STUDI PERANC RIPARRAYELEMEN 2X2 DENGAN PENC
APERTURE COUPLED
an untuk memenuhi salah satu persyaratan d enyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
eknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Telek
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
STUDI PERANCANGAN SALURAN PENCATU UNTUK ANTENA MIKROSTRIPARRAY ELEMEN 2X2DENGAN PENCATUAN
APERTURE COUPLED Oleh:
PINDO AHMAD ALFADIL 080402060
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
Sidang pada Tanggal 17 Bulan Juli Tahun 2013 di depan penguji:
1. Ketua penguji : Ir. Arman Sani, MT 2. Anggota Penguji : Rahmat Fauzi, ST, MT
Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir
Ali Hanafiah Rambe, ST, MT NIP. 197808262003121001
Diketahui Oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU
ABSTRAK
Wireless Local Area Network (WLAN) merupakan salah satu aplikasi pengembangan dari wireless yang digunakan untuk komunikasi data. Salah satu perangkat yang dibutuhkan pada sistem WLAN adalah antena. Ada berbagai jenis antena yang dapat digunakan pada WLAN diantaranya adalah antena mikrostrip.
Antena mikrostrip arrayelemen 2x2 banyak digunakan karena antena ini memiliki nilai gain yang lebih baik dibandingkan dengan antena mikrostrip elemen tunggal. Pencatuanaperture coupled pada antena mikrostrip merupakan salah satu teknik pencatuan secara tidak langsung (electromagnetic coupling). Pada teknik pencatuan ini pengkopelan dari saluran pencatu ke patch melalui sebuah aperture kecil berupa slot pada bidang pertanahan. Terdapat beberapa teknik konfigurasi saluran pencatu yang dapat digunakan sebagai sistem pencatuan antena mikrostrip array elemen 2x2. Pada Tugas Akhir ini telah dirancang 4 (empat) teknik konfigurasi yang dapat digunakan sebagai sistem pencatuan untuk antena mikrostrip array elemen 2x2. Rancangan dilakukan dengan menggunakan simulator AWRmicrowave office2004.
Dari hasil perancangan diperoleh bahwa Konfigurasi-4 merupakan konfigurasi yang lebih diutamakan sebagai sistem pencatuan antena mikrostrip
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur hanya bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro pada Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir yang berjudul: “Studi Perancangan Saluran Pencatu Untuk Antena Mikrostrip Array Elemen 2x2 Dengan Pencatuan Aperture Coupled” ini, berisi analisispengaruh bentuk konfigurasi untuk antena mikrostrip
arrayelemen 2x2 pada frekuensi kerja WLAN .
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa, yaitu Ayahanda Drs. Purwadi dan Ibunda Ponikem yang telah membesarkan, mendidik, dan selalu mendoakan saya, serta rasa sayang kepada saudara – saudara saya Prima Aldila dan yang paling saya sayangi dan rindukan Pastry Alpariz yang selalu bersama penulis dalam menjalani lika-liku kehidupan.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Ali Hanafiah Rambe, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir
penulis, atas segala kesabaran, dukungan dan motivasi beliau kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Panusur SML Tobing, selaku dosen Wali penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan.
4. Seluruh Staf Pengajar dan seluruh Karyawan di Departemen Teknik Elektro, yang telah banyak memberi inspirasi dan masukan bagi penulis untuk lebih baik dalam bersikap.
5. Rekan - rekan Laboratorium Elektronika Dasar.
6. Sahabat-sahabat terbaik di Elektro : Dina, Dian, Edi, Syukur, Rumi, Habibi, Auliya, Parlin, Uki, Iqbal, Dedi, Rama, Ebo, Razi, Aji, Rizal, Cucut, Ihsan, Siska, Ari, Mukhlis, Rasyid dan Seluruh rekan-rekan 2008 yang telah banyak mendukung dan selalu dapat menjadi teman-teman terbaik bagi penulis. 7. Senior dan junior yang telah membantu selama proses penulisan Tugas Akhir
ini.
8. Teman-teman terbaikku : Reza cipit, Adi ajo, Opung Zulfirman, Wulan Ramadhani, Rea, Robi, dan seluruh keluarga Dupati Smanda Binjai yang telah memberi semangat dan motivasi kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
9. Dan pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun Tugas Akhir ini.
Akhir kata, penulis berharap semoga penulisan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Juli 2013
DAFTAR ISI
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penulisan Tugas Akhir ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 3
1.5 Metodologi Penulisan ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II DASAR TEORI………..6
2.1 Umum………...6
2.2 PengertianAntena………...6
2.3 Antena Mikrostrip………...7
2.4 Kelebihan dan Kekurangan Antena Mikrostrip………...8
2.5 Parameter Umum Antena Mikrostrip………...9
2.5.1 Dimensi Antena………9
2.5.2 Bandwidth………..………....11
2.5.4 Pola Radiasi………13
2.5.5 Gain Antena………...15
2.6 Antena Mikrostrip DalamArray………16
2.7 TeknikPencatuan………...17
2.7.1 Pencatuan Secara Langsung (Direct Coupling)……….18
2.7.2 Pencatuan Secara Tidak Langsung (Electromagnetic coupling)………...18
2.8 Aperture Coupling……….18
2.9 Power Divider………20
2.10 T-junction50 Ohm……….20
2.11 Perhitungan Lebar Saluran Mikrostrip (Microstrip Line)…….21
BAB III PERANCANGAN SALURAN PENCATU UNTUK ANTENA MIKROSTRIPARRAYELEMEN 2X2……….………22
3.1. Umum……….22
3.2 PerancanganPatchSegiempat Elemen Tunggal………23
3.2.1 Diagram Alir Perancangan Elemen Tunggal………….23
3.2.2 Penentuan Jenis substrat dan Perhitungan Dimensi PatchAntena……….….25
