Perancangan Antena Microstrip Rectangular Patch Array 4 Elemen Untuk Aplikasi LTE

Vol.2 No.4 2017 52 @2017 kitektro

Perancangan Antena Microstrip Rectangular Patch

Array 4 Elemen Untuk Aplikasi LTE

M. Reza Syahputra, Syahrial, Muhammad Irhamsyah

# _{Jurusan Teknik Elektro dan Komputer, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala} Jl. Tgk. Syech Abdurrauf No.7 Darussalam, Banda Aceh 23111, Indonesia

1_{rezasyahputra02@gmail.com} 2_{syahrial@gmail.com} 3_{irham.ee@unsyiah.com}

Abstrak— Tingkat kesuksesan kinerja sebuah sistem atau bagian dari antena sangatlah penting. Untuk menentukan kinerja dari parameter, maka harus dilakukan analisis terhadap tingkat kesuksesan kinerja dari parameter antena microstrip rectangular patch array. Antena mikrostrip rectangular merupakan antena dengan bentuk patch persegi panjang. antena mikrostrip array merupakan pengembangan dari antena mikrostrip biasa yang terdiri dari beberapa elemen peradiasi yang membentuk suatu jaringan dan mendesain antena mikrostrip patch rectangular array empat elemen untuk aplikasi LTE 1.8 GHz. Dalam perancangan ini antena mikrostrip dibangun menggunakan bahan Epoxy fiberglass FR-4 dengan konstanta dielektrik (εr) = 4,5, ketebalan lapisan dielektrik (h) = 0,0016 m = 1,6 mm dan Loss tangent = 0,018. Teknik pencatuan yang akan digunakan adalah teknik Microstrip Line Feed. Perancangan dan simulasi menggunakan bantuan simulasi antena. Pada penelitian ini menunjukkan bahwa perancangan antena mikrostrip dengan syarat VSWR 1 sampai < 2, Return Loss < -10 dB, gain > 2 dBi dan pola radiasi omnidirectional. Pada frekuensi 1800 MHz didapatkan nilai return loss -26.680 dB, VSWR 1.097, Gain 6.787 dBi, Bandwidth 24.65 MHz dan pola radiasi omnidirectional. Dengan demikian antena dapat bekerja dengan baik.

Kata Kunci— Antena, Mikrostrip Array, Patch Rectangular, Simulasi Antena, LTE

I. PENDAHULUAN

Teknologi komunikasi nirkabel yang berkembang pesat dan kebutuhan komunikasi antar komputer dengan medium gelombang mikro yang semakin luas menjadikan bertambahnya popularitas sistem nirkabel untuk pengembangan antena [1]. Di dalam penggunaanya, antena mempunyai peran yang sangat penting dalam menjaga komunikasi antar pengguna, karena antena berfungsi untuk meradiasikan dan menerima gelombang elektromagnetik yang berisi informasi yang dikirim dan diterima oleh pengguna.

Antena microstrip merupakan suatu antena konduktor yang menempel pada groundplane dan dipisahkan oleh bahan dielektrik. Antena ini terdiri dari tiga bagian yakni patch, substrate dan groundplane [1]. Antena microstrip banyak digunakan pada peralatan telekomunikasi modern karena pabrikasinya mudah dan harganya juga murah yang murah selain itu mudah untuk peaplikasiannya.

dan mampu memberikan kinerja antena kerja yang cukup baik. Namun walaupun memiliki banyak kelebihan, antena microstrip juga memiliki kekurangan seperti, bandwidth yang sempit, efisiensi yang rendah dan gain yang kecil [1].

Salah satu bentuk patch antena microstrip adalah persegi panjang. Bentuk persegi panjang ini juga mempunyai karakteristik panjang serta lebar yang berbeda. Bentuk persegi panjang juga tidak kalah dengan bentuk patch yang lain [1].

Antena microstrip array adalah pengembangan dari antena microstrip tunggal dan merupakan gabungan dari beberapa elemen peradiasi yang membentuk suatu jaringan. Antena microstrip array dapat berbentuk seri, paralel atau gabungan keduanya. Antena microstrip array memiliki bandwidth dan gain yang lebih besar dari antena microstrip biasa [1].

