KARAKTERISASI 3 dB HYBRID COUPLER DENGAN GEOMETRI GARIS

Terdapat 3 parameter yang digunakan untuk melakukan analisis karakterisasi hybrid coupler yaitu faktor isolasi, faktor refleksi dan faktor kopling [1]. Bila port 1 dan port 2 merupakan port input serta port 3 dan port 4 merupakan port output, maka faktor isolasi adalah parameter yang diukur antara kedua port input S 12 , S 21 dan antara kedua port output S 32 ,S 23 . Faktor Refleksi diukur dengan parameter S 11 ,S 22 ,S 33 ,S 44 . Sedangkan faktor kopling diukur dengan parameter S 13 ,S 14 . Hasil simulasi nilai koefisien dari faktor kopling harus memiliki magnitude yang sama besar dengan beda fasa 90º. Ketiga faktor tersebutlah yang menjadi ukuran kinerja 3 dB hybrid coupler.

3. KARAKTERISASI 3 dB HYBRID COUPLER DENGAN GEOMETRI GARIS

KURVA PADA LENGAN SERI Karakterisasi dilakukan untuk mendapatkan rancangan modifikasi 3 dB hybrid coupler optimal. Proses karakterisasi dilakukan melalui simulasi dengan menggunakan metode momen untuk memperoleh kinerja 3 dB hybrid coupler yang diharapkan berdasarkan parameter faktor isolasi, faktor refleksi dan faktor kopling. Dalam proses karakterisasi dilakukan optimalisasi terhadap 5 nilai impedansi pada lengan seri dengan jarak antar lengannya dijaga tetap sebesar ¼ λ. Kondisi ideal faktor kopling adalah memiliki magnitude yang ekivalen sama besar karena secara struktur bentuknya simetri, dengan beda fasa antara output port sebesar 90°. Kondisi magnitude yang tidak sama antar kedua port disebut dengan kondisi ketidakseimbangan daya sedangkan kondisi beda fasa antar port yang tidak 90°disebut dengan kesalahan fasa. Tabel 1 menunjukkan hasil simulasi untuk kelima nilai impedansi pada lengan seri terhadap kinerja 3 dB hybrid coupler. Tabel 2 menunjukkan kondisi ketidakseimbangan daya dan kesalahan fasa yang terjadi untuk beberapa nilai impedansi pada lengan seri. Berdasarkan Tabel 2 terlihat bahwa saat nilai impedansi lengan seri sebesar 50 Ω, kesalahan fasa yang terjadi cukup besar yaitu 6,5°, selanjutnya menurun pada 3 nilai impedansi lainnya 50,6 Ω, 52,5 Ω dan 54,5 Ω dan kembali meningkat saat nilai impedansi sebesar 56,7 Ω. Hal ini menunjukkan apabila jarak antar lengan seri tidak lagi ¼ λ maka akan mempengaruhi beda fasa antar kedua port keluaran. Faktor refleksi yang terendah saat impedansi lengan seri sebesar 50,6 Ω dimana hasilnya mencapai -25.45 dB dengan faktor isolasi mencapai -17,26 dB. Dengan demikian nilai impedansi sebesar 50,6 Ω yang dipilih karena memiliki kinerja optimal. Berdasarkan persamaan 1 dengan nilai impedansi 50,6 Ω maka lebar salurannya adalah sebesar 4,75 mm. Dengan lebar tersebut menghasilkan jarak antar lengan seri mendekati ¼ λ. Hasil rancangan dari modifikasi 3 dB hybrid coupler yang memiliki kinerja yang optimal ditunjukkan pada Gambar 2. Bentuk geometri tersebut sama dan simetri sehingga port manapun yang digunakan sebagai port masukan dan port keluaran akan menghasilkan kinerja yang sama. Tabel 1: Pengaruh Nilai Impedansi Lengan Seri Faktor Refleksi Faktor Isolasi Faktor Kopling Impe- dansi lengan seri Ω S 11 dB S 12 dB S 13 dB S 13 ° S 14 dB S 14 ° 50 -20,33 -13,74 -3,4 164,4 -3,8 80,97 50,6 -25,45 -17,26 -2,8 155,7 -4,0 67,8 52,5 -22,51 -17,45 -2,8 155,5 -4,0 67,73 54,5 -20,7 -17,46 -2,8 155,4 -4,0 67,72 56,7 -19,3 -17,47 -2,9 155,2 -3,8 67,71 Tabel 2: Rata-rata ketidakseimbangan daya dan kesalahan fasa yang terjadi terhadap kondisi ideal imp len unb dB φ e ° edansi gan seri Ω alance rror 50 0,6 6,5 50,6 0,6 2,1 52,5 0,6 2,2 54,5 0,6 2,3 56,7 0,45 2,5 Gambar 2: Bentuk Geometri 3 dB Hybrid Coupler tanpa Garis Kurva Berdasarkan [9] salah satu cara untuk memperbaiki kondisi matching yang lebih baik adalah dengan menggunakan impedansi multisection. Maka selanjutnya dilakukan optimalisasi kembali dengan penggunaan impedansi multisection pada lengan seri 3 dB hybrid coupler yang dimodifikasi. Dengan demikian nilai impedansi pada lengan seri tidak linear tetapi membentuk garis kurva. Garis kurva tersebut merupakan fungsi eksponensial. Tabel 3 dan Tabel 4 59 menunjukkan perbandingan kinerja antara geometri tanpa dan dengan garis kurva. Tabel 3: Perbandingan Kinerja Berdasarkan perbedaan Geometri Lengan Seri pada f r = 9,4 GHz Fak- tor Refle ksi Fak- tor Isolas i Faktor Kopling Geometri lenegan seri S 11 dB S 12 dB S 13 dB S 13 ° S 14 dB S 14 ° TanpaKurva -25,45 -17,26 -2,8 155,7 -4,1 67,8 Dengan Kurva -21,4 -19,28 -3,2 159,3 -3,6 71,3 Tabel 4: Perbandingan Rata-rata Ketidakseimbangan daya dan fasa berdasarkan geometri lengan seri Geometri lengan seri Ω unbalance dB φ error ° Tanpa curve 0,6 2,1 Garis curve 0,4 2 Gambar 3 merupakan hasil akhir dari rancangan baru 3 dB hybrid coupler dimana pada lengan serinya menggunakan impedansi multisection sehingga membentuk geometri garis kurva. Gambar 3: Bentuk Geometri 3 dB Hybrid Coupler dengan Garis Kurva pada Lengan Seri

4. HASIL DAN ANALISIS