Perbandingan Kinerja Antena Mikrostrip Susun Dua Elemen Patch Segi Empat Menggunakan Teknik DGS (Defected Ground Structure) dan Tanpa DGS Berbentuk Segitiga Sama Sisi

59 

Loading....

Loading....

Loading....

Loading....

Loading....

Teks penuh

(1)

PERBANDINGAN KINERJA ANTENA MIKROSTRIP SUSUN DUA ELEMEN PATCH SEGI EMPAT MENGGUNAKAN TEKNIK DGS (DEFECTED GROUND STRUCTURE) DAN TANPA DGS BERBENTUK

SEGITIGA SAMA SISI

Disusun Oleh :

MEINARTY SINURAT

120422034

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)
(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan atas kasih-Nya yang begitu besar, sehingga

Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penulisan Tugas Akhir ini merupakan satu kurikulum dalam rangka

memperoleh gelar sarjana dari Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara.

Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada kedua orang tua yang sangat

mencintai penulis. Tak ada kata lain yang terucap, hanya terima kasih untuk

segala kasih sayang yang telah kalian berikan selama penulis hidup.

Selama Tugas Akhir ini banyak pihak yang memberikan motivasi dan

dukungan kepada penulis, untuk itu perkenankanlah penulis dengan segala

kerendahan hati mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing Tugas

Akhir, atas segala bimbingan dan pengarahan serta motivasi dalam

menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S., selaku dosen wali penulis yang telah

membimbing penulis selama masa perkuliahan.

3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si., selaku Ketua Departemen Teknik

Elektro FT USU dan Bapak Rahmat Fauzi, M.T., selaku Sekretaris

Departemen Teknik Elektro FT USU.

4. Bapak Zulfin, M.T., dan Bapak Dr. Maksum M.T., selaku dosen penguji

dalam Tugas Akhir ini.

5. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh

Karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU.

6. Bapak R. Sinurat dan Ibu M.Pasaribu, Abang Caprin Sinurat dan Adek

Megah Sinurat. Terima kasih untuk segala perhatian dan kasih sayang yang

(4)

7. Teman-teman angkatan 2012 Teknik Elektro USU yang telah memberikan

motivasi secara langsung maupun tidak langsung.

8. Sahabat bestie Dona Luga dan Army Rajagukguk untuk dukungan dan

semangat dengan cara yang lain.

9. Sepupu terbaikku, Vebry Simorangkir, Teimakasih untuk semangat dan

motivasimu.

10.Safri Simanungkalit, terimakasih untuk dukungan dan kepedulian yang

membuat Penulis semangat

11.Adek-adekku, Heriani Simanjuntak dan Rafli Sihombing, terimakasih untuk

dukungan dan semangat yang kalian berikan.

12.Teman Hang out, Rinesia Amalia, Debora Sinaga dan Ummu Pohan

13.Semua senior khususnya kk Eva yang telah meluangkan waktu untuk

membantu Penulis dan junior di Departemen Teknik Elektro.

14.Mereka, yang tidak disebutkan, yang pernah menghabiskan detik hidupnya

bagi Penulis.

Usaha yang terbaik telah diberikan dalam penulisan Tugas Akhir ini,

namun penulis menyadari ketidaksempurnaan dalam penulisan Tugas Akhir ini.

Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca guna

menyempurnakan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas

Akhir ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan bagi pembaca.

Medan, Maret 2015

Hormat Penulis,

(5)

DAFTAR ISI

2.2Parameter Antena Mikrostrip ... 5

2.2.1 Bandwith ... 5

2.3Defected Ground Structure dan Mutual Coupling ... 13

2.3.1 Defected Ground Structure (DGS) ... 13

(6)

BAB III METODOLOGI PERANCANGAN ANTENA ... 21

3.1Umum ... 21

3.2Diagram Alir Perancangan Antena... 21

3.3Antena Dua Elemen Tanpa DGS... 23

3.4Perancangan Antena pada Simulator ... 24

3.5Perancangan DGS ... 29

3.6Variabel yang Dianalisa ... 30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 32

4.1.Umum ... 32

4.2.Analisis Antena Tanpa DGS ... 32

4.3.Analisis DGS ... 33

4.3.1 Analisis Ukuran DGS ... 35

4.3.2 Analisis Posisi DGS ... 38

4.4.Analisis Rancangan Optimal ... 41

4.5.Analisis Perbandingan Antena tanpa DGS dan dengan DGS ... 43

BAB V PENUTUP ... 48

5.1. Kesimpulan ... 48

5.2. Saran ... 49

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Antena Mikrostrip ... 4

Gambar 2.2 Pola Radiasi Antena ... 10

Gambar 2.3 Polarisasi Linear ... 11

Gambar 2.4 Polarisasi Melingkar ... 12

Gambar 2.5 Polarisasi Elips ... 12

Gambar 2.6 Unit DGS ... 14

Gambar 2.7 Patch mikrostrip segiempat dengan DGS segitiga samasisi... 15

Gambar 2.8 Desain dan analisis metode konvensional DGS ... 16

Gambar 2.9 LC setara sirkuit ... 17

Gambar 2.10 RLC Rangkaian ekuivalen untuk unit DGS. ... 18

Gambar 3.1 Flowchart antena dengan DGS ... 22

Gambar 3.2 Antena Dua Elemen Tanpa DGS ... 23

Gambar 3.3 Membuka EM structure yang baru... 25

Gambar 3.4 Patch dan pencatu antena tanpa DGS ... 26

Gambar 3.5 kotak Dialog Port ... 26

Gambar 3.6 Penentuan nilai Frekuensi yang dipakai ... 27

(8)

Gambar 3.8 Cara membuat Grafik baru ... 28

Gambar 3.9 cara menseting pengukuran grafik ... 29

Gambar 3.10 Penentuan posisi dan ukuran DGS ... 30

Gambar 3.11 Perubahan panjang sisi DGS ... 31

Gambar 3.12 Perubahan Posisi DGS secara Vertikal ... 31

Gambar 4.1 VSWR Antena Tanpa DGS ... 33

Gambar 4.2 Return Loss Antena Tanpa DGS ... 33

Gambar 4.3 Gain Antena Tanpa DGS... 34

Gambar 4.4 Impedansi Antena Tanpa DGS ... 34

Gambar 4.5 VSWR variasi ukuran DGS... 36

Gambar 4.6 Return Loss variasi ukuran DGS ... 36

Gambar 4.7 Gain variasi ukuran DGS ... 37

Gambar 4.8 Impedansi variasi ukuran DGS ... 37

Gambar 4.9 VSWR variasi Posisi DGS ... 39

Gambar 4.10 Return Loss variasi posisi DGS ... 39

Gambar 4.11 Gain variasi posisi DGS ... 40

Gambar 4.12 Impedansi variasi posisi DGS ... 40

Gambar 4.13 VSWR Optimasi ... 42

(9)

Gambar 4.15 Perbandingan VSWR ... 44

Gambar 4.16 Perbandingan Return Loss ... 44

Gambar 4.17Rangkaian Antena Tanpa DGS ... 46

Gambar 4.18 Rangkaian Antena dengan DGS ... 46

Gambar 4.19 Perbandingan Impedansi ... 47

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Dimensi antena dua elemen ... 23