Teknologi terbaru seperti LTE tentu harus menggunakan perangkat yang baru, selain kecepatan yang berbeda, frekuensi yang dipakai juga tentunya harus disesuaikan. Antena array adalah salah satu antena yang dapat dipakai dalam LTE [4].

II. DASARTEORI A. Antena

Antena dapat juga didefinisikan sebagai sebuah atau sekelompok konduktor yang digunakan untuk memancarkan atau meneruskan gelombang elektromagnetik menuju ruang bebas atau menangkap gelombang elektromegnetik dari ruang bebas. Energi listrik dari pemancar dikonversi menjadi gelombang elektromagnetik dan oleh sebuah antena yang kemudian gelombang tersebut dipancarkan menuju udara bebas. Pada penerima akhir gelombang elektromagnetik dikonversi menjadi energi listrik dengan menggunakan antena [2].

B. Antena Mikrostrip

Antena microstrip adalah sebuah jenis antena yang berbentuk seperti potongan/strip dengan ukuran yang sangat tipis dan kecil, karena bentuknya sederhana dan pengaplikasiannya mudah serta dalam konsep pemasaran nudah didapat dikarenakan bahan dari microstrip ini mudah didapat [2].

Vol.2 No.4 2017 53 @2017 kitektro 1) Bagian Antena Mikrostrip: Secara umum, antena

mikrostrip terdiri atas 3 bagian, yaitu patch, substrat, dan ground plane. Patch terletak di atas substrat, sementara ground plane terletak pada bagian paling bawah subtrat dapat dilihat pada gambar dibawah ini [2].

Gambar 1 Bagian Antena Mikrostrip

2) Jenis Antena Mikrostrip: Berdasarkan bentuk patchnya antena microstrip terbagi menjadi beberapa jenis dan bentuk patchnya, yaitu Patch Square (Persegi Panjang), Patch Rectangular (Persegi Panjang), Dipole, Patch Circular (Lingkaran), Patch Elips, Patch Triangular, Disk Sector, Circular Ring, dan Ring Sector [2].

C. Antena Microstrip Patch Rectangular dan Teknik Pencatu Antena microstrip rectangular merupakan antena dengan bentuk patch persegi panjang[10].

Untuk menentukan lebar patch antena microstrip, terlebih dahulu menentukan lebar elemen radiasi (W) pada antena [3].

W=

c 2. fr

√

2

εr+1 (mm) (1)

Dengan:

W = lebar elemen radiasi (mm)

fr = frekuensi kerja pada antena (Hz) 𝜀𝒓 = konstanta dielektrik bahan

Kemudian menentukan panjang dari elemen radiasi antena microstrip [1]. Lefffp- 2 ∆L p (2) 𝛥L =0,412 . h

.

(εreff + 0.3)( W h +0,264 (εreff -0,258)( W_h +0,8 )

(3) Dengan:

L = panjang elemen radiasi (mm) εreff = konstanta dielektrik bahan

h = ketebalan bahan (mm) W = lebar elemen radiasi (mm) f_r = frekuensi kerja pada antena (Hz)

c = kecepatan cahaya diruang bebas (3. 108 m/s)

Beberapa teknik pencatuan yang umum sering digunakan pada antena mikrostrip yaitu: Teknik Coaxial Probe feed, Microstrip line feed, Aperture-coupled feed dan Proximity-coupled feed [2].

D. Antena Mikrostrip Array

Antena mikrostrip array adalah pengembangan dari antena mikrostrip yang merupakan gabungan dari beberapa elemen peradiasi yang membentuk suatu jaringan.

Antena mikrostrip array dapat berbentuk seri, paralel atau gabungan keduanya serta memiliki bandwidth dan gain yang lebih besar dari antena mikrostrip biasa [2].

Elemen-elemen (patch) dapat dibuat dalam satu susunan feed network, gambar di bawah ini disebut sebagai corporate-feed network [2].

Gambar 2 Antena mikrostrip corporate feed

Adapun jarak antar elemen diperoleh dengan menggunakan rumus [3]:

𝐿1= 2 𝑥 𝐿𝑜 (4)

Dimana L0 merupakan jarak antar elemen (patch).

