Bab 3 Perancangan Dan Implementasi
3.4 Simulasi Antena Metamaterial
3.4.2 Simulasi dan Optimasi Menggunakan FR4
Pada simulasi menggunakan substrat FR4, dilakukan penambahan dimensi pada substrat, serta ketebalan substrat ditambah menjadi 1.6 mm serta dilakukan modifikasi. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan parameter antena yang sesuai, dan memudahkan dalam proses fabrikasi. Berikut ini adalah tabel dimensi hasil optimasi antena metamaterial berbahan susbtrat FR4 dengan frekuensi kerja 1.5754 GHz.
Tabel 3.2. Dimensi Antena Hasil Optimasi
Kode Deskripsi Dimensi
R1 Radius Luar 15 mm
Adapun data dimensi dari bahan yang digunakan yaitu substrat FR4 dan copper untuk patch antena. Tabel ini di tampilkan untuk memudahkan dalam proses penelitian.
Tabel 3.3. Data Bahan yang Digunakan
Deskripsi Dimensi
Frekuensi Kerja 1.5754 GHz
Epsilon 4.3
Tebal Copper 0.035 mm
Tebal Substrat FR4 1.6 mm
Panjang Substrat FR4 32 mm
Lebar Substrat FR4 24.61 mm
26
Dengan dimensi tersebut, berikut adalah gambar simulasi antena yang sudah di optimasi, dengan menggunakan CST Studio Suite 2011.
Tampak depan dan belakang antena. Yang nantinya desain simulasi tersebut akan digunakan acuan untuk fabrikasi antena.
(a)
(b)
Gambar 3.10. (a) Tampak depan antena setelah hasil modifikasi, (b)Tampak belakang antena setelah hasil modifikasi.
Pada gambar di bawah ini dapat dilihat nilai return loss dari hasil simulasi. Dapat dilihat pada frekuensi 1.5754. Nilai return loss sebesar -20.774 sudah mencapai parameter yang diinginkan yaitu kurang dari -10 dB.
Gambar 3.11. Grafik S11 Return Loss Hasil Optimasi
Pada gambar di bawah ini dapat dilihat nilai VSWR dari hasil simulasi. Dapat dilihat pada frekuensi 1.5754. Nilai VSWR sebesar 1.2017. Hal tersebut memiliki arti bahwa antena yang disimulasikan sudah mencapai parameter antena yang baik.
Gambar 3.12. Grafik S11 VSWR Hasil Optimasi
28
Gambar dibawah adalah bentuk dari pola radiasi antena dan plot gain antena hasil optimasi. Pada gambar (a) tersebut menunjukan nilai directivity antena yang bernilai 1.841 dBi dan pada gambar (b) gain dari antena yang bernilai -0.1163 dB.
(a)
(b)
Gambar 3.13. (a) Plot 3D Directivity dan (b) Plot 3D Gain Antena Hasil Optimasi
Dari hasil simulasi di atas dapat di tarik kesimpulan penggunaan bahan FR4 dengan optimasi pada desain antena membawa dampak yang signifikan terutama terhadap parameter VSWR dan return loss.
3.4.3 Simulasi dan Optimasi Menggunakan Rodgers 4360
Pada simulasi menggunakan substrat Rodgers 4360, dimensi pada substrat serta ketebalan substrat tetap sama dengan dimensi patch yang akan menyesuaikan substrat Rodgers 4360. Hal ini dilakukan untuk dapat membandingkan hasil simulasi parameter antena tersebut dengan hasil simulasi parameter antena sebelumnya. Berikut ini adalah tabel dimensi hasil modifikasi antena metamaterial berbahan susbtrat Rodgers 4360 dengan frekuensi kerja 1.5754 GHz
.
Tabel 3.4. Dimensi Antena Hasil Optimasi
Kode Deskripsi Dimensi
R1 Radius Luar 15 mm
Adapun data dimensi dari bahan yang digunakan yaitu substrat Rodgers 4360 dan copper untuk patch antena. Tabel ini di tampilkan untuk memudahkan dalam proses penelitian.
Tabel 3.5. Data Bahan yang Digunakan
Deskripsi Dimensi
Frekuensi Kerja 1.5754 GHz
Epsilon 6.15
Tebal Copper 0.035 mm
Tebal Substrat FR4 1.6 mm
Panjang Substrat FR4 32 mm
Lebar Substrat FR4 24.61 mm
30
Dengan dimensi tersebut, berikut adalah gambar simulasi antena menggunakan substrat Rodgers 4360 dengan epsilon 6.15, menggunakan CST Studio Suite 2011. Tampak depan dan belakang antena.
