IV. PERANCANGAN DAN SIMULASI ANTENA MIKROSTRIP
4.3 Perancangan Model Antena dan Simulasi Antena
Dalam tugas akhir ini, perancangan antena mikrostrip patch segiempat berpolarisasi melingkar, dilakukan melalui beberapa tahapan, yaitu dimulai dengan perancangan patch, perancangan saluran pencatu(feed line), perancangan groundplane, perancangan substrat atas dan bawah, dan perancangan port saluran pencatu. Pada perancangan ini juga dilakukan 2 (dua) jenis modifikasi pada patch, yaitu dengan memotong sudut patch dan member slot tipis pada patch. Oleh sebab itu, akan dirancang dua jenis model antena mikrostrip yang berbeda pada model patchnya. Adapun langkah-langkah untuk membuat model antena ini adalah :
a. Perancangan substrat
Adapun langkah-langkah untuk merancang patch antena adalah : 1. Pilih item Draw > Box
3. Klik Attribute tab pada Properties window, kemudian isi namanya dengan Substrat
4. Ganti material dengan Rogers RT/duroid 5880 (tm)
Kemudian pilih warnanya sesuai keinginan dan atur transparansi warnanya b. Perancangan feed line
1. Pilih item Draw > Rectangle
2. Masukkan nilai koordinatnya (besar dan posisinya)
3. Klik Attribute tab dari Properties window, dan kemudian isi namanya dengan Feed
4. Kemudian pilih warnanya sesuai keinginan dan atur transparansi warnanya
5. Pilih object Feed, lalu klik HFSS > Boundaries > Assign > Perfect E > OK
c. Perancangan ground plane 1. Pilih item Draw > Rectangle
2. Masukkan nilai koordinatnya (besar dan posisinya)
3. Klik Attribute tab dari Properties window dan kemudian isi namanya dengan Ground
4. Kemudian pilih warnanya sesuai keinginan dan atur transparansi warnanya
5. Pilih object Ground, lalu klik HFSS > Boundaries > Assign > Perfect E > OK
d. Perancangan patch
1. Pilih item Draw > Rectangle
2. Masukkan nilai koordinatnya (besar dan posisinya)
3. Klik Attribute tab pada Properties window, kemudian isi namanya dengan Patch
4. Kemudian pilih warnanya sesuai keinginan dan atur transparansi warnanya
5. Pilih object Patch, lalu klik HFSS > Boundaries > Assign > Perfect E > OK
e. Perancangan ruang bebas 1. Pilih item Draw > Box
2. Masukkan nilai koordinatnya (besar dan posisinya)
3. Klik attribute tab pada Properties window, kemudian isi namanya dengan Air, kemudian checklist pada Display Wireframe > OK
4. Klik Edit > Select > Faces
5. Pilih seluruh sisi permukaan object AIR kecuali sisi permukaan Z = 0 mm
6. Setelah itu klik HFSS > Boundaries > Assign > Radiation > OK f. Pengaturan radiasi
1. Klik HFSS > Radiation > Insert Far Field Setup > Infinite Sphere 2. Atur parameter dialog Far Field Radiation Sphere Setup.
Pilih tab Infinite Sphere, masukkan namanya, Phi: (Start: 0, Stop:90, Step Size:90), Theta: (Start: -180, Stop: 180, Step Size: 2) > OK
3. Pilih Object Air, lalu pada project tree klik kanan pada Mesh Operations > Assign > On Selection > Length Based.
4. Lalu akan muncul kotak dialog Element Length Bases Refinement, isi Maximum Length of Elements sebesar λ/6 dari frekuensi kerja antena
yang diinginkan > OK g. Perancangan Source
1. Pilih item Draw > Rectangle
2. Masukkan nilai koordinatnya (besar dan posisinya)
3. Klik attribute tab pada Properties window kemudian isi namanya dengan Source
4. Kemudian pilih warnanya sesuai keinginan dan atur transparansi warnanya
5. Pilih Object Source, lalu klik HFSS > Excitation > Lumped Port
6. Tempatkan Feed pada Conducting Object dan Ground pada Reference Conductor > OK
Tampilan awal dari model rancangan antena dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Setelah mendapatkan model antena, selanjutnya kita melakukan proses modifikasi pada patch antena. Seperti telah dijelaskan sebelumnya, bahwa kita akan melakukan 2 jenis modifikasi pada patch antena, oleh sebab itu, kita merancang 2 buah model antena. Berikut adalah langkah-langkah dalam modifikasi patch antena:
A. Patch segiempat dengan sudut yang dipotong 1. Pilih item Draw > Rectangle
2. Masukkan nilai ukurannya, dalam hal ini harus berbentuk persegi (panjang dan lebar sama)
3. Pilih item Edit>Arrange>Rotate, kemudian ketik 45
4. Pilih item Edit>Arrange>Move, klik tepat di tengah kotak, lalu drag kearah sudut patch yang telah dirancang sebelumnya, tepat pada tengah kotak.
