Frekuensi Resonansi Dari Perubahan Dimensi Patch (W)

IV. ANALISIS ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGI EMPAT

4.2 Analisis Pengaruh Perubahan Dimensi Patch terhadap

4.2.1 Frekuensi Resonansi Dari Perubahan Dimensi Patch (W)

Menggunakan Metode Finite Element Method (FEM)

Pada bagian ini proses penganalisaan dilakukan dengan menggunakan bantuan perangkat lunak AWR Microwave Office 2004. Untuk nilai Dimensi (W)

permeativitas dan tinggi substrate tetap Maka didapat nilai frekuensi resonansi dari antena mikrostrip sebagai berikut:

1. W = 56 mm

Gambar 4.1 VSWR untuk W = 56 mm

Dari Gambar 4.1 grafik VSWR yang didapat, nilai frekuensi resonansi dapat ditentukan dengan melihat posisi terendah (minimum) Fr = 1,462 Hz.

2. W = 57 mm

Dari Gambar 4.2 grafik VSWR yang didapat, nilai frekuensi resonansi dapat ditentukan dengan melihat posisi terendah (minimum) Fr = 1,614 Hz.

3. W = 58 mm

Gambar 4.3 grafik VSWR untuk W = 58 mm

Dari Gambar 4.3 grafik VSWR yang didapat, nilai frekuensi resonansi dapat ditentukan dengan melihat posisi terendah (minimum) Fr = 1,856 Hz.

4. W = 59 mm

Dari Gambar 4.4 grafik VSWR yang didapat, nilai frekuensi resonansi dapat ditentukan dengan melihat posisi terendah (minimum) Fr = 1,379 Hz.

5. W = 60 mm

Gambar 4.5 VSWR untuk W = 60 mm

Dari Gambar 4.5 grafik VSWR yang didapat, nilai frekuensi resonansi dapat ditentukan dengan melihat posisi terendah (minimum) Fr = 1,095 Hz.

Dari hasil keseluruhan analisis dengan menggunakan AWR Microwave Office 2004, maka dapat disimpulkan bahwa semakin besar dimensi yang digunakan akan memperoleh nilai frekuensi resonansi yang semakin kecil.

Tabel 4.1 perubahan dimensi terhadap frekuensi resonansi Dimensi (mm) Frekuensi Resonansi (Hz) 56 1,462 57 1,614 58 1,856 59 1,379 60 1,095

Maka akan didapat grafik perubahan luas dimensi patch dengan frekuensi resonansi

1.462 ^1.614

1.856

1.379

1.095

0

0.5

1

1.5

2

55 56 57 58 59 60 61

Dimensi

F

reku

en

si

R

eso

n

an

si

Grafik 4.1 Perubahan dimensi terhadap Frekuensi Resonansi

4.2.2 Impedansi Dari Perubahan Dimensi Patch (W) Dengan Menggunakan

Metode Finite Element Method (FEM)

Pada bagian ini proses penganalisaan dilakukan dengan menggunakan bantuan perangkat lunak AWR Microwave Office 2004. Untuk nilai Dimensi (W) patch sebesar 56 mm, 57 mm, 58 mm, 59 mm, 60 mm. Maka didapat nilai Impedansi dari antena mikrostrip sebagai berikut:

1. W = 56 mm

Gambar 4.6 impedansi untuk W = 56 mm

Dari Gambar 4.6 dapat dilihat bahwa dari nilai frekuensi akan dihasilkan nilai impedansi input (mendekati 1) Z = 1,22606 _in Ω.

2. W = 57

Dari Gambar 4.7 dapat dilihat bahwa dari nilai frekuensi akan dihasilkan nilai impedansi input (mendekati 1) Z = 1,12277 _in Ω.

3. W = 58

Gambar 4.8 impedansi untuk W = 58 mm

Dari Gambar 4.8 dapat dilihat bahwa dari nilai frekuensi akan dihasilkan nilai impedansi input (minimum mendekati 1) Z = 1,12692 _in Ω.

