BAB III PERANCANGAN ANTENA
3.4 Perancangan Antena Mikrostrip Patch Segiempat Array 8x1
Perancangan Antena Mikrostrip Patch Segiempat array 8x1terdiri dari beberapa bagian yaitu pengaturan jarak antar antena, perancangan skematik antena mikrostrip patch segiempat array 8x1 pada simulator, simulasi rancangan dan hasil simulasi perancangan antena mikrostrip patch segiempat array 8x1.
3.4.1 Perancangan Skematik Antena Mikrostrip Patch Segiempat Array 8x1 pada Simulator
Langkah-langkah yang dilakukan untuk merancang skematik antena mikrostrip patch segiempat array 8x1 pada simulator sebagai berikut.
Rancangan antena yang akan dibuat adalah antena array mikrostrip dengan susunan 8x1, maka pilihlah elemen antena mikrostrip pada library yang tersedia dalam simulator ADS. Elemen yang dipilih adalah elemen Tlines-Multilayer. Gambar 3.5 menunjukkan rancangan awal antena pada simulator.
Gambar 3.5 Rancangan Awal Antena pada Simulator
2. Memasukkan nilai karakteristik antena
Karakteristik antena yang telah ditetapkan kemudian dimasukkan pada elemen antena yang telah dipilih. Gambar 3.6 menunjukkan cara pengisisan karakteristik antena mikrostrip yang diinginkan.
3. Perancangan Saluran Pencatu Antena
Perancangan saluran pencatu yang dilakukan pada penelitian ini merujuk pada penelitian yang telah dilakukan oleh Muhammad Fahrazal pada penelitian
yang berjudul “ RANCANG BANGUN ANTENA MIKROSTRIP TRIPLE-BAND LINEAR ARRAY 4 ELEMEN UNTUK APLIKASI WIMAX” di Universitas Indonesia pada tahun 2008[17].
Teknik pencatuan yang digunakan pada perancangan yaitu menggunakan electromagnetically coupled. Pada umumnya antena mikrostrip dihubungkan dengan konektor yang memilik impedansi 50 Ω.. Dengan demikian dalam perancangan pencatu antena mikrostrip memerlukan impedansi masukan (Zin) 50
Ω.
Dalam perancangan antena mikrostrip ini menggunakan tiga buah impedansi saluran pencatu yaitu : 50 Ω., 70,7 Ω., 100 Ω. Transformator λ/4 adalah suatu teknik impedance matching dengan cara memberikan saluran transmisi dengan impedansi Zt diantara dua saluran transmisi yang tidak match. Dalam hal ini saluran pencatu 70,7 Ω. merupakan transformator lamda λ/4 antara saluran pencatu 50 Ω. dan 100 Ω.. Nilai impedansi transformator lamda λ /4 ini diperoleh dari Persamaan 2.13[12].
√
Panjang dan lebar dimensi antena dihitung dengan menggunakan persamaan 2.11 – persamaan 2.13. Dimensi (W) saluran pencatu dengan nilai impedansi 50 Ω dihitung dengan menggunakan persamaan 2.11-2.13[11].
W(saluran pencatu 50 Ω) [ ] √ [ ] W(saluran pencatu 50 Ω)= 0,39 mm.
Dimensi saluran pencatu antena untuk impedansi 70,7Ω dan 100Ω
dihitung dengan cara yang sama yaitu dengan menggunakan persamaan 2.11-persamaan 2.13[11]. Hasil yang diperoleh pada perhitungan dimensi saluran
pencatu 70,7Ω adalah sebesar 0,22 mm, sedangkan Hasil yang diperoleh pada perhitungan dimensi saluran pencatu 100Ω adalah sebesar 0,11 mm.
Panjang (L) saluran pencatu dengan nilai impedansi 50 Ω dihitung dengan menggunakan persamaan 2.14[11].
Dimana perhitungan dihitung dengan menggunakan persamaan 2.15[11]. √ L(saluran pencatu) = L(saluran pencatu) =
Dari karakteristik-karakteristik saluran pencatu yang didapat, selanjutnya dilakukan perancangan saluran pencatu pada simulator ADS seperti yang terlihat pada Gambar 3.7 - 3.9[17].