3.2.3 Perhitungan Lebar saluran Pencatu dan Perancangan Slot aperture………...26
3.2.4 Hasil Simulasi Elemen Tunggal……….28
3.3 Perancangan Konfigurasi Saluran Pencatu Antena MikrostripArrayElemen 2x2………30
3.3.2 Perancangan Konfigurasi-2………35 3.3.3 Perancangan Konfigurasi-3………38 3.3.4 Perancangan Konfigurasi-4………40 3.4 Spesifikasi Komputer Untuk Melakukan Simulasi..…………..41 3.5 Perangkat LunakAWR Microwave Office………... 42 3.6 Proses Pencarian Solusi SimulatorAWR Microwave Office….43 3.7 SpesifikasiSettingParameter Simulasi Untuk Pengambilan
Data………...43
BAB IV HASIL SIMULASI PERANCANGAN SALURAN PENCATU
ANTENA MIKROSTRIPARRAYELEMEN 2X2………48
4.1 Umum……….48
4.2 Hasil Simulasi Konfigurasi-1 Saluran Pencatu
Antena MikrostripArrayElemen 2x2………..48 4.3 Hasil simulasi Konfigurasi-2 Saluran Pencatu
Antena MikrostripArrayElemen 2x2………...53 4.4 Hasil Simulasi Konfigurasi-3 Saluran Pencatu
Antena MikrostripArrayElemen 2x2…………...………58 4.5 Hasil Simulasi Konfigurasi-4 Saluran Pencatu
Antena MikrostripArrayElemen 2x2………...63 4.6 Analisa Hasil SimulasiAntar Konfigurasi……...……….68
BAB V PENUTUP
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Dasar Antena Mikrostrip...8
Gambar 2.2 Pola Radiasi Antena...14
Gambar 2.3 Teknik PencatuanAperture Coupled...19
Gambar 2.4 N-Way Wilkinson Combiner...20
Gambar 2.5 T-Junction50 Ohm...21
Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Antena MikrostripPatch Segiempat Elemen Tunggal...24
Gambar 3.2 Grafik VSWR Hasil Simulasi Elemen Tunggal...28
Gambar 3.3 Hasil Simulasi Pola Radiasi Elemen Tunggal...29
Gambar 3.4 Antena MikrostripArrayElemen 2x2 dengan Jarak yang Sesuai dengan Teori...31
Gambar 3.5 Beberapa Konfigurasi Saluran Pencatu Antena Mikrostrip ArrayElemen 2x2....32
Gambar 3.6 Konfigurasi-1 Saluran Pencatu Mikrostrip yang Akan Dirancang...32
Gambar 3.7 Tampilan Program TXLine Untuk Memperoleh Panjang Saluran Pencatu Mikrostrip 70.7 Ω ...34
Gambar 3.8 T-Junctionyang Memiliki ImpedansiSebesar 70.7 Ω ...35
Gambar 3.9 Konfigurasi-2 Saluran Pencatu yang Akan Dirancang...35
Gambar 3.10 T-JunctionImpedansi 86.6 Ω ...37
Gambar 3.11 Konfigurasi-3 Saluran Pencatu yang Akan Dirancang...38
Gambar 3.13 Konfigurasi-4 Saluran Pencatu yang Akan Dirancang... 41 Gambar 3.14 Settingan Nilai Frekuensi Pada Simulator... 44 Gambar 3.15 Settingan pada Harmonic Balance... 45 Gambar 3.16 Contoh Model Simulasi Dengan SpesifikasiLow Mesh………...45 Gambar 3.17 Contoh Model Simulasi Dengan Spesifikasi NormalMesh…….46 Gambar 3.18 Contoh Model Simulasi Dengan SpesifikasiHigh Mesh……….47 Gambar 4.1 Grafik VSWR Hasil Simulasi Perancangan Awal dengan
Menggunakan Konfigurasi-1………....49 Gambar 4.2 Diagram Alir ProsesIterasiUntuk Mendapatkan Hasil yang
Optimal Pada Konfigurasi-1... 50 Gambar 4.3 Grafik VSWR Hasil SimulasiIterasiJarak Antar Elemen
Pada Konfigurasi-1... 51 Gmabar 4.4 Grafik VSWR Simulasi untuk Rancangan Konfigurasi-1 yang
Optimal... 52 Gambar 4.5 Hasil SimulasiGaindan Pola Radiasi Konfigurasi-1…………..53 Gambar 4.6 Grafik VSWR Hasil Simulasi Perancangan Awal dengan
Menggunakan Konfigurasi-2... 54 Gambar 4.7 Diagram Alir ProsesIterasiUntuk Mendapatkan Hasil yang
Optimal Pada Konfigurasi-2... .55 Gambar 4.8 Grafik VSWR Hasil SimulasiIterasijarak Antar Elemen
Pada Konfigurasi-2………...…………....56 Gambar 4.9 Grafik VSWR Hasil Simulasi Untuk Rancangan
Gambar 4.11 Grafik VSWR Hasil Simulasi Perancangan Awal dengan
Menggunakan Konfigurasi-3...59 Gambar 4.12 Diagram Alir ProsesIterasiUntuk Mendapatkan Hasil yang
Optimal Pada Konfigurasi-3……….………...60 Gambar 4.13 Grafik VSWR Hasil SimulasiIterasiJarak Antar Elemen
Pada Konfigurasi-3………..61 Gambar 4.14 Grafik VSWR Hasil Simulasi Untuk Rancangan
Konfigurasi-3 yang Optimal...62 Gambar 4.15 Hasil SimulasiGaindaan Pola Radiasi Konfigurasi-3...63 Gambar 4.16 Grafik VSWR Hasil Simulasi Perancangan Awal dengan
Menggunakan Konfigurasi-4………...64 Gambar 4.17 Diagram Alir ProsesIterasiUntuk Mendapatkan Hasil yang
Optimal Pada Konfigurasi-4...65 Gambar 4.18 Grafik VSWR Hasil SimulasiIterasiJarak Antar Elemen
Pada Konfigurasi-4...66 Gambar 4.19 Grafik VSWR Hasil Simulasi Untuk Rancangan
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Spesifikasi Parameter yang Digunakan...25 Tabel 4.1 Perbandingan Parameter Hasil Simulasi Optimal
ABSTRAK
Wireless Local Area Network (WLAN) merupakan salah satu aplikasi pengembangan dari wireless yang digunakan untuk komunikasi data. Salah satu perangkat yang dibutuhkan pada sistem WLAN adalah antena. Ada berbagai jenis antena yang dapat digunakan pada WLAN diantaranya adalah antena mikrostrip.
Antena mikrostrip arrayelemen 2x2 banyak digunakan karena antena ini memiliki nilai gain yang lebih baik dibandingkan dengan antena mikrostrip elemen tunggal. Pencatuanaperture coupled pada antena mikrostrip merupakan salah satu teknik pencatuan secara tidak langsung (electromagnetic coupling). Pada teknik pencatuan ini pengkopelan dari saluran pencatu ke patch melalui sebuah aperture kecil berupa slot pada bidang pertanahan. Terdapat beberapa teknik konfigurasi saluran pencatu yang dapat digunakan sebagai sistem pencatuan antena mikrostrip array elemen 2x2. Pada Tugas Akhir ini telah dirancang 4 (empat) teknik konfigurasi yang dapat digunakan sebagai sistem pencatuan untuk antena mikrostrip array elemen 2x2. Rancangan dilakukan dengan menggunakan simulator AWRmicrowave office2004.
