DAFTAR PUSTAKA
[1] Stallings, William.2007 “Komunikasi & Jaringan Nirkabel, Edisi Kedua, Jilid 1, terj. Sasongko”, Arya Dimas. Jakarta : Erlangga.
[2] Alaydrus, Mudrik. 2011. “Antena Prinsip dan Aplikasi”. Jakarta : Graha Ilmu
[3]Balanis, C.A. 2005. “Antenna Theory Analysis and Design, third edition”. Wiley inc: New Jersey.
[4] Pasaribu, Denny. 2013. “Rancang Bangun Antena Mikrostrip Patch Segiempat Pada Frekuensi 2.4 GHz dengan Metode Pencatuan Inset”. Universitas Sumatera Utara. Medan.
[5] James JR dan Hall Ps. 1989. “Handbook of Microstrip Antenna”. First edition, Peter Peregrius Ltd.
[6] Garg,R,.dkk.2001,”Microstrip Antena Design Handbook”,ISBN:0-89006-513 6, Artech House.Inc:London
[7] Misra,D.K, 2004, Radio Frequency And Microwave Communication Circuit: Analysis and Design,Second edition,Wiley-Interscience:New Jersey
[8]Surjati, I, 2010, Antena Mikrostrip Konsep dan Aplikasinya, ISBN:978-979 26-8952-0,Universitas Trisakti: Jakarta
[9] Ramesh, M., YIP KB, “Design Formula for Inset Fed Microstrip Patch Antena,” Journal of Microwave and Optoelectronics, Desember 2003 : hal 5-10
BAB III
STUDI PERANCANGAN SLOT UNTUK MEREDUKSI UKURAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGITIGA PADA FREKUENSI 2.4 GHz
3.1 Umum
Kebutuhanakanantenasaatinisemakin berkembang sehingga menyebabkan teknologiperancangan antena juga harus semakin meningkat. Antenayang dibutuhkanjugasemakinlamasemakinkompakdan harusmemiliki performayang tinggi.Antenamikrostrip merupakan salahsatu jenisantenayang dapat memenuhikebutuhan ini.PadaTugasAkhir ini, akan dirancangantena mikrostripuntuk mendapatkankarakteristikantenayang ditentukan. Jenisantena yang dirancang adalahantenamikrostrippatchsegitigayang bekerjapadafrekuensi2,44GHzdenganpenggunaanslot,yang digunakan pada aplikasi WLAN dan WiMAX. Yang dilakukan pada tahap ini adalah penentuanfrekuensiresonansiyang diinginkan,penentuanspesifikasi substrat yang akan digunakan,penentuandimensi patchantena,penentuan dimensi saluran pencatunya.
3.2 Diagram Alir Perancangan Antena
tidak
ya
Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Antena Menentukan
Frekuensi kerja dan jenis subtrat
Menghitung dimensi patch Antena dan ukuran slot
Simulasi dengan AWR Microwave office 2004
Hasil sesuai dengan yangdiharapkan.?
Tampilkan grafik hasil simulasi
Selesai
3.3 Perangkat Yang Digunakan
Untuk melakukan perancangan antena pada Tugas Akhir ini digunakan bantuan perangkat lunak (software).
Perangkat lunak yang digunakan dalam perancangan antena antara lain: 1. AWR Microwave Office 2004
2. Mikrosoft Excel 2010
3.4 PerancanganAntena Mikrostrip Patch Segitiga Tanpa Slot
Setiap substrate memiliki parameter yang berbeda-beda.Oleh karena itu perlu ditentukan terlebih dahulu jenis substrate yang digunakan sebagai antena mikrostrip.Jenis substrate yang digunakan dalam perancangan ini adalah FR-4 (epoxy). Jenis substrate ini dipilih selain harganya yang terjangkau, substrate
jenis ini juga banyak diproduksi dan memiliki kualitas yang cukup baik. Adapun parameter substrate ini dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Spesifikasi Parameter yang Digunakan
Frekuensi Kerja 2,44 GHz
Jenis Substrate FR4 (epoxy)
Konstanta Dielektrik Relatif (εr) 4,4
Dielektrik LossTangen (tan δ) 0,02
Ketebalan Substrate (h) 1,6 mm
Dari parameter yang terdapat pada Tabel 3.1 dapat ditentukan dimensi
perhitungan antena mikrostrip patch segitiga, untuk frekuensi 2,4 GHz (2.400-2.483 MHz) dengan frekuensi tengah 2,44 GHz, panjang patch dengan menggunakan persamaan 2.20.
�
=
2�3��√ɛ�= 38 mm
Dari hasil perhitungan di atas, diperoleh ukuran sisi patch segitiga untuk band 2,44 GHz sebesar 38mm.Saluran pencatu yang digunakan pada
perancangan antena
mikrostrippatchsegitigametodesinglestubinimempunyainilaiimpedansi masukan sebesar50Ωkarenakonektoryang digunakanpadaperancanganinimempunyai impedansi masukan50 Ω.Padaperancanganantena mikrostrip inidilakukan pengaturanlebarsaluranpencatudenganmenggunakanbantuansoftwareTXLine2003.
TampilanTXLineuntukmenentukanlebarsaluranpencatudapatdilihat padaGambar 3.2.
Gambar 3.2Tampilan TXLine 2003 untuk mencari lebar saluran pencatu MelaluiprogramTXLine2003ini, diperoleh bahwauntuk menghasilkan
mendapatkannilaiimpedansitersebutdilakukan pengaturan lebar saluran pencatu untuk,r=4,4danh=1,6mm, dapat ditentukan degan persamaan (2.23).
�0
dimana nilai B ditentukan dengan Persamaan (2.24)
�= 377�
Gambar 3.3 Rancangan antena mikrostip patch segitiga tanpa slot
3.5 Perancangan antena Pada Simulator
Adapun langkah – langkah perancangan antena pada simulator AWR
Microwave Office 2004 adalah: 1. Pembuatan EM Structure
Pada pembuatan EM structureini di berikan nama perancangan yang akan kita rancang seperti yang di tunjukkan pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4 Pembuatan EM structure pada simulator 2. Penentuan Enclouser (subtract infformation)
Gambar 3.5 Pengisian Enclouser pada simulator
Kemudian dilanjutkan dengan pengesian di elektrik layers dengan subtract yang digunakan seperti pada Gambar 3.6.
Selanjutnya dilakukan pengisian boundaries kemudian klik OK seperti terlihat pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Pengisian Boundaries pada simulator 3. Pembuatan patch Antena dan saluran Pencatunya
Patch dan saluran pencatunya dibuat sesuai dengan ukuran yang telah di perhitungkan.seperti terlihat pada Gambar 3.8
4. Penentuan Frekuensi
Penentuan frekuensi diatur pada option – project maka akan timbul tampilan menu seperti pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9Pengisian Frekuensi Kerja
Frekuensi kerja di isi berkisar 2,3 GHz – 2,6 GHz dengan step 0,015 lalu klik apply.
5. Output (grafik keluaran)
Gambar 3.10 Pembuatan Grafik keluaran
Setelah itu klik pada grafik yang telah dibuat, klik lalu pilih add measurement maka akan muncul menu seperti pada Gambar 3.11.
