## Simulasi dan Realisasi Microstrip RF Amplifier 9,3 GHz Untuk Radar Pantai
YUSNITA RAHAYU 1 , NICOLAS PEDRO RITONGA 2 , YUDI YULIYUS MAULANA 3 ,

## YUSSI PERDANA SAPUTERA 4 , ARIEF BUDI SANTIKO 5 , ANHAR 6
1,2,6 Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Riau, Pekanbaru, Indonesia 3,5 Badan Riset dan Inovasi Nasional, Bandung, Indonesia 4 PT. Radar Telekomunikasi Indonesia, Bandung, Indonesia Email: yusnita.rahayu@lecturer.unri.ac.id
Received 13 September 2023 | Revised 27 Oktober 2023 | Accepted 18 November 2023

## ABSTRAK
Indonesia  merupakan  negara  kepulauan  yang  membutuhkan  kemandirian teknologi radar  pantai  untuk keperluan pengawasan.  Maka, kebutuhan  akan  RF amplifier  yang  murah  merupakan  suatu  keharusan.  Makalah  ini  menyajikan simulasi dan realisasi microstrip RF amplifier menggunakan RT/Duroid 5580 dan teknik matching stub pada frekuensi 9,3 GHz. Teknik ini merupakan yang efektif untuk  frekuensi  tinggi  dan  mencocokkan  impedansi  dengan  nilai  imajiner. Komponen  aktif  MGF2407A  dipilih  dengan  konfigurasi  DC  fixed  bias.  Dari  hasil simulasi, RF amplifier yang diusulkan memiliki gain sebesar 10,318 dB, S11 sebesar -26 dB dan S22 sebesar -28 dB dengan kompresi P1dB sebesar 11 dBm. Namun, selama  pengukuran,  RF  amplifier  memberikan  redaman  akibat  pengaruh penyolderan, short circuit, dan electro statis discharge. Untuk parameter terukur lainnya memenuhi persyaratan standar. Hal ini menunjukkan realisasi microstrip RF amplifier untuk frekuensi tinggi memiliki tingkat keberhasilan yang rendah.
Kata kunci : radar pantai, penguat daya, matching stub, mikrostrip

## ABSTRACT
Indonesia  is  an  archipelagic  country  that  needs  to  monitor  its  islands.  For  the independence of coastal radar technology, the need for low cost RF amplifiers is a must.This paper presents simulation and realization of microstrip RF amplifier used RT/Duroid 5580 and matching stub technique worked at 9.3 GHz. This matching technique is effective for high frequency and to match the impedance with imaginer value.  The  active  component  of  MGF2407A  was  chosen  with  DC  fixed  bias configuration. From simulation, the proposed RF amplifier has gain of 10.318 dB, S11 of -26 dB and S22 of -28 dB with P1dB compression at 11 dBm. However, during the measurement, the RF amplifier provides attenuation due to soldering, short circuit, and electro statis discharge effects. For other measured parameters met the standard requirements. This demonstrates the low success rate of realizing microstrip RF amplifiers for high frequencies.
Keywords : coastal radar, power amplifier, matching stub, microstrip