Gambar 3.7 Perancangan Saluran Pencatu 2 Antena Array[17]
Gambar 3.9 Perancangan Saluran Pencatu 8 Antena Array 4. Pengisian Elektro Magnetik (EM) Simulation Setup
Pada pengisian EM Simulation setup kita dapat menentukan beberapa parameter penting. Dintaranya adalah pengisian Substrat antena, perencanaan frekuensi yang diinginkan, penentuan port dan lain-lain.
5. Hasil akhir rancangan antena
Rangkaian hasil akhir antena mikrostrip dapat dilihat pada Gambar 3.10.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Umum
Di dalam bab ini akan dilakukan analisis dari hasil perancangan antena mikrostrip patch segiempat Array 8x1. Adapun dimensi dan karakteristik antena telah dibahas pada Bab III. Antena mikrostrip ini bekerja pada frekuensi 60 GHz. Hasil simulasi ini ditentukan oleh beberapa parameter yang akan dibahas antara lain return loss, Gain, bandwith dan VSWR. Dari hasil simulasi antena mikrostrip yang dilakukan akan terlihat perbedaan antara antena mikrostrip patch tunggal dan antena mikrostrip dengan menggunakan patch segiempat Array 8x1.
4.2 Analisis Antena Patch Tunggal
Hasil perancangan antena mikrostrip patch segiempat tunggal seperti pada Gambar 3.3 dengan simulasi menggunakan simulator ADS 2007. Adapun hasil grafik keluaran simulasi ditunjukkan pada Gambar 4.1
Dari Gambar 4.1 dapat dilihat bahwa nilai return loss yang didapat sebesar 15,7 dB. Niali return loss antena sebesar 15,85 dB merupakan nilai return loss yang baik dan optimal.
Selain nilai return loss, dapat ditentukan Bandwith dan VSWR antena yang dihasilkan melalui gambar 4.1. Dari grafik yang dihasilkan pada Gambar 4.1, kita dapat menentukan titik fu, fi, dan fc seperti yang sudah dijelaskan pada Bab 2 dengan mengukur nilai VSWR pada titik-titik yang diinginkan. Hal ini dapat dijelaskan melauli Gambar 4.2
Gambar 4.2 Menentukan Bandwith Antena
Dari Gambar 4.2 terlihat ada 3 titik yang ditetapkan yaitu titik m3, titik m4 dan titik m5. Titik m5 adalah nilai fc, titk m3 adalah nilai fu dan titik m4 adalah fi yang digunakan untuk mengukur bandwith. Penentuan titik-titik dilakuan dengan menguji nilai return loss pada titik tersebut, apabila pada titik tersebut nilai VSWR dibawah 2, maka titik tersebut dapat digunakan sebagai nilai fu dan fi pada pengukuran Bandwith. Pada saat return loss bernilai 9,54 db artinya nilai VSWR antena sama dengan 2. Dengan demikian dapat ditentukan titik m4 dan m5
yang bernilai mendekati -9,54 db sebagai titik fu dan fi. Dengan demikian bandwith antena dapat diukur dengan menggunakan persamaan 2.10. Lebar bandwith yang didapat dari hasil simulasi adalah 1,22 GHz.
Pada Gambar 4.2 terlihat bahwa titik m3 terletak pada -15,85 dB, dengan dengan menggunakan persamaan 2.8 nilai Γ yang didapat adalah sebesar 0,3.
Kemudian nilai Γ yang didapatkan dimasukkan kedalam persamaan 2.8 untuk mendapatkan nilai VSWR. Hasil perhitungan VSWR yang didapat adalah 1,38. Grafik nilai simulasi VSWR antena dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Nilai Simulasi VSWR Antena
Gain antena dan pola radiasi antena yang dihasilkan dari hasil simulasi dapat dilihat pada Gambar 4.4 dan Gambar 4.5.
Gambar 4.4 Parameter Antena
Gambar 4.5 Pola Radiasi Antena
4.3 Analisis Antena Mikrostrip Patch Segiempat Array 8x1.
Hasil perancangan antena seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.12, kemudian dilanjutkan pada tahapan simulasi. Hasil simulasi dari rancangan dapat dilihat pada Gambar 4.6- Gambar 4.9..
