## RANCANG BANGUN BANDPASS FILTER DENGAN METODE INTERDIGITAL UNTUK MENGOPTIMALKAN SINYAL 4G LONG TERM EVOLUTION (LTE) PADA FREKUENSI 1,8 GHZ
Oleh : Yenniwarti Rafsyam 1 , Jonifan 2 , Novelia Vegananda Putri 3
(1,3) Jurusan Teknik Elektro, Program Studi Teknik Telekomunikasi PNJ Jalan Prof Dr. G. A. Siwabessy, Kampus UI, Depok 16425
(2) Staf Pengajar Universitas Gunadarma Jakarta. Jl. Margonda Raya No. 100 Pondok Cina. Depok E-mail : yenniwarti.rafsyam@elektro.pnj.ac.id

## Abstrak
Layanan mobile broadband terus berkembang seiring dengan meningkatnya mobilitas masyarakat dalam beraktivitas  serta  kebutuhan  layanan  internet.  LTE  adalah  standar  terbaru  dalam  teknologi  jaringan seluler dan sebuah nama baru dari layanan yang mempunyai kemampuan tinggi dalam sistem komunikasi bergerak yang merupakan langkah menuju generasi ke-4 (4G) dari teknologi radio yang dirancang untuk meningkatkan kapasitas dan kecepatan jaringan telepon mobile. LTE bekerja di berbagai band frekuensi dan  diantaranya  pada  band  1.8  GHz.  Adanya  kemajuan  pada  teknologi  LTE,  maka  semakin  banyak interferensi yang terjadi pada frekuensi. Sehingga, untuk memperbaiki hal tersebut maka diperlukan suatu filter  untuk  menyaring  frekuensi  yang  diterima.  Filter  tersebut  adalah  jenis  Bandpass  Filter.  Bandpass Filter  adalah  sebuah  komponen  pasif  yang  dipergunakan  untuk  meloloskan  frekuensi  frekuensi  tertentu yaitu antara f1 dan f2. Penggunaan bandpass filter pada komunikasi wireless  sangat diperukan, karena dapat mencegah terjadinya gangguan interferensi antar frekuensi. Pada penelitian ini dirancang sebuah bandpass  filter  untuk  mengoptimalkan  level  sinyal  4G  LTE  dengan  range  frekuensi  1620-1980  MHz dengan  frekuensi  tengah  1.8  GHz.  Metode  yang  digunakan  adalah  metode  interdigital  dengan  5  buah resonator. Pengujian bandpass filter ini dilakukan dengan menggunakan 4 provider berbeda dan 3 lokasi berbeda. Dari hasil pengujian tersebut diperoleh hasil bahwa bandpass filter dapat mengoptimalkan level sinyal sebesar 3 dB. Dalam hal ini, lokasi pengujian mempengaruhi kualitas level sinyal yang diterima. Semakin lokasi mendekati eNodeB provider maka level sinyal semakin baik.
Kata Kunci: 4G LTE, Bandpass Filter, frekuensi, 1.8 GHz

## Abstract
Mobile broadband services continue to develop in line with the increasing mobility of the people in their activities and the need for internet services. LTE is the latest standard in cellular network technology and a new name for highly capable services in mobile communication systems, which is a step towards the 4th generation  (4G)  of  radio  technology  designed  to  increase  the  capacity  and  speed  of  mobile  telephone networks. LTE works in various frequency bands and among them is on the 1.8 GHz band. With advances in LTE technology, the more interference that occurs at frequencies. So, to improve this, a filter is needed to  filter  the  received  frequency.  The  filter  is  a  type  of  Bandpass  Filter.  Bandpass  filter  is  a  passive component  that  is  used  to  pass  certain  frequencies  between  f1  and  f2.  The  use  of  bandpass  filters  in wireless communication is very necessary, because it can prevent interference between frequencies. In this study, a bandpass filter was designed to optimize the 4G LTE signal level with a frequency range of 1620- 1980  MHz  with  a  center  frequency  of  1.8  GHz.  The  method  used  is  the  interdigital  method  with  5 resonators.  Bandpass  filter  testing  is  carried  out  using  4  different  providers  and  3  different  locations. From the test results, it is found that the bandpass filter can optimize the signal level by 3 dB. In this case, the test location affects the quality of the received signal level. The closer the location is to the eNodeB provider, the better the signal level.
Key words: 4G LTE, Bandpass Filter, frequency, 1.8 GHz

