1IIIIIIIIIIIIIIfl~I~I~lij~~il~II~I~III~111111111111111 *30000001866707*

1IIIIIIIIIIIIIIfl~I~I~lij~~il~II~I~III~111111111111111 *30000001866707*

JABA T AN KEJURUTERAAN ELEKTRIK. ELEKRONIK DAN SISTEf'-'1

FAKULTIKEJURUTERAAN

UNIVERSITI KEBANGSAAN MALA YSIA

PENGESAHAN D1SERTASI

Nama Pelajar: ELFARIZANIS BlNTI BAHARUDIN

No. Pendaftaran: P 31343

Tajuk Projek: REKABENTUK DAN PEMBANGUNAN RECTENNA KUTUB

MEMBULAT PADA 2.4 GHz UNTUK PENGHANTARAN KUASATANPA

WAYAR

Dengan ini disertasi bertajuk seperti di atas adalah disahkan dan diperakukan.

__ ~::::x::::::=-- " Tandatangan ................................................. .

Nama Penyelia: Prof. Madya Dr. Zainol Abidin Abdul Rashid

Tarikh: /"'(ft.1-- ';)6DC

~ ........ -.. ~ ....... .

T •.. ;:,' ...........•.•....•.••.

11

JABA T AN KEJURUTERAAN ELEKTRIK. ELEKRONIK DAN SISTEf'-'1

FAKULTIKEJURUTERAAN

UNIVERSITI KEBANGSAAN MALA YSIA

PENGESAHAN D1SERTASI

Nama Pelajar: ELFARIZANIS BlNTI BAHARUDIN

No. Pendaftaran: P 31343

Tajuk Projek: REKABENTUK DAN PEMBANGUNAN RECTENNA KUTUB

MEMBULAT PADA 2.4 GHz UNTUK PENGHANTARAN KUASATANPA

WAYAR

Dengan ini disertasi bertajuk seperti di atas adalah disahkan dan diperakukan.

__ ~::::x::::::=-- " Tandatangan ................................................. .

Nama Penyelia: Prof. Madya Dr. Zainol Abidin Abdul Rashid

Tarikh: /"'(ft.1-- ';)6DC

~ ........ -.. ~ ....... .

T •.. ;:,' ...........•.•....•.••.

11

III

PENGAKUAN

Saya I11cngakui bahawa karya ini adalah hasil kcrja saya scndiri kccuali nukiian dan

ringkasan yang tiap-tiap satunya telah saya jelaskan sum bcrnya.

JUN 2006 ELFARIZAN,

III

PENGAKUAN

Saya I11cngakui bahawa karya ini adalah hasil kcrja saya scndiri kccuali nukiian dan

ringkasan yang tiap-tiap satunya telah saya jelaskan sum bcrnya.

JUN 2006 ELFARIZAN,

IV

PENGHARGAAN

Dengan nama ALLAH Yang Maha Pemurah lagi Maha Penyayang. Segala puji hanya

bagi ALLAH S.W.T, Tuhan semesta alam, kerana dengan limpah kurnia dan

keizinan-Nya, disertasi ini dapat disiapkan dengan jayanya. Selawat dan salam buat

Rasul Nabi junjungan, ahli keluarganya, para sahabat serta muslim in dan muslimat

seluruh alam.

Setinggi penghargaan dan ucapan jutaan terima kasih diucapkan kepada Prof.

Madya Dr. Zainol Abidin Abdul Rashid, selahl penyelia kajian ini yang telah ban yak

memberi teguran membina, tunjuk ajar dan bantuan dalam menyiapkan disertasi ini.

Tidak lupa juga ucapan terima kasih kepada semua pensyarah dan kakitangan Fakulti

Kejuruteraan, khususnya di .Tabatan Kejuruteraan Elektrik, Elektronik dan Sistem atas

sumbangan ilmu dan tunjuk ajar yang membina.

Buat suami tercinta, Mohamad Sohaimi b. Mohd. Lazim dan anakanda Nur

Nayli Irdina, terima kasih kerana memahami dan mendoakan kejayaan mama ini.

Kepada abah-abah, mak-mak, abang, ani, iwan, angah, akak, apik, adik dan seluruh

ahli keluarga yang lain, terima kasih atas segalanya.

Buat rakan-rakan seperjuangan, Kak Ija, Mekti, Nunah dan semua pelajar

Komunikasi dan Komputer sessi 2004/2005, terima kasih dan selamat majujaya.

Elfarizanis Baharudin

.Tun 2006

IV

PENGHARGAAN

Dengan nama ALLAH Yang Maha Pemurah lagi Maha Penyayang. Segala puji hanya

bagi ALLAH S.W.T, Tuhan semesta alam, kerana dengan limpah kurnia dan

keizinan-Nya, disertasi ini dapat disiapkan dengan jayanya. Selawat dan salam buat

Rasul Nabi junjungan, ahli keluarganya, para sahabat serta muslim in dan muslimat

seluruh alam.

Setinggi penghargaan dan ucapan jutaan terima kasih diucapkan kepada Prof.

Madya Dr. Zainol Abidin Abdul Rashid, selahl penyelia kajian ini yang telah ban yak

memberi teguran membina, tunjuk ajar dan bantuan dalam menyiapkan disertasi ini.

Tidak lupa juga ucapan terima kasih kepada semua pensyarah dan kakitangan Fakulti

Kejuruteraan, khususnya di .Tabatan Kejuruteraan Elektrik, Elektronik dan Sistem atas

sumbangan ilmu dan tunjuk ajar yang membina.

Buat suami tercinta, Mohamad Sohaimi b. Mohd. Lazim dan anakanda Nur

Nayli Irdina, terima kasih kerana memahami dan mendoakan kejayaan mama ini.

Kepada abah-abah, mak-mak, abang, ani, iwan, angah, akak, apik, adik dan seluruh

ahli keluarga yang lain, terima kasih atas segalanya.

Buat rakan-rakan seperjuangan, Kak Ija, Mekti, Nunah dan semua pelajar

Komunikasi dan Komputer sessi 2004/2005, terima kasih dan selamat majujaya.

Elfarizanis Baharudin

.Tun 2006

v

ABSTRAK

Sejak tahun 70-an lagi kaj ian mengenai Wireless power tran.sfer iaitu penghantaran

isyarat kuasa tanpa wayar telah dikaji dan kini menjadi satu permintaan yang tinggi.

Ini disebabkan oleh aplikasinya terhadap pasaran teknologi yang ban yak memberi

kemudahan dan kebaikan dari pelbagai aspek kejuruteraan. Dalam kajian ini, sebuah

rectel1l1a penerima beroperasi pada frekuensi 2.4 GHz telah direkabentuk dan

dibangun menggunakan laminasi mikrojalur RF-35, yang mempunyai fir = 3.5, h =

0.76 mm, t = 0.01778 mm dan juga diod Schott!..), jenis HSMS-2820 sebagai penerus.

Rectenna tersebut terdiri daripada antena kutub membulat, penapis laluan rendah bagi

isyarat yang masuk, rangkaian scpadan, litar penerus dan penapis keluaran laluan

rendah. Hasil kajian ini menunjukkan bahawa rectenna yang direkacipta dapat

menghasilkan peratusan kecckapan penukaran kuasa dari gelombang mikro kepada

arus terus sebanyak 22 % pada kuasa kemasukan sebanayak 1m W. Hasil ini

membuktikan bahawa konsep penghantaran kuasa tanpa wayar dapat direalisasikan

dengan menggunakan rectenna.

v

ABSTRAK

Sejak tahun 70-an lagi kaj ian mengenai Wireless power tran.sfer iaitu penghantaran

isyarat kuasa tanpa wayar telah dikaji dan kini menjadi satu permintaan yang tinggi.