## 1. PENDAHULUAN
Dengan wilayah laut yang mendominasi lebih dari dua pertiga (2/3) wilayah Indonesia dan memiliki sekitar 17.504 pulau, Indonesia dapat dianggap sebagai negara maritim (Lubis, dkk, 2017) .  Selama  tahun  2022,  Kementerian  Kelautan  dan  Perikanan  (KKP)  berhasil mengamankan 97 kapal perikanan ilegal, terdiri dari 18 kapal ikan asing (KIA) dan 79 kapal ikan Indonesia (KII) (Respati, dkk, 2023) . Untuk memperkuat pelaksanaan tugas keamanan dan  pengawasan  di  wilayah  kepulauan  Indonesia,  diperlukan  aparat  dan  peralatan  dalam jumlah  yang  besar.  Kemampuan  Tentara  Nasional  Indonesia  (TNI)  dan  Kepolisian  Negara Republik  Indonesia  (Polri)  dalam  mengawasi  perairan  Indonesia  sangat  terbatas,  sehingga meningkatkan  risiko  terjadinya  pencurian  ikan,  pelanggaran  wilayah  oleh  kapal  asing, pembajakan  kapal,  dan  penyelundupan (Utami,  dkk,  2018) .  Oleh  karena  itu,  diperlukan bantuan peralatan yang dapat mendukung kegiatan pertahanan dan keamanan di laut.
Teknologi radar dapat menjadi salah satu solusi untuk meningkatkan sistem keamanan dan pengawasan wilayah perairan Indonesia (Munir, dkk, 2014) . Radar adalah alat pemantauan penting dalam kondisi visibilitas yang buruk dan digunakan dalam navigasi laut dan udara. Navigasi  radar  laut  umumnya  menggunakan  radar monostatic (Zulfadli,  dkk,  2014) . Persyaratan standar navigasi radar laut meliputi daya transmit yang tinggi, gain antena yang tinggi, dan sensitivitas penerima yang tinggi (Lessi, dkk, 2014) . Saat ini, penggunaan radar maritim telah tersebar luas di berbagai jenis perairan. Tujuan utama dari teknologi ini adalah untuk memberikan informasi tentang jarak antara kapal dan target daratan (Sulistyaningsih, dkk, 2019) . Oleh karena itu, sistem radar tidak hanya digunakan untuk navigasi di laut, tetapi juga  untuk  menghindari  tabrakan  antara  kapal-kapal.  Selain  itu,  penting  untuk mentransmisikan sinyal dalam arah yang telah ditentukan untuk memastikan komunikasi yang efisien (Da  Costa,  dkk  2015) .  Radar  telah  dikembangkan  dan  diterapkan  secara  luas  di berbagai  negara  untuk  berbagai  aplikasi,  termasuk  pemantauan  udara,  prediksi  cuaca, pengendalian lalu lintas, aplikasi militer, dan banyak lagi (Sulistyaningsih, dkk, 2016) .
Radar terdiri dari dua komponen utama, yaitu komponen pemancar dan komponen penerima. Komponen  pemancar  memiliki  subkomponen  yang  disebut  penguat  gelombang  mikro  ( RF amplifier) yang berfungsi untuk memperkuat sinyal sebelum dikonversikan menjadi gelombang elektromagnetik oleh  antena. RF amplifier  bertugas menguatkan gelombang  mikro  ke  level yang  lebih  tinggi  tanpa  menyebabkan  osilasi.  Saat  ini,  modul RF  amplifier  diimpor  dengan harga yang tinggi karena biaya tenaga kerja yang tinggi di negara produsen seperti Eropa dan Amerika Serikat (AS). Oleh karena itu, dikembangkan modul penguat gelombang mikro ( RF amplifier)  untuk  meminimalisasi  biaya  pengembangan  radar (Maulana,  2013) dan meningkatkan kemandirian teknologi pertahanan. Selain itu, dari beberapa penelitian terkait, mikrostrip RF  amplifier  untuk  frekuensi  X-band  tidak  dijumpai.  Pada  umumnya  peneliti merancang  bangun  mikrostrip RF  amplifier  pada  rentang  frekuensi  rendah  dan  sedang  (di bawah 6 GHz). Penggunaan komponen aktif seperti FET MGF2407A perlu dikaji lebih lanjut dan dianalisa terutama bekerja pada frekuensi tinggi.
Beberapa penelitian telah dilakukan untuk membuat RF amplifier. Studi yang dilakukan oleh Munir., dkk merancang RF amplifier dengan frekuensi kerja 3 GHz dengan menggunakan AT- 64020 BJT sebagai komponen aktif, menghasilkan penguatan sebesar 10 dB (Munir, dkk, 2014) . Amarissa., dkk juga merancang sebuah amplifer yang bekerja pada frekuensi 3 GHz dengan menggunakan MMIC GALI-51+ sebagai komponen aktif dan menghasilkan penguatan sebesar 15 dB (Amarissa, dkk, 2021) . Lalu, hasil studi oleh Ribate., dkk adalah sebuah RF amplifier dengan ATF13786 BJT sebagai komponen aktif yang dapat bekerja dari frekuensi 1- 3 GHz dengan penguatan tertinggi 14 dB (Ribate, dkk, 2018) . Kemudian, Rachakh., dkk merancang sebuah RF amplifier dengan AT-41410 BJT sebagai komponen aktif yang bekerja pada frekuensi 1,75 GHz – 2,15 GHz yang memberikan penguatan 13 dB sampai dengan 18
dB  pada  rentang  yang  disebutkan (Rachakh,  dkk,  2018). Selanjutnya, RF  amplifier rancangan Fevi., dkk menggunakan MMIC GALI-2+ yang bekerja pada frekuensi 5,5 GHz – 5,7  GHz  yang  dapat  menguatkan  sinyal  sebesar  25  dB (Sidabutar,  dkk,  2019) .  Dari beberapa penelitian di atas, metode penyesuian impedansi yang digunakan adalah matching stubs dengan level penguatan bervariasi mulai dari 10 dB.
Kontribusi penelitian ini adalah hasil kajian perbandingan simulasi dan realisasi RF amplifier pada  frekuensi  x-band  (9,3  GHz).  Selain  itu,  teknik  yang  digunakan  adalah  teknik gain maksimum ( high gain) sebagai dc bias dan teknik matching stubs sebagai penyesuai impedansi karena  metode  ini  efektif  untuk  melakukan  penyesuaian  impedansi  yang  memiliki  nilai imajiner. Komponen aktif yang digunakan adalah Field Effect Transistor (FET) MGF2407A yang mampu bekerja pada frekuensi tinggi. Sementara itu, komponen pasif yang akan digunakan adalah  teknologi  mikrostrip  untuk  penyesuai  impedansi  dan  komponen  chip  untuk  DC  bias yang  dipasang  di  atas  substrat  bahan  Duroid/RT-5880.  Tambahan, software  Keysight Advanced  Design  System  (ADS)  akan  digunakan  sebagai  fasilitas  untuk  mendukung perancangan penguat gelombang mikro. Tujuan Penelitian ini adalah merealisasikan mikrostrip RF Amplifier yang bekerja pada frekuensi tinggi 9,3 GHz untuk radar pengawas pantai dan membandingkan hasilnya dengan hasil simulasi untuk mengkaji tingkat keberhasilan realisasi RF amplifier yang dilakukan.