Gambar 4.6 Grafik S11 Antena Array 8x1
Dari Gambar 4.6 terlihat bahwa nilai return loss dari hasil simulasi adalah –
23,279dB, nilai return loss –23,279dB merupakan nilai return loss yang baik. Untuk mencari lebar bandwith dan nilai VSWR dilakukan dengan cara yang sama seperti pada simulasi patch tunggal. Pengujian lebar bandwith dan VSWR dapat dilihat pada Gambar 4.7
Nilai VSWR yang didapatkan dari hasil simulasi adalah 1,13. Sedangkan lebar Bandwith yag didapat adalah sebesar 4,1 GHz. Gain dan pola radiasi antena dapat dilihat pada Gambar 4.8 dan Gambar 4.9
Gambar 4.8 Parameter Antena Array 8x1
4.4 Analisis Antena Mikrostrip Patch Segiempat Array 8x1 Optimal. Dilakukan beberapa kali simulasi perancangan untuk mendapatkan hasil yang optimal. Dalam hal ini nilai frekuensi kerja berdasarkan grafik S11 menjadi acuan dalam menentukan antena yang optimal. Metode optimasi yang digunakan adalah dengan mengubah-ubah ukuran jarak antar patch yang digunakan. Hasil dari beberapa rancangan optimasi yang dilakukan dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Optimasi Dengan Perubahan pada Jarak Antara Patch
Jarak Antar Patch Frekuensi Kerja
1,75 mm 64,3 GHz
1,5 mm 64 GHz
1,2 mm 58,66 GHz
0,85 mm 60 GHz
0,75 mm 59,15 GHz
Dari beberapa optimasi rancangan, dipilih satu rancangan yang paling optimal menurut nilai frekuensi kerja antena. Gambar 4.10 menunjukkan perbandingan grafik S11 beberapa antena mikrotrip dengan optimasi mengubah-ubah ukuran jarak antar patch antena yang digunakan.
Rancangan antena yang dipilih berdasarkan Tabel 4.1 dan Gambar 4.10 adalah antena dengan nilai jarak antar patch 0,6 mm. Dari Gambar 4.8 terlihat bahwa grafik dengan garis merah memiliki frekuensi kerja tepat pada 60 GHz dengan nilai return loss -18.11 dB. Hasil simulasi dari rancangan antena optimal ditunjukkan pada Gambar 4.11-Gambar 4.15.
Gambar 4.11 Grafik S11 Rancangan Antena Array 8x1 Optimal
Dari Gambar 4.11 terlihat bahwa nilai return loss antena optimal adalah -18,11 dB. Nilai return loss antena sebesar -18,11 dB merupakan nilai return loss yang baik dan optimal. Untuk Mencari nilai VSWR dilakukan dengan cara yang sama seperti pada pembahasan analisis antena sebelumnya. Grafik menetukan nilai VSWR dan lebar bandwith ditunjukkan pada gambar 4.12.
Gambar 4.12 Mencari VSWR dan Bandwith Rancangan Antena Optimal Nilai VSWR dari hasil simulasi antena adalah 1,28 dan merupakan nilai VSWR yang baik dan optimal. Sedangkan lebar bandwith antena yang didapat dari hasil simulasi antena optimal adalah 4,51 GHz. Grafik nilai VSWR antena mikrostrip Array 8x1 Optimal dapat dilihat pada Gambar 4.13.
Gain antena dan pola radiasi antena yang dihasilkan dari hasil simulasi dapat dilihat pada Gambar 4.14 dan Gambar 4.15.
Gambar 4.14 Parameter Antena Array 8x1 Optimal
4.5 Analisis Perbandingan Antena Mikrostrip Patch Tunggal dan Antena
Array 8x1.
Perbandingan parameter antena mikrostrip patch tunggal dan antena Array 8x1 optimal dari hasil simulasi dapat dilihat pada tabel 4.2.
Tabel 4.2Parameter Antena Mikrostrip Patch Tunggal dan Antena Array 8x1
Parameter Antena Antena Patch Tunggal Antena Array 8x1
Return loss minimum -15,8 dB -18,11 dB
VSWR minimum 1,38 1,28
Lebar Bandwith 1,22 GHz 4,51 GHz
Gain 7,5 dBi 11,14 dBi
Frekuensi Tengah 60,34 GHz 60,00 GHz
Dari Tabel 4.2 terlihat bahwa semua parameter yang dihasilkan pada simulasi antena mikrostrip antena array mengalami perbaikan dibandingkan dengan hasil simulasi pada antena mikrostrip patch tunggal. Pada nilai return loss, antena mikrostrip array memberikan perbaikan nilai sebesar 2,31 dB, nilai VSWR yang sebelumnya 1,38 pada antena mikrostrip patch tunggal menjadi 1,28 pada antena mikrostrip array 8x1.