Tabel 4.1 Parameter Antena Tanpa DGS ... 22

Tabel 4.2 Nilai parameter dengan variasi ukuran DGS ... 35

Tabel 4.3 Nilai parameter dengan variasi posisi DGS ... 38

Tabel 4.4 Nilai Optimal Parameter DGS Menurut Ukuran... 41

Tabel 4.5 Nilai Optimal Parameter DGS Menurut Posisi ... 41

Tabel 4.6 Optimasi nilai parameter ... 42

(11)

ABSTRAK

Tulisan ini membahas antena mikrostrip susun dua elemen yang

dikembangkan dengan menerapkan defected ground structure(DGS) bentuk

segitiga sama sisi. DGS ini diletakkan pada bidang pentanahan dari substrat

dengan posisi diantara kedua elemen antena susun. Hal ini dilakukan agar dapat

menekan efek mutual couplingyang timbul pada antena susun. Hasil simulasi dan

ekstraksi dilakukan dengan membandingkan kinerja antena susun dua elemen

tanpa dan dengan DGS. Dari hasil pengukuran antena dengan DGS dibandingkan

dengan antena tanpa DGS diperoleh perbaikan VSWR sebesar 31.5%, perbaikan

nilai return loss sebesar 75% yaitu dari -16.1 dB menjadi -34.04 dB dengan

pelebaran axial ratio bandwidth sebesar 94 MHz. Pelebaran bandwidth ini

diperoleh dari frekuensi kerja 3.32 GHz – 3.45 GHz pada antena tanpa DGS sedangkan pada antena dengan DGS dari 3.24 GHz – 3.48. GHz. Nilai impedansi mendekati nilai impedansi saluran pencatu dari 38.83-j8.37 menjadi 51.97 – j0.03. Hasil ini menunjukkan penerapan DGS bentuk segitiga sama sisi ini mampu

meningkatkan kinerja antena dibandingkan tanpa DGS.

Key words: defected ground structure, antenna mikrostrip array, segitiga sama

(12)

ABSTRAK

Tulisan ini membahas antena mikrostrip susun dua elemen yang

dikembangkan dengan menerapkan defected ground structure(DGS) bentuk

segitiga sama sisi. DGS ini diletakkan pada bidang pentanahan dari substrat

dengan posisi diantara kedua elemen antena susun. Hal ini dilakukan agar dapat

menekan efek mutual couplingyang timbul pada antena susun. Hasil simulasi dan

ekstraksi dilakukan dengan membandingkan kinerja antena susun dua elemen

tanpa dan dengan DGS. Dari hasil pengukuran antena dengan DGS dibandingkan

dengan antena tanpa DGS diperoleh perbaikan VSWR sebesar 31.5%, perbaikan

nilai return loss sebesar 75% yaitu dari -16.1 dB menjadi -34.04 dB dengan

pelebaran axial ratio bandwidth sebesar 94 MHz. Pelebaran bandwidth ini

diperoleh dari frekuensi kerja 3.32 GHz – 3.45 GHz pada antena tanpa DGS sedangkan pada antena dengan DGS dari 3.24 GHz – 3.48. GHz. Nilai impedansi mendekati nilai impedansi saluran pencatu dari 38.83-j8.37 menjadi 51.97 – j0.03. Hasil ini menunjukkan penerapan DGS bentuk segitiga sama sisi ini mampu

meningkatkan kinerja antena dibandingkan tanpa DGS.

Key words: defected ground structure, antenna mikrostrip array, segitiga sama

(13)

BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang

Antena mikrostrip merupakan salah satu antena gelombang mikro yang

digunakan sebagai radiator pada sejumlah sistem komunikasi modern. Ide atau

konsep awal antena ini diusulkan pertama kali oleh Deschamps diawal tahun 1950

dan dibuat pada sekitar tahun 1970 oleh Munson dan Howell. Teknilogi antena

mikrostip ini sampai saat ini masih menjadi salah satu topik yang menarik di

dalam berbagai aplikasi gelombang mikro [1].

Antena mikrostrip umumnya dibentuk array, yakni terdiri dari dua buah atau

lebih antena tunggal. Pada antena tunggal dan antena array sering mengalami

gelombang permukaan (surface wave), namun pada antena array juga timbul efek

mutual coupling yang terjadi karena ada dua atau lebih buah antena tunggal

disusun berdekatan. Efek mutual coupling ini berdampak negatif bagi antena

karena sebagian dari energi datang dihamburkan kembali ke arah yang

berlawanan seperti suatu transmiter yang baru. Namun seiring berkembangnya

teknologi ditemukanlah DGS (Defected Ground Structure) yang mampu menekan

efek mutual coupling tersebut[3].

DGS merupakan teknik yang dikembangkan untuk menangani efek mutual

coupling dengan cara meredam gelombang permukaan atau mmencegah

penghamburan energi datang ke arah yang berbalik.

Dengan adanya teknik DGS yang semakin berkembang demi peningkatan

performa antena mikrostrip maka dalam skripsi ini penulis ingin membahas

analisis antena mikrostrip susun dua elemen yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz

(14)

1.2 Rumusan Masalah

Untuk mendapatkan hasil yang diinginkan, maka tugas akhir ini diberikan

rumusan masalah sebagai berikut :

a. Bagaimana antena tanpa DGS.

b. Bagaimana DGS berbentuk segitiga mengurangi efek mutual coupling dengan

menaikkan impedansi.

c. Membandingkan antena mikrostip dengan DGS dan tanpa DGS.

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan yang diharapkan dari skripsi ini adalah untuk menganalisis

antena mikrostrip susun dua elemen patch segi empat dengan teknik defected

ground structure berbentuk segitiga sama sisi. Adapun parameter yang dianalisa

adalah VSWR, gain , bandwith, Return loss, pola radiasi dan axial ratio.

1.4 Batasan Masalah

Untuk mendapatkan hasil yang diinginkan, maka tugas akhir ini diberikan

batasan masalah sebagai berikut :

a. Jenis antena yang dianalisis adalah antena mikrostrip susun dua elemen patch

segi empat yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz.

b. Hanya membahas Defected Ground Structure berbentuk segitiga

c. Simulator yang digunakan pada analisa ini adalah AWR

d. Analisis terhadap perubahan kinerja pada parameter-parameter antenna yang

dirancang dengan dan tanpa metode DGS berbentuk segitiga sama sisi, antara

lain Return Loss, Axial Ratio, Bandwidth, Gain, pola radiasi dan VSWR.

e. Subtratc yang digunakan adalah fr = 4 , tebal 1,6mm

(15)

1.5 Metode Penelitian

Adapun metode penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut :

a. Studi Litelatur : membahas pengertian dan pengaplikasian DGS atau Defected

Ground Structure dalam menangani gelombang permukaan dan menekan

mutual coupling pada antena mikrostrip dengan resensi dari beberapa

buku-buku yang terkait.

b. Perancangan DGS : merancang DGS dengan bentuk segitiga siku-siku yang

akan dipasangkan pada antena mikrostrip patch segi empat.

c. Simulasi : simulasi dilakukan untuk mendapatkan nilai parameter antena

mikrostip dengan simulator AWR.

d. Pengukuran : mengukur nilai-nilai dari parameter antena dengan DGS dan

tanpa DGS.

e. Analisa : Membandingkan kelebihan yang didapat untuk antena dua elemen

(16)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Antena Mikrostrip

Antena mikrostrip terdiri dari tiga bagian, yaitu conducting patch, substrat

dielektrik, dan ground plane. Bagian-bagian tersebut dapat dilihat seperti

gambar1 berikut ini [2].

