RANCANG BANGUN BAND PASS FILTER DENGAN METODE HAIRPIN MENGGUNAKAN SALURAN MIKROSTRIP UNTUK FREKUENSI
2,4-2,5 GHZ
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Sub Konsentrasi Teknik Telekomunikasi
Oleh:
FRANS CHRISTIAN SITOMPUL NIM : 090402097
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
RANCANG BANGUN BAND PASS FILTER DENGAN METODE HAIRPIN MENGGUNAKAN SALURAN MIKROSTRIP UNTUK FREKUENSI
2,4-2,5 GHZ
Oleh:
FRANS CHRISTIAN SITOMPUL NIM: 090402097
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
Sidang pada tanggal 21 bulan Mei tahun 2014 di depan penguji: 1) Rahmad Fauzi, ST. MT. : Ketua Penguji
2) Dr. Maksum Pinem, ST. MT. : Anggota Penguji Disetujui oleh:
Pembimbing Tugas Akhir
Dr. Ali Hanafiah Rambe, ST. MT. NIP: 19870826 200312 1 001
Diketahui oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU
ABSTRAK
Hairpin Filter adalah salah satu jenis filter yang cukup terkenal yang digunakan
untuk frekuensi microwave. Ini di bentuk dari resonator filter edge-couple dengan
membalik ujung resonator ke bentuk “U”. Ini akan mengurangi panjang dan
meningkatkan aspek rasio secara berarti dari mikrostrip sebagai perbandingan dengan
konfigurasi edge-couple. Dalam metode hairpin terdapat saluran yang terkopel dan ada
saluran yang tidak terkopel.[3]
Pada Tugas Akhir ini dilakukan simulasi dan rancang bangun band pass fliter
dengan metode hairpin menggunakan saluran mikrostrip untuk frekuensi 2,4 - 2,5 GHz.
Pada simulasi didapatkan filter dapat meloloskan sinyal dengan frekuensi antara
2,403-2,533 GHz. Hasil fabrikasi menunjukkan adanya pergeseran frekuensi tengah sebesar
50 MHz dengan nilai return loss = -26,95 dB, insertion loss = -14,7 dB dan VSWR =
1,39.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa dimana atas
berkat, karunia, dan rahmat-Nya lah penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini,
dengan judul :
“RANCANG BANGUN BAND PASS FILTER DENGAN METODE
HAIRPIN MENGGUNAKAN SALURAN MIKROSTRIP UNTUK
FREKUENSI 2,4-2,5 GHZ”
Tugas akhir ini merupakan suatu syarat bagi penulis untuk memperoleh
gelar Sarjana Teknik dari Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara.
Dengan selesainya Tugas Akhir ini, penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini, antara lain kepada :
1. Orangtua Penulis St.Ramses Sitompul MPd. dan Ratna Siahaan beserta abang,
kakak dan adik Penulis Novelita Sitompul SPd., Olivia Sitompul Amd.,
Franklin Sitompul Amd., dan Stephany Sitompul yang telah memberi dukungan
dan doa yang tiada hentinya bagi Penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro
FT-USU.
3. Bapak Ir. Rahmad Fauzi, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro
4. Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe, ST. MT. selaku dosen pembimbing Penulis
yang telah membantu dan membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
5. Bapak Rahmad Fauzi, ST. MT. dan Dr. Maksum Pinem, ST. MT. selaku dosen
penguji Penulis yang telah membantu dan membimbing penulis dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
6. Ibu Naemah Mubarakah, ST. MT. selaku dosen wali Penulis yang telah
membantu dan membimbing penulis dalam menjalani masa perkuliahan.
7. Seluruh staf pengajar di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah membekali Penulis dengan ilmu
pengetahuan selama menjalani perkuliahan.
8. Seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara.
9. Kawan Kerja Praktek di Telkomsel, Daniel Hermanto Marpaung, Nicholas
Tanzil, dan Rudy Chandra.
10.Sahabat sekaligus teman-teman Penulis stambuk 2009 yang tak dapat
disebutkan satu persatu terutama sendok community.
11.Teman-teman WAR, Putri Tamba, Mumbane Napitupulu, PBSK Sihombing,
Hearme Sitohang, Sinamotevee Simanjuntak, Rhastaonasis Pasaribu, FelixNiko
Marpaung, Madao Tampubolon, Kuchiyose Tanzil, Comelectric Nainggolan,
FellixDerico dan lain-lain yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna,
tangan terbuka menerima saran dan kritik dari pembaca dengan tujuan
menyempurnakan dan mengembangkan tugas akhir ini.
Akhir kata, Penulis berharap tugas akhir ini bisa bermanfaat dan menambah
wawasan bagi para pembacanya.
