Antena Mikrostrip Persegi

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.3 Analisa Hasil Simulasi

4.3.1 Antena Mikrostrip Persegi

Antena mikrostrip patch lingkaran ganda

-15.36 1.4 79Mhz 3.6db

Dari tabel hasil simulasi diatas didapatkan data-data hasil simulasi menggunakan software ansoft HFSS, dari hasil tersebut dapat diketahui bahwa antena mikrostrip yang dapat di buat secara fisik dan mempunyai parameter yang sesuai standar yaitu antena mikrostrip patch persegi ganda berbahan substrat epoxy fiberglass, antena mikrostrip patch lingkaran ganda dengan substrat epoxy fiberglass sehingga pada penelitian ini penulis membuat antena mikrostrip dari bahan epoxy fiberglass.

4.3 Analisa Hasil Simulasi

4.3.1 Antena Mikrostrip Persegi

 Antena mikrostrip persegi patch ganda (array)  VSWR

VSWR adalah rasio dari tegangan yang keluar dari antena dengan tegangan pantulan. Kondisi yang paling baik adalah ketika VSWR bernilai 1 yang berarti tidak ada refleksi ketika saluran saluran dalam keadaan matching sempurna. Namun kondisi ini pada prakteknya sulit

untuk didapatkan. Oleh karena itu, nilai standar VSWR yang diijinkan untuk fabrikasi antena adalah VSWR ≤ 2.

Dari hasil analisa antena menggunakan software ansoft hfss 13 dan hasil pengujian secara manual dengan menghubungkan antena pada perangkat didapatkan nilai VSWR pada antena microstrip persegi patch ganda yang disusun secara array pada frekuensi yang diujikan menunjukan nilai sebesar 1.6 atau bernilai kurang dari 2 yang berarti antena microstrip berfungsi dengan baik sesuai dengan nilai VSWR yang diinginkan. Besarnya nilai VSWR dapat dicari dengan persamaan 2.1 dibawah ini:

𝜆0 = ^3𝑥10

8

1.8𝑥109

𝜆0 = 167 mm

Setelah nilai panjang gelombang di ruang bebas (𝜆0) diperoleh, maka panjang gelombang pada saluran transmisi (△𝑙) dengan Persamamaan 2.2 dan persamaan 2.3 berikut ini:

Δl

=

^𝜆0 √𝜀𝑟 Δl = ¹⁶⁷ √4.4 Δl = 79.5 ZL =

60

^∆𝑙 𝑤

c

o

f

 

ZL = 50 ^79.5

50 ZL = 60x 1.59 ZL = 95.4 ohm

Dari nilai impedansi beban diatas maka dicari besar koefisien refleksi () dengan menggunakan Persamaan 2.5 dibawah dan didapatkan hasil sebagai berikut ini:

Г = ^{𝑍𝐿−𝑍0}

𝑍𝐿+𝑍0

Г = ^95.4−50

95.4+50

Г = 0.312

Selanjutnya dari nilai koefisien refleksi diatas maka dicari VSWR secara teori. Untuk menghitung nilai VSWR dapat dicari dengan menggunakan Persamaan 2.4 Adapun hasilnya sebagai berikut:

VSWR

=

^{𝑉 𝑀𝐴𝑋} 𝑉 𝑀𝐼𝑁

=

^{1+Ι Γ Ι} 1−Ι Γ Ι VSWR

=

^1+0.312 1−0.312 VSWR = 0.5  Return Loss

Untuk menghitung return loss digunakan persamaan 2.6 seperti dibawah ini:

Return loss (dB) = 20 log Г.

