PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH SIRKULAR
UNTUK APLIKASI WLAN MENGGUNAKAN SIMULATOR
ANSOFT HFSS v10
OLEH :
NAMA : BALEMURLI NIM : 060402072
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH SIRKULAR
UNTUK APLIKASI WLAN MENGGUNAKAN SIMULATOR
ANSOFT HFSS v10
OLEH :
NAMA : BALEMURLI NIM : 060402072
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
Sidang pada tanggal 14 bulan Agustus tahun 2010 di depan Penguji :
1. Rahmad Fauzi, ST, MT. : Ketua Penguji :
2. Ir. Arman Sani, MT. : Anggota Penguji :
3. Maksum Pinem, ST, MT. : Anggota Penguji : Disetujui oleh :
Pembimbing Tugas Akhir,
(Ali Hanafiah Rambe, ST., MT.) NIP. 197808262003121001
Diketahui oleh : Pelaksana Harian
Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,
(Prof. Dr. Ir. USMAN BA’AFAI) NIP. 194610221973021001
PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH SIRKULAR
UNTUK APLIKASI WLAN MENGGUNAKAN SIMULATOR
ANSOFT HFSS v10
OLEH :
NAMA : BALEMURLI NIM : 060402072
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
Sidang pada tanggal 14 bulan Agustus tahun 2010 di depan Penguji :
1. Rahmad Fauzi, ST, MT. : Ketua Penguji
2. Ir. Arman Sani, MT. : Anggota Penguji
3. Maksum Pinem, ST, MT. : Anggota Penguji
Diketahui oleh : Disetujui oleh :
Pelaksana Harian Pembimbing Tugas Akhir
Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU
(Prof. Dr. Ir. Usman Ba’afai) (Ali Hanafiah Rambe, ST., MT.) NIP. 194610221973021001 NIP. 197808262003121001
ABSTRAK
Wireless Local Area Network (WLAN) merupakan salah satu aplikasi
pengembangan dari wireless yang digunakan untuk komunikasi data. Luas cakupan WLAN meliputi daerah satu gedung, satu kantor, satu wilayah, dan sebagainya. Salah satu perangkat yang dibutuhkan pada sistem WLAN adalah antena. Ada berbagai jenis antena yang dapat digunakan pada WLAN diantaranya adalah antena mikrostrip
Antena mikrostrip memiliki 3 komponen yaitu patch (trace) yang merupakan lapisan teratas, substrat yang menggunakan bahan dielektrik, dan groundplane yang merupakan bagian paling bawah. Bentuk dari patch dapat berupa segiempat, segitiga, lingkaran, elips, dan lain sebagainya.
Tugas akhir ini membahas perancangan antena mikrostrip patch sirkular yang dapat diaplikasikan pada sistem WLAN. Perancangan antena ini menggunakan software simulator Ansoft Designer HFSS v10.0. Hasil dari perancangan antena mikrostrip patch sirkular ini diperoleh nilai VSWR sebesar 1,70 untuk frekuensi 2,4 GHz dan 1,97 untuk frekuensi 2,5 GHz, pola radiasi unidirectional, dan gain sebesar 15,67 dB.
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur penulis haturkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kemampuan dan ketabahan dalam menghadapi segala cobaan, halangan, dan rintangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda dan ibunda, serta adinda - adinda tercinta yang merupakan bagian dari hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang.
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:
PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH SIRKULAR UNTUK APLIKASI WLAN MENGGUNAKAN SIMULATOR ANSOFT HFSS v10
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Ali Hanafiah Rambe, ST.MT, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Hendra Zulkarnain, selaku Penasehat Akademis penulis, atas
3. Bapak Prof.Dr.Ir. Usman Baafai dan Bapak Rachmad Fauzi ST, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya.
5. Keluarga Besar Laboratorium Sistem Pengaturan dan Komputer FT USU: B’Muhfi, B’Hans, B’Haris, Rozi dan Salman.
6. Agung Permana Putra, Helmi Salim, dan Teguh Putra Utama yang berperan banyak atas kerjasama, masukan, dan bantuan selama proses penulisan Tugas Akhir ini.
7. Sahabat-sahabat terbaik di Elektro: Firmanto, Bembenk, Denos, Jonathan “Martua” Abigael, Supenson, Boja, Mudhin, Randi, Andi, Taufik, Azhary “partner”, D’lhiant, Rey XP, Khalid, Alfi, Fahmi, Zaimi, Angga, Budi, Ina, Liza, Pingkan, Muti, Kecy, Sanita, Dota community dan seluruh mahasiswa stambuk 2006, semoga silaturahmi kita terus terjaga.
8. Senior dan junior yang telah membantu : B’Rudy, B’Mikha, Recky, Yuyanto, Indra, serta semua senior dan junior yang telah membantu selama proses penulisan Tugas Akhir ini.
9. Keluarga Besar Ikatan Mahasiswa Teknik Elektro : Frans, Taufan, Juandri, Folda, Jhon C, Tony, Tian, Ivan, Bayu dan semua pengurus IMTE 2009 – 2010 yang telah memberikan banyak waktu dan keleluasaan pada penulis untuk dapat menyelesikan Tugas Akhir ini.
10. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan.
Akhir kata penulis berserah diri pada Tuhan Yang Maha Esa, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri.