## 1. Pendahuluan
Long  Term  Evolution (LTE)  adalah teknologi jaringan telekomunikasi berkecepatan  tinggi  dengan  standar  yang
telah diterapkan oleh 3GPP ( Third Generation  Patrnership  Project ).  Tujuan dari  LTE  adalah  untuk  meningkatkan
kapasitas  dan  kecepatan  jaringan  data nirkabel. (Gemiharto, Ilham. 2015) Dengan adanya  teknologi Long  Term  Evolution (LTE)  maka  keinginan  pengguna  jasa telekomunikasi  akan  kebutuhan  layanan data  dapat  terwujud  dengan  kemampuan pengiriman  data  mencapai  kecepatan  100 Mbit/s.  LTE  akan  berjalan  dengan  optimal jika  menggunakan  frekuensi  yang  ideal. Range frekuensi  untuk  LTE  adalah  1620 MHz  -  1980  MHz.  (Firmansyah,  Teguh, dkk. 2017) Dalam jaringan seluler 4G LTE pada daerah urban, sub urban ataupun rursal berbeda  karena  sinyal  mengalami  pantulan yang berbeda disebabkan tingkat kepadatan rumah atau gedung yan berbeda. Banyaknya  pantulan  disepanjang  saluran yang  dilalui  oleh  sinyal akan  menimbulkan redaman  disepanjang  saluran  sehingga mempengaruhi  kuliatas  lvel  sinyal  yang diterima. (Ulfah, Maria. 2016) Jarak  antara eNodeB dengan user juga  mempengaruhi kuliatas  level  sinyal  yang  diterima  oleh user.
Untuk  mendukung  teknologi  LTE  maka peranan  filter  juga  sangat  penting.  Pada sistem  komunikasi wireless ,  RF filter berguna untuk memisahkan sinyal
informasi  dan noise .  Agar  sinyal  informasi dan noise dapat  terpisah  secara  baik,  maka diperlukan  sebuah filter yang  memiliki kinerja yang bagus.
Untuk  mengikuti  pertumbuhan  teknologi nirkabel  saat  ini,  maka  pada  Tugas  Akhir ini dilakukan perancangan Band Pass Filter (BPF)  yaitu filter yang  dapat  melewatkan sinyal  pada  frekuensi  1620  MHz  -  1980 MHz  untuk  aplikasi  LTE.  BPF  ini dirancang  dengan  menggunakan  metode Interdigital dan  respon  frekeunsi chebysev . Perealisasian  BPF  menggunakan  elemen terdistribusi yaitu mikrostrip berbahan FR-4 Epoxy sebagai saluran transmisinya.

## 2. Metode Penelitian
Dengan  adanya  pertumbuhan  teknlogi LTE,  maka  pada  penelitian  ini  akan dirancang dan direalisasikan sebuah bandpass  filter  yang  dapat  meloloskan frekeunsi 1,8 GHz.
Penelitian  ini  membahas  tentang  fungsi bandpass filter untuk mengoptimalkan level sinyal  4G  LTE.  Dalam  penelitian  ini patameter yang akan diukur adalah Reference Signal Received Power (RSRP). RSRP  adalah power dari  sinyal reference atau  kuat  sinyal  yang  diterima  oleh User Equipment (UE)  dalam  satuan  dBm. Semakin  nilai  RSRP  mendekati  angka  nol artinya  semakin  bagus. Nilai  RSRP biasanya berkisar -70 dBm (sangat bagus/kuat)  hingga  -130  dBm  (sangat lemah).

