RANCANG BANGUN RECTIFIER PADA RECTENNA UNTUK
TRANSFER DAYA WIRELESS PADA FREKUENSI 2,45 GHZ
Endah Hijriani1.
Baso Maruddani2 dan Efri Sandi3
1,2,3
Prodi Pendidikan Vokasional Teknik Elektronika Fakultas Teknik Universitas Negeri Jakarta Email: 1endahhijriani@gmail.
com, 2 basomaruddani@unj.
id, 3efri.
sandi@unj.
AbstrakAiSistem Transfer Daya Wireless merupakan sistem yang digunakan untuk memanfaatkan energi elektromagnetik yang tersebar bebas di udara dengan mengolah sumber energi untuk mengisi daya pada perangkat elektronik berdaya rendah.
Salah satu sumber energi yang mudah diperoleh karena ketersediaannya yang cukup melimpah adalah access point (Wi-F.
Rectenna adalah perangkat yang dapat digunakan untuk mengubah gelombang elektromagnetik di udara menjadi arus listrik searah.
Rectenna terdiri dari antena dan rangkaian penyearah .
Antena digunakan untuk menangkap gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh sumber RF.
Daya yang dierima oleh antena akan diteruskan ke rangkaian rectifer, untuk diubah menjadi arus listrik searah (DC).
Penelitian bertujuan untuk merancang, membuat, dan mengukur parameter rangkaian rectifier pada rectenna yang mampu bekerja pada jangkauan frekuensi 2,45 GHz.
Setelah dirancang dari hasil simulasi menggunakan software ADS 2011didapatkan frekuensi kerja 2,449 GHz, output voultage 2,027 Volt.
Return S11(Return Los.
34,87, dan VSWR 1,037.
Pada hasil pengukuran pada signal generator pada frekuensi 2,45 GHz didapatkan output voltage dengan input -5 dBm sebesar 54,8 mV.
S11 (Return Los.
sebesar -10,416 dB, dan VSWR sebesar 1,862.
Hasil pengukuran kedua dengan menggunakan access point Wi-Fi pada jarak 5 cm didapatkan output voltage sebesar 2,066 Volt, sedangkan pada jarak 20 cm didapat output voltage sebesar 0,092 mV.
Kata Kunci : Rectifier.
Rectenna.
Transfer Daya Wireless, stage.
Single Stub.
Output Voltage.
Advance Design System (ADS) 2011.
Signal Generator.
Vector Network Analyzer (VNA), dan access point WiFi.
AbstractAi The Wireless Power Transfer System is a system used to harness the free electromagnetic energy in the air by processing energy sources to charge on low-power electronic devices.
One source of energy that is easily obtained because of its availability is quite abundant access point (Wi-F.
Rectenna is a device that can be used to convert electromagnetic waves in the air into direct electric currents.
Rectenna consists of an antenna and a rectifier circuit.
Antenna is used to capture the electromagnetic waves emitted by RF sources.
The power received by the antenna will be forwarded to the rectifier circuit, to be converted to direct current (DC).
The study aimed to design, construct, and measure the parameters of rectifier circuits in rectenna capable of working at a frequency range of 2.
45 GHz.
After designed from the simulation results using ADS software 2011didapatkan working frequency of 2.
GHz, output voultage 2.
027 Volt.
Return S11 (Return Los.
87, and VSWR 1.
On the result of measurement at signal generator at frequency 2,45 GHz obtained output voltage with input -5 dBm equal to 54,8 mV.
S11 (Return Los.
equal to -10,416 dB, and VSWR equal to 1,862.
The second measurement result using Wi-Fi access point at 5 cm distance obtained output voltage of 2.
066 Volt, while at a distance of 20 cm obtained output voltage of 0.
092 mV.
Keywords : Rectifier.
Rectenna.
Transfer Daya Wireless, stage.
Single Stub.
Output Voltage.