## 2. METODOLOGI
2.1 Spesifikasi RF Amplifier Pada penelitian ini, peneliti mengusulkan model RF Amplifier 1 tingkat. Tahapan perancangan pertama kali adalah menentukan karakteristik yang diharapkan sebagai berikut:
1. Frekuensi kerja  : 9,3 GHz
2. Return loss
: ≤ -10 dB 3. VSWR : ≤1,5
4. Faktor Kestabilan : >1
5. Gain : ≥10 dB
Dalam rancang bangun RF Amplifier yang diusulkan, peneliti menggunakan perangkat keras ( hardware) dan perangkat lunak (software). Adapun perangkat keras yang digunakan adalah Vector Network Analyzer (VNA), Signal Analyzer, Signal Generator, dan Programmable Power Supply untuk pengujian kinerja. Perangkat lunak yang digunakan adalah Keysight Advanced Design  System  untuk  perancangan  desain  RF  Amplifier  dan  simulasi  untuk  mengetahui performa RF Amplifer berdasarkan parameter terkait.

## 2.2  Diagram Alir
Diagram  alir  dibuat  dengan  tujuan  mempermudah  dalam  perancangan RF  Amplifier  yang diusulkan  dengan  mengikuti  langkah-langkah  yang  tersusun  secara  sistematis.  Gambar  1 merupakan tampilan diagram alir yang digunakan dalam penelitian ini:
Gambar 1. Diagram Alir Rancang Bangun RF Amplifier