Nilai gain yang dihasilkan pada pada antena mikrostrip aray mengalami perbaikan, dimana gain pada antena mikrosrip patch tunggal sebesar 7,5 dBi menjadi 11,14 dBi pada antena mikrostrip array. Lebar bandwith yang dihasilkan pada antena mikrostrip patch tunggal sebesar 1,22 GHz, sedangkan pada antena mikrostrip array sebesar 4,51 GHz.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari pembahasan pada Tugas akhir ini adalah sebagai berikut.
1. Rancangan antena mikrostrip patch segiempat dengan susunan array 8x1 elemen untuk frekuensi 60 GHz telah diperoleh dengan ukuran 22,5 x 6 mm. 2. Nilai return loss yang dihasilkan dari simulasi rancangan antena mikrostrip
patch 8x1 array adalah -18,11 dB. Hal ini menunjukkan bahwa rancangan antena mikrostrip patch 8x1 array memiliki nilai return loss yangoptimal. 3. Nilai VSWR yang dihasilkan dari simulasi pada perancangan antena
mikrostrip patch 8x1 array adalah 1,28. Hal ini menunjukkan bahwa rancangan antena mikrostrip patch 8x1 array memiliki nilai VSWRyangbaik.
4. Lebar bandwith diperoleh pada antena mikrpstrip patch 8x1 array adalah 4,51 GHz.
5. Nilai Gain yang dihasilkan dari simulasi pada perancangan antena mikrostrip patch 8x1 array adalah 11,14 dBi. Hal ini menunjukkan bahwa rancangan antena mikrostrip patch 8x1 array memiliki nilai gain yangoptimal.
5.2 Saran
1. Sebaiknya digunakan model perancangan yang lain agar memberikan nilai parameter-parameter antena yang lebih baik.
2. Penelitian mengenai antena mikrostrip yang bekerja pada frekuensi 60 GHz terus dikembangkan sehingga memungkinkan agar perancangan antenadilanjutkan pada tahapan fabrikasi
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum
Spektrum frekuensi radio merupakan sumber daya alam terbatas yang tersedia di setiap Negara di dunia. Seiring berkembangnya zaman, kebutuhan akan spektrum frekuensi semakin bertambah namun ketersediaan spektrum tidak bertambah. Pemanfaatan spektrum frekuensi memberikan dampak yang signifikan terhadap pertumbuhan ekonomi bangsa, oleh karena itu diperlukan pengelolaan spektrum frekuensi yang efektif dan efisien untuk memberikan dampak yang lebih besar dalam pembangunan setiap Negara, termasuk juga Indonesia[2].
2.2 Penggolongan Pita Frekuensi
ITU menggolongkan spektrum frekuensi radio secara berkesinambungan dari frekuensi 3 KHz sampai denga 3000 GHz dan membaginya menjadi 9 rentang pita frekuensi. Tabel 2.1 menunjukkan bagaimana penggolongan pita frekuensi berdasarkan ITU[3].
