Rancang Bangun Matching Impedance L Network untuk RF Energy Harvesting pada Frekuensi 2.4 GHz
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pada zaman modern ini penggunaan energi listrik terus menerus meningkat
namun kesediaan dari energi listrik sudah semakin menipis. Ini menyebabkan
semakin berkembangnya teknologi dalam mengkonversikan energi yang ada
menjadi energi listrik. Oleh karena itu dibutuhkan suatu teknologi untuk
meningkatkan penyediaan atau penghematan energi tersebut.
Energy harvesting atau pemanenan energi merupakan proses dimana energi
berasal dari sumber eksternal seperti surya atau matahari, panas, gelombang RF
(radio frekuensi) dan gelombang elektromagnetik lain yang memancarkan sinyal.
Salah satu perangkat yang dapat digunakan untuk memanen energi adalah rectifier
yang diintegrasikan dengan antena. Antena digunakan sebagai penangkap
gelombang elektromagnetik dari ruang bebas, sedangkan rectifier atau penyearah
gelombang yang digunakan sebagai converter sinyal listrik AC yang telah
diterima oleh antena menjadi sinyal listrik DC [1].
Pada Skripsi ini akan dirancang suatu matching impedance L network agar
daya yang ditangkap antena maksimal disampaikan ke rectifier maka diperlukan
suatu matching impedance. Terdapat tiga bentuk penyesuai impedansi namun
pada penelitian ini akan di bahas matching yang berbentuk L saja. Beberapa
penelitian sudah di lakukan mengenai penyesuaian impedansi salah satunya yaitu
Desain dan Implementasi Antena Mikrostrip Single Rectangular Patch pada Band
1920 – 2180 MHz untuk Pemanen Energi Elektromagnetik. Pada penelitian
tersebut output tegangan yang dihasilkan yaitu sebesar 12.5 mV [2].
1
Universitas Sumatera Utara
1.2
Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dari Skripsi ini adalah sebagai berikut:
1. Merancang penyesuai
impedansi
untuk
RF
energy
harvesting
menggunakan software ADS.
2. Melakukan pabrikasi serta pengukuran pada RF energy harvesting.
3. Melakukan pengujian alat menggunakan matching impedance dan tanpa
matching impedance.
4. Menganalisis kinerja penyesuai impedansi terhadap sistem RF energy
harvesting.
1.3
Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan Skripsi ini adalah merancang penyesuai impedansi agar
daya yang ditangkap antena dapat dengan maksimal di kirim ke rectifier untuk
mendukung pemanenan energi sebesar besarnya dan diharapkan dapat
dimanfaatkan untuk kebutuhan energi listrik berdaya kecil.
1.4
Batasan Masalah
Agar pembahasan lebih terarah, maka pembahasan Skripsi dibatasi sebagai
berikut :
1. Teknik penyesuai impedansi yang digunakan adalah tipe L network.
2. Frekuensi yang dibahas yaitu 2.4 GHz.
3. Perancangan menggunakan simulator ADS (Advanced Design System).
4. Parameter yang dibahas pada penyesuai impedansi adalah tegangan yang
berhasil diperoleh.
1.5
Tahapan Penelitian
Tahapan penelitian yang dilakukan pada Skripsi ini :
a. Studi literatur.
Berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku – buku dan tulisan –
tulisan yang terkait serta layanan internet berupa jurnal – jurnal, artikel –
artikel, dan lain - lain.
2
Universitas Sumatera Utara
b. Perancangan dan simulasi
Perancangan dan pensimulasian penyesuai impedansi pada frekuensi
2.4 GHz dilakukan dengan menggunakan simulator ADS (Advanced Design
System).
c. Pabrikasi dan pengukuran
Proses
pembuatan penyesuai
impedansi
yang telah dirancang
menggunakan bahan – bahan yang telah ditentukan dan mengukur
parameternya dengan alat ukur yang ada.
1.6
Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran mengenai Skripsi ini, secara singkat dapat
diuraikan sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I
: PENDAHULUAN
Bab ini menjelaskan secara singkat mengenai latar belakang masalah,
tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, metode dan
sistematika penulisan.
BAB II : DASAR TEORI
Bab ini berisi teori dasar tentang matching impedance L network untuk
sistem RF Energy Harvesting secara umum.
BAB III : SIMULASI DAN PABRIKASI MATCHING IMPEDANCE
Bab ini menjelaskan tentang simulasi sistem penyesuai impedansi pada
ADS 2011 serta perancangan.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang pembahasan hasil pengukuran dan analisis dari
nilai output yang dihasilkan sistem.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil penelitian yang
telah diperoleh.