(a)
(b)
Gambar 3.14. (a) Tampak Depan Antena, (b) Tampak Belakang Antena
Dengan dimensi yang berubah tersebut, maka nilai dari VSWR dan return loss juga akan berubah meskipun tidak signifikan. Berikut adalah gambar hasil return loss dari antena metamaterial dengan substrat Rodgers 4360. Pada gambar 3.15 dapat dilihat nilai return loss dari hasil simulasi adalah -18.878 dB pada frekuensi 1.5754 GHz.
Gambar 3.15. Grafik S11 Return Loss
Pada gambar 3.16 dapat di lihat nilai VSWR dari hasil simulasi adalah 1.2568 pada frekuensi 1.5754 GHz. Hal tersebut memiliki arti bahwa antena yang disimulasikan sudah mencapai parameter antena yang baik.
Gambar 3.16. Grafik S11 VSWR
32
Pada gambar 3.17 adalah plot radiasi, gain, dan surface current dari antena yang disimulasikan. Dapat dilihat pada gambar (a) gain antena bernilai 0.4981 dB dan pada gambar (b) directivity bernilai 1.776 dBi. Dapat disimpulkan dalam simulasi menggunakan substrat Rodgers 4360, nilai parameter antena yang di hasilkan masih dalam parameter yang di inginkan.
(a)
(b)
(c)
Gambar 3.17. (a) Plot 3D Gain, (b) Plot 3D Directivity, dan (c) Plot 3D Surface Current
3.5 Hasil Fabrikasi Antena
Pada bab ini di jelaskan mengenai proses fabrikasi antena. Proses fabrikasi antena bertujuan untuk membuat antena hasil simulasi yang sudah di optimasi, hal ini di lakukan untuk membandingkan hasil simulasi antena dengan hasil pengukuran antena hasil fabrikasi.
3.5.1 Hasil Fabrikasi Antena dengan Subtrat FR4 Tabel 3.6. Dimensi Antena dengan Substrat FR4
Kode Deskripsi Dimensi
R1 Radius Luar 15 mm
(a)
(b)
Gambar 3.18. (a)Tampak Depan, (b)Tampak Belakang Antena
Berikut adalah gambar hasil fabrikasi antena metamaterial berbahan copper (berwarna coklat) dan substrat FR4 (berwarna hijau), hasil fabrikasi ini berdasar pada dimensi simulasi yang sudah di tentukan sebelumnya. Gambar di bawah berupa antena hasil fabrikasi yang disandingkan dengan penggaris, untuk dapat melihat ukuran aslinya.
(a)
(b)
Gambar 3.19. (a)Tampak Depan, (b)Tampak Belakang Antena Hasil Fabrikasi
36
3.5.2 Hasil Fabrikasi Antena dengan Substrat Rodgers 4360 Tabel 3.7. Dimensi Antena dengan Substrat Rodgers 4360
Pada gambar 3.20 adalah hasil dari fabrikasi antena dengan substrat Rodgers 4360, dimensi antena hasil fabrikasi mengikuti data tabel diatas. Agar proses fabrikasi mudah dan mengurangi kesalahan dalam proses fabrikasi.
(a)
Kode Deskripsi Dimensi
R1 Radius Luar 15 mm
R2 Radius Dalam 7.378 mm
W1 Lebar Kaki protractor 2 mm
W2 Lebar Ground 5.38 mm
W3/W4 Lebar Feeding 2.5 mm (@ 1.25
mm) L1 Panjang Kaki 1 protractor 8 mm L2 Panjang Kaki 2 Protractor 19.8 mm
L3 Panjang Ground 30 mm
L4 Panjang Feeding 10 mm
(b)
Gambar 3.20. (a)Tampak Depan, (b)Tampak Belakang Antena Hasil Fabrikasi
3.6 Saluran Transmisi
Impedansi yang sesuai sangat dibutuhkan dalam saluran transmisi yang kita gunakan hal ini dikarenakan akan mengakibatkan daya pantul antena menjadi lebih kecil, sehingga antena memiliki SWR yang mendekati satu. Hal ini sering disebut dengan matching impedance . Impedance matching ini dibutuhkan dalam interface pada transmitter dan receiver. Pada fabrikasi antena, menggunakan konektor SMA female.
