TESIS. ANTENA PANEL 2,4 GHz DENGAN MENGGUNAKAN MIKROSTRIP BIQUAD 4 LARIK

TESIS

ANTENA PANEL 2,4 GHz DENGAN MENGGUNAKAN

MIKROSTRIP BIQUAD 4 LARIK

PROGRAM MAGISTER

BIDANG KEAHLIAN OPTOELEKTRONIKA JURUSAN FISIKA FMIPA

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG MASALAH

Perkembangan teknologi komunikasi nirkabel (wireless), memerlukan perangkat yang mampu mengubah energi atau signal dalam medium pemandu ke ruang bebas, yaitu Antena

Antena mikrostrip merupakan antena yang mudah dirancang dan difabrikasi namun memiliki karakteristik dengan bandwidth yang sempit.

Salah satu cara untuk memperlebar bandwidth adalah dengan menambah larik (array) . Cara untuk meningkatkan gain adalah memisahkan mikrostrip dengan reflektornya.

Antena Panel 2,4 GHz Dengan Menggunakan Mikrostrip Biquad 4 Larik

RUMUSAN MASALAH

Bagaimanakah desain dari antena panel mikrostrip biquad 4 larik yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz?

Seberapa besar Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), Return Loss (RL), Bandwidth dan gain antena panel mikrostrip biquad 4 larik yang dibuat? Bagaimanakah pola radiasi gelombang elektromagnetik pada antena panel mikrostrip biquad 4 larik yang dibuat?

BATASAN MASALAH

Antena mikrostrip didesain menggunakan substrat FR4 double side dengan konstanta dielektrik 4,3.

Data hasil pengukuran yang dibutuhkan berupa Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), Return Loss (RL), bandwidth, gain dan pola radiasi gelombang elektromagnetik.

Analisis hanya dilakukan pada hasil desain dan fabrikasi berupa ukuran antena yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz, data hasil pengukuran berupa Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), Return Loss (RL), bandwidth, gain dan pola radiasi gelombang

elektromagnetik.

TUJUAN PENELITIAN

Membuat antena panel mikrostrip biquad 4 larik yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz.

Membuat software perhitungan impedansi dan VSWR antena panel mikrostrip biquad 4 larik yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz.

Mengkarakterisasi antena panel mikrostrip biquad 4 larik yang telah dibuat melalui pengukuran Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), Return Loss (RL), bandwidth, gain dan pola radiasi gelombang elektromagnetik.

MANFAAT PENELITIAN

Dapat dibuat antena panel mikrostrip biquad pada frekuensi kerja 2,4 GHz.

Dapat merekomendasi desain antena panel mikrostrip biquad yang memberikan Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), Return Loss (RL), bandwidth, gain dan pola radiasi gelombang elektromagnetik untuk Komunikasi wifi.

Antena Mikrostrip Biquad

Panjang sisi dari antena quad adalah ¼ λ agar kondisi matching terpenuhi.

Hubungan Panjang Gelombang dan Koefisien Permitivitas Efektif :

eff

o

g

_ε

λ

λ

=

ε

eff : permitivitas efektif.

λo : panjang gelombang elektromagnetik

dalam ruang hampa.

λg : panjang gelombang elektromagnetik

dalam mikrostrip.

Antena biquad merupakan gabungan dari dua quad

Garis Transmisi (Transmission Line)

Antena merupakan suatu sistem konduktor yang dapat mentransfer energi listrik dari satu titik ke titik lain.

Gelombang datang: gelombang yang bergerak ke kanan. Gelombang Pantul : gelombang yang bergerak ke kiri.

z = 0 ditempatkan pada beban

Tegangan pada saluran transmisi:

i r

V

V

=

Γ

z k j r z k j i

e

V

e

V

z

V

(

)

=

−

+

(

jkz jkz

)

i

e

e

V

z

V

(

)

=

−

+

Γ

Arus pada saluran transmisi: Impedansi Z(z) : _{jkz jkz} z k j z k j o z z e e e e Z I V z Z Γ − Γ + = ≡ ₋− ) ( Pada z = 0, Z(0) = Z_L : o L o L Z Z Z Z + − = Γ

Pada rangkaian yang terhubung singkat, Z_L = 0, diperoleh

koefisien pantul Γ = -1 dan Vr = - Vi , artinya tegangan berubah tanda pada pantulan dan merambat kembali sepanjang saluran.

