Perancangan dan realisai antena sensor untuk karakterisasi material padat
K Karakterisasi material menjadi aspek yang sangat penting untuk diperhatikan guna memahami sifat dan karakteristik material, terutama pada material padat. Salah satu faktor penting dalam karakterisasi material padat adalah permitivitas dan permeabilitas. Permitivitas adalah parameter yang mengindikasikan hubungan antara medan listrik dan material. Biasanya, permitivitas dapat diukur sesuai dengan standar yang telah ditetapkan oleh produsen, dan untuk memvalidasi nilai permitivitas diperlukan suatu sensor. Sensor gelombang mikro salah satunya menggunakan antena mikrostrip untuk menerima dan/atau mengirim gelombang mikro. Pada sensor gelombang mikro pada umumnya memiliki keterbatasan pada pembacaan deteksi material secara jarak dekat yang memungkinkan tidak efisiennya material dan menggunakan sejumlah 2 port pada sensor. Pada Teori dan metode yang diterapkan untuk mendeteksi material uji adalah teori perturbasi. Teori perturbasi merupakan solusi untuk mengetahui perubahan energi akibat adanya gangguan kecil seperti medan listrik atau magnet. Pada sensor gelombang mikro, teori perturbasi dapat digunakan untuk menentukan permitivitas MUT dimana perubahan permitivitas material uji akan mempengaruhi frekuensi resonansi resonator. Selanjutnya pada penelitian Tugas Akhir ini diusulkan sensor untuk karakterisasi material padat menggunakan gelombang mikro berbasis antena sensor dengan menggunakan hanya dengan 1 jumlah port saja pada antena sensor dan untuk pembacaan deteksi material pada antena sensor secara jarak jauh yang memungkinkan efisensi pada pembacaan dengan rentang permitivitas 1 – 4 yang bekerja pada frekuensi ISM 2.4 GHz. Pada penelitian Tugas Akhir ini menggunakan pendekatan antena far field, dengan membuktikan bahwa antena sensor bekerja pada far field. Sehingga diharapkan penelitian ini dapat diterapkan untuk industri medis, material, makanan, dan penerapan lainnya yang membutuhkan deteksi permitivitas menggunakan gelombang mikro berbasis antena dengan jarak deteksi. Antena sensor yang diusulkan memiliki performansi antara lain senstivitas ternormalisasi 0.1%, Resolusi 0.015, dan Akurasi 99% untuk rentang permitivitas material padat 1 - 3
C Characterization of materials becomes a crucial aspect to understand the properties and characteristics of materials, especially in solids. One of the key factors in solid material characterization is permittivity and permeability. Permittivity is a parameter that indicates the relationship between electric field and material. Typically, permittivity can be measured according to standards established by manufacturers, and validating permittivity values requires a sensor. One such sensor for microwave waves uses a microstrip antenna to transmit and/or receive microwave signals. Microwave wave sensors generally have limitations in detecting materials at close range, which can lead to inefficient material usage, using a dual-port sensor configuration.In theory and methods applied to detect test materials, perturbation theory is used. Perturbation theory provides a solution to determine energy changes due to small disturbances such as electric or magnetic fields. In microwave wave sensors, perturbation theory can be applied to determine the permittivity of the unknown material (MUT), where changes in the permittivity of the test material affect the resonant frequency of the resonator.In this Final Project research, a sensor is proposed for solid material characterization using microwave wave-based sensor antennas with only 1 port on the sensor antenna, allowing for long-range material detection efficiency within a permittivity range of 1 - 4 operating at ISM 2.4 GHz frequency. The research utilizes a far-field antenna approach, demonstrating that the sensor antenna operates in the far field. This research is expected to be applicable in medical, materials, food, and other industries requiring permittivity detection using microwave wave-based antennas with long-range detection capability. The proposed sensor antenna features include normalized sensitivity of 0.1%, resolution of 0.015, and 99% accuracy for solid material permittivity range of 1 - 3.