Tabel 2.1 Frekuensi dan Panjang Gelombang. No . Pit a Simbol Rentang Frekuensi (batas bawah tidak termasuk, batas atas
termasuk) Pembagian Panjang Gelombang yang bersesuaian Singkat an Panjang Gelomb ang 4 VLF 3 s/d 30 KHz Gelombang Myriametrik B.Mam 5 LF 30 s/d 300 KHz Gelombang Kilometrik B.Km 6 MF 300 s/d 3000 KHz Gelombang Hectometrik B.hm 7 HF 3 s/d 30 MHz Gelombang Decametrik B.dam
8 VHF 30 s/d 300 MHz Gelombang Metrik B.m 9 UHF 300 s/d 3000 MHz Gelombang Desimetrik B.dm 10 SHF 3 s/d 30 GHz Gelombang Sentimetrik B.cm 11 EHF 30 s/d 300 MHz Gelombang Milimetrik B.mm 12 300 s/d 3000 GHz Gelombang Desilimetrik
2.3 Prospek Penggunaan Pita Frekuensi 60 GHz
Seiring meningkatnya kebutuhan pelayanan telekomunikasi memberikan dampak pada ketersediaan pita frekuenssi yang akan digunakan. Oleh karena itu, diperlukan band frekuensi yang tepat untuk menunjang kebutuhan yang meningkat tersebut. Solusi yang ada saat ini adalah melakukan research pada band 60 GHz. Secara khusus, untuk dense local communica-tions, band 60 GHz memiliki ketertarikan khusus karena karakteristik redaman spesifik pada atmosfer dari 10 sampai 15 dB / km. Daerah 10-15 dB / km membuat band 60 GHz tidak cocok untuk komunikasi jarak jauh (> 2 km) sehingga dapat didedikasikan sepenuhnya untuk komunikasi jarak pendek (<1 km).
Pada lingkungan indoor (<50 m) 10 sampai 15 dB / km redaman tidak memiliki dampak yang signifikan. Redaman spesifik lebih dari 10 dB / km terjadi di sebuah band-lebar sekitar 8 GHz berpusat di sekitar 60 GHz. Dengan demikian, dari sudut pandang fisik, ada sekitar 8 GHz bandwidth yang tersedia untuk dense wireless local communica-tions. Hal ini membuat band 60 GHz dinilai cocok untuk band yang akan digunakan pada masa yang akan datang [1].
Berbagai penelitian mengenai perancangan antena mikrostrip yang bekerja disekitar band 60 GHz telah banyak dilakukan. Tabel 2.2 menunjukkan jurnal penelitian-penelitian tersebut diberbagai lembaga-lembaga maupun universitas di dunia.
Tabel 2.2 Berbagai Jurnal Penelitian Antena Mikrostrip yang Bekerja pada Frekuensi 60 Ghz.
No Judul Penelitian Nama peneliti/tahun
Spesifikasi Antena 1 A Circularly-Polarized
Microstrip Grid Array Antena for 60 GHz Radios[4]
Bing Zhang dan Yue Ping Zhang (2010) - Patch : Sirkular -Volume : 17 mm -Ketebalan : 0.5 mm -Gain maximum : 15.5 dBi. 2 A Compact 4 by 1 Patch Array Antena-in-Package for 60 GHz Applications[5] Mohammad Fakharzadeh(2012) -Antena mikrostrip array 4 patch -Ukuran patch : 5 mm x 12 mm
-Gain maximum : 12 dBi 3 A Wideband Microstrip
Patch Antena for 60 GHz Wireless Aplications[6] M. S. Alam, M. T. Islam, N. Misran dan J. S. Mandeep (2013) -Patch : persegi -Ketebalan : 1.575 mm -Substrat : RT / Duroid 5880 -Gain maximum : 9.52 dBi
4 High Gain and Wide-Band Aperture-Coupled Microstrip Patch Antena with Mounted Horn Integrated on FR4 for 60 GHz Communication Systems[7] Waleed Tariq Sethi, Hamsakutty Vettikalladi, Babar Kaleem Minha, dan Majeed A.
Alkanhal(2013)
-Substrat : RT Duroid 5880
-Total tinggi antena : 4 mm
-Gain maximum : 12.51 dBi
5 High Gain Active Microstrip Antena for 60-GHz WLAN/WPAN Applications[8]
Camilla Kärnfel, Paul Hallbjörner, Herbert Zirathdan Arne Alping (2006)
-Gain antena : 12-13 dBi -Gain amplifier : 18 Db -Direktivitas 1 array : 13 dbi
-Direktivitas 2 array : 14.6 dbi
6 High gain microstrip antena based on double superstrate layer for 600Hz
communication[9]
Abbou Djamel, Touhami Rachida dan Gaoua Said (2014)
-Antena memiliki 2 layer superstrat
-Gain : 16.88 dBi -Direktivitas : 16.97
2.4 Antena Mikrostrip
Antena mikrostrip adalah jenis antena yang mempunyai bentuk seperti bilah/potongan yang mempunyai ukuran sangat tipis/kecil. Secara umum, antena mikrostrip terdiri dari 3 bagian, yaitu patch, substrat, dan groud plane. Gambar 2.1 menunjukkan struktur dari sebuah antena mikrostrip.