Advance Design System (ADS) 2011.
Signal Generator, dan Vector Network Analyzer (VNA), access point Wi-Fi.
PENDAHULUAN
Semakin dibutuhkan upaya dalam penyediaan atau penghematan energi.
Pemanenan energi dari gelombang elektromagnetik menjadi menarik untuk dikembangkan sebagai sumber untuk mengisi daya pada perangkat elektronik berdaya rendah yang disebut dengan sistem Transfer Daya Wireless.
Sistem Transfer Daya Wireless adalah sistem yang digunakan untuk memanfaatkan energi elektromagnetik yang tersebar bebas di udara.
Kemudian energi tersebut dilakukan pengolahan sehingga menghasilkan daya yang dapat digunakan untuk mencatu perangkat elektronik berdaya rendah.
Salah satu alat utama pada Sistem Transfer Daya Wireless adalah rectenna.
Rectenna adalah Jurnal Pendidikan Vokasional Teknik Elektronika Volume I No.
April 2018 | 6 perangkat yang dapat digunakan untuk mengubah gelombang elektromagnetik di udara menjadi arus listrik searah.
Rectenna umumnya terdiri dari antena dan rangkaian penyearah .
Antena digunakan untuk menangkap gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh sumber RF.
Daya yang diterima oleh antena pada rectenna akan diteruskan ke rangkaian rectifier, untuk diubah menjadi arus listrik searah (DC).
Daya yang ditangkap antena berupa sinyal gelombang elektromagnetik akan disearahkan menjadi tegangan DC oleh rangkaian rectifier dengan mematchingkan terlebih dahulu sesuai dengan nilai matching impedance yang ada di antena, kemudian tegangan DC yang didapat akan dinaikan lagi hingga mencapai nilai tegangan yang konstan menggunakan rangkaian rectifier yang telah dimodifikasi sebagai pelipat Energi listrik DC keluaran yang telah dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan energi listrik berdaya rendah.
II.
METODOLOGI PENELITIAN
Metode penelitian yang digunakan adalah Metode Research and Development (R&D).
Validasi Desain Validasi desain merupakan hasil simulasi dari desain produk pada software simulasi, dimana untuk menilai apakah rancangan rectifier sesuai dengan yang diharapkan.
Uji Coba Produk Uji Coba produk meliputi fabrikasi rectifier, penyolderan komponen rectifier, dan pengukuran hasil fabrikasi dan penyolderan rectifier.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Akhir Rangkaian Rectifier Pada Rectenna Gambar 2.
Penggabungan Single Stub Match ke dalam Rangkaian Rectifier 3 Stages Tabel 1 adalah daftar nilai komponen rangkaian Rectifier pada retenna.
TABEL 1
DAFTAR NILAI KOMPONEN RANGKAIAN RECTIFIER
Komponen Gambar 1.
Langkah Metode Research and Development (R&D) yang digunakan dalam Penelitian Peneliti mengambil beberapa langkah penelitian pengembangan, yaitu:
Potensi dan Masalah Penelitian bermula dari potensi gelombang elektromagnetik yang terdapat dalam gelombang frekuensi radio (Radio Frequency/ RF) bebas di udara untuk digunakan sebagai sumber energi Pengumpulan Data Pengumpulan data berbagai informasi yang digunakan sebagai bahan untuk perencanaan desain rectifier sesuai yang diharapkan.
Desain produk Rectifier pada rectenna yang dihasilkan dalam penelitian, didesain dengan bantuan software simulasi yakni menggunakan Advance Design System 2011 dalam perancangan sesuai dengan pengumpulan data.
Dioda schottky Kapasitor Antena Wi-Fi Wi-Fi Router Nilai (Spesifikas.
HSMS 2862
33 Pf
TL-WN722N
En-Genius
ENS202E
Jumlah TABEL 2 DAFTAR NILAI DARI LEBAR.