Return Loss = 20 log 0.312

 Bandwidth

Dalam teknologi komunikasi didefinisikan sebagai perbedaan antara frekuensi terendah dengan frekuensi tertinggi dalam rentang frekuensi tertentu. Nilai bandwidth dapat dibuat dalam bentuk persen. Berikut ini adalah perhitungan nilai bandwidth dari hasil perhitungan simulasi diatas pada frekueensi 1.8 Ghz berdasarkan persamaan 2.7 berikut ini:

BW = 1819-1777 = 42 Mhz. BW = ^1819−1777

1800 𝑥 100% = 2.3 %  Gain

Adapun besar gain yang didapat dari antena mikrostrip patch circular linier array secara perhitungan dapat dicari menggunakan persamaan namun terlebih dahulu harus dicari pengarahan (directivity) dari antena ini. Untuk mencari directivity dari antena mikrostrip patch circular linier array dapat digunakan Persamaan 2.19 seperti berikut:

I1 =

√

^{120 𝑊2𝜋2} 90 𝜆02 I1 =

√

^{120 (50)2(3.14)2} 90 (167)2 I1 =

√

^{120𝑥2500𝑥9.8596} 90𝑥27889 I1 =

√

^2957880 2510010 I1 = √1.178 mm I1 = 1.08 mm

Dari nilai 𝐼1 maka didapat dihitung besarnya nilai directivity single slot dari antena mikrostrip ini. Adapu besar nilai directivity dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.20 berikut ini:

2 2 2 0 1 4W D I    D = ^{4 𝑊} 2𝜋² 𝜆0² 𝐼1 D = ^{4 50} 23.14² 1672 1.08 D = ⁹⁸⁵⁹⁶ 30120.12 D = 3.27

Setelah nilai directivity didapat maka dapat dicari nilai directivity susun dengan menggunakan Persamaan 2.21 berikut ini:

D susun = 2 D D susun = 2x 3.27 D susun = 6.54

Dari nilai directivity diatas diketahui berapa besar directivity total dengan menggunakan Persamaan 2.22 berikut ini:

Dtotal = Dsusun x Jumlah elemen Dtotal = 6.54 x 2

Dtotal = 13.08

Selanjutnya dengan didapatnya nilai directivity total didapatlah besar gain secara teori. Untuk mencari besar gain dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.12 dan 2.14 berikut ini:

G = 100%x13.08 G = 13.08% G(dB)= 10 log 𝐺 G (db) = 10 log 13.04 G (db) = 11.16 𝑑𝐵

Nilai gain yang dihasilkan setelah dilakukan penyesuaian lebar saluran pencatu antena mikrostrip adalah 11.16 db. Nilai gain sebesar itu maka rancangan antena mikrostrip patch persegi linier array ini dapat dikatakan optimal karena nilai gain yang dihasilkan tersebut telah sesuai dengan yang diharapkan yaitu diatas 3 db.

4.3.2 Antena Mikrostrip Lingkaran

 Antena mikrostrip lingkaran patch ganda (array)  VSWR

Besarnya nilai VSWR dapat dicari dengan persamaan 2.1 dibawah ini:

𝜆0 = ^3𝑥10

8

1.8𝑥109

𝜆0 = 167 mm

Setelah nilai panjang gelombang di ruang bebas (𝜆0) diperoleh, maka panjang gelombang pada saluran transmisi (△𝑙) dengan Persamaan 2.2 dan 2.3 berikut ini: Δl

=

^𝜆0 √𝜀𝑟

c

o

f

 

Δl = ¹⁶⁷ √4.4 Δl = 79.5 mm

𝑍𝐿 = 60

^∆𝐿 𝑊

ZL = 60 ^79.5 46 ZL = 60 x 1.73 ZL = 103.8 ohm

Dari nilai impedansi beban diatas maka dicari besar koefisien refleksi () dengan menggunakan Persamaan 2.5 dibawah dan hasilnya sebagai berikut ini: Г = ^{𝑍𝐿−𝑍0} 𝑍𝐿+𝑍0 Г =^103.8−50 103.8+50 Г = 53.8/153.8 Г = 0.35

Selanjutnya dari nilai koefisien refleksi diatas maka dicari VSWR secara teori. Untuk menghitung nilai VSWR dapat dicari dengan menggunakan Persamaan 2.4 Adapun hasilnya sebagai berikut:

VSWR

=

^{𝑉 𝑀𝐴𝑋} 𝑉 𝑀𝐼𝑁

=

^{1+Ι Γ Ι} 1−Ι Γ Ι VSWR

=

^1+0.35 1−0.35 VSWR = 0.48

 Return Loss

Untuk menghitung return loss digunakan persamaan 2.6 berikut, Return loss (dB) = 20 log Г.