Dari hasil perancangan diperoleh bahwa Konfigurasi-4 merupakan konfigurasi yang lebih diutamakan sebagai sistem pencatuan antena mikrostrip
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Wireless Local Area Network (WLAN) merupakan salah satu aplikasi pengembangan dari wireless yang digunakan untuk komunikasi data. Salah satu perangkat yang dibutuhkan pada sistem WLAN adalah antena. Ada berbagai jenis antena yang dapat digunakan pada WLAN diantaranya adalah antena mikrostrip.
Antena mikrostrip adalah suatu konduktor metal yang menempel di atas
ground plane yang diantaranya terdapat bahan dielektrik. Antena mikrostrip tersusun atas 3 komponen yaitu:groundplane, substratedanpatchperadiasi.
Antena array adalah antena yang dibentuk dari beberapa elemen yang tersusun secara array dengan tujuan tertentu. Beberapa tujuan pemebentukan antena array adalah meningkatkan daya radiasai, gain dan direktivitas antena serta memungkinkan antena bekerja pada band yang lebar.Ada beberapa macam konfigurasi antenaarray, di antaranyalinear,planardancircular.
Ada banyak jenis konfigurasi saluran pencatu yang dapat dijadikan
sebagai sistem pencatuan untuk antena mikrostriparrayelemen 2x2.Pada Tugas Akhir ini, akan dirancang 4 jenis konfigurasi sistem saluran pencatu untuk antena
mikrostrip array elemen 2x2. Antena ini akan bekerja pada frekuensi 2.45 GHz (2.4-2.5 GHz) yang merupakan salah satu frekuensi kerja WLAN. Racangan dilakukan dengan mengubah dan memperhatikan titik–titik percabangan beserta
besar impedansi dari sistem saluran pencatu. Adapun parameter yang dibahas pada rancangan ini adalah VSWR,gaindan pola radiasi.
Untuk mendapatkan hasil yang optimal dapat dilakukan dengan cara mengubah (iterasi) jarak antar elemen (patch) yang terdekat dan memperhatikan titik-titik percabangan dari saluran pencatu. Perancangan dilakukan dengan menggunakan perangkat lunakAWR Microwave Office 2004.
1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan pada Tugas Akhir ini yaitu:
1. Apa yang dimaksud dengan antena mikrostriparrayelemen 2x2?
2. Bagaimana merancang saluran pencatu untuk antena mikrostrip array elemen 2x2?
1.3 Tujuan Penulisan Tugas Akhir
1.4 Batasan Masalah
Agar pembahasan lebih terarah, maka pembahasan dibatasi sebagai berikut:
1. Hanya membahas antena mikrostriparrayelemen 2x2.
2. Bahan substrat yang digunakan dalam perancangan antena mikrostrip arrayelemen 2x2adalah Epoxy Fiberglass-FR 4.
3. Kinerja yang dibahas hanya: gain, VSWR, pola radiasi dan dimensi antena secara keseluruhan.
4. Jenis pencatu yang digunakan adalahaperture coupled.
5. Studi dilakukan dengan teknik simulasi menggunakan bantuan software AWR Microwave Office 2004.
6. Frekuensi yang digunakan dalam perancangan adalah 2.45 GHz ( 2.4–2.5 GHz ) yang merupakan salah satu frekuensi kerja WLAN.
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang dilakukan pada penulisan Tugas Akhir ini adalah:
1. Studi literatur
Berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku-buku dan tulisan-tulisan lain yang terkait serta dari layanan internet berupa jurnal-jurnal penelitian.
2. Simulasi
3. Data dan Analisa
Berupa data dan analisa terhadap kinerja dari antena hasil rancangan dengan menggunakan perangkat lunak dan dibandingkan dengan teori.
I.6 Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan pemahaman terhadap Tugas Akhir ini maka penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penulisan, serta sistematika penulisan.
BAB II : DASAR TEORI
Bab ini berisi penjelasan tentang teori antena mikrostrip secara umum dan penjelasan tentang teknik pencatuan untuk antena mikrostrip secara khusus.
BAB III : PERANCANGAN SALURAN PENCATU UNTUK ANTENA MIKROSTRIPARRAYELEMEN 2X2
BAB IV : HASIL SIMULASI PERANCANGAN SALURAN PENCATU UNTUK ANTENA MIKROSTRIPARRAYELEMEN 2X2
Bab ini berisi tentang hasil simulasi secara teori maupun iterasi
dengan menggunakan perangkat lunak AWR Microwave Office 2004.
BAB V : PENUTUP
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Umum
Antena adalah elemen penting yang ada pada sistem telekomunikasi tanpa kabel (nirkabel/wireless), tidak ada sistem telekomunikasi wireless yang tidak memiliki antena. Pemilihan antena yang tepat, perancangan yang baik dan pemasangan yang benar akan menjamin kinerja (performansi) sistem tersebut.
2.2 Pengertian Antena
Pada sistem komunikasi radio diperlukan adanya antena sebagai pelepas energi elektromagnetik ke udara atau ruang bebas, atau sebaliknya sebagai penerima energi itu dari ruang bebas. Antena merupakan bagian yang penting dalam sistem komunikasi sehari-hari. Antena kita jumpai pada pesawat televisi, telepon genggam, radio, dan lain-lain.
Antena adalah sebuah komponen yang dirancang untuk bisa memancarkan dan atau menerima gelombang elektromagnetika. Antena sebagai alat pemancar (transmitting antenna) adalah sebuah transduser (pengubah) elektromagnetis, yang digunakan untuk mengubah gelombang tertuntun di dalam saluran transmisi menjadi gelombang yang merambat di ruang bebas, dan sebagai alat penerima (receiving antenna) mengubah gelombang ruang bebas menjadi gelombang tertuntun.
gelombang tertuntun menjadi gelombang ruang bebas dan kebalikannya, komponen ini adalah antena.
Pada sistem komunikasi tanpa kabel yang modern, sebuah antena harus berfungsi sebagai antena yang bisa memancarkan dan menerima gelombang dengan baik untuk suatu arah tertentu [1].
2.3 Antena Mikrostrip
Ide atau konsep antena mikrostrip diusulkan pertama kalinya oleh Deschamps pada awal tahun 1950 dan baru dibuat pada sekitar tahun 1970 oleh Munson dan Howell, dan merupakan saalah satu antena gelombang mikro yang digunakan sebagai radiator pada sejumlah sistem telekomunikasi modern saat ini seperti : Personal Communication System (PCS), Mobile Satellite Communications, Direct Broadcast Television (DBS), Radio Detection And Ranging(Ra-dar) danGlobal Positioning System(GPS) [2].
