RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN PROTOTYPE BPF CHEBYSHEV COMBLINE CAVITY PADA FREKUENSI KERJA 1710 MHZ-1785 MHZ
Desi Ayu Listiyani¹, Budi Prasetya², Yuyu Wahyu³
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Ilmu Terapan, Universitas Telkom
Abstrak
Penyaringan daerah frekuensi kerja yang diinginkan pada bidang transmisi dapat dicapai dengan menggunakan perangkat (satuan fungsional) filter. Filter merupakan perangkat yang digunakan untuk menyaring daerah frekuensi kerja, dengan meloloskan frekuensi yang diinginkan
(passband) dan meredam frekuensi yang tidak diinginkan (stopband).
Pada proyek akhir ini dirancang dan direalisasikan Filter BPF Chebychev dengan metode Combline Cavity yang dapat diaplikasikan pada frekuensi Up Link GSM 1800 yaitu dengan rentang frekuensi 1710 MHz – 1785 MHz. Filter yang direalisasikan menggunakan saluran transmisi yang menggunakan resonator berbentuk batang silindris ( slabline ) terbuat dari kuningan, dan udara sebagai dielektrik. Bentuk karakteristik redaman filter BPF dirancang berdasarkan pendekatan matematis Chebychev. Perancangan untuk menentukan kapasitansi sendiri (self capasitance) dan kapasitansi bersama (coupling capasitance) berdasarkan pada persamaan-persamaan dari G.L Matthaei. Sedangkan perancangan dimensi filter berdasarkan pada kurva-kurva E.G Cristal.
Pengujian filter akan dilakukan dengan Network Analyzer untuk memperoleh informasi tentang kinerja dan karakteristik prototipe yang dibuat. Adapun parameter yang diuji dari prototipe filter adalah respon frekuensi, fasa, insertion loss, Standing Wave Ratio, dan Return Loss.Adapun hasil pengukuran dari karakteristik BPF ini adalah : Frekuensi tengah 1747,5 MHz, bandwidth 3 dB 130 MHz, insertion loss 3,128 dB, VSWR 1,999, perubahan fasa terhadap frekuensi konstan, return loss 9,547 dB dan impedansi terminal 78,568-j33,351 Ω
Kata Kunci : BPF, Chebychev , Combline Cavity
Abstract
Filtering the desired frequency area of work in the field of transmission can be achieved using the device (functional unit) filter. Filter is a device used to filter the working frequency range, with the desired pass frequency (passband) and reduce unwanted frequencies (stopband).
In this final project design and realization Chebychev BPF filter cavity Combline method that can be applied at a frequency of 1800 is a GSM Link Up with the frequency range 1710 MHz - 1785 MHz. Filters are realized by using the transmission line using a cylindrical rod-shaped resonator (slabline) made of brass, and the air as a dielectric. BPF filter attenuation characteristic forms were designed based on mathematical approach Chebychev. Designing for determining the capacitance itself (self capasitance) and capacitance together (coupling capasitance) based on the equations of the GL Matthaei. While the dimensions of the filter design based on curves of EG Cristal.
Testing will be done by filter Network Analyzer to obtain information about the performance and characteristics of the prototype is made. The parameters that were tested from the prototype filter frequency response, phase, insertion loss, Standing Wave Ratio, and Return Loss. BPF characteristic measurement results from this are: central frequency of 1747. 5 MHz, 3 dB bandwidth of 130 MHz, 3.128 dB insertion loss, VSWR 1.999, changes the phase of constant frequency, return loss 9,547 dB and impedance terminal 78.568-j33.351 Ω.
Keywords : BPF, Chebychev, Combline Cavity.
1 1.1 Latar belakang dan pengertian judul
Seiring dengan perkembangan dan pemanfaatan teknologi telekomunikasi menunjukkan bahwa layanan yang digunakan semakin beragam. Salah satunya adalah perkembangan teknologi komunikasi seluler GSM 1800 MHz .
Pada konfigurasi jaringan GSM 1800 MHz ada pembagian range frekuensi yang digunakan yaitu frekuensi up link , dari MS ( Mobile Station ) ke BTS ( Base Transceiver Station ) dengan range 1710 MHz - 1785 MHz dan frekuensi downlink dari BTS ( Base Transceiver Station ) ke MS ( Mobile Station ) yang mempunyai range 1805 – 1880 MHz.
Pada masing-masing daerah frekuensi kerjanya, baik up link maupun downlink terdapat Band Pass Filter yang meloloskan frekuensi pada rentang tertentu. Pada filter di daerah up link inilah yang akan direalisasikan pada frekuensi 1710 MHz sampai 1785 MHz.
