PERANCANGAN DAN REALISASI ANTENA MIKROSTRIP RECTANGULAR WIDEBAND PADA FREKUENSI 2,3-2,39 GHZ UNTUK LTE DENGAN CELAH U
DAN TEKNIK PERTURBASI
Natalia Rina Hapsari¹, Heroe Wijanto², Mt.³
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom
Abstrak
Antena microstrip merupakan salah satu jenis antena yang berbentuk papan (board) tipis dan mampu bekerja pada frekuensi yang sangat tinggi. Antena ini memiliki pola lapisan (pacth) dengan bentuk yang bermacam-macam, salah satunya adalah bentuk rectangular. Bentuk ini merupakan bentuk yang paling umum untuk direalisasikan. Antena mikrostrip ini memiliki beberapa kekurangan yaitu memiliki bandwidth yang kecil. Untuk menutupi kekurangan tersebut maka antena ini akan dimodifikasi sehingga dapat mengatasi kekurangan yang ada
Tugas akhir ini dilakukan perancangan dan realisasi antenna mikrostrip dengan Uslot untuk memperlebar bandwidth dan teknik perturbasi untuk mendapatkan polarisasi sirkular. Antena bekerja pada frekuensi 2,3-2,39 GHz untuk LTE, yang dipasang sebagai antena pada repeater.
Simulasi menggunakan CST Microwave Studio dan perealisasian antenna menggunakan mikrostrip berbahan FR4 epoxy.
Dari hasil perancangan dengan menggunakan CST Microwave Studio didapatkan hasil yang sesuai spesifikasi antena, dengan VSWR ≤ 1.5 pada range frekuensi 2,3-2,39 GHz. Hasil pengukuran antena realisasi dengan tambahan U-Slot memiliki bandwidth 90 MHz, polarisasi sirkular, gain 2.134 dBi dan pola radiasi unidirectional.
Kata Kunci : microstrip, antena, wideband, U-slot, perturbasi, LTE
Abstract
Microstrip antenna is a type of antenna which has thin board shape and able to work at a very high frequency. It has many shapes and one of the shapes is rectangular shape. This form is the most common form to be realized. Microstrip antenna has several shortcomings that have low bandwidth. To cover the shortage then this antenna will be modified so the existing deficiencies can be resolved.
The final task was designed and realized of microstrip antenna with U-slot to widen the bandwidth and perturbation techniques to obtain circular polarization. Antenna works at frequency of 2.3 to 2.39 GHz for LTE, which is mounted on repeater. Simulation using CST Microwave Studio and realization of microstrip antenna using FR4 epoxy.
From the result of the design using CST Microwave Studio were obtained in accordance with the spesifications of antenna, with ≤ 1.5 VSWR at frequency range 2.3- 2.39 GHz. The measurement result of realization of antenna with additional U-slot has a bandwidth of 90 MHz, circular polarization, 2.134 dBi gain and unidirectional radiation pattern.
Keywords : microstrip, antenna, wideband, U-slot, perturbation
INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa ini, perkembangan teknologi telekomunikasi di dunia semakin cepat dan beragam. Saat ini komunikasi bukan hanya tertuju pada layanan suara saja melainkan juga layanan data. Teknologi yang sedang dikembangkan khususnya di Indonesia saat ini adalah teknologi LTE, dimana teknologi ini menjadi harapan besar bagi perkembangan layanan komunikasi data lewat jaringan seluler karena memungkinkan transfer data yang lebih cepat dan kapasitas yang lebih besar. Karena menyediakan kapasitas yang besar maka diperlukan suatu antena dengan bandwidth yang lebar.