Antena mikrostrip merupakan sebuah antena yang tersusun atas 3 komponen yaitu: groundplane, substrate dan patch peradiasi. Patch berfungsi untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik, sedangkan groundplane
berfungsi sebagai reflektor seperti tembaga atau perak. Proses transformasinya gelombang ke udara terjadi ketika gelombang tersebut mencapai tepian daripatch
5. Dapat dengan mudah diintegrasikan denganmicrowave integrated circuits
(MICs)
6. Kemampuan dalamdual frequencydantriple frequency. 7. Tidak memerlukan catuan tambahan.
Namun, antena mikrostrip juga mempunyai beberapa kelemahan, yaitu : 1. Bandwidthyang sempit
2. Efisiensi yang rendah 3. Penguatan yang rendah
4. Memiliki rugi-rugi hambatan (ohmic loss) pada pencatuan antena array 5. Memiliki daya (power) yang rendah
6. Timbulnya gelombang permukaan (surface wave)
2.5 Parameter Umum Antena Mikrostrip
Unjuk kerja (performance)dari suatu antena mikrostrip dapat diamati dari parameternya. Beberapa parameter utama dari sebuah antena mikrostrip akan dijelaskan sebagai berikut :
2.5.1 Dimensi Antena
Untuk mencari dimensi antena mikrostrip (W dan L), harus diketahui dahulu parameter bahan yang digunakan yaitu tebal dielektrik (h), konstanta dielektrik (ɛ r), tebal konduktor (t), dan rugi-rugi bahan. Panjang antena
tetapi efisiensi radiasi akan menjadi kecil. Dengan mengatur lebar dari antena mikrostrip impedansi input akan juga berbeda. Pendekatan yang digunakan untuk mencari panjang dan lebar antena mikrostrip dapat menggunakan persamaan [5][6] :
W = (2.1)
Dimana : W = lebar konduktor
ɛ
r = konstanta dielektrikc = kecepatan cahaya di ruang bebas (3x108m/s)
fr = frekuensi kerja antena
Sedangkan untuk menentukan panjang patch (L) diperlukan parameter Δ L
yang merupakan pertambahan panjang dari L akibat adanya fringing effect.
Pertambahan panjang dari L (Δ L) tersebut dirumuskan :
Δ L = 0.412h
( . ) .
( . ) . (2.2)
Dimana h merupakan tinggi subsrat atau tebal substra, dan reff adalah
konstanta dielektrik relative yang dirumuskan sebagai berikut :
Dan panjangpatch(L) dirumuskan oleh :
L = Leff - 2Δ L (2.4)
Dimana Leff merupakan panjang patch efektif yang dapat dirumuskan
dengan :
Leff = (2.5)
2.5.2 Bandwidth
Bandwidth suatu antena didefinisikan sebagai rentang frekuensi kerja dari suatu antena. Nilai bandwidth dapat diketahui apabila nilai frekuensi bawah dan frekuensi atas dari suatu antena telah diketahui. Frekuensi bawah adalah nilai frekuensi awal dari frekuensi kerja antena, sedangkan frekuensi atas merupakan nilai nilai frekuensi akhir dari frekuensi kerja antena.
Bandwidthdapat dicari dengan menggunakan rumus berikut ini [2]:
BW = x 100% (2.6)
dimana : f2= frekuensi atas (Hz)
f1= frekuensi bawah (Hz)
fc= frekuensi tengah (Hz)
Ada beberapa jenisbandwithdiantaranya [7] :
impedansi dari elemen antena bervariasi nilainya tergantung dari nilai frekuensi. Nilai matching ini dapat dilihat dari return loss dan VSWR. Nilai
return lossdan VSWR yang masih dianggap baik adalah kurang dari -9,54 dB dan 2, secara berurutan.
b. Pattern bandwidth, yaitu rentang frekuensi dimana beamwidth, sidebole atau
gain, yang bervariasi menurut frekuensi memenuhi nilai tertentu. Nilai tersebut harus ditentukan pada awal perancangan antena agar nilai bandwidth dapat dicari.
c. Polarizationatauaxial ratio adalah rentang frekuensi dimana polarisasi (linier atau melingkar) masih terjadi. Nilai axial ratio untuk polarisasi melingkar adalah kurang dari 3 dB.
2.5.3 VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)
VSWR adalah perbandingan antara amplitudo gelombang berdiri (standing wave) maksimum (|V|max) dengan minimum (|V|min) . Pada saluran transmisi ada dua komponen gelombang tegangan, yaitu tegangan yang dikirimkan (V0+) dan tegangan yang direfleksikan (V0-). Perbandingan antara tegangan yang direfleksikan dengan tegangan yang dikirimkan disebut sebagai koefisien refleksi tegangan (Γ)[8]:
Γ
=
=
(2.7)Dimana ZL adalah impedansi beban (load) dan Z0 adalah impedansi saluran
merepresentasikan besarnya magnitudo dan fasa dari refleksi. Untuk beberapa kasus yang sederhana, ketika bagian imajiner dari Γ adalah nol, maka :
• Γ = − 1: refleksi negatif maksimum, ketika saluran terhubung singkat,
• Γ = 0 : tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaanmatchedsempurna,
• Γ = + 1 : refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian terbuka.
Sedangkan rumus untuk mencari nilai VSWR adalah :
S =
| || |=
| || | (2.8)Kondisi yang paling baik adalah ketika VSWR bernilai 1 (S=1) yang berarti tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna. Namun kondisi ini pada praktiknya sulit untuk didapatkan. Pada umumnya nilai VSWR yang dianggap masih baik adalah VSWR≤ 2.
2.5.4 Pola radiasi
jarak jauh. Medan jauh juga disebut sebagai medan radiasi, dan merupakan hal yang diinginkan. Biasanya, daya yang dipancarkan adalah yang kita inginkan, dan oleh karena itu pola antena biasanya diukur didaerah medan jauh. Untuk pengukuran pola sangatlah penting untuk memiliki jarak yang cukup besar untuk berada di medan jauhm jauh di luar medan dekat. Jarak dekat minimum yang diperbolehkan bergantung pada dimensi antena berkaitan dengan panjang gelombang.