Dari Gambar 4.9 dapat dilihat bahwa dari nilai frekuensi akan dihasilkan nilai impedansi input (mendekati 1)Z = 0,83072 _in Ω.

5. W = 60

Gambar 4.10 impedansi untuk W = 60 mm

Dari Gambar 4.10 dapat dilihat bahwa dari nilai frekuensi akan dihasilkan nilai impedansi input (minimum mendekati 1) Z = 0,92473 _in Ω.

Dari hasil keseluruhan analisis dengan menggunakan AWR Microwave Office 2004, maka dapat disimpulkan bahwa semakin besar luas dimensi yang digunakan akan memperoleh nilai impedansi yang semakin kecil. Secara keseluruhan dapat dilihat dari tabel berikut:

Tabel 4.2 perubahan dimensi terhadap Impedansi Dimensi (mm) Frekuensi Resonansi (Ω) 56 1,22606 57 1,12277 58 1,12692

59 0,83072

60 0,92473

Maka akan didapat grafik perubahan luas dimensi patch dengan impedansi

1.22606

1.122771.12692

0.83072^0.92473

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

55 56 57 58 59 60 61

Dimensi

Im

p

ed

an

si

Grafik 4.2 perubahan dimensi terhadap impedansi

4.3 Analisis Pengaruh Perubahan Permeativitas

( )

εr Patch Terhadap Nilai Frekuensi Resonansi dan Impedansi

Pada bagian ini akan dianalisis pengaruh perubahan permeativitas

( )

εr patch terhadap nilai frekuensi resonansi (fr) dan impedansi input (Zin).

4.3.1 Frekuensi Resonansi Dari Perubahan Permeativitas Dengan

Menggunakan Metode Finite Elemen Method (FEM)

Pada bagian ini proses penganalisaan dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak AWR Microwave Office 2004. Untuk nilai permeativitas

( )

εr

(Polyflon Cuflon); 6,15 (Rogers RO3006). Maka didapat nilai frekuensi resonansi dari antena mikrostrip sebagai berikut:

1. Rogers RO3006

( )

εr = 6,15

Gambar 4.11 VSWR untuk Rogers RO3006

Dari Gambar 4.11 grafik VSWR yang didapat, nilai frekuensi resonansi dapat ditentukan dengan melihat posisi terendah (minimum) Fr = 4,542 Hz.

2. FR4

( )

εr = 4,4

Dari Gambar 4.12 grafik VSWR yang didapat, nilai frekuensi resonansi dapat ditentukan dengan melihat posisi terendah (minimum) Fr = 1,898 Hz.

3. Taconic-TLC27

( )

εr = 3,0

Gambar 4.13 VSWR untuk Taconic-TLC27

Dari Gambar 4.13 grafik VSWR yang didapat, nilai frekuensi resonansi dapat ditentukan dengan melihat posisi terendah (minimum) Fr = 33,04 Hz

Dari Gambar 4.14 grafik VSWR yang didapat, nilai frekuensi resonansi dapat ditentukan dengan melihat posisi terendah (minimum) Fr = 2,249 Hz.

5. Rogers Duroid

( )

εr = 2,94

Gambar 4.15 VSWR untuk Rogers Duroid

Dari Gambar 4.15 VSWR yang didapat, nilai frekuensi resonansi dapat ditentukan dengan melihat posisi terendah (minimum) Fr = 30,87 Hz.

Dari hasil keseluruhan analisis dengan menggunakan AWR Microwave Office 2004, maka dapat disimpulkan bahwa semakin bertambahnya nilai permeativitas maka nilai frekuensi resonansi akan semakin menurun.