W

Gambar 2.1 Antena Mikrostrip

a. Conducting Patch, patch ini terbuat dari logam konduktor seperti tembaga

atau emas, dengan ketebalan tertentu. Patch terletak diatas substrat yang

berfungsi untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik ke udara. Patch

memiliki berbagai macam jenis, diantaranya bujur sangkar (square), persegi

panjang (rectangular), segitiga, dan sebagainya.

b. Substrat Dielektrik, berfungsi sebagai penyalur gelombang elektromagnetik

dari catuan menuju daerah dibawah patch. Bagian ini menggunakan bahan

dielektrik dengan dengan permitivitas relatif tertentu. Semakin tebal substrat

maka bandwidth akan semakin meningkat tetapi akan berpengaruh terhadap

timbulnya gelombang permukaan (surface wave).

c. Groundplane, berfungsi sebagai reflektor yang memantulkan sinyal yang

tidak diinginkan dan terletak pada bagian paling bawah. Ground plane

(17)

konduktor seperti tembaga. Kelebihan dari antena mikrostrip adalah bentuk

fisiknya yang low-profile sehingga dapat dimontasikan hampir pada seluruh

tempat, low-fabrication sehingga dapat dibuat dalam jumlah yang besar, dapat

menghasilkan polarisasi sirkular maupun linear dengan feed yang sederhana,

dapat beroperasi pada single maupun dual band. Disamping kelebihan antena

mikrostrip tersebut, antena jenis ini juga memiliki kekurangan yaitu, memiliki

bandwidth yang kecil, gain yang dicapai kecil, dan timbulnya gelombang

permukaan (surface wave)

2.2 Parameter Antena Mikrostrip

Kinerja suatu antena dapat dilihat dari nilai parameter-parameter antena

tersebut. Parameter-parameter antena yang biasanya digunakan untuk

menganalisis suatu antena adalah impedansi masukan, Voltage Wave Standing

Ratio (VSWR), return loss, bandwidth, keterarahan, penguatan, dan pola radiasi.

Sebagian parameter ini saling berhubungan satu dengan yang lainnya.

2.2.1 Bandwidth

Bandwidth suatu antena didefenisikan sebagai rentang frekuensi di mana

kinerja antena yang berhubungan dengan beberapa karakteristik (seperti

impedansi masukan, polarisasi, beamwidth, polarisasi, gain, efisiensi,

VSWR, return loss) memenuhi spesifikasi standar. Bandwitdh dapat dicari

dengan rumus berikut ini [4].

BW = fc

(18)

a. Impedance bandwidth, yaitu rentang frekuensi di mana patch antena berada

pada keadaan matchingdengan 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. Nilai return loss dan

VSWR yang masih dianggap baik adalah kurang dari -9,54 dB.

b. Pattern bandwidth, yaitu rentang frekuensi di mana bandwidth, 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 kurang dari 3 dB.

2.2.2 VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) adalah kemampuan suatu antena

untuk bekerja pada frekuensi yang diinginkan. Pengukuran VSWR berhubungan

dengan pengukuran koefisien refleksi dari antena tersebut. Perbandingan level

tegangan yang kembali ke pemancar (V-) dan yang datang menuju beban (V+) ke

sumbernya lazim disebut koefisien pantul atau koefisien refleksi yang dinyatakan dengan simbol “”[3].

Hubungan antara koefisien refleksi, impedansi karakteristik saluran (Zo) dan

impedansi beban/ antena (Zl) dapat ditulis :

=

Harga koefisien refleksi ini dapat bervariasi antara 0 (tanpa pantulan/match)

sampai 1, yang berarti sinyal yang datang ke beban seluuhnya dipantulkan

kembali ke sumbernya semula. Maka untuk pengukuran Voltage Standing Wave

(19)

VSWR =

diradiasikan antena pemancar diterima oleh antena penerima (match). Semakin

besar nilai VSWR menunjukkan daya yang dipantulkan juga semakin besar dan

semakin tidak match. Dalam prakteknya VSWR harus bernilai lebih kecil dari 2

(dua).

2.2.3 Return Loss

Return loss merupakan besaran daya pantul (faktor refleksi) yang

disebabkan oleh tidak matchnya beban dengan transmission line dalam dB.

Besarnya return loss sangat tergantung faktor refleksi yaitu perbandingan

antara tegangan yang dipantulkan dengan tegangan yang datang dari sumber [3].

| |

(6)

= simbol dari faktor refleksi.

= tegangan yang dipantulkan

= tegangan yang datang dari sumber

Besar dari koefisien pantul antara -1 dan +1, -1 menunjukkan bahwa

beban dalam keadaan short circuit dan +1 menunjukkan dalam keadaan open

circuit. Jika 0 maka sistem dalam keadaan match. Hubungan antara return

loss dengan faktor refleksi dapat dituliskan secara matematis sebagai berikut :

| | (7)

2.2.4 Gain

Gain adalah penguatan atau kemampuan pada antena yang berhubungan

dengan directivity dan efisiensi antena. power gain didefinisikan sebagai 4π kali rasio dari intensitas pada suatu arah dengan daya yang diterima antena, dinyatakan

(20)

G(θ,)= 4π

 

m

P U .

(8)

Definisi ini tidak termasuk losses yang disebabkan oleh ketidaksesuaian

impedansi (impedance missmatch ) atau polarisasi. Harga maksimum dari gain

adalah harga maksimum dari intensitas radiasi atau harga maksimum dari

persamaan (2.8), sehingga dapat dinyatakan kembali :

G = 4 π

Jadi gain dapat dinyatakan sebagai suatu fungsi dari θ dan , dan juga dapat

dnyatakan sebagai suatu harga pada suatu arah tertentu. Jika tidak ada arah yang

ditentukan dan harga power gain tidak dinyatakan sebagai suatu fungsi dari θ dan

, diasumsikan sebagai gain maksimum.

Direktivatas dapat ditulis sebagai

D =

Direktivitas dapat menyatakan gain suatu antena jika seluruh daya input

menjadi daya radiasi. Dan hal ini tidak mungkin terjadi karena adanya losses pada

daya input. Bagian daya input (Pin) yang tidak muncul sebagai daya radiasi

diserap oleh antena dan struktur yang dekat dengannya. Hal tersebut

menimbulkan suatu definisi baru, yaitu yang disebut dengan efisiensi radiasi,

dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

e =

dengan catatan bahwa harga e diantara nol dan satu ( 0 <e< 1) atau ( 0 <e<

100%).

Sehingga gain maksimum suatu antena sama dengan direktivitas dikalikan

dengan efisiensi dari antena, yang dapat dinyatakan sebagai berikut :

(21)

2.2.5 Pola Radiasi

Pola radiasi merupakan gambaran secara grafik dari sifat – sifat radiasi suatu antena sebagai fungsi koordinat ruang. Dalam banyak keadaan, pola radiasi

ditentukan pada pola daerah medan jauh dan digambarkan sebagai fungsi

koordinat – koordinat arah sepanjang radius konstan, dan digambarkan pada koordinat ruang. Sifat – sifat radiasi ini mencakup intensitas radiasi, kekuatan medan (field strenght) dan polarisasi. Sedangkan untuk pola radiasi antena

microstrip mempunyai fenomena yang sama dengan pola radiasi antena

konvensional [5]. Medan radiasi antena terbagi menjadi medan jauh (far field) dan

medan dekar (near field). Jarak minimum antara antena pemancar dengan antena

penerima dirumuskan pada (4.1) sebagai [6]:

2

min

2D r

(2.11)

dengan: rmin = jarak minimum pemancar dengan penerima (cm)

D = dimensi terbesar dari antena (cm) λ = panjang gelombang (cm)

Pola radiasi dapat dilihat pada Gambar 2.3.