2.5.5 Gain antena
Gain dari sebuah antena dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara intensitas radiasi suatu antena pada suatu arah utama dengan intensitas radiasi dari antena isotropik yang mengunakan sumber daya masukan yang sama, dan dapat dirumuskan sebagai berikut [4]:
G = D. η (2.9)
dimana: D = directivity antena
η = efisiensi antena
Gain = 4π ( , ) (2.10)
Selain absoulute gain juga ada relative gain. Relative gain didifeinisikan sebagai perbandingan antara perolehan daya pada sebuah arah dengan perolehan daya pada antena referensi pada arah yang direferensikan juga. Daya masukan harus sama di antara kedua antena itu. Akan tetapi, antena referensi merupakan sumber isotropik yang lossles (Pin(lossles)). Secara rumus dapat dihubungkan sebagai berikut:
Gain = 4π ( , )
( ) (2.11)
2.6 Antena Mikrostrip DalamArray
Antena mikrostrip memiliki beberapa kelebihan seperti memiliki bentuk yang sederhana, efisien, ekonomis, dan mudah pembuatannya. Namun demikian antena mikrostrip ini juga memiliki kelemahan yang sangat mendasar, yaitu
bandwidth yang sempit, keterbatasan gain, dan daya yang rendah. Hal ini dapat diatasi dengan menambahpatchsecaraarray.
Ada beberapa macam konfigurasi antena array, diantaranya linear,planar,
dan circular. Masing masing konfigurasi memiliki keuntungan, misalnya linear arraymemiliki kelebihan dalam perhitungan yang tidak terlalu rumit, sedangkan
planar array memiliki kelebihan dalam pengaturan dan pengendalian arah pola radiasi.
diradiasikan oleh elemen tunggal. Untuk membentuk pola yang memiliki keterarahan tertentu, diperlukan medan dari setiap elemen array berinterferensi secara konstruksi pada arah yang diinginkan dan berinterferensi secara destruktif pada arah yang lain.
Pada antena array terdapat Array Factor (AF) yang merupakan vektor pengali dari medan elektrik dari elemen tunggal. Array faktor inilah yang menentukan bagaimana pola radiasi dan seberapa besar tingkat daya yang diradiasikan oleh antena tersebut.
Antena mikrostrip bentuk array memiliki beberapa kelebihan dibanding dengan antena mikrostrip konvensional. Kelebihannya yaitu memilikibandwidth
dan gain yang lebih besar. Disamping memiliki kelebihan, antena jenis ini juga memiliki kelemahan, yaitu membutuhkan suatu jalur transmisi/pencatu antara elemen peradiasi dan input connector untuk mengurangi rugi-rugi sehingga mengurangi efisiensi antena.
2.7 Teknik Pencatuan
Pada dasarnya saluran pencatu untuk antena mikrostrip dapat dibagi menjadi 2, yaitu pencatuan secara langsung (direct coupling) dan pencatuan secara tidak langsung (electromagnetic coupling).
Pada awalnya pencatuan secara langsung banyak digunakan karena mempunyai kelebihan, yaitu sangat sederhana dalam pencatuan. Tetapi disamping kelebihan tersebut ada beberapa kekurangan yang terdapat pada pencatuan ini, seperti sangat sulit jika antena mikrostrip akan disusun secara
Dengan keuntungan ini maka dalam perkembangannya selanjutnya diperkenalkan apa yang disebut dengan pencatuan tidak langsung. Keuntungan dari teknik pencatuan ini adalah dapat memperlebar bandwidth dan dapat mengurangi proses penyolderan.
2.7.1 Pencatuan Secara Langsung (Direct Coupling)
Pencatuan secara langsung merupakan pencatuan yang sangat sederhana dalam teknik pencatuannya, dimana patch antena dan konektor dihubungkan secara langsung dengan melakukan penyolderan pada bidang pertanahannya (ground). Akan tetapi, memiliki juga beberapa kelemahan, seperti sangat sulit jika akan dipabrikasi secaraarraydanbandwidthyang dihasilkan sangat sempit. 2.7.2 Pencatuan Secara Tidak Langsung (Electromagnetic Coupling)
Dengan teknik pencatuan secara tidak langsung (electromagnetic coupling) tidak ada kontak langsung antara saluran transmisi dengan elemen peradiasinya. Ada dua teknik pengkopelan yang biasanya digunakan pada pencatuan ini, yaitu
proximity couplingdanaperture coupling.
2.8 Aperture Coupling
Teknik pencatuan pada antena mikrostrip merupakan teknik untuk mentransmisikan energi elektromagnetik ke antena mikrostrip. Untuk kebutuhan mendapatkanbandwithyang lebar, salah satu teknik yang dapat dilakukan adalah dengan teknik pencatuanaperture coupled.
lebih baik. Dengan teknik pencatuan ini, memungkinkan antena mikrostrip dan saluran transmisi dioptimasi secara terpisah dengan menggunakan bahan substrat yang berbeda. Arsitektur teknik pencatuan ini ditunjukkan pada Gambar 2.4.[7] :
Gambar 2.3.Teknik PencatuanAperture Coupled
Pada konfigurasi teknik pencatuan aperture coupled, pengkopelan dari saluran pencatu (feed-line) ke patch melalui sebuah aperture kecil yang berupa
slot pada bidang pertnahan (ground plane). Bentuk, ukuran, dan lokasi penenmpatanslot aperture dapat mempengaruhi pengkopelan saluran pencatu ke
patch, bgitu juga dengan tinggi substrat yang digunakan dapat bervariasi dengan susunan yang berlapis-lapis (multilayer). Umumnya slot aperturetersebut berada di tengah bawah daripatch. Untuk menentukan dimensi slot aperturedari teknik pencatuan ini dapat digunakan persamaan berikut [7] :
Panjangslot aperture(La) dapat diperoleh sekitar :
Lebarslot aperture(Wa) :
Wa= 0.1 La (2.13)
2.9 Power Divider
Salah satu teknik yang dapat mendukung impedance matching pada saluran transmisi khususnya untuk antena mikrostrip array adalah power divider
(combiner). Dalam hal ini metoda, Wilkinson merupakan teknik yang umum digunakan. Gambar 2.5. memperlihatkanpower dividermetoda Wilkinson [8].
Gambar 2.4.N-Way Wilkinson Combiner
Pada metoda Wilkinson, nilai impedansi Z diberikan dengan persamaan berikut :
Z = Zo (2.14)
Dimana: Z0 = impedansi masukkan awal
N = jumlah titik percabangan 2.10 T-junction 50 Ohm
Gambar 2.5.T-Junction50 Ohm
2.11 Perhitungan Lebar Saluran Mikrostrip (Microstrip Line)
Lebar saluran mikrostrip (W) tergantung dari besarnya impedansi karakteristik (Z0) yang diinginkan. Adapun rumus untuk menghitung lebar
saluran mikrostrip diberikan oleh persamaan 2.15 [10]:
W = 1 (2 1) + ( 1) + 0.39 . (2.15)
Denganɛ radalah konstanta dielektrik relatif dan B :
B= (2.16)
BAB III
PERANCANGAN SALURAN PENCATU UNTUK ANTENA MIKROSTRIPARRAYELEMEN 2X2
3.1 Umum
Pada Tugas Akhir ini akan dirancang beberapa konfigurasi saluran pencatu dengan pencatuan aperture coupled untuk antena mikrostrip array
elemen 2x2 bekerja pada frekuensi 2.45 GHz (2.4-2.5 GHz) yang merupakan salah satu frekuensi kerja WLAN. Dari beberapa konfigurasi yang dirancang akan dipilih konfigurasi yang memiliki nilai gain dan VSWR yang terbaik dari sistem pencatuan.