0
5. Lakukan langkah 1.- 4. Dengan posisi kotak yang telah di drag sebelumnya berada pada sudut yang saling bersilangan, sehinngga pada kedua sudut patch telah ditambahkan 2 buah kotak.
6. Pilih item Edit>select>by name, kemudian pilih Patch dan Rectangle1 serta Rectangle1_1.
7. Pilih item Modeler>Boolean>Substract, tempatkan Patch pada blank parts dan Rectangle1 serta Rectangle1_1 pada tool part > OK.
Setelah selesai melakukan langkah-langkah tersebut, maka akan didapatkan model rancangan yang telah dimodifikasi, seperti yang terlihat pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Model rancangan patch segiempat dengan sudut dipotong.
B. Patch segiempat dengan slot diagonal. 1. Pilih item Draw > Rectangle.
2. Masukkan nilai ukurannya (nilai ukuran dari slot pada patch yang telah ditentukan sebelumnya)
3. Pilih item Edit>Arrange>Rotate, kemudian ketik 450
4. Pilih item Edit>Arrange>Move, lalu drag kearah tengah patch yang telah dirancang sebelumnya.
.
5. Pilih item Edit>select>by name, kemudian pilih Patch dan Rectangle1. 6. Pilih item Modeler>Boolean>Substract, tempatkan Patch pada blank parts
dan Rectangle1 pada tool part > OK.
Jika telah selesai melakukan langkah-langkah diatas, maka diperoleh model antena seperti pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Model rancangan patch segiempat dengan slot menyilang.
Setelah model antena selesai dibuat langkah selanjutnya adalah menjalankan simulasinya. Untuk menjalankan simulasi ini langkah selanjutnya adalah klik menu HFSS kemudian pilih analysis setup, lalu pilih add solution setup, maka akan muncul solution setup window. Lalu isi nama setup-nya, ikuti saja yang ada di dalam tab (misalnya setup1, setup2, dan seterusnya), kemudian isi nilai dari solution frequency, menjadi 2,45 GHz. Nilai solution frequency ini sama untuk tiap setup. Lalu isi nilai maximum number of passes menjadi 20. Kemudian isi nilai maximum delta S sebesar 0,02 lalu pilih OK.
Selanjutnya klik menu HFSS kemudian pilih analysis setup lalu pilih add Frequency sweep. Pilih solution setup-nya setup1 dan klik OK. Kemudian edit window sweep-nya, atur sweep type menjadi fast dan atur pula frequency setup type menjadi linear count. Kemudian atur frequency start sebesar 1 GHz, frequency stop 3,5 GHz dan atur nilai count menjadi 30 dan checklist pada Save Fields. Lalu klik OK.
Setelah itu langkah selanjutnya adalah klik menu HFSS lalu pilih validation check. Tujuan dari validation check ini adalah untuk memeriksa
apakah model yang kita buat sudah layak dan benar untuk dijalankan. Jika model yang kita buat sudah layak dan benar untuk dijalankan maka akan muncul tanda checklist berwarna hijau. Tetapi jika belum akan muncul tanda silang berwarna merah. Hal ini menandakan bahwa ada error pada model yang kita buat. Untuk melihat pesan error gunakan message manager yang ada di sudut kanan bawah. Ada beberapa hal yang diperiksa pada validation check ini, yaitu:
1. 3D model
2. boundaries dan excitation 3. mesh operation
4. analaysis setup 5. optimetrics 6. radiation
Jika ada salah satu dari keenam hal ini tidak terpenuhi (dalam hal ini ada error) maka proses simulasi tidak dapat dilanjutkan.
Setelah melewati validation check, langkah selanjutnya adalah menganalisis model. Untuk menganalisis model ini caranya adalah dengan menekan menu HFSS lalu pilih analyze all. Proses analisis ini berlangsung sekitar 30 menit. Untuk menampilkan grafik VSWR, caranya adalah dengan menekan tombol HFSS lalu pilih result dan kemudian pilih Create Modal Solution Data Report > Rectangular Plot. Atur solution menjadi setup1:sweep1. Kemudian atur category menjadi VSWR, atur juga quantity menjadi VSWR (lumport1), kemudian tekan New Report lalu tekan Close maka akan muncul grafik VSWR.
Untuk menampilkan grafik Axial Ratio, caranya adalah dengan menekan tombol HFSS lalu pilih result dan kemudian pilih Create Far Field Report > Rectangular Plot. Atur solution menjadi setup1:sweep1. Kemudian atur category menjadi Axial Ratio, atur juga quantity menjadi AxialRatioValue, kemudian tekan New Report lalu tekan Close akan muncul grafik Axial Ratio. Adapun flowchart dari simulasi perancangan ini dapat dilihat pada Gambar 4.5
tidak tidak
Ya
Gambar 4.5 Flowchart simulasi dan perancangan antena Tentukan model
awal antena
Lakukan modifikasi pada antena
Ubah nilai x pada antena sudut dipotong dan besar slot pada antena slot diagonal
Dimensi antena sudah ideal? Dimensi antena ideal disimpan Dimensi antena ideal Selesai Mulai