## DESAIN DAN IMPLEMENTASI BAND PASS FILTER CHEBYSHEV DENGAN M-DERIVED SECTION PADA BAND FREKUENSI 88 – 108 MHz
Dini Novarianti 1) , Koesmarijanto 2) , Aad Hariyadi 3)
123) Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital, Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Malang e-mail : dininovarianti@gmail.com

## Abstrak
Pemancaran  siaran  radio  FM  adalah  salah  satu  sistem  komunikasi wireless .  Pemancarannya yang  berada  pada  frekuensi  88-108  MHz  membutuhkan  sebuah bandpass  filter untuk  menghindari adanya  interferensi  dengan  frekuensi  yang  berdekatan  dengan  pemancara  radio.  Jenis filter yang memiliki  performansi  cukup  baik  adalah filter  chebyshev dengan  tingkat  kecuraman  yang  cukup tinggi.  Namun,  untuk  mendapatkan  tingkat  kecuraman  yang  tinggi  dibutuhkan  nilai  elemen  yang cukup besar. Maka, pada penelitian ini menambahkan rangkaian m-derived untuk memberikan respon filter yang lebih curam tanpa menambahkan nilai elemen yang lebih banyak.
Tujuan  dari  skripsi  ini  adalah  mengetahui  pengaruh  penambahan m-derived  section pada bandpass  filter chebyshev.  Parameter  yang  diuji  adalah bandwidth  passband , bandwidth  stopband , shape factor, insertion loss, roll off , dan pelemahan daya saat digunakan pada pemancar.
Berdasarkan  pengukuran  yang  telah  dilakukan,  maka  dapat  diketahui  bahwa bandpass  filter tanpa  m-derived  memiliki  nilai insertion  loss maksimal  sebesar  7  dB  dan insertion  loss minimal sebesar 9 dB, sedangkan pada bandpass filter dengan m-derived sebesar 11 dB dan 13. Pada bandpass filter tanpa m-derived dan dengan m-derived memiliki bandwidth passband sebesar 27 MHz dan 29 MHz  serta bandwidth  stopband sebesar  70  MHz  dan  50  MHz.  Sehingga bandpass  filter tanpa  m- derived  dan  dengan  m-derived  memiliki  nilai shape  factor 2,59  dan  1,72.  Pada  implementasi menggunakan pemancar, bandpass filter tanpa m-derived memiliki pelemahan daya sebesar 2,53 dB sedangkan pada bandpass filter dengan m-derived memiliki pelemahan sebesar 1,5 dB.
Kata kunci : band pass filter, chebyshev, m-derived section

## 1. PENDAHULUAN
Di  era  informasi  saat  ini,  manusia memerlukan  komunikasi  untuk  saling  tukar informasi dimana saja, kapan saja, dan dengan siapa  saja.  Salah  satu  sistem  komunikasi  yang merupakan  andalan  bagi  terselenggaranya integrasi  sistem  telekomunikasi  secara  global adalah  sistem  komunikasi  nirkabel  ( wireless ). Salah  satu  komunikasi wireless yang  sering digunakan  saat  ini  adalah  pemancaran  radio FM. Pemancaran  radio  FM  berdasarkan Peraturan Menteri Komunikasi dan Informatika  Republik  Indonesia  Nomor  25 Tahun  2014  dialokasikan  pada  band  frekuensi 88 - 108 MHz. Sedangkan pada frekuensi 74,8
– 75,2 digunakan untuk radionavigasi penerbangan.  Untuk  menghindari  terjadinya interferensi pada pemancaran sinyal radio FM, dibutuhkan  sebuah  perangkat  bandpass  filter yang  berfungsi  menahan  pemancaran  sinyal pada frekuensi yang tidak diinginkan.
Salah  satu  jenis  bandpass  filter  adalah chebyshev. Filter chebyshev memiliki selektivitas  respon  yang  baik  (Frenzel,2008). Pada  filter  ini,  penurunan  atenuasinya  cukup tinggi.  Namun,  untuk  mencapai  selektivitas yang  tinggi  dibutuhkan  jumlah  elemen  yang banyak  (Kumar,  2012).  Salah  satu  jenis  filter yang  memiliki  selektifitas  tinggi  namun  tidak membutuhkan  banyak  komponen  adalah  filter m-derived  (Pozar,  1998).  Filter  m-derived dapat  ditambahkan  pada  salah  satu  sisi  atau kedua  sisi  pada  filter.  Penulis  menambahkan rangkaian  m-derived  pada  bandpass  filter chebyshev  yang  menambah ketajaman  respon filter  tanpa  membutuhkan  jumlah  komponen yang besar.