Ini disebabkan oleh aplikasinya terhadap pasaran teknologi yang ban yak memberi

kemudahan dan kebaikan dari pelbagai aspek kejuruteraan. Dalam kajian ini, sebuah

rectel1l1a penerima beroperasi pada frekuensi 2.4 GHz telah direkabentuk dan

dibangun menggunakan laminasi mikrojalur RF-35, yang mempunyai fir = 3.5, h =

0.76 mm, t = 0.01778 mm dan juga diod Schott!..), jenis HSMS-2820 sebagai penerus.

Rectenna tersebut terdiri daripada antena kutub membulat, penapis laluan rendah bagi

isyarat yang masuk, rangkaian scpadan, litar penerus dan penapis keluaran laluan

rendah. Hasil kajian ini menunjukkan bahawa rectenna yang direkacipta dapat

menghasilkan peratusan kecckapan penukaran kuasa dari gelombang mikro kepada

arus terus sebanyak 22 % pada kuasa kemasukan sebanayak 1m W. Hasil ini

membuktikan bahawa konsep penghantaran kuasa tanpa wayar dapat direalisasikan

dengan menggunakan rectenna.

DESIGN AND DEVELOPMENT OF 2.4 GHz CmCULARLY POLARIZED

RECTEl\TNA FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION

ABSTRACT

VI

Since 1970's, the foundation of wireless power transmission has been studied and it

has become one of the most popular field of research nowadays. The fact that it has

highly market demand towards many applications especially in engineering field area,

researchers have tried to find a very cost-effective solution to fulfill these needs. In

this particular research, a receiving rectenna operated at 2.4 GJ-Iz has been design and

developed using a microstrip laminates RF-35 with lOr = 3.5, h = 0.76 mm, 1=0.01778

mm and a ScholtJ..:y-barrier diode type I-ISMS-2820 as the main component of the

rectenna. The rectenna consist of a circularly polarized patch antenna, input low-pass

filter, matching network, rectifying circuit and an output low-pass filter. The final

result of this research shows that a 22% of RF to DC conversion efficiency has been

achieved with input power level of ImW. With this results, the wireless power

transfer concept can be realized using a rectenna.

DESIGN AND DEVELOPMENT OF 2.4 GHz CmCULARLY POLARIZED

RECTEl\TNA FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION

ABSTRACT

VI

Since 1970's, the foundation of wireless power transmission has been studied and it

has become one of the most popular field of research nowadays. The fact that it has

highly market demand towards many applications especially in engineering field area,

researchers have tried to find a very cost-effective solution to fulfill these needs. In

this particular research, a receiving rectenna operated at 2.4 GJ-Iz has been design and

developed using a microstrip laminates RF-35 with lOr = 3.5, h = 0.76 mm, 1=0.01778

mm and a ScholtJ..:y-barrier diode type I-ISMS-2820 as the main component of the

rectenna. The rectenna consist of a circularly polarized patch antenna, input low-pass

filter, matching network, rectifying circuit and an output low-pass filter. The final

result of this research shows that a 22% of RF to DC conversion efficiency has been

achieved with input power level of ImW. With this results, the wireless power

transfer concept can be realized using a rectenna.

KANDUNGAN

PENGESAHAN DISERT ASI

PENGAKUAN

PENGHARGAAN

ABSTRAK

ABSTRACT

KANDUNGAN

SENARAI JADUAL

SENARAI RAJAH

SENARAI SINGKA T AN

BAB 1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

BAB2

2.1

2.2

PENGENALAN

Pendahuluan

Aplikasi dan Kelebihan Rectenna

ObjektifKajian

Alat Bantu Rekabentuk

Struktur Kajian

Struktur Kandungan Tcsis

TEOR! DAN ASAS REKABENTUK RECTENNA

Pendahuluan

Antena Tampal (Patch Antenna)

2.2.1 Konsep Cavity klodel

2.2.2 Kekutuban (Polarization)

2.2.3 Antcna Tampal Kutub Mcmbulat

\'11

Halaman

II

III

IV

V

vi

VII

XI

XIV

2

3

3

4

5

S

9

9

17

1 S

2.2.4 Antena Ivlikrojalur Berkutub TVlembulat - Jcnis Scgicmpat 20

2.2.5 Syarat Pancaran Kekutuban lV!cmbulat

Penapis (Filter)

2.3.1 Penapis laluan Rendah (Low Pass Filter)

24

25

26

KANDUNGAN

PENGESAHAN DISERT ASI

PENGAKUAN

PENGHARGAAN

ABSTRAK

ABSTRACT

KANDUNGAN

SENARAI JADUAL

SENARAI RAJAH

SENARAI SINGKA T AN

BAB 1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

BAB2

2.1

2.2

PENGENALAN

Pendahuluan

Aplikasi dan Kelebihan Rectenna

ObjektifKajian

Alat Bantu Rekabentuk

Struktur Kajian

Struktur Kandungan Tcsis

TEOR! DAN ASAS REKABENTUK RECTENNA

Pendahuluan

Antena Tampal (Patch Antenna)

2.2.1 Konsep Cavity klodel

2.2.2 Kekutuban (Polarization)

2.2.3 Antcna Tampal Kutub Mcmbulat

\'11

Halaman

II

III

IV

V

vi

VII

XI

XIV

2

3

3

4

5

S

9

9

17

1 S

2.2.4 Antena Ivlikrojalur Berkutub TVlembulat - Jcnis Scgicmpat 20

2.2.5 Syarat Pancaran Kekutuban lV!cmbulat

Penapis (Filter)