Pada rangkaian terbuka, Z_L = ∞, diperoleh koefisien pantul Γ = 1 dan Vr = Vi

Saat terjadi kondisi matching yaitu Z_L = Zo, diperoleh Γ = 0 dan Vr = 0, artinya tidak ada gelombang yang dipantulkan atau semua gelombang yang datang diteruskan.

(

jkz jkz

)

i o e e V Z z I( ) = 1 − − Γ

Pada z = - l : l k Z j Z l k Z j Z Z l z Z L o o L o tan tan ) ( + + = − =

Pada garis transmisi sepanjang l dapat diuraikan rangkaian ekuivalennya sebagai berikut :

Impedansi karakteristik antena :

C

j

G

L

j

R

Z

_o

ω

ω

+

+

=

Pada medium lossless, R = 0 dan G = 0,

C

L

Z

_o

=

rangkaian terhubung singkat (short circuit) dan rangkaian terbuka (open circuit) :

l

k

Z

j

Z

_sc

=

_o

tan

l

k

Z

j

Z

_oc

=

−

_o

cot

Parameter Antena

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)

r i maks

V

V

V

=

+

V

_min

=

V

_i

−

V

_r min

V

V

VSWR

=

maks

Standing Wave Ratio (SWR) :

SWR

(

dB

)

=

20

log

VSWR

Hubungan antara VSWR dan koefisien pantul (Γ) :

1

1

+

−

=

Γ

VSWR

VSWR

Hubungan antara VSWR dan impedansi :

      + − −       + − + = Γ − Γ + = o L o L o L o L Z Z Z Z Z Z Z Z VSWR 1 1 1 1

Return Loss (RL) : i r

P

P

RL

=

10

log

Γ

=

20

log

RL

Bandwidth Antena

Merupakan daerah rentang frekuensi dimana antena dapat bekerja secara efektif.

Didefinisikan sebagai jarak antara frekuensi rendah (f₁) dan frekuensi tinggi (f₂) terhadap nilai VSWR ≤ 2.

1

2

f

f

Bw

=

−

Besarnya f₁ dan f₂ mengacu pada nilai Return Loss -15 dB yang diperoleh dari grafik hubungan antara frekuensi dan Return Loss.

Pola Radiasi

Pola radiasi antena terjadi karena adanya gelombang elektromagnetik yang dipancarkan melalui udara bebas dalam bentuk radiasi.

Dari pola radiasi yang dihasilkan dapat ditentukan besarnya HPBW (Half Power Beam Width).

Besarnya HPBW dinyatakan sebagai setengah kali besarnya sudut yang memisahkan dua titik yang powernya sebesar setengah kali power maksimum pada main lobe.

Efisiensi radiasi : i r

P

P

=

η

0 ≤ η ≤ 1

Hubungan gain maksimum dengan efisiensi radiasi, dan direktivitas

D

G

=

η

Gain didefinisikan sebagai 4π kali perbandingan intensitas radiasi pada suatu arah dengan daya yang diterima oleh antena penerima dari pemancar.

Pi U

G(θ,φ) = 4π (θ,φ)

Jika seluruh daya input menjadi daya radiasi atau Pi = Pr gain dianggap sebagai direktivitas.

Direktivitas adalah kemampuan antena untuk memusatkan energi pada arah tertentu sewaktu memancarkan atau untuk menerima energi dari arah tertentu sewaktu menerima.

r m P

U D = 4π

Desain

Antena

Panel Mikrostrip Biquad 4 Larik

kondisi matching terpenuhi jika panjang sisi-sisi biquad dibuat ¼ λ dari frekuensi kerja yang diinginkan

l k Z j Z l k Z j Z Z l z Z L o o L o tan tan ) ( + + = = , dengan l = ¼ λ λ λ π λ λ π 4 1 2 tan 4 1 2 tan L o o L o Z j Z Z j Z Z Z + + =

L

o

Z

Z

Z

2

=

Impedansi karakteristik transmission line (Zo) adalah konstan maka diperoleh: L

o

Z

Z

Z

=

=

kondisi matching

Impedansi karakteristik (Zo) dapat dihitung melalui persamaan-persamaan:

Jika t/h ≤ 0,005, 2 ≤ εr ≤ 10 dan w/h ≥ 0,1, maka t diabaikan.

- Untuk w/h < 3,3:                 +       + + = ln 4 16 2 ) 1 ( 2 9 , 119 2 w h w h Z r o ε - Untuk w/h >3,3: 1 2 2 94 , 0 2 ln 2 ln 2 1 1 2 ) 16 / ( ln 4 ln 2 2 9 , 119 −                     ₊ + + +         ₋ + + = h w e e h w Z r r r r r o π πε ε ε ε π π π ε π

Panjang gelombang pada mikrostrip dapat ditentukan melalui persamaan:

eff o g _ε

λ

λ =

ε

eff = permitivitas efektif.