JARAK STUB KE
BEBAN (DS) DAN PANJANG STUB (LS)
Parameter Nilai .
8,66 17,38 Hasil Desain Layout dan Fabrikasi Rectifier pada Rectenna Setelah semua rangkaian Rectifier pada Rectenna dirancang pada software ADS 2011 dan semua nilai komponen yang telah disesuaikan dengan yang terdapat di pasaran serta ukuran saluran mikrostrip yang telah ditentukan, langkah selanjutnya adalah membuat Jurnal Pendidikan Vokasional Teknik Elektronika Volume I No.
April 2018 | 7 layout Rectifier pada Rectenna menggunakan software Altium Designer Summer yang nantinya akan lanjut proses fabrikasi.
Gambar 2 adalah gambar hasil desain layout Rectifier pada Rectenna pada Altium 2013.
TABEL 3
HASIL PENGUKURAN RECTIFIER DENGAN SIGNAL
GENERATOR
Gambar 3.
Desain Layout LNA .
Tampak Atas dan .
Tampak Bawah Setelah dilakukan simulasi untuk mendapatkan hasil parameter yang sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan, maka fabrikasi rectifier pada rectenna dengan konfigurasi 3 stages dapat Gambar 3 adalah fabrikasi direalisasikan sesuai dengan perancangan.
TABEL 4
HASIL PENGUKURAN MENGGUNAKAN PERANGKAT
TAMBAHAN ANTENA
Gambar 4.
Hasil Fabrikasi LNA .
Tampak Depan dan .
Tampak Belakang Hasil Pengukuran Rectifier .
Pengukuran Tegangan Hasil pengukuran tegangan rectifier dengan signal generator ditunjukkan pada Tabel 3.
Sedangkan untuk hasil pengukuran dengan menggunakan perangkat tambahan antenna ditunjukkan pada Tabel 4.
Pengukuran VSWR Pada hasil pengukuran VSWR di frekuensi 2,45 didapatkan sebesar 1,862.
Sedangkan hasil pengukuran VSWR terbaik terjadi pada frekuensi 2,550 GHz dengan nilai VSWR 1,833.
Pengukuran S11 (Return Los.
Pada hasil pengukuran S11 (Return Los.
di frekuensi 2,45 didapatkan sebesar -10,416 Sedangkan hasil pengukuran S11 (Return Los.
terbaik terjadi pada frekuensi 2,550 GHz dengan nilai VSWR -10,586 dB.
Gambar 5.
Hasil Pengukuran VSWR Jurnal Pendidikan Vokasional Teknik Elektronika Volume I No.
April 2018 | 8 terdekat yaitu 5 cm, didapatkan hasil tegangan sebesar 2,066 Volt dengan arus 20 sedangkan jarak terjauh 20 cm didapat Gambar 6.
Hasil Pengukuran S11 (Return Los.
Perbandingan Pengukuran Hasil
Simulasi
TABEL 5
HASIL PERBANDINGAN ANTARA SPESIFIKASI
AWAL DENGAN PENGUKURAN HASIL SIMULASI,
DAN HASIL PENGUKURAN RANGKAIAN RECTIFIER
tegangan sebesar 0,092 mV dengan arus 0,1 A.
Dalam pengukuran menggunakan Signal Generator.
Vector Network Analyzer dan multimeter digital terdapat perbedaan antara hasil simulasi dan pengukuran.
Hal ini disebabkan, nilai komponen pasif yang memiliki nilai toleransi .
idak se-ideal pada simulas.
, nilai komponen aktif yang tidak seideal datasheet dan bersifat ESD (Electro Static Discharg.
, pengikisan jalur mikrostrip yang terlalu dalam saat fabrikasi, pengaruh noise internal yang tinggi dan terdapat loss pada sambungan kabel antara signal generator dan, rangkaian rectifier, serta sambungan kabel pada port VNA ke rangkaian rectifier.
REFERENSI