2.3.1 Penapis laluan Rendah (Low Pass Filter)

24

25

26

vi i i

2.3.2 Prototaip Penapis Laluan Rendah Maximally Flat 28

2.3.3 Pengubahan Penapis- Pengskalaan Frekuensi dan Galangan 30

2.3.4 Implementasi penapis-Stepped Impedance ", J_

2.4 Litar Penerus 33

2.4.1 Struktur Asas Schottky Barrier Diode 34

2.4.2 Proses Pengesan 37

2.4.3 Pengiraan Voltan Terkesan 38

2.4.4 Prestasi dan Aplikasi diod Schottky Sebagai Pengesan 41

BAB3 METODOLOGI REKABENTUK RECTENNA

3.1 Pendahuluan 42

3.2 Kaedah-kaedah Rekabentuk Rectenna 43

3.3 Penentuan Nilai-nilai Parameter [S] Diod Schottky 44

3.3.1 Komponen Diod 46

3.3.2 Jig Uji Diod 47

3.3.3 Proses Filem dan Fabrikasi 49

3.3.4 Proses Pemasangan dan Penyambungan 51

3.3.5 Pengukuran dan Pengulllpulan Data 51

3.3.6 Penukaran Satah Rujukan 52

3.4 Penentuan Nilai Galangan Kemasukan Diod Schottky 53

3.5 Padanan Galangan Bagi Kcmasukan Litar Penerus 54

3.6 Rekabentuk Antena Tampal Berciri Kutub Membulat 57

3.6.1 Dimensi Antena Tampal 57

3.6.2 Dimensi Usikan 58

3.7 Rekabentuk Kemasukan Penapis Laluan Rendah 60

3.7.1 Prototaip Litar Kemasukan Penapis Laluan Rendah 61

3.7.2 Pengskalaan Galangan 62

3.7.3 Implimentasi Kemasukan Penapis Laluan Rendah 63

3.8 Rekabentuk Keluaran Penapis Laluan Rendah 64

3.8.1 Prototaip dan Pengskalaan Galangan Litar Kemasukan

Penapis Laluan Rendah 64

3.8.2 Implimentasi Kemasukan Penapis Laluan Rendah 65

vi i i

2.3.2 Prototaip Penapis Laluan Rendah Maximally Flat 28

2.3.3 Pengubahan Penapis- Pengskalaan Frekuensi dan Galangan 30

2.3.4 Implementasi penapis-Stepped Impedance ", J_

2.4 Litar Penerus 33

2.4.1 Struktur Asas Schottky Barrier Diode 34

2.4.2 Proses Pengesan 37

2.4.3 Pengiraan Voltan Terkesan 38

2.4.4 Prestasi dan Aplikasi diod Schottky Sebagai Pengesan 41

BAB3 METODOLOGI REKABENTUK RECTENNA

3.1 Pendahuluan 42

3.2 Kaedah-kaedah Rekabentuk Rectenna 43

3.3 Penentuan Nilai-nilai Parameter [S] Diod Schottky 44

3.3.1 Komponen Diod 46

3.3.2 Jig Uji Diod 47

3.3.3 Proses Filem dan Fabrikasi 49

3.3.4 Proses Pemasangan dan Penyambungan 51

3.3.5 Pengukuran dan Pengulllpulan Data 51

3.3.6 Penukaran Satah Rujukan 52

3.4 Penentuan Nilai Galangan Kemasukan Diod Schottky 53

3.5 Padanan Galangan Bagi Kcmasukan Litar Penerus 54

3.6 Rekabentuk Antena Tampal Berciri Kutub Membulat 57

3.6.1 Dimensi Antena Tampal 57

3.6.2 Dimensi Usikan 58

3.7 Rekabentuk Kemasukan Penapis Laluan Rendah 60

3.7.1 Prototaip Litar Kemasukan Penapis Laluan Rendah 61

3.7.2 Pengskalaan Galangan 62

3.7.3 Implimentasi Kemasukan Penapis Laluan Rendah 63

3.8 Rekabentuk Keluaran Penapis Laluan Rendah 64

3.8.1 Prototaip dan Pengskalaan Galangan Litar Kemasukan

Penapis Laluan Rendah 64

3.8.2 Implimentasi Kemasukan Penapis Laluan Rendah 65

ix

BAB4 SIMULASI DAN PENGUKURAN RECTEl\'NA

4.1 Pendahuluan 66

4.2 Simulasi Rectenna 67

4.2.1 Simulasi Antena Tampal 67

4.2.2 Simulasi Kemasukan Penapis Laluan Rendah 72

4.2.3 Simulasi Keluaran Penapis Laluan Rendah 75

4.2.4 Simulasi Diod Schottky 78

4.2.5 Simulasi Rangkaian Sepadan 83

4.3 Pengukuran Rectenna 84

4.3.1 Pengukuran Antenna 85

4.3.2 Pengukuran Litar Penerus Rectenna Berwayar 86

4.3.3 Pengukuran Rectenna Tanpa Wayar 87

BAB5 KESIlV!PULAN DAN CADANGAN

5.1 Kesimpulan 97

5.2 Cadangan Kajian Masa Depan 99

RUJUKAN 101

LAMPIRAN

A Spesifikasi produk HSMS-282X 104

B Nota Applikasi 1124 112

C Spesi fikasi pemasangan LOG 1 /GR 114

D Spesifikasi produk RF-35 lIS

E Spesikasi SMA 2 Hole Jack 117

ix

BAB4 SIMULASI DAN PENGUKURAN RECTEl\'NA

4.1 Pendahuluan 66

4.2 Simulasi Rectenna 67

4.2.1 Simulasi Antena Tampal 67

4.2.2 Simulasi Kemasukan Penapis Laluan Rendah 72

4.2.3 Simulasi Keluaran Penapis Laluan Rendah 75

4.2.4 Simulasi Diod Schottky 78

4.2.5 Simulasi Rangkaian Sepadan 83

4.3 Pengukuran Rectenna 84

4.3.1 Pengukuran Antenna 85

4.3.2 Pengukuran Litar Penerus Rectenna Berwayar 86

4.3.3 Pengukuran Rectenna Tanpa Wayar 87

BAB5 KESIlV!PULAN DAN CADANGAN

5.1 Kesimpulan 97

5.2 Cadangan Kajian Masa Depan 99

RUJUKAN 101

LAMPIRAN

A Spesifikasi produk HSMS-282X 104

B Nota Applikasi 1124 112

C Spesi fikasi pemasangan LOG 1 /GR 114

D Spesifikasi produk RF-35 lIS

E Spesikasi SMA 2 Hole Jack 117

x

SENARAI JADUAL

No. Jadual Halaman

2.1 Nilai-nilai elemen untuk prototaip penapis laluan rendah Maximally Flat. 29

3.1 Parameter SPICE Diod Schottky. 47

3.2 Parameter-parameter jig uji diod. 49

3.3 Parameter [8] jig diod Schottky pada 2.4 GJ-Iz. 52

3.4 Parameter[S] sebenar diod Schottky. 53

3.5 Nilai-nilai elemen prototaip penapis laluan rendah. 62

3.6 Nilai sebenar elemcn -clemcn pcnapis laluan rendal1. 62

3.7 Parameter galangan tinggi dan rendah ketikafc =

2.5GHz. 63

3.8 Ukuran dimensi Kemasukan penapis laluan rendah. 63

3.9 Parameter galangan tinggi dan rendah ketikafc =

2.35GJ-Iz. 65

3.10 Ukuran dimensi kcluaran penapis laluan rendah. 65

4.1 Perbezaan nilai kiraan dengan nilai simulasi antena tampa!. 72

4.2 Perbezaan nilai kiraan dengan nilai simlllasi kemasllkan penapis laluan rendal1. 74

4.3 Perbezaan nilai kiraan dcngan nilai simulasi keluaran penapis laluan rendah. 77

4.4 Perbandingan nilai elemen dalaman diod sebelum dan selepas optimasi. 80

4.5 Perband ingan parameter [S] dan galangan d iod Schottky sebelum dan selepas optimasi. 80

x

SENARAI JADUAL

No. Jadual Halaman

2.1 Nilai-nilai elemen untuk prototaip penapis laluan rendah Maximally Flat. 29

3.1 Parameter SPICE Diod Schottky. 47

3.2 Parameter-parameter jig uji diod. 49

3.3 Parameter [8] jig diod Schottky pada 2.4 GJ-Iz. 52

3.4 Parameter[S] sebenar diod Schottky. 53

3.5 Nilai-nilai elemen prototaip penapis laluan rendah. 62

3.6 Nilai sebenar elemcn -clemcn pcnapis laluan rendal1. 62

3.7 Parameter galangan tinggi dan rendah ketikafc =

2.5GHz. 63

3.8 Ukuran dimensi Kemasukan penapis laluan rendah. 63

3.9 Parameter galangan tinggi dan rendah ketikafc =

2.35GJ-Iz. 65

3.10 Ukuran dimensi kcluaran penapis laluan rendah. 65

4.1 Perbezaan nilai kiraan dengan nilai simulasi antena tampa!. 72

4.2 Perbezaan nilai kiraan dengan nilai simlllasi kemasllkan penapis laluan rendal1. 74

4.3 Perbezaan nilai kiraan dcngan nilai simulasi keluaran penapis laluan rendah. 77

4.4 Perbandingan nilai elemen dalaman diod sebelum dan selepas optimasi. 80

4.5 Perband ingan parameter [S] dan galangan d iod Schottky sebelum dan selepas optimasi. 80

xi

SENARAI RAJAH

No. Rajah Halaman

2.1 Gambaran Model-Cavity dinding magnetik pada antena tampal miikrojalur. 10

2.2 Kekutuban (a) LHCP (b) RHCP (C) Eliptik. 18

2.3 Antena tampal mikrojalur (a) segitiga (b) segiempat sama (c) bulat (d) cincin (e) pentagon (f) Eleptik. 19

2.4 Duajenis pengujaan kutub membulat (a) suapan dua-ortogon (b) suapan satu titik. 20

2.5 Konfigurasi satu suapan antenna tampal mikrojalur (a) sistem koordinat (b) antenna tampal terusik. 20

2.6 Rangkaian penapis laluan rendal1. 26

2.7 Lengkung frekuensi sambutan untuk penapis laluan rendah. 27

2.8 Proses rekabentuk penapis laluan rendah. 27

2.9 Litar tangga penapis laluan rendah (a) prototaip elemen peliama selari (b) prototaip elemen pertama 29 sesiri

2.10 Pengecilan melawan frekuensi bagi prototap penapis Maximally Flat. 30

2.11 (a) Prototaip litar penapis (b) Implementasi Stepped Impedance (c) Bentangan mikrojalur. 33