λo = panjang gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa.

dengan nilai permitivitas efektif (

ε

eff): - Untuk w/h < 1,3: 2 4 ln 1 2 ln 1 1 ' 2 1 1 2 1 −             +       + − − + =

π

ε

π

ε

ε

ε

ε

r r r r eff H         +       + = ln 4 16 2 ' 2 w h w h H - Untuk w/h > 1,3: 555 , 0

10

1

2

1

2

1

−











 +

−

+

+

=

w

h

r r eff

ε

ε

ε

Perhitungan untuk menentukan Impedansi Karakteristik (Zo) mengacu pada teori kapasitansi.

Kapasitansi dasar dari udara dan substrat-line dengan batasan 0,2 ≤ w/h ≤ 2 ; 0,05 ≤ s/h ≤ 2 dan ε_r ≥ 1

Untuk mode Genap:

Kapasitansi total untuk masing-masing mode genap dan mode ganjil : ' f f p e C C C C = + + gd ga f p o C C C C C = + + + Dengan: h w C_p =ε_oε_{r f} eff _Cp cZ C = − 0 2 ε eff r f f h s s Ah C C ε ε ) / 8 tanh( ) / ( 1 ' + = )} / 53 , 2 33 , 2 exp( 1 . 0 exp{ w h A = − − 0 45 sin 25 . 0

λ

= s

) ( ) ' ( 0 k K k K C_ga = ε

0

0

,

5

2

≤

≤ k

untuk         − + = ' 1 ' 1 2 ln 1 ) ( ) ' ( k k k K k K π untuk 0,5 < k2 ≤1 )} 1 /( ) 1 ( 2 ln{ ) ( ) ' ( k k k K k K − + = π h w h s h s k / 2 / / + = dengan dan k'= 1−k2













₊

₋

+

























=

0

₁

−2

/

02

,

0

65

,

0

4

coth

ln

_{f r r} r gd

h

s

C

h

s

C

ε

ε

π

π

ε

ε

Impedansi karakteristik pada mode genap 1 ' 0 −













=

_{e e} e

c

C

C

Z

eff

Ce

C

_e

ε

=

' dengan

Impedansi karakteristik pada mode ganjil 1 ' 0 −













=

_{o o} o

c

C

C

Z

dengan eff Co C_o

ε

= '

Impedansi karakteristik total adalah:

o

e

o

Z

Z

Besarnya impedansi beban pada Quad ( ZL1) Menghitung Zin

OB

L

Z

Z

₁

=

4

.

Untuk Quad 1 1 1 1 tan tan l k jZ Z l k jZ Z Z Z L oB oB L oB in ₊ + = gB k λ π 2 = _λ 4 1 1 = l Untuk microstripline 2 2 tan tan l k jZ Z l k jZ Z Z Z L oM oM L oM in ₊ + = gM k λ π 2 = _λ 2 1 2 = l

Menghitung Z_P menggunakan persamaan: y Lx Ly Lx p

Z

Z

Z

Z

Z

+

=

.

RANCANGAN PENELITIAN DIAGRAM

PERANCANGAN

PEMBUATAN

Bahan mikrostrip dari substrat FR4 dengan εr = 4,3 Lebar pita biquad adalah 2 mm

Lebar mikrostrip line adalah 1 mm

l

1 = 3.125 cm

BAHAN DAN PERALATAN

• PCB single side • PCB double side

• Larutan feritclorit (FeClO3) • Konektor tipe N-female • Tembaga foil

• Kayu penyangga antena

• Solder • Timah • Penggaris • Cutter • Gergaji besi • Bor listrik LANGKAH PEMBUATAN

• Membuat pola antena dengan program Corel Draw, sesuai dengan ukuran • Mencetak pola antena pada scotlight melalui printer.

• Memotong PCB double side dengan ukuran 23x19.2 cm

• Scotlight dipotong sesuai pola dan ditempel ke PCB double side.

• PCB double side yang terpola scotlight dieching dengan larutan feritclorit.