## 2.3  Perancangan RF Amplifier
Pada  penelitian  ini  substrat  yang  digunakan  adalah  Rogers  5880  dengan  spesifikasi ditunjukkan pada Tabel 1:
Tabel 1. Spesifikasi Substrat yang Digunakan
Jenis Substrat Rogers 5880 Konstanta Dielektrik Relatif ( 𝜀 ) 2,2 Dielektrik Loss Tangent ( tan 𝛿) 0,009 Ketebalan Substrat 1,575 mm
Setelah  menentukan  substrat  yang  digunakan,  diperlukan  pemilihan  komponen  aktif. Perancangan  ini  menggunakan  FET  MGF207A  yang  diproduksi  oleh  Mitsubishi.  MGF2407A adalah field  effect  transistor  memiliki  kemampuan  untuk  bekerja  pada  daya  menengah menggunakan  kelas-A  dengan  frekuensi  S  sampai  Ku  band.  FET  ini  memiliki  Paket metalceramic  yang  tertutup  rapat  menjamin  kerugian  parasit  minimum,  dan  memiliki konfigurasi yang sesuai untuk rangkaian mikrostrip. Pemilihan MGF2407A sebagai komponen aktif  adalah kemampuannya untuk bekerja  hingga frekuensi  KU-Band serta  memiliki power hingga  24,5  dBm.  Pada datasheet,  dijelaskan  juga  melalui  grafik  karakteristik  p1dB comporession bahwa FET ini akan memberikan penguatan 10 dB jika diberi daya input sebesar 0-14 dBm (Mitsubishi, 2011) . Hal ini menandakan bahwa komponen aktif yang dipilih dapat digunakan sebagai komponen aktif pada sebuah RF Amplifier yang sesuai dengan spesifikasi.
Tahap selanjutnya yaitu merancang DC Bias. Perancangan DC Bias meliputi penentuan titik kerja  transistor,  konfigurasi  rangkaian  DC  Bias,  dan  perancangan dc  block  serta  dc  feed. Penentuan  titik  kerja  berfungsi  untuk  menentukan  titik  kerja  efektif  agar  transistor  dapat beroperasi dengan baik (Liao, 1987) . Titik kerja transistor ditentukan dengan melihat arus drain-source (IDS) dan tegangan drain-source (VDS) ideal pada datasheet. Setelah itu nilai
tegangan gate-source  (VGS)  dapat  ditentukan  dengan  melihat  grafik  tegangan  knee  pada datasheet atau dapat disimulasikan pada perangkat lunak. Gambar 2 menunjukkan titik kerja yang digunakan pada perancangan ini yaitu nilai VDS sebesar 10 volt, nilai IDS sebesar 54 mA, nilai VGS sebesar -2 volt.
Gambar 2. Penentuan Titik Kerja Transistor Melalui Tegangan Knee Konfigurasi fixed bias dipilih juga karena konfigurasi ini memiliki fitur tegangan minus yang mana tegangan tersebut dibutuhkan untuk menyalakan transistor MGF24407A (Guillermo, 1984) .  Selanjutnya,  Nilai  resistor  pada  drain  (RD)  dapat  diperoleh  dengan  melakukan perhitungan dengan Persamaan (1).
𝑅 = 𝑉 −  𝑉 𝐼 (1)
𝑅 = 12 −  10
0.054 = 37 𝑂ℎ𝑚  ≈ 40 𝑂ℎ𝑚
Selanjutnya, perancangan dc block  dan dc feed perlu  dilakukan untuk  memblokir sinyal dc yang masuk ke transmisi sinyal dan memblokir sinyal untuk masuk ke catu daya (Chandana, 2018). Untuk perancangan dc block yaitu menentukan nilai kapasitor dapat dilakukan dengan melakukan perhitungan nilai X C pada sebuah induktor yang digunakan sebagai dc feed harus lebih kecil dari 2 Ohm di frekuensi kerja yang digunakan dengan menggunakan penghitungan dengan menggunakan Persamaan (2).
𝑋 = 1 2𝜋𝑓𝐶 (2)
𝑋 =
1 2 × 3,14 × 9,3 × 10 × 47 × 10 = 0,364Ω
Dari penghitungan di atas, maka induktor dengan nilai 47 pF sebagai dc block dapat digunakan karena nilai X L nya lebih dari 2 Ω. Untuk perancangan dc feed yaitu menentukan nilai kapasitor dapat dilakukan dengan melakukan perhitungan nilai X L pada sebuah induktor yang digunakan
sebagai dc feed harus lebih besar dari 500 Ohm di frekuensi kerja yang digunakan dengan menggunakan penghitungan dengan menggunakan Persamaan (3).
𝑋 = 2𝜋𝑓𝐿 (3)
𝑋 = 2 × 3,14 × 𝑓 × 𝐿 = 58404Ω
Dari penghitungan di atas, maka induktor dengan nilai 1µH sebagai dc feed dapat digunakan karena nilai X L nya lebih dari 500Ω. Rangkaian penguat dengan nilai kapasitor dan induktor yang telah ditentukan ditampilkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Rancangan DC Bias
Setelah merancang DC bias untuk RF Amplifier, dilanjutkan dengan analisis faktor kestabilan. Faktor kestabilan dianalisis untuk mengetahui apakah nilai faktor kestabilan (K) sudah melebihi 1 atau tidak. Hal ini perlu dipastikan agar osilasi tidak terjadi saat RF Amplifier bekerja (Iyer, dkk, 2015) . Selain menganalisis faktor kestabilan, perlu mengetahui nilai s-parameter dari komponen aktif yang digunakan yang telah diintegrasikan dengan konfigurasi dc bias yang sudah  dirancang  dengan  mempertimbangkan  titik  kerja.  Analisis  faktor  kestabilan  dan  s- parameter dari komponen aktif didapatkan dengan mensimulasikan rangkaian pada Gambar 3. Nilai faktor kestabilan dan s-parameter komponen aktif dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. S-Parameter dan Faktor Kestabilan Frek. S (1,1) S (1,2) S (2,1) S (2,2) K 9,1 GHz 0,891/143,669 0,032/-6,203 0,821/-21,198 0,720/-169,438 1,220 9,2 GHz 0,891/142,593 0,033/-5,586 0,813/-22,480 0,721/-170,655 1,210 9,3 GHz 0,891/140,446 0,034/-4,430 0,798/-25,030 0,724/-173,080 1,198 9,4 GHz 0,890/139,374 0,034/-3,896 0,791/-26,298 0,725/-174,289 1,186 9,5 GHz 0,890/138,303 0,035/-3,394 0,783/-27,561 0,726/-175,495 1,173 9,6 GHz 0,890/137,232 0,036/-2,926 0,776 /-28,820 0,726/ -176,700 1,169
Setelah  menganalisis  faktor  kestabilan,  penyesuai  impedansi  perlu  dirancang.  Penyesuai impedansi dirancang agar perpindahan daya terjadi secara optimal dan meningkatkan signal to noise ratio (Ta, dkk, 2022) . Perancangan penyesuai impedansi memperhatikan nilai-nilai
s-parameter  yang  ada  pada  Tabel  2.  Cara  yang  ditempuh  untuk  merancang  penyesuai impedansi yaitu dengan menggunakan fitur smith chart yang ada pada perangkat lunak ADS. Hasil penyesuai impedansi dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Hasil Perancangan Penyesuai Impedansi Menggunakan Fitur Smith Chart ADS Setelah penyesuai impedansi dirancang, panjang dan lebar dimensi mikrostrip yang berfungsi sebagai penyesuai impedansi dapat dirancang. Dengan menggunakan nilai electrical length (E) pada setiap TLIN yang ada pada Gambar 4, selanjutnya menentukan dimensi mikrostrip menggunakan fitur LineCalc pada ADS. Dengan memasukkan data yang dibutuhkan pada fitur tersebut seperti spesifikasi substrat yang digunakan, nilai impedansi, dan nilai electrical length, dimensi mikrostrip dapat diproses. Gambar 5 menunjukkan hasil perancangan panjang dan lebar dimensi mikrostrip sekaligus menjadi rangkaian schematic final dari perancangan ini.
Gambar 5. Schematic Akhir Perancangan RF Amplifier