Pembuatan grafik keluaran Return Loss seperti terlihat pada Gambar 3.12
Gambar 3.12 Pembuatan Grafik keluaran Return Loss
Pembuatan grafik keluaran Gain ditunjukan pada Gamabar 3.13
3.6 Perancangan Antena Mikrostip Patch Segitiga Dengan Slot
Tujuan pada tugas akhir ini yaitu mereduksi ukuran patch antena mikrostrip segitiga dengan menggunakan slot. Untuk itu penulis harus menentukan ukuran panjang dan lebar slotnya terlebih dahulu.
Untuk menentukan panjang dan lebar slot kita dapat menggunakan persamaan seperti berikut :
untuk panjang slotnya maka:
Ps 0.1�0= 0.1� 123
= 123meter
=12.3mm
Untuk lebar slotnya maka,
Ls 0.1�0= 0.1� Ps
= 0.1 � 12.3
Dari hasil di atas di peroleh ukuran panjang slotnya adalah 12,3mm dan lebar slot 1.23mm, dibulatkan menjadi 12mm untuk panjangnya dan 1.2mm untuk lebarnya.
Setelah ukuran panjang dan lebar slotnya di dapat maka selanjutnya di rancang antena mikrostrip patch segitiga menggunakan slot seperti terlihat pada Gambar 3.14,Gambar 3.15 dan Gambar 3.16.
Gambar 3.14 Rancangan antena mikrostrip patch segitiga menggunakan slot
Gambar 3.15 Rancangan antena mikrostrip patch segitiga menggunakan slot
Vertikal ukuran 38mm
Gambar 3.16 Rancangan antena mikrostrip patch segitiga menggunakan slot
3.7 Variabel yang Dianalisis
Salah satu fungsi slot yaitu untuk mereduksi ukuran patch antena. Adapun variabel yang akan dianalisis adalah seberapa besar hasil reduksi
patch setelah diberi slot.
Titik acuannya adalah dengan melihat nilai dari salah satu parameter antena yang di hitung yaitu VSWR, apabila nilainya ≤ 2 . Ukuran patch yang akan di analisis dimulai dari 38 mm – 32 mm.
Pada slot yaitu dengan menggeser - geser letak slot secara vertikal dan horizontal terhadap sumbu Y dan sumbu X diantara patchnya,.Seperti yang terlihat pada Gambar 3.17. Gambar 3.18 dan Gambar 3.19.
Gambar 3.18pergeseran posisi slotbentuk Vertikal
BAB IV
ANALISIS DAN HASIL SIMULASI
4.1 Umum
Pada Tugas Akhir ini, akan dirancang antena mikrsotrip patch segitiga dengan menggunaaan Slot atau Celah untuk mereduksi ukuran pacth. Prosesperancangan ini menggunakan simulator AWR Microwave Office 2004.Adapun parameter yang akan dibahas adalah VSWR, return loss, gain, danpolaradiasi.
4.2 Analisi Antena Mikrostrip Patch Segitiga Tanpa Slot
Berdasarkan perancangan antena mikrostip pacth segitga pada frekuensi 2.4GHz tanpa penambahan Slotseperti pada Gambar 3.3, dilakukan simulasi dengan menggunakan program AWR Microwave 2004. Adapun hasil keluaran simulasi di tunjukkan pada Tabel 4.1dan grafik keluaranya pada Gambar 4.1, Gambar 4.2, Gambar 4.3 untuk masing – masing nilai VSWR, return loss, gain, danpolaradiasi.
Gambar 4.1 Nilai Simulasi VSWR Tanpa Slot ukuran patch 38mm
Gambar 4.3 Nilai Simulasi Return loss Tanpa Slot ukuranI patch 38mm
4.3 Analisis Antena Mikrostrip Patch Segitiga Dengan Slot
Pada antena mikrostrip patch segitiga dengan slot pertama akan dilakukan simulasi pada patch berukuran 38mm – 32mm, dengan posisi slot tepat di titik tengah patchnya,namun apabila tidak di dapat hasil yang terbaik maka akan dilakukan simulasi dengan mengubah – ubah posisi slotnya.berikut adalah data hasil simulasi seperti yang diperlihatkan pada Tabel 4.2. Tabel 4.3 dan Tabel 4.4.
Tabel 4.2 Nilai hasil simulasi dengan bentuk slot horizontal Slot Horizontal
Ukuran
patch antena 38mm 37mm 36mm 35mm 34mm 33mm 32mm VSRW 15.09 11.56 7.735 3.501 2.695 2.645 4.689
Tabel 4.3 Nilai hasil simulasi dengan bentuk slot vertikal
Tabel 4.4 Nilai hasil simulasi dengan bentuk slot Plus Slot Plus
4.3.1 Analisis Antena Dengan Slot Horizontal
Tabel 4.5 Nilai simulasi ukuran patch 33.7mm dengan perubahan posisi
Dari hasil simulasi di dapat nilai yang terbaik yaitu pada bentuk slot horizontal dengan ukuran patch 33.7mm.maka di dapat nilainya VSWR 2.266,
Return Loss -8.33 dan Gain 5.612.
Hasil perhitungan reduksi dalam persen adalah :
%����ℎℎ��������� = 38−33.7
38 � 100 %
= 11,31%
Adapun grafik keluaran nilai patch ukuran 33.7mm pada bentuk slot
horizontal dapat dilihat pada Gambar 4.4, Gambar 4.5 dan Gambar 4.6.
pergeseran slot X + X - Y+ Y - X + X - Y+ Y- X+ X- Y+
Y-1mm 2.915 2.297 2.599 2.266 -6.3 -7.902 -7.111 -8.233 5.612 5.612 5.611 5.612 2mm 2.402 35.88 2.969 2.514 -7.7 -0.4844 -6.164 -7.326 5.612 4.285 5.611 5.612
3mm 3.101 3.035 -5.896 -5.971 5.611 5.611
4mm 41.86 3.836 -0.415 -4.662 4.585 5.61
vswr Return loss Gain
Gambar 4.4 Nilai VSWR ukuran patch 33.7 mm pada posisi slot yang di ubah
Gambar 4.6 Nilai Gain ukuran patch 33.7 mm pada posisi slot yang di ubah
4.3.2 Analisis Antena Dengan Slot Vertikal
Berdasarkan rancangan seperti pada Gambar 3.21 maka berikutnya dilakukan simulasi, sama seperti slot horizontal,namun bedanya pada bentuk slot
Tabel 4.6. Nilai simulasi ukuran patch 37.5mm dengan perubahan posisi slot
Dari hasil simulasi di dapat nilai yang terbaik pada bentuk slot vertikal dengan ukuran patch 37.5mm, maka didapat nilainya. VSWR 1.773, Return Loss -11.38 dan Gain 5.617.
Hasil perhitungan reduksi dalam persen adalah :
%����ℎ��������= 38−37.5
38 � 100 %
1,31%
Adapun grafik keluaran nilai patch ukuran 37.5mm pada bentuk slot
vertikal dapat dilihat pada Gambar 4.7, Gambar 4.8 dan Gambar 4.9.