Sebelum merancang antena mikrostrip array elemen 2x2, tentukan terlebih dahulu antena mikrostrip elemen tunggal. Proses tersebut bertujuan agar dalam merancang antena mikrostriparrayelemen 2x2 tidak ada diantara tiap-tiap konfigurasi yang memiliki dimensi patch yang berbeda-beda.
Jenis antena mikrostrip elemen tunggal yang dirancanng adalah antena dengan patch berbentuk segiempat dengan teknik pencatuan aperture-coupled.
3.2 PerancanganPatchSegiempat Elemen Tunggal
Tahapan perancangan antena pertama kali adalah menentukan karakteristik antena yang diinginkan. Salah satu karakteristik antena yang dimaksud adalah frekuensi kerja antena. Pada rancangan antena ini, diinginkan antena dapat bekerja pada frekuensi 2.45 GHz yang merupakan titik tengah dari salah satu kerja frekuensi WLAN (2.4-2.5 GHz).
3.2.1 Diagram Alir Perancangan Element Tunggal
Proses tahapan perancangan antena mikrostrip elemen tunggal digambarkan dalam diagram alir seperti pada Gambar 3.1. Diagram alir menjelaskan bagaimana proses mendapatkan hasil perancangan yang paling optimal yaitu memiliki nilai VSWR≤2.
Sebelum proses simulasi dilakukan, terlebih dahulu menentukan parameter-parameter antena yang akan digunakan yaitu jenis substrat, dimensi
patch, lebar saluran pencatu, dan dimensislot aperture.
3.2.2 Penentuan Jenis Substrat dan Perhitungan Dimensi Patch Antena
Setiap substrat memiliki parameter yang berbeda-beda. Oleh karena itu perlu ditentukan terlebih dahulu jenis substrat yang digunakan sebagai antena mikrostrip. Jenis substrat yang digunakan dalam perancangan ini adalah FR-4 (evoksi). Jenis substrat ini dipilih selain harganya yang terjangkau, substrat jenis ini juga banyak diproduksi dan memiliki kualitas yang cukup baik. Adapun parameter substrat ini dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1Spesifikasi parameter yang digunakan
Frekuensi Kerja 2,45 GHz
Jenis Substrat FR4 (evoksi)
Konstanta Dielektrik Relatif (εr) 4,4
Dielectric Loss Tangen (tan δ) 0,02
Ketebalan Substrat (h) 1,6 mm
Dari parameter yang terdapat pada Tabel 3.1 dapat ditentukan dimensi
patch antena yang akan dirancang. Perhitungan antena mikrostrip dengan patch
berbentuk persegi panjang seperti yang dijelaskan di dalam Bab 2 yaitu pada Persamaan 2.1 hingga Persamaan 2.5. Dari hasil perhitungan dan iterasi
diperoleh dimensi patch dengan panjang (LP) dan lebar (WP) masing-masing
3.2.3 Perhitungan Lebar Saluran Pencatu dan PerancanganSlot Aperture
Saluran pencatu yang digunakan dalam perancangan sebaiknya mempunyai atau mendekati impedansi masukan sebesar 50Ω . Untuk mendapatkan nilai impedansi yang diharapkan dilakukan pengaturan lebar dari saluran pencatu dengan menggunakan Persamaan 2.15 dan 2.16.
B=
= 1.02{4.64 ln(10.28) + 0.386[ln(4.64) + 0.39 0.14]}
= 1.02[2.31 + 0.386(1.78)]
= 3.05 mm
= 3 mm
Pencatuan dengan menggunakan aperture coupled memiliki beberpa parameter yang dapat mempengaruhi pengkopelan dari saluran pencatu ke patch
diantaranya bentukslot, ukuranslot, dan lokasi penempatannya.
Pada perancangan ini slot aperture yang digunakan berbentuk persegi panjang yang diletakkan tepat di bawah patch. Untuk menghitung dimensi dari
slotdapat menggunakan Persamaan 2.12 dan 2.13.
Dari Persamaan 2.12, diperoleh :
La= (0.2) λo
= 0.2
.
= 24.5 mm
Perhitungan lebarslotdapat menggunakan Persamaan 2.13 sebagai berikut :
Wa= 0.1 La
= 0.1 (24.5)
= 2.45 mm
3.3 Perancangan Konfigurasi Saluran Pencatu Antena Mikrostrip Array Elemen 2x2
Perancangan ini akan menggunakan data-data yang telah diperoleh dari perancangan antena mikrostrip elementtunggal. Data tersebut antara lain : jenis
substrat yang digunakan, dimensi patch antena, dan dimensi slot aperture coupled.
Pada proses perencanaan ini terdapat 4 patch yang memiliki data yang sama disusun secara planar (2x2). Sebelum merancang konfigurasi saluran pencatu, tentukan dahulu jarak antar elemen (patch) terdekat.
Untuk mengurangi besar VSWR, jarak antar elemen dapat diatur dengan range antara λg/2 - λg. Jarak tersebut diukur dari titik tengah antara satu patch
Gambar 3.4Antena MikrostripArrayElemen 2x2 dengan Jarak yang Sesuai dengan Teori
Gambar 3.5 Beberapa Konfigurasi Saluran Pencatu Antena Mikrostrip
ArrayElemen 2x2
3.3.1 Perancangan Konfigurasi-1
Proses perancangan ini menggunakan data-data yang sudah ditentukan pada sub bab sebelumnya. Adapun bentuk Konfigurasi-1 saluran pencatu yang akan dirancang seperti ditunjukkan pada Gambar 3.6.
Saluran pencatu yang digunakan dalam perancangan mempunyai impedansi masukan sebesar 50Ω . Lebar saluran pencatu ini sama seperti yang diperoleh pada bagian 3.2.3 yaitu sebesar 3 mm. Sedangkan untuk panjangnya dapat berubah – ubah sesuai dengan jarak antar elemen (patch) yang bertujuan untuk mendapatkan hasil yang optimal.
Pada perancangan ini setelah mendapatkan impedansi masukan sebesar
50Ω digunakan T-junction yang memiliki impedensi sebesar 70.7Ω . Hal ini
disebabkan terdapat 2 titik percabangan impedansi. Hal ini sesuai dengan metode Wilkinson (pada sub bab 2.9) dimana nilai impedensi Z dapat diperoleh dari Persamaan 2.14.