Dengan berkembangnya pentransmisian gelombang mikro yaitu dengan menggunakan frekuensi tinggi yaitu antara 500 MHz sampai 300GHz maka dapat direalisasikan filter gelombang mikro dengan prototipe sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan. Pada frekuensi rendah filter dibuat oleh elemen-elemen terbungkah (lumped elements) seperti inductor dan capasitor yang tidak berubah terhadap frekuensi dan fasa. Sedangkan pada frekuensi microwave tidak dapat dipakai elemen-elemen terbungkah tetapi dipakai elemen terdistribusi (distributed-line) berupa saluran transmisi.
Sebagai contoh antara lain, coaxial line, microstrip lines, slotted line dan coplanar waveguides.
Pada proyek akhir ini akan dilakukan rancang bangun Band Pass Filter ( BPF ), yaitu filter yang melewatkan sinyal yang memiliki rentang frekuensi tertentu. Rentang frekuensi pada filter ini adalah 1710 MHz sampai 1785 MHz dengan respon frekuensinya Chebychev ( equal ripple ) dengan metode Combline Cavity untuk memenuhi kebutuhan tersebut.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan dari pembuatan proyek ini adalah :
a. Mempelajari dan memahami karakteristik kerja BPF Combline untuk rentang frekuensi 1710-1785 MHz
b. Dapat memahami proses perancangan suatu prototipe BPF Combline pada rentang frekuensi 1710-1785 MHz
Fakultas Ilmu Terapan Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi
BAB I PENDAHULUAN
Institut Teknologi Telkom 2 c. Mampu merancang dan membuat BPF Combline pada rentang frekuensi 1710-
1785 MHz dengan spesifikasi yang telah ditentukan.
d. Mampu mengukur dan menganalisis parameter-parameter filter seperti respon frekuensi, bandwidth, insertion loss, return loss, SWR ( Standing Wave Ratio ), dan impedansi terminal sehingga dapat mengetahui kinerja suatu filter.
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka masalah yang diteliti dapat dirumuskan sebagai berikut
a. Bagaimana merancang dan merealisasikan BPF Combline pada rentang frekuensi 1710-1785 MHz?
b. Bagaimanakah proses perancangan dan pembuatan BPF Combline pada rentang frekuensi 1710-1785 MHz sesuai dengan spesifikasi yang ditentukan?
c. Bagaimana teknik pengujian prototype bandpass Combline serta analisis unjuk kerja prototype tersebut?
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam proyek akhir ini adalah :
1. Tidak membahas teknologi GSM 1800 pada Proyek Akhir ini mempunyai arti penggunaan frekuensi kerjanya saja.
2. Pengukuran tidak diterapkan pada sistem GSM 1800.
3. Filter yang akan dibuat memiliki spesifikasi sebagai berikut :
• Bandwidth 30 dB : 75 MHz
• Frekuensi kerja : 1710 – 1785 MHz
• Frekuensi tengah : 1747,5 MHz
• Insertion Loss : < 1 dB
• Insertion Loss pada daerah stop band : 50 dB
• Return Loss : ≥ 14 dB
• Tipe filter : Chebyschev
• Ripple : 0,1 dB
• VSWR : < 1,5
• Impedansi Terminal : 50 Ohm
Institut Teknologi Telkom 3 1.5 Metodologi Penyelesaian Masalah
Pengerjaan proyek akhir ini menggunakan metodologi : 1. Studi Literatur
Studi literatur bertujuan mempelajari dasar teori dan literatur-literatur mengenai filter, sistem komunikasi yang menggunakan filter dan berbagai macam referensi tentang filter.
2. Pengumpulan Data
Pengumpulan data bertujuan untuk mengumpulkan informasi dan data yang berhubungan dengan perancangan filter.
3. Studi Analisa dan Pengembangan.
Proses perencanaan yang meliputi desain lengkap, pemilihan perangkat dan konfigurasi akhir. Bertujuan menganalisis kebutuhan perangkat, melakukan perancangan dan desain filter.
4. Perancangan dan uji coba
Perancangan dan uji coba bertujuan mengimplementasikan perancangan dan desain yang telah dibuat, kemudian melakukan pengujian terhadap filter yang telah dibuat dengan melakukan serangkaian pengukuran berdasarkan parameter yang dianalisis untuk mendapatkan gambaran kuantitatif terhadap performansi filter.
5. Analisis Performansi
Analisis Performansi bertujuan melakukan uji performansi filter dan menganalisis hasil uji coba yang telah dilakukan. Apakah telah sesuai dengan spesifikasi perancangan yang ditentukan atau belum.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan proyek akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB I : Pendahuluan
Dalam BAB I dibahas mengenai latar belakang masalah, perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan, metode penyelesaian masalah dan sistematika penulisan laporan.