• Memotong PCB single side yang akan dipakai sebagai reflektor dengan ukuran 35x31,2 cm

Karakterisasi Antena

Pengukuran VSWR dan Return Loss

Analisi Data Hasil Pengukuran

Hasil pengukuran dari Network analyzer berupa frekuensi dan SWR. Dari data SWR dilakukan perhitungan untuk memperoleh:

• VSWR dengan persamaan

• Return Loss dengan persamaan • Bandwidth dengan persamaan

Hasil pengukuran pola radiasi secara horisontal maupun vertikal di plot dalam grafik radar dengan menggunakan software microsoft excel.

Sedangkan untuk mengukur besar Gain antena mikrostrip biquad dilakukan dengan cara menghitung selisih sinyal terbesar yang diperoleh antena mikrostrip biquad pada sudut tertentu dengan sinyal yang dihasilkan oleh antena pembanding (monopole).

20 / 10SWR VSWR = Γ = 20 log RL 1 2 f f Bw= −

Pembuatan Software Perhitungan Impedansi dan VSWR

Perancangan antena menggunakan Software Visual Basic. Software ini dibuat untuk memudahkan perhitungan impedansi antena yang selanjutnya digunakan untuk menghitung VSWR. Hasil perhitungan VSWR dari

software tersebut dibandingkan dengan VSWR yang diperoleh dari hasil

pengukuran yang menggunakan Network analyzer.

Kesalahan Pengukuran

Dalam setiap peristiwa pengukuran selalu dihinggapi oleh ketidakpastian. Pada penelitian ini, untuk menentukan nilai VSWR dan Return Loss dilakukan pengukuran dengan menggunakan Network analyzer. Data yang diperoleh dari Network analyzer adalah frekuensi dan SWR, dimana data-data tersebut merupakan pengukuran tunggal dengan NST sesuai dengan spesifikasi Network analyzer yang digunakan. Dengan demikian nilai VSWR dan Return Loss yang dihasilkan dihinggapi oleh ketidakpastian.

SWR SWR VSWR VSWR ∆ ∂ ∂ = ∆ SWR SWR RL RL ∆ ∂ ∂ = ∆

Untuk mengetahui sampai sejauh mana kesalahan yang terjadi pada proses fabrikasi pada penelitian ini adalah dengan membandingkan nilai VSWR yang dihasilkan dari pengukuran dengan menggunakan Network analyzer dan nilai VSWR hasil perhitungan dengan menggunakan software. Besar perbedaannya dinyatakan dengan persen adalah:

(

VSWR

±

∆

VSWR

)

(

RL

±

∆

RL

)

%

100

x

VSWR

VSWR

VSWR

software software analyzer Network

−

Secara keseluruhan, sumber-sumber kesalahan yang dapat terjadi dalam pada penelitian ini adalah kesalahan pengukuran, kesalahan fabrikasi, dan beberapa kemungkinan kesalahan lain yang akan terdeteksi setelah melakukan penelitian. Kesalahan-kesalahan dalam pengukuran dan fabrikasi meliputi kesalahan pengukuran dengan menggunakan alat Network analyzer (ε1), pengukuran patch dengan program Corel Draw (ε2), pengukuran ketebalan substrat dengan menggunakan jangka sorong (ε3), pengukuran panjang PCB dengan menggunakan mistar (ε4) dan kesalahan saat pemotongan PCB (ε5). Kesalahan keseluruhan dari penelitian ini adalah: (Fraden, 2003)

2

2

5

2

4

2

3

2

2

2

1

x

total

ε

ε

ε

ε

ε

ε

ε

=

+

+

+

+

+

HASIL PENGUKURAN

Network analyzer.

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 Frekuensi (MHz) VSW R

Hubungan Antara Frekuensi dan VSWR.

20 /

10

SWR

VSWR

=

Terlihat adanya 3 puncak yang memiliki nilai VSWR kecil.

Frekuensi 2180 MHz VSWR = 1.1586

2400 MHz VSWR = 1.1294

Nilai VSWR yang sesuai untuk komunikasi wifi adalah antara 1 sampai dengan 2.

Nilai VSWR semakin mendekati 1, maka antena bekerja semakin baik karena daya sinyal yang dipancarkan ke udara bebas semakin besar.

Adanya 3 buah puncak pada grafik tersebut mengindikasikan terjadinya resonansi pada antena.

Resonansi pada antena terutama disebabkan oleh adanya lekukan antara cabang dari array terhadap stripline yang tidak sempurna dan impedansi

feedline yang besarnya tidak tepat 50 ohm. Semakin banyak lekukan pada

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 Frekuensi (MHz) K o ef . R ef leksi

Hubungan Antara Frekuensi dan Koefisien Refleksi.