Return Loss = 20 log 0.48 Return loss = -9.12 db

 Bandwidth

Berikut ini adalah perhitungan nilai bandwidth dari hasil perhitungan simulasi diatas pada frekueensi 1.8 Ghz. Berdasarkan persamaan 2.7 didapat hasil sebagai berikut:

BW = 1839 Mhz- 1760 Mhz = 79 Mhz. BW = ^1839−1760

1800 𝑥 100% = 4.38 %  Gain

Berdasarkan persamaan 2.19 dapat dilakukan perhitungan seperti berikut:

I1 =

√

^{120 𝑊2𝜋2} 90 𝜆02 I1 =

√

^{120 (46)2(3.14)2} 90 (167)2 I1 =

√

^{120𝑥2116𝑥9.8} 90𝑥27889 I1 =

√

^2503549.6 2510010 I1 = √0.997 I1 = 0.998

Dari nilai 𝐼1 maka didapat dihitung besarnya nilai directivity single slot dari antena mikrostrip ini. Adapu besar nilai directivity dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.20 berikut ini:

D = ^{4 𝑊} 2𝜋² 𝜆0² 𝐼1

D = ^{4 46} 23.14² 1672 0.998 D = ^83451.6544 27833.22 D = 2.998

Setelah nilai directivity didapat maka dapat dicari nilai directivity susun dengan menggunakan Persamaan 2.21 berikut ini:

D susun = 2 D D susun = 2x2.998 D susun = 5.996

Dari nilai directivity diatas diketahui berapa besar directivity total dengan menggunakan Persamaan 2.22 berikut ini:

Dtotal = Dsusun x Jumlah elemen Dtotal = 5.996 x 2

Dtotal = 11.99

Selanjutnya dengan didapatnya nilai directivity total didapatlah besar gain secara teori. Untuk mencari besar gain dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.12 dan 2.14 berikut ini:

𝐺 = 𝜂 x Dtotal G = 100%x11.99 G = 11.99% G(dB) = 10 log 𝐺 G(db) = 10 log 11.99 G(db) = 10.7 𝑑𝐵

Nilai gain yang dihasilkan setelah dilakukan penyesuaian lebar saluran pencatu antena mikrostrip adalah 10.7 dBi. Nilai gain sebesar itu maka rancangan antena mikrostrip patch persegi linier array ini dapat dikatakan optimal karena nilai gain yang dihasilkan tersebut telah sesuai dengan yang diharapkan yaitu diatas 3 dBi.

Tabel 4.2 Perbandingan Hasil Simulasi dan perhitungan

No.

Jenis antena mikrostrip

Parameter Simulasi Perhitungan

1. Patch kotak ganda Return loss -11.8 -10.11 Patch lingkaran ganda Return loss -15.3 -9.12 2. Patch kotak ganda VSWR 1.68 0.5

Patch lingkaran ganda VSWR 1.4 0.48 3. Patch kotak ganda Bandwidth 41.7 Mhz 42 Mhz

Patch lingkaran ganda Bandwidth 79 Mhz 79 Mhz 4. Patch kotak ganda Gain 4.6 db 11.16 db

Patch lingkaran ganda Gain 3.59 db 10.7 db

Dari tabel perbandingan hasil simulasi dan perhitungan didapat angka yang berbeda yang dapat dipengaruhi beberapa faktor antara lain perhitungan manual yang ada kekeliruan atau kesalahan komputer dalam perhitungan saat simulasi.