METAMATERIAL

Apa itu Metamaterial ?

Pengertian metamaterial secara luas adalah sebagai struktur bahan buatan yang effectively homogeneous dengan sifat yang tidak khusus dan tidak tersedia di alam. Struktur effectively homogeneous adalah struktur dimana rata-rata strukturnya lebih kecil dari guided wavelength λ_g . Metamaterial pada umumnya dikenal dengan left-handed (LH) metamateral. Metatamaterial memiliki beberapa karakteristik yaitu indek bias negatif dan nilai ɛ ,u negatif  . Berikut merupakan pengklasifikasian yang ditunjukkan gambar

Gambar . Klasifikasi material

                Metamaterial dengan permitifitas dan permeabilitas kurang dari nol atau yang disebut “double negative’’(DNG), dimana material tersebut terbentuk tidak secara alami tetapi dikontruksi secara buatan.

Mode Pendekatan dalam perancangan metamaterial yaitu pendekatan resonant dan pendekatan saluran transmisi. Dalam desain bandpass filter ini menggunakan mode pendekatan saluran transmisi yaitu Composite Right-Left Handed Trasmission Line (CRLH-TL).

Composite Right-Left Handed Transmission Line (CRLH-TL)

Pendekatan mode saluran transmisi metamaterial salah satunya adalah Composite Right-Left Handed Transmission Line (CRLH-TL).  Metamaterial adalah strukutur yang effectively homogeneous maka pada dapat dimodelkan oleh satu dimensi (1D) jalur transmisi, dimana arah propagasinya mewakili setiap arah  dalam metamaterial. Rangkaian CRLH-TL dimodelkan dalam satu unit sel sebagai rangkaian seri (C_L), induktor seri (L_R) dan induktansi shunt (L_L) serta kapasitor shunt(C_R). CRLH-TL memiliki propagasi positif, negatif, dan nol sesuai dengan karkteristikdari permitivitas efektif dan permeabilitas. Berikut merupakan model rangkaian equivalen dari saluran transmisi CRLH.

Gambar . Rangkaian equivalen CRLH TL. (a) Umum. (b) L_RC_L= L_LC_R

  

Tabel . Rangkaian LC PRH, PLH dan CRLH (7)

Unit sel CRLH

Unit sel CRLH merupakan gabungan dari interdgital capasitor dan shorted stub indicator, rangkaian ekuivalen dari Unit sel CRLH ditunjukkan pada gambar . Seperti yang ditunjukkan dalam gambar . short section telah ditambahkan pada akhir dari saluran transmisi.

Gambar . Sel unit dari saluran tansmisi mikrostrip CRLH

Gambar . Rangkaian ekuivalen dari Unit sel CRLH

Interdigital Capasitor

Interdigital capasitor adalah elemen yang menghasilkan kapasitor dengan karakteristik high pass dengan saluran mikrostrip. Bentuk dari konduktor didefiniskan oleh parameter pada gambar dibawah.  Perhatikan bahwa finger menyediakan coupling antara port masukan dan keluaran. Biasanya gap (G) antara finger dan pada ujung dari finger (GE) sama. Panjang (L) dan lebar (W) dari finger. Penggunaan substrate pada konduktor juga mempengaruhi dari performansi dari interdigital capacitor, dimana yang faktor terpenting yaitu tinggi dari substrate dan konstanta dielektrik (ɛ­­_r). Sebagai tambahan, tebal dari konduktor dan resistivity (p) juga berdampak pada krakateristik elektrik.

Gambar. Interdigital Capasitor

Karakterisasi dan metode analisis dalam interdigital capacitor anatara lain J-interver equivalent representation, full-wave methods, dan measurement-based models.

Pattenpaul, E.,dkk, dalam jurnalnya yang berjudul “CAD Models of Lumped Elements on GaAs Up to 18 Ghz’ untuk mendpatkan beberapa bagian yang maka interdigital kapasitor dibagi menjadi beberpa bagian yang merupkan basic mikrostrip. Model diatas menunujukkan akurasi yang baik tetapi metode ini masih merupakan metode pendekatan yang mengasumsikan pengelompokan dalam tiap subsection tanpa mengikutsertakan efek interaksii antara tiap  subsection tanpa mengikutsertakan efek interaksi anatara tiap-tiap basic microstrip yang telah dijelaskan. Lumpeed Element EC model untuk menjelaskan karakteristik dari interdigital kapasitor.

Stub

Di gelombang mikro dan teknik radio frekuensi Stub  adalah panjang dari saluran transmsi atau waveguide yang menghubungkan anatara ujung dengan ujung lainnya. Ujung bebas dari stub salah satunya adalah left open circuited. Mengabaikan rugi-rugi dari saluran transmisi maka impedance masukan akan bersifat reaktif. Baik kapasisif maupun induktif bergantung pada panajang dari stub. Stub memungkinan memepertimbangkan ketergantungan frekuensi kapasitor dan  ketergantungan frekuensi induktor

Dikarenakan stub bersifat reaktif di panajang elektrik, stub biasanya diaplikasikan pada UHF atau sirkuit gelombang mikro dimana panajang saluran sanagt berperan. Stub pada umumnya digunakan pada  sirkuit mathcing impedance di antena filer frekuensi selektif