Secara keseluruhan dapat dilihat dari tabel berikut:

Tabel 4.3 Perubahan permeativitas terhadap frekuensi resonansi Permeativitas (Hz) Frekuensi Resonansi (Hz) 6, 15 4,542 4,4 1,898 3,0 33,04

2,94 2,249

2,1 30,87

Maka akan didapat grafik perbandingan luas dimensi patch dengan frekuensi resonansi 4.542 1.898 33.04 2.249 30.87 -10 0 10 20 30 40 0 1 2 3 4 5 6 7 permeativitas fr eku en si r eso n an si

Grafik 4.3 Perubahan permeativitas terhadap frekuensi resonansi

4.3.2 Impedansi Dari Perubahan Permeativitas

( )

εr Dengan Menggunakan Metode Finite Elemen Method (FEM)

Pada bagian ini proses penganalisaan dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak AWR Microwave Office 2004. Untuk nilai permeativitas

( )

εr patch sebesar 3,0 (Taconic-TLC27); 4,4 (FR4); 2,94 (Rogers Duroid); 2,1 (Polyflon Cuflon); 6,15 (Rogers RO3006). Maka didapat nilai impedansi dari antena mikrostrip sebagai berikut:

1. Rogers RO3006

Gambar 4.16 impedance untuk Rogers RO3006

Dari Gambar 4.16 dapat dilihat bahwa dari nilai frekuensi akan dihasilkan nilai impedansi input (mendekati 1) Z = 0,30280 _in Ω.

2. FR4

Dari Gambar 4.17 dapat dilihat bahwa dari nilai frekuensi akan dihasilkan nilai impedansi input (mendekati 1) Z = 1,11505 _in Ω.

3. Taconic-TLC27

Gambar 4.18 impedance untuk Taconic-TLC27

Dari Gambar 4.18 dapat dilihat bahwa dari nilai frekuensi akan dihasilkan nilai impedansi input (mendekati 1) Z = 0,02431 _in Ω.

Dari Gambar 4.19 dapat dilihat bahwa dari nilai frekuensi akan dihasilkan nilai impedansi input (mendekati 1) Z = 1,88274 _in Ω.

5. Rogers Duroid

Gambar 4.20 impedance untuk Rogers Duroid

Dari Gambar 4.20 dapat dilihat bahwa dari nilai frekuensi akan dihasilkan nilai impedansi input (mendekati 1) Z = 0,08369 _in Ω.

Dari hasil keseluruhan analisis dengan menggunakan AWR Microwave Office 2004, maka dapat disimpulkan bahwa Impedansi tidak dipengaruhi oleh semakin besar maupun kecilnya permeativitas. Pada umum nya antena mikrostrip menggunakan bahan jenis substrate FR4 dikarenakan mempunyai frekuensi resonansi yang rendah.

Secara keseluruhan dapat dilihat dari tabel berikut:

Tabel 4.4 Perubahan nilai permeativitas terhadap frekuensi resonansi

Permeativitas Impedansi (Ω)

4,4 1,11505

3,0 0,02431

2,94 1,88274

2,1 0,08369

Maka akan didapat grafik perubahan permeativitas patch terhadap frekuensi resonansi.

Gambar 4.24 grafik perubahan Permeativitas terhadap impedansi

0.3028 1.1505 0.02431 1.88274 0.08369 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 0 1 2 3 4 5 6 7 permeativitas im p ed an si

Grafik 4.4 Perubahan Permeativitas terhadap impedansi

4.4 Analisis Pengaruh Perubahan Tinggi Substrate (h) Patch Terhadap Nilai

Frekuensi Resonansi dan Impedansi

Pada bagian ini akan dianalisis pengaruh perubahan permeativitas

( )

εr patch terhadap nilai frekuensi resonansi (f_r) dan impedansi input (Z_in).

