PERANCANGAN DAN REALISASI ANTENA BIQUAD MIMO 3X3 PADA FREKUENSI LTE 2.6 GHZ -2.7 GHZ
Desi Ayu Listiyani¹, Heroe Wijanto², Yuyu Wahyu³
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom
Abstrak
Perkembangan teknologi wireless saat ini sedang berkembang pesat, salah satunya adalah teknologi LTE yang mempunyai kecepatan transfer data yang tinggi yaitu 100 Mbps pada sisi downlink dan 50 Mbps pada sisi uplink serta mampu mendukung semua aplikasi yang ada baik voice, data, video maupun IPTV.
Untuk mendukung teknologi tersebut, diperlukan sistem perangkat telekomunikasi yang baik untuk dapat memenuhi kebutuhan akan layanan yang diberikan. Salah satu perangkat yang mendukung adalah antena yang dapat beroperasi pada standar frekuensi yang telah ditentukan sesuai alokasi yang memilki gain yang cukup, arah pancar sesuai dan akurat, serta efisien. Beberapa jurnal penelitian internasional terakhir ini, menyatakan bahwa teknik Multiple Input Multiple Output ( MIMO ) dapat meningkatkan performansi sistem komunikasi wireless. Sistem MIMO merupakan sistem komunikasi yang menggunakan multi-antenna baik di sisi transmitter maupun di sisi receiver
Pada tugas akhir ini, telah direalisasikan antena biquad MIMO 3x3 dengan menggunakan bahan lempengan kuningan yang telah memenuhi spesifikasi yang diharapkan. Dengan karakteristik performansi antena yang dihasilkan yaitu VSWR pada frekuensi tengah bernilai 1.156 ,return loss ≤ -10 dB, impedansi 46.786- j11.247 Ohm, kopling antar antena S12 = -20.837dB, S13 = -32.181 dB dan S23 = -21.784 dB, serta adanya penggunaan casing yang dapat berfungsi juga sebagai reflektor mampu menghasilkan gain sebesar 8.7 dB.
Kata Kunci : Antena Biquad , Mimo, LTE
Abstract
The development of wireless technology is developing rapidly, one of which is the LTE technology that has high data transfer speeds of 100 MBps on the downlink and 50 Mbps on the uplink and can support all the applications either voice, data, video and IPTV.
To support these technologies, it needs a good system of telecommunications equipment to meet the need for services provided. Any device that supports is antenna that can operate at frequency standards that appropriate of allocation , gain is sufficient, appropriate direction and transmit accurate, and efficient. Several recent international research journals, suggests that the technique of Multiple Input Multiple Output (MIMO) can improve the performance of wireless communication systems. MIMO system is a communication system using multi-antenna in both transmitter side and receiver side.
In this final task, has realized a 3x3 MIMO antenna biquad using brass materials that meet the expected specifications. With the performance characteristics of the resulting antenna VSWR at center frequency is 1.156 GHz, return loss ≤ -10 dB, impedance 46 786- j11.247 Ohm, the
coupling between element of antenna is S12 =-20.837dB, S13 = -32 181 dB S23 = -21 784 dB , by using casing as reflector antenna the available Gain of this antenna are able reach until 8,7 dBi.
Keywords : Biquad Antenna, Mimo, LTE
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Perancangan dan Realisasi Antena Biquad MIMO 3x3 pada Frekuensi LTE 2.6-2.7 GHz 1
BAB I 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. Teknologi telekomunikasi saat ini terus mengalami perkembangan. Salah satu contohnya yaitu LTE ( Long Term Evolution ). LTE merupakan teknologi wireless generasi 4 yang memilii kecepatan akses data yang tinggi, 100 Mbps di sisi downlink dan 50 Mbps pada sisi uplink. LTE mampu memberikan layanan data, video, voice dan IPTV. LTE merupakan teknologi 4G yang support dengan teknologi MIMO.
Salah satu bagian utama dalam sistem telekomunikasi radio adalah antena. Antena ialah perangkat yang memungkinkan untuk melakukan transfer sinyal yang kemudian ditransmisikan melalui ruang bebas dan selanjutnya diterima di bagian antena penerima. Antena yang mempunyai gain (directivity) yang tinggi ialah salah satu komponen vital yang berperan penting dalam sistem komunikasi wireless jarak jauh.
Beberapa jurnal penelitian internasional terakhir ini, menyatakan bahwa teknik
Multiple Input Multiple Output ( MIMO ) dapat meningkatkan performansi sistem
komunikasi wireless. Sistem MIMO merupakan sistem komunikasi yang menggunakan multi-antenna baik di sisi transmitter maupun di sisi receiver
Pada Tugas Akhir ini telah dirancang antena biquad MIMO 3x3 dengan menggunakan bahan lempengan kuningan. Alasan pemilihan antena biquad karena jika kita bandingkan dengan antena berbentuk patch dengan menggunakan bahan microstrip gain antena yang dihasilkan kecil dan memiliki bandwidth yang sempit.