3.7 Power Havester
Bagian Power Harvester ini merupakan pemanen daya pada gelombang elektromagnetik yang bebas diudara kemudian diubah ke dalam tegangan searah. Power Harvester yang dirancang merupakan rangkaian penyearah penuh yang terdiri dari dioda dan kapasitor. Sistem kerja dari Power Harvester ini dimana besar tegangan bergantung pada jumlah stage penguatannya. Untuk perancangan yang optimal harus dilakukan pemilihan komponen yang sesuai dan dilakukan simulasi sebelum fabrikasi RF Power Harvester dilakukan. Berikut gambar rangkaian Power Harvester dengan menggunakan software Ltspice IV.
38
Gambar 3.21. Rangkaian Power Havester dengan software Ltspice IV RF Power Harvester terdiri dari dioda dan kapasitor. Untuk pemilihan dioda, digunakan dioda shottky seri HSMS-286x yaitu tipe HSMS-2862 yang memiliki forward voltage yang rendah dan telah dirancang dan dioptimasi untuk digunakan pada rentang frekuensi 915 MHz hingga 5.8 MHz. HSMS-2862 merupakan komponen dengan konfigurasi dua dioda seri. Komponen dioda dan kapasitor menggunakan komponen surface mount device (SMD) agar memudahkan dalam proses fabrikasi. Pada gambar 3.22 adalah hasil fabrikasi dari power havester.
Gambar 3.22. Power Havester dengan Konektor SMA female
3.8 Instrumentasi Pengukuran 3.8.1 Network Analyzer
Network Analyzer merupakan alat ukur untuk mengetahui kinerja antena dan parameter-parameter antena yang sudah di fabrikasi.
Rentang operasi frekuensi pada network analyzer ini berada pada 2 Mhz sampai 6 GHz.
Gambar 3.23. Network Analyzer
Langkah-langkah menggunakan perangkat NA yaitu:
1. Perangkat NA dinyalakan dan ditunggu hingga siap.
2. Ambil calibration kit dan melakukan kalibrasi pada port NA.
3. Sambung konektor SMA pada antena dengan port NA menggunakan port adapter.
4. Lalu atur frekuensi kerja dengan menekan tombol Freq/Dist 5. Untuk mengetahui nilai return loss tekan measure lalu pilih
format Log Mag.
40
6. Untuk mengetahui nilai VSWR tekan measure lalu pilih format VSWR.
7. Untuk mengetahui nilai Impedansi tekan measure lalu pilih format smith.
8. Lalu hasil pengukuran dapat disimpan dengan cara menekan tombol save lalu pilih USB untuk disimpan pada device berupa flashdisk. Format file bisa berupa gambar (.png) maupun tabel (.csv)
3.8.2 Spectrum Analyzer
Spectrum Analyzer yang digunakan untuk pengukuran adalah FSP30 - Rohde & Schwarz yang mampu bekerja pada rentang frekuensi 3 kHz hingga 30 GHz.
Gambar 3.24. Spectrum Analyzer FSP30 – Rohde & Schwarz
Spectrum Analyzer dapat digunakan untuk mengukur level daya yang diterima antena.Langkah –langkah dalam mengukur level daya adalah:
1. Menyalakn perangkat Spectrum Analyzer dan tunggu hingga siap.
2. Atur frekuensi minimal dan maksimal yang akan dihitung.
3. Lalu sambung perangkat SA ini pada antena yang akan di ujikan.
4. Setelah disambungkan, SA akan menunjukan level daya yang diterima oleh antena.
Halaman ini sengaja dikosongkan
42
BAB IV
PENGUKURAN DAN ANALISIS DATA
Pada bab ini akan dilakukan pembahasan parameter antena metamaterial dengan menggunakan program CST studio. Untuk menentukan antena bekerja pada frekuensi yang di inginkan, maka akan ada beberapa parameter yang akan di ubah-ubah sehingga didapat karakteristik antena yang dapat bekerja pada frekuensi 1.5754 Ghz. Pada setiap tahapan simulasi akan dijelaskan agar dapat mencapai hasil yang masksimal. Beberapa parameter antena yang akan dirubah adalah:
• Radius dalam (R2)
• Panjang feeding (L4)
• Lebar feeding (W3)
Berikut adalah skema untuk rencana pengukuran antena metamaterial.