Z = Zo
= 50 2
= 70.7Ω
Lebar saluran pencatu mikrostrip 70.7Ω dapat dicari dengan
menggunakan Persamaan 2.15 dan 2.16.
B=
= ( . )
. .
1 (2 1) + ( 1) + 0.39 .
( . )
. 3.99 1 ln(2 3.99 1) + .
. (3.99 1) + 0.39 .
.
{2.99 ln(6.98) + 0.386[ln(2.99) + 0.39 0.14]}
Gambar 3.8T-Junctionyang Memiliki Impedansi Sebesar 70.7Ω
Untuk saluran pencatu mikrostrip 50 Ω yang lain, lebar saluran pencatu tersebut memiliki lebar yang sama seperti yang diperoleh pada bagian 3.2.3 yaitu sebesar 3 mm. Sedangkan panjang salurannya dapat berubah-ubah sesuai dengan jarak antar elemen (patch) yang dirancang.
3.3.2 Perancangan Konfigurasi-2
Pada proses perancangan Konfigurasi-2 saluran pencatu ini, data-data yang digunakan telah diperoleh pada sub bab sebelumnya. Adapun bentuk Konfigurasi-2 saluran pencatu yang akan dirancang seperti yang tampak pada Gambar 3.9.
Proses perancangan Konfigurasi-2 ini menggunakan impedansi masukkan sebesar 50Ω . Lebar saluran pencatunya sama dengan yang diperoleh pada bagian 3.2.3 yaitu sebesar 3 mm dan panjang saluran pencatunya dapat berubah-ubah sesuai dengan jarak antar elemen (patch) yang dirancang.
Pada perancangan ini setelah mendapat impedansi masukan sebesar 50Ω terdapat 2 T-Junction yang digunakan. Sesuai dengan metoda Wilkinson pada bagian 2.9, oleh karena terdapat 3 titik percabangan impedansi makaT-JunctionI (pertama) dapat diperoleh nilai impedansinya sesuai dengan Persamaan 2.14.
Z = Zo
= 50 3
= 86.60 Ω
Lebar saluran impedansi 86.60 Ω dapat diperoleh dengan menggunakan Persamaan 2.15 dan 2.17.
B=
= ( . )
. .
W = 1 (2 1) + ( 1) + 0.39 .
= ( . )
. 3.26 1 ln(2 3.26 1) + .
. (3.26 1) + 0.39 .
.
= 1.02{2.66 ln(5.52) + 0.386[ln(2.26) + 0.39 0.14]}
= 1.02 (2.66 1.71 + 0.41)
= 0.979 mm
= 1 mm
Untuk mendapatkan panjang saluran impedansi 86.6 Ω dapat menggunakan
TXLine 2003 seperti pada Gambar 3.8. Dengan memasukkan data-data yang sudah ditentukan maka diperoleh panjang saluran impedansi 86.6 Ω sebesar 17mm.
Untuk T-Junction II (kedua) karena terdapat dua titik percabangan maka nilai impedansi Z yang diperoleh adalah 70.7 Ω . Panjang dan lebar impedansi ini sama seperti yang diperoleh pada bagian 3.3.1 yaitu masing-masing sebesar 17 dan 1.6 mm. Untuk saluran impedansi 50 Ω mempunyai lebar sebesar 3 mm sedangkan panjang saluran dapat berubah-ubah sesuai dengan jarak elemen (patch) yang dirancang.
3.3.3 Perancangan Konfigurasi-3
Proses perancangan Konfigurasi-3 saluran pencatu mikrostrip menggunakan data yang telah diperoleh sebelumnya. Adapun bentuk konfigurasi saluran pencatu yang akan dirancang seperti yang tampak pada Gambar 3.11.
Perancangan Konfigurasi-3 saluran pencatu mikrostrip ini menggunakan impedansi masukan 50 Ω . Lebar saluran impedansi adalah 3 mm dan panjang saalurannya dapat berubah-ubah sesuai dengan jarak antar elemen (patch) yang dirancang.
Setelah mendapat impedansimasukan 50 Ω digunakanT-Junctionsebesar 35.35 Ω sesuai dengan teori yang ada di bagian 2.10. Lebar saluran pencatu 35.35 Ω dapat diperoleh dari Persamaan 2.15 dan 2.17.
B=
= 1.02{6.98 ln(14.96) + 0.386[ln(6.98) + 0.39 0.14]}
= 1.02 (6.98 2.075 + 0.845)
= 5.2 mm
= 5 mm
memasukkan data-data yang telah ditentukan sebelumnya, maka diperoleh panjang saluran impedansi ini sebesar 16 mm.
Gambar 3.12T-JunctionImpedansi 35.35 Ω
UntukT-Junctionimpedansi 70.7 Ω panjang dan lebar saluran pencatunya adalah masing-masing 1.6 mm dan 17 mm sama seperti yang digunakan pada bagian 3.3.1. Sedangkan untuk lebar saluran impedansi 50 Ω adalah 3 mm dan panjangnya dapat berubah-ubah sesuai dengan jarak antar elemen (patch) yang dirancang.
3.3.4 Perancangan Konfigurasi-4
Pada perancangan ini bentuk konfigurasi saluran pencatu hampir sama dengan bentuk Konfigurasi-1. Akan tetapi pada rancangan ini arah aliran saluran pencatunya searah tidak seperti pada Konfigurasi-1 yang dimana arah aliran saluran pencatunya berhadapan (berlawanan).
Untuk lebar dan panjang T-Junction sama dengan yang telah diperoleh pada bagian 3.3.1 yaitu masing-masing sebesar 1.6 mm dan 17 mm. Sedangkan untuk lebar pada saluran impedansi 50 Ω adalah 3 mm dan panjang salurannya dapat berubah-ubah sesuai dengan jarak patch yang dirancang. Adapun bentuk konfigurasi saluran pencatu mikrostrip yang akan dirancang seperti yang tampak pada Gambar 3.13.
Gambar 3.13Konfigurasi-4 saluran Pencatu yang Akan Dirancang
3.4 Spesifikasi Komputer Untuk Melakukan Simulasi
Simulasi Antena mikrostrip array elemen 2x2 menggunakan simulator
1. Prosesor Intel®Core(TM) i3-2350M CPU@ 2.30GHz (4CPUs), ~2.3GHz 2. Kapasitas RAM 2 GB.
3. Harddisk 480 GB.
4. Sistem operasi Windows 7 Ultimate 32-bit (6.1, Build 7600)
3.5 Perangkat LunakAWR Microwave Office
Microwave Office merupakan solusi perangkat lunak yang paling komprehensif dalam merancang berbagai jenis rangkaian microwave dan RF.