## 2. METODE
Bandpass  filter  chebyshev  yang  akan dirancang adalah filter pasif yang komponennya terdiri dari lumped elemen yaitu induktor,  kapasitor  dan  resistor  (Bowick,
1982).  Perancangan  bandpass  filter  chebyshev menggunakan simulasi AADE Design Filter.
Berikut  ini  spesifikasi  dari  Bandpass Filter BPF Chebyshev yang akan dirancang: Frekuensi Pass Band = 88 – 108 MHz Frekuensi Cut off = 87,5 - 108,5 MHz Frekuensi Stopband = 60 – 160 MHz Ripple = 0.01dB Atenuasi = -20 dB Bandwidth Passband = 21 MHz Impedansi = 50 Ω Jumlah elemen = 7 Untuk  mengetahui  nilai  L  dan  C  digunakan rumus sebagai berikut :
Untuk sisi lowpass
2 2 Untuk sisi highpass
1/ 2 1/
2
Dimana, C  = nilai kapasitor ternormalisasi L  = nilai induktor ternormalisasi C n =  nilai  elemen  kapasitor  prototype  lowpass (F) L n =  nilai  elemen  induktor  prototype  lowpass (H) R  = nilai beban (Ohm)
f c = frekuensi cutoff (Hz)
Nilai  C n dan  L n dapat  dilihat  pada  tabel komponen  chebyshev  ripple  0,01  dan memiliki nilai:
L 1 = 0,913 H C 2 = 1,595 F L 3 = 2,002 H C 4 = 1,870 F L 5 = 2,002 H C 6 = 1,595 F L 7 = 0,913 H Sehingga  setelah  dihitung  menggunakan rumus perhitungan komponen, maka didapatkan hasil sebagai berikut :
Untuk sisi lowpass L 1 = 0,058 µH C 2 = 40,84 pF L 3 = 0,128 µH C 4 = 47,91 pF L 5 = 0,128 µH C 6 = 40,84 pF
L 7
= 0,058 µH
Untuk sisi highpass C 1 = 45,64 pF L 2 =  0,0653
µH C 3 = 20,80 pF L 4 = 0,055 µH C 5 = 20,80 pF L 6 =  0,0653
µH
C 7 = 45,64 pF
Setelah mendapatkan nilai tiap komponen,  maka  rangkaian  filter  chebyshev seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 1 Rangkaian Bandpass Filter Chebyshev
Setelah selesai  merancang  bandpass filter chebyshev,  selanjutnya  dilakukan  perancangan bandpass  filter  chebyshev  dengan  m-derived section.  Nilai  m  dalam  perancangan  filter  m- derived digunakan sebagai suatu fungsi penurunan nilai  komponen  baik  induktor  maupun  kapasitor (Pozar,  1998).  Untuk  mengetahui  nilai  m  yang sesuai  dengan  spesifikasi  filter  yang  diharapkan dapat menggunakan rumus berikut:
Untuk rangkaian lowpass 1 / dan rangkaian highpass 1 / Keterangan : ω c = Frekuensi cut-off (Hz) ω ∞
= Frekuensi stopband (Hz)
Pada  penelitian  ini  didapatkan  nilai  m=0,6  pada kedua  sisi  filter.  Selanjutnya  mencari  nilai kapasitor  dan  induktor  sebelum  diturunkan dengan nilai m menggunakan rumus:
2
2 dan

## 2 2
Sehingga nilai L = 0,146 µH dan C = 58,70 pF.
Setelah  mendapatkan  nilai  induktor  dan kapasitor  maka  dilakukan  perhitungan  nilai komponen  m-derived  seperti  pada  Gambar  2 untuk lowpass dan Gambar 3 untuk highpass.
Gambar 2 Komponen m-derived lowpass
Nilai komponen lowpass yang digunakan adalah:
0,044 0,078
Gambar 3 Komponen m-derived highpass
Nilai komponen highpass yang digunakan adalah:
0,151
60,6
34,12
Setelah  mengetahui  nilai  komponen rangkaian m-derived, maka selanjutnya dilakukan penggabungan  seperti  yang  ditunjukkan  pada Gambar 4
Gambar 4 Rangkaian Bandpass Filter Chebyshev dengan m-derived section