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah:
1. Merancang, mensimulasikan, dan merealisasikan suatu antena biquad dengan teknik mimo 3x3 dengan lempengan kuningan pada frekuensi operasi 2.6-2.7 GHz untuk aplikasi LTE yang digunakan pada sisi user.
2. Menguji hasil rancangan antena dengan simulasi Microwave CST Studio untuk melihat parameter-parameter antena yang dihasilkan kemudian merealisasikannya. Parameter-parameter yang diamati yaitu: Gain, VSWR,
Perancangan dan Realisasi Antena Biquad MIMO 3x3 pada Frekuensi LTE 2.6-2.7 GHz 2 bandwidth , pola radiasi, polariasasi dan kopling antar antena yaitu S12, S23, S13 dengan nilai < -20 dB.
1.3 Rumusan Masalah
Perumusan masalah dari Tugas Akhir ini adalah:
1. Bagaimana menentukan spesifikasi rancangan antena biquad?
2. Bagaimana melakukan perhitungan secara teori dan mensimulasikan rancangan antena agar dapat bekerja pada frekuensi operasi 2.6 – 2.7 GHz ?
3. Bagaimana merealisasikan hasil simulasi yang kemudian dilakukan pengukurannya dengan parameter - parameter antena yang dibutuhkan ?
4. Bagaimana menganalisis hasil simulasi dengan hasil pengukuran untuk mengetahui apakah hasil keduanya sesuai dengan spesifikasi rancangan ?
1.4 Batasan masalah
Untuk menghindari meluasnya materi pembahasan Tugas Akhir ini,maka permasalahan:
1. Antena yang direalisasikan adalah antena biquad dengan teknik MIMO 3x3 2. Spesifikasi teknis antena :
Frekuensi Kerja : 2.6- 2.7 MHz Impedansi : 50
VSWR : 1,5
Pola Radiasi : Unidirectional Polarisasi : linear (vertikal) Gain : 5 dBi
Konektor : SMA Female Pengukuran spesifikasi antena dengan : Pengukuran Zin, VSWR dan bandwidth Pengukuran gain, pola radiasi dan polarisasi. 3. Bahan yang digunakan adalah lempengan kuningan
4. Penggunaan Casing pada saat realisasi, tidak disimulasikan. 5. Menggunakan simulator CST Microwave Studio 2010. 6. Tidak membahas lebih dalam tentang teknologi MIMO.
1.5 Metodologi penelitian
Metode yang digunakan dalam penyusunan Tugas Akhir ini meliputi: 1. Studi Literatur
Perancangan dan Realisasi Antena Biquad MIMO 3x3 pada Frekuensi LTE 2.6-2.7 GHz 3 Merupakan kegiatan pembelajaran melalui sumber pustaka, baik berupa buku, artikel maupun jurnal ilmiah.
2. Simulasi dan Perancangan
Merupakan perancangan dan simulasi model antena dengan menggunakan software CST Microwave Studio 2010.
3. Realisasi dan pengukuran
Setelah dilakukan perancangan model antena, maka dilakukan realisasi dari antena yang telah disimulasikan dan diukur parameter dari karakteristik antena. 4. Analisis
Bertujuan menganalisis data yang diperoleh dari simulasi dengan hasil realisasi dari antena yang dirancang dan diukur.
1.6 SistematikaPenulisan
Secara umum sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisikan uraian singkat tentang latar belakang permasalahn tugas akhir, tujuan dari perancangan, rumusan masalah, batasan masalah, metodologi penyelesaian masalah, serta sistematika penulisan.
BAB II : DASAR TEORI
Bab ini menjelaskan teori-teori pendukung yang berhubungan dengan antena yang akan dirancang
BAB III : PEMODELAN DAN SIMULASI
Pada bab ini dijelaskan bentuk pemodelan melalui simulasi dengan menggunakan software CST untuk melihat unjuk kerja dari antena yang dirancang
BAB IV : PENGUKURAN DAN ANALISIS
Berisikan data tentang hasil pengukuran dan analisis perbandingan data hasil pengukuran dengan hasil simulasi.Analisis dilakukan secara kualitatif terhadap parameter-parameter karateristik antena.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini berisikan kesimpulan dan saran dari perancangan antena yang telah dibuat sehingga dapat dilakukan pengembangan terhadap topik yang bersangkutan.