E. Parameter-parameter antena

1) Voltage Stnading Wave Ratio (VSWR): rasio perbandingan antara gelombang datang dan gelombang pantul dimana kedua gelombang tersebut membentuk gelombang berdiri [3]. Untuk nilai VSWR yang baik adalah bernilai 1 sampai ≤2 [3]. Secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut:

VSWR

=

1+ |Г|

1− |Г| (5) Dimana:

VSWR = perbandingan gelombang tegangan berdiri Vmax = tegangan maximum

Vmin = tegangan minimum Г = koefisien refleksi

2) Return loss: RL adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan [3]. Return loss dan dapat dinyatakan pada rumus dibawah ini [3].

Return loss= 20log|Г| (6) Keterangan:

Vol.2 No.4 2017 54 @2017 kitektro

Nilai dari return loss yang baik adalah di bawah -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 [3].

3) Bandwidth: sebuah antena adalah daerah atau rentang frekuensi dimana antenna dapat bekerja dengan baik. Berikut adalah rumus untuk menentukan bandwidth dari antena [3].

𝐵𝑊 = 𝑓𝑢−𝑓𝑙

𝑓𝑐 (7)

Dimana (fu) merupakan frekuensi atas, (fl) merupakan frekuensi bawah, dan (fc) = frekuensi tengah.

4) Gain (Penguatan): antena merupakan penguatan relatif antena terhadap antena referensi. Biasanya antena yang sering digunakan sebagai antena referensi adalah antena dipole λ/2 yang mempunyai besar penguatan terhadap isotropis ± 2,14 dBi [1].

5) Pola Radiasi: antena didefinisikan sebagai gambaran secara grafis dari sifat-sifat radiasi antena sebagai fungsi koordinat ruang pola radiasi yang ditentukan pada medan jauh dan digambarkan sebagai koordinat arah [1].

F. Long Term Evolution (LTE) TABLEI KARAKTERISTIK LTE

1) Karakteristik LTE: pada umumnya berdasarkan perkembangan zaman teknologi telekomunikasi 3GPP Long Term Evolution atau biasa disebut dengan LTE yaitu Generasi keempat dari dunia telekomunikasi yang merupakan sebuah standar dari komunikasi akses data nirkabel tingkat tinggi yang berbasis pada jaringan GSM/EDGE dan UMTS/HSPA. Jaringan antarmukanya tidak cocok dengan jaringan 2G dan 3G, sehingga harus diatur melalu spektrum nirkabel kembali, teknologi ini mampu mengunduh sampai dengan 300 mbps dan mengirim 75 mbps. Pada tanggal 14 desember 2009 adalah Layanan LTE pertama kali sekali yaitu operator seluler TeliaSonera di Stockholm dan Oslo dan sampai saat ini pemakaian LTE juga berada tingkat paling atas pemakaian LTE di indonesia [4].

III.METODE

“Mulai” dengan persiapan,dilanjutkan dengan “Studi Literatur”, setelah membaca literatur selanjutnya adalah menentukan frekuensi kerja, model antena, substrate, dan saluran pencatu,dilanjutkan dengan “Menghitung Dimensi dan Saluran Transmisi Antena” dilanjutkan dengan “Simulasi Menggunakan Software” setelah dirancang menggunakan software nilai standard parameter VSWR ≤ 2, RL -9.54 dB dan Gain ≥ 2 pada frekuensi kerja?Jika “YA” dilanjutkan dengan “Analisis Kinerja” jika tidak maka akan dilakukan “optimasi” setelah tercapai dari hasil optimasi maka menuju ke analisis kinerja, setelah analisis kinerja tercapai dengan apa yang di harapkan maka penelitian “Selesai”

A. Bahan Yang Dipakai Beserta Nilainya

Bahan substrat yang digunakan adalah bahan eproxy – FR4, Konstanta dielektrik = 4,5, Ketebalan lapisan dielektrik = 1,6 mm, Loss tangen = 0,018, Frekuensi kerja = 1800 MHz yang di harapkan maka penelitian “Selesai”

B. Perencanaan Dimensi Elemen Peradiasi

Lebar W elemen peradiasi antena mikrostrip patch rectangular dengan persamaan. Panjang L elemen peradiasi antena dapat dihitung dengan persamaan pada dasar teori.