2.12 Struktur Schott!"),-barrier diode. 35

2.13 Ciri-ciri V-I Schott!..), diode. 36

2.14 Litar Schott!..)' diode dan lengkung isyarat terhasiI. 38

2.15 Anggaran hukum segitiga dan linear di dalam pengesan diod. 40

2.16 Litar setara bagi Schott!..), diode. 41

xi

SENARAI RAJAH

No. Rajah Halaman

2.1 Gambaran Model-Cavity dinding magnetik pada antena tampal miikrojalur. 10

2.2 Kekutuban (a) LHCP (b) RHCP (C) Eliptik. 18

2.3 Antena tampal mikrojalur (a) segitiga (b) segiempat sama (c) bulat (d) cincin (e) pentagon (f) Eleptik. 19

2.4 Duajenis pengujaan kutub membulat (a) suapan dua-ortogon (b) suapan satu titik. 20

2.5 Konfigurasi satu suapan antenna tampal mikrojalur (a) sistem koordinat (b) antenna tampal terusik. 20

2.6 Rangkaian penapis laluan rendal1. 26

2.7 Lengkung frekuensi sambutan untuk penapis laluan rendah. 27

2.8 Proses rekabentuk penapis laluan rendah. 27

2.9 Litar tangga penapis laluan rendah (a) prototaip elemen peliama selari (b) prototaip elemen pertama 29 sesiri

2.10 Pengecilan melawan frekuensi bagi prototap penapis Maximally Flat. 30

2.11 (a) Prototaip litar penapis (b) Implementasi Stepped Impedance (c) Bentangan mikrojalur. 33