Gambar 2.1 Struktur Dasar Antena Mikrostrip
Elemen peradiasi (patch), berfungsi untuk meradiasi gelombang elektromagnetik dan terbuat dari lapisan logam (metal) yang memiliki ketebalan tertentu. Jenis logam yang biasanya digunakan adalah tembaga (copper) dengan konduktifitas 5,8 x 107 Siemens/meter. Elemen substrat (substrate) berfungsi sebagai bahan dielektrik dari antena mikrostrip yang memlhihbatasi elemen peradiasi dengan elemen pentanahan. Elemen pentanahan (ground) berfungsi sebagai pembumian bagi sistem antena mikrostrip. Elemen pentanahan ini umumnya memiliki jenis bahan yang sama dengan elemen peradiasi yaitu berupa logam tembaga[10].
Antena mikrostrip memiliki banyak kelebihan dengan antena jenis lain. Diantaranya adalah, mempunyai bobot yang ringan dan volume yang kecil, biaya fabrikasi yang murah, dapat dengan mudah diintegrasikan dengan microwave
integrated ciccuits (MICs), dan kemampuan dalam dual frequency dan triple frequency. Adapun beberapa kelemahan antena mikrostrip antara lain, penguatan yang rendah, memiliki rugi-rugi hambatan (ohmic loss) pada pencatuan antena array, memiliki daya (power) yang rendah dan timbulnya gelombang permukaan (surface wave).
Berdasarkan bentuk patchnya, antena memiliki jenis yang bermacam-macam diantaranya bujur sangkar (square), lingkaran (circular), persegi panjang (rectangular), segitiga (triangular), elips (elliptical) dan lain lain[11].
2.5 Antena Mikrostrip Patch Segiempat
Patch segiempat merupakan bentuk patch yang sederhana dan mudah untuk difabrikasi. Patch ini merupakan salah satu bentuk patch yang banyak digunakan karena kemudahan dalam hal analisis dan memiliki konfigurasi yang sederhana. Contoh bentuk antena mikrostrip dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Ada beberapa parameter antena yang perlu diketahui untuk merancang antena mikrostrip patch segi empat. Antara lain, ketebalan substrat dielektrik (h), konstanta dielektrik ( r), dan loss tangent (tan ). Dengan mengetahui parameter tersebut maka akan diketahui dimensi antena mikrostrip (W dan L). untuk menentukan lebar antena mikrostrip dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan 2.1[12].
√ (2.1) Dimana : W : lebar konduktor r : konstanta dielektrik
c : kecepatan cahaya di ruang bebas : frekuensi kerja antena
Untuk menetukan panjang antena mikrostrip diperlukan parameter yang merupakan pertambahan panjang akibat dari adanya frigging effect dan parameter
(patch efektif) . dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan 2.2[12].
(2.2) merupakan konstanta dielektrik efektif yang dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan 2.3[12].
√
Sedangkan patch efektif dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan 2.4[12].
√ (2.4) Sehingga panjang patch dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.5[12].
(2.5)
2.6Parameter Antena
Antena memiliki beberapa parameter yang mempengaruhi kinerja antena seperti, Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), bandwith, impedansi input, return loss, dan lain lain.
a. Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)
VSWR adalah perbandingan dari nilai maksimum (Vmax) dengan nilai minimum (Vmin) yang terbentuk dari kedua gelombang tersebut. VSWR juga dapat dinyatakan sebagai perbandingan dari amplitudo maksimum terhadap amplitudo minimum dari kuat medan elektrik (Emax/Emin). Dalam Persamaan matematis, VSWR dapat dijelaskan seperti pada Persamaan 2.6[13].