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
RF Amplifier direalisasikan berdasarkan schematic akhir seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6. Pada hasil realisasi tersebut, terdapat 2 connector SMA yang disolder pada input dan output RF  Amplifier  bersamaan  dengan  komponen  surface-mount  device  (SMD)  seperti  resistor, induktor, kapasitor, dan komponen aktif yaitu MGF2407A. Gambar 7 menampilkan layout pcb akhir yang akan diproses di atas Duroid/RT5880 dengan ketebalan 1,575 mm. Tabel ukuran yang terkait dengan RF amplifier yang dirancang ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel  3. Tabel Ukuran Komponen RF Amplifier Komponen Keterangan Tegangan Drain (VDD) 12 Volt Tegangan Gate (VGG) -2 Volt Induktor pada Gate (LG) 1 uH Induktor pada Drain (LD) 1 uH Kapasitor pada Input 47 pF Kapasitor pada Output 47 pF Resistor pada Drain (RD) 40 Ohm Resistor pada Gate (RG) 1 MOhm Lebar Mikrostrip 5,01122 mm Panjang microstrip series input (TL1) 10,8335 mm Panjang microstrip series output (TL2) 10,935 mm Panjang microstrip shunt input (TL3) 5,22145 mm Panjang microstrip shunt input (TL4) 6,68532 mm
Gambar 6. Hasil Realisasi RF Amplifier

## Gambar 7. Layout PCB Berdasarkan Schematic Akhir

## 3.1 S-Parameter dan VSWR
Simulasi return  loss penguat yang dirancang dilakukan  pada  bagian  source  dan load. Hasil simulasi return loss pada bagian source dan load penguat gelombang mikro yang dirancang ditampilkan pada Gambar 8.
Gambar 8. Hasil Simulasi S 11 dan S 22 yang dirancang
Pada  Gambar  8,  garis  merah  menunjukkan  nilai return  loss  pada  bagian  source  (S11). Sedangkan garis kuning menunjukkan nilai return loss pada bagian load (S22). Nilai return loss pada source dan load masing-masing adalah -26,238 dB dan -28,687 dB pada frekuensi 9,3 GHz. Nilai return loss tersebut telah memenuhi nilai yang diharapkan pada spesifikasi yaitu kurang  dari  -10  dB  pada  frekuensi  kerja  9,3  GHz.  Maka  dari  itu,  performa  penguat  yang dirancang jika dilihat dari parameter return loss telah memenuhi spesifikasi yang diharapkan. Simulasi VSWR pada penguat yang dirancang dilakukan pada bagian source dan load. Hasil simulasi return loss pada bagian source dan load penguat gelombang mikro yang dirancang ditampilkan pada Gambar 9.
Gambar 9. Hasil Simulasi VSWR IN dan VSWR OUT
Pada Gambar 9, garis merah menunjukkan nilai VSWR pada bagian source (S11). Sedangkan garis biru menunjukkan nilai VSWR pada bagian load (S22). Nilai VSWR pada source dan load masing-masing  adalah  1,103  dan  1,076  dB  pada  frekuensi  9,3  GHz.  Nilai  tersebut  telah memenuhi nilai yang diharapkan pada spesifikasi yaitu kurang dari 1,5 pada frekuensi kerja 9,3 GHz. Maka dari itu, performa penguat yang dirancang jika dilihat dari parameter VSWR telah memenuhi spesifikasi yang diharapkan.

## 3.2 Faktor Kestabilan
Simulasi faktor kestabilan pada penguat yang dirancang dilakukan untuk mengetahui apakah penguat akan bekerja  tanpa  berosilasi. Hasil  simulasi  faktor kestabilan penguat  gelombang mikro yang dirancang ditampilkan pada Gambar 10.

## Gambar 10. Hasil Simulasi Faktor Kestabilan
Pada Gambar 10, garis merah menunjukkan nilai faktor kestabilan dari frekuensi 9 GHz sampai dengan 9,6 GHz. Berdasarkan Gambar tersebut, nilai faktor kestabilan penguat yang dirancang adalah 1,320 pada frekuensi 9,3 GHz. Nilai faktor kestabilan tersebut telah memenuhi nilai yang  diharapkan  pada  spesifikasi  yaitu  lebih  dari  1  pada  frekuensi  kerja  9,3  GHz ( unconditionally  stable).  Maka  dari  itu,  performa  penguat  yang  dirancang  jika  dilihat  dari parameter faktor kestabilan telah memenuhi spesifikasi yang diharapkan.