2.12 Struktur Schott!"),-barrier diode. 35

2.13 Ciri-ciri V-I Schott!..), diode. 36

2.14 Litar Schott!..)' diode dan lengkung isyarat terhasiI. 38

2.15 Anggaran hukum segitiga dan linear di dalam pengesan diod. 40

2.16 Litar setara bagi Schott!..), diode. 41

:-:ii

3.1 Gambaran blok bagi sebuah rectenna. 43

3.2 Carta alir proses penentuan parameter [S] diod Schottky. 45

3.3 Diod Schottky (a) Pakej komponen (b )Litar setara diod cip (c) Litar setara pakej diod cip. 46

3.4 Filem negatifjig uji diod. 49

3.5 Cmia alir proses frabikasi. 50

3.6 Jig uji diod. 51

3.7 Carta Smith Rangkaian padanan golongan. 56

3.8 Rangkaian padanan golongan sebenar. 56

3.9 Antena Tampal dengan usikan. 59

3.10 Variasi kecekapan radiasi melawan ketebalan subtratum. 59

3.11 Pandangan sisi dan depan antena tampa!. 60

3.12 Elemen prototaip penapis laluan rcndah. 62

3.13 Bentangan kemasukan penapis laluan rendah. 64

4.1 ISlll antena tampa!. 68

4.2 Galangan kemasukan dan VS\VR antena tampa!. 68

4.3 Paten sinaran satah E. 70

4.4 Paten sinaran satah H. 70

4.5 Kctumpatan arus di dalam antena tampa!. 71

4.6 Dimensi baru antena tam pal setelah dioptimasikan. 72

4.7 IS.? llmelawan frekuensi bagi kell1asukan penapis laluan rendal1. 73

4.8 Bentangan 20 bagi kell1asukan penapis laluan rcndah. 74

4.9 IS2Jlll1elawan frekucnsi bagi keluaran penapis laluan

:-:ii

3.1 Gambaran blok bagi sebuah rectenna. 43

3.2 Carta alir proses penentuan parameter [S] diod Schottky. 45

3.3 Diod Schottky (a) Pakej komponen (b )Litar setara diod cip (c) Litar setara pakej diod cip. 46

3.4 Filem negatifjig uji diod. 49

3.5 Cmia alir proses frabikasi. 50

3.6 Jig uji diod. 51

3.7 Carta Smith Rangkaian padanan golongan. 56

3.8 Rangkaian padanan golongan sebenar. 56

3.9 Antena Tampal dengan usikan. 59

3.10 Variasi kecekapan radiasi melawan ketebalan subtratum. 59

3.11 Pandangan sisi dan depan antena tampa!. 60

3.12 Elemen prototaip penapis laluan rcndah. 62

3.13 Bentangan kemasukan penapis laluan rendah. 64

4.1 ISlll antena tampa!. 68

4.2 Galangan kemasukan dan VS\VR antena tampa!. 68

4.3 Paten sinaran satah E. 70

4.4 Paten sinaran satah H. 70

4.5 Kctumpatan arus di dalam antena tampa!. 71

4.6 Dimensi baru antena tam pal setelah dioptimasikan. 72

4.7 IS.? llmelawan frekuensi bagi kell1asukan penapis laluan rendal1. 73

4.8 Bentangan 20 bagi kell1asukan penapis laluan rcndah. 74

4.9 IS2Jlll1elawan frekucnsi bagi keluaran penapis laluan

xiii

rendah. 76 4.10 Bentangan 2D bagi keluaran penapis laluan rendah. 76

4.11 Hasil simulasi antena tampal dan penapis-penapis laluan rendah. 78

4.12 Litar setara diod Schottky. 79

4.13 Perbandingan nilai SII sebelum penukaran satah rujukan an tara simulasi dan pengukuran. 81

4.14 Perbandingan nilai SII selepas penukaran satah rujukan an tara simulasi dan pengukuran. 82

4.15 Simulasi rangkaian galangan sepadan pada 2.4 GHz 83

4.16 Bentangan rectenna (a) Antena (b) Penerus. 84

4.17 Perbandingan nilai SII simulasi dan pengukur antena. 85

4.18 Keluaran voltan arus terus melawan kuasa masukan. 87

4.19 Sistem penghantar isyarat. 88

4.20 Struktur penyambungan rectenna. 89

4.21 Sistem penerimaan isyarat. 89

4.22 Kadar penerimaan kuasa oleh rectenna. 90

4.23 Keluaran voltan arus terus melawan kuasa isyarat penghantar. 91

4.24 Keputusan Vde dan Pr ketika 0°. 92

4.25 Keputusan Vde dan Pr ketika 45°. 92

4.26 Keputusan Vde dan Pr ketika 90°. 93

4.27 Perbandingan kuasa peneriman isyarat pad a sudut 0°, 45°, dan 90°. 94

4.28 Perbandingan voltan arus terus pad a sudut 0°, 45°, dan 90°. 95

4.29 Kecekapan melawan kuasa isyarat penghantar. 96

xiii

rendah. 76 4.10 Bentangan 2D bagi keluaran penapis laluan rendah. 76

4.11 Hasil simulasi antena tampal dan penapis-penapis laluan rendah. 78

4.12 Litar setara diod Schottky. 79

4.13 Perbandingan nilai SII sebelum penukaran satah rujukan an tara simulasi dan pengukuran. 81

4.14 Perbandingan nilai SII selepas penukaran satah rujukan an tara simulasi dan pengukuran. 82

4.15 Simulasi rangkaian galangan sepadan pada 2.4 GHz 83

4.16 Bentangan rectenna (a) Antena (b) Penerus. 84

4.17 Perbandingan nilai SII simulasi dan pengukur antena. 85

4.18 Keluaran voltan arus terus melawan kuasa masukan. 87

4.19 Sistem penghantar isyarat. 88

4.20 Struktur penyambungan rectenna. 89

4.21 Sistem penerimaan isyarat. 89

4.22 Kadar penerimaan kuasa oleh rectenna. 90

4.23 Keluaran voltan arus terus melawan kuasa isyarat penghantar. 91

4.24 Keputusan Vde dan Pr ketika 0°. 92

4.25 Keputusan Vde dan Pr ketika 45°. 92

4.26 Keputusan Vde dan Pr ketika 90°. 93

4.27 Perbandingan kuasa peneriman isyarat pad a sudut 0°, 45°, dan 90°. 94

4.28 Perbandingan voltan arus terus pad a sudut 0°, 45°, dan 90°. 95

4.29 Kecekapan melawan kuasa isyarat penghantar. 96

xiv

SENARAI SINGKATAN

[11 Parameter Y

[S] Parameter S

[Z] Parameter Z

f.S Peliurbation segment

'l'mll Eigen function

cr Keberaliran pengalir

f} Sudut di antara paksi z dan satah xy

¢ Sudut di antara paksi x dan y

A mil Amplitude multiplier

c Halaju cahaya

C Capacitance

CAD Computer Aided Design

CP Circularly polarized

Co Permittivity

Cr Relative permittivity

ccjJ Effective permittivity

E Medan elektrik

J Frekuensi

!c Frekuensi potong

F Antenna feed

FDM Frequency division multiplexing

GaAs Gallium Arsenide

Ge Germanium

h Ketebalan substratum

xiv

SENARAI SINGKATAN

[11 Parameter Y

[S] Parameter S

[Z] Parameter Z

f.S Peliurbation segment

'l'mll Eigen function

cr Keberaliran pengalir

f} Sudut di antara paksi z dan satah xy

¢ Sudut di antara paksi x dan y

A mil Amplitude multiplier

c Halaju cahaya

C Capacitance

CAD Computer Aided Design

CP Circularly polarized

Co Permittivity

Cr Relative permittivity

ccjJ Effective permittivity

E Medan elektrik

J Frekuensi

!c Frekuensi potong

F Antenna feed

FDM Frequency division multiplexing

GaAs Gallium Arsenide

Ge Germanium

h Ketebalan substratum

xv

I-J Medan l1lagnetik

J Current

ISM-B Industrial Science and Medical Band

k Boltzl1lan constant

Length

L Inductance

LI-ICP Left hand circular polarized

LPF Low-pass filter

A Jarak gelol1lbang

/l.o J arak gelol1l bang cahaya

}'III Jarak gelol1lbang l1likrojalur

MRPY Micro Remotely Piloted Vehicle

n Ideality factor

p Power

PKTW Penghantaran Kuasa Tanpa Wayar

q Electron charge

Q Quality factor

Qo Unloaded Q factor

rd Dinal1l ik resistance

R Resistance

RF Radio frequency/ frekuensi radio

RHCP Right hand circular polarized

Rs Surface resistance/ series resistance

r Reflection coeffient

S Patch area

Si Silicon

SWR Standing wave ratio

Ketebalan kuprul1l

T Temperature (K)

TM Tranverse ivlode

xv

I-J Medan l1lagnetik

J Current

ISM-B Industrial Science and Medical Band

k Boltzl1lan constant

Length

L Inductance

LI-ICP Left hand circular polarized

LPF Low-pass filter

A Jarak gelol1lbang

/l.o J arak gelol1l bang cahaya

}'III Jarak gelol1lbang l1likrojalur

MRPY Micro Remotely Piloted Vehicle

n Ideality factor

p Power

PKTW Penghantaran Kuasa Tanpa Wayar

q Electron charge

Q Quality factor

Qo Unloaded Q factor

rd Dinal1l ik resistance

R Resistance

RF Radio frequency/ frekuensi radio

RHCP Right hand circular polarized

Rs Surface resistance/ series resistance

r Reflection coeffient

S Patch area

Si Silicon

SWR Standing wave ratio

Ketebalan kuprul1l

T Temperature (K)

TM Tranverse ivlode

xvi

V Voltage

VSWR Voltage standing wave ratio

11' Width

WPT Wireless Power Transfer

0) Angular frequency

x Paksi x

y Paksi y

z Paksiz

Z Galangan

Zin Galangan masuk

ZL Load Impedance/ Beban galangan

xvi

V Voltage

VSWR Voltage standing wave ratio

11' Width

WPT Wireless Power Transfer

0) Angular frequency

x Paksi x

y Paksi y

z Paksiz

Z Galangan

Zin Galangan masuk

ZL Load Impedance/ Beban galangan

BAB 1

PENGENALAN

1.1 Pcndahuluan

Di dalam dunia yang semakin moden, penggunaan terhadap teknologi terkini telah

memudahkan pengguna dalam mengaplikasikan kepelbagaian sumber yang ada. Ini

termasuklah dari aspek kejuruteraan yang mempunyai bidang yang sangat luas.

Pengkajian terperinci terhadap aplikasi gelombang mikro juga mendapat perhatian

dari pelbagai pihak kerana ia dapat membantu memperluaskan lagi penggunaan

teknologi kejuruteraan tersebut.

Secara am, kejuruteraan gelombang mikro dan frekuensi radio mempunyai

pengkhususannya masing-masing. Ini termasuklah pengkajian mengenai konsep

Wireless Power Transfer, WPT atau penghantaran kuasa tanpa wayar. Ini adalah

kerana, julat aplikasi terhadap tenaga elektrik semakin meningkat sejajar dengan

permintaan kasar untuk semuajenis tenaga.

Tambahan lagi, kebolehan untuk memindahkan kuasa melalui ruang udara

tanpa menggunakan sebarang sambungan perlatan fizikal, boleh diharap, selamat dan

ekonomik, menjadi suatu nilai yang tinggi di dalam penyelesaian teknologi terkini dan

pada masa akan datang [1]. Maka, kajian mengenai reclenno iaitu sistem penerima

yang mempunyai antena dan litar penerus, menjadi semakin popular dalam memenuhi

permintaan tersebut terutama terhadap penghantaran kuasa tanpa wayar, WPT.

BAB 1

PENGENALAN

1.1 Pcndahuluan

Di dalam dunia yang semakin moden, penggunaan terhadap teknologi terkini telah

memudahkan pengguna dalam mengaplikasikan kepelbagaian sumber yang ada. Ini

termasuklah dari aspek kejuruteraan yang mempunyai bidang yang sangat luas.

Pengkajian terperinci terhadap aplikasi gelombang mikro juga mendapat perhatian

dari pelbagai pihak kerana ia dapat membantu memperluaskan lagi penggunaan

teknologi kejuruteraan tersebut.

Secara am, kejuruteraan gelombang mikro dan frekuensi radio mempunyai

pengkhususannya masing-masing. Ini termasuklah pengkajian mengenai konsep

Wireless Power Transfer, WPT atau penghantaran kuasa tanpa wayar. Ini adalah

kerana, julat aplikasi terhadap tenaga elektrik semakin meningkat sejajar dengan

permintaan kasar untuk semuajenis tenaga.

Tambahan lagi, kebolehan untuk memindahkan kuasa melalui ruang udara

tanpa menggunakan sebarang sambungan perlatan fizikal, boleh diharap, selamat dan

ekonomik, menjadi suatu nilai yang tinggi di dalam penyelesaian teknologi terkini dan

pada masa akan datang [1]. Maka, kajian mengenai reclenno iaitu sistem penerima

yang mempunyai antena dan litar penerus, menjadi semakin popular dalam memenuhi

permintaan tersebut terutama terhadap penghantaran kuasa tanpa wayar, WPT.