1 | | | | 1 min max V V VSWR (2.6)
Dimana merupakan koefisien refleksi. memiliki nilai kompleks dan dapat mempresentasikan besarnya magnitudo dan fasa dari refleksi. Pada beberapa kasus yang sederhana, ketika bagian imajiner dari adalah nol, maka = -1 : refleksi negatif maksimum, ketka saluran terhubung singkat,
= 0 : tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaan matched sempurna,
= +1 : refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian terbuka.
b. Return Loss
Return loss memilki hubungan dengan daya sinyal yang dipantulkan pada sambungan sistem transmisi.. return loss umumnya dinyatakan sebagai perbandingan dalam satuan desibel (dB) dalam tanda negatif. Hubungan return loss (RL) dengan daya yang dipantulkan (Pr) dan daya yang datang (Pi). Dalam Persamaan matematis, return loss dapat dijelaskan seperti pada Persamaan 2.7[13]. i r P P dB RL( )10log10 (2.7)
Hubungan antara return loss antena dengan koefisien refleksi antena dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.8[14]
(2.8)
c. Impedansi Input
Impedansi input merupakan impedansi yang dihasilkan pada antena pada terminal atau perbandingan antara tegangan dan arus pada pasangan terminal atau rasio yang sesuai dari komponen medan listrik dan komponen medan magnetik pada suatu titik. Dalam Persamaan matematis, impedansi input dapat dijelaskan seperti pada Persamaan 2.9[13].
d. Bandwidth
Bandwidth merupakan selisih batas frekuensi dalam kinerja suatu perangkat, berhubungan dengan karakteristiknya dalam batas tertentu. Dalam Persamaan matematis, bandwidth dapat dijelaskan seperti pada Persamaan 2.10[13]. % 100 x f f f Bandwidth c l u (2.10)
Dimana fu merupakan frekuensi tertinggi, fl adalah frekuensi terendah dan fc merupakan frekuensi tengah. Standar bandwidth yang banyak digunakan adalah nilai RL di bawah -10 dB. Hal tersebut menunjukkan daya sinyal yang diterima atau dipancarkan antena mencapai 90% dari daya yang datang[13].
2.7Mikrostrip dalam Array
Antena mikrostrip konvensional memiliki beberapa kelemahan, seperti bandwith yang sempit, keterbatasan gain, dan daya yang rendah. Untuk meningkatkan performa dari antena mikrostrip tersebut atau mengatasi kelemahan antena mikrostrip maka kita dapat menambah pacth secara array.
Antena mikrostrip dalam array merupakan antena yg terdiri dari susunan beberapa antena yang identik. Ada bebrapa macam konfigurasi yang dapat digunakan untuk membuat antena mikrostrip array, diantaranya linear, planar, circular. Masing-masing konfigurasi memiliki kelebihan dan kekurangan tertentu. Pemilihan cara konfigurasi ditentukan sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan.
Pada antena array, yang disusun secara array adalah bagian patch. Penjumlahan vektor dari medan yang diradiasikan oleh elemen tunggal dapat menentukan medan total dari antena array. Medan dari setiap elemen array berinterferensi secara konstruksi pada arah yang diinginkan dan berinterferensi secara destruktrif pada arah yang lain. Hal ini diperlukan untuk membentuk pola yang memiliki keterarahan tertentu. Pada antena mikrostrip array juga terdapat Array Faktor (AF) yang merupakan vector pengali dari medan elektrik dari elemen tunggal. Besar tingkat daya yang diradiasikan oleh suatu antena mikrostrip ditentukan oleh AF.
Antena mikrostrip dalam array memiliki beberapa kelebihan dan juga kekurangan dibandingkan dengan antena mikrostrip konvensional. Kelebihannya yaitu memiliki bandwith dan gain yang lebih besar daripada anten mikrostrip konvensional. Sedangkan kekurangannya yaitu mmbutuhkan suatu jalur transisi/pencatu antara elemen peradiasi dan input connector untuk mengurangi rugi-rugi sehingga mengurangi efisiensi antna[15].
2.8Teknik Pencatuan Antena dan Penyesuaian Impedansi
Terdapat berbagai konfigurasi teknik pencatuan elektromagnetik pada antena mikrostrip. Salah satu teknik pencatuan yang sederhana adalah teknil feed line. Pada teknik pencatuan feed line, Persamaan yang digunakan untuk mencari dimensi saluran transmisi mikrostrip dapat digunakan Persaman 2.11[11]. [ ] (2.11) Dimana nilai A dan B dari persamaan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.12 dan Persamaan 2.13[11].
(2.12)
√ (2.13) Sedangkan panjang saluran transmisi dihitung dengan Persamaan 2.14[11].
L = (2.14) Dimana dapat dicari dengan menggunakan Persamaan 2.15[11].