Analisis Metode Numerik pada Aplikasi Phononic Crystal dan Efek Nonlinear pada Quartz Oscillator

Merdekawan, Nugraha (2023) Analisis Metode Numerik pada Aplikasi Phononic Crystal dan Efek Nonlinear pada Quartz Oscillator. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6007201013-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 July 2025. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Quartz oscillator adalah salah satu elemen inti dari komponen elektronik komunikasi 5G. Karena aplikasi 5G memerlukan kecepatan tinggi dan latensi rendah, akurasi spesifikasi komponen frekuensi menjadi lebih ketat dari sebelumnya. Oleh karena itu, penelitian ini berkonsentrasi pada analisis numerik, menggunakan COMSOL. Seiring ukuran resonator menjadi lebih kecil, daerah resonansi akan lebih dekat dengan mounting glue yang menghasilkan energi disipasi yang lebih tinggi. Kehilangan energi dapat dicegah dengan merancang dimensi yang tepat untuk mengeliminasi mode shape yang tidak diinginkan, profil beveling, dan aplikasi phononic crystal. Daya eksitasi yang tinggi dan perbedaan suhu dapat menyebabkan efek nonlinier seperti pergeseran frekuensi osilasi dan menyebabkan ketidakstabilan frekuensi. Studi ini juga menganalisa efek nonlinier dari quartz oscillator, termasuk efek drive level dependency (DLD) dan efek temperature-frequency. Sebelum analisis nonlinier menggunakan COMSOL, pekerjaan berikut dilakukan: transformasi koordinat, penurunan persamaan weak formluation, dan perolehan nilai koefisien nonlinier quartz oscillator. Hasil numerik dari model ini diverifikasi menggunakan data eksperimen dan simulasi dari studi terdahulu. Dibandingkan dengan data numerik yang disediakan oleh penelitian sebelumnya, hasil numerik kami lebih sesuai dengan data eksperimen. Teknik simulasi ini dapat memberikan data numerik yang lebih akurat dan prosedur perhitungan yang lebih nyaman.
=============================================================================================================================================
The quartz oscillator is one of core elements of 5G communication electronic components. Because 5G applications require high speed and low latency, the accuracy of frequency component specifications is more stringent than before. This research thus concentrated on the numerical analysis, using COMSOL, of the quartz oscillator, especially on reducing the energy loss and nonlinear effects. While the size of the resonator becomes smaller, the resonant region will be closer to the mounting glue which results in higher dissipating energy. Energy loss can be prevented by choice of dimensions to discard unwanted modes, beveled profile, and phononic crystal application. The high drive power and the temperature difference can induce nonlinear effects such as shifting the oscillation frequency and cause frequency instability. The present study also worked on simulation of nonlinear effects of the quartz resonator, including drive level dependency (DLD) effect and the temperature-frequency effect. Before analysis of nonlinearity using COMSOL, the following work were done: transformation of coordinates, derivation of weak form governing equations, and acquisition of nonlinear coefficient values of quartz material. The numerical results of the present models were verified using experimental and simulation data from previous studies. Compared to numerical data provided by previous researches, our numerical results accord better with the experimental data. This simulation technique can provide more accurate numerical data and more convenient calculation procedures.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Quartz Oscillator, Phononic Crystal, Drive Level Dependency (DLD), Temperature-Frequency Effect, Finite Element Method, COMSOL Multiphysics
Subjects:	Q Science > QC Physics > QC100 Crystals. T Technology > T Technology (General) > T57.62 Simulation
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Nugraha Merdekawan
Date Deposited:	10 Feb 2023 02:49
Last Modified:	10 Feb 2023 02:49
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/96608

Actions (login required)

View Item