Medan, Juni 2010 Penulis
Balemurli
DAFTAR ISI ABSTRAK ... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL ... xi I. PENDAHULUAN... 1
1.1 Latar Belakang Masalah... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan Penulisan... 3
1.4 Batasan Masalah ... 3
1.5 Metode Penulisan... 4
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
II. ANTENA MIKROSTRIP ... 6
2.1 Pengertian Antena ... 6
2.2 Daerah Antena... 7
2.3 Parameter antena ... 9
2.3.1 Impedansi masukan………. 9
2.3.2 Voltage Standing Wave Ratio………... 10
2.3.3 Return Loss……….. 11
2.3.4 Bandwidth……… 12
2.3.6 Gain……….. 14
2.3.7 Pola Radiasi………. 14
2.3.8 Frekuensi Resonansi……… 15
2.4 Antena mikrostrip... 15
2.4.1 Pengertian Antena Mikrostrip... 15
2.4.2 Kelebihan dan Kekurangan Antena Mikrostrip ... 17
2.4.3 Teknik Pencatuan... 18
2.4.4 Jenis – jenis Antena Mikrostrip ... 18
2.5 Antena Mikrostrip Patch Sirkular... 19
2.6 Pertimbangan – pertimbangan dalam merancang antena mikrostrip patch sirkular... 20
2.6.1 Pemilihan Substrat dan jari – jari patch ... 20
2.6.2 Pola radiasi... 22
a. ... Beamwidt h………. 23
b. ... Efek dari ukuran subtract dan groundplane yang terbatas……… 23
2.6.3 Efisiensi Radiasi... 24
2.6.4 Lokasi Titik pencatu………. 24
2.7 Simulator Ansoft HFSS v 10.0... 24
2.8 Proses Pencarian Solusi Simulator Ansoft HFSS v 10.0……… 26
3.1 Wireless ... 29
3.2 Local Area Network (LAN)... 29
3.3 Wireless Local Area Network (WLAN) ... 31
3.4 Arsitektur WLAN 802.11 ... 33
3.4.1 Network Interface Card……….. 33
3.4.2 Wireless Access Point………. 33
3.4.3 Independent Basic Service Set………. 34
3.4.4 Basic Service Set………. 35
3.4.5 Extendend Service Set……….. 36
3.4.6 Distribution Sistem………. 36
3.5 Topologi Jaringan WLAN ... 37
3.5.1 Topologi Bus………... 37 3.5.2 Topologi Cincin………... 38 3.5.3 Topologi Bintang………. 39 3.5.4 Topologi Pohon………... 40 3.6 Standar WLAN 802.11 ... 42 3.6.1 Standar Awal 802.11………... 44 3.6.2 Standar 802.11a………... 45 3.6.3 Standar 802.11b……….. 45 3.6.4 Standar 802.11g……….. 46
3.7 Teknik Transmisi WLAN... 47
3.7.1 LAN Infrared……….. 47
3.8 Wireless Channel... 48
IV. PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH SIRKULAR UNTUK APLIKASI WIRELESS LAN ... 50
4.1 Umum... 50
4.2 Jenis Subtrat yang Digunakan... 50
4.3 Perancangan Dimensi Patch Antena... 51
4.4 Perancangan Lebar Saluran Pencatu……… 52
4.5 Perancangan Model Antena Mikrostrip Patch Sirkular………… 52
4.6 Mensimulasikan Rancangan………. 60
4.7 Karakterisasi Antena………. 62
V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 68
5.1 Kesimpulan ... 68
5.2 Saran... 68
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Ilustrasi antena mikrostrip untuk aplikasi WLAN………. 2
Gambar 2.1 Antena sebagai peralatan transisi... 7
Gambar 2.2 Daerah Antena... 8
Gambar 2.3 Struktur Antena Mikrostrip... 15
Gambar 2.4 Jenis – jenis patch antena mikrostrip ... 19
Gambar 2.5 Antena mikrostrip patch sirkular ... 20
Gambar 2.6 Tampilan awal Ansoft HFSS v 10.0 ... 26
Gambar 2.7 Proses Pencarian solusi HFSS v 10.0... 27
Gambar 3.1 Access point... 34
Gambar 3.2 Jaringan Ad Hoc ... 35
Gambar 3.3 Jaringan WLAN 802.11 dan arsitekturnya... 36
Gambar 3.4 Topologi bus ... 38
Gambar 3.5 Topologi ring... 39
Gambar 3.6 Topologi star ... 40
Gambar 3.7 Topologi pohon ... 41
Gambar 4.1 Model antena mikrostrip patch sirkular ... 55
Gambar 4.2 Flowchart perancangan antena mikrostrip patch sirkular………... 59
Gambar 4.3 Grafik VSWR hasil simulasi awal... 60
Gambar 4.4 Gain hasil simulasi awal ... 61
Gambar 4.6 Grafik VSWR hasil simulasi untuk panjang pencatu 12,5 mm dan
jari-jari 16 mm……….... 62
Gambar 4.7 Grafik VSWR hasil simulasi untuk panjang pencatu 15,5 mm dan jari-jari 15 mm……….... 64
Gambar 4.8 Grafik VSWR hasil simulasi yang optimum……..…………... 65
Gambar 4.9 Gain hasil simulasi yang optimum………. 66
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Nilai konstanta dielektrik beberapa bahan dielektrik ... 16
Tabel 3.1 Standar – standar WLAN 802.11 ... 43
Tabel 3.2 Wifi Channel.…... 46
Tabel 4.1 Spesifikasi substrat yang digunakan... 50
Tabel 4.2 Karakteristik perubahan panjang saluran pencatu…………... 63
Tabel 4.3 Karakteristik perubahan jari – jari patch………. 64