Pergeseran slot X+ X- Y+ Y- X+ X- Y+ Y- X+ X- Y+
Y-1mm 2.038 2.076 2.122 2.132 -9.499 -9.274 -9.051 -8.997 5.615 5.615 5.616 5.616 2mm 2 2.045 2.087 2.135 -9.724 -9.464 -9.215 -8.969 5.615 5.616 5.615 5.615 3mm 1.948 1.983 2.229 2.0744 -10.04 -9.821 -8.522 -9.296 5.615 5.616 5.615 5.615 4mm 1.892 1.888 2.27 2.062 -10.42 -10.44 -8.34 -9.37 5.615 5.616 5.615 5.615 5mm 1.887 1.773 2.295 2.063 -10.46 -11.38 -8.232 -9.464 5.614 5.617 5.615 5.615
vswr Return loss Gain
Gambar 4.7. Nilai VSWR ukuran patch 37.5 mm pada posisi slot yang di ubah
Gambar 4.9. Nilai Gain ukuran patch 37.5 mm pada posisi slot yang di ubah
4.3.3 Analisis Antena Dengan Slot Plus
Pada bentuk slot plus nilai terbaiknya berada pada ukuran patch
33mm,dapat dilihat pada Tabel 4.4. maka dilakukan perancangan untuk mendapatkan nilai terbaiknya dengan cara mengubah ukuran patchnya dan mengubah – ubah posisi slotnya.Didapat ukuran patchnya yaitu 33.7mm.seperti terlihat pada Gambar 3.22. data hasil simulasi seperti terlihat pada Tabel 4.7.
Tabel 4.7. Nilai simulasi ukuran patch 33.7mm dengan perubahan posisi slotPlus
Pergeseran slot X+ X- Y+ Y- X+ X- Y+ Y- X+ X- Y+
Y-1mm 2.066 1.965 2.195 2.672 -7.798 -9.771 -8.554 -6.857 5.826 5.803 5.816 5.827 2mm 2.378 23.81 2.254 3.243 -9.182 -0.731 -8.339 -5.554 5.821 5.632 5.809 5.833 3mm 1.797 30.48 2.402 4.123 10.94 -0.57 -7.794 -4.307 5.811 5.541 5.805 5.838 4mm 4.171 5.245 -0.4166 -3.365 5.61 5.844
vswr Return loss Gain
Ket : Y + : pergeseran slot ke atas + 1mm dst. Y- : pergeseran slot ke bawah -1mm dst X+ :pergeseranslot ke kanan +1mm dst X- : pergeseran slot ke kiri -1mm dst
Dari hasil simulasi di dapat nilai yang terbaik yaitu pada bentuk slot
vertikal dengan ukuran patch 37.5mm, maka didapat nilainya. VSWR 1.797, Return Loss -10.94 dan Gain 5.811
Hasil perhitungan reduksi dalam persen adalah :
%����ℎ����= 38−33.7
38 � 100 %
= 11,31%
Adapun grafik keluaran nilai patch ukuran 33.7mm pada bentuk slot plus dapat dilihat pada Gambar 4.10, Gambar 4.11 dan Gambar 4.12.
Gambar 4.11. Nilai Return Loss ukuran patch 33.7 mm pada posisi slot yang di ubah
Gambar 4.12. Nilai Gain ukuran patch 33.7 mm pada posisi slot yang di ubah Dari data yang diperoleh nilai VSWR yang lebih baik adalah ketika patch
Gambar 4.13 Antena mikrostrip patch segitiga dengan bentuk slot plus (X+3) 4.4 Analisis Perbandingan Antena patch Segitiga tanpa dan dengan Slot
Setelah melakukan simulasi terhadap antena mikrostrip patch segitiga tanpa slot dan dengan slot, maka diproleh nilai VSWR, return loss, gain dan polaradiasi.
Besar nilai VSWR = 1 adalah nilai ideal yang menyatakan bahwa tidak terjadi gelombang pantul dan dapat dikatakan terjadi transfer daya maksimum. Sedangkan, nilai VSWR = ∞ menyatakan bahwa tidak ada gelombang yang diteruskan untuk dipantulkan. Nilai perbandingan VSWR antara antena mikrostrip
Gambar 4.14 Perbandingan nilai VSWR Antena Mikrostrip Tanpa dan Dengan
Slot
Dari Gambar 4.14 tersebut dapat dilihat nilai VSWR antena dengan slot
horizontal, vertikal dan plus mengalami kenaikan yaitu slot horizontal 2.266, slot
vertikal 1.773 dan slot plus 1.797 dibandingkan nilai VSWR tanpa slot yaitu 1,465. Namun pada antena dengan slot mengalami penurunan ukuran patchnya
yaitu: slot horizontal 33.7mm, slot vertikal 37.5mm dan slot plus 33.7mm dibandingkan dengan antena tanpa slot yang memiliki ukuran 38mm. Hal ini menunjukan bahwa slot dapat mereduksi ukuran patch antena mikrostrip.
Parameter yang disimulasikan berikutnya adalah nilai return loss tanpa
Gambar 4.15 Perbandingan Nilai Return Loss Antena Tanpa dan Dengan slot
Parameter yang di simulasikan berikutnya adalah Gain dan Polaradiasi. Adapun perbandingan hasil simulasi antena tanpa dan menggunakan slot
ditunjukkan pada Gambar 4.16
Gambar 4.16 Perbandingan Nilai Gain dan Polaradiasi Antena Tanpa dan Dengan Slot
5,811dB. Hasil simulasi parameter – parameter perbandingan antena tanpa dan dengan slot, dapat dilihat pada Tabel 4.8.
Tabel 4.8 Perbandingan Nilai Parameter Antena Tanpa dan Denga Slot
Parameter Antena Antena Tanpa Slot
Parameter Antena Antena Tanpa Slot
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 kesimpulan
Pada Tugas Akhir ini telah dirancang antena mikrostrip patch segitiga dengan menggunakan slot pada setiap patchnya, dari hasilperancangan simulasi diperoleh beberapa kesimpulan :
1. Perancangan slot pada patch antena Mikrostrip mempengaruhi Frekuensi resonansi,dimana hasil yang baik dalam penggunaan slot tersebut di peroleh dengan bentuk slot plus.
2. Berdasarkan hasil simulasi pada Frekuensi yang sama yaitu 2.44 GHz, penggunaan slot bentuk Horizontal menghasilkan reduksi sebesar 11.31% VSWR 2.266,pada slot horizontal tidak memenuhi spesifikasi yang di inginkan, pada slot bentuk Vertikal menghasilkan reduksi sebesar 1.31%, VSWR 1.773 memenuhi spesifikasi yang di inginkan namun hasil reduksinya kecil dan pada slot bentuk Plus menghasilkan reduksi sebesar 11.31% VSWR 1.797 memenuhi spesifikasi yang di inginkan dan hasil reduksinya juga lebih baik.
5.2 Saran
Adapun saran yang dapat penulis sampaikan setelah pengerjaan Tugas Akhir ini antara lain :
1. Setelah melakukan perancangan, lebih baik bila dilanjutkan pada tahap proses produksi, sehingga antena dapat digunakan langsung pada aplikasi WLAN
BAB II
ANTENA MIKROSTRIP
2.1 Antena
Pada sistem komunikasi radio diperlukan adanya antena sebagai pelepas energi elektromagnetik ke udara (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 elektromagnetik. Antena sebagai alat pemancar (transmitting antenna) adalah sebuah transducer (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.[1]
2.2 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 salah 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) dan Global Positioning System (GPS) [2].