4.4.1 Frekuensi Resonansi Dari Perubahan Tinggi Substrate (h) patch

Dengan Menggunakan Metode Finite Elemen Method (FEM)

Pada bagian ini proses penganalisaan dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak AWR Microwave Office 2004. Untuk nilai tinggi substrate (h) patch sebesar 1,8 (Taconic-TLC27); 1,6 (FR4); 1,4 (Rogers Duroid); 1,2 (Polyflon Cuflon); 1,0 (Rogers RO3006). Maka didapat nilai impedansi dari antena mikrostrip sebagai berikut:

1. Taconic-TLC27 (h) = 1,8 mm

Gambar 4.21 VSWR untuk Taconic-TLC27 dengan (h) = 1,8 mm Dari Gambar 4.21 VSWR yang didapat, nilai frekuensi resonansi dapat ditentukan dengan melihat posisi terendah (minimum) Fr = 1,475 Hz.

2. FR4

Gambar 4.22 VSWR untuk FR4 dengan (h) = 1,6 mm

Dari Gambar 4.22 grafik VSWR yang didapat, nilai frekuensi resonansi dapat ditentukan dengan melihat posisi terendah (minimum) Fr = 1,898 Hz.

Dari Gambar 4.23 grafik VSWR yang didapat, nilai frekuensi resonansi dapat ditentukan dengan melihat posisi terendah (minimum) Fr = 1,683 Hz.

4. Polyflon Cuflon (PTFE)

Gambar 4.24 VSWR untuk Polyflon Cuflon dengan (h) = 1,2 mm Dari Gambar 4.24 grafik VSWR yang didapat, nilai frekuensi resonansi dapat ditentukan dengan melihat posisi terendah (minimum) Fr = 1,442 Hz.

5. Rogers RO3006

Dari Gambar 4.25 grafik VSWR yang didapat, nilai frekuensi resonansi dapat ditentukan dengan melihat posisi terendah (minimum) Fr = 1,219 Hz

Dari hasil keseluruhan analisis dengan menggunakan AWR Microwave Office 2004, maka dapat disimpulkan bahwa frekuensi resonansi tidak dipengaruhi oleh semakin besar maupun kecilnya permeativitas. Pada umum nya antena mikrostrip menggunakan bahan jenis substrate FR4 dikarenakan mempunyai frekuensi resonansi yang rendah.

Secara keseluruhan dapat dilihat dari tabel berikut:

Tabel 4.5 perubahan tinggi substrate terhadap frekuensi resonansi Tinggi substrate (mm) Frekuensi Resonansi (Hz) 1,8 1,475 1,6 1,898 1,4 1,683 1,2 1,442 1,0 1,219

Maka akan didapat grafik perbandingan luas dimensi patch dengan frekuensi resonansi 1.475 1.898 1.636 1.442 1.219 0 0.5 1 1.5 2 0 0.5 1 1.5 2 tinggi substrate fr eku em si r eso n an si

4.4.2 Impedansi Dari Perubahan Tinggi substrate (h) patch Dengan

Menggunakan Metode Finite Elemen Method (FEM)

Pada bagian ini proses penganalisaan dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak AWR Microwave Office 2004. Untuk nilai tinggi substrate (h) patch sebesar 1,8 (Taconic-TLC27); 1,6 (FR4); 1,4 (Rogers Duroid); 1,2 (Polyflon Cuflon); 1,0 (Rogers RO3006). Maka didapat nilai impedansi dari antena mikrostrip sebagai berikut:

1. Taconic-TLC27

Gambar 4.26 Impedansi untuk Polyflon Cuflon dengan (h) = 1,2 mm Dari Gambar 4.26 dapat dilihat bahwa dari nilai frekuensi akan dihasilkan nilai impedansi input (mendekati 1) Z = 1,09651 _in Ω.

2. FR4

Gambar 4.27 impedansi untuk FR4 dengan (h) = 1,2 mm

Dari Gambar 4.27 dapat dilihat bahwa dari nilai frekuensi akan dihasilkan nilai impedansi input (mendekati 1) Z = 1,12659 _in Ω.

Dari Gambar 4.28 dapat dilihat bahwa dari nilai frekuensi akan dihasilkan nilai impedansi input (mendekati 1) Z = 0,702672 _in Ω.