(22)

2.2.6 Polarisasi

Polarisasi antena adalah polarisasi dari gelombang yang ditransmisikan

oleh antena. Jika arah tidak ditentukan maka polarisasi merupakan polarisasi pada

arah gain maksimum [5]. Polarisasi dari energi yang teradiasi bervariasi dengan

arah dari tengah antena sehingga bagian lain dari pola radiasi mempunyai

polarisasi yang berbeda [7].

Polarisasi dapat diklasifikasikan sebagai linear (linier), circular

(melingkar), atau elliptical (elips). Polarisasi linier (Gambar 2.4) terjadi jika suatu

gelombang yang berubah menurut waktu pada suatu titik di ruang memiliki vektor

me dan elektrik (atau magnet) pada titik tersebut selalu berorientasi pada garis

lurus yang sama pada setiap waktu [7]. Hal ini dapat terjadi jika vektor (elektrik

maupun magnet) memenuhi:

a. Hanya ada satu komponen

b. Dua komponen yang saling tegak lurus secara linier yang berada pada

perbedaan fasa waktu 1800 atau kelipatannya.

Gambar 2.3 Polarisasi Linear

Polarisasi melingkar (Gambar 2.5) terjadi jika suatu gelombang yang

berubah menurut waktu pada suatu titik memiliki vektor medan elektrik (medan

magnet) pada titik tersebut berada pada jalur lingkaran sebagai fungsi waktu [2].

Kondisi yang harus dipenuhi untuk mencapai polarisasi ini:

a. Medan harus mempunyai 2 komponen yang saling tegak lurus liner.

(23)

c. Kedua komponen tersebut harus mempunyai perbedaan fasa waktu pada

kelipatan ganjil 900.

Polarisasi melingkar dibagi menjadi dua, yaitu Left Hand Circular

Polarization (LHCP) dan Right Hand Circular Polarization (RHCP). LHCP

terjadi ketika δ=+π/2, sedangkan RHCP terjadi ketika δ=-π/2.

Gambar 2.4 Polarisasi Melingkar

Polarisasi elips terjadi ketika gelombang yang berubah menurut waktu

memiliki vector medan (elektrik atau magnet) berada pada jalur kedudukan elips

pada ruang [7]. Kondisi yang harus dipenuhi untuk menciptakan polarisasi ini

adalah:

a. Medan harus mempunyai dua komponen linier orthogonal.

b. Kedua komponen tersebut harus berada pada magnitudo yang sama atau

berbeda.

c. Jika kedua komponen tersebut tidak berada pada magnitudo yang sama,

perbedaan fasa waktu diantara kedua komponen tersebut harus tidak bernilai

00 atau kelipatan 1800 (karena akan menjadi linier). Jika kedua komponen

berada pada magnitudo yang sama maka perbedaan fasa diantara kedua

komponen tersebut harus tidak merupakan kelipatan ganjil dari 900 (karena

(24)

Gambar 2.5 Polarisasi Elips

2.3 DGS (Defected ground Structure) dan Mutual Coupling

Defected Ground Structure (DGS) adalah salah satu teknik pengembangan

dari EBG (Electromagnetic Bandgap) untuk menekan gelombang permukaan yang

sering dipakai pada antena mikrostrip. Teknik DGS dilakukan dengan cara

menghilangkan (etch) sebagian bidang ground. Dengan kata lain, pada bagian

ground dari antena mikrostrip dibuat slot. Ada berbagai bentuk DGS seperti

bentuk spiral head, arrowhead-slot, “H”shape slots, dumbbell, interdigital DGS, segitiga, segi empat dan masih banyak lagi yang sedang diteliti dan dibahas.

Teknik DGS ini diharapkan dapat menekan efek mutual coupling yang

timbul pada antena mikrostrip. Mutual coupling adalah suatu efek gandengan

yang terjadi pada antena array. Salah satu penyebabnya adalah gelombang

permukaan, sebagian energi datang pada satu atau kedua elemen antena array

yang dapat dihamburkan kembali ke arah berbeda seperti suatu transmiter yang

baru. Hal ini menyebabkan kontribusi total ke daerah farfield tidak hanya

tergantung pada eksitasi masing-masing generator (pencatu) antena tapi juga dari

eksitasi yang merugikan (parasit) karena mutual coupling. Efek ini berpengaruh

(25)

2.3.1 Defected Ground Struktur

DGS adalah konfigurasi yang ada periodik atau non-periodik menempati di

area ground dari saluran transmisi planar (misalnya, microstrip, Coplanar dan

konduktor didukung panduan gelombang coplanar) yang mengganggu pelindung

distribusi arus di ground. Gangguan ini akan mengubah karakteristik transmisi

baris seperti garis kapasitansi dan induktansi. Singkatnya, setiap defect/cacat yang

terukir di bidang ground microstrip dapat menimbulkan peningkatan kapasitansi

efektif dan induktansi.

Gambar 2.6 Unit DGS pertama: (a) Unit Dumbbell DGS, (b) Simulasi

S-parameter untuk dumbbell Unit DGS.

a) Struktur dan Transmisi dasar Karakteristik

Dumbbell DGS terdiri dari dua a × b zona defect/cacat bentuk persegi

panjang , g × w jarak perantara yang menghubungkan ke slot sempit terukir di

daerah belakang ground logam seperti ditunjukkan pada Gambar. 1 (a). Ini adalah

yang pertama DGS [8]. Gambar. 1 (b) menunjukkan S-parameter dari simulasi

EM dari dumbbell DGS.

Pada skripsi ini lebih lanjut akan membahas bentuk DGS segitiga sama sisi,

(26)

DGS segitiga sama sisi

Ground plane (lapisan 3)

Subtracte patch (lapisan 2) d

Gambar 2.7 Patch mikrostrip segiempat dengan DGS segitiga samasisi

b) Rangkaian Setara DGS

Desain dan analisis dua tantangan untuk DGS. Pada bagian EM structure

yang tersedia di simulator menjadi sumber utama untuk merancang dan

menganalisa DGS. Untuk menerapkan bagian DGS yang diusulkan untuk desain

sirkuit sederhana misalnya, perlu untuk mengekstrak parameter rangkaian

ekuivalen. Dalam rangka memperoleh parameter rangkaian ekivalen unit DGS di

pesawat referensi, S-parameter harus dihitung dengan gelombang penuh

elektromagnetik (EM) -simulator untuk menjelaskan cutoff dan karakteristik

bagian DGS. Sirkuit parameter untuk rangkaian ekuivalen berasal dari ekstraksi

hasil simulasi yang cocok untuk satu-tiang Butterworth- prinsip operasi DGS.

c) Persamaan dengan rangkaian LC dan RLC

Rangkaian setara dengan DGS dan satu-tiang Butterworth prototipe dari

LPF diberikan pada Gambar. 5. Bagian-bagian persegi panjang DGS

meningkatkan panjang rute arus dan inductance.Progress efektif Dalam

(27)

Gambar 2.8 . Desain dan analisis metode konvensional DGS.

Bagian yang dikikis di daerah ground meningkatkan nilai kapasitif yang

efektif dari garis microstrip. Selanjutnya daerah DGS menghubungkan Slot sesuai

dengan induktansi ekuivalen ditambahkan (L) dan kapasitansi (C),

masing-masing. Oleh karena itu, resonansi terjadi pada frekuensi tertentu karena sirkuit

LC paralel. Hal ini mengindikasikan bahwa rangkaian ekuivalen termasuk

sepasang paralel induktor-kapasitor membentuk fenomena resonansi di

S-parameter. Pada bagian DGS seri efektif Peningkatan induktansi dan

meningkatnya induktansi seri menimbulkan frekuensi cutoff rendah. Ketika

meningkat jarak kesenjangan terukir, yang kapasitansi efektif menurun sehingga

lokasi tiang redaman bergerak naik ke frekuensi yang lebih tinggi.

AC R1

L1

C1

L2

C2

R2

Ground

Z1 Z2

(28)

AC

Gambar 2.9 LC setara sirkuit: (a) rangkaian antena tanpa DGS

Sirkuit DGS, (b) rangkaian ekivalen DGS

Dalam rangka untuk mencocokkan DGS ke Butterworth low-pass filter

reaktansi nilai kedua sirkuit yang sama pada frekuensi cutoff. Jadi L dan C berasal

sebagai berikut:

di mana, ω0 adalah resonansi frekuensi sudut dari paralel LC

resonator.

di mana f0 dan fc adalah resonansi (pole atenuasi) dan frekuensi cutoff yang

dapat diperoleh dari hasil simulasi EM. Karakteristik sebagian besar DGS mirip

dengan dumbbell DGS, sehingga mereka bisa dibahas oleh satu tiang Butterworth

(29)

DGS dapat dimodelkan sebagian efisien oleh R, L, dan C resonan paralel

terhubung ke hak gadai transmisi di kedua sisinya seperti ditunjukkan pada

Gambar. 6. perlawanan ini sesuai dengan kerugian radiasi, konduktor dan

dielektrik di cacat. Dari simulasi EM atau pengukuran untuk DGS diberikan,

setara nilai R, L, dan C yang diperoleh dari ekspresi dalam [10].

Gambar 10. RLC Rangkaian ekuivalen untuk unit DGS.

2.4Antena Mikrostrip Patch Persegi Panjang

Patch berbentuk persegi panjang merupakan bentuk yang paling umum

digunakan dan paling mudah untuk dianalisa. Perhitungan untuk menentukan

ukuran patch persegi panjang adalah:

Menentukan lebar patch (W) [8]:

frekuensi kerja dari antena, dan Ɛr adalah konstanta dielektrik dari bahan substrat.

(30)

akibat adanya fringing effect. Pertambahan panjang dari L (ΔL) dirumuskan

Dimana h merupakan tinggi substrat dan Ɛreff adalah konstanta dielektrik relative

yang dirumuskan [8]:

Sehingga panjang patch (L) dapat dihitung dengan [8]:

LLeff 2L (2.15)

Dimana Leff merupakan panjang patch efektif yang dirumuskan dengan[8]:

reff

memiliki impedansi 50 ohm. Lebar saluran pencatu dapat diperoleh dengan

menggunakan Persamaan (2.17) dan (2.18) [13]:

(31)

BAB III

METODOLOGI PERANCANGAN ANTENA 3.1 Umum

Antena yang digunakan pada tugas akhir ini adalah antena mikrostrip patch

segi empat dua elemen dengan DGS segitiga sama sisi. Slot DGS diterapkan pada

ground untuk memperbaiki nilai parameter antena seperti perbaikan nilai VSWR

dan return loss. Sehingga menghasilkan angka-angka yang lebih optimal dengan

bantuan simulator AWR 2004.

Adapun antena mikrostrip patch segi empat dua elemen tanpa DGS

diperoleh dari sebuah rancangan yang telah ada dan telah dibahas oleh Yustandi

[3 ]. Dimana frekuensi kerja antena tersebut pada 3.3 – 3.4 GHz menggunakan jenis substrat FR4 dengan ketebalan 1.6 mm.

3.2 Diagram Alir Perancangan Antena

Ada beberapa tahapan yang diperlukan dalam proses perancangan antena

mikrostrip susun dua elemen dengan DGS. Dari merancang antena susun dua

elemen hingga penerapan DGS dengan posisi dan ukuran yang optimal. Gambar

3.1 merupakan diagram alir (flowchart) dari perencanaan antena mikrostrip

(32)

Mulai

Merancang DGS Segitiga dengan Ukuran dan Posisi yang Berbeda-beda

Selesai

Melakukan Simulasi Setiap Rancangan

Analisis Hasil Simulasi Antena Dua Elemen

Tanpa DGS

Rancangan Antena yang Optimal

(33)

3.3 Antena Dua Elemen Tanpa DGS

Antena dua elemen tanpa DGS diperoleh dari rancangan yang telah

dibahas oleh Yustandi Ahmad. Adapun geometri dari rancangan tersebut seperti

yang diperlihatkan pada Gambar 3.2

Tabel 3.1 Dimensi antena dua elemen Component Dimension Dimension

Lp 20.91 mm

Wp 27.25 mm

Lg 51.71 mm

Wg 74.7 mm

Lf1 10.6 mm

Wf1 0.63 mm

Lf2 10.6 mm

Wf2 3.06 mm

Wg

Lg

Wp

Lp

Lf1

Lf2 Wf1 Wf2

.

(34)

Ada beberapa variabel yang dimasukkan ke simulator AWR untuk

menjalankan antena tanpa DGS antara lain :

Frekuensi kerja : 3300-3400 MHz Impedansi terminal : 50 Ω

Dielektric Layers : epoxy FR4 Jumlah layers/lapisan : dua Permitivitas relatif r : 4.4 Ketebalan dielektrik : 1.6 mm Loss tangent : 0.02

Dimensi/ enclosure : Lebar Ground (75 mm) dan panjang Ground (21 mm) Boundaries : Approximate Open (377 Ohms)

Dalam perhitungan dimensi atau ukuran antena sangat dipengaruhi oleh

frekuensi kerja dan karakteristik bahan. Makin tinggi frekuensi makin kecil

dimensi antena dan sebaliknya makin kecil frekuensi makin besar dimensi patch

antena. Begitu pula untuk karakteristik bahan dielektrik, makin besar permitivitas

relatif r bahan dielektrik maka makin kecil ukuran patch antena dan sebaliknya makin kecil r bahan dielektrik maka makin besar ukuran patch antena.

Selanjutnya pada simulasi antena dengan DGS segitiga sama sisi variabel

yang dimasukkan ke simulator AWR secara keseluruhan sama dengan antena

tanpa DGS kecuali pada jumlah lapisan yang digunakan, menjadi 3 lapisan dan

pada lapisan ke 3 (ground) luasnya dikurangi sesuai ukuran DGS yang dibuat.

3.4 Perancangan Antena pada Simulator

Adapun langkah-langkah pembuatan model antena pada simulator AWR

dapat dijabarkan sebagai berikut:

1. Membuka EM structure

Membuka EM structure yang baru dan memberi nama setelah muncul kotak

(35)

Gambar 3.3 Membuka EM structure yang baru

2. Penentuan Substract Information

Penentuan sunbstract ini terdiri dari tiga bagian yakni

a) Enclosure : menentukan ukuran daerah yang dipakai untuk

perancangan antena .

b) Dielektric Layers : menentukan jenis dielektrik tiap lapisan

c) Boundaries : menentukan tipe konduktor yang dipakai

3. Pembuatan patch antena dan Pencatunya

Patch antena dibuat dengan menggunakan tool rectangle conductor,

ukurannya diatur sedemikian hingga menghasilkan antena patch segi empat

yang optimal.untuk pencatunya diberi port dari tool edge port. Seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 3.4.

4. Penentuan port

Penentuan dari port antena dilakukan dengan mengklick port pada patch

pencatu, selanjutnya diset nilai hambatannya 50 Ohm. Seperti yang

(36)

75 mm

27.25 mm

20.9 mm

52 mm

10.6 mm

3.6 mm

10.6 mm

0.6 mm

Gambar 3.4 Patch dan pencatu antena tanpa DGS

Gambar 3.5 kotak Dialog Port

5. Penentuan Frekuensi

Penentuan frekuensi dapat dilakukan dengan memilih sub menu Option dan

memilih Project Option. Antena yang dirancang pada Tugas Akhir ini diinginkan

(37)

Gambar 3.6 Penentuan nilai Frekuensi yang dipakai

6. Penentuan spesifikasi Mesh

Spesifikasi Mesh yang dipilih untuk tugas akhir ini adalah Low mesh, karena

lebih efisien saat melakukannya dan angka yang diperoleh tidak berbeda jauh

dengan high mesh untuk percobaan antena mikrostip ini. Tampilan mesh antena

ditunjjukkan oleh Gambar 3.7 dengan cara memilih sub menu structure dan

memilih show mesh.

(38)

7. Pembuatan Grafik

Grafik diperlukan untuk menunjukkan hasil dari parameter-parameter yang

dianalisis, dengan cara memilih directori Graph, klick kanan Add Graph, rename

lalu pilih bentuk sesuai parameter. Selanjutnya klick kanan lalu atur setingan

pengukuran dengan memilih add measurement. Seperti hasil yang ditampilkan

pada Gambar 3.8 dan Gambar 3.9.

Gambar 3.8 Cara membuat Grafik baru

Gambar 3.9 cara menseting pengukuran grafik

3.5 Perancangan DGS

DGS berfungsi untuk menekan gelombang permukaan yang sering muncul

(39)

sebagian bidang ground. Dalam penelitian ini akan dicari hasil yang optimal dari

penerapan DGS berbentuk segitiga samasisi dengan cara menentukan posisi dan

ukuran yang tepat.

Adapun bentuk ukuran dan posisi dari sebuah DGS tidak memiliki nilai

yang khusus. Namun pada penelitian ini DGS segitiga samasisi diletakkan tepat

diantara dua patch elemen. Adapun rancangan DGS yang akan dianalisis

diperlihatkan pada Gambar 3.10.

DGS segitiga sama sisi

Gambar 3.10 Penentuan posisi dan ukuran DGS

3.6 Variabel yang Dianalisis

Variabel yang dianalisis adalah ukuran dan posisi DGS yang

berbentuk segitiga samasisi. Ukuran DGS dimulai dari 10 mm hingga 30 mm

dengan interval 2 mm seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.10, dimana

ukuran panjang sisi DGS dibuat berubah namun posisi dari alas segitiga konstan.

Adapun posisi DGS adalah pergeseran letak DGS secara vertikal diantara kedua

patch yang disesuaikan dengan ukuran DGS seperti diilustrasikan pada Gambar

3.12. Dimana titik nol berada tepat diujung garis pencatu, dan berakhir di saat

(40)

Ukuran DGS dengan panjang sisi yang berbeda

Gambar 3.11 Perubahan panjang sisi DGS

DGS dengan Posisi yang berbeda

(41)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum

Pada bab ini akan dianalisis perancangan antena dua elemen dengan DGS

segetiga sama sisi. Adapun parameter yang dianalisis adalah VSWR, Return Loss,

impedansi dan gain.

4.2 Analisis Antena tanpa DGS

Setelah ukuran patch dan pencatu didapat dari perhitungan, kemudian

disimulasikan pada simulator AWR 2004 maka dihasilkan bentuk antena

mikrostrip tanpa DGS. Selanjutnya nilai dari parameter dijelaskan dengan grafik

pada Gambar 4.1 untuk nilai VSWR dan bandwith, Gambar 4.2 menunjukan nilai

Return Loss, Gambar 4.3 menunjukkan Gain dan Gambar 4.4 menunjukkan besar

impedansi antena dua elemen tanpa DGS. Nilai-nilai tersebut dirangkum di Tabel

4.1.

Tabel 4.1 Parameter Antena Tanpa DGS

Parameter Nilai

S11 -16.11 dB

VSWR 1.37

Bandwidth 3.285- 3.412 GHz

Impedansi 38.83-j8.37 Ohm

Gain 7.502 dB

Dari Tabel didapat bahwa nilai VSWR didapat dibawah 1.5 telah

(42)

Gambar 4.1 VSWR Antena Tanpa DGS

(43)

Gambar 4.3 Gain Antena Tanpa DGS

(44)

4.3 Analisis DGS

Pada penelitian ini DGS akan dianalisis melalui dua variasi pengukuran

yakni pertama dengan mengubah ukuran DGS dari kecil hingga besar dan

selanjutnya menganalisis dari perubahan posisi secara vertikal.

4.3.1 Analisis Ukuran DGS

Pada antena mikrostrip yang disusun dua elemen ditanamkan DGS pada

bidang ground. Bentuk DGS segitiga samasisi diuat dengan ukuran yang

bervariasi agar mendapatkan hasil yang optimal. Selanjutnya nilai dari parameter

dijelaskan dengan grafik pada Gambar 4.5 untuk nilai VSWR dan bandwith,

Gambar 4.6 menunjukan nilai Return Loss, Gambar 4.7 menunjukkan Gain dan

Gambar 4.8 menunjukkan besar impedansi antena dua elemen tanpa DGS.

Nilai-nilai tersebut dirangkum di Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Nilai parameter dengan variasi ukuran DGS

(45)

Dari tabel diatas didapat bahwa nilai dari ukuran DGS yang berukuran 28

mm adalah yang paling optimal dengan nilai VSWR dan S11 terrendah. Seperti

juga yang diperlihatkan dari grafik VSWR berikutdidapat nilai VSWR pada

frekuensi 3.35 senilai 1.263.

Grafik 4.5 VSWR variasi ukuran DGS

(46)

Grafik 4.7 Gain variasi ukuran DGS

(47)

4.3.2 Analisis Posisi DGS

Setelah mendapatkan nilai yang optimal dilihat dari ukuran, selanjutnya

posisi DGS digeser secara vertikal atau searah sumbu Y, dimana titik nol nya

dimulai dari ujung garis pencatu. Hal ini bertujuan untuk mencari nilai yang

paling optimal dari sebelumnya. Tabel 4.3 menunjukkan nilai parameter setelah

mengalami pergeseran posisi. Selanjutnya diperjelas kembali dengan grafik pada

Gambar 4.9 untuk nilai VSWR dan bandwith, Gambar 4.10 menunjukan nilai

Return Loss, Gambar 4.11 menunjukkan Gain dan Gambar 4.12 menunjukkan

besar impedansi antena dua elemen tanpa DGS.

(48)

Dari Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa nilai yang paling optimal adalah disaat

posisi DGS 13 mm diatas pencatu. Dimana nilai VSWR dan S11 adalah terrendah

dari semua variabel. Seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.9 dan 4.10 , dari

grafik terlihat nilai VSWR untuk posisi DGS 13 mm diatas pencatu menghasilkan nilai 1.114. Pada Tabel 4.3 tanda “-“ di kolom Bandwidth menunjukkan bahwa pada posisi DGS tersebut memiliki nilai VSWR diatas 2 dan lebih jelas

ditunjukkan pada gambar 4.9

Gambar 4.9 VSWR dengan variasi Posisi DGS

(49)

Grafik 4.11 Gain dengan variasi Posisi DGS

(50)

4.4 Analisis Rancangan Optimal

Dari hasil analisis Tabel 4.2 dan Tabel 4.3 dinyatakan bahwa ukuran yang

optimal untuk DGS berbentuk segitiga samasisi adalah 28 mm dengan nilai

parameter paling efisien seperti Tabel 4.4

Tabel 4.4 Nilai Optimal Parameter DGS Menurut Ukuran

Parameter Nilai

Namun setelah digeser lagi posisi DGS dengan ukuran yang tetap didapatkan

nilai parameter yang lebih optimal seperti Tabel 4.5

Tabel 4.5 Nilai Optimal Parameter DGS Menurut Posisi

Parameter Nilai

Dimana nilai dari S11 lebih rendah 6.7, VSWR yang lebih rendah, bandwitdh

yang lebih lebar dan Impedansi yang semakin mendekati 50 Ohm, meskipun

mengalami penurunan nilai Gain yang tidak terlalu berarti yakni 0.022.

Namun saat diuji kembali berdasarkan nilai-nilai parameter terbaik dari tabel

4.2 maka dilakukan kembali simulasi untuk beberapa ukuran dengan posisi

(51)

Tabel 4.6 Optimasi nilai parameter Ukuran

DGS (mm)

S11 (db) VSWR Bandwidth (MHz) pada

VSWR ≤ 2

Impedansi (Ohm)

Gain (dB)

28 -25.35 1.114 197.6 46.89-j4.21 7.528

29 -18.82 1.236 190 47.66 – j11.01 7.541

30 -34.04 1.041 240 51.97 – j0.03 7.500

31 -19.56 1.26 235.8 53.35 – j10.01 7.497

32 -20.01 1.219 270 58.19 + j6.91 7.398

Dari Tabel 4.6 diperoleh bahwa nilai dari ukuran DGS 30 mm ternyata lebih

optimal dengan nilai VSWR 1.041 , Return loss terkecil -34.04 dan nilai

impedansi yang cenderung mendekati angka 50 Ohm yang menjadi impedansi

saluran pencatu. Pada Gambar 4.13 dan Gambar 4.14 masing-masing

(52)

Gambar 4.13 VSWR Optimasi

Gambar 4.14 Return Loss Optimasi

4.5 Analisis Perbandingan Antena dengan DGS dan Tanpa DGS

Setelah menemukan nilai parameter-parameter yang paling optimal maka

selanjutnya membandingkan kembali dari hasil antena tanpa teknik DGS seperti

diperlihatkan pada Tabel 4.7

Tabel 4.7 Perbandingan Antena dengan DGS dan Tanpa DGS

Parameter Tanpa DGS Dengan DGS

S11(db) -16.1 -34.04

VSWR 1.37 1.041

Bandwidth (MHz) 126.7 235.8

Impedansi (Ohm) 38.83-j8.37 51.97 – j0.03

Gain (dB) 7.502 7.5

Hasil yang ditunjukkan pada Tabel 4.7 diperoleh bahwa nilai parameter

antena mikrostrip dua elemen semakin meningkat. Dibandingkan dengantanpa

DGS nilai VSWR yang dihasilkan menjadi jauh lebih rendah yakni 1.041. nilai

(53)

grafik 4.5 memperlihatkan bagaimana perbandingan dari antena tanpa DGS

dengan DGS.

Gambar 4.15 Perbandingan VSWR

Gambar 4.16 Perbandingan Return Loss

Dari gambar 4.15 diperoleh bahwa nilai dari VSWR dan lebar bandwitdh

meningkat dengan masing-masing nilai dari antena tanpa DGS 1.37 pada lebar

(54)

pada bidang Ground. Sehingga dapat dihitung persentase kenaikannya sebagai

Ground. Sehingga dapat dihitung persentase kenaikannya sebagai berikut:

Perubahan dari nilai impedansi mengidikasikan perubahan besar medan

pada antena mikrostrip dimana hal ini merupakan dampak yang baik untuk

pe-matchingan antena dengan nilai impedansi di saluran pencatu. Dari perubahan

impedansi ini dapat menekan mutual coupling dari antena tanpa DGS yang

dianalogikan rangkaiannya ke dalam bentuk rangkaian RLC sederhana seperti

yang ditampilkan Gambar 4.17. Antena mikrostrip yang memiliki sifat induktif

mengakibatkan terjadinya mutual coupling saat disusun secara array. Dimana L1

dan L2 terjadi medan magnet. Selain sifat induktif yang dimiliki, antena

mikrostrip juga memiliki sifat kapasitif dan resistif.

AC

(55)

Selanjutnya, setelah diberi DGS segitiga sama sisi pada bidang ground

antena dapat diekuivalenkan dengan penambahan komponen R, L dan C pada

rangkaian untuk menyeimbangkan dan menyesuaikan sifat-sifat kapasitif maupun

induktif pada antena. Seperti yang diperlihatkan pada gambar 4.18

AC R1

L1 C1

L C

R

L2

C2

R2

Ground

Z1 Z2

Z (Ekuivalen

DGS)

Gambar 4.18 Rangkaian Antena dengan DGS

(56)
(57)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 KESIMPULAN

Ada beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari hasil perbandingan

antena mikrostip dengan DGS dan tanpa DGS, diantaranya sebagai berikut:

1. Nilai VSWR minimum yang dihasilkan saat simulai dengan simulator

AWR untuk antena dua elemen tanpa DGS adalah 1.37 namun setelah

menggunakan DGS segitiga sama sisi meningkat 24 % menjadi 1.041.

2. Lebar bandwidth yang dihasilkan saat simulai dengan simulator AWR

untuk antena dua elemen tanpa DGS adalah 3.285- 3.412 GHz namun

setelah menggunakan DGS segitiga sama sisi meningkat 75 % menjadi

3.245 - 3.481GHz.

3. Nilai Return loss yang dihasilkan saat simulai dengan simulator AWR

untuk antena dua elemen tanpa DGS adalah -16.11 namun setelah

menggunakan DGS segitiga sama sisi meningkat 111 % menjadi -34.04.

4. Perubahan dari nilai impedansi mengidikasikan perubahan besar medan

pada antena mikrostrip dimana hal ini merupakan dampak yang baik untuk

pe-matchingan antena dengan nilai impedansi di saluran pencatu.

5.2 SARAN

Adapun saran yang dapat dibagikan Penulis kepada pembaca ialah sebagai

berikut:

1. Ada baiknya apabila hasil penelitian dalam tugas akhir ini dipabrikasi dan

dibandingkan dengan hasil simulator.