C. Penyepadanan Impedansi Saluran Transmisi D.

Gambar 3 Penyepadanan Impedansi

Untuk nilai impedansi saluran transmisi dengan teknik pencatuan microstrip line feed yang direncanakan adalah 200 ohm untuk mendapatkan impedansi total sebesar 50



Tujuannya adalah agar antena yang dirancang impedansinya matching dengan bentuk antena yang dirancang serta dari nilai tahanan yang dipakai sepadan dengan daya [3].

Untuk mendapatkan impedansi (Rtotal) tiap saluran dapat menggunakan persamaan rangkaian listrik pararel.

1 𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

=

1 𝑅1

+

1 𝑅2

+

1 𝑅3

+ … +

1 𝑅𝑛

(8)

E. Perencanaan Antena Microstrip Satu Elemen

Untuk menentukan dimensi saluran transmisi maka terlebih dahulu harus direncanakan nilai frekuensi kerja (fr) dengan nilai kecepatan cahaya (c) sebesar 3x108 m/s

.

Karakteristik WCDMA(umts) HSPA HSPA+ LTE

Downlink Max Speed (bps) 384k 14m 28m 100m Uplink Max (bps) 128k 5.7m 11m 5m Latency - RTT 150ms 100ms 50ms 10ms 3GPP Release

rel 99/4 rel5/6 Rel 7 rel 8 Access

Methodology

cdma cdma cdma ofdma/sc- fdma

Vol.2 No.4 2017 55 @2017 kitektro

λ

0

=

𝑐

𝑓𝑟(m) (9)

Maka panjang gelombang pada saluran transmisi mikrostrip dapat dihitung dengan persamaan:

λ

𝑑

=

λ0

√𝜀𝑟(m) (10)

Maka panjang saluran transmisi dapat dihitung dengan persamaan:

𝐿𝑜= 1

4 λ𝑑 (m) (11)

Untuk perhitungan dimensi lebar saluran transmisi mikrostrip dapat digunakan persamaan:

𝑊𝑇 = 𝑘 𝑍𝑇 𝑥

ℎ

√𝜀𝑟 (mm) (12)

Untuk tahanan 200 Ohm

𝑊𝑇 = 𝑘 𝑍0 𝑥

ℎ

√𝜀𝑟 (mm) (13)

Perbedaannya adalah bahwasanya antena yang dirancang dengan mengikuti hasil perhitungan rumus hasil yang didapat belum bisa dikatakan sempurna dibandingkan dengan hasil yang didapat setelah dilakukannya pengoptimalan dengan merubah elemen peradiasi (W). Hasil perbedaannya bisa dilihat pada hasil pembahasan.

Gambar 4 Antena Microstrip Satu Elemen

Pada perancangan satu elemen ini W = 50.249 mm, L = 38.8 mm, W0= 1.4217 mm, L0 = 19.5 mm. Pada hasil

rancangan ini sesuai dengan perhitungan rumus yang didapat referensi.

F. Perencanaan Antena Mikrostrip Array Dua Elemen Diperoleh nilai lebar saluran transmisi untuk tiap-tiap nilai impedansi dengan menggunakan persamaan agar mencapai nilai yang idealdi bawah ini [3]:

Untuk Nilai

𝑍

₀ = 200  𝑊𝑜= 𝑘 𝑍₀ 𝑥 ℎ √𝜀𝑟 (mm) (14) Untuk Nilai

𝑍

0 = 100 

𝑊

𝑜

=

𝑘 𝑍0

𝑥

ℎ √𝜀𝑟 (mm) (15)

Adapun jarak antar elemen diperoleh dengan menggunakan persamaan:

𝑑 =

_{4 𝑥 𝑓}𝑐 (m) (16) Agar hal tersebut dapat diwujudkan maka panjang saluran transmisi 𝐿1 dapat ditentukan sebesar dua kali panjang 𝐿𝑜

yaitu 𝐿1= 𝐿𝑜𝑥2 sehingga didapat 6,15 x 2 = 12,3 mm.