Microwave officeterkenal karena memilikiuser interfaceyangintutitif. Keunikan dari arsitekturnya membuat perangakat ini dapat berintegrasi dengan produk AWR yamg lain, perangkat-perangkat terbaru, perangkat lunak dengan aplikasi khusus dari perusahaan mitra dengan tujuan untuk memudahkan dan mempercepat dalam menyelesaikan rancangan-rancangan pada frekuensi tinggi. Adapun kemampuan dan aplikasi dariMicrowaeve Officeadalah sebagai berikut :
Kemampuan :
• Perancanganschematic/layout.
• Simulasi rangkaian linier dan non linier.
• Analisa EM
• Sintesis, optimasi, dan analisis hasil
• DRC/L vs skematik
• Process designs kits (PDKs)dari berbagai perancangan
Aplikasi :
• Microwave Integrated Circuits(MIC).
• Papan cetak perancangan RF (PCB).
3.6 Proses Pencarian Solusi SimulatorAWR Microwave Office
AWR Microwave Officedapat mensimulasikan struktur berupa 3D planar
yang berbahan metal dan lapisan dielektrik. Simulator ini menggunakan metode Galerkin moments (MoM) dalam domain spectral, metode yang sangat akurat untuk menganalisa mikrostrip, stripline, struktur coplanar serta media yang lainnya.
Berdasarkan proses pemberhentiannya, simulasi dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu : terminating simulation dan non terminating simulation. Pada simulasi ini sistem pemberhentian simulasi menggunakan non terminating simulation. Simulasi ini akan berhenti berdasarkan absolute error dan relative error. Simulasi akan berhenti apabila error telah berada dibawahabsolute error
dan relative error yang telah ditetapkan. Adapun besar dari absolute error dan
relative erroradalah masing-masing sebesar 1 dan 1 (default).
3.7 SpesifikasiSettingParameter Simulasi Untuk Pengambilan Data
Dalam menggunakan simulator diperlukan beberapa setting parameter yang bertujuan untuk mendapatkan hasil simulasi yang mendekati hasil dari pengukuran secara langsung. Adapun setting simulator yang digunakan dalam menjalankan simulasi adalah sebagai berikut.
BAB IV
HASIL SIMULASI PERANCANGAN SALURAN PENCATU ANTENA MIKROSTRIPARRAYELEMEN 2X2
4.1 Umum
Pada bab ini dibahas mengenai hasil simulasi perancangan saluran pencatu antena mikrostrip array elemen 2x2. Proses perancangan menggunakan data-data yang telah diperoleh pada sub bab sebelumnya, seperti dimensi patch, karakteristik substrat, dimensi slot aperture coupled, dan bentuk konfigurasi saluran pencatu. Hasil perancangan akan disimulasikan dengan perangkat lunak
AWR Microwave Office 2004.
4.2 Hasil Simulasi Konfigurasi-1 Saluran Pencatu Antena Mikrostrip ArrayElemen 2x2
Dari data perancangan elemen tunggal dan bentuk Konfigurasi-1 yang telah dirancang sebelumnya, maka didapatkan nilai VSWR seperti yang tampak pada Gambar 4.1.
Konfigurasi-3 Saluran
Pencatu Antena Mikrostrip
Array
Elemen 2x2
1.3176 2.03 121x126
Konfigurasi-4 Saluran
Pencatu Antena Mikrostrip
Array
Elemen 2x2
tunggal menghasilkan nilai gain sebesar 6.139 dB sedangkan antena mikrostrip
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari analisa yang telah dilakukan, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Jarak antar elemen pada antena mikrostrip array elemen 2x2 dapat mempengaruhi nilai VSWR. Pemilihan jarak antar elemen yang tepat, akan menghasilkan nilai VSWR yang maksimal.
2. Dari 4 jenis konfigurasi yang telah dirancang, diperoleh bahwa jenis Konfigurasi-1 memiliki nilai VSWR yang paling baik yaitu sebesar 1.062. 3. Bentuk konfigurasi saluran pencatu akan mempengaruhi nilai gain yang dihasilkan. Apabila saluran pencatu memiliki arah aliran arus yang sama (searah) maka gain yang dihasilkan akan besar. Akan tetapi apabila saluran pencatu memiliki arah aliran arus yang berlawanan maka gain
yang dihasilkan akan kecil.
4. Dari 4 jenis konfigurasi yang telah dirancang, diperoleh bahwa jenis Konfigurasi-4 memiliki nilaigainyang paling baik yaitu sebesar 11.32 dB 5. Konfigurasi-4 adalah konfigurasi terbaik yang dapat digunakan sebagai sistem pencatu antena mikrostrip array elemen 2x2. Hal ini dikarenakan dengan menggunakan konfigurasi tersebut antena memiliki nilai gain
5.2 Saran
Beberapa saran yang dapat penulis berikan :
1. Hasil simulasi dapat dilanjutkan pada tahap pabrikasi agar hasilnya dapat dibandingkan dengan pengukuran.
2. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dapat dicoba melakukan analisa dengan menggunakan perangkat lunak yang lain seperti Ansoft maupun
DAFTAR PUSTAKA
[1] Alaydrus, Mudrik. 2011.Antena Prinsip dan Aplikasi.Jakarta : Graha Ilmu. hal 1-4.
[2] Surjati, Indra. 2010. Antena Mikrostrip : Konsep dan Aplikasinya. Jakarta, Universitas Trisakti. hal 1
[3] Yong, Daniel. 2008. UHF Mirostrip Antenna Design and Simulation. First edition, Sim University Press. Hal 3-10.
[4] James JR dan Hall Ps. 1989.Handbook of Microstrip Antenna.First edition, Peter Peregrius Ltd, hal 1-17
[5] Constantine A. Balanis. 1997. Antenna Theory : Analysis and Design,USA, Jhon Willy and Sons, hal 28-64
[6] Ramesh Garg, Et Al.2001. Microstrip Design Handbook.Norwood, Artech House, hal 263-268
[7] Zarreen Aijaz dan S.C.Shivastava. Double Slot Coupled Microstrip Antenna, International Journal of Engineering Research and Aplication (IJERA), ISSN : 2248-9622, vol. 1, hal : 219-225
[8] Julio A.Navarro dan Kai Chang, Integrated Active Antennas and Spatial Power Combining, (USA: John Willey, 1996).
[9] Adel Bedair Abdel-Mooty Abdel-Rahman, 2005Design and Development of High Gain Wideband Microstrip Antenna and DGS Filters Using
Numerical Experimentation Approach, Disertasi, University Magdeburg, hal 18-22, hal 38-39, hal 130
