Bab IV Pemodelan, Simulasi dan Realisasi

(1)

BAB IV

HASIL SIMULASI DAN ANALISA PENGUKURAN

4.1 Hasil Simulasi

Setelah dilakukan proses simulasi pada Ansoft HFSS 13 maka diperoleh hasil sebagai berikut:

4.1.1 SWR dan Bandwidth

a. State 1 (switch 1, 2 on)

Gbr. 4.1 VSWR dan Bandwidth state 1

Pada hasil simulasi HFSS 13 pada Gbr 4.1, ditunjukkan bahwa untuk

VSWR ≤ 2 Bandwidth yang didapat adalah 30 MHz (2.31GHz-2.34GHz) dan dengan

VSWR=1,78 pada frekuensi tengah 2.32GHz.

(2)

b. State 2 (switch 1, 2, 3, 4 on)

Pada hasil simulasi HFSS 13 pada Gbr 4.2, ditunjukkan bahwa untuk VSWR ≤ 2 Bandwidth yang didapat adalah 30 MHz (1.45GHz-1.48GHz) dan dengan VSWR=1,13 pada frekuensi tengah 1.46GHz.

c. State 3 (switch 1, 3 on)

(3)

Pada hasil simulasi HFSS 13 pada Gbr 4.3, ditunjukkan bahwa untuk VSWR ≤ 2 Bandwidth yang didapat adalah 40 MHz (2.11GHz-2.15GHz) dan dengan VSWR=1,06 pada frekuensi tengah 2.13GHz.

d. State 4 (switch 1, 2, 3, 4 off)

Gbr.4.4 VSWR dan Bandwidth state 4

Pada hasil simulasi HFSS 13 pada Gbr 4.4, ditunjukkan bahwa untuk

VSWR ≤ 2 Bandwidth yang didapat adalah 40 MHz (2.24GHz-2.20GHz) dan dengan

VSWR=1.52 pada frekuensi tengah 2.21GHz.

(4)

4.1.2 Pola radiasi

Gambar plot pola radiasi pada hasil simulasi adalah sebagai berikut:

State 1 State 2

State 3 State 4

Ket: = Elevasi

= Azimuth

Gbr.4.5 Pola Radiasi Hasil Simulasi

(5)

4.1.3 Gain

Tabel . 4.1 Direktivitas Hasil Simulasi

State 1

State 2

(6)

State 3

State 4

(7)

4.1.4 Return Loss

a. State 1 (switch 1, 2 on)

Gbr.4.6 Return Loss State 1

Dari hasil simulasi diperoleh nilai return loss yang terbaik pada frekuensi kerja 2.123 GHz yaitu -11.60 dB.

b. State 2 (switch 1, 2, 3, 4 on)

Gbr.4.7 Return Loss State 2

(8)

Dari hasil simulasi diperoleh nilai return loss yang terbaik pada frekuensi kerja 2.4 GHz yaitu -14.51 dB.

c. State 3 (switch 1, 3 on)

Gbr.4.8 Return Loss State 3

Dari hasil simulasi diperoleh nilai return loss yang terbaik pada frekuensi kerja 2.1 GHz yaitu -30.76 dB.

d. State 4 (switch 1, 2, 3, 4 off)

Gbr.4.9 Return Loss State 4

(9)

Dari hasil simulasi diperoleh nilai return loss yang terbaik pada frekuensi kerja 2.2 GHz yaitu -13.66 dB.

4.1.5 Pemodelan Prototipe

Setelah dilakukan simulasi untuk mendapatkan hasil frekuensi resonansi yang sesuai dengan spesifikasi, maka prototipe modifikasi antena mikrostrip patch persegi dapat dibuat. Ukuran antena prototipe sesuai dengan antena hasil simulasi.

Berikut prototipe modifikasi antena mikrostrip patch persegi

Gbr 4.10 (a) State 1 Gbr 4.10 (b) State 2

Gbr 4.10(c) State 3 Gbr 4.10 (d) State 4

Gbr. 4.10 Prototipe Antena

(10)

4.2 Analisa Pengukuran

Antena pabrikasi hasil simulasi selanjutnya diukur agar diketahui karakteristik dan performansinya. Pengukuran yang dilakukan terhadap modifikasi antena mikrostrip patch persegi yaitu pengukuran karakteristik antena. Hasil ukur yang didapatkan akan dijadikan bahan perbandingan dengan hasil simulasi, untuk kemudian dilakukan analisis terhadap setiap penyimpangan yang terjadi.