Dengan demikian syarat jarak antar elemen peradiasi dapat terpenuhi.

Gambar 5Antena Mikrostrip Dua Elemen

Perbedaannya adalah bahwasanya antena yang dirancang dengan mengikuti hasil perhitungan rumus hasil yang didapat belum bisa dikatakan sempurna dibandingkan dengan hasil yang didapat setelah dilakukannya pengoptimalan dengan merubah elemen peradiasi (W). Pada perancangan dua elemen ini W = 50.249 mm, L = 38.8 mm, W0= 1.4217 mm, L0 = 19.5

mm, L1 = 39 mm dan W0 Pada hasil rancangan ini sesuai

dengan perhitungan rumus yang didapat referensi. F. Perencanaan Antena Mikrostrip Array Empat Elemen

Diperoleh nilai lebar saluran transmisi untuk tiap-tiap nilai impedansi dengan menggunakan persamaan di bawah ini [3]: Adapun jarak antar elemen diperoleh dengan menggunakan persamaan 14 untuk jarak antara elemen peradiasi dapat dihitung dengan menggunakan dengan sehingga didapat 19.5 x 2 = 39 mm. Sehingga bentuk antena yang direncanakan adalah sebagai berikut: Dengan demikian syarat jarak antar elemen peradiasi dapat terpenuhi.

Pada perencanaan antena empat elemen memakai nilai tahanan saluran pencatu pertama adalah 200 ohm, lalu masuk ke saluran pencatu kedua sebesar 100 ohm, selanjutnya saluran pencatu untuk ke penghubung port.

Pada perencanaan antena empat elemen ini juga agar antena bekerja dengan baik atau matching dilakukan lah ketiga tahanan ini supaya daya pancar dan daya yang hilang akan lebih maksimal sehingga tidak ada daya yang terbuang berlebihan.

Vol.2 No.4 2017 56 @2017 kitektro Gambar 6 Antena Array Empat Elemen

Perbedaannya adalah bahwasanya antena yang dirancang dengan mengikuti hasil perhitungan rumus hasil yang didapat belum bisa dikatakan sempurna dibandingkan dengan hasil yang didapat setelah dilakukannya pengoptimalan dengan merubah elemen peradiasi (W). Hasil perbedaannya bisa dilihat pada hasil pembahasan.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Simulasi Antena Mikrostrip Elemen Tunggal Pada hasil antena mikrostrip elemen tunggal terdapat dua hasil yaitu pada perhitungan dan pada hasil dari optimasi pada bagian elemen tunggal memakai hasil optimasi agar tujuan dari rancangan antena tercapai.

Pada hasil perhitungan didapat nilai W = 50.249 mm, L = 48.8 mm, VSWR = 1.805, Gain = -5.027, Return Loss = -19.257 dB, Bandwidth 108 = MHz, Frekuensi 1400 dan Pola Radiasi omnidirectional.

Pada hasil optimasi didapat nilai W = 38.8 mm, L = 48.8 mm, VSWR = 1.244, Gain = 1.800, Return Loss = -16.255 dB, Bandwidth 12.3 = MHz, Frekuensi 1800 dan Pola Radiasi omnidirectional.

Didapatkan nilai parameter antena kurang baik pada hasil perhitungan rumus, dikatakan baik yaitu pada optimasi yaitu pada parameter, return loss ≥ -9,54 dB, dan VSWR ≤ 2.

Pada saat optimasi nilai parameter yang didapat lebih baik dari hasil perhitungan rumus dikarenakan pengoptimasian pada elemen peradiasi (W) yang dirubah untuk mencapai tujuan dari peaplikasian LTE.

B. Hasil Simulasi Antena Mikrostrip Dua Elemen

Pada hasil antena mikrostrip dua elemen terdapat dua hasil yaitu pada perhitungan dan pada hasil dari optimasi pada bagian elemen tunggal memakai hasil optimasi agar tujuan dari rancangan antena tercapai.

Pada hasil perhitungan didapat nilai W = 50.249 mm, L = 48.8 mm, VSWR = 1.805, Gain = 5.027, Return Loss = -19.257 dB, Bandwidth 108 = MHz, Frekuensi 1400 dan Pola Radiasi omnidirectional.