Perancangan dan Realisasi Antena Biquad MIMO 3x3 pada Frekuensi LTE 2.6-2.7 GHz 55
BAB V
KESIMPULAN
5.1 KESIMPULAN
Setelah melakukan proses simulasi, perancangan dan analisis terhadap antena biquad MIMO 3x3 dapat disimpulkan sebagai berikut:
a. Antena biquad dapat dijadikan alternatif sebagai antena yang bisa mendukung teknologi MIMO.
b. Parameter penting dalam perancangan suatu antena adalah VSWR. Pada antena yang dirancang nilai VSWR yang didapat pada frekuensi tengah 2.65 GHz masing-masing elemen sudah menunjukkan performansi yang bagus yaitu 1.156 , 1.236 dan 1.232 . Artinya daya yang masih bisa ditransmisikan sekitar ± 98 %, lebih kecil dibandingkan dengan daya yang dipantulkan. Bandwidth yang dihasilkan pada VSWR ≤ 1.5 cukup lebar sekitar 500 MHz.
c. Impedansi yang didapat hampir mendekati 50 ohm, yaitu 46.786- j11.247, 46.706- j9.853, dan 49.542- j9.094. Disebabkan karena pematchingan yang baik pada antena.
d. Dengan pengaturan jarak yang tepat antar elemen, maka kopling antar elemen yang menjadi parameter penting dalam perancangan MIMO dapat terpenuhi. Makin jauh pengaturan jarak antar elemen, maik kecil nilai koplingnya. Jarak antar elemen sebesar 76 mm sudah memenuhi batas minimal kopling yang diinginkan ≤ 20 dB.Nilai kopling tersebut adalah S12 = 20.837dB, S13 = -32.181 dB dan S23 = -21.784 dB.
e. Gain yang dihasilkan sudah sesuai dengan yang diinginkan yaitu pada simulasi 5.98 dB, sedangkan pada pengukuran 8.7 dB. Peningkatan ini disebabkan oleh
casing antena dengan bahan kuningan yang dapat berfungsi juga sebagai
reflektor, dimana reflektor dapat meningkatkan gain ± 3dB.
f. Pola radiasi yang dihasilkan pada pengukuran bersifat unidriectional , terpusat ke satu arah tertentu hal ini disebabkan adanya reflektor, berbeda dengan simulasi di mana pola radiasi antena biquad tanpa reflektor bersifat
bidirectional. Dan polarisasi hasil pengukuran bersifat Elips .
Perancangan dan Realisasi Antena Biquad MIMO 3x3 pada Frekuensi LTE 2.6-2.7 GHz 56
5.2 SARAN
Agar pada penelitian atau Tugas Akhir selanjutnya dapat membuat performansi antena menjadi lebih baik, maka ada beberapa saran, antara lain :
a. Untuk mendapatkan hasil pengukuran yang lebih baik, sebaiknya pengukuran dilakukan pada anechoic chamber.
b. Sebaiknya simulasi tidak hanya menggunakan simulator performansi antena saja, tetapi dengan simulator yang memperhitungkan sinyal pantulan.
c. Agar mendapatkan pola radiasi dan gain sesuai yang diinginkan, sebaiknya dianalisis penggunaan reflektor sudut pada antena.
DAFTAR PUSTAKA
1. Balanis, Constantine A. 1982. “Antenna Theory Analysis and Design Second Edition”. New York. John Wiley & Sons Inc.
2. Butler, C.M (1982) : The equivalent radius of a narrow conducting strip, IEEE
Trans.Antennas Propagat., vol.30, no.4,pp.755-758,Jul.1982
3. Kraus, J.D. Antenas, 1 st edition. Mc-graw-Hill International. New York.1950
4. Kurniawan Usman Uke , Prihatmoko Galuh .2010 . Frequency Selection Analysis of
Long Term Evolution (LTE) Technology in Indonesia, proceedings of the Quality in
Research University of Indonesia. Bandung, Indonesia.
5. Molisch, A dan Win, M. 2004. MIMO Systems with Antenna Selection – An Overview. Cambridge : Mitsubishi Electric Research Laboratory.
6. Nurwita , Ayis.2012.” Perancangan Antena MIMO Mikrostrip Lingkaran untuk
Broadband Wireless Access (BWA) Nomadic Frekuensi 2.3 GHz”. Bandung.Institut
Teknologi Telkom.
7. Rogers, Steve. 2010. Defining a MIMO Antenna Configuration for Vehicle Testing. Ascom.
8. www.wikipedia.org/wiki/smartantenna/ ( 17 maret 2012 )
9. Wahyu, Yuyu. 2010.” Antena Dua Pulsa untuk Ground Penetrating Radar ( GPR )
dengan Pembebanan Resitif Linier “. Bandung. Institut Teknologi Bandung.
10. Yamaku, Elbert.2010.” Perancangan dan Realiasasi Antena Biquad Dual Band pada
Frekuensi 2.3 GHz-2.4 GHz dan 3.3 GHz-3.4 GHz ”.Bandung. Institut Teknologi
Telkom.
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