Pengukuran karakteristik antena meliputi SWR, impedansi, pola radiasi, gain dan polarisasi. Dalam pengukuran antena, hal-hal yang perlu diperhatikan adalah kemampuan perangkat ukurnya, terutama rating maksimum dan frekuensi dari alat ukur itu sendiri. Dalam tugas akhir ini alat ukur yang digunakan adalah Network Analyzer, merek Anritsu, range 300 KHz - 3 GHz.

Alat ukur ini digunakan dalam pengukuran VSWR, bandwidth, dan impedansi antena. Network analyzer akan menampilkan grafik hasil ukur berupa VSWR fungsi frekuensi, dan impedansi dalam bentuk smith chart.

4.2.1. Pengukuran Return Loss

Return Loss adalah parameter yang mengindikasikan seberapa matching antena yang didesain.

Adapun peralatan yang digunakan pada pengukuran return loss adalah:

a. Network Analyzer

b. Antena Mikrostrip reconfigurable

c. Kabel coaxial

(11)

Langkah – langkah pengukuran Return Loss adalah sebagai berikut : a. Merangkai antena dan alat ukur seperti gambar 4.11 b. Menghidupkan Network analyzer

c. Menghubungkan antena mikrostrip reconfigurable yang telah dihubungkan dengan SMA – connector dengan kabel coaxial dengan network analyzer.

d. Mengambil data untk nilai return loss berupa gambar ynag tampil di network analyzer kemudian file disimpan.

Gbr. 4.11 Konfigurasi pengukuran Return Loss antena

Gambar 4.11 menunjukkan konfigurasi pengukuran antena untuk

pengukuran return loss. Pada konfigurasinya antena yang diukur (antenna under

test) terhubung melalui kabel koaxial 50 ohm pada port 1 network analyzer.

(12)

a. Hasil Pengukuran dan Analisa

1.

Return Loss State 1

Gbr. 4.12 Hasil Pengkuran Return Loss State 1 Dari gambar dapat dilihat nilai return loss yang dihasilkan:

Marker 1 : - 10.21 dB pada frekuensi 5.673 GHz Marker 2 : - 20.50 dB pada frekuensi 4.115 GHz Marker 3 : - 3.72 dB pada frekuensi 2.231 GHz

Dari pembacaan data pada network analyzer, dapat dilihat dari hasil pengukuran impedansi input pada range frekuensi antara 2.2 GHz – 5.6 GHz dengan nilai return loss sbb:

Tabel 4.2

No Frekuensi (GHz) Return Loss (dB)

1 5.673 -10.21

2 4.415 -20.5

3 2.231 -3.72

(13)

Ketika dilakukan pengukuran pada frekuensi 2.2 GHz yang dilihat pada network analyzer, nilai return loss yang dihasilkan-3.72, dimana hasil ini menunjukan nilai return loss yang tidak baik, karena menurut teori return loss yang baik adalah dibawah -9.54 dB, nilai yang diperoleh untuk VSWR < 2 sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan. Return Loss yang sangat baik yang dihasilkan pada state 1 ini adalah pada frekuensi kerja 4.415 GHz.

2. Return Loss State 2

Gbr. 4.13 Hasil Pengkuran Return Loss State 2 Dari gambar dapat dilihat nilai return loss yang dihasilkan:

Marker 1 : - 12.57 dB pada frekuensi 5.684 GHz

Marker 2 : - 1.33 dB pada frekuensi 2.471 GHz

(14)

Marker 3 : - 10.57 dB pada frekuensi 4.115 GHz

Dari pembacaan data pada network analyzer, dapat dilihat dari hasil pengukuran impedansi input pada range frekuensi antara 2.4 GHz – 5.6 GHz dengan nilai return loss sbb:

Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Return Loss Pada State 2 No Frekuensi (GHz) Return Loss (dB)

1 5.684 -12.57

2 2.471 -1.33

3 4.115 -10.57

Ketika dilakukan pengukuran pada frekuensi 2.4 GHz yang dilihat pada

network analyzer, nilai return loss yang dihasilkan-1.33, dimana hasil ini

menunjukan nilai return loss yang tidak baik, karena menurut teori return loss

yang baik adalah dibawah -9.54 dB, nilai yang diperoleh untuk VSWR < 2

sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar

dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan. Return Loss yang sangat baik

yang dihasilkan pada state 1 ini adalah pada frekuensi kerja 5.684 GHz.