2

Oi dalam bab ini, aplikasi dan kelebihan rectenna akan dihuraikan dan objektif

kajian akan diterangkan bagi memberi sedikit sebanyak ga1l1baran mengenai idea

terhadap rekabentuk dan analisa yang telah dibuat. Ke1l1udian, disusuli dengan

pengenalan mengenai penggunaan jenis-jenis alat bantu rekabentuk bagi rectenna

tersebut. Oisa1l1bung pula dengan penerangan secara ringkas tentang struktur kajian

dan penggunaan peralatan pengukuran. Susun-atur kandungan bagi tesis ini akan

diterangkan pada akhir bab ini.

1.2 Aplikasi dan Kclcbihan Rcctcnna

Menurut [2], teknologi gelombang mikro telah menjadi semakin matang dan kini, ia

mempunyai banyak kelebihan dan kemungkinan di mana ia boleh menjadi tumpuan

komersial yang utall1a di dalam penghasilan WPT. Kebolehan untuk menerill1a isyarat

yang dihantar dan ll1enukarkannya ke dalam bentuk tenaga electrik secara eekap

adalah satu eara 1l1e1l1buktikan keupayaan rectenna di dalall1 sistell1 \VPT.

Rectenna bukan sahaja boleh dapat menukarkan kuasa kepada tenaga elektik

yang lebih 1l1udah digunakan malah ia dapat mengurangkan kos peralatan seperti

perlatan yang digunakan oleh tentera. Sebagai contoh, penjana kuasa yang besar dan

berat digunakan untuk ll1enjanakan tenaga elektrik ketika latihan atau perang dapat

ditukar dengan menggunakan rectenna yang ll1ell1erlukan geloll1bang mikro pad a

frekuensi tertentu untuk berfungsi. lni termasuklah aplikasi perkhemahan.

Selain daripada itu, banyak kajian yang telah ll1ell1buktikan keupaayan

rectenna sebagai penukar kecekapan kuasa. Ia termasuklah aplikasi helikopter

berkuasa geloll1bang mikro dan satelit berkuasa solar [3], micro-remotely piloted

vehicle (MPRV) [4], dan juga penjana kuasa pad a k01l1unikasi beraltitude tinggi dan

juga pengawasan platform [1].

2

Oi dalam bab ini, aplikasi dan kelebihan rectenna akan dihuraikan dan objektif

kajian akan diterangkan bagi memberi sedikit sebanyak ga1l1baran mengenai idea

terhadap rekabentuk dan analisa yang telah dibuat. Ke1l1udian, disusuli dengan

pengenalan mengenai penggunaan jenis-jenis alat bantu rekabentuk bagi rectenna

tersebut. Oisa1l1bung pula dengan penerangan secara ringkas tentang struktur kajian

dan penggunaan peralatan pengukuran. Susun-atur kandungan bagi tesis ini akan

diterangkan pada akhir bab ini.

1.2 Aplikasi dan Kclcbihan Rcctcnna

Menurut [2], teknologi gelombang mikro telah menjadi semakin matang dan kini, ia

mempunyai banyak kelebihan dan kemungkinan di mana ia boleh menjadi tumpuan

komersial yang utall1a di dalam penghasilan WPT. Kebolehan untuk menerill1a isyarat

yang dihantar dan ll1enukarkannya ke dalam bentuk tenaga electrik secara eekap

adalah satu eara 1l1e1l1buktikan keupayaan rectenna di dalall1 sistell1 \VPT.

Rectenna bukan sahaja boleh dapat menukarkan kuasa kepada tenaga elektik

yang lebih 1l1udah digunakan malah ia dapat mengurangkan kos peralatan seperti

perlatan yang digunakan oleh tentera. Sebagai contoh, penjana kuasa yang besar dan

berat digunakan untuk ll1enjanakan tenaga elektrik ketika latihan atau perang dapat

ditukar dengan menggunakan rectenna yang ll1ell1erlukan geloll1bang mikro pad a

frekuensi tertentu untuk berfungsi. lni termasuklah aplikasi perkhemahan.

Selain daripada itu, banyak kajian yang telah ll1ell1buktikan keupaayan

rectenna sebagai penukar kecekapan kuasa. Ia termasuklah aplikasi helikopter

berkuasa geloll1bang mikro dan satelit berkuasa solar [3], micro-remotely piloted

vehicle (MPRV) [4], dan juga penjana kuasa pad a k01l1unikasi beraltitude tinggi dan

juga pengawasan platform [1].

3

1.3 Objcktif Kajian

Objektif utama kajian ini adalah menghasilkan suatu alat yang boleh mengubah kuasa

radio frekuensi kepada kuasa arlls terus tanpa menggunakan wayar. Alat yang

dimaksudkan adalah rectenna. Rectenna ini direka pada frekuensi 2.4GHz iaitu nilai

frekuensi yang berada di dalam jalur Indllstrial-Science and Medical Band, ISMB.

Rectenna yang direkabentuk ini adalah sebuah sistem rectenna penerima. la

terdiri daripada lima bahagian utama. Bahagian-bahagian tersebut adalah antena

penerima, kemasukan penapis laluan rendah, rangkaian sepadan, litar penerus dan

keluaran penapis laluan rendall. Setiap bahagian tersebut menpunyai ciri-ciri dan

analisanya yang tersendiri. Ini akan dihuraikan di dalam bab-bab seterusnya.

Komponen utama dalall1 merealisasikan WPT adalah penggunaan SchOllky­

barrier diode. Sebuah sell1ikonduktor yang digunakan sebagai alat penerlls bagi

isyarat yang diterima. Selain daripada itu, penggunaan laminasi ll1ikrojalur jenis RF-

35 sebagai bahan untuk merekabentuk antena, penapis laluan rendah dan rangkaian

sepadan rectenna terse but.

Hasil kajian adalah sebuah rectenna penerima mikrojalur yang menpunyai

beban ZL dan pengukuran dilakukan dengan ll1enghantar isyarat daripada sebuah

antena yang berkutub linear pad a frekuensi 2.4GHz. Segala data dicatat dan dikira

untuk mendapatkan nilai kecekapan penukaran kuasa sebagai objektif terakhir kajian

ini.

1.4 Alat Bantu Rckabcntuk

Di dalam merekabentuk rectenna ini, beberapa jenis perisian Computer-Aided Design,

CAD, digunakan. Ini termasuklah pengunaan Genesysl.O dan Sonnet v9.52.

3

1.3 Objcktif Kajian

Objektif utama kajian ini adalah menghasilkan suatu alat yang boleh mengubah kuasa

radio frekuensi kepada kuasa arlls terus tanpa menggunakan wayar. Alat yang

dimaksudkan adalah rectenna. Rectenna ini direka pada frekuensi 2.4GHz iaitu nilai

frekuensi yang berada di dalam jalur Indllstrial-Science and Medical Band, ISMB.

Rectenna yang direkabentuk ini adalah sebuah sistem rectenna penerima. la

terdiri daripada lima bahagian utama. Bahagian-bahagian tersebut adalah antena

penerima, kemasukan penapis laluan rendah, rangkaian sepadan, litar penerus dan

keluaran penapis laluan rendall. Setiap bahagian tersebut menpunyai ciri-ciri dan

analisanya yang tersendiri. Ini akan dihuraikan di dalam bab-bab seterusnya.

Komponen utama dalall1 merealisasikan WPT adalah penggunaan SchOllky­

barrier diode. Sebuah sell1ikonduktor yang digunakan sebagai alat penerlls bagi

isyarat yang diterima. Selain daripada itu, penggunaan laminasi ll1ikrojalur jenis RF-

35 sebagai bahan untuk merekabentuk antena, penapis laluan rendah dan rangkaian

sepadan rectenna terse but.

Hasil kajian adalah sebuah rectenna penerima mikrojalur yang menpunyai

beban ZL dan pengukuran dilakukan dengan ll1enghantar isyarat daripada sebuah

antena yang berkutub linear pad a frekuensi 2.4GHz. Segala data dicatat dan dikira

untuk mendapatkan nilai kecekapan penukaran kuasa sebagai objektif terakhir kajian

ini.

1.4 Alat Bantu Rckabcntuk

Di dalam merekabentuk rectenna ini, beberapa jenis perisian Computer-Aided Design,

CAD, digunakan. Ini termasuklah pengunaan Genesysl.O dan Sonnet v9.52.

4

Genesys 1.0 digunakan untuk simulasi litar yang ll1elibatkan kOll1ponen tidak

linear seperti diod schottky. Ia membantu dalam menghasilkan nilai sill1ulasi diod

yang sebenar sebelum ia digunakan secara praktikal. Ini adalah kerana diod yang

digunakan adalah salah satu produk Agilent dan begitu juga Genesys 1.0 yang mana ia

mempunyai data yang tepat berkenan diod tersebut di dalam pengkalan datanya. Ini

secara langsung memudahkan proses simulasi diod tersebut.

Sonnet v9.52 pula digunakan untuk simulasi antena dan penapis laluan rendal1.

Ia lebih cekap mengendalikan simulasi gelombang elektromagnet dan juga lebih

pantas. Boleh dikatakan nilai pengukuran juga hampir sama dengan nilai sill1ulasinya.

Ini adalah kerana, kemantapan sistem pengkalan datanya yang mempunyai nilai yang

hampir tepat dengan nilai bahan yang digunakan.

Selain daripada itu, penggunaan AppCAD juga membantu dalam

merekabentuk rectenna ini. Ia adalah perisisan percuma yang diberikan oleh Agilent

kepada penggunanya. Ia ll1emudahkan proses pengiraan seperti panjang dan lebar

suatu mikrojalur. Nilai-nilai yang melibatkan frekuensi tinggi dan jenis mikrojalur

juga mudah didapati dengan menggunakan AppCAD.

1.5 Struktur Kajian

Kajian dan rekabentuk rectenna ini terbahagi kepada beberapa bahagian. Ia terdiri

daripada, kaj ian perpustakaan dan pemahaman teori, penentuan parameter, ll1ell1 buat

simulasi antena dan penapis laluan rendah, fabrikasi dan pemasangan rectenna,

penyusunan alat dan pengukuran, pengumpulan data dan ll1ell1buat kesimpulan.

Bahagian pel1ama adalah kajian perpustakaan. Ini dilakukan untuk ll1endapat

segala informasi yang terlibat dalam merekabentuk rectenna tersebut. Pemahamun

terhadap ciri-ciri komponen, kaedah-kaedah rekabentuk dan segala pengiraan yang

4

Genesys 1.0 digunakan untuk simulasi litar yang ll1elibatkan kOll1ponen tidak

linear seperti diod schottky. Ia membantu dalam menghasilkan nilai sill1ulasi diod

yang sebenar sebelum ia digunakan secara praktikal. Ini adalah kerana diod yang

digunakan adalah salah satu produk Agilent dan begitu juga Genesys 1.0 yang mana ia

mempunyai data yang tepat berkenan diod tersebut di dalam pengkalan datanya. Ini

secara langsung memudahkan proses simulasi diod tersebut.

Sonnet v9.52 pula digunakan untuk simulasi antena dan penapis laluan rendal1.

Ia lebih cekap mengendalikan simulasi gelombang elektromagnet dan juga lebih

pantas. Boleh dikatakan nilai pengukuran juga hampir sama dengan nilai sill1ulasinya.

Ini adalah kerana, kemantapan sistem pengkalan datanya yang mempunyai nilai yang

hampir tepat dengan nilai bahan yang digunakan.

Selain daripada itu, penggunaan AppCAD juga membantu dalam

merekabentuk rectenna ini. Ia adalah perisisan percuma yang diberikan oleh Agilent

kepada penggunanya. Ia ll1emudahkan proses pengiraan seperti panjang dan lebar

suatu mikrojalur. Nilai-nilai yang melibatkan frekuensi tinggi dan jenis mikrojalur

juga mudah didapati dengan menggunakan AppCAD.

1.5 Struktur Kajian

Kajian dan rekabentuk rectenna ini terbahagi kepada beberapa bahagian. Ia terdiri

daripada, kaj ian perpustakaan dan pemahaman teori, penentuan parameter, ll1ell1 buat

simulasi antena dan penapis laluan rendah, fabrikasi dan pemasangan rectenna,

penyusunan alat dan pengukuran, pengumpulan data dan ll1ell1buat kesimpulan.

Bahagian pel1ama adalah kajian perpustakaan. Ini dilakukan untuk ll1endapat

segala informasi yang terlibat dalam merekabentuk rectenna tersebut. Pemahamun

terhadap ciri-ciri komponen, kaedah-kaedah rekabentuk dan segala pengiraan yang

5

terlibat adalah sangat penting bagi menentukan hasil keputusan yang tepat. Ini

temlasuk juga, spesifikasi-spesifikasi yang telah ditetapkan sebagai asas rekabentuk

rectenna tersebut.

Yang kedua adalah penentuan parameter yang terl ibat seperti parameter [S]

dan ukuran dimensi antena dan penapis-penapis laluan rendah. Ini boleh didapati

daripada hasil kajian perpustakaan dan pemahaman teori tadi.Diteruskan lagi dengan

membuat simulasi terhadap diod schottky, antena dan penapis. Dengan menggunakan

CAD, proses simulasi menjadi lebih mudah dan pantas.

Proses fabrikasi dan pemasangan dilakukan setelah semua data simulasi

menepati objektif kajian. Proses yang memakan masa hampir 24 jam ini tidaklah

begitu rumit. Namun proses ini dilakukan dengan cennat agar tidak merosakkan atau

mendatang sebarang kecacatan nilai keputusan ketika pengukuran.

Pengukuran dilakukan dengan cara menyusun peralatan yang spesifik scperti

penjana frekuensi, penghantar, meter kuasa dan meter arus terus mengikut kescsuaian

dan ketepatan posisinya. Ini adalah untllk mendapatkan keplltusan yang baik dan nilai

kehilangan kuasa yang rendall. Pengumpulan hasil keputusan digunakan untuk

membuat satu kesimpulan terhadap kajian tersebut.

1.6 Struktur Kandungan Tesis

Kandungan di dalam tesis ini terbahagi kepada lima bab iaitu, Bab I - Pengenalan,

Bab 2 - Teori dan Asas Rekabentuk, Bab 3 - Metodologi Rekabentuk Rectenna, Bab

4 - Simulasi dan Pengukuran Rectenna dan yang terakhir adalah Bab 5 - Kesimpulan

Kajian.

5

terlibat adalah sangat penting bagi menentukan hasil keputusan yang tepat. Ini

temlasuk juga, spesifikasi-spesifikasi yang telah ditetapkan sebagai asas rekabentuk

rectenna tersebut.

Yang kedua adalah penentuan parameter yang terl ibat seperti parameter [S]

dan ukuran dimensi antena dan penapis-penapis laluan rendah. Ini boleh didapati

daripada hasil kajian perpustakaan dan pemahaman teori tadi.Diteruskan lagi dengan

membuat simulasi terhadap diod schottky, antena dan penapis. Dengan menggunakan

CAD, proses simulasi menjadi lebih mudah dan pantas.

Proses fabrikasi dan pemasangan dilakukan setelah semua data simulasi

menepati objektif kajian. Proses yang memakan masa hampir 24 jam ini tidaklah

begitu rumit. Namun proses ini dilakukan dengan cennat agar tidak merosakkan atau

mendatang sebarang kecacatan nilai keputusan ketika pengukuran.