Antena mikrostrip merupakan salah satu jenis antena yang berbentuk papan tipis yang mampu bekerja pada frekuensi yang sangat tinggi.Antena mikrostrip dibuat dengan menggunakan sebuah substrate yang mempunyai tiga buah lapisan struktur dari substrate tersebut. Struktur tersebut terdiri dari patch antena yang sangat tipis (t<<�0, �0adalah panjang gelombang di ruang hampa) dan bidang pentanahan atau ground plane yang dapat dicetak pada satu atau lebih dielektrik
substrate (h<<�0 , biasanya 0.0003 �0 ≤ h ≤0.05 �0 )[2]. Bagian-bagian tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.1 dan memiliki fungsi seperti dijelaskan sebagai berikut [3] :
1. Pacth, merupakan bagian dari antena mikrostrip yang berfungsi sebagai elemen peradiasi gelombang elektromagnetik ke ruang bebas yang terletak dibagian paling atas antena. Bentuk patch antena mikrostrip bermacam-macam, diantaranya segiempat, lingkaran, segitiga, circular ring dan lain sebagainya.
dari patch. Dalam perancangan antena mikrostrip, karakteristik substrate
sangat berpengaruh pada besar parameter-parameter antena. Ketebalan dielektrik substratememiliki pengaruh besar terhadap bandwidth antena mikrostrip, dengan menambah ketebalan substrate dapat memperbesar
bandwidth [4].
3. Ground plane, merupakan bagian dari antena mikrostrip yang berfungsi untuk memisahkan substrate dielektrik dengan benda lain yang dapat menggangu radiasi sinyal.
2.3 Kelebihan dan Kekurangan Antena Mikrostrip
Teknologi antena mikrostrip ini sampai sekarang masih merupakan salah satu topik yang menarik di dalam berbagai aplikasi gelombang mikro, baik di bidang akademis, industri, maupun penelitian. Berikut ini Beberapa keuntungan dari antena mikrostrip yaitu [5] :
1. Mempunyai bobot yang ringan dan volume yang kecil.
2. Konfigurasi yang low profile sehingga bentuknya dapat disesuaikan dengan perangkat utamanya.
3. Biaya fabrikasi yang murah sehingga dapat dibuat dalam jumlah yang besar.
4. Mendukung polarisasi linear dan sirkular.
5. Dapat dengan mudah diintegrasikan dengan microwave integrated circuits
(MICs)
Namun, antena mikrostrip juga mempunyai beberapa kelemahan, yaitu : 1. Bandwidth yang 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
2.4 Parameter Antena Mirostrip
Kualitas antena dapat dilihat dari kerja parameter antena tersebut. Dengan mengetahui nilai parameter antena, dapat ditentukan apakah suatu antena cocok digunakan pada aplikasi yang diinginkan. Ada beberapa parameter-parameter penting sebagai karakteristik antena yang biasanya ditentukan pada pengamatan medan jauh (far field) [2].
2.4.1 Bandwidth
Bandwidth adalah daerah rentang frekuensi kerja dari suatu antena, dimana pada rentang tersebut antena dapat bekerja dengan efektif agar dapat menerima dan memancarkan gelombang pada band frekuensi tertentu. Pengertian harus dapat bekerja dengan efektif adalah bahwa distribusi arus dan impedansi dari antena pada range frekuensi tersebut benar-benar belum banyak mengalami perubahan yang berarti. Sehingga pola radiasi yang sudah direncanakan serta VSWR yang dihasilkannya masih belum keluar dari batas yang diizinkan.
frekuensi tengah sebesar fc, namun ia juga masih dapat bekerja dengan baik pada
frekuensi f1(dibawah fc) sampai dengan f2 (diatas fc), maka lebar bandwidth dari
antena tersebut adalah (f1 – f2). Tetapi apabila dinyatakan dalam persen, maka
bandwidth antena tersebut dinyatakan dengan Persamaan 2.1 [7]
��= �2−�1
�� × 100 % (2.1)
Pada antena mikrostrip, ada beberapa jenis bandwidth yang biasanya digunakan dalam perancangan ataupun pengukuran, yaitu [6]:
a. Impedance bandwidth, yaitu rentang frekuensi di mana patch antena berada pada keadaan matching dengan saluran pencatu. Hal ini terjadi karena impedansi dari elemen antena bervariasi nilainya tergantung dari nilai frekuensi. Nilai matching ini dapat dilihat dari return loss dan VSWR.
b. Pattern Bandwidth, yaitu rentang frekuensi di mana beamwidth, sidelobe, atau gain, yang bervariasi menurut frekuensi memenuhi nilai tertentu. Nilai tersebut harus ditentukan pada awal perancangan antena agar nilai
bandwidth dapat dicari.
c. Polarization atau axial ratio bandwidth adalah rentang frekuensi di mana polarisasi (linier atau melingkar) masih terjadi. Nilai axial ratio untuk polarisasi melingkar adalah lebih kecil dari 3 dB.
2.4.2 Gain
tertentu. Untuk menentukan dimensi elemen peradiasi, maka terlebih dahuli harus di tentukan frekuensi kerja (fr) yang di gunakan, agar dapat mencari panjang
gelombang di ruang bebas (λ0) pada persamaan 2.2 [6]
�0 =
� �(2.2)
Setelah nilai (
�
0) di peroleh, maka�
� dapat di hitung. Dimana�
� merupakanpanjang gelombang pada bahan dielektrik yang besarnya dapat dihitung dengan persamaan 2.3 [6]
�� = �ɛ���0
(2.3)
Gain diperoleh dengan menggunakan persamaan 2.4 [6].
G = 4
�� = Panjang gelombang bahan dielektrik
(���
2 )= Luas Segitiga
secara isotropik sama dengan daya yang di terima oleh antena (Pin) dibagi dengan
4π. Penguatan absolut ini dapat di hitung dengan persamaan 2.5[6]:
Gain = 4π �(�.⌀)
���
(2.5)
Dimana :�(�.⌀) : intensitas radiasi pada arah tertentu
Pin: intensitas radiasi yang di terima
Selain penguatan absolute, ada juga penguatan relatif.Di defenisikan sebagai perbandingan antara perolehan daya pada antena referensi pada arah yang di referensikan juga. Daya masukan harus sama di antara kedua antena itu. Akan tetapi antena referensi merupakan sumber isotropis yang lossless.Secara umum dapat dihubungkan dengan persamaan 2.6 [6].
G = d 4��(�.⌀) �����������(2.6)
Dimana :d :jarak antar antena
Pinlossless : intensitas radiasi diterima yang losslees
2.4.3 VSWR
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
Persamaan 2.7 digunakan untuk mencari nilai VSWR atau S.
� = ││⊽│���
⊽│��� =
1+ │г│
1−│г│ (2.7)
Koefisien refleksi tegangan (г) memiliki nilai kompleks, yang
merepresentasikan besarnya magnitudo dan phasa dari refleksi.Dimana besar г
ditentukan dengan Persamaan 2.8.