## 3. Perancangan Bandpass Filter
Tahap  awal  pembuatan  bandpass  filter adalah  menentukan  spesifikasi  bandpass filter  yang  diinginkan,  menentukan  metode bandpass  filter ,  kemudian  melakukan perhitungan dimensi bandpass filter . Tahapan dalam perancangan bandpass filter interdigital dapat dilihat pada Gambar 1.
Mulai Spesifikasi filter Menentukan metode Filter Penentuan dimensi filter dengan hitungan Perancangan BPF interdigital Parameter sudah sesuai? Fabrikasi filter Pengukuran Analisa hasil pengujian Kesimpulan Selesai Optimasi filter
Gambar 1. Diagram alir perancangan dan pembuatan Bandpass Filter Interdigital
Berikut  ini  adalah  rumus  yang  digunakan untuk  menentukan  ukuran  desain bandpass filter :
Untuk  mendapatkan  W  (lebar  saluran resonator)  dapat  digunakan  Persamaan  3.1 dan 3.2. Untuk U =W/h 2:
𝑊 ℎ = 8𝑒 A 𝑒 2A −2 (𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑤 ℎ 2) ∗ ℎ (3.1)
Dengan
A = 𝑍 𝑐 60 { 𝜀 𝑟 +1 2 } 0,5 + 𝜀 𝑟 −1 𝜀 𝑟 +1 0,23 + 0,11 𝜀 𝑟 (3.2)
Panjang  5  buah  resonator  dapat  dihitung dengan persamaan 3.3 sampai 3.5 :
𝑎 = 1 + 1 49 𝑙𝑛 [ 𝑢 4 + ( 𝑢 52 ) 2 𝑢 4 +0,432 ] + 1 18,7 𝑙𝑛  [1 +   ( 𝑢 18,1 ) 3 ] (3.3)
𝑏 = 0,564  ( 𝜀 𝑟 −0,9 𝜀 𝑟 +3 ) 0,053 (3.4)
𝜀 𝑒𝑓𝑓 = 𝜀 𝑟 +1 2 + 𝜀 𝑟 −1 2 ( 1 + 12 𝑢 ) −𝑎𝑏 (3.5)
Maka :
𝐿 = 𝜆𝑔 4 = 𝑐 4 (𝑓𝑜)√𝜀 𝑒𝑓𝑓 (3.6)
Jarak antar resonator dapat dihitung dengan persamaan 3.7 dan 3.8. 𝑀𝑖, 𝑖 + 1 = 𝐹𝐵𝑊 √𝑔𝑖.𝑔𝑖+1 (3.7)
FBW = w 𝐇 + w L w 0 = 2πf H + 2πf L 2πf 0 (3.8) Gambar 2, memperlihatkan desain
bandpass  filter yang  digunakan  untuk mengoptimalkan level sinyal 4G.
Gambar 2. Desain Bandpass Filter