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Pengujian Respon Filter Hasil simulasi dan pengujian menggunakan Spectrum Analyzer pada kedua rangkaian  filter  ditunjukkan  pada  Gambar  5  dan Gambar 6 dan Gambar 7.
Gambar 5 Hasil Simulasi Kedua Jenis Filter
Gambar  6  Hasil  Pengukuran  Bandpass  Filter Chebyshev tanpa m-derived
Gambar  7  Hasil  Pengukuran  Bandpass  Filter Chebyshev dengan m-derived
Berdasarkan hasil dari Gambar 4, Gambar 5 dan  Gambar  6.  Dapat  dilakukan  pengukuran insertion  loss, bandwidth dan shape  factor seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1
Tabel 1 Hasil Simulasi dan Pengukuran Bandpass Filter Simulasi Pengukuran tanpa m- derived dengan m- derived tanpa m- derived dengan m- derived IL max (dB) 0,01 0,6 11 7 IL min (dB) 0,01 1 13 9 BW - 3dB (MHz) 47 33 27 29 BW -20dB (MHz) 90 48 70 50 Shape factor 1,91 0,68 2,59 1,72 Berdasarkan pengukuran yang telah dilakukan,  maka  dapat  diketahui  bahwa  bandpass filter tanpa m-derived memiliki nilai insertion loss maksimal  sebesar  7  dan  insertion  loss  minimal
sebesar 9, sedangkan pada bandpass filter dengan m-derived sebesar 11 dan13. Pada bandpass filter tanpa  m-derived  dan  dengan  m-derived  memiliki bandwidth passband sebesar 27 MHz dan 29 MHz serta bandwidth stopband sebesar 70 MHz dan 50 MHz.  Sehingga  bandpass  filter  tanpa  m-derived dan dengan m-derived memiliki nilai shape factor 2,59 dan 1,72.
3.2 Pengujian  Redaman  pada  Pemancar Radio FM
Pengujian pelemahan pada pemancar Radio FM  digunakan  untuk  mengetahui  perbandingan pelemahan pada kedua jenis filter.
Tabel 2Insertion Loss pada Pemancar Radio FM
Tabel  2  menunjukkan  pada  filter  bandpass chebyshev  tanpa  m-derived  section  memiliki redaman  yang  lebih  besar  yaitu  sebesar  2,53  dB dibandingkan  dengan  filter  bandpass  chebyshev dengan  m-derived  section  yaitu  sebesar  1,5  dB. Hal  ini  membuktikan  bahwa  penambahan rangkaian  m-derived  dapat  mengurangi  redaman pada bandpass filter chebyshev.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  yang  telah  didapatkan maka dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Penambahan m-derived section pada bandpass filter chebyshev dapat mengurangi  nilai  insertion  loss  sebesar  4 dB.  Pengurangan  nilai  insertion  loss  ini disebabkan  karena  nilai  resistansi  pada filter mendekati resistansi sumber.
2. Respon  bandwidth  pada  bandpass  filter chebyshev dengan m-derived section memiliki  pelebaran  pada  sisi  passband menjadi 29 MHz dan penyempitan pada sisi stopband  menjadi  50  MHz.  Pelebaran  pada sisi  passband  diakibatkan  oleh  adanya perubahan reaktansi kapasitif yang menggeser frekuensi cut-off filter.
3. Penambahan  m-derived  section  mampu menambah  performansi  shape  factor  pada filter  yaitu  sebesar  1,72  sedangkan  pada filter tanpa m-derived memiliki shape factor sebesar 2,59.
4. Pada  implementasi  dengan  pemancar  radio FM  didapat  nilai  insertion  loss  yang  lebih sedikit  pada  filter  chebyshev  dengan  m-
Tanpa m-derived Dengan m-derived Insertion Loss 101,7 MHz (dB) 2,53 1,5
derived  section  yaitu    1,5  dB  hal  ini dikarenakan rugi-rugi pada komponen yang digunakan lebih sedikit.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Bowick, C. 1982. RF Circuit Design. Indianapolis: H.W.Sams.
Frenzel,  L.  2008.  Principles  of  Electronic
Communication  Systems.  New  York:
McGraw-Hill.
Kumar,  A.  2012.  Constant-k  and  m-Derived Composite Low Pass Filter using Defected.
Second International Conference on Advanced  Computing  &  Communication
Technologies, 454-456.
Pozar,  D.  M.  1998.  Microwave  Engineering Second  Edtion.  New  York:  J.  Wiley  & Sons, Inc.