Tabel 4.1. Skema Pengukuran Antena Metamaterial
Parameter Alat Ukur Tempat
VSWR Network Analyzer LAB AJ404
Return Loss Network Analyzer LAB AJ404 Daya Terima Spectrum Analyzer LAB B306 Tegangan Power
Havester
ADC LAB B301
Nantinya hasil simulasi tadi akan di bandingkan dengan hasil pengukuran antena menggunakan network analyzer dan spektrum analyzer. Tahap selanjutnya adalah hasil pengukuran antena akan di tes pada perangkat power havester untuk mengetahui tegangan yang di hasilkan. Lalu akan dilakukan analisis pada pengukuran power havester tersebut.
4.1. Analisis Pengaruh Parameter Antena Metamaterial Dengan Substrat FR4
4.1.1. Pengaruh Parameter R2 Antena
Pada parameter R2 antena metamaterial ini, yang akan dilakukan adalah merubah parameter sebanyak 5 kali pada radius dalam (R2) antena yaitu 8.8 mm, 8.9 mm, 9 mm, 9.1 mm, 9.2 mm, dengan selisih tiap dimensi yaitu 0.1mm. Berikut adalah gambar hasil simulasi S11 parameter.
Gambar 4.1. Pengaruh Parameter R2 pada Antena
Pada hasil perubahan parameter yang didapat, dapat kita simpulkan bahwa parameter R2 mempengaruhi hasil S-parameter. Dapat kita amati return loss maupun frekuensi kerja berubah-ubah. Semakin kecil radius dalam antena maka frekuensi kerja semakin bergeser ke kanan artinya frekuensi kerja semakin besar, tetapi nilai return loss nya
44
semakin bertambah. Sedangkan semakin besar radius dalam antena didapat return loss yang semakin bagus, tetapi frekuensi kerja antena juga semakin bergeser dari yang frekuensi yang diinginkan.
Untuk hasil yang terbaik didapat pada radius dalam antena dengan dimensi 8.9 mm, dapat dilihat pengaruh pada S11 parameter, didapat nilai return loss -20.779 dB pada frekuensi kerja yang diinginkan yaitu 1.5754 Ghz.
4.1.2. Pengaruh Parameter L4 Antena
Pada parameter L4 antena metamaterial ini, yang akan dilakukan adalah merubah parameter sebanyak 5 kali pada panjang feeding (L4) antena yaitu 5 mm, 7.5 mm, 10 mm, 12.5 mm, 15 mm, dengan selisih tiap dimensi yaitu 2.5 mm. Berikut adalah gambar hasil simulasi S11 parameter.
Gambar 4.2. Pengaruh Parameter L4 pada Antena
Pada hasil perubahan parameter yang didapat, dapat kita simpulkan bahwa parameter L4 sangat signifikan dalam mempengaruhi hasil S-parameter, terutama pada nilai return loss. Dimana pada saat panjang 12.5 mm, return loss semakin bagus hingga -52.873 dB pada frekuensi 1.5392, pada saat diperpanjang 15 mm, return loss justru bernilai -15.074 dB pada frekuensi 1.5472. Sedangkan pada saat panjang 5 mm, didapatkan nilai return loss yang semakin buruk yaitu -0.84227 jauh sekali dari karakteristik antena yang mana nilai return loss harus kurang dari -10 dB.
Untuk hasil yang terbaik didapat pada panjang feeding antena dengan dimensi 10 mm, dapat dilihat pengaruh pada S11 parameter, didapat nilai return loss -20.762 dB pada frekuensi kerja yang diinginkan yaitu 1.5754 Ghz.
4.1.3. Pengaruh Parameter W3 Antena
Pada parameter W3 antena metamaterial ini, yang akan dilakukan adalah merubah parameter sebanyak 5 kali pada lebar feeding (W3) antena yaitu 0.5 mm, 1.25 mm, 2 mm, 2.75 mm, 2.5 mm, dengan selisih tiap dimensi yaitu 0.75 mm. Berikut adalah gambar hasil simulasi S11 parameter.