г= �0−
�0+
= ��−�0
��+ �0 (2.8)
dimana Z0 adalah impedansi saluran lossless dan ZL adalah impedansi beban. Untuk beberapa kasus sederhana, ketika bagian imaginer dari г sama dengan nol,
maka :
1. Г = -1 : Merefleksikan negatif maksimum, ketika saluran terhubung singkat
2. Г = 0 : Tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaan matched
sempurna
3. Г = +1 : Refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian terbuka
Kondisi yang paling baik adalah ketika nilai VSWR sama dengan 1 atau S = 1, yang berarti tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching
sempurna. Namun kondisi ini pada prakteknya sulit didapatkan. Oleh karena itu nilai standar VSWR yang diijikankan untuk simulasi dan fabrikasi antena mikrostrip adalah VSWR lebih kecil sama dengan 2 [6].
Return loss dapat terjadi akibat adanya diskontinuitas diantara saluran transmisi dengan impedansi masukan beban (antena), sehingga tidak semua daya yang diradiasikan melainkan ada yang dipantulkan kembali. Return loss
menunjukkan adanya perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan [6].
Nilai return loss dapat dicari dengan cara memasukkan koefisien tegangan
[Г] ke dalam Persamaan 2.9:
����������= 20 Log10│г│ (2.9)
Nilai return loss yang baik adalah dibawah -9,54 dB, sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan atau dengan kata lain, saluran transmisi sudah dalam keadaan matching. Nilai parameter ini menjadi salah satu acuan untuk melihat apakah antena sudah dapat bekerja pada frekuensi yang diharapkan atau tidak.
2.4.5 Pola Radiasi
Gambar 2.1 Bentuk Grafis Pola Radiasi Antena
2.4.6 Impedansi Masukan
Impedansi masukan adalah perbandingan antara tegangan dan arus.Impedansi masukan disebut juga sebagai impedansi dari antena tersebut pada terminalnya.Impedansi masukan (Zin) terdiri dari bagian real (Rin) dan imajiner (Xin) dan dapat ditulis sesuai Persamaan 2.10.
��� = ( ��� +����) ٠(2.10)
Daya real (Rin) merupakan daya terdisipasi yang menggambarkan hilangnya daya akibat dari panas atau radiasi. Sedangkan komponen imajiner Xin (reaktansiinput) mewakili reaktansi antena serta daya yang tersimpan di sekitar antena [6].
2.4.7 Keterarahan (Directivity)
diradiasikan oleh antena dibagi dengan 4π. Dengan demikian, keterarahan dapat
dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.11 [3].
� = ��
0 =
4 ��
���� (2.11)
Jika arah tidak ditentukan, keterarahan terjadi pada intensitas radiasi maksimum yang didapat dengan Persamaan 2.12 [3].
� = �0 = �����
Umax : Intensitas radiasi maksimum
U0 : Intensitas radiasi pada sumber isotropik Prad : Daya total radiasi
2.5 Rugi-Rugi Saluran Mikrostrip
Rugi-rugi pada saluran mikrostrip terjadi pada substrate dan elemen peradiasi antena yang dinyatakan dalam faktor pelemahan (α). Faktor pelemahan yang paling domian pada antena mikrostrip tergantung pada faktor geometri, sifat dielektrik dari substrate dan konduktor, serta frekuensi yang digunakan .Ada 3 jenis rugi-rugi yang utama yaitu rugi-rugi dielektrik, rugi-rugi konduktor, dan rugi-rugi radiasi [10].
2.5.1 Rugi-Rugi Dielektrik
Rugi-rugi dielektrik disebabkan oleh sifat konduktivitas dielektrik dan
dinyatakan sebagai koefisien pelemahan dielektrik (αd).Besarnya rugi-rugi
dielektrik pada saluran mikrostrip dinyatakan dengan Persamaan 2.13 [3].
�� = 4.34������� �������−−11� ����
εeff : permitivitas dilektrik relatif efektif (F/m) εr : permitivitas dielektrik relatif substrat (F/m) εo : permitivitas ruang hampa (8.854×10-12 F/m)
2.5.2 Rugi-Rugi Konduktor
Suatu saluran mikrostrip yang memiliki rugi-rugi dielektrik yang rendah, maka sumber rugi-rugi utama diakibatkan tidak sempurnanya konduktor yang ada dan besarnya rugi-rugi konduktor dinyatakan dengan Persamaan 2.14 dan 2.15[3].
�� = 8.686�.�� ����� ��� � (2.14)
�� = ��.���.�(Ω) (2.15)
dimana:
αc : rugi-rugi konduktor (dB/cm)
Rs : resistansi permukaan (Ω)
Zo : impedansi karakteristik saluran (Ω) w : lebar saluran mikrostrip (mm) µ : permeabilitas bahan
σc : konduktivitas konduktor (mho/cm)
Berdasarkan persamaan diatas diperoleh besarnya koefisien pelemahan (α)
merupakan penjumlahan antara rugi-rugi dielektrik (αd) dan rugi-rugi konduktor (αc) yang dinyatakan dengan Persamaan 2.16 [3].
�= �� +����� ��� � (2.16)
dengan:
α : koefisien pelemahan (dB/cm)
2.5.3 Rugi-Rugi Radiasi
Rugi-rugi radiasi sangat tergantung pada ketebalan dan konstanta dilektrik
substrate. Rugi-rugi ini dinyatakan dalam bentuk rasio daya yang diradiasikan terhadap daya total yang diberikan ke saluran. Rasio daya yang diradiasikan oleh saluran microstrip open circuit dinyatakan oleh Persamaan 2.17 dan 2.18 [3].
����
dari substitusi persamaan diatas, diperoleh Persamaan 2.19.
�� = 240.�2��ℎ��
εeff : permitivitas dielektrik relatif efektif (F/m)
2.6 Antena Mikrostrip Patch Segitiga
(ground).Salah satu bentuk patch antena mikrostrip adalah segitiga. Dalam Tugas Akhir ini, akan dibahas mengenai perancangan antena mikrostrip segitiga sama sisi dengan menggunakan slot[9]. Bentuk segitiga memiliki keunggulan dibandingkan dengan bentuk segi empat : yaitu untuk menghasilkan karakteristik radiasi yang sama, luas yang dibutuhkan oleh bentuk segitiga lebih kecil dibandingkan dengan luas yang dibutuhkan oleh antena mikrostrip bentuk segi empat. Bentuk antena mikrostrip patch segitiga dapat dilihat pada Gambar 2.2[9]
Gambar 2.2 Antena Mikrostrip patch Segitiga
Panjang sisi patch antena segitiga sama sisi dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan 2.20 [3].
ɑ
=
2�3��√ɛ�
dan
ɑe= ɑ+h (ɛ�
)
-1/2
(
2.20)2.6.1 Antena Mikrostrip Slot
peradiasi dapat di eksitasi oleh saluran transmisi koaksial,saluran mikrostrip,atau kopling elektromagnetik. Bentuk antena mikrostip celah (slot) tunggal dapat di lihat pada gambar 2.3.
Gambar 2.3.Antena celah (slot) tunggal.
Pada antena mikrostrip celah (slot) meliputi suatu slot yang memotong pada bidang tanah dengan saluran mikrostrip, sehingga slot akan tegak lurus dengan konduktor pada saluran mikrostrip.[10]
Penambahan slot pada patch bentuk segitiga membuat luas yang dibutuhkan akan semakin kecil dikarenakan salah satu fungsinya celah (slot) yaitu untuk mereduksi ukurannya.