## 3.3 Gain dan p1dB Compression
Simulasi  penguatan  yang  dihasilkan  (S21)  pada  penguat  yang  dirancang  dilakukan  untuk mengetahui  apakah  penguat  akan  bekerja  tanpa  berosilasi.  Hasil  simulasi  penguatan  yang dihasilkan (S21) ditampilkan pada Gambar 11.
(a) (a)

## Gambar 11. Hasil Simulasi Gain RF Amplifier yang Dirancang
Pada  Gambar  11  tersebut,  garis  merah  menunjukkan  nilai  penguatan dari  frekuensi 9  GHz sampai dengan 9,6 GHz. Berdasarkan Gambar tersebut, nilai penguatan yang dihasilkan adalah 10,318  dB  pada  frekuensi  9,3  GHz.  Nilai  penguatan  tersebut  telah  memenuhi  nilai  yang diharapkan pada spesifikasi yaitu lebih dari 10 dB pada frekuensi kerja 9,3 GHz. Maka dari itu, performa penguat yang dirancang jika dilihat dari penguatan yang dihasilkan telah memenuhi spesifikasi yang diharapkan.
Pengukuran  P1dB compression  dilakukan  untuk  mengetahui  input  maksimum  yang  bisa dikuatkan oleh RF amplifier. Pada suatu titik tertentu penguatan akan mengalami penurunan hingga tidak memberikan penguatan sama sekali. Hasil Simulasi P1dB compression ditampilkan pada Gambar 12.
Gambar 12. P1dB (a) dilihat dari penguatan (b) dilihat dari output yang dikeluarkan

## 3.4 Perbandingan Pengukuran Hasil Simulasi dan Hasil Realisasi
Perbandingan parameter S11 dan S22 antara hasil simulasi dan hasil realisasi ditunjukkan pada Gambar 13.
(b)
Gambar 13. Perbandingan Pengukuran S11 dan S22 (a) Hasil Simulasi dan (b) Hasil Realisasi
Berdasarkan Gambar 13, terdapat perbedaan antara besar return loss pada hasil pengukuran fabrikasi dan hasil simulasi desain RF amplifier. Pada frekuensi 9,3 GHz, nilai return loss untuk sumber dan beban dalam hasil pengukuran fabrikasi adalah -17 dB dan -13 dB secara berturut- turut. Sementara itu, dalam hasil simulasi, nilai return loss untuk sumber dan beban adalah - 26 dB dan -27 dB secara berturut-turut pada frekuensi yang sama. Hal ini menunjukkan adanya perbedaan antara hasil pengukuran fabrikasi dan simulasi desain RF amplifier. Perbandingan pengukuran gain  pada  hasil  simulasi  dan  hasil  realisasi  dan  tampilan  signal  analyzer pengukuran hasil realisasi ditampilkan pada Gambar 14.
Gambar 14 Hasil (a) Perbandingan Pengukuran Gain Hasil Simulasi dan Hasil Realisasi dan (b) tampilan signal analyzer pengukuran hasil realisasi
Pada pengukuran ini, digunakan input dengan power sebesar 0 dBm. Setelah diberi tegangan bias, spektrum puncak RF amplifier terukur sebesar −56 dBm. Dalam Gambar 14, juga terlihat bahwa tidak hanya frekuensi 9,3 GHz yang terlihat, tetapi ada 6 amplitudo yang muncul dalam rentang pengujian 5 GHz. Salah satu contohnya adalah frekuensi 9,68 GHz dengan amplitudo sebesar  -41,25  dB.  Hasil  pengukuran  ini  tidak  sesuai  dengan  spesifikasi  yang  diharapkan.
(a) (a) (b)
(a) (b)
Penguatan 10 dB yang direncanakan tidak terjadi saat tegangan bias diaktifkan dan sinyal RF dimasukkan ke RF Amplifier. Sebaliknya, yang terjadi pada RF amplifier yang difabrikasi adalah atenuasi. Tidak hanya atenuasi, RF amplifier juga mengalami osilasi, yang dapat terlihat dari adanya frekuensi yang muncul selama pengukuran, yaitu lebih dari satu frekuensi (Cadence, 2020). Kehadiran  osilasi  ini  menyebabkan  ketidakakuratan  pada  frekuensi  yang  dihasilkan oleh RF amplifier yang difabrikasi.
Perbedaan  antara  hasil  simulasi  dan  hasil  realisasi  pengukuran  disebabkan  oleh  beberapa faktor. Salah satu penyebab kegagalan fabrikasi adalah kesalahan dalam proses penyolderan tidak dilakukan dengan benar, komponen transistor MGF2407a mengalami short circuit yang menyebabkan  atenuasi  daripada  penguatan (Wildan,  dkk,  2016) . RF  amplifier  yang dirancang bekerja pada frekuensi tinggi sehingga memiliki sensitivitas yang sangat tinggi yang menyebabkan pergeseran hanya sebesar 0,1 mm dapat menyebabkan perubahan performa yang signifikan. Selain itu, pemasangan komponen seperti port, resistor, induktor, kapasitor, dan transistor pada substrat dilakukan tanpa menggunakan gelang pembumian atau gelang antistatis. Kerusakan yang disebabkan oleh electro static discharge (ESD) diasumsikan sebagai kerusakan yang tersembunyi karena beberapa komponen masih dapat diukur dalam sebagian performanya (Hijriani, dkk, 2018) . Ketidaklinieran pada datasheet dan performa komponen aktif juga berkontribusi pada perubahan performa yang terjadi (Mulyadi, dkk, 2017) . Selain itu,  tidak  adanya  penggunaan  pendingin  pada  realisasi  mengakibatkan  panas  tidak  dapat dibuang  dengan  efisien,  yang  pada  akhirnya  menyebabkan  terjadinya short  circuit  pada komponen aktif.