Gambar 4.3. Pengaruh Parameter W3 pada Antena
46
Pada hasil perubahan parameter yang didapat, dapat disimpulkan bahwa parameter W3 antena mempengaruhi hasil S-parameter. Dapat kita amati perubahan pada return loss dan frekuensi kerja berubah – ubah. Pada saat lebar feeding antena sebesar 3.5 mm return loss yang didapat -16.962 dB, pada frekuensi kerja 1.574 Ghz hanya bergeser sedikit dari frekuensi yang di inginkan. Hal ini tentu sangat berbeda pada saat lebar feeding antena sebesar 0.5 mm return loss yang didapat justru semakin bagus tetapi frekuensi antena bergeser hingga 1.583 Ghz.
Tentu hal ini akan mempengaruhi kinerja antena.
Untuk hasil yang terbaik didapat pada lebar feeding antena dengan dimensi 1.25 mm, dapat dilihat pengaruh pada S11 parameter, didapat nilai return loss -20.767 dB pada frekuensi kerja yang diinginkan yaitu 1.5754 Ghz.
4.2. Analisis Pengaruh Parameter Antena Metamaterial Dengan Substrat Rodgers 4360
4.2.1. Pengaruh Parameter R2 Antena
Pada parameter R2 antena metamaterial berbahan dasar substrat rodgers 4360 ini, yang akan dilakukan adalah merubah parameter sebanyak 5 kali untuk dapat mengetahui hasil terbaik pada simulasi antena. Maka akan di rubah radius dalam diameter pada dimensi 6.378 mm, 6.878 mm, 7.378 mm, 7.878 mm, 8.378 mm. Dengan selisih tiap dimensi 0.5 mm.
Pada hasil perubahan parameter yang didapat dari gambar 4.4, dapat disimpulkan bahwa parameter R2 antena mempengaruhi hasil S-parameter. Dapat kita amati perubahan pada return loss dan frekuensi kerja berubah – ubah. Tetapi perubahan yang terjadi cukup beraturan.
Dimana semakin kecil radius dalam antena, maka hasil return loss semakin baik dan frekuensi semakin bergeser ke nilai yang lebih besar.
Sedangkan pada saat radius dalam antena semakin besar, maka hasil return loss semakin bertambah dan frekuensi bergeser ke nilai yang lebih kecil. Artinya untuk tipe rodgers 4360 ini, hasil S-parameter berbanding terbalik dengan FR4.
Gambar 4.4. Pengaruh Parameter R2 pada Antena
Pada saat radius dalam antena sebesar 6.378 mm return loss yang didapat -31.552 dB, pada frekuensi kerja 1.6884 Ghz frekuensi kerja terpaut jauh dengan frekuensi yang diinginkan. Sedangkan pada saat radius dalam antena sebesar 8.378 mm return loss justru semakin bertambah dan hanya selisih sedikit pada saat radius dalam antena 7.878 mm yaitu masing - masing bernilai -16.609 dB dan -16.509 dB, dengan frekuensi kerja masing - masing 1.4708 Ghz dan 1.5188 Ghz, terpaut jauh dari frekuensi yang diinginkan. Hal ini akan mempengaruhi kinerja antena, jadi harus di dapatkan dimensi yang tepat unutk mendapatkan hasil yang terbaik.
Untuk hasil yang terbaik didapat pada raidus dalam antena dengan dimensi 7.378 mm, dapat dilihat pengaruh pada S11 parameter, didapat nilai return loss -20.767 dB pada frekuensi kerja yang diinginkan yaitu 1.5754 Ghz.
48
4.2.2. Pengaruh Parameter L4 Antena
Pada parameter L4 antena metamaterial, yang akan dilakukan adalah merubah parameter sebanyak 5 kali untuk dapat mengetahui hasil terbaik pada simulasi antena. Maka akan di rubah panjang feeding antena pada dimensi 5 mm, 7.5 mm, 10 mm, 12.5 mm, 15 mm. Dengan selisih tiap dimensi 2.5 mm. Berikut adalah gambar hasil simulasi S11 parameter.
Gambar 4.5. Pengaruh Parameter L4 pada Antena
Pada hasil perubahan parameter yang didapat, dapat kita simpulkan bahwa parameter L4 sangat signifikan dalam mempengaruhi hasil s-parameter, terutama pada nilai return loss. Dimana pada saat panjang 15 mm, return loss semakin bagus hingga -20.722 dB pada frekuensi 1.5472 Ghz, pada saat panjang dikurangi 12.5 mm, return loss justru bernilai -14.802 dB pada frekuensi 1.5392 Ghz. Hal ini berbanding terbalik untuk dimensi yang sama pada substrat FR4 dimana
pada saat panjang 15 mm return loss bernilai -15.074 dB dan pada panjang 12.5 mm return loss bernilai -52.873 dB. Sedangkan pada dimensi yang lain dapat diamati pola grafik s-parameter mirip dengan grafik s-parameter panjang feeding antena milik substrat FR4.