BAB II : Landasan Teori
Dalam BAB II dibahas mengenai landasan teori yang berkaitan dengan penyusunan proyek akhir.
Fakultas Ilmu Terapan Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi
BAB I PENDAHULUAN
Institut Teknologi Telkom 4 BAB III : Perancangan dan realisasi filter
Dalam BAB III diuraikan tentang proses perencanaan yang meliputi desain lengkap, pemilihan perangkat, dan konfigurasi akhir filter.
BAB IV : Pengukuran dan analisis
Dalam BAB IV dibahas tentang pengukuran terhadap filter yang telah dibuat dengan melakukan serangkaian pengukuran berdasarkan parameter dan dianalisis untuk mendapatkan gambaran kuantitatif terhadap performansi filter.
BAB V : Penutup
Dalam BAB V berisi kesimpulan dari hasil penelitian dan saran yang diajukan untuk penelitian selanjutnya.
44
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari keseluruhan proses perancangan, pembuatan dan pengukuran BPF Chebyshev, dapat disimpilkan dalam beberapa hal berikut ini :
1. Respon frekuensi dari hasil realisasi filter menghasilkan frekuensi tengah sesuai dengan spesifikasi awal yaitu frekuensi tengah ( fc )= 1747,5 MHz
2. Bandwidth filter yang direalisasikan belum sesuai dengan spesifikasi awal, dimana hasil realisasi didapat 130 MHz.
3. Insertion loss yang dihasilkan pada realisasi filter ini, masih kurang baik atau tidak sesuai dengan spesifikasi, dimana IL hasil realisasi sebesar 3, 128 dB, sedangkan spesifikasi awal IL ≤ 1 dB.
4. Return loss yang dihasilkan dari hasil realisasi belum memenuhi spesifikasi yang telah ditentukan, dimana return loss hasil realisasi sebesar 9,547 dB, sedangkan spesifikasi awal RL ≥ 14 dB.
5. Nilai SWR pada hasil realisasi belum memenuhi spesifikasi yang telah ditentukan, dimana SWR hasil realisasi dihasilkan 1,999 , sedangkan spesifikasi awal nya SWR
≤ 1,5.
6. Impedansi terminal yang dihasilkan pada hasil realisasi belum mendekati nilai standar impedansi terminal 50 Ω. Pada hasil realisasi didapat impedansi terminal 78,568-j33,351 Ω.
5.2 Saran
Untuk pengembangan selanjutnya maka penulis memberikan saran, antara lain 1. Realisasi dari filter gelombang mikro dengan frekuensi tinggi, diperlukan ketelitian
yang tinggi dari tahap perancangan dan realisasinya.
2. Dalam merealisasikan filter gelombang mikro, sebaiknya setelah filter dibuat perlu diberi chasing, sehingga dapat memperkecil loss.
3. Pada penutup filter, sebaiknya dibor lebih banyak atau silapisi silk agar udara seminimal mungkin masuk ke dalam filter sehingga dapat mengurangi redaman, sehingga insertion loss akan lebih kecil.
Fakultas Ilmu Terapan Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi
BAB V PENUTUP
Institut Teknologi Telkom 45 4. Untuk mengurangi insertion loss perlu dilakukan pelapisan pada bahan kuningan
dengan bahan yang mempunyai konduktifitas yang lebih tinggi, misalnya perak atau emas.
5. Sebaiknya memilih baut dengan permukaan yang halus agar memperoleh hasil respon yang baik .
6. Pemasangan skrup harus serapat mungkin agar nilai hasil pengukuran tidak berfluktuasi .
DAFTAR PUSTAKA
1. Chang,Kai.,Bahl Inder., and Nair Vijay.2002. RF and Microwave Circuit and Component Design for Wireless Systems, Canada.
2. Collin, R.E, Foundation for Microwave Engineering, Mc. GrawHill. New York, 1992.
3. Cristal, E.G, Coupled Circular Cylindrical Rods between Parallel Ground plane, Trans. Ins. Elect. Electronics Engrs, MTT-12 Jully, 1964.
4. Das, Annapurna., dan Sisir K Das. 2001. Microwave Engineering (International Edition). McGraw-Hill.
5. E. M. T. Jones, G. Matthaei, L Young, Artech House, Inc., Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, And Coupling Structures, United States, 1985.
6. K usuma Indah, Dewi, PERANCANGAN DAN REALISASI BPF-COMBLINE- CAVITY PADA FREKUENSI 2,3-2,4 GHz, ITTelkom.Bandung.2009
7. Tri Utami, Yeni, RANCANG BANGUN BPF CHEBYSHEV BERBASIS MIKROSTRIP PADA FREKUENSI 9360 MHz – 9430 MHz, ITTelkom. Bandung.2006.
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Fakultas Ilmu Terapan Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi
