Perancangan Antena Mikrostrip Patch Segitiga 2.4 GHz Untuk Komunikasi Wirelees LAN (WLAN)

(1)

PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGITIGA

2.4 GHz UNTUK KOMUNIKASI WIRELESS LAN (WLAN)

Laporaninidisusununtukmemenuhisalahsatusyarat

dalammenempuhProgram PendidikanSarjana

diJurusanTeknikElektro

DisusunOleh : RUDI SUSILO

13106026

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER

UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA

(2)

iii

Perancangan antena mikrostrip patch segitiga dirancang untuk bekerja pada

komunikasi

wireless

LAN. Bentuk rancangan antena mikrostrip terdiri dari sebuah

patch segitiga elemen tunggal yang di modif menjadi elemen

array, modifikasi

elemen tunggal menjadi elemen

array

hanya bertujuan untuk menaikan

gain. Media

dasar rancangan menggunakan substrat FR-4 dengan ketebalan 1.6 mm dengan

konstanta dielektrik 4.4, untuk menentukan saluran pencatu dan model sebelum

realisasi menggunakan alat bantu perangkat lunak

Ansoft HFSS. Hasil yang

diinginkan dari perancangan antena pada frekuensi 2.4 GHz, dan

(3)

iv

The design o triangular microstrip patch antena is design to work

on wireless LAN communications. Shape the design of microstrip antena consists of

a triangular patch of a single element in the array element Modif, modification of a

single element in to an array element only a imstoraise the gain. Media fo undation

design using FR-4 substrate with a thickness of 1.6 mm with a dielectric constant of

4.4,to deter mine pencatu channel sand the realization of the model before using the

tool of the software Ansof tHFSS.The desired out come of the design of the antena at

(4)

i

Puji dan syukur penulis panjatkan atas karuinia yang dilimpahkann oleh ALLAH swt sehingga dapat menyusun laporann Tugas Akhir dengan judul “ Perancangan Atena Mikrostrip Paech Segitiga 2.4 GHz Untuk Komunikasi

Wireless Lan”

Dalam kesematan ini perkenankan penulis menyampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada.

1. Kedua orang tuaku yang tercinta, yang telah banyak memberikan dukungan moril, doa dan meteri. Serta keluarga tersayang kaka, ade, dan seseorang novi trisnawati yang selalu memberikan semangat dan motivasi serta pengertian yang tiada terkira.

2. Ibu Levi Olivia, MT Selaku Pembimbing yang telah banyak memberikan dukungan.

3. Bapak Muhammad Aria, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Komputer Indonesia

4. Ibu Tri Rahajoeningroem, MT selaku Dosen Wali 06 TE 01 Jurusan Teknik Elektro Universitas Komputer Indonesia, yang selalu memberikan nasehat dan motivasi.

5. Keluarga Besar Eceng Gondok yang selalu memberikan nasehat, motivasi dan kedamaian.

6. Teman-teman Teknik Elektro Universitas Komputer Indonesia 7. Kang Muhamad Fahmi, Randi Halim, Iryaman yang telah banyak

(5)

ii

mengatakan bahwa “ Tiada Gading Yang Tak Retak “ sehingga saya menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan laporan ini karena keterbatasan saya, oleh sebab itu saya ucapkan terima kasih atas segala kritik dan saran yang membangun.

(6)

1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Telekomunikasi adalah salah satu bidang yang memiliki peranan penting pada abad ini. Dengan telekomunikasi orang saling bertukar informasi satu dengan yang lainnya. Salah satu bagian utama dalam sistem telekomunikasi radio adalah antena. Teknologi telekomunikasi saat ini terus mengalami perkembangan. Hal ini juga didukung dengan perkembangan antena yang dapat memenuhi kebutuhan teknologi tersebut. Berbagai antena yang telah banyak dikembangkan dalam beragam aplikasi seperti penginderaan jauh, radar, telemetri, biomedik, radio bergerak, dan komunikasi satelit.

(7)

antena bentuk segiempat. Parameter-parameter utama yang akan dianalisis adalah VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), pola radiasi, dan gain.

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan dengan beberapa permasalahan yaitu:

1. Apa yang dimaksud dengan antena mikrostrip patchsegitiga sama sisi?

2. Bagaimanakah spesifikasi antena yang diperlukan pada sistem WLAN?

3. Bagaimana merancang antena mikrostrip patch segitiga sama sisi untuk aplikasi LAN yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz.

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari Tugas Akhir ini adalah sebagi berikut:

1. Untuk merancang antena mikrostrip patch segitiga yang dapat beroperasi pada jaringan wirelessLAN pada frekuensi 2,4 GHz.

2. Mengetahui seberapa besar efisiensi atena mikrostrip patch segitiga.

(8)

1.4 Batasan Masalah

Agar pembahasan lebih terarah, maka pembahasan dibatasi sebagai berikut:

1. Nilai VSWR ≤ 2.

2. Nilai Gain≤5 dBi.

3. Antena Mikrosrip patch segitiga yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz.

4. Sebelum tahap realisasi, perancangan antena di simulasikan terlebih dahulu menggunakan software Ansoft Designer HFSS 11.0

1.5 Metodologi Penulisan

Metode penulisan yang dilakukan pada penulisan tugas akhir ini adalah:

1. Studi literature, berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku-buku dan tulisan-tulisan lain yang terkait serta dari layanan internet berupa jurnal-jurnal penelitian.

2. Sebelum ke tahap Realisasi alat, perancangan ini di simulasikan terlebih dahulu dengan menggunakan software Ansoft HFSS 11.0.

(9)

1.6 Sistematika Penulisan

Penulisan Tugas Akhir ini disajikan dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penulisan, serta sistematika penulisan

BAB II DASAR TEORI

Bab ini berisi penjelasan tentang teori antena secara umum dan penjelasan tentang antena mikrostrip patchsegitiga sama sisi.

BAB III PERANCANGAN DAN SIMULASI

Bab ini berisi tentang perancangan dan simulasi model antena mikrostrip patchsegitiga sama sisi untuk diaplikasikan pada jaringan Wireless Local Area Network(WLAN),

BAB IV PENGUKURAN DAN ANALISA

(10)

BAB V PENUTUP

(11)

6

DASAR TEORI

2.1 U M U M

Pada bab ini akan dibahas teori dasar yang melandasi permasalahan dan penyelesaiannya yang diangkat dalam Tugas Akhir ini. Teori dasar tentang antenadan parameter-parameter antena, teori dari anten mikrostrip patch segi tiga serta penjelasan singkat tentang kabel koaksial, wirelessLAN dan software Ansoft HFSS 11.0.

2.2 PENGERTIAN ANTENA

Dilihat dari sumber latar belakang sejarah telekomunikasi berupa komunikasi wireless, berhasil ditemukan pertama kali oleh Heindrich Rudolph Hertz, beliau berhasil mendemonstrasikan sistem gelombang Elektromagnetik

pertama kali pada tahun 1886 dengan menggunakan dipole λ/2. Pada tahun 1890

beliau mempublikasikan catatannya tentang elektrodinamika dan melakukan penyederhanaan persamaan elektromagnetika.

(12)

transmisi AB ke antena.Jika saluran transmisi disesuaikan dengan impedansi antena, maka hanya ada gelombang berjalan ke arah B saja.Pada A adalah saluran transmisi yang dihubungkan singkat dan merupakan transmisi antara gelombang terbimbing dan gelombang bebas.

Gambar 2.1AntenaSebagai Peralatan Transisi

1. A (Gelombang Puncak)

2. B (Gelombang Lembah)

2.3 Daerah antena

Daerah antena merupakan pembatas dari karakteristik gelombang elektromagnetika yang dipancarkan oleh antena. Pembagian daerah di sekitar

antena dibuat untuk mempermudah pengamatan struktur medan di mas ing-masing daerah antena tersebut, Gambar 2.2 menjelaskan tentang

daerah-daerah di sekitar antena.

A

(13)

Gambar 2.2 Daerah Antena

Ruang-ruang di sekitar antena dibagi ke dalam 3 daerah, yaitu :

1. Daerah Medan Dekat Reaktif

Daerah ini didefenisikan sebagai bagian dari daerah medan dekat di sekitar antena, dimana daerah reaktif lebih dominan. Apabila λ adalah panjang gelombang dan D adalah dimensi terluar antena, untuk kebanyakan antena batas terluar daerah ini adalah:

R>0.62 ……….. (2.1)

2. Daerah Medan Dekat Radiasi

Daerah ini didefenisikan sebagai daerah medanantena antara medan dekat reaktif dan daerah medan jauh di mana medan radiasi dominan dan distribusi medan bergantung pada jarak dari antena. Daerah ini sering juga disebut daerah

(14)

0.62 ≤ R ≤ 2 ……… (2.2)

3. Daerah Medan Jauh

Daerah medan jauh merupakan daerah antena di mana distribusi medan tidak lagi bergantung kepada jarak dari antena. Di daerah ini, komponen medan transversal dan distribusi angular tidak bergantung pada jarak radial. Dimana pengukuran dibuat Semua spesifikasi diperoleh dari pengukuran yang dilakukan didaerah ini, dengan sarat:

R > 2 ………... (2.3)

2.4 Parameter Antena

Kinerja suatu antena dapat dilihat dari nilai parameter - parameter antena tersebut, beberapa dari parameter tersebut saling berhubungan satu sama lain. Parameter-parameter antena yang biasanya digunakan untuk menganalisis suatu antena adalah impedansi masukan, Voltage Wave Standing Ratio (VSWR), Return Loss, bandwidth, Pola radiasi, dan Gain.

2.4.1 Impedansi Masukan

Impedansi masukan adalah perbandingan (rasio) antara tegangan dan arus. Impedansi masukan ini bervariasi untuk nilai posisi tertentu, dimana :

(15)

Zin merupakan perbandingan antara jumlah tegangan (tegangan masuk dan tegangan refleksi (V) terhadap jumlah arus (I)pada setiap titik z saluran.Berbeda dengan karakteristik impedansi saluran (Z₀) yang berhubungan dengan tegangan dan arus pada setiap gelombang.

Pada saluran transmisi, nilai Z diganti dengan nilai –i (z = –i), sehingga

2.4.2 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)

VSWR adalah perbandingan antara amplitudo gelombang berdiri (standing wave) maksimum (|V|max) dengan minimum (|V|min). Perbandingan antara tegangan yang direfleksikan dengan yang dikirimkan disebut sebagai koefisien refleksitegangan (Ґ), yaitu :

mempresentasikan besarnya magnitude dan fasa dari refleksi. Untuk beberapa

kasus yang sederhana, ketika bagian imajiner dari (Γ) adalah nol maka :

(16)

Γ = 0 : tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaaan matched sempurna.

Γ = +1:refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian terbuka.

Dimana untuk menentukan nilai VSWR yaitu :

S = | |

| | = | |

| |………. (2.7)

Kondis yang paling penting adalah ketika VSWR bernilai 1 (S= 1) yang berarti tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching(sempurna). Namun kondisi ini pada praktiknya sulit untuk didapatkan, oleh karena itu nilai standar VSWR yang diijinkan untuk fabrikasi antena adalah VSWR ≤ 2, dan bilamina VSWR ≥ 2 maka return loss yang dihasilkan besar dan daya yang diterima antena 0 (feed back).

2.4.3 Return Loss

Return loss adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang

direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan. Return loss dapat terjadi karena adannya diskontiunitasdiantara saluran transmisi dengan impedansi masukan beban (antena). Pada rangkaian gelombang yang memiliki diskontinuitas (mismatched), besarnya return loss bervariasi tergantung pada frekuensi yang ditunjukan. Untuk menentukan return lossdengan menggunaka rumus berikut :

Return loss = 20log10 |Γ| ……… (2.8)

Nilai dari return loss yang baik adalah dibawah -9,54 dB, nilai ini diperoleh untuk nilai VSWR ≤ 2 sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang

(17)

atau dengan kata lain saluran transmisi sudah matching. Nilai parameter ini menjadi salah satu acuan untuk melihat apakah antena sudah dapat bekerja pada frekuensi yang diharapkan atau tidak.

2.4.4 Bandwidth

Bandwidth suatu antena didefinisikan sebagai rentang frekuensi dimana kinerja antena yang berhubungan dengan beberapa karakteristik seperti impedansi masukan, polarisasi, beamwidth, pola radiasi, gain, VSWR, return loss. Dimana untuk mencari Bandwitdh dapat dicari dengan rumus berikut :

BW = x 100 % ………. (2.9)

Dimana :

f2= frekuensi tertinggi

f1= frekuensi terendah

fc= frekuensi tengah

2.4.5 Keterarahan

(18)

D =

₀= ……….. (2.10)

Dan jika arah ini tidak ditentukan, keterarahan terjadi pada intensitas radiasi maksimum yang didapat dengan rumus.

Dmax= D =

₀ = ……….. ……….. (2.11)

Keterangan

D =keterarahan

D₀ =keterarahan maksimum

U =intensitas radiasi

Umax =intensitas radiasi minimum

U₀ =intensitas radiasi pada sumber isotropic

Prad = daya total radiasi

2.4.6 Gain

Gain adalah perbandingan antara rapat daya per-satuan unit antena terhadap rapat daya antena referensi dalam arah dan daya masukan yang sama.

Gain suatu antena berlainan dengan gain kutub empat, gain diperhatikan daya masukan ke terminal antena. Dimana untuk mencari Gain dapat dicari dengan rumus berikut :

(19)

Ada dua jenis parameter penguatan (Gain) yaitu absolute gain dan relative gain.Absolute gainpada sebuah antena didefinisikan sebagai perbandingan antara intensitas pada arah tertentu dengan intensitas radiasi yang diperoleh jika daya yang diterima oleh antena teradiasi secara isotropik. Intensitas radiasi yang berhubungan dengan daya yang diradiasikan secara isotropiksama dengan daya yang diterima oleh antena (Pin) dibagi 4π. Absolute gain ini dapat dihitung dengan

rumus :

G = 4π ,∅ ………. (2.13)

2.4.7 Pola Radiasi Antena

Pola radiasi (radiation pattern) merupakan salah satu parameter penting dari suatu antena.Parameter ini sering dijumpai dalam spesifikasi suatu antena, sehingga pembaca dapat membayangkan bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena tersebut. Dalam hal ini, maka pola radiasi disebut juga pernyataan secara grafis yang menggambarkan sifat radiasi dari antenapada medan jauh sebagai fungsi dari arah dan penggambarannya dapat dilihat pada diagram pola radiasi yang sudah diplot sesuai dengan hasil pengukuran sinyal radiasi dari suatu antena.

(20)

2.4.8 Frekuensi Resonansi

Frekuensi resonansi sebuah antena dapat diartikan sebagai frekuensi kerja antena di mana pada frekuensi tersebut seluruh daya dipancarkan secara maksimal. Pada umumnya frekuensi resonansi menjadi acuan menjadi frekuensi kerja antena.

2.5 Antena Mikrostrip

Antena mikrostrip adalah suatu antenna konduktor metal yang menempel diatas ground plane yang diantaranya terdapat bahan dielektrik seperti tampak pada Gambar 2.4. Antenamikrostrip merupakan antena yang memiliki massa ringan mudah untuk difabrikasi, dengan sifatnya yang konformal sehingga dapat ditempatkan pada hampir semua jenis permukaan dan ukurannya kecil dibandingkan dengan antena jenis lain. Karena sifat yang dimilikinya, antenamikrostrip sangat sesuai dengan kebutuhan saat ini sehingga dapat diintegrasikan dengan peralatan telekomunikasi lain yang berukuran kecil, akan tetapi antenamikrostrip juga memiliki beberapa kekurangan yaitu: bandwidth yang sempit, gaindan directivity yang kecil, serta efisiensi rendah.

(21)

Gambar 2.4 menunjukkan struktur dari sebuah antena mikrostrip.Secara umum, antena mikrostrip terdiri atas 3 bagian, yaitu patch, substrat, dan ground plane.Patchterletak di atas substrat, sementara ground planeterletak pada bagian paling bawah.

Pada umumnya, patchterbuat dari logam konduktor seperti tembaga atau emas dan mempunyai bentuk yang bermacam-macam. Bentuk patchantena mikrostrip yang sering dibuat, misalnya segi empat, segi tiga, lingkaran, dan lain-lain. Patch berfungsi sebagai pemancar (radiator). Patch dan saluran pencatu biasanya terletak di atas substrat. Tebal patch dibuat sangat tipis (t ≤ λ₀ ;t= ketebalan patch). Substrat terbuat dari bahan-bahan dielektrik.Substrat biasanya mempunyai tinggi (h) antara 0,003 λ –0,005 λ.

Tabel 2.1 Nilai Konstanta Dielektrik Dan Bahan Dielektrik

Bahan dielektrik Nilai konstanta dielektrik (εr)

Alumina 9.8

terial sintetik – Teflon 2,08 Material komposit – duroid 2,2 – 10,8

Ferimagnetik – ferrite 9 – 16 Semikonduktor – silicon 11,9

Fiberglass 4,882

Tabel 2.1 menunjukkan nilai permeativitas relatif bahan dielektrik yang sering digunakan untuk membuat substrat antena mikrostrip. Tampak bahwa semikonduktor (silikon)memiliki nila εryang lebih tinggi dan teflonmemiliki nilai εryang lebih rendah. Antena mikrostrip mempunyai nilai radiasi yang paling kuat

(22)

ini Bentuk patch bisa bermacam-macam, adapun jenis-jenis antenamikrostrip terlihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5Jenis-jenis AntenaMikrostrip

Antenamikrostrip adalah salah satu jenis antena wireless yang paling popular digunakan saat ini. Ada beberapa alasan kenapa antenamikrostrip sangat diminati untuk diaplikasikan sebagai antenawireless, yaitu:

1. Sangat mudah difabrikasi.

2. Selaras dengan permukaan nonplanar.

3. Sangat murah karena hanya dengan menggunakan papan cetak sirkuit. 4. Fleksibel sehingga menghasilkan berbagai macam pola dan polarisasi

yang berbeda.

5. Strukturnya sangat kuat.

2.5.1 Teknik Pencatuan

(23)

secara langsung ke patch radiator dengan menggunakan elemen penghubung. Pada metode tidak terhubung, dilakukan pengkopelan medan elektromagnetik untuk menyalurkan daya di antena saluran mikrostrip dengan patch. Beberapa teknik pencatuan yang sering digunakan, yaitu : teknik pencatup line,

pencatucoaxial probe, aperture couplingdan proximity coupling.

2.6 Antena Mikrostrip Segitiga

2.6.1 Antena Mikrostrip Patch Segitiga Elemen Tunggal

Penggunaan patch segitiga telah diteliti secara teori maupun ekperimental. Dari hasil penelitian ternyata ditemukan bahwa bentuk antena mikrostrip patch segitiga ini memiliki radiasi yang lebih tinggi dengan antena mikrostrip lainnya.Formula untuk menghitung frekuensi resonansi yang diperoleh berdasarkan model TM10 maka frekuensi resonansi untuk antena segitiga sama sisi yaitu :

W =

√

………

(2.14)

Dimana :

W = Lebar sisi Patch

C = kecepatan cahaya 3 x 103

a = frekuensi kerja antenna

(24)

Bentuk patchantena segitiga elemen tunggal dapat ditunjukkan pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Struktur Antena Mikrostrip Patch SegitigaElemen Tunggal

2.6.2 Antena Mikrostrip Patch Segitiga Array

Antenaarray adalah susunan dari beberapa antena yang identik.Dalam antena mikrostrip yang disusun secara array adalah bagian patch. Medan total dari antenaarray ditentukan oleh penjumlahan vektor dari medan yang diradiasikan oleh elemen tunggal. Proses perancangan antena yang dilakukan untuk mendapatkan antena array pada dasarnya sama dengan pendesainan antena elemen tunggal.

Hal yang membedakan pada system array ini adalah peletakan masing-masing patch pada jarak tertentu yang sesuai dengan panjang gelombang yang merambat pada bidang dielektrik. Proses pendesainan ini dilakukan dengan menggunakan frekuensi kerja 2.4 GHz.

(25)

Z3=

.W = ……… (2.15)

Dimana :

W = Lebar sisi Patch

C = kecepatan cahaya 3 x 103

a = frekuensi kerja antenna

εr= nilai konstanta dielektrik

Bentuk patch antena segitiga elemen tunggal dapat ditunjukkan pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Struktur Antena Mikrostrip Patch Segitiga Elemen Array

2.6.3 Lokasi PencatuanAntena Mikrostrip Patch Segitiga

Setelah diperoleh panjang sisi segitiga dari patchuntuk substrat yang telah diberikan, langkah selanjutnya adalah menentukan feed point (feed line)atau titik pencatu dimana dalam hal ini harus ada kecocokan antara impedansi input dari

(26)

antena mikrostrip, maka axis yang melewati titik pencatu (feed point) ditandai dengan ∅0 = 0. Selanjutnya nilai ₀ dapat dipilih untuk mengubah-ubah input antena.

2.7 Kabel Koaksial

Kabel koaksial merupakan kabel yang biasannya dipakai untuk menghubungkan suatu perangkat (device) yang berfungsi sebagai pemancar atau penerima gelombang radio dengan antena yang sesuai dengan peralatan tersebut dalam suatu system komunikasi wireless.

Gambar 2.8Kabel Koaksial

Pada gambar 2.7 A,B,C dan D menyatakan :

a. Outer plastic sheath(sarung plastik luar)

b. Copper screen(serabut tembaga)

c. Inner dielectric insulator(bahan dielektrik)

(27)

Kabel ini sangat ideal untuk membawa atau menghantarkan sinyal listrik yang berfrekuensi tinggi, misalnya kabel penghubung antara TV dan antenanya atau untuk menghubungkan perangkat radio pemancar/penerima gelombang radio dengan antenanya.

Gambar 2.9 Struktur Kabel Koaksial

Jalur transmisi kabel koaksialmemiliki 2 bagian konduktor, yaitu inti tembaga dan serabut tembaga, dimana konduktor tersebut dipisahkan oleh bahan insulator (solid dielektric).Pada gambar 2.9 menggambarkan bagian-bagian kabel koaksial, menunjukkan bahwa warna merah adalah bahan konduktor, warna putih adalah bahan insulator dan warna abu-abu adalah lapisan paling luar kabel (outer jacket).

2.8 Wireless LAN (WLAN)

(28)

Jaringan wireless (tanpa kabel) cocok untuk diterapkan pada lokasi yang sukar atau tidak mungkin untuk memasang kabel jaringan. Setiap PC pada jaringan wireless dilengkapi dengan sebuah radio tranceiver, atau biasanya disebut

adapteratau kartu W-LAN.

W-LAN biasanya menggunakan salah satu dari dua topologi untuk mengatur sebuah jaringan yaitu topologi ad-hoc dan topologi infrastruktur. Pada topologi ad-hoc biasa dikenal sebagai jaringan peer-to-peerdan untuk topologi

infrastrukturjaringan udara dimana padaSaat titik akses menerima data, ia akan mengirimkan kembali sinyal radio tersebut (dengan jangkauan yang lebih jauh) ke PC yang berada di area cakupannya, atau dapat mentransfer data melalui jaringan

Ethernet kabel. Titik akses pada sebuah jaringan infrastruktur memiliki area cakupan yang lebih besar, tetapi membutuhkan alat dengan harga yang lebih mahal.

Walau menggunakan prinsip kerja yang sama, kecepatan mengirim data dan frekuensi yang digunakan oleh W-LAN berbeda berdasarkan jenis atau produk yang dibuat, tergantung pada standar yang mereka gunakan. Vendor-vendor wireless-LAN biasanya menggunakan beberapa standar, termasuk IEEE 802.11, IEEE 802.11b/g, OpenAir, dan HomeRF. Sayangnya, standar-standar tersebut tidak saling kompatibel satu sama lain, dan harus menggunakan jenis/produk yang sama untuk dapat membangun sebuah jaringan, dikarenakan oleh frekuensi dari beberapa standar tersebut tidak sama.

(29)

menjadi kecil. Tetapi adapter tersebut menggunakan dua protokol untuk meningkatkan efisiensi dan keamanan dalam pengiriman sinyal:

1. Frequency hopping spread spectrum, dimana paket data dipecah dan dikirimkan menggunakan frekuensi yang berbedabeda, satu pecahan bersisian dengan lainnya, sehingga seluruh data dikirim dan diterima oleh PC yang dituju. Kecepatan sinyal frekuensi ini sangat tinggi, serta dengan pemecahan paket data maka sistem ini memberikan keamanan yang dibutuhkan dalam satu jaringan, karena kebanyakan radio tranceiver biasa tidak dapat mengikutinya.

2. Direct sequence spread spectrum, sebuah metode dimana sebuah frekuensi radio dibagi menjadi tiga bagian yang sama, dan menyebarkan seluruh paket melalui salah satu bagian frekuensi ini. Adapter direct sequenceakan mengenkripsi dan mendekripsi data yang keluar-masuk, sehingga orang yang tidak memiliki otoritas hanya akan mendengar suara desisan saja bila mereka menangkap sinyal radio tersebut.

(30)

hingga 11 mbps dengan protokol direct sequence, sedangkan standar 802.11g mampu mengirim data hingga 54 mps.

2.9 Software Ansof HFSS 11.0

HFSS adalah kependekan dari HighFrequency Structure Simulator. Ansoft merupakan software pelopor yang menggunakan Finite Element Method (FEM)

untuk simulasi elektromagnetik dengan mengembangkan serta menerapkan teknologi seperti tangential vector finite elements, adaptive meshing, dan Adaptive Lanczos-Pade Sweep (ALPS). Adapun tampilan dari HFSS dapat dilihat pada Gambar 2.10.

Dimana HFSS adalah simulatorgelombang elektromagnetik penuh dengan performa yang baik untuk pemodelan benda 3 dimensi yang memiliki volume

yang berubah-ubah. HFSS ini menyatukan proses simulasi, visualisasi, dan proses pemodelan ke dalam suatu bentuk yang mudah untuk dipelajari. Simulator ini dapat dimanfaatkan untuk menghitung parameter seperti S parameter, frekuensi resonansi, dan medan.

(31)

Gambar 2.9 Tampilan Awal Software Ansof HFSS 11.0

2.9.1 Proses Pencarian Solusi SimulatorHFSS 11.0

Untuk mendapatkan grafik VSWR suatu antena, bisa dicari dari nilai

koefisien pantul ( Г) dan koefisien pantul ini erat hubungannya dengan parameter

S. Sebelum mengkomputasi nilai VSWR kedalam grafik, maka HFSS menghitung dulu nilai matrik parameter S pada suatu struktur port tertentu dalam setiap frekuensi dan hal ini dilakukan dengan skema seperti pada algoritma dibawah ini:

a. Tipe solusi yang digunakan pada simulator Ansoft HFSS 10.0 ada 3 yaitu

driven modal, driven terminal, dan eigenmode. Untuk pemodelan tentang antena, saluran mikrostrip, dan waveguide, dipergunakan tipe solusi

(32)

b. Parametric model adalah susunan yang terdiri dari bentuk geometri dan material yang tersusun didalamnya, yang akan membangun bentuk pemodelan simulasi. Pada tahap ini juga, kita memberikan pembatasan lingkup pada

device pemodelan (boundaries) dan mendefinisikan letak pencatu model (Excitation).

c. Sebelum proses simulasi pencarian solusi dilakukan maka harusdiinisialisasikan parameter analisa terlebih dahulu (solution setup). Parameter ini meliputi:

1. Frekuensi unit. Parameter ini berfungsi untuk menentukan nilai frekuensi kerja mesh dalam proses pencarian solusi yang menggunakan sistem adaptive mesh.

2. Nilai maksimum jumlah siklus mesh. Nilai ini adalah kriteria nilai jumlah siklus mesh untuk menghentikan proses pencarian solusi

adaptive.

3. Delta S. Nilai ini adalah nilai perubahan didalam magnituda parameter S antara dua lintasan yang saling berhubungan.

(33)

28

3.1 UMUM

Pada tugas akhir ini akan dirancang sebuah antena mikrostrip patch

segitiga sama sisi yang dapat digunakan pada sistem wireless LAN baik sebagai

penguat antena pada Access Point (AP) ataupun pada sisi terminal (laptop, PC dan

PDA). Perancangan antena ini dilakukan dengan bantuan Software Ansoft HFSS

11.0.

Tahapan perancangan dimulai dari pemilihan jenis substrat dan

selanjutnya menghitung dimensi patch antena serta lebar saluran pencatunya.

Hasil dari perhtiungan tersebut kemudian disimulasikan denganSoftware Ansoft

HFSS 11.0. Software Ansoft HFSS 11.0berfungsi untuk mendapatkan

parameter-parameter antena yang dihasilkan berupa nilai VSWR, gaindan pola radia.

3.2 Jenis Substrat

Dalam pemilihan jenis substrat sangat dibutuhkan pengetahuan tentang

spesifikasi umum dari susbtrat tersebut, kualitasnya, ketersediannya, dan yang

tidak kalah penting adalah harga atau biaya yang harus dikeluarkan untuk

mendapatkannya. Jenis substrat yang digunakan pada perancangan antena ini

adalah sebuah substrat jenis FR-4. Adapun parameter substrat dapat dilihat pada

(34)

29 3.3 Perancangan Patch Antena

3.3.1 Perancangan Patch Antena Elemen Tunggal

Proses perancangan antena mikrostrip tunggal dilakukan secara bertahap.

Perancangan diawali dengan menentukan frekuensi kerja antena mikrostrip,

menentukan jenis lapisan bahan, menentukan nilai konstanta dielektrik lapisan

bahan, dan tebal lapisan bahan. Frekuensi kerja yang digunakan yaitu 2,4 GHz.

Simulasi dilakukan dengan bantuan perangkat lunak Ansoft HFSS 11.0 untuk

memperoleh bentuk dan paramater antena mikrostrip.

Untuk perancangan awal digunakan perhitungan pada antena mikrostrip

dengan patch berbentuk segitiga seperti yang telah dijelaskan di dalam Bab II

Dari perhitungan tersebut yang berdasarkan spesifikasi substrat yang akan

digunakan diperoleh panjang sisi patch segitiga Elemen Tunggal 39,7 mm.

3.3.2 Perancangan Petch Antena Elemen Array

Pada perancangan Elemen Array langkah-langkah perancangannya sedikit

sama dengan perancangan Elemen Tunggal, hanya saja yang membedakan dari

perancangan patch Elemen array yaitu lebar sisi patch dan jumlah patch. Untuk

perancangan patch elemen array digunakan perhitungan yang telah dijelaskan di

dalam Bab II yaitu pada Persamaan (2.15). segitiga adalah :

W =

=

.

(35)

30 = 0,03809

= 38 mm

Dari perhitungan tersebut yang berdasarkan spesifikasi substrat yang akan

digunakan diperoleh panjang sisi patch 38 mm. dan untuk menentukan posisi

patch dan pengarrayan patch menggunakan bantuan Software HFSS 11.0

3.4 Perancangan Lebar Saluran Pencatu

Untuk penentuan lebar saluran pencatu mikrostrip patch segitiga elemen

tunggal dan elemen array agar dapat bekerja pada frekuensi kerja yaitu 2,4 GHz.

Menggunakan bantuan perangkat lunak Ansoft HFSS 11.0.

3.5 Simulasi Perancangan Model Antena Mikrostrip PatchSegitiga

pada simulasi perancangan antena mikrostrip patch segitiga elemen

tunggal dan elemen array dilakukan melalui beberapa tahapan, yaitu dimulai

dengan perancangan substrat, perancangan patch, perancangan saluran pencatu

(feed line), perancangan ground planddan port saluran pencatu. Adapun

langkah-langkah simulasi untuk membuat model antena ini adalah :

a. Perancangan substrat

Adapun langkah-langkah untuk merancang substratantena adalah :

1. Pilih item Drawlalu pilih box

2. Masukkan nilai koordinatnya (besar dan arahnya)

3. Klik attributetabdan kemudian isi namanya dengan substrat

4. Klik materialdan kemudian ganti materialnya menjadi FR4 epoxy

5. Kemudian pilih warnanya sesuai keinginan dan kemudian atur

transparansi warnanya.

(36)

31

Adapun langkah-langkah untuk merancang pacthantena adalah :

1. Pilih menu Drawlalu pilihregular polyhedron.

2. Tentukan number of segment, yaitu 3.

3. Masukkan nilai koordinatnya (penentuan koordinat patch sangat

berpengaruh terhadap panjang sisi segitiga, letak dan bentuk

segitiga), dalam hal ini kita harus benar-benar teliti dalam

memasukkan nilai koordinat.

4. Klik attribute tabdan kemudian namanya diisi denganpatch.

5. Atur material, untuk tugas akhir ini material patch yang

digunakan adalah cooper(FR4).

c. Perancangan saluran pencatu (feed line)

2. Masukkan nilai koordinatnya (arah dan besarnya)

3. Klik attribute tabdan kemudian namanya diisi dengan feed line

4. Klik material kemudian ganti materialnya menjadi cooper

transparansi warnanya

d. Perancangan Ground pland

2. Masukkan nilai koordinatnya (arah dan besarnya)

3. Klik attribute tabdan kemudian isi namanya dengan ground

(37)

32

e. Perancangan port saluran pencatu

1. Pilih item Drawlalu pilih rectangle

2. Tetapkan porosnya, yang menjadi poros adalah sumbu z

3. Masukkan nilai koordinatnya (besar dan arahnya)

4. Klik attributetab dan kemudian ganti buat orientasinya menjadi

global

Gambar 3.1 Model Antena Mikrostrip Pacth Segitiga Elemen Tunggal

Gambar 3.2 Model Antena Mikrostrip Pacth Segitiga Array

3.6 Hasil Simulasi Perancangan

(38)

33

menjalankan simulasinya. Untuk menjalankan simulasi ini langkah selanjutnya

adalah :

1. klik menu HFSS kemudian pilih analysis setup.

2. pilih add solution setupdan muncul solution setup windo.

3. isi nama setup-nya, diikuti yang ada di dalam tab (misalnya setup1,

setup2, dan seterusnya).

4. isi nilai dari solution frequency menjadi 2,45 GHz (Nilai solution

frequency ini sama untuk tiap setup).

5. isi nilai maximum number of phasesmenjadi 10.

6. Kemudian isi nilai maximum delta Ssebesar 0,02 lalu pilih OK.

7. Klik menu HFSS kemudian pilih analysissetuplalu pilih addsweep

(Pilih solutionsetup-nya setup1 dan tombol OK).

8. Editwindow sweep-nya, atur sweep typemenjadi fast dan diatur juga

frequency setup typemenjadi linearcount.

9. Atur frekuensi start sebesar 1 GHz, frekuensi stop: 4 GHz dan buat

nilai countmenjadi 61. Lalu klik tombol OK.

10. klik menu HFSS lalu pilih validation check. (Tujuan dari

validationcheck ini adalah untuk memeriksa apakah model yang kita

buat sudah layak dan benar untuk akan muncul tanda check list

berwarna hijau. Tetapi jika belum maka akan muncul tanda silang

berwarna merah. Hal ini menandakan bahwa ada error pada model

yang kita buat.Untuk melihat pesan error gunakan messagemanager

yang ada di sudut kanan bawah) dan run Jika model yang kita buat

(39)

34

diperiksa pada validation checkini, yaitu :

1. 3D model

Jika ada salah satu dari keenam hal ini yang tidak terpenuhi (dalam hal ini

ada error) maka proses simulasi tidak dapat dilanjutkan. Setelah melewati

validationcheck, langkah selanjutnya adalah menganalisis model. Untuk

menganalisis model ini dengan klik menu HFSS lalu pilih analyze. Proses

menganalisis ini berlangsung sekitar 20 menit. Setelah proses analisis selesai

maka dapat ditampilkan grafik VSWR (S11), pola radiasi, dan gain..

3.6.1 Langkah-langkah hasil analisis software Ansoft HFSS 11.0

1. Untuk menampilkan parameter S11, caranya adalah dengan

menekan tombol HFSS lalu pilih resultdan kemudian pilih create

modal solusion data report lalu pilih dan pilih rectangularplot, lalu

klik OK. Bandwidth dapat dianalisis dari parameter S11 yang

bernilai di bawah -10 dB pada band frekuensi 2,4GHz.

2. Untuk menampilkan pola radiasi, caranya adalah dengan menekan

tombol HFSS lalu pilih Radiation kemudian Isert Far Field setup

danInfinite Sphere laluklik Ok. Selanjutnya klik kanan pada Result

(40)

35

Ok. Maka akan muncul grafik pola radiasi.

3. Untuk menampilkan gain, caranya adalah dengan menekan tombol

HFSS lalu pilih result dan kemudian pilih Creat Far Fild Report

dan pilih Radiation Pattern lalu Ok. Atur Categori menjadi Gain

lalu klik Ok. Maka akan muncul tabel gain.

Dari model yang telah dibuat dengan nilai panjang sisi patchsegitiga yang

diperoleh melalui perhitungan dan lebar pencatu dengan bantun software Ansoft

HFSS hasil simulasi yang didapatkan, yakni :

1. Hasil Simulasi Element Tunggal

a. S11

Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, didapatkan nilai S11 pada 2,4

GHz adalah -11 dB jadi VSWR yang di dapat adalah 1.89 yang

ditunjukkan pada Gambar 3.3.

(41)

36

b. Gain

Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, maka didapatkan nilai gain

pada frekuensi 2.4 GHz yaitu sebesar 1.837 dBi

Gambar 3.4. Gain Segitiga Elemen Tunggal

c. Pola Radiasi

Dari simulasi yang dilakukan maka diperoleh pola radiasi seperti yang

tampak pada Gambar 3.5.

(42)

37

2. Hasil Simulasi Element Array

a. S11

Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, didapatkan nilai S11 pada 2,4

GHz adalah -11 dB jadi VSWR yang di dapat adalah 1.0425 yang

ditunjukkan pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6. S11 Segitiga Elemen Array

b. Gain

Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, maka didapatkan nilai gain

pada frekuensi 2.4 GHz yaitu sebesar 1.837 dBi seperti yang tampak pada

Gambar 3.7.

(43)

38

c. Pola Radiasi

Dari simulasi yang dilakukan maka diperoleh pola radiasi seperti yang

tampak pada Gambar 3.8.

(44)

39

PENGUKURAN DAN ANALISA

4.1 Definisi Perancangan

Setelah menjelaskan proses perancangan, dan simulasi, maka proses

selanjutnya yaitu pengukuran parameter-parameter antena, serta analisa data hasil

pengukuran dan perbandingan dari parameter-parameter antena hasil simulasi

dengan hasil pengkuran, dan pengujian realisasai apakah antena yang dibuat

sesuai dengan harapan dan dapat diimplementasikan pada jaringan wireless LAN

2.4 GHz. Tahap ini dimaksudkan untuk mengetahui kinerja antena yang telah

dibuat.

Pengukuran antena mikrostrip patch segitiga ini dilakukan di

Laboratorium Radar Dan Antena Telkoma, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia

(LIPI).Hasil pengukuran parameter-parameter antena mikrostrip patch segitiga

meliputi nilaiVSWR, Impedansi input,Return loss, Pola radiasi, dan Gain.

(45)

Gambar 4.2 Realisasi Antena Mikrostrip segitiga Elemen Array

4.2 Pengukuran Antena

Parameter yang akan diukur meliputi VSWR, Impedasi masukan, Return

loss,Pola radiasi, dan Gain. Pengukuran parameter ini menggunakan

perangkat-perangkat :

1. Network Analyzermodel Advantest R3770.

2. Spectrum Analyzer modelHp

3. Signal generator model 6747B(10 MHz to 20 GHz).

4. Penampang posisi

5. DRG Horn Antena model SA5 (700 MHz to 18 GHz).

(46)

Gambar 4.4 Penampang Posisi

Gambar 4.5 Signal Generator

Gambar 4.6 DRG Horn Antena

(47)

Sebelum melakukan pengukuran Element Array dan Elemen Tunggal,

perangkat Network Analyzer model Advantest R3770, VNA-nya dikalibrasi

terlebih dahulu. Kalibrasidilakukan hanya pada pengukuran VSWR, return loss,

dan Impedansi masukan. Untuk menentukanhasil pengukuran dari perangkat

Network Analyzermenggunakan tujuh penanda, penanda ini berfungsi untuk

menentukan frekuensi kerja antena.Sedangkan untuk pengukuran pola radiasi

menggunakan perangkat Signal generator, spectrum Analyzer, penampang posisi,

dan DRG Horn Antena, dan untuk pengukuran Gain mengunakan perangkat

Signal generator, synthesizer, spectrum Analyzer, penampang posisi, dan DRG

Horn Antena.

Gambar 4.8 Pengukuran VSWR, Return loss, Dan

(48)

4.3 Pengukuran

Dalam melakukan hasil pengukuran VSWR, Return loss, dan Impedansi

masukan Dengan menggunakan perangkat Network Analyzer, penulis

menggunakan tujuh penanda. Untuk pengukuran Elemen Array yang dilakukan

pada range frekuensi 2.35 GHz sampai 2.45 GHz, penanda pertama pada

frekuensi 2.4 GHz, penanda kedua pada frekuensi 2.39 GHz, penanda ketiga pada

frekuensi 2.41 GHz, penanda keempat pada frekuensi 2.35 GHz, penanda kelima

pada frekuensi 2.425 GHz, penanda keenam pada frekuensi 2.45 GHz. Dan

penanda ketujuh pada frekuensi 2.45 GHz. Dan Untuk Pengukuran Elemen

Tunggal yang dilakukan pada range frekuensi 2.3 GHz sampai 2.6 GHz, penanda

pertama pada frekuensi 2.3 GHz, penanda kedua pada frekuensi 2.35 GHz,

penanda ketiga pada frekuensi 2.35 GHz, penanda keempat pada frekuensi 2.4

GHz, penanda kelima pada frekuensi 2.425 GHz, penanda keenam pada frekuensi

2.5 GHz. Dan penanda ketujuh pada frekuensi 2.499 GHz. Untuk Pengukuran

Pola radiasi dengan menggunakan perangkat Signal generator, spectrum

Analyzer, penampang posisi, dan DRG Horn Antena yang dilakukan pada range

2.4 GHz pengukuran dilakukan pada sudut 0 derajat – 350 derajat. Dan untuk

Pengukuran gain dengan menggunakan perangkat Signal generator, spectrum

Analyzer, penampang posisi, DRG Horn Antena.Pengukuran dilakukan pada

range frekuensi 2.3 GHz sampai 2.475 GHz. Berikut ini adalah hasil pengukuran

(49)

4.3.1 Pengukuran Elemen Array

4.3.1.1 Pengukuran VSWR Segitiga Elemen Array

Pengukuran VSWR antena mikrostrip patch segitiga Elemen Array yang

telah dilakukan padarange frekuensi 3.5 GHz sampai 2.45 GHz maka

mendapatkan nilai-nilai VSWR pada gambar 4.9 dibawah ini.

Gambar 4.9 Pengukuran VSWR Segitiga Elemen Array

Dari gambar dapat dilihat nilai VSWR yang diberikan:

Marker 1 : 1.123 pada frekuensi 2.4 GHz

(50)

Marker 5 :1.857 pada frekuensi 2.425 GHz

4.3.1.2 Analisa Hasil Pengukuran VSWR Segitiga Elemen Array

Dari pengukuran VSWR antena mikrostrip patch segitiga Elemen Array

yang telah dilakukan pada range frekuensi 2.35 GHz – 2.45 GHz maka dapat

diketahui nilai-nilai VSWR yang di buat ke dalam bentuk tabel yaitu sebagai

berikut :

Table 4.1 Hasil Pengukuran VSWR Segitiga Elemen Array

No Frekuensi

Ketika dilakukan pengukuran dilihat pada Network Analyzer dan di buat

ke dalam bentuk tabel pada tabel 4.1, disini kita dapat melihat antena Mikrostrip

patch segitiga Elemen Array yang dirancang untuk frekuensi 2.4 GHz diperoleh

VSWR 1.123. Meskipun nilaitersebut sedikit kurang bagus akan tetapi VSWR

(51)

VSWR diatas 2 maka nilai return loss yang didapat besar maka daya dihasilkan

oleh antena 0.

4.3.1.3 Return Loss Segitiga Elemen Array

Gambar 4.10 Pengukuran Return LossSegitiga Elemen Array

Dari gambar dapat dilihat nilai return lossyang diberikan:

Marker 1 : -24.582 dB pada frekuensi 2.4 GHz

Marker 2 :- 15.518 dB pada frekuensi 2.39 GHz

(52)

Marker 6 :-6.697 dB pada frekuensi 2.45 GHz

Marker 7 :-6.697 dB pada frekuensi 2.45 GHz

4.3.1.4 Analisa Hasil Pengukuran Return Loss Segitiga Elemen Array

Dari pembacaan data pada Spectrum Analyzer, dapat dilihat dari hasil

pengukuran impedasi input pada range frekuensi antara 2.35 GHz - 2.45 GHz

dengan nilai-nilai return loss yang di buat dalam bentuk tabel yaitu sebagai

berikut :

Table 4.2 Hasil Pengukuran Return Loss Antena Segitiga Elemen Array

No Frekuensi

Ketika dilakukan pengukuran pada frekuensi yang berbeda hasil yang

dilihat pada Network Analyzer pun ikut berubah sehingga menimbulkan perbedaan

nilai Return Loss dan perubahan tersebut dilakukan adannya pergeseran dimensi

sehingga sinyal mengalami atenuasi diruang bebas dan dipantulkan oleh

(53)

patch segitiga Elemen Array yang dirancang untuk frekuensi 2.4 GHz yaitu

sebesar -24.582 dB.

4.3.1.5 Pengukuran Impedasi Segitiga Elemen Array

Gambar 4.11 Pengukuran Impedansi Segitiga Elemen Array

Marker 1 : Impedansi yang diberikan pada frekuensi 2.4 GHz

adalah 52.888 Ω –3.988 Ω

adalah 59.803 Ω -14.828 Ω

(54)

4.3.1.6 Analisa Hasil Pengukuran Impedansi Segitiga Elemen Array

Dari pembacaan data pada mode smitch-chart, dapat dilihat hasil

pengukuran impedasi input pada range frekuensi antena 2.35 GHz – 2.45 GHz

dengan nilai-nilai impedasi input yang dibuat ke dalam bentuk tabel yaitu sebagai

beriku :

Table 4.3 Hasil Pengukuran Impedansi Input Segitiga Elemen Array

(55)

Karena Impedasi input antena dinyatakan dalam bentuk kompleks yang

memiliki bagiaan real dan bagian imajiner. Bagian real merupakan resistansi

(tahanan) masukan yang menyatakan daya yang diradiasikan oleh antena pada

medan jauh. Sedangkan bagian imajiner merupakan reaktansi masukan yang

menyatakan daya yang tersimpan pada medan dekat antena. Dan untuk nilai dari

Imajiner terdapat 2 bagian yaitu kapasitansidan induktansi dimana pada

kapasitansibersifat pada (-) dan Induktansibersifat pada (+).

Zin = Rin + j Xin ………... (4.1)

Dimana :

Zin = Impedansi Masukan

Rin = Impedansi Real

jXin= Impedansi Imajiner

Maka jika dilihat dari hasil pengukuran mode smith chart pada table

diatas, antena mikrostrip patch segitig Elemen Arrayyang di rancang pada

frekuensi 2.4 GHz yaitu memiliki impedasi input sebesar 52.888 –j3.988 Ω. Besar

nilai impedansi input ternyata mempengaruhi nilai VSWR karena apabila antena

mikrostrip dihubungkan dengan saluran transmisi yang mempunyai impedansi

karakteristik sebesar 50 Ω, maka akan menimbulkan gelombang pantul.

4.3.1.7 Pengukuran Pola Radiasi Segitiga Elemen Array

Setelah melalui langkah-langkah pengukuran pola radiasi antena

(56)

derajat, maka dapat diketahui bentuk pola radiasiyang diperoleh dari pengukuran

level sinyal antena. Data hasil pengukuran serta normalisasi selengkapnya

adalahsebagai berikut :

Table 4.4Hasil Pengukuran Pola Radiasi Segitiga Elemen Array

No Posisi (derajat) Level Daya (dBW)

(57)

34 330 -50.08

35 340 -48.15

36 350 -46.48

4.3.1.8 Analisa Hasil Pengukuran Pola Radiasi Segitiga Array

Pengukuran pola radiasi antena mikrostrip patch segitiga 2,4 GHz dan

dilakukan pada sudut 0 derajat sampai 350 derajat, analisa dilakukan dengan

bantuan Software Mikrosoft office Exel guna menentukan grafik pola radiasinya,

seperti terlihat pada gambar 4.12.

Gambar 4.12 Pola Radiasi Segitiga Elemen Array

4.3.1.9 Pengukuran GainSegitiga Elemen Array

Tabel 4.5 Hasil Pengukurn Gain Segitiga Elemen Array

No Frekuensi

(58)

No Frekuensi

9 2.475 -46.52 -37.74 12 3.22

4.3.1.10 Analisa Hasil Pengukuran GainSegitiga Elemen Array

Pengukuran gain dilakukan dengan cara membandingkan, apabila

padaantena pemancar sudah diketahui gain maksimumnyasebesar 12 dBi dan

antena Referensi-nya -37.74 dBm, maka dari pengukuran gain antena Mikrostrip

patch segitiga dapatdihitung dengan persamaan :

Ga(dBi) = Pa(dBm) – Ps(dBm) + Gs(dBi)……… (4.1)

Dari hasil pengukuran faktor penguatan Gainantena hasil rancangan

dapat dilihat pada Tabel 4.5 dan di hitung dengan persamn 4.1 maka gainyang

diidapat pada frekuensi 2.4 GHz sebesar 4.6 dBi, meskipun nilai gaintidak sesuai

dengan yang diinginkan tetapi hasilnyamendekati besar gainyang diinginkan

yaitu 5 dBi. Pengukuran untuk mendapatkan faktor penguatan antena tersebut

cukup sulit dilakukan untuk mendapatkan harga yang tepat sesuai

dengaperencanaan,karena hal ini disebabkan oleh :

a. Radiasi sinyal yang dipancarkan sangat peka terhadap lingkungan

(59)

dan dipantulkan atau diserap oleh benda-benda di ruangan, juga

bahan yang digunakan mempengaruhi daya pancarnya.

b. Settingan alat pada saat pengukuran sulit dipertahankan

ketepatannya (selalu berubah).