## 4. Hasil dan Pembahasan
Bandpass  Filter digunakan  untuk mengoptimalkan  sinyal  4G  LTE  yang diterima  oleh  antena  mikrostrip. Bandpass filter terhubung  dengan  antena  mikrostrip menggunakan  kabel  coaxial  50  ohm  untuk menyaring  frekuensi  dan  meredam  noise yang  diterima  oleh  antena.  Selanjutnya bandpass filter dikuatkan kembali menggunakan Low  Noise  Amplifier ,  lalu terhubung  dengan  MiFimenggunkan  kabel pigtail.  Untuk  melihat  bagaimana  kondisi level sinyal , maka harus terhubung dengan MiFi dengan membuka alamat ip (192.168.8.1)  pada handphone .  Berikut  ini adalah set up rangkaian pengujian bandpass filter seperti  pada Gambar 3.
Gambar 3. Set Up Rangkaian Pengujian Pengujian ini dilakukan
dengan menggunakan 4 provider berbeda yaitu Tri, XL,    Indosat  dan  Telkomsel  dan  3  lokasi berbeda  (Lab  Telkom,  Cimanggis  Depok dan  Jl.  Swadaya  Beji).  Pengujian  ini dilakukan untuk melihat bagaimana kualitas  level  sinyal  yang  diterima  oleh masing-masing
provider. Untuk
membandingkan  perubahan  level  sinyal
yang  diterima,  pengujian  ini  dilakukan dengan  5  kondisi  yaitu  saat  kondisi sebelum  dan  sesudah  dipasangkan  antena mikrostrip  Byemax,  saat  kondisi  tanpa  dan dengan  menggunakan  BPF  serta  saat kondisi  keseluruhan  (antena,  BPF,  dan LNA).  Berikut  ini  adalah  hasil  pengujian level  sinyal  terlihat  pada  Tabel  1  sampai Tabel 4.
Tabel 1. Hasil Pengujian Level Sinyal Provider Tri
Kondisi Pengujian Lab Telkom Cimanggis Depok Jl. Swadaya Beji Default MiFi RSRP (dBm) -92 -92 -88
Antena  Mikrostrip  + MiFi RSRP (dBm) -88 -86 -83 Antena  Mikrostrip  + BPF + MiFi RSRP (dBm) -91 -89 -86 Antena  Mikrostrip  LNA + MiFi RSRP (dBm) -79 -75 -78 Antena Mikrostrip+BPF+LNA+ MiFi RSRP (dBm) -76 -70 -75
Pada  Tabel  1  didapatkan  hasil  pengujian level sinyal dengan menggunakan provider Tri  yang  dilakukan  dengan  5  kondisi berbeda  dan  3  lokasi  berbeda.  Dari  hasil pengujian tersebut didapatkan hasil terbaik pada  kondisi  terakhir  yaitu  pada  saat antena  mikrostrip  terhubung  dengan  BPF, LNA  dan  MiFi.  Hal  tersebut  dikarenakan dalam
kondisi  ini  BPF  telah  menyaring  sinyal dan  meredam noise dari  sinyal  tersebut.
Hasil  terbaik  yang  didapat  yaitu  -70  dBm pada  lokasi  Cimanggis  Depok.  Hal  ini dapat  disebabkan  oleh  beberapa  hal, seperti kondisi eNodeB yang dekat dengan user ,  kondisi  trafik  yang  tidak  terlalu penuh  dan  lokasi  pengujian  yang  sedikit obstacle .
Tabel 2. Hasil Pengujian Level Sinyal Provider XL
Kondisi Pengujian Lab Telkom Cimanggis Depok Jl. Swadaya Beji Default MiFi RSRP (dBm) -96 -89 -97 Antena  Mikrostrip  + MiFi RSRP (dBm) -90 -82 -93 Antena  Mikrostrip  + BPF + MiFi RSRP (dBm) -93 -85 -96 Antena  Mikrostrip  LNA + MiFi RSRP (dBm) -78 -73 -84 Antena Mikrostrip+BPF+LNA+ MiFi RSRP (dBm) -76 -69 -79
Pada  Tabel  2  didapatkan  hasil  pengujian level sinyal dengan menggunakan provider XL  yang  dilakukan  dengan  5  kondisi berbeda  dan  3  lokasi  berbeda.  Dari  hasil pengujian tersebut didapatkan hasil terbaik pada  kondisi  terakhir  yaitu  pada  saat antena  mikrostrip  terhubung  dengan  BPF, LNA dan MiFi. Hal tersebut dikarenakan
dalam  kondisi  ini  BPF  telah  menyaring sinyal  dan  meredam noise dari  sinyal tersebut. Hasil terbaik yang didapat yaitu - 69 dBm pada lokasi Cimanggis Depok. Hal ini  dapat  disebabkan  oleh  beberapa  hal, seperti kondisi eNodeB yang dekat dengan user ,  kondisi  trafik  yang  tidak  terlalu penuh  dan  lokasi  pengujian  yang  sedikit obstacle .