2.7 Dimensi Antena
Pengaturan panjang dan lebar antena mikrostrip harus sesuai agar bandwidth yang dihasilkan lebar, karena apabila terlalu pendek maka bandwidth yang dihasilkan sempit sedangkan apabila terlalu panjang maka akan dihasilkan bandwidth yang lebar tetapi efisiensi radiasi nya menjadi kecil.
Pendekatan yang digunakan untuk mencari panjang antena mikrostrippatch segitiga,dapat menggunakan Persamaan 2.21 [3].
�= 2�
2.7.1 Menentukan Lebar Saluran Pencatu
Dalam perancangan antena mikrostrip terlebih dahulu kita harus menghitung dimensi antena yang akan di buat yang meliputi panjang sisi patch -nya. Setelah di peroleh panjang sisi segitiga dari patch, langkah selanjunya adalah menentukan ukuran saluran pencatu inset dilakukan dengan menghitung lebar dan panjangnya. Lebar saluran pencatu inset di hitung dengan persamaan 2.22 [3]
�0
ℎ =
8��
�2�−2 (2.22)
Persamaan (2.22) berlaku untuk nilai �0
ℎ < 2, sedangkan untuk �0
ℎ > 2 nilai W0 ditunjukkan oleh Persamaan (2.23) [5].
dengan A dan B bernilai seperti Persamaan (2.24) dan (2.25).
Untuk menghitung panjang saluran pencatu (y0) digunakan Persamaan (2.26), dimana persamaan ini valid untuk nilai 2 ≤ εr ≤ 10 [8].
�0= 10−4(0.001699��7+ 0.13761��6−6.1783��5+ 93.187��4−682.69��3+
2561.9��2−4043��+ 6697)�
ℎ (2.26)
2.8 WLAN
Perkembangan komunikasi wireless di abad ini sangat dibutuhkan. Hal ini dikarenakan manusia ingin berkomunikasi dengan sesamanya tanpa dibatasi oleh jarak dan tempat. Komunikasi wireless yang sedang berkembang saat ini adalah
WLAN dan WiMAX dimana kelebihan dari kedua teknologi ini adalah mobilitas dan produktivitas tinggi, kemudahan dan kecepatan instalasi serta fleksibel.
WLAN adalah suat
802.11 adalah sebuah standart yang digunakan dalam jaringan Wireless / jaringan Nirkabel dan di implementasikan di seluruh peralatan Wireless yang ada. 802.11 di keluarkan oleh IEEE sebagai standart komunikasi untuk bertukar data di udara/ nirkabel.
gelombang radio sebagai media tranmisinya.
IEEE 802.11b merupakan pengembangan dari standar IEEE 802.11 yang
asli, yang bertujuan untuk meningkatkan kecepatan hingga 5.5 Mb/s atau 11 Mb/s
HR. Padaprakteknya, kecepatan maksimum yang dapat diraih oleh standar IEEE
802.11b mencapai 5.9 Mb/s pada protokol TCP, dan 7.1 Mb/s pada protokol UDP.
Metode transmisi yangdigunakannya adalah DSSS.
Standard ini sempat diterima oleh pemakai didunia dan masih bertahan sampai saat ini.Tetapi sistem b bekerja pada band yang cukup kacau, seperti gangguan pada Cordless dan frekuensi Microwave dapat saling menganggu bagi daya jangkaunya. Standard 802.11b hanya memiliki kemampuan tranmisi standard dengan 11Mbps atau rata rata 5MBbit/s yang dirasakan lambat, mendouble (turbo mode) kemampuan wireless selain lebih mahal tetapi tetap tidak mampu menandingi kemampuan tipe a dan g.
Tabel 2.1Chanel WLAN
Karena alasan ini, Channel 1, 6, dan 11 adalah channel yang sering digunakan karena sinyalnya tidak overlap.
2.9 AWR Microwave Office 2004
Awr Microwave Office 2004merupakan software yang digunakan untuk mendesain dan menganalisis kinerja pada radio frequency (RF), microwave,
millimeterwave, analog, dan desain RFIC yang memungkinkan untuk
menggambar langsung kedalam sistem AWR. Microwave Office (MWO) dan
Analog Office (AO) memungkinkan untuk merancang desain sirkuit yang rumit secara linear, non-linear, serta struktur elektromagnet, dan menampilkan layout
dari desain tersebut. Software ini juga bekerja dengan cepat dan menganalisis secara akurat.
Microwave Office merupakan solusi perangkat lunak yang paling komprehensif dalam merancang berbagai jenis rangkaian microwave dan RF.
Microwave office terkenalkarena memiliki user interface yang intuitif. Keunikan dari arsitekturnya membuat perangkat ini dapat berintegrasi dengan produk AWR yang 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 dari Microwave Office adalah sebagai berikut:
Kemampuan :
a. Perancangan schematic/layout.
d. Sintesis, optimasi, dan analisis hasil e. DRC/L vs skematik
f. Process designs kits (PDKs) dari berbagai perancangan
Aplikasi :
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Antena mikrostrip adalah suatu konduktor metal yang menempel di atas
ground plane yang diantaranya terdapat bahan dielektrik. Antena mikrostrip tersusun atas 3 komponen yaitu: ground plane, substratedan patch peradiasi.
Antena mikrostrip merupakan salah satu antena gelombang mikro yang digunakan sebagai radiator pada sejumlah sistem telekomunikasi moderen saat ini.Hal ini disebabkan karena ukuran antena mikrostrip yang kecil dan beratnya yang ringan membuat jenis antena ini sederhana untuk dibuat dan mudah untuk diintegrasikan.[1]
Antena adalah suatu bagian yang tidak dapat dipisahkan dari suatu sistem komunikasi wireless/nirkabel(tanpa kabel). Semakin populernya komunikasi
nirkabel membuat kebutuhan akan antena meningkat. Seiring dengan semakin majunya teknologi semikonduktor, menyebabkan ukuran dari perangkat komunikasi yang digunakan semakin mengecil.Oleh karena itu dibutuhkan suatu antena dengan bentuk fisik yang mudah difabrikasi serta memiliki performa tinggi untuk diaplikasikan pada perangkat telekomunikasi nirkabel yang ada. Antena mikrostrip adalah jawaban dari permasalahan diatas[1].
Salah satu bentuk patch dari antena mikrostrip adalah bentuk segi tiga sama sisi. Dimana bentuk segitiga memiliki keunggulan dibandingkan dengan bentuk
Bentuk celah atau slot pada antena mikrostrip sebenarnya sama dengan bentuk antena segi empat dengan panjang dan lebar. Celah atau slot merupakan bagian alternatif dari fungsi elemen peradiasi, dimana salah satu pengaruhnya adalah untuk mereduksi ukurannya.[1]
Pada tugas akhir ini di lakukan studi tentang penggunaan slot pada antena mikrostrip patch segi tiga. Adapun parameter yang di analisis adalah ukuran slot, ukuran patch, VSWR (Voltage Standing WaveRatio), dan gain.Studi dilakukan dengan menggunakan simulator AWR.
1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan pada Tugas Akhir ini yaitu:
1. Perancangan antena mikrostrip patch segitga.
2. Perancangan slot pada antena mikrostrip patch segitiga. 3. Analisis perancangan slot terhadap ukuran patch.
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui bagaimana pengaruh reduksi pada antena mikrostrip patch segi tiga slot tengah.