(15)

3. Return Loss State 3

Gbr. 4.14 Hasil Pengkuran Return Loss State 3 Dari gambar dapat dilihat nilai return loss yang dihasilkan:

Marker 1 : - 7.43 dB pada frekuensi 2.307 GHz Marker 2 : - 10.76 dB pada frekuensi 4.159 GHz Marker 3 : - 20.74 dB pada frekuensi 5.695 GHz

Dari pembacaan data pada network analyzer, dapat dilihat dari hasil

pengukuran impedansi input pada range frekuensi antara 2.3 GHz – 5.6 GHz

dengan nilai return loss sbb:

(16)

Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Return Loss Pada State 3 No Frekuensi (GHz) Return Loss (dB)

1 2.307 -7.43

2 4.159 -10.76

3 5.695 -20.74

Ketika dilakukan pengukuran pada frekuensi 2.3 GHz yang dilihat pada network analyzer, nilai return loss yang dihasilkan-7.43, dimana hasil ini menunjukan nilai return loss yang tidak baik, karena menurut teori return loss yang baik adalah dibawah -9.54 dB, nilai yang diperoleh untuk VSWR < 2 sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan. Return Loss yang sangat baik yang dihasilkan pada state 1 ini adalah pada frekuensi kerja 5.695 GHz.

4. Return Loss State 4

Gbr. 4.15 Hasil Pengkuran Return Loss State 4

(17)

Dari gambar dapat dilihat nilai return loss yang dihasilkan:

Marker 1 : - 5.58 dB pada frekuensi 2.231 GHz Marker 2 : - 10.23 dB pada frekuensi 4.115 GHz Marker 3 : - 21.20 dB pada frekuensi 5.673 GHz

Dari pembacaan data pada network analyzer, dapat dilihat dari hasil pengukuran impedansi input pada range frekuensi antara 2.2 GHz – 5.6 GHz dengan nilai return loss sbb:

Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Return Loss Pada State 4 No Frekuensi (GHz) Return Loss (dB)

1 2.231 -5.58

2 4.115 -10.23

3 5.675 -21.20

Ketika dilakukan pengukuran pada frekuensi 2.2 GHz yang dilihat pada

network analyzer, nilai return loss yang dihasilkan-7.43, dimana hasil ini

menunjukan nilai return loss yang tidak baik, karena menurut teori return loss yang

baik adalah dibawah -9.54 dB, nilai yang diperoleh untuk VSWR < 2 sehingga

dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar

dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan. Return Loss yang sangat baik

yang dihasilkan pada state 1 ini adalah pada frekuensi kerja 5.675 GHz.

(18)

4.2.2. Perbandingan Hasil Simulasi dan Hasil Pengukuran

Setelah diperoleh hasil pengukuran parameter antena, selanjutnya hasil tersebut dibandingkan dengan hasil simulasi apakah hasil pengukuran sama dengan hasil simulasi dan apakah lebih kecil atau lebih besar dari hasil simulasi.

Tabel 4.6 berikut ini menunjukan perbandingan pengukura return loss pada ke empat state.

Tabel.4.6 Perbandingan Hasil Simulasi dan Pengukuran

Hasil Simulasi Hasil Pengukuran

State Frekuensi (GHz) Return Loss (dB) Frekuensi (GHz) Return Loss (dB)

1 2.33 -11.1 4.11 -20.5

2 2.4 -14.51 5.68 -12.57

3 2.13 -30.76 5.69 -20.74

4 2.21 -13.66 5.67 -21.2

Pada hasil simulasi return loss diperoleh sangat baik pada frekuensi kerja antara 2.1 GHz – 2.4 GHz, sedangkan untuk hasil pengukuran diperoleh return loss yang baik pada frekuensi kerja antara 4.1 GHz – 5.69 GHz. Hal ini dapat disebakan oleh beberapa faktor antara lain: