Perpustakaan Digital ITB

Metamaterial dapat digunakan sebagai penyerap gelombang elektromagnetik yang dapat diaplikasikan pada sistem pertahanan seperti alat anti deteksi radar dan pesawat siluman, pada bidang kesehatan untuk memperkecil perangkat radiasi kesehatan, ataupun dalam bidang penelitian. Pada bidang penelitian, dapat digunakan untuk menggantikan cone pada anechoic chamber agar memiliki bentuk yang lebih tipis. Bentuk dua dimensi dari metamaterial adalah metasurface. Baik metamaterial ataupun metasurface dapat digunakan sebagai penyerap gelombang elektromagnetik karena sama-sama berkembang dari lapisan Salisbury. Lapisan paling atas dari lapisan Salisbury diganti dengan lapisan electric/magnetic meta-atom yang merupakan lapisan metasurface. Penelitian ini menggunakan saluran mikrostrip karena memiliki struktur yang mirip dengan lapisan Salisbury, yaitu lapisan pola pada patch, dielektrik, dan ground plane. Pemodelan menggunakan struktur mikrostrip didekati dengan model perambatan gelombang pada tiga medium termasuk lapisan ground plane yang terbuat dari konduktor penuh sehingga terjadi pantulan sempurna. Ketiga medium diasumsikan memiliki impedansi yang saling tersusun secara paralel, antara impedansi patch, dielektrik, dan ground plane. Khusus pada ground plane yang terdiri dari konduktor penuh, maka impedansi berupa rangkaian yang dihubung singkat. Model penyerap gelombang EM disintesis dengan persamaan saluran transmisi, yang dilakukan penurunan dengan cara mengganti impedansi ground plane dengan rangkaian hubung singkat, impedansi dielektrik dengan rangkaian-T sesuai dengan tebal dan parameter dielektrik yang digunakan, serta impedansi patch yang berbanding terbalik dengan konduktansi dan suseptansi sebagai komponen riil dan imajiner. Komponen impedansi ground dan rangkaian T akibat dari parameter dielektrik, baik permitivitas, permeabilitas, konduktivitas, serta tebal, diasumsikan tetap, sedangkan impedansi patch dikarakterisasi dengan perubahan nilai konduktansi dan suseptansi. Penelitian ini melakukan karakterisasi menggunakan empat lebar patch yang berbeda yaitu 7,20 mm, 6,90 mm, 6,50 mm, dan 6,10 mm, yang memiliki respon frekuensi dengan tingkat absorpsi maksimal pada frekuensi 9,80 GHz, 10,20 GHz, 10,80 GHz, dan 11,40 GHz. Hasil karakterisasi tersebut disintesis dengan pendekatan saluran transmisi dan didapatkan bahwa keempat lebar patch sebanding dengan impedansi sebesar, 1/(0,0013 + j0,0745) ?; 1/(0,0016 + j0,0665) ?; 1/(0,0017 + j0,0565) ?; dan 1/(0,0019 + j0,0485) ?. Hasil ini menunjukkan bahwa lebar patch dapat mempengaruhi respon frekuensi dari penyerap gelombang elektromagnetik (EM) dan semakin lebar patch yang digunakan akan sebanding dengan impedansi patch yang mengecil. Selain itu, hasil karakterisasi dengan menggunakan simulasi 3-dimensi (3D) dan pendekatan saluran transmisi, juga dilakukan pengukuran dengan menggunakan satu dan dua antena horn untuk mendapatkan kinerja penyerap gelombang EM yang sesungguhnya, serta sebagai proses verifikasi dari perancangan. Pengukuran dengan menggunakan satu antena horn yang terhubung dengan VNA menggunakan jarak pengukuran 20 cm dan 60 cm, namun hanya menampilkan respon ????11 dari antena horn. Sehingga, proses pengukuran dikembangkan menggunakan dua antena horn yang dihubungkan dengan signal generator dan spektrum analyzer sebagai skenario pertama serta dua horn antena yang dihubungkan dengan VNA sebagai skenario kedua. Mekanisme pengukuran menggunakan DUT berupa penyerap gelombang EM dan plat konduktor yang berukuran sama, sebagai faktor normalisasi untuk menghilangkan faktor redaman lintasan, gain antena, dan redaman kabel pada pengukuran. Hasil pengukuran dengan menggunakan dua skenario menunjukkan bahwa rancangan penyerang gelombang EM telah bekerja sebagai penyerap gelombang EM pada rentang frekuensi 8 GHz sampai 12 GHz, dengan respon frekuensi pada 9,88 GHz, 10,24 GHz, 10,84 GHz, dan 11,44 GHz untuk lebar patch persegi 7,20 mm, 6,90 mm, 6,50 mm, dan 6,10 mm. Sistem rekonfigurasi yang dilakukan pada penelitian ini menggunakan sistem pasif dan aktif, yaitu menggunakan resonan jamak untuk melebarkan pita absorpsi sebagai sistem rekonfigurasi pasif. Resonan jamak yang digunakan adalah enam patch yang berbeda disusun secara siklik untuk membentuk satu unit sel. Kinerja resonan jamak dapat melebarkan pita absorpsi sebesar 341% dibandingkan dengan penyerap sistem pasif dengan yang menggunakan resonan tunggal. Sedangkan sistem rekonfigurasi aktif yang dikaji menggunakan pola split ring resonantor (SRR) sebagai penyerap sistem pasif, kemudian disisipi dengan dioda varaktor SMV1405, yang memiliki tegangan bias 0–30 Volt, yang sebanding dengan kapasitor juntion sebesar 2,67 pF sampai 0,63 pF. Perubahan kapasitor junction dapat menggeser frekuensi absorpsi maksimal dari frekuensi 2,59 GHz, 2,61 GHz, 2,66 GHz, dan 2,71 GHz seiring dengan perubahan kapasitor junction sebesar 1,84 pF, 1,34 pF, 0,95 pF, dan 0,63 pF.