2. Pada perancangan menggunakan simulator AWR 2004 cukup

menghabiskan waktu sehingga ada baiknya mencoba simulator terbaru

(58)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Indra Sudjardi, 2010. Antena Mikrostrip; Konsep dan Aplikasinya. Jawa Barat

: Universitas Trisakti Press.

[2] Fitri Yuli Zulkifli, Djoko Hartanto. 2008. Pengembangan Antenna Microstrip

Susun Dua elemen dengan Penerapan Defected Ground Structure berbentuk

Trapesium. Jakarta :Universitas Indonesia .

[3] Yustandi Achmad, Dr. Ir. Heroe Wijanto, MT, Dr. Ir. Yuyu Wahyu, MT. 2010

Perancangan Dan Analisis Antena Microstrip Rectangular Susun Dua

Elemen Dengan Penerapan Defected Ground Stucture Berbentuk Persegi

Pada FrekuensI 3.3–3.4GHz. Bandung : IT Telkom.

[4] Dony canisius Sirait, Parameter Antena,

https://mhs.blog.ui.ac.id/dony/2012/02/24/parameter-antena/ (diakses

November 2014)

[5] R. Garg, “ Microstrip Antenna Design Handbook”, Artech House Inc, London,

2001.

[6] C. A. Balanis, “Antena Theory Analysis and Design, Third Edition”, New

York: John Willey and Sons, 2005.

[7] A. B. Wijaya , “Rancang Bangun Antena Mikrostrip Rectangular Array 8

Elemen dengan Pencatuan Electromagnetically Coupled Untuk Aplikasi

WiMAX”, Skripsi Sarjana, Universitas Indonesia, 2009. Progress Dalam

Electromagnetics Penelitian B, Vol. 7, 2008 175

[8] Park, J.-I., C.-S. Kim, “Modeling of a photonic bandgap and its application for

the low-pass filter design,”Asia Pacific Microwave Conf. Proc. APMC,

(59)

[9]Insik, C. and L. Bomson, “Design of defected ground structures for

harmonic control of active microstrip antenna,”IEEE Antennas Propag.

Soc. Int. Symp., Vol. 2, 852–855, 2002.

[10]Park, J.-S., J.-H. Kim, J.-H. Lee, et al., “A novel equivalent circuit and

modeling method for defected ground structure and ts application to

optimization of a DGS lowpass filter,” IEEE 188 Weng et al. MTT-S Int.

Microwave Symp. Digest, Vol. 1, 417–420, 2002.

[11] Karmakar, N. C., “Hi-Z, low-Z defected ground structure,” Microwave Opt.

Tech. Lett., Vol. 48, No. 10, 1909–1912, 2006.

[12] Wu, B., B. Li, T. Su, et al., “Equivalent-circuit analysis and lowpass filter

design of split-ring resonator DGS,” Journal of Electromagnetic Waves

and Applications, Vol. 20, 1943–1953, 2006.

[13] Balalem, A., A. R. Ali, J. Machac, et al., “Quasi-elliptic microstrip low-pass

filters using an interdigital DGS slot,” IEEE Microwave Compon. Lett.,

Figur

Gambar 3.1 Flowchart antena dengan DGS
Gambar 3 1 Flowchart antena dengan DGS . View in document p.32
Tabel 3.1 Dimensi antena dua elemen
Tabel 3 1 Dimensi antena dua elemen . View in document p.33
Gambar 3.3 Membuka EM structure yang baru
Gambar 3 3 Membuka EM structure yang baru . View in document p.35
Gambar 3.5 kotak Dialog Port
Gambar 3 5 kotak Dialog Port . View in document p.36
Gambar 3.7 tampilan mesh antena tanpa DGS
Gambar 3 7 tampilan mesh antena tanpa DGS . View in document p.37
Gambar 3.8 Cara membuat Grafik baru
Gambar 3 8 Cara membuat Grafik baru . View in document p.38
Gambar 3.10 Penentuan posisi dan ukuran DGS
Gambar 3 10 Penentuan posisi dan ukuran DGS . View in document p.39
Gambar 3.12 Perubahan Posisi DGS secara Vertikal
Gambar 3 12 Perubahan Posisi DGS secara Vertikal . View in document p.40
Gambar 3.11 Perubahan panjang sisi DGS
Gambar 3 11 Perubahan panjang sisi DGS . View in document p.40
Tabel 4.1 Parameter Antena Tanpa DGS
Tabel 4 1 Parameter Antena Tanpa DGS . View in document p.41
Gambar 4.2 Return Loss Antena Tanpa DGS
Gambar 4 2 Return Loss Antena Tanpa DGS . View in document p.42
Gambar 4.1 VSWR Antena Tanpa DGS
Gambar 4 1 VSWR Antena Tanpa DGS . View in document p.42
Gambar 4.3 Gain Antena Tanpa DGS
Gambar 4 3 Gain Antena Tanpa DGS . View in document p.43
Gambar 4.4 Impedansi Antena Tanpa DGS
Gambar 4 4 Impedansi Antena Tanpa DGS . View in document p.43
Tabel 4.2 Nilai parameter dengan variasi ukuran DGS
Tabel 4 2 Nilai parameter dengan variasi ukuran DGS . View in document p.44
Grafik 4.6 Return Loss variasi ukuran DGS
Grafik 4 6 Return Loss variasi ukuran DGS . View in document p.45
Grafik 4.5 VSWR variasi ukuran DGS
Grafik 4 5 VSWR variasi ukuran DGS . View in document p.45
Grafik 4.7 Gain variasi ukuran DGS
Grafik 4 7 Gain variasi ukuran DGS . View in document p.46
Grafik 4.8 Impedansi variasi ukuran DGS
Grafik 4 8 Impedansi variasi ukuran DGS . View in document p.46
Tabel 4.3  Nilai parameter dengan variasi posisi DGS
Tabel 4 3 Nilai parameter dengan variasi posisi DGS . View in document p.47
Gambar 4.9 VSWR dengan variasi Posisi DGS
Gambar 4 9 VSWR dengan variasi Posisi DGS . View in document p.48
Gambar 4.10 Return Loss36  dengan variasi Posisi DGS
Gambar 4 10 Return Loss36 dengan variasi Posisi DGS . View in document p.48
Grafik 4.11 Gain dengan variasi Posisi DGS
Grafik 4 11 Gain dengan variasi Posisi DGS . View in document p.49
Grafik 4.12 Impedansi dengan variasi Posisi DGS
Grafik 4 12 Impedansi dengan variasi Posisi DGS . View in document p.49
Tabel 4.5 Nilai Optimal Parameter DGS Menurut Posisi
Tabel 4 5 Nilai Optimal Parameter DGS Menurut Posisi . View in document p.50
Gambar 4.13 VSWR Optimasi
Gambar 4 13 VSWR Optimasi. View in document p.52
Gambar 4.15  Perbandingan VSWR
Gambar 4 15 Perbandingan VSWR . View in document p.53
Gambar 4.19 Perbandingan Impedansi
Gambar 4 19 Perbandingan Impedansi . View in document p.55
gambar 4.18
gambar 4.18 . View in document p.55
Gambar 4.20 Perbandingan Gain
Gambar 4 20 Perbandingan Gain . View in document p.56

Referensi

Memperbarui...