Pengembangan teknologi LTE dimulai dari daerah metropolitan. Berkembangnya teknologi tersebut berkaitan erat dengan perangkat yang mendukung didalamnya. Salah satunya perangkat yang mendukung adalah antena. Antena merupakan perangkat perantara antara saluran transmisi dan udara. Salah satu antena yang dapat digunakan adalah antena microstrip, yaitu antena yang berbentuk papan (board) tipis dan mampu bekerja pada frekuensi sangat tinggi. Tetapi antena ini memiliki karekteristik gain yang kecil dan bandwidth yang sempit. Karakteristik lain dari antena adalah polarisasi, dimana polarisasi sirkular baik sekali digunakan untuk sistem radar, komunikasi, dan navigasi karena orientasi perputaran dari antena pemancar atau penerima tidak akan mempengaruhi kekuatan sinyal yang diterima
Pada tugas akhir kali ini akan dilakukan suatu perancangan dan perealisasian antenna mikrostrip wideband pada frekuensi 2,3-2,39 untuk LTE yang digunakan untuk antena pada repeater. Antenna yang dirancang menggunakan U-slot untuk mengatasi masalah bandwidth dan teknik perturbasi untuk mendapatkan polarisasi sirkular, dan perealisasian dengan menggunakan mikrostrip berbahan FR4 epoxy.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
Fakultas Teknik Elektro Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
BAB I PENDAHULUAN
1. Bagaimana proses perancangan dan perealisasian antenna mikrostrip rectangular wideband yang bekerja pada frekuensi 2.3-2.39 GHz berdasarkan spesifikasi yang telah ditentukan?
2. Bagaimana hasil pengukuran parameter-parameter antena mikrostrip rectangular wideband yang dibuat?
3. Apakah hasil pengukuran antenna mikrostrip rectangular wideband yang dibuat sesuai dengan spesifikasi awal?
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah:
1. Merancang dan merealisasikan antenna mikrostrip untuk aplikasi LTE pada frekuensi 2.3-2.39 GHz.
2. Penggunaan celah U untuk dapat mencapai bandwidth 90 MHz.
3. Merancang dan merealisasikan antena mikrostip polarisasi sirkular dengan teknik perturbasi.
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah:
1. Tidak membahas aplikasi LTE secara khusus, pada perancangan ini hanya menggunakan frekuensi kerjanya saja.
2. Spesifikasi antena adalah sebagai berikut :
Bandwidth : 90 MHz
Frekuensi kerja : 2,3-2,39 GHz
Polarisasi : Sirkular
Pola Radiasi : Unidirectional
VSWR : < 1.5
Gain : > 1.5 dBi
Impedansi : 50 Ω
3. Substrat yang digunakan adalah FR4 Epoxy
4. Teknik pencatuan yang digunakan adalah microstrip line 5. Simulasi antena menggunakan CST Microwave Studio
INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM 3 6. Antena diletakan untuk antena pada repeater
7. Proses pabrikasi antena dilakukan dengan cara fotoetching 8. Konektor yang digunakan adalah SMA female
1.5 Metode Penelitian
Tugas akhir ini menggunakan metodologi sebagai berikut:
a. Studi literature
Mempelajari teori-teori dasar tentang antena melalui berbagai referensi baik buku-buku, internet, dan sumber-sumber lain.
b. Perancangan dan Realisasi
Merancang dan merealisasikan antena sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan
c. Pengukuran
Mengukur parameter-parameter antena untuk mengetahui performansi antena dengan menggunakan Network Analyzer.
d. Analisis
Menganalisis hasil pengukuran antena, apakah sudah sesuai dengan spesifikasi yang sudah ditentukan atau belum.
e. Pembuatan Laporan
Tahap akhir dari tugas akhir ini adalah pembuatan Laporan Sidang Tugas Akhir.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika Penulisan yang digunakan dalam tugas akhir ini antara lain:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan, batasan masalah, metode penelitian, sistematika penulisan, dan rencana kerja.
BAB II DASAR TEORI
Bab ini berisi landasan teori yang berkaitan dengan penyusunan tugas akhir.
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ANTENA
Bab ini berisi tentang prosedur perancangan dan realisasi antena.
Fakultas Teknik Elektro Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
BAB I PENDAHULUAN
BAB IV PENGUKURAN DAN ANALISIS HASIL PENGUKURAN Bab ini membahas tentang hasil pengukuran antena sesuai dengan parameter yang telah ditentukan dan menganalisis dari hasil pengukuran tersebut untuk dapat mengetahui performansi antena.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dari hasil perancangan dan saran-saran yang berupa tidak lanjut yang bisa dilakukan pada pengembangan selanjutnya.
INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM 44
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dari seluruh proses perancangan dan realisasi antena mikrostrip wideband ini adalah sebagai berikut:
1. Antena dapat bekerja pada frekuensi 2.3-2.39 GHz untuk LTE.
2. Bandwidth 90 Mhz tercapai dengan penambahan U-Slot yang diukur dengan VSWR ≤ 1.5. Hasil ini sudah memenuhi spesifikasi yang ada.
3. Polarisasi antena yang diperoleh adalah sirkular yang didapatkan dengan teknik perturbasi.
4. Gain antena U-Slot yang didapat berdasarkan hasil pengukuran yaitu 2.134 dBi.
5. Nilai impedansi antena U-Slot pada frekuensi 2.345 GHz adalah sebesar 62.401-j14.313 Ω.
6. Karakteristik pola radiasi yang diperoleh adalah unidirectional. Hasil pengukuran mengalami sedikit penyimpangan dari hasil simulasi yang diakibatkan oleh kondisi lingkungan pengukuran yang kurang sempurna karena pantulan sinyal dan adanya interferensi dari sinyal lain di sekitar tempat pengukuran.
5.2 Saran
Untuk mendapatkan performansi antena yang lebih baik, maka ada beberapa saran antara lain:
1. Gunakan teknik pencatuan lainnya seperti coaxial probe atau electromagnetically coupled
2. Coba gunakan array untuk meningkatkan gain.
3. Meningkatkan ketelitian dan kepresisian dalam pembuatan antena.
4. Pengukuran gain dilakukan menggunakan kabel dan connector yang memiliki redaman yang kecil.
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Fakultas Teknik Elektro Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
DAFTAR PUSTAKA
[1] Balanis, Constantine A., “Antenna Theory – Analysis and Design”, John Wiley &
Sons, USA, 1982.
[2] Halim, Mohd Aly Rajaie bin., Puan Elfarizanis bt Baharudin, “Design Of Single Feed Circularly Polarized Microstrip Antenna Using Truncated Corner Method”, Universiti Teknologi Tun Hussein Onn.
[3] Hanafiah, Ali, “Rancang Bangun Antena Mikrostrip Patch Segiempat Planar Array 4 Elemen dengan pencatuan Aparture-coupled untuk Aplikasi CPE pada Wimaz”, Laporan Tugas Akhir Teknik Elektro Universitas Indonesia, 2008.
[4] Kraus, John. D.,”Antennas: for All Application, Third Edition”, McGraw-Hill Book, Singapore, 2003.
[5] Nugraha, Eka Setia, “Rancang Bangun Antena Microstrip Rectangular Dengan DGS (Defected Ground Structure) Berbentuk Silang Pada Frekuensi 2,3-2,4 GHz”, Laporan Tugas Akhir IT Telkom, 2010.
[6] Pratiwi, Indah Novita, “Realisasi Antena Susun Mikrostrip Persegi Dengan Perturbasi Sudut Dan Pencatuan Inset Feed Untuk Aplikasi WIMAX”, Laporan Proyek Akhir Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Bandung, 2011.
[7] Rahmanita, Farah Faizatur., “Realisasi Antena Susun Mikrostrip Empat Persegi Panjang Dengan Distribusi Arus Uniform”, Laporan Tugas Akhir Politeknik Negeri Bandung, 2010.
[8] Shackelford, Aaron K., Kai-Fong Lee, K.M. Luk, “Design Of Small-Size Wide- Bandwidth Microstrip-Patch Antennas”, IEEE Antennas and Propagation Magazine. Vol. 45. No. 1, 2003.
[9] Yang, S.L.S., K.F. Lee, A.A. Kishk., “Design And Study Of Wideband Single Feed Circularly Polarized Microstrip Antennas”, Progress In Electromagnetics Research, PIER 80, 2008.
[10] Yong, Daniel NG Shei, “UHF Microstrip Antenna Design and Simulation”.