4.3.2 Analisa Pengukuran Elemen Tunggal

Pada pengukuran Elemen Tunggal ini dimana pengukurnnya sama persis

dengan pengukuran elemen array, pada pengukuran elemen tunggal ini penulis

menggunakan tujuh penanda, penanda pertama pada frekuensi 2.3 GHz, penanda

kedua pada frekuensi 2.35 GHz, penanda ketiga pada frekuensi 2.375 GHz,

penanda keempat pada frekuensi 2.4 GHz, penanda kelima pada frekuensi 2.425

GHz, penanda keenam pada frekuensi 2.45 GHz dan penanda ketujuh pada

frekuensi 2.459 GHz. berikut ini adalah hasil pengukuran VSWR, return lossdan

Impedansi.

4.3.2.1 Pengukuran VSWRSegitiga Elemen Tunggal

Pengukuran VSWR antena mikrostrip patch segitiga Elemen Tunggal yang

telah dilakukan padarange frekuensi 3.5GHz –2.499GHz maka dapat diketahui

(60)

Gambar 4.13 Pengukuran VSWR Elemen Tunggal

Dari gambar dapat dilihat nilai VSWR yang diberikan:

4.3.2.2 Analisa Hasil Pengukuran VSWR SegitigaElemen Tunggal

Dari penukuran VSWR antena antena mikrostrip Segitiga Elemen Tunggal

yang telah dilakukan pada range frekuensi 2.3GHz – 2.6 GHz maka dapat

(61)

Table 4.6 Hasil Pengukuran VSWR Segitiga Elemen Tunggal

No Frekuensi (GHz)

Nilai VSWR

1 2.3 6.657

2 2.35 5.084

3 2.375 4.281

4 2.4 4.025

5 2.425 3.861

6 2.450 3.079

7 2.459 1.592

Ketika dilakukan pengukuran dilihat pada Network Analyzer dan dibuat

kedalam bentuk tabel. Disini kita dapat melihat antena Mikrostrip patch segitiga

element tunggan yang dirancang untuk frekuensi2.4 GHz menghasilkan nilai

VSWR 4.025. nilai VSWR yang didapat dari pengukuran elemen tunggal ini lebih

dari 2 jadi nilai return loss yang di dapat besar maka daya yang dihasilkan oleh

antena elemen tunggal ini adalah 0.

4.3.2.3 Pengukuran Return Loss Segitiga Elemen Tunggal

(62)

Dari gambar dapat dilihat nilai return loss yang diberikan:

4.3.2.4 Analisa Hasil Pengukuran Return LossElemen Tunggal

Dari pembacaan data pada mode LogMag, dapat dilihat dari hasil

pengukuran impedasi input pada range frekuensi antara 2.3 GHz - 2.6 GHz

dengan nilai-nilai return losssebagai berikut.

Table 4.7 Hasil Pengukuran Return Loss SegitigaElemen Tunggal

(63)

Ketika dilakukan pengukuran pada frekuensi 2.4 GHz yang dilihat pada

Network Analyzer nilai return loss yang dihasilkan -4.521, hasil dari pengukuran

return loss elemen tunggal ini menunjukan nilai return loss yang tidak baik,

karena pada teori return loss yang telah di bahas pada BAB II yaitu, Nilai dari

return loss yang baik adalah dibawah -9,54 dB, nilai ini diperoleh untuk nilai

VSWR ≤ 2 sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak

terlalu besar dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan atau dengan kata

lain saluran transmisi sudah matching.

4.3.2.5 Pengukuran Impedasi Segitiga Elemen Tunggal

Gambar 4.15 Pengukuran Impedansi Elemen Tunggal

(64)

4.3.2.6 Analisa Hasil pengukuran ImpedasiElemen Tunggal

Dari pembacaan data pada mode smitch-chart, dapat dilihat hasil

pengukuran impedasi input pada range frekuensi antena 2.3GHz – 2.6 GHz

dengan nilai-nilai impedasi input yang dibuat kedalam bentuk tabel yaitu sebagai

berikut.

Table 4.8 Hasil Pengukuran Impedansi Input Segitiga Elemen Tunggal

(65)

No Frekuensi

Karena Impedasi input antena dinyatakan dalam bentuk kompleks yang

memiliki bagiaan real dan bagian imajiner. Bagian real merupakan resistansi

(tahanan) masukan yang menyatakan daya yang diradiasikan oleh antena pada

medan jauh. Sedangkan bagian imaginer merupakan reaktansi masukan yang

menyatakan daya yang tersimpan pada medan dekat antena. Dan untuk nilai dari

imajiner terdapat 2 bagian yaitu kapasitansi dan induktansi dimana pada

kapasitansi bersifat pada nilai (-) dan induktansi bersifat pada nilai (+).

Maka jika dilihat dari hasil pengukuran mode smith chart yang di buat

kedalam bentuk tabel, antena mikrostrip patch segitig Elemen tunggal yang di

rancang pada frekuensi 2.4 GHz yaitu memiliki impedasi input sebesar 21.819

+j39.844.

4.3.2.7 Pengukuran Pola Radiasi Elemen Tunggal

Setelah melalui langkah-langkah pengukuran pola radiasi antena

mikrostrip patch segitiga elemen tunggal 2.4 GHz, maka dapat diketahui bentuk

pola radiasiyang diperoleh dari pengukuran level sinyal antena. Data hasil

pengukuran serta normalisasi yang dibuat kedalam bentuk tabel selengkapnya

(66)

Tabel 4.9Hasil Pengukuran Pola Radiasi Segitiga Elemen Tunggal

(67)

4.3.2.8 Analisa Hasil Pengukuran Pola Radiasi Segitiga Elemen Tunggal

Pengukuran pola radiasi antena mikrostrip patch segitiga 2,4 GHz dan

dilakukan pada sudut 0 derajat sampai 350 derajat, analisa dilakukan dengan

bantuan Software Mikrosoft office Exel guna menentukan grafik pola radiasinya,

seperti terlihat pada gambar 4.16.

Gambar 4.16Pola Radiasi Elemen Tunggal

4.3.1.9Pengukuran Gain Segitiga Elemen Tunggal

Pengukuran gain dilakukan dengan cara membandingkan, apabila

padaantena pemancar sudah diketahui gain maksimumnyasebesar 12 dBi dan

antena referensi -37.74 dBm, maka dari pengukuran gain antena Mikrostrip

patch segitiga dapatdihitung dengan persamaan (4.1).Data hasil pengukuran

gainyang dibuat kedalam bentuk tabel selengkapnya adalahsebagai berikut :

(68)

Tabel 4.10 Hasil Pengukurn GainSegitiga Elemen Tunggal

2 2.325 -45.37 -37.74 12 4.37

3 2.35 -46.86 -37.74 12 2.88

4 2.375 -47.09 -37.74 12 2.65

5 2.4 -47.54 -37.74 12 2.2

6 2.425 -48.1 -37.74 12 1.64

8 2.45 -48.45 -37.74 12 1.29

9 2.475 -49.12 -37.74 12 0.62

4.3.2.10 Analisa Hasil Pengukuran Gain Segitiga Elemen Tunggal

Dari hasil pengukuran faktor penguatan (Gain) antena hasil rancangan

dapat dilihat pada Tabel 4.10 dan di hitung dengan persamn 4.1 maka didapat gain

pada frekuensi 2.4 GHz didapat sebesar 2.2 dB.Gain yang didapatkan oleh antena

mikrostrip patch segitiga elemen tunggal ini hasilnya kurang dari gain yang

diinginkan yaitu 5. faktor-faktor penyebabnya yaitu :

1. Tingkat presisi fabrikasi yang kurang baik karena dibuat dengan

tangan.

2. System conector / penyambung dan penyolderan koaksial pencatu

patch.

(69)

4.5 Aplikasi Antena Sebagai Antena Pemancar Dan Penerima

4.5.1 Aplikasi Antena Sebagai Antena Pemancar

Ketika antena diaplikasikan sebagai antena pemancar digunakan access

poin jenisTP-LINK mode TL-WR340G, dimana antena AP yang digunakan

sebagai pemancar adalah antena hasil rancangan.Dimana saat antena diaplikasikan

sebagai pemancar dilakukan terlebih dahulu penyetingan pada access

point.Pertama klik icon Wireless dan isi nama SSID pada menu SSID. Missal

SSID yang diberi nama “rudi_susilo”. Kemudian pada menu mode dipilih Access

Point jika AP digunakan sebagai server.Kemudian kita cek menggunakan

perangkat laptop apakah perangkat AP bisa memancarkan sinyal.Untuk memantau

sinyal dari AP penulis mengunakan software dari perangkat TP-LINK mode

TL-WN722N.

Gambar 4.17 TP-LINK Mode TL-WN722N

(70)

Gambar 4.19 Perangat AP Yang Tertangka Laptop

Gaqmbar 4.19adalah Perangat AP yang menggunakan antena elemen

tunggal ataupun elemen array yang tertangka Laptop, dengan SSID “rudi_susilo”.

Gambar 4.20Setatus Sinyal AP Menggunakan Elemen Array Yang

Dipantau Software TP-LINK Mode TL-WN722N.

Gambar 4.20 diatas adalah Perangat AP yang menggunakan antena elemen

array yang tertangkap leptop dansetatus sinyalnya dipantau dengan software

TP-LINK Mode TL-WN722N, dengan SSID “rudi_susilo” yang telah terdeteksi oleh

laptop dan besar sinyal yang diterima oleh antena clien dari AP SSID

(71)

Gambar 4.21Setatus Sinyal AP Menggunakan Elemen Tunggal Yang

Dipantau Software TP-LINK Mode TL-WN722N

Gambar 4.21 diatas adalah perangat AP yang menggunakan antena elemen

tunggal yang tertangka Laptop dan setatus sinyalnya dipantau dengan software

TP-LINK Mode TL-WN722N, dengan SSID “rudi_susilo” telah terdeteksi oleh

laptop dan besar sinyal yang diterima oleh antena clien dari AP SSID

“rudi_susilo” yaitu sebesar 34 dB dengan jarak 5 m.

4.5.2 Aplikasi Antena Sebagai Antena Penerima

Ketika antena diaplikasikan sebagai antena penerima (clien) menggunakan

perangkat TP-LINK mode TL-WN722N, dimana antena penerima (clien) yang

digunakan sebagai pemancar adalah antena hasil rancangan yaitu elemen tunggal

(72)

Gambar 4.22Koneksi Yang Tertangkap Antena Clien

Dari gambar 4.22dapat dilihat koneksi yang tertangkap oleh antena clien

dari AP SSID “akuntansi wifi”.Untuk memantau sinyal penulis mengunakan

software dari perangkat TP-LINK mode TL-WN722N.

Gambar 4.23 Tampilan Besaran Sinyal Yang Diterima Dengan

Menggunakan Antena Elemen Array

Dari gambar 4.23 kita dapat melihat besar sinyal yang diterima oleh antena

clien dengan mrnggunakan antena elemen array dari AP SSID “akuntansi wifi”

(73)

Gambar 4.24Tampilan Besaran Sinyal Yang Diterima Dengan

Menggunakan Antena Elemen Tunggal

Dari gambar 2.24 diatas kita dapat melihat besar sinyal yang diterima oleh

antena clien dengan menggunakan antena elemen tunggal dari AP SSID

“akuntansi wifi” yaitu sebesar 31 dB dengan jarak 10 meter.

4.6 Perbandingan Hasil Simulasi,Dan Hasil Pengukuran

Setelah diperoleh hasil pengukuran parameter antena, selanjutnya hasil

tersebut dibandingkan dengan hasil simulasi. Dimana apakah hasil dari

pengukuran itu sama dengan hasil dari simulasi, dan apakah hasil dari pengukuran

itu lebih kecil atau lebih besar dari hasil simulasi.

Table 4.11 Perbandingan Hasil Simulasi Dengan Pengukuran Segitiga Elemen

(74)

Table 4.12 Perbandingan Hasil Simulasi Dengan PengukuranSegitiga Elemen

Dari table diatas kita dapat melihat bahwa hasil pengukuran dengan hasil

simulasi memiliki perbedaan, faktor-faktor penyebabnya antara lain :

1. Pada saat realisasi radiasi sinyal yang dipancarkan sangat peka

terhadap lingkungan sekitarnya, karena sinyal akan mengalami

attenuasi di ruang bebas dan dipantulkan atau diserap oleh

benda-benda di ruangan. Sedangkan pada saat simulasi tidak ada

faktor-faktor attenuasi.

2. Tingkat presisi fabrikasi yang kurang baik karena dibuat dengan

tangan.

3. System conector / penyambung dan penyolderan koaksial pencatu

patch.

4. Pemilihan tebal substrat, direktifitas material, dan dimensi patch.

Pada saat perancangan menggunakan elemen tunggal hasil dari

pengukuran dan simulasi, hasilnya tidak sesuai dengan yang

diinginkan.Sedangkan pada perancangan menggunakan Elemen Array yang

dimodifikasi dari elemen tunggal hasil yang didapat sedikit mendekati dari hasil

(75)

parameter-parameter antenamemiliki perubahan seperti terlihat perbandingan pada tabel 4.11

dan 4.12, tetapi disini penulis memodifikasi elemen tunggal menjadi elemen array

(76)

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Bentuk rancangan antenna mikrostrip untuk komunikasi wireless LAN

terdiri dari sebuah patch segitiga element tunggal yang di modifikasi

menjadi elemen array. Media dasar pancangannya menggunakan substrat

FR-4 dengan ketebalan 1.6 mm dengan konstanta dielektrik (ߝr) 4.4,

dengan ukuran sisi patch segitiga Elemen Tunggal 39.7 mm dan ukuran

sisi patch segitiga Elemen Array 38 mm. Untuk menentukan saluran

pencatu dan mode Antena penulis menggunakan alat bantu perangkat

lunakAnsoft HFSS 11.0.

2. Pemodifan perancangan Elemen Array dari elemen tunggal, berfungsi

untuk menaikan gain.

3. Parameter antena Element Tunggal yang dihasilkan dari pengukuran yaitu

VSWR yang bernilai 4.025, impedansi masukan yang diperoleh yaitu

sebesar 67.397 Ω -j16.657 Ω, dan gain yang diperolehsebesar 2.2 dBi.

4. Parameter antena Element Array yang dihasilkan dari pengukuran yaitu

VSWR yang bernila 1.123, Impedansi masukan yang diperoleh yaitu

sebesar 63.119Ω+j1.783Ω, dan Gainyang diperoleh sebesar 4.6 dBi.

5.2 Saran

Dari Tugas Akhir yang telah dilakukan kirannya masih diperlukan

(77)

Saran-saran yang dapat diberikan diantarannya adalah pengembangan simulasi

baik untuk mencari dimensi antenna maupun simulasi untuk mencari

parameter-parameter antena yang lebih baik, sehingga metode ini dapat dikembangkan

sebagai pemecah masalah pada desain pemodelan antena mikrostrip.

Sebelum membuat antena mikrostrip dan antena lainnya yang paling

utama harus diperhatikan beberapa parameter yang sangat berpengaruh terhadap

(78)

73

1. Otman El Mrabet,”High Frequency Structure Simulator (HFSS) Tutorial”,

France 2005-2006

2. Judawisastra, Herman,

Antena dan Propagasi, Handbook Kuliah, Penerbit ITB,

2002

.

3. Natanael Makarios,

Prakiraan Kebutuhan Akses Broadband dan Perencanaan

Jaringan Mobile WiMAX untuk Kota Bandung, 2008

4. Subagjo Basuki B., Antena dan Propagasi, Polines, Semarang, 2003

5. Tommi Hariyadi, “Desain dan Realisasi Susunan Antena Mikrostrip 2,4 GHz

dengan pengarahan berkas untuk aplikasi WLAN”. Tugas Akhir S2 Jurusan

(79)

I. IDENTITAS DIRI

Nama Lengkap : Rudi Susilo

Nim : 13106026

Tampat, Tanggal Lahir : Indramayu, 03 february 1989

Agama : Islam

Jenis Kelamin : Laki-laki

Status : Single

Alamat : Desa Jumbleng Rt/Rw 01/02 Kec.

Losarang Kab. Indramayu

No. Handphone : 087821888695

E-mail : rudisusilo3@gmail.com

II. PENDIDIKAN FORMAL

1994 - 2000 : SDN Krimun 2

2000 – 2003 : SLTPN 1 Losarang

2003 – 2006 : SMAK Negeri Losarang