4. Polyflon Cuflon

Gambar 4.29 impedansi untuk Polyflon Cuflon dengan (h) = 1,2 mm Dari Gambar 4.29 dapat dilihat bahwa dari nilai frekuensi akan dihasilkan nilai impedansi input (mendekati 1) Z = 0,847036 _in Ω.

5. Rogers RO3006

Dari Gambar 4.30 dapat dilihat bahwa dari nilai frekuensi akan dihasilkan nilai impedansi input (mendekati 1) Z = 1,01031 _in Ω.

Dari hasil keseluruhan analisis dengan menggunakan AWR Microwave Office 2004, maka dapat disimpulkan bahwa Impedansi tidak dipengaruhi oleh semakin besar maupun kecilnya permeativitas. Pada umum nya antena mikrostrip menggunakan bahan jenis substrate FR4 dikarenakan mempunyai frekuensi resonansi yang rendah.

Secara keseluruhan dapat dilihat dari tabel berikut:

Tabel 4.6 Perubahan nilai permeativitas terhadap frekuensi resonansi Tinggi substrate (mm) Impedansi (Ω) 1,8 1,09651 1,6 1,12659 1,4 0,70267 1,2 0,84703 1,0 1,01031

Maka akan didapat grafik perbandingan luas dimensi patch dengan frekuensi resonansi 1.09651 1.12659 0.70267 0.84703 1.01031 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 0.5 1 1.5 2 tinggi substrate fr eku en si r eso n an si

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari pembahasan dan analisis yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa:

1. Dengan bertambahnya dimensi (W) patch pada antena mikrostrip patch segi empat, mulai dari angka 56 mm sampai dengan 60 mm akan mengakibatkan menurunnya nilai frekuensi resonansi (f₀) dari 1,462 Hz menjadi 1,095 Hz dan impedansi input (Zin) dari 1,22606 Ω menjadi 0,92473 Ω.

2. Dengan bertambahnya nilai konstanta dielektrik ( r) substrat mulai dari angka 2,1 sampai dengan 6,15 akan mengakibatkan menurunnya nilai frekuensi resonansi (f0) dari 30,87 Hz menjadi 4,542 Hz. Namun akan meningkatkan nilai impedansi input (Z_in) dari 0,08369 Ω sampai dengan 0,30280 Ω.

3. Dengan bertambahnya tinggi (h) substrat pada antena mikrostrip patch segi empat mulai dari angka 1,0 mm sampai dengan 1,8 mm akan mengakibatkan meningkatkan nilai frekuensi resonansi (f0) dari 1,219 Hz sampai dengan 1,475 Hz dan akan meningkatkan nilai impedansi input (Z_in) dari 1,01031 Ω

sampai dengan 1,09651 Ω. 5.2 Saran

1. Penelitian dapat dikembangkan dengan menganalisis patch yang berbeda 2. Penelitian dapat dikembangkan dengan menganalisis parameter seperti

bandwitdth atau pola radiasi.

DAFTAR PUSTAKA

1. D. M. Pozar, Microwave Engineering Third Edition, 2005, New York: John Willey & Sons, inc.

2. Jin, Jianming. The Finite Element Method In Electromagnetics, 2002, New York: John Willey & Sons, Inc.

3. J. N, Reddy, An Introduction To The Finite Element Method, 1993 New York: Mc Graw Hill.

4. Barna Szabo, Ibo Babuska, Finite Element Analysis, 1991, New York: John Willey & Sons, Inc.

5. Solin Pavel, Partial Differential Equations and the Finite Element Method, 2006, New York: John Willey & Sons, Inc.

6. Girish Kumar, K. P. Ray, Broadband Microstrip Antennas, 2003, Boston. London: Artech House, Inc.

7. R.C Johnson and H. Jasik, Antenna Engineering Handbook second Edition, 1984, New York: Mc Graw Hill.

8. C. A. Balanis, Antenna Theory Analysis and Design, 1997, New York: John Wiley & Sons, Inc.

9. Garg Ramesh, 2000, Microstrip Antenna Design Handbook, Artech House, London.