## Tabel 3. Hasil Pengujian Level Sinyal Provider Indosat
Kondisi Pengujian Lab Telkom Cimanggis Depok Jl. Swadaya Beji Default MiFi RSRP (dBm) -92 -90 -88 Antena  Mikrostrip  + MiFi RSRP (dBm) -87 -90 -85 Antena  Mikrostrip  + BPF + MiFi RSRP (dBm) -90 -93 -88 Antena  Mikrostrip  LNA + MiFi RSRP (dBm) -82 -84 -79 Antena Mikrostrip+BPF+LNA+ MiFi RSRP (dBm) -79 -80 -77
Pada  Tabel  3  didapatkan  hasil  pengujian level sinyal dengan menggunakan provider Indosat  yang  dilakukan  dengan  5  kondisi berbeda  dan  3  lokasi  berbeda.  Dari  hasil pengujian tersebut didapatkan hasil terbaik pada  kondisi  terakhir  yaitu  pada  saat antena  mikrostrip  terhubung  dengan  BPF, LNA  dan  MiFi.  Hal  tersebut  dikarenakan dalam  kondisi  ini  BPF  telah  menyaring
sinyal  dan  meredam noise dari  sinyal tersebut. Hasil terbaik yang didapat yaitu - 77 dBm pada lokasi Jl. Swadaya Beji. Hal ini  dapat  disebabkan  oleh  beberapa  hal, seperti kondisi eNodeB yang dekat dengan user ,  kondisi  trafik  yang  tidak  terlalu penuh  dan  lokasi  pengujian  yang  sedikit obstacle .
Tabel 4. Hasil Pengujian Level Sinyal Provider Telkomsel
Kondisi Pengujian Lab Telkom Cimanggis Depok Jl. Swadaya Beji Default MiFi RSRP (dBm) -101 -98 -90 Antena  Mikrostrip  + MiFi RSRP (dBm) -96 -94 -86 Antena  Mikrostrip  + BPF + MiFi RSRP (dBm) -99 -97 -89 Antena  Mikrostrip  LNA + MiFi RSRP (dBm) -80 -76 -75 Antena Mikrostrip+BPF+LNA+ MiFi RSRP (dBm) -76 -73 -71
Pada  Tabel  4  didapatkan  hasil  pengujian level sinyal dengan menggunakan provider Telkomsel  yang  dilakukan  dengan  5 kondisi berbeda dan 3 lokasi berbeda. Dari hasil  pengujian  tersebut  didapatkan  hasil terbaik  pada  kondisi  terakhir  yaitu  pada saat  antena  mikrostrip  terhubung  dengan BPF,  LNA  dan  MiFi.  Hal  tersebut dikarenakan dalam kondisi ini BPF telah
menyaring  sinyal  dan  meredam noise dari sinyal  tersebut.  Hasil  terbaik  yang  didapat yaitu -71 dBm pada lokasi  Jl.  Swadaya  Beji.  Hal  ini  dapat disebabkan  oleh  beberapa  hal,  seperti kondisi  eNodeB  yang  dekat  dengan user , kondisi trafik yang tidak terlalu penuh dan lokasi pengujian yang sedikit obstacle .

## 5.    Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  pengujian  yang telah  dilakukan,  dapat  terlihat  perbedaan pada  masing-masing  provider  di  lokasi yang  berbeda  dan  pada  kondisi  yang berbeda. Hasil terbaik didapat pada kondisi antena  mikrostrip  terhubung  dengan  BPF, LNA  dan  MiFi.  Pada  pengujian  tersebut diketahui bawha filter dapat mengoptimlakan  sinyal  sebsar  3  dB  dari kondisi sebelumnya saat antena mikrostrip terhubung  dengan  LNA  dan  MiFi.  RSRP semakin  baik  ketika  nilainya  mendekati nilai  0.  Nilai  RSRP  terbaik  didapatkan pada provider XL  dengan  nilai  -69  dBm pada  lokasi  Cimanggis  Depok.  RSRP dipengaruhi  oleh  letak  lokasi,  semakin user dekat  dengan eNodeB maka  RSRP yang diperoleh akan semakin baik.

## DAFTAR PUSTAKA
Firmansyah,  Teguh,  dkk.,  2017.“Rancang Bangun Bandpass  Filter Untuk Aplikasi Long Term Evolution (LTE) Frekuensi  1,8  GHz”.  Banten  :  Universitas Sultan Ageng Tirtayasa. Gemiharto, Ilham., 2015. “Teknologi  4G- LTE  dan  Tantangan    Konvergensi Media  di  Indonesia”.  Bandung  : Universitas Padjajaran Indra,  Dermawan.,  2016.  “Perancangan dan  Realisasi Dualband  Bandpass Filter Jaringan  4G  LTE  Frekuensi
Uplink dan Downlink 1800 MHz dan
2600  MHz  dengan  Metode Square Open  Loop  Resonator ”.  Jakarta  :
Universitas Mercu Buana. Sauter,  Martin,  2011. From  GSM  to  LTE. United  Kingdom:  John  Wiley
Sons,Ltd.
Sitompul,  F.C.  and  Rambe,  A.H.  2014, “Rancang  Bangun BAND  PASS FILTER dengan  Metode Hairpin Menggunakan  Saluran  Mikrostrip untuk  Frekuensi  2,4-2,5  GHZ”. https://jurnal.usu.ac.id/singuda_ensik om/article/viewFile/7478/4013
. [diakses  pada  tanggal  15  Maret 2018]
Wahyu,  Yuyu,  dkk.  “Perancangan  dan
Realisasi BPF-Interdigital-Cavity Pada Frekuensi 2,3 GHz – 2,4 GHz”. Bandung : Universitas Telkom.