## 4. KESIMPULAN
Penelitian ini melakukan simulasi dan realisasi RF Amplifier yang digunakan untuk radar pantai dengan frekuensi operasi 9,3 GHz pada pita X-Band. Amplifier ini menggunakan MGF2407A yang mampu bekerja pada frekuensi tinggi. Penyesuaian impedansi dilakukan menggunakan metode single  stub.  Hasil  simulasi  menunjukkan  parameter  yang  diinginkan  telah  tercapai.
Namun, hasil realisasi menunjukkan pada frekuensi 9,3 GHz, nilai return loss terbaik adalah - 17  dB  untuk input  dan  -13  dB  untuk  output,  dengan  gain  -51  dB.    Hal  ini  menunjukkan terjadinya  redaman  pada RF  amplifier  yang  diuji.  Setelah  dikaji,  ada  beberapa  faktor kemungkinan penyebab kegagalan fungsi RF amplifier seperti kesalahan dalam penyolderan yang menyebabkan short circuit pada komponen, kualitas komponen MGF2407A, electro statis discharge,  overheat,  dan  ketidak  tepatan  rangkaian  penyesuai  impedansi.  Oleh  karena  itu, realisasi mikrostrip RF amplifier untuk frekuensi tinggi menggunakan komponen aktif frekuensi tinggi menunjukkan faktor kegagalan yang lebih besar dibandingkan realisasi mikrostrip RF amplifier untuk frekuensi rendah. Selain itu, sensitivitas dan ukuran komponen aktif frekuensi tinggi yang kecil memberikan tingkat kesulitan dalam proses penyolderan yang berpengaruh terhadap hasil pengujian.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Kedaireka  yang  telah  mendanai  penelitian  ini melalui  Program  Matching  Fund 2022. Kegiatan  penelitian  ini  merupakan kolaborasi antara Universitas Riau dan PT. Radar Telekomunikasi Indonesia. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada BRIN atas fasilitas, saran dan masukan yang diberikan. Ucapan terima kasih juga disampaikan  kepada  LPPM  Unri  atas  motivasi  dan  dukungannya  selama  penelitian  ini dilaksanakan.