Medan, Mei 2014
Frans Christian Sitompul
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR TABEL ... xi
BAB I ... 1
PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 1
1.3 Tujuan Penulisan ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Metodologi Penelitian ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II ... 5
DASAR TEORI ... 5
2.1 Filter ... 5
2.1.1 Daerah frekuensi ... 6
2.1.1.4 Band Stop Filter (BSF) ... 8
2.3.3 Koefisien Kopling ... 19
2.4 Perancanga Filter dengan Respon Chebyshev ... 20
BAB III ... 22
3.2 Parameter Rancangan yang Digunakan ... 22
3.3 Perangkat yang Digunakan ... 23
3.4 FlowChart Perancangan Filter ... 24
3.5 Perancangan Filter Hairpin ... 26
3.5.1 Perancangan Dimensi Resonator Hairpin... 27
3.5.1.1 Lebar Saluran Resonator ... 27
3.5.1.2 Panjang Saluran Resonator ... 28
3.5.1.3 Perancangan Jarak Antar Resonator... 30
3.5.1.4 Simulasi dan Analisa BPF Hairpin ... 32
3.6 Tuning Perancangan FilterHairpin ... 34
3.6.1 Tuning Panjang SlideFactor ... 34
3.6.2 Tuning Panjang Saluran Resonator Hairpin ... 36
3.6.3 Tuning Jarak Resonator Hairpin ... 37
3.7 Perancangan Pencatu pada Filter ... 39
3.8 Dimensi Perancangan BPF Hairpin ... 40
3.9 Hasil Simulasi ... 41
3.10 Prosedur Pengukuran ... 43
BAB IV ... 44
HASIL PENGUKURAN DAN ANALISIS... 44
4.3 Hasil Pengukuran S11 (Return Loss) ... 45
4.4 Hasil Pengukuran S21 (Insertion Loss) ... 46
4.5 Analisis Hasil Pengukuran ... 46
4.6 Analisis Kesalahan Umum ... 48
BAB V ... 50
KESIMPULAN DAN SARAN ... 50
5.1 Kesimpulan ... 50
5.2 Saran ... 51
DAFTAR PUSTAKA ... 52
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram blok filter secara umum ... 5
Gambar 2.2 Kurva low passfilter ... 6
Gambar 2.3 Kurva highpassfilter ... 7
Gambar 2.4 Kurva bandpassfilter ... 7
Gambar 2.5 Kurva bandstopfilter ... 8
Gambar 2.6 Kurva respon butterworth ... 9
Gambar 2.7 Kurva respon Chebyshev ... 9
Gambar 2.8 Kurva respon Elliptic ... 10
Gambar 2.9 Kurva respon Gaussian/Bessel ... 10
Gambar 2.10 twoportterminal ... 11
Gambar 2.11 Bentuk geometri saluran mikrostrip ... 15
Gambar 2.12 Transformasi edge coupled filter menjadi hairpin filter ... 17
Gambar 2.13 Slide factor ... 18
Gambar 3.1 Flowchart perancangan filter ... 25
Gambar 3.2 Ilustrasi rancangan lebar resonator dan lebar pencatu ... 28
Gambar 3.3 Ilustrasi rancangan panjang resonator hairpin ... 29
Gambar 3.5 Hasil simulasi awal BPF hairpin ... 32
Gambar 3.8 Grafik panjang resonator terhadap frekuensi kerja ... 36
Gambar 3.9 Pengaruh jarak S1 terhadap frekuensi ... 38
Gambar 3.10 Grafik perubahan jarak S2 terhadap bandwidth ... 39
Gambar 3.11 Perancangan pencatu pada filter ... 40
Gambar 3.12 Desain akhir perancangan BPF hairpin ... 41
Gambar 3.13 Hasil simulasi akhir S Parameter ... 42
Gambar 3.14 Grafik VSWR hasil simulasi ... 43
Gambar 4.1 Filter yang telah difabrikasi ... 44
Gambar 4.2 Grafik VSWR hasil pengukuran ... 45
Gambar 4.3 Hasil pengukuran S11 ... 45
Gambar 4.4 Grafik S21 hasil pengukuran ... 46
Gambar 4.5 Perbandingan hasil simulasi dan pengukuran ... 47
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Elemen untuk chebyshev dengan ripple 0.01 dB ... 21
Tabel 3.1Spesifikasi substrat yang digunakan ... 26
Tabel 3.2 Perubahan slidefactor terhadap frekuensi filter ... 35
Tabel 3.3 Hasil simulasi pengaruh perubahan jarak ukuran resonator terhadap frekuensi ... 36
Tabel 3.4 Pengaruh jarak S1 terhadap bandwidth dan frekuensi ... 37
Tabel 3.5 Pengaruh jarak S2 terhadap frekuensi kerja ... 38