1.4 Batasan Masalah
Agar pembahasan lebih terarah, maka pembahasan dibatasi sebagai berikut:
1. Hanya membahas antena mikrostrip patch segi Tiga
2. Parameter yang dibahas hanya: return loss, VSWR, pola radiasi dan gain. 3. Bentuk patch yang digunakan adalah segi tiga.
4. Analisis menggunakancara simulasi dengan bantuan software simulator
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang dilakukan pada penulisan Tugas Akhir ini adalah:
a. Studi literatur yaitu dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik Tugas Akhir ini dari buku-buku referensi baik yang dimiliki oleh penulis atau di perpustakaan dan juga dari artikel-artikel, jurnal, internet dan lain-lain.
b. Perancangan merupakan merancang antena pacth segi tiga dengan menggunakan software.
c. Simulasi yaitu melakukan simulasi terhadap perancangan antena dengan menggunakan perangkat lunak komputer.
d. Analisis yaitu menganalisa perbandingan hasil simulasi antena dan hasil perhitungan antena mikrostrip patch segi tiga.
e. Kesimpulan yaitu melihat bagaimana hasil antena mikrostip patchsegetiga setelah dilakukan simulasi.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan pemahaman terhadap Tugas Akhir ini maka penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN
BAB II : ANTENA MIKROSTRIP
Bab ini berisi penjelasan tentang antena mikrostrip secara umumdan penjelasan tentang antena mikrostrip patchsegitiga secara khusus.
BAB III: STUDI PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP
PATCHSEGI TIGA MENGGUNAKAN SLOT PADA
FREKUENSI 2.4GHz
Bab ini berisi penjelasan tentang perancangan antena mikrostrip patch
segitiga.
BAB IV: ANALISIS HASIL SIMULASI DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang hasil simulasi secara teori maupun literasi
dengan menggunakan perangkat lunak AWR Microwave Office 2004.
BAB V : PENUTUP
ABSTRAK
Antena mikrostrip merupakan salah satu perangkat komunikasi yang sangat penting, disamping memiliki bentuk dan ukuran yang kecil dengan kemampuan meradiasi dan menerima sinyal yang baik.Dengan berkembangnya teknologi semikonduktor menyebabkan ukuran dari perangkat yang digunakan semakin mengecil.Oleh karena itu dibutuhkan suatu antena dengan bentuk fisik yang kompak, mudah di pabrikasi dan memiliki peforma yang tinggi untuk diaplikasikan pada perangkat nirkabel yang ada, maka Antena mikrostrip adalah solusi yang terbaik untuk digunakan pada permasalahan tersebut.
Pada Tugas Akhir ini, dirancang sebuah antena mikrostrip patch segitiga dengan penambahan slotpada patchnya yang diharapkan dapat mereduksi ukuran-nya dan mampu bekerja secara optimal pada frekuensi 2.4 GHz.
Berdasarkan analisa pengukuran, diperoleh nilai VSWR untuk masing - masing jenis slot yang digunakan ≤ 2, adapun tingkat pereduksian -nya pada slot horizontal 33.7 mm atau 11.3%, vertikal 37.5 mm atau 1.3%, dan pada slot plus 33.7 mm atau 11,3%, dari ukuran awalnya 38 mm.
TUGAS AKHIR
STUDI PERANCANGAN
SLOT
UNTUK MEREDUKSI
UKURAN ANTENA MIKROSTRIP
PATCH
SEGI TIGA PADA
FREKUENSI 2.4GHz
Diajukan untuk memenuhi persyaratanmenyelesaikan pendidikan sarjana(S-1) padaDepartemen Teknik Elektro
Oleh
IRZALIAN TAMARA
080402005
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
ABSTRAK
Antena mikrostrip merupakan salah satu perangkat komunikasi yang sangat penting, disamping memiliki bentuk dan ukuran yang kecil dengan kemampuan meradiasi dan menerima sinyal yang baik.Dengan berkembangnya teknologi semikonduktor menyebabkan ukuran dari perangkat yang digunakan semakin mengecil.Oleh karena itu dibutuhkan suatu antena dengan bentuk fisik yang kompak, mudah di pabrikasi dan memiliki peforma yang tinggi untuk diaplikasikan pada perangkat nirkabel yang ada, maka Antena mikrostrip adalah solusi yang terbaik untuk digunakan pada permasalahan tersebut.
Pada Tugas Akhir ini, dirancang sebuah antena mikrostrip patch segitiga dengan penambahan slotpada patchnya yang diharapkan dapat mereduksi ukuran-nya dan mampu bekerja secara optimal pada frekuensi 2.4 GHz.
Berdasarkan analisa pengukuran, diperoleh nilai VSWR untuk masing - masing jenis slot yang digunakan ≤ 2, adapun tingkat pereduksian -nya pada slot horizontal 33.7 mm atau 11.3%, vertikal 37.5 mm atau 1.3%, dan pada slot plus 33.7 mm atau 11,3%, dari ukuran awalnya 38 mm.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas Berkah dan Rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:
“STUDI PERANCANGAN SLOT UNTUK MEREDUKSI UKURAN ANTENA MIKROSTRIP PATCHSEGI TIGA PADA FREKUENSI 2.4GHz”
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu (S-1) di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa, yaitu Ayahanda Munawar Kazetdan Ibunda Masliana, S.Pd, yang telah membesarkan, mendidik, dan selalu mendoakan penulis tanpa mengenal rasa lelah. Selanjutnya rasa sayang kepada saudara-saudaripenulis,Sosa Irzayuliana dan Rima Purnala Rosyiyang selalu memberi dukungan dan selalu bersama penulis dalam menjalani lika-liku kehidupan.
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada:
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim,M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Dan Sekaligus sebagai Dosen pembanding pada Tugas Akhir ini
4. Bapak Yulianta Siregar, ST, MT, selaku Dosen Wali penulis yang membimbing dan mengarahkan penulis sampai menyelesaikan pendidikan di kampus USU.
5. Bapak Ir. Arman Sani, MT selaku dosen pembanding pada tugas akhir ini 6. Seluruh Staf Pengajar yang telah memberikan bekal ilmu kepada penulis
dan Staf Pegawai di Departemen Teknik Elektro FT-USU.
7. Seluruh sahabat penulis, Hafiz Alyusra,Muhammad Fardiansyah, Cakra Danu Sedayu, Angga Harahap,Rosi Ersendy,Dimas Yudhaprawira,Samuel Pasaribu,Roberto Sembiring,Ummu Handasah,Elsa Sinaga,Debora Sinaga,Rinesya Citra Amalia Bangun,dan Meinarti Sinurait.
8. Teman-teman stambuk 2008 yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu,terimaksih atas kebersamaan dan dukungan yang diberikan selama penulis bergelut di kampus.
9. Seluruh senior dan junior di Departemen Teknik Elektro, atas dukungan dan bantuan yang diberikan kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kata sempurna.. Kritik dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat penulis harapkan.
Kiranya Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.Terimakasih.