## DAFTAR RUJUKAN
Amarissa, P. A., Sutrisno, S., Madiawati, H., & Sulaeman, Y. (2021, September). Perancangan dan  Simulasi  Penguat  3  GHz  Menggunakan  Penyesuai  Impedansi  Single  Stub  untuk Radar Cuaca. In Prosiding Industrial Research Workshop and National Seminar,  (pp. 553-559).
Cadence. (2020). Power Amplifier Oscillation: Parasitics and Effects on Amplifiers. Retrieved from https://resources.pcb.cadence.com/blg/2020-power-amplifier-oscillation- parasitics-and-effects-on-amplifiers
Chandana.  V.S.  &  Lakshmi.  M.  P.  K.  (2018). Design  of  a  Low  Noise  Amplifier  for  C-band Receivers using pHEMT. IJRECE, 6(3), 2161-2165
Da Costa, I. F., Santos, R. A., Patricio, S. C., Ribeiro, J. A. J., Spadoti, D. H., Bogoni, A., & Cerqueira,  A.  (2015,  November).  A  dual-band  slotted  waveguide  antenna  array  for radars  applications.  In 2015  SBMO/IEEE  MTT-S  International  Microwave  and Optoelectronics Conference (IMOC), (pp. 1-4). IEEE.
Guillermo, G. (1984). Microwave Transistor Amplifiers.
Hijriani, E., Maruddani, B., & Sandi, E. (2018). Rancang Bangun Rectifier Pada Rectenna Untuk
Transfer Daya Wireless Pada Frekuensi 2, 45 GHZ. JURNAL PENDIDIKAN VOKASIONAL TEKNIK ELEKTRONIKA (JVoTE), 1(1), 6-9.
Iyer,  M.,  &  Shanmuganantham,  T.  (2018).  Design  of  Low  Noise  Amplifier  for  X  band Application. Themed Section: Engineering and Technology, 2395-1990.
Lessi, C., & Karagianni, E. (2014). An X-band low noise amplifier design for marine navigation radars. Int'l J. of Communications, Network and System Sciences, 2014.
Liao, S. Y. (1987). Microwave circuit analysis and amplifier design. Prentice-Hall, Inc..
Lubis,  M.  A.  K.,  Yusuf,  D.  P.,  Zulkifli,  F.  Y., & Rahardjo, E. T.  (2017,  October).  Bandwidth improvement  with  narrow  wall  slotted  waveguide  antenna.  In 2017  International Conference  on  Radar,  Antenna,  Microwave,  Electronics,  and  Telecommunications (ICRAMET), (pp. 93-95). IEEE.
Maulana, Y. Y. (2013). Desain Dan Realisasi Penguat Pemancar Gelombang Mikro 2-Tingkat Untuk Aplikasi Radar Fm-Cw Tesis. (Tesis Magister, Institut Teknologi Bandung)
Mitsubishi. (2011). < High-power GaAs FET (small signal gain stage) > MGF2407A S to Ku BAND / 0.28W non - matched (D. Sheet (ed.)).
Mulyadi, B., Muayyadi, A. A., & Wahyu, Y. (2017). Perancangan Dan Realisasi Penguat Daya Pada  Frekuensi  S-band  Untuk  Radar  Pengawas  Pantai. eProceedings  of Engineering, 4(1).
Munir, A., & Maulana, Y. Y. (2014, November). Characterization of 2-stage RF power amplifier for FMCW radar application. In 2014 International Conference on Electrical Engineering and Computer Science (ICEECS), (pp. 381-384). IEEE.
Rachakh, A., El Abdellaoui, L., Zbitou, J., Errkik, A., Tajmouati, A., & Latrach, M. (2018). A Novel Configuration of a Microstrip Microwave Wideband Power Amplifier for Wireless Application. TELKOMNIKA  (Telecommunication,  Computing,  Electronics  and Control), 16(1), 224-231.
Respati. A. R. & Sukmana. Y. (2023). KKP Tangkap 97 Kapal “Illegal Fishing” pada 2022, Ada Usul Diberikan untuk Nelayan. Retrieved from
https://money.kompas.com/read/2023/01/05/161454526/kkp-tangkap-97-kapal- illegal-fishing-pada-2022-ada-usul-diberikan-untuk?page=all
Ribate, M., Zbitou, J., Mandy, R., Erkik, A., & Latrach, M. (2018). Broadband GaAs FET power amplifier for L and S bands applications. International Journal of Intelligent Engineering and Systems, 11(5), 96-105.
Sidabutar. A, Wijanto. H,  Sulaeman  Y., Prodi,  S.  (2019). Penguat  Daya 500 Miliwatt  Untuk Radar Cuaca 5 , 5-5 , 7 GHz High Power Amplifier 500 Milliwatt For Weather Radar. e- Proceeding of Engineering, 6(2), 4393-4400
Sulistyaningsih,  S.,  Saputera,  Y.  P.,  Wahab,  M.,  &  Maulana,  Y.  Y.  (2019).  Design  of  radar
display of Indonesian airspace monitoring application. TELKOMNIKA (Telecommunication Computing Electronics and Control), 17(3), 1176-1184.
Sulistyaningsih,  S.,  Wahab,  M.,  Mahmudin,  D., Permana,  D.,  Maulana,  Y.  Y.,  & Estu,  T. T.
(2016).  Development  of  coastal  radar  network  at  sunda  strait. TELKOMNIKA (Telecommunication Computing Electronics and Control), 14(2), 507-514.
Ta, P. L., Tran, C. D., & Bach, G. D. (2022). Design and Fabrication of an X-Band Low Noise Amplifier Using FR-4 for Military Radar and Ground Station Receiver Applications. VNU Journal of Science: Mathematics-Physics, 38(2).
Utami,  E.  Y.  D.,  Indharti,  H.  A.,  Setiaji,  F.  D.,  &  Wahyu,  Y.  (2018).  Perancangan  Antena Waveguide  32  Slot  untuk  Radar  Pengawas  Pantai.  In Conference  on  Electrical Engineering, Telematics, Industrial technology, (CENTIVE), (pp. 413-417).
Wildan,  M.  (2016).  Co-Design  Dual  band  LNA  dan  Bandpass  Filter  Untuk  Ground  Check Monitoring pada Radio Navigation Aids. Langit Biru: Jurnal Ilmiah Aviasi, 9(1), 51-52.
Zulfadli, M., & Surjati, I. (2018). Perancangan Antena Mikrostrip Patch Segiempat Peripheral Slit  Menggunakan  Metode  Array  1x4  Untuk  Aplikasi  Radar  Maritim  Frekuensi  3,  2 GHZ. Jurnal Kajian Teknik Elektro, 3(2), 173-183.