S-PARAMETER

1. CST Studio Suite

S-Parameter adalah matriks kompleks yang menunjukkan karakteristik refleksi / transisi (amplitudo / fase) pada frekuensi domain. Tipe peralatan pengujian ini disebut dengan “stimulus/response” dan termasuk di dalamnya adalah vector network analyzers (VNA) dan time domain reflectometers (TDR). (Keysight, 2019).

Piranti dua port (two-port device) mempunyai empat sparameter yaitu 𝑆11, 𝑆12, 𝑆21 dan 𝑆22. Penonomoran S-parameter ini mempunyai makna yaitu digit pertama menunjukkan port di mana sinyal keluar dan digit kedua menunjukkan port di mana sinyal tersebut dimasukkan. Sebagai contoh 𝑆21 bermakna sinyal yang keluar di port 2 diukur relatif terhadap sinyal yang masuk dari port 1 seperti diilustrasikan pada Gambar 1. 

Gambar 1. Ilustrasi S-Parameters (Keysight, 2019) 

Di saluran transmisi, setiap S-parameter mempunyai nama tenarnya masing-masing. 𝑆11 lebih sering disebut sebagai input reflection coefficient. 𝑆22 pun juga dikenal sebagai reflection coefficient namun secara lengkapnya disebut output reflection coefficient. 𝑆12 dikenal sebagai reverse transmission coefficient, 𝑆21 juga dikenal sebagai transmission coefficient namun lebih tepatnya adalah forward transmission coefficient.

Sesuai dengan namanya, 𝑆11 dan 𝑆22 bisa digunakan untuk mendapatkan informasi mengenai ada dan besar pantulan (return loss), impedansi, admitansi dan VSWR. Sedangkan dari 𝑆12 dan 𝑆21 bisa diperoleh informasi mengenai gain / loss, fase dan group delay. Pada saluran transmisi, umumnya merupakan two-port network yang simetris yang berarti nilai 𝑆12 = 𝑆21.

Seperti yang sudah disebutkan sebelumnya bahwa S-parameter merupakan matriks bilangan komplek, maka penyajiannya pun juga dalam bilangan komplek, lebih seringnya S-parameter dinyatakan dalam bentuk polar (magnitudo dan sudut). Namun dalam beberapa kasus, seperti pada 𝑆11 informasi mengenai sudut tidak terlalu dibutuhkan sehingga pada umumnya hanya disajikan informasi  magnitudonya saja. Sedangkan dalam kasus 𝑆21 dan 𝑆12 informasi keduanya dibutuhkan. (Keysight, 2019)

2. Simulasi Pengukuran S-Parameter

Untuk menyimulasikan pengukuran s-parameter pada saluran transmisi mikrostrip menggunakan aplikasi CST Studio Suite, dibutuhkan :

a. Satu unit komputer atau laptop

b. Aplikasi CST Studio Suite yang sudah terinstall dan lisensinya terverifikasi.

Adapun langkah-langkah untuk menyimulasikan pengukuran s-parameter adalah:

1) Desain saluran transmisi mikrostrip yang akan dibuat sesuai dengan Gambar 2 dengan parameter/dimensi sebagai berikut : 

Gambar 2. Desain Saluran Transmisi Mikrostrip 

 

𝑓𝑚𝑖𝑛 = 2 𝐺𝐻𝑧 
𝑓𝑚𝑎𝑥 = 4 𝐺𝐻𝑧 
𝑓𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒𝑟 = 3 𝐺𝐻𝑧 
𝑊𝑔 = 40 𝑚𝑚 
𝑊 = 3,633 𝑚𝑚 
𝑙𝑔 = 150 𝑚𝑚 
ℎ = 1,52 𝑚𝑚 
𝑡 = 0,017 𝑚𝑚 
Bahan konduktor : PEC
Bahan substrat : RO3003 (loss free) 

2) Buatkan port pada kedua ujung saluran transmisi

3) Atur Boundaries menjadi magnetic (Ht=0) pada semua koordinat kecuali Ymin yang diatur menjadi electric (Et=0). 

4) Lakukan perubahan parameter 𝑙𝑔 mulai dari 𝑙𝑔 = 150 𝑚𝑚 sampai dengan 𝑙𝑔 = 220 𝑚𝑚 dengan langkah penambahan  setiap 3,5 𝑚𝑚. Untuk memudahan proses, gunakan fasilitas Par. Sweep (parameter sweep) yang bisa diakses di ribbon menu atas pada tab Home. Kemudian klik New Seq seperti ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Tampilan Jendela Parameter Sweep. 

 

Kemudian klik New Par… dan isikan parameter seperti pada Gambar 4 lalu klik OK.

Gambar 4 Tampilan Jendela Parameter Sweep Parameter.

Setelah itu klik Start untuk memulai simulasi. Apabila muncul kota dialog peringatan seperti di bawah ini langsung klik OK. Proses akan memakan waktu cukup lama namun akan lebih cepat dibandingkan manual karena tidak diperlukan lagi mengganti-ganti nilai 𝑙𝑔. 

5) Setelah proses tuntas, hasilnya bisa diamati menggunakan fitur Result Navigator untuk melihat hasil simulasi dari tiap panjang 𝑙𝑔 yang berbeda-beda dan catat hasilnya pada Tabel 3.1 berikut.

Tabel 3. 1 Data Hasil Simulasi 𝑍𝑟𝑒𝑓 dan 𝑆21 

𝑙𝑔	𝑍𝑟𝑒𝑓	𝑆21
150 mm	…	…Ð…°
153,5 mm	…	…Ð…°
-	…	…Ð…°
-	…	…Ð…°
220 mm	…	…Ð…°

@bannerkuy pov selebrasi sidang sama temen roblox dibikin banner flip tema roblox aja!🤭 banner kekinian no 1 kuy order di Bannerkuy! link di bio yaa kakaa😉☝️🎓 #bannersidang #bannerwisuda #cetakbannermalang #robloxfyp #bannermalang ♬ suara asli - RenaSangPmeme - greed

3. Rangkuman

Dari pembahasan di atas, bisa dirangkum menjadi :

1. Ketika device under test (DUT) mempunyai dua ports maka simulasi pengukuran akan menghasilkan beberapa s-parameters yaitu : 𝑆1,1, 𝑆2,2, 𝑆1,2, 𝑆2,1 
2. Parameter 𝑆1,1 dan 𝑆2,2 memberikan informasi terkait insertion loss atau rugi-rugi yang timbul saat daya yang ditransmisikan dibandingkan dengan daya yang masuk ke sistem.
3. Parameter 𝑆1,2 dan 𝑆2,1 memberikan informasi terkait return loss yang mengindikasikan besarnya daya pantul.

4. Tugas

1. Dari tabel data yang diperoleh dari simulasi, jelaskan mengenai dampak efek pertambahan panjang saluran transmisi terhadap parameter yang diamati!