Pada hasil optimasi didapat nilai W = 38.8 mm, L = 48.8 mm, VSWR = 1.244, Gain = 4.153, Return Loss = -12.216 dB, Bandwidth 19.2 = MHz, Frekuensi 1800 dan Pola Radiasi omnidirectional.

Didapatkan nilai parameter antena kurang baik pada hasil perhitungan rumus, dikatakan baik yaitu pada optimasi yaitu pada parameter, return loss ≤ -9,54 dB, dan VSWR ≤ 2. Pada saat optimasi nilai parameter yang didapat lebih baik dari hasil perhitungan rumus dikarenakan pengoptimasian pada elemen peradiasi (W) yang dirubah untuk mencapai tujuan dari peaplikasian LTE.

C. Hasil Simulasi Antena Mikrostrip Empat Elemen Pada hasil antena mikrostrip elemen tunggal terdapat dua hasil yaitu pada perhitungan dan pada hasil dari optimasi pada bagian elemen tunggal memakai hasil optimasi agar tujuan dari rancangan antena tercapai.

Pada hasil perhitungan didapat nilai W = 50.249 mm, L = 48.8 mm, VSWR = 1.805, Gain = 5.027, Return Loss = -19.257 dB, Bandwidth 108 = MHz, Frekuensi 1400 dan Pola Radiasi omnidirectional.

Pada hasil optimasi didapat nilai W = 38.8 mm, L = 48.8 mm, VSWR = 1.097, Gain = 6.667, Return Loss = -26.680 dB, Bandwidth 24.67 = MHz, Frekuensi 1800 dan Pola Radiasi omnidirectional.

Didapatkan nilai parameter antena kurang baik pada hasil perhitungan rumus, dikatakan baik yaitu pada optimasi yaitu pada parameter, return loss ≥ -9,54 dB, dan VSWR ≤ 2. Pada saat optimasi nilai parameter yang didapat lebih baik dari hasil perhitungan rumus dikarenakan pengoptimasian pada elemen peradiasi (W) yang dirubah untuk mencapai tujuan dari peaplikasian LTE dikarenakan agar tercapai untuk pengapilkasian pada alat maupun seluler atau untuk membantu keperluan masyarakat.

1) Hasil Simulasi Return Loss:Didapatkan nilai return loss lebih kecil dari -10 dB, Untuk return loss pada frekuensi 1800 MHz telah memperoleh nilai yang baik yaitu -26.680 dB (m1). Didapatkan nilai return loss -26.680 pada teori antena lebih kecil dari 1 pada teori antena, pada teori umumnya seharusnya -26.680 itu lebih besar dari 1 dikarenakan pada teori antena return loss nilai terkecil itu harus lebih besar dari satu dan return loss itu semakin besar maka semakin baik.

Gambar 7 Grafik Return Loss hasil dari simulasi antena mikrostrip patch rectangular empat elemen

2) Hasil Simulasi VSWR: Nilai VSWR sebesar 1.097 (m1) pada frekuensi 1800 MHz. Dalam simulasi ini VSWR

Vol.2 No.4 2017 57 @2017 kitektro

yang didapatkan masih dalam batas yang masih disarankan. Nilai VSWR yang bagus adalah bernilai 1 sampai ≤2.

Gambar 8 Grafik VSWR hasil dari simulasi antena mikrostrip patch rectangular empat elemen

3) Hasil Simulasi Gain: Nilai gain yang didapat adalah sebesar 6.787 dBi (m1) pada frekuensi 1800 MHz, dengan ini target dari perancangan tercapai dengan target nilai gain lebih besar dari 2 dBi.