Untuk hasil terbaik didapat pada panjang feeding antena dengan dimensi 10 mm, return loss bernilai -18.867 dB pada frekuensi kerja yang diinginkan yaitu 1.5754 Ghz.
4.2.3. Pengaruh Parameter W3 Antena
Pada parameter W3 antena metamaterial, yang akan dilakukan adalah merubah parameter sebanyak 5 kali untuk dapat mengetahui hasil terbaik pada simulasi antena. Maka akan di rubah lebar feeding antena pada dimensi 0.5 mm, 1.25 mm, 2 mm, 2.75 mm, 3.5 mm. Dengan selisih tiap dimensi 0.75 mm. Berikut adalah gambar hasil simulasi S11 parameter.
Gambar 4.6. Pengaruh Parameter W3 pada Antena
50
Dapat kita amati hasil perubahan parameter S11, nilai return loss berubah - ubah dengan frekuensi kerja yang berubah juga. Pada saat lebar feeding 3.5 mm nilai return loss semakin bagus yaitu -27.796 dB pada frekuensi 1.5768. Sedangkan pada saat lebar feeding 1.25 mm nilai return loss justru semakin bertambah hingga -18.933 dB. Hasil parameter S11 ini berbeda dengan hasil parameter S11 pada substrat FR4.
Untuk hasil terbaik didapat pada lebar feeding antena dengan dimensi 1.25 mm, return loss bernilai -18.933 dB pada frekuensi yang diinginkan yaitu 1.5754 Ghz, tetapi hanya berselisih sedikit pada dimensi 2 mm, nilai return loss yang di hasil kan -19.879 dB pada frekuensi 1.5752 Ghz.
4.3. Analisis Data Hasil Simulasi Antena Metamaterial pada Substrat FR4
4.3.1. Analisis Return Loss
Pada sub bab ini akan dijelaskan pentingnya return loss dalam perancangan simulasi antena ini. Nilai return loss sangat mempengaruhi kinerja antena dimana akan menentukan frekuensi kerja dengan nilai return loss di bawah -10 dB. Agar pada saat di fabrikasi bisa meminimalisir kesalahan.
Pada gambar 4.7 dapat dilihat hasil hasil grafik return loss pada substrat FR4. Dimana pada sumbu x rentang frekuensi mulai dari 1.4 Ghz sampai 1.8 Ghz, pada sumbu y rentang return loss mulai dari 0 dB sampai dengan -22 dB. Dapat dilihat return loss yang dihasilkan bernilai -20.774 pada frekuensi 1.5754, nilai return loss sesuai dengan parameter yang diinginkan yaitu kurang dari -10dB.
Kita bisa menentukan bandwidth dari simulasi tersebut, bandwidth bisa dihitung dari -10 dB dengan frekuensi kerja 1.5754 Ghz.
Sehingga didapat bandwidth sebagai berikut.
𝐵𝑊
𝑝= 𝐹
𝑈+ 𝐹
𝐿𝐹
𝐶× 100%
Gambar 4.7. Hasil Grafik Return Loss FR4
Pada rumus tersebut FU merupakan frekuensi tertinggi pada saat return loss bernilai -10 dB, dan FL merupakan frekuensi terendah pada return loss -10 dB. FC merupakan frekuensi tengah antara FU dan FL. FU bernilai 1.5838 Ghz dan FL bernilai 1.5667 Ghz, sedangkan FC
bernilai 1.5754 Ghz. Sehingga nilai bandwidth.
𝐵𝑊 = 𝐹
𝑈− 𝐹
𝐿= 1.5838 − 1.5667 = 17 𝑀ℎ𝑧
𝐵𝑊
𝑝= 1.5838 − 1.5667
1.5754 × 100% = 1 %
Jadi bandwidth yang dihasilkan dari grafik return loss diatas adalah 17 Mhz atau memiliki nilai BWP sebesar 1 %.
52
4.3.2. Analisis VSWR
VSWR merupakan salah satu parameter antena yang mempengaruhi daya pantul dan daya datang. Apabila VSWR bernilai 1 maka antena akan meneruskan daya yang datang secara sempurna ke beban, sehingga antena tidak memiliki daya pantul ke sumber. Jika nilai VSWR semakin besar maka semakin besar pula daya yang akan terpantul ke sumber. Jadi nilai VSWR harus kurang 2. Berikut hasil grafik VSWR dari simulasi.
Gambar 4.8. Hasil Grafik VSWR FR4
Dapat kita amati dari gambar di atas, nilasi VSWR pada frekuensi 1.5754 Ghz adalah 1.2017 yang artinya nilai VSWR tersebut memenuhi parameter yang diinginkan. Yaitu nilai VSWR harus kurang dari 2, agar kinerja antena metamaterial optimal.
4.3.3. Analisis Pola Radiasi
Pola radiasi dari simulasi antena metamaterial berbahan substrat FR4 bisa dilhat dari gambar di bawah ini. Dapat dilihat nilai directivity adalah 1.8 dBi.
(a)
(b)
Gambar 4.9. (a) dan (b) Plot Pola Radiasi pada Bidang Polar
54
4.3.4. Analisis Gain
Analisis gain antena pada simulasi ditunjukan pada gambar di bawah ini, tampak pada gambar di bawah gain terbesar berada pada kiri atas antena dan bawah kanan antena. Gain terbesar bernilai -0.116 dB.
Gambar 4.10. Plot 3D Bagian Samping Antena
Gambar 4.11 Plot 3D Bagian Bawah Antena
Gambar 4.12. Plot 3D Bagian Atas Antena 4.3.5. Analisis Impedansi Input
Impendasi merupakan parameter penting pada antena, karena impedansi mempunyai pengaruh untuk match antara antena dengan konektor. Nilai impendansi yang baik adalah mendekti 50 Ohm pada frekuensi yang diinginkan.
Gambar 4.13. Hasil Grafik Impedansi Input
Dapat dilihat pada gambar diatas, dimana sumbu x rentang frekuensi mulai dari 1.4 Ghz sampai 1.8 Ghz, dan sumbu y dengan rentang impedansi 0 Ω sampai 160 Ω. Impedansi yang dihasilkan frekuensi 1.5754 adalah 58.265 Ω, mendekati nilai 50 Ω.
56
Pada gambar di bawah ini didapatkan rentang bandwidth pada frekuensi 1.5754 Ghz berdasarkan data simulasi VSWR. Pada batas bawah frekuensi GPS L1 adalah 1.566 Ghz, dengan nilai impedansi yang kurang dari 50 Ω yaitu 32.746 Ω. Sedangkan pada batas atas frekuensi GPS L1 adalah 1.5841 dengan nilai impedansi yang jauh dari 50 Ω, yaitu bernilai 104.12 Ω.
Gambar 4.14. Hasil Grafik Impedansi Input pada Frekuensi 1.5754 Ghz Hasil impedansi input pada simulasi desain antena bisa di simpulkan cukup baik karena nilai impedansi yang di dapat pada frekuensi 1.5754 adalah 58.312 Ω, mendekati 50 Ω.
4.4. Analisis Data Hasil Simulasi Antena Metamaterial pada Substrat Rodgers 4360
4.4.1. Analisis Return Loss
Pada sub bab ini akan dijelaskan pentingnya return loss dalam perancangan simulasi antena ini. Nilai return loss sangat mempengaruhi kinerja antena dimana akan menentukan frekuensi kerja dengan nilai return loss di bawah -10 dB. Agar pada saat di fabrikasi bisa meminimalisir kesalahan.
Pada gambar 4.14 dapat dilihat hasil hasil grafik return loss pada substrat Rodgers 4360. Dimana pada sumbu x rentang frekuensi mulai dari 1.4 Ghz sampai 1.8 Ghz, pada sumbu y rentang return loss mulai dari 0 dB sampai dengan -20 dB. Dapat dilihat return loss yang
dihasilkan bernilai -18.876 pada frekuensi 1.5754 Ghz, nilai return loss sesuai dengan parameter yang diinginkan yaitu kurang dari -10 dB.
dihasilkan bernilai -18.876 pada frekuensi 1.5754 Ghz, nilai return loss sesuai dengan parameter yang diinginkan yaitu kurang dari -10 dB.