Medan, April 2016 Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... ... i
KATA PENGANTAR ... ...ii
DAFTAR ISI ... ...v
DAFTAR GAMBAR ... ...vii
DAFTAR TABEL ... ...xi
1.5 Metodelogi Penulisan ... ...3
1.6 Sistematika Penulisan... ...3
II. ANTENA MIKROSTRIP ... ...5
2.1 Antena ... ……..5
2.2 Antena Mikrostrip ... ……..6
2.3 Kelebihan dan Kekurangan Antena Mikrostrip ... ……..7
2.4 Parameter Antena Mikrostrip ... ……..8
2.4.1 Bandwidth ... ……..9
2.4.2 Gain ... …….9
2.4.3 VSWR ... …...11
2.4.5 Pola Radiasi ... …...13
2.4.6 Impedansi Masukan ... …...14
2.4.7 Keterarahan (Directivity) ... …...14
2.5 Rugi-Rugi Saluran Mikrostrip ... ……16
2.5.1 Rugi-Rugi Dielektrik ... …….16
2.5.2 Rugi-Rugi Konduktor ... …….17
2.5.3 Rugi-Rugi Radiasi ... …….18
2.6 Antena Mikrostrip patch Segitiga ... ……18
2.6.1 Antena mikrostrip Slot……….……….19
2.7 Dimensi Antena………...……….20
2.7.1 Menentukan lebar Saluran Pencatu………..21
2.8 WLAN……………….22
2.9 AWR Microwave Office 2004 ... ……..24
III. STUDI PERANCANGAN SLOT UNTUK MEREDUKSI UKURAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGITIGA PADA FREKUENSI 2.4 GHz ... ……26
3.1 Umum ... ……26
3.2 Diagram Alir Perancangan Antena ... ……26
3.3 Perangkat Yang Digunakan ... ……27
3.4 Perancangan Antena Mikrostrip Patch Segitiga Tanpa Slot ... ……28
3.5 Perancangan Antena Pada Simulator ... ……31
3.7 Variabel Yang Dianalisis ... ……40
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... ……42
4.1 Umum ... ……42
4.2 Analisis Antena Mikrostrip Patch Segitiga Tanpa Slot ... ……42
4.3 Analisis Antena Mikrostrip Patch Segita Dengan Slot………... ……44
4.3.1 Analisis Antena Dengan Slot Horizontal ... …….45
4.3.2 Analisi Antena Dengan Slot Vertikal………..48
4.3.3 Analisi Antena Dengan Slot Plus………51
4.4 Analisis Perbandingan Antena Patch Segitiga Tanpa dan Dengan Slot………..55
V. KESIMPULAN DAN SARAN ... ……58
5.1 Kesimpulan ... ……58
5.2 Saran ... ……58
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Bentuk Grafis Pola Radiasi Antena ... 14
Gambar 2.2 Antena Mikrostrip Patch Segi Tiga ... 19
Gambar 2.3 Antena Celah Atau (Slot) Tunggal ... 20
Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Antena ... 27
Gambar 3.2 Tampilan TXLine2003 Untuk Mencari Lebar Saluran Pencatu ... 29
Gambar 3.3 Rancangan Antena Mikrostrip Patch Segi Tiga Tanpa Slot……….. 30
Gambar 3.4 Pembuatan EM Structure Pada Simulator……….. 31
Gambar 3.5 Pengisian Enclouser Pada Simulator……….. 32
Gambar 3.6 Pengisian Dielektrik layers Pada Simulator……… 32
Gambar 3.7 Pengisian Boundaries Pada Simulator………. 33
Gambar 3.8 Pembuatan Patch Antena dan Saluran Pencatu….. ... 33
Gambar 3.9 Pengisian Frekuensi Kerja… ... 34
Gambar 3.10 Pembuatan Grafik Keluaran.. ... 35
Gambar 3.11 Pembuatan Grafik VSWR.. ... 35
Gambar 3.12 Pembuatan Grafik Keluaran Return Loss.. ... 36
Gambar 3.14 Rancangan Antena Mikrostrip Patch Segitiga Menggunakan
Slot Horizontal Ukuran 38mm……….. ... 38
Gambar 3.15 Rancangan Antena Mikrostrip Patch Segitiga Menggunakan Slot Vertikal Ukuran 38mm. ... 39
Gambar 3.16 Rancangan Antena Mikrostrip Patch Segitiga Menggunakan Slot Plus Ukuran 38mm... 39
Gambar 3.17 Pergeseran Posisi Slot Bentuk Horizontal ... 40
Gambar 3.18 Pergeseran Posisi Slot Bentuk Vertikal ... 41
Gambar 3.19 Pergeseran Posisi Slot Bentuk Plus ... 41
Gambar 4.1 Nilai Simulasi VSWR Tanpa Slot Ukuran Patch 38mm ... 43
Gambar 4.2 Nilai Simulasi Gain dan PolaRadiasi Tanpa Slot Ukuran Patch 38mm ... 43
Gambar 4.3 Nilai Simulasi Return Loss Tanpa Slot Ukuran Antena 38mm ... 44
Gambar 4.4 Nilai VSWR Ukuran Patch 33.7mm Pada Posisi Slot Yang di Ubah ... 47
Gambar 4.6 Nilai Gain dan Polaradiasi Ukuran Patch 33.7mm pada Posisi Slot yang di Ubah ... 48
Gambar 4.7 Nilai VSWR Ukuran Patch 37.5mm pada Posisi Slot yang di
Ubah ... 50
Gambar 4.8 Nilai Return loss Ukuran Patch 37.5mm pada posisi slot
yang di ubah ... 50
Gambar 4.9 Nilai Gain dan Polaradiasi Ukuran Patch 37.5mm Pada posisi Slot Yang Di Ubah ... 51
Gambar 4.10 Nilai VSWR Ukuran Patch 33.7mm Pada Posisi Slot yang Di Ubah ... 53
Gambar 4.11 Nilai Return loss Ukuran Patch 33.7mm pada posisi slot
yang di ubah ... 53
Gambar 4.12 Nilai Gain dan Polaradiasi Ukuran Patch 33.7mm Pada posisi
Slot Yang Di Ubah ... 54
Gambar 4.13 Antena Mikrostrip Patch Segitiaga Dengan Bentuk Slot
Plus (X+3) ... 54
Gambar 4.15 Perbandingan Nilai Return Loss Antena Tanpa dan Dengan
Slot ... 56
Gambar 4.16 Perbandingan Nilai Gain dan Pola Radiasi Antena Tanpa
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi Parameter Yang Digunakan ... 23
Tabel 3.1 Spesifikasi Parameter Yang Digunakan ... 28 Tabel 4.1 Nilai Hasil Simulasi Tanpa Slot.... ... 42 Tabel 4.2 Nilai Hasil Simulasi Dengan Bentuk Slot Horizontal………… 44
Tabel 4.3 Nilai Hasil Simulasi Dengan Bentuk Slot Vertikal ... 45 Tabel 4.4 Nilai Hasil Simulasi Dengan Bentuk Slot Plus ... 45
Tabel 4.5 Nilai Simulasi Ukuran Patch 33.7mm Dengan perubahan Posisi Slot Horizontal ... 46
Tabel 4.6 Nilai Simulasi Ukuran Patch 37.5mm Dengan perubahan Posisi
Slot Vertikal ... 49
Tabel 4.7 Nilai Simulasi Ukuran Patch 33.7mm Dengan perubahan Posisi
Slot Plus ... 52