Gambar 9 Grafik gain hasil dari simulasi antena mikrostrip patch rectangular

empat elemen

4) Ratio Perbandingan Perhitungan dan Optimasi 4 Elemen: Pada hasil perhtiungan rumus didapatkan pada 4 elemen yaitu W = 50.249 mm, L = 48.8 mm dari segi bentuk patch perhitungan. Dan hasil dari parameter antena pada perhitungan rumus didapati VSWR = 1.244, Gain sebesar 5.027 dB, Return Loss Sebesar -19.257 dB, Bandwidth sebesar 12.3 MHz, Frekuensi sebesar 1400, dan pola radiasinya adalah Omnidirectional. Pada hasil perhtiungan rumus didapatkan pada 4 elemen yaitu W = 38.8 mm, L = 48.8 mm dari segi bentuk patch perhitungan. Dan hasil dari parameter antena pada perhitungan rumus didapati VSWR = 1,097, Gain sebesar 6.667 dB, Return Loss sebesar -26.680 dB, Bandwidth sebesar 24.67 MHz, Frekuensi sebesar 1800 MHz, dan pola radiasinya adalah Omnidirectional.

Pada perbandingan ini didapati dengan hasil yang berbeda dari segi parameter maupun saluran pencatu pada 4 elemen antena rectangular patch array untuk aplikasi LTE.

5) Hasil Simulasi Bandwidth: Untuk menghitung bandwidth harus terlebih dahulu menghitung dengan persamaan:

Gambar 10 Grafik bandwidth hasil dari simulasi antena mikrostrip patch rectangular empat elemen

Untuk menghitung bandwidth harus terlebih dahulu menghitung dengan persamaan perhitungan bandwidth sebagai berikut: fc = fu+fl 2

fc =

1.825+1.780 2 fc = 1800 MHz Berikut adalah perhitungan bandwidth:

BW

=

1.825 −1.780 1.825 BW = 0.02465GHz

BW = 24.65MHz

6) Hasil Simulasi Pola Radiasi: Perbedaan warna pada gambar merupakan perbedaan nilai gain. Nilai gain tertinggi ditunjukan warna merah sedangkan warna biru merupakan gain terendah. Terlihat bahwa bentuk pola radiasi yang dihasilkan adalah omnidireksional karena sudah mencakup hampir 360⁰. Pola radiasi antena sebagai gambaran secara grafis dari sifat-sifat radiasi antena sebagai fungsi koordinat ruang pola radiasi yang ditentukan pada medan jauh dan digambarkan sebagai koordinat arah. Sifat-sifat radiasi ini mencakup intensitas radiasi, kekuatan medan (field strength) dan polarisasi. Pola radiasi adalah representasi grafik dari sifat radiasi antena sebagai fungsi ruang. Sifat radiasi tersebut meliputi kerapatan fluks, intensitas radiasi, kuat medan, atau polarisasi. Pola radiasi biasanya digambarkan dalam daerah medan jauh dan ditunjukkan sebuah fungsi koordinat direksional. Dengan begitu pola radiasi pada

Vol.2 No.4 2017 58 @2017 kitektro

antena mikrostrip rectangular patch arry 4 elemen untuk aplikasi LTE adalah omnidirectional.

Gambar 11 Pola radiasi tampak atas dan bawah hasil dari simulasi antena mikrostrip patch rectangularr empat elemen

V. KESIMPULAN

Dengan adanya penambahan elemen (patch) atau di arraykan dapat membuat kinerja antena menjadi lebih baik

dari segi parameter seperti VSWR, Return Loss, Gain, dan Bandwidth. Antena 4 elemen lebih baik dibandingkan satu elemen maupun dua elemen. Pada frekuensi 1800 MHz didapatkan nilai return loss -26.680 dB, VSWR 1.097, gain 6.787 dBi, bandwidth 24.65 MHz dan pola radiasi adalah omnidirectional, dengan demikian antena bekerja dengan baik.

REFERENSI

[1] Alaydrus, Mudrik (2011). Antena Prinsip dan Aplikasi. Yogyakarta: Graha Ilmu.

[2] Balanis, Constantine A. “Antenna Theory Analysis and Design 2nd Edition”. United State of America: John Wiley and Sons, Inc. 1997 [3] Balanis, C.A. “Antena Theory: Analysis and Design, 4th edition”.

Harper & Row Publisher Inc. New York. 2015.

[4] Herudin, "Perancangan Antena Microstrip Frekuensi 2,6 GHz untuk Aplikasi LTE (Long Term Evolution)," Tugas Akhir Sarjana, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Cilegon, 2012.