Pengukuran dilakukan dengan cara menyusun peralatan yang spesifik scperti

penjana frekuensi, penghantar, meter kuasa dan meter arus terus mengikut kescsuaian

dan ketepatan posisinya. Ini adalah untllk mendapatkan keplltusan yang baik dan nilai

kehilangan kuasa yang rendall. Pengumpulan hasil keputusan digunakan untuk

membuat satu kesimpulan terhadap kajian tersebut.

1.6 Struktur Kandungan Tesis

Kandungan di dalam tesis ini terbahagi kepada lima bab iaitu, Bab I - Pengenalan,

Bab 2 - Teori dan Asas Rekabentuk, Bab 3 - Metodologi Rekabentuk Rectenna, Bab

4 - Simulasi dan Pengukuran Rectenna dan yang terakhir adalah Bab 5 - Kesimpulan

Kajian.

6

Di dalam Bab L pengenalan secara ringkas mengenai kajian rcctenna

diterangkan. Ini termasuklah pengetahuan tentang permintaan tinggi terhadap aplikasi

rectenna tersebut dan kelebihannya yang menjadi aspek kemudahan di dalam dunia

berteknologi kini. Kemudian, objektif kajian rectenna ini menyusuli bagi membcri

gambaran mudah terhadap pengkajian rectenna sebagai WPT. Pengenalan ringkas

mengenai jenis-jenis alat bantu rekabentuk turut disertakan bagi memenudahkan

perbincanagan seterusnya di dalam bab-bab yang lain. Ditambah lagi dengan struktur

kajian yang menjadi landasan kepada proses kasjian dan penulisan tesis. Stuktur bagi

setiap bab di dalal1l tesis ini dihuraikan pad a akhir bahagian Bab I.

Bab 2 pula menerangkan tentang aspck teori asas dalam merekabcntuk

rectcnna tersebut. Aplikasi dan kelebihan rectenna juga dihuraikan bagi mcmberi

keyakinan terhadap pengkajian ini. Selain daripada itu, huraian terpcrinci mengenai

setiap bahagian rectenna yang tcrdiri daripada tiga kOl1lponcn asas, sccara amnya.

Komponen tersebut adalah antena, penapis dan juga penerus. Pcncrangan yang

panjang lebar mengenai formula-formula yang digunakan scbagai asas rckabcntuk

turut diseliakan.

Bab 3 adalah panduan rekabentuk rectenna. Dari sumbcr pengctahuan di

dalam Bab 2, rekabentuk rectenna dapat diterjcmahkan di dalam bcntuk pcngiraan. Ini

adalah untuk l1lenghasilkan sebuat prototaip daripada kacdah sintcsis. Sccara

langsung, dimensi setiap bahagian retenna dapat dicari dan dimodelkan di atas kcrtas.

Turut membantu adalah kaedah mendapatkan nilai-nilai seperti parameter [S] diod

schottky dengan menggunakan teknik tcrtentu, melancarkan proscs lagi rekabcntuk

rectenna.

Di dalam Bab 4, nImusan keputusan simulasi terhadap diod, antena dan

pcnapis dibincangkan. Ia adalah hasil daripada pcnggunaan alat bantu rekabcntuk

yang membcri keputusan yang hampir sama dcngan nilai sebenar. Kcputusan­

keputusan tersebut merupakan nilai-nilai bcrbcntuk taburan data. graf garis dan graf

lengkung. Kemudian teknik pengukuran rcctenna untuk mendapatkan keputusan

terakhir melengkapi bab tersebut. Kaedah susun-atur peralatan dan langkah bcrjaga-

6

Di dalam Bab L pengenalan secara ringkas mengenai kajian rcctenna

diterangkan. Ini termasuklah pengetahuan tentang permintaan tinggi terhadap aplikasi

rectenna tersebut dan kelebihannya yang menjadi aspek kemudahan di dalam dunia

berteknologi kini. Kemudian, objektif kajian rectenna ini menyusuli bagi membcri

gambaran mudah terhadap pengkajian rectenna sebagai WPT. Pengenalan ringkas

mengenai jenis-jenis alat bantu rekabentuk turut disertakan bagi memenudahkan

perbincanagan seterusnya di dalam bab-bab yang lain. Ditambah lagi dengan struktur

kajian yang menjadi landasan kepada proses kasjian dan penulisan tesis. Stuktur bagi

setiap bab di dalal1l tesis ini dihuraikan pad a akhir bahagian Bab I.

Bab 2 pula menerangkan tentang aspck teori asas dalam merekabcntuk

rectcnna tersebut. Aplikasi dan kelebihan rectenna juga dihuraikan bagi mcmberi

keyakinan terhadap pengkajian ini. Selain daripada itu, huraian terpcrinci mengenai

setiap bahagian rectenna yang tcrdiri daripada tiga kOl1lponcn asas, sccara amnya.

Komponen tersebut adalah antena, penapis dan juga penerus. Pcncrangan yang

panjang lebar mengenai formula-formula yang digunakan scbagai asas rckabcntuk

turut diseliakan.

Bab 3 adalah panduan rekabentuk rectenna. Dari sumbcr pengctahuan di

dalam Bab 2, rekabentuk rectenna dapat diterjcmahkan di dalam bcntuk pcngiraan. Ini

adalah untuk l1lenghasilkan sebuat prototaip daripada kacdah sintcsis. Sccara

langsung, dimensi setiap bahagian retenna dapat dicari dan dimodelkan di atas kcrtas.

Turut membantu adalah kaedah mendapatkan nilai-nilai seperti parameter [S] diod

schottky dengan menggunakan teknik tcrtentu, melancarkan proscs lagi rekabcntuk

rectenna.

Di dalam Bab 4, nImusan keputusan simulasi terhadap diod, antena dan

pcnapis dibincangkan. Ia adalah hasil daripada pcnggunaan alat bantu rekabcntuk

yang membcri keputusan yang hampir sama dcngan nilai sebenar. Kcputusan­

keputusan tersebut merupakan nilai-nilai bcrbcntuk taburan data. graf garis dan graf

lengkung. Kemudian teknik pengukuran rcctenna untuk mendapatkan keputusan

terakhir melengkapi bab tersebut. Kaedah susun-atur peralatan dan langkah bcrjaga-

7

juga di dalam mengambil setiap data turut dihurai. Dari ini, nilai kecekapan penukaran

kuasa dapat dicari.

Pada bab akhir tesis ini, segal a pengetahuan dan keputusan hasil kajian

disimpulkan. Secara ringkas, setiap nilai yang didapati dibincangkan sekali lagi dan

keputusan yang disimpulkan telah menepati objektif kajian. Ditambah lagi, dengan

cadangan-cadangan kajian masa hadapan. Ini terlllasuklah penggunaan komponen­

kOlllponen baru untuk Illelllperbaiki nilai keputusan yang telah diterima. Turut serta,

cadangan pengunaan beban sebenar disertakan bagi Illelengkapkan keseluruhan sistelll

supaya Illenjadi sistelll rectenna yang cekap dan bagus.

7

juga di dalam mengambil setiap data turut dihurai. Dari ini, nilai kecekapan penukaran

kuasa dapat dicari.

Pada bab akhir tesis ini, segal a pengetahuan dan keputusan hasil kajian

disimpulkan. Secara ringkas, setiap nilai yang didapati dibincangkan sekali lagi dan

keputusan yang disimpulkan telah menepati objektif kajian. Ditambah lagi, dengan

cadangan-cadangan kajian masa hadapan. Ini terlllasuklah penggunaan komponen­

kOlllponen baru untuk Illelllperbaiki nilai keputusan yang telah diterima. Turut serta,

cadangan pengunaan beban sebenar disertakan bagi Illelengkapkan keseluruhan sistelll

supaya Illenjadi sistelll rectenna yang cekap dan bagus.