3
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pada zaman modern ini penggunaan energi listrik terus menerus meningkat
namun kesediaan dari energi listrik sudah semakin menipis. Ini menyebabkan
semakin berkembangnya teknologi dalam mengkonversikan energi yang ada
menjadi energi listrik. Oleh karena itu dibutuhkan suatu teknologi untuk
meningkatkan penyediaan atau penghematan energi tersebut.
Energy harvesting atau pemanenan energi merupakan proses dimana energi
berasal dari sumber eksternal seperti surya atau matahari, panas, gelombang RF
(radio frekuensi) dan gelombang elektromagnetik lain yang memancarkan sinyal.
Salah satu perangkat yang dapat digunakan untuk memanen energi adalah rectifier
yang diintegrasikan dengan antena. Antena digunakan sebagai penangkap
gelombang elektromagnetik dari ruang bebas, sedangkan rectifier atau penyearah
gelombang yang digunakan sebagai converter sinyal listrik AC yang telah
diterima oleh antena menjadi sinyal listrik DC [1].
Pada Skripsi ini akan dirancang suatu matching impedance L network agar
daya yang ditangkap antena maksimal disampaikan ke rectifier maka diperlukan
suatu matching impedance. Terdapat tiga bentuk penyesuai impedansi namun
pada penelitian ini akan di bahas matching yang berbentuk L saja. Beberapa
penelitian sudah di lakukan mengenai penyesuaian impedansi salah satunya yaitu
Desain dan Implementasi Antena Mikrostrip Single Rectangular Patch pada Band
1920 – 2180 MHz untuk Pemanen Energi Elektromagnetik. Pada penelitian
tersebut output tegangan yang dihasilkan yaitu sebesar 12.5 mV [2].
1
Universitas Sumatera Utara
1.2
Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dari Skripsi ini adalah sebagai berikut:
1. Merancang penyesuai
impedansi
untuk
RF
energy
harvesting
menggunakan software ADS.
2. Melakukan pabrikasi serta pengukuran pada RF energy harvesting.
3. Melakukan pengujian alat menggunakan matching impedance dan tanpa
matching impedance.
4. Menganalisis kinerja penyesuai impedansi terhadap sistem RF energy
harvesting.
1.3
Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan Skripsi ini adalah merancang penyesuai impedansi agar
daya yang ditangkap antena dapat dengan maksimal di kirim ke rectifier untuk
mendukung pemanenan energi sebesar besarnya dan diharapkan dapat
dimanfaatkan untuk kebutuhan energi listrik berdaya kecil.
1.4
Batasan Masalah
Agar pembahasan lebih terarah, maka pembahasan Skripsi dibatasi sebagai
berikut :
1. Teknik penyesuai impedansi yang digunakan adalah tipe L network.
2. Frekuensi yang dibahas yaitu 2.4 GHz.
3. Perancangan menggunakan simulator ADS (Advanced Design System).
4. Parameter yang dibahas pada penyesuai impedansi adalah tegangan yang
berhasil diperoleh.
1.5
Tahapan Penelitian
Tahapan penelitian yang dilakukan pada Skripsi ini :
a. Studi literatur.
Berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku – buku dan tulisan –
tulisan yang terkait serta layanan internet berupa jurnal – jurnal, artikel –
artikel, dan lain - lain.
2
Universitas Sumatera Utara
b. Perancangan dan simulasi
Perancangan dan pensimulasian penyesuai impedansi pada frekuensi
2.4 GHz dilakukan dengan menggunakan simulator ADS (Advanced Design
System).
c. Pabrikasi dan pengukuran
Proses
pembuatan penyesuai
impedansi
yang telah dirancang
menggunakan bahan – bahan yang telah ditentukan dan mengukur
parameternya dengan alat ukur yang ada.
1.6
Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran mengenai Skripsi ini, secara singkat dapat
diuraikan sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I
: PENDAHULUAN
Bab ini menjelaskan secara singkat mengenai latar belakang masalah,
tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, metode dan
sistematika penulisan.
BAB II : DASAR TEORI
Bab ini berisi teori dasar tentang matching impedance L network untuk
sistem RF Energy Harvesting secara umum.
BAB III : SIMULASI DAN PABRIKASI MATCHING IMPEDANCE
Bab ini menjelaskan tentang simulasi sistem penyesuai impedansi pada
ADS 2011 serta perancangan.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang pembahasan hasil pengukuran dan analisis dari
nilai output yang dihasilkan sistem.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil penelitian yang
telah diperoleh.
3
Universitas Sumatera Utara