1

1

+

−

=

Γ

VSWR

VSWR

Terlihat adanya 3 puncak yang memiliki nilai Γ kecil. Frekuensi 2180 MHz Γ = 0.0734

2400 MHz Γ = 0.0607

Nilai koefisien refleksi berkisar antara 0 sampai 1.

Semakin kecil nilai koefisien refleksi semakin baik kerja antena. 1

Nilai koefisien refleksi pada ketiga puncak dari data yang diperoleh menunjukkan bahwa daya dari tegangan input hampir seluruhnya dipancarkan ke udara dan hanya sebagian kecil yang dipantulkan

Hubungan Antara Frekuensi dan Return Loss.

RL (dB) = 20 log Г.

Terlihat adanya 3 puncak yang memiliki nilai RL kecil.

Frekuensi 2180 MHz RL = - 22.6751 dB

2400 MHz RL = - 24.3261 dB

Nilai return loss identik dengan besarnya nilai penguatan (gain) yang dimiliki antena.

Semakin besar gain suatu antena, maka kinerja antena semakin bagus.

Karena nilai return loss pada data yang didapatkan bernilai negatif, maka semakin besar nilai negatif return loss, semakin besar sinyal yang diterima antena

Bandwidth Antena

Berdasarkan hubungan Frekuensi dan Return loss dapat ditentukan lebar pita frekuensi (bandwidth) yang dihasilkan oleh antena.

Acuan yang digunakan untuk menentukan bandwidth adalah nilai return loss sebesar -15 dB

Nilai return loss sebesar -15 dB terjadi pada rentang frekuensi antara 2020 MHz sampai 2845 MHz, sehingga bandwidth yang dihasilkan sebesar 625 MHz.

Pada penelitian sebelumnya yaitu Antena mikrostrip dengan 1 larik (Masduki, K., 2009) hasil pengukuran terhadap return loss memperoleh

bandwidth sebesar 600 MHz.

Dengan membandingkan besarnya bandwidth kedua antena ini dapat disimpulkan bahwa penambahan jumlah larik antena dapat meningkatkan lebar bandwidth.

Pola radiasi

Pengukuran pola radiasi dilakukan di ruang terbuka untuk mengurangi

noise yang disebabkan oleh material-material yang dapat menimbulkan

pantulan radiasi yang berpengaruh terhadap pola radiasi yang diukur.

Proses pengambilan data dilakukan dari sudut 0o _{sampai 360}o _dengan

step 5o _{secara horisontal dan vertikal. Posisi 0}o _{ditentukan dengan}

cara memutar antena sampai mendapatkan nilai daya yang maksimum.

Pengolahan data dilakukan dengan menormalisasikan besarnya power yang diperoleh tiap step 5o_{. Normalisasi dilakukan dengan cara}

mengurangi semua power hasil pengukuran tiap perubahan sudut dengan power terendah.

Untuk mengukur besar Gain antena mikrostrip biquad dilakukan dengan cara menghitung selisih power terbesar yang diperoleh antena

mikrostrip biquad pada sudut tertentu dengan power yang dihasilkan oleh antena pembanding (monopole).

Pola Radiasi Horizontal Ternormalisasi Power max = 86 dB Power min = 30 dB Main lobe = 285o _{– 100}o Side lobe = 110o _{– 280}o Null = 105o HPBW sekitar 45o Gain = 86 dB – 63 dB = 23 dB

Pola Radiasi Vertikal Ternormalisasi Power max = 81 dB Power min = 32 dB Main lobe = 275o _{– 100}o Side lobe = 110o _{– 270}o Null = 105o HPBW sekitar 35o Gain = 81 dB – 63 dB = 18 dB

Antena mikrostrip Biquad 4 larik _{Reflektor terpisah dari mikrostrip} Gain horizontal = 23 dB

Gain vertikal = 18 dB

Peneliti sebelumnya feeding CPW (reflektor terintegrasi dengan antena)

Mikrostrip Biquad : Gain horizontal = 7 dB Gain vertikal = 7 dB Mikrostrip double Biquad : Gain horizontal = 6 dB

Hasil Perhitungan Karakterisasi Antena

1. Perhitungan impedansi karakteristik Microstrip Line (Z_oM)

Dimensi Antena Ukuran

Tebal patch (t) 0.02 mm Lebar patch (w) 1 mm Tebal substrat FR4 (h) 1.6mm Permitivitas relatif substrat FR4 (ε_r) 4.3

ε

eff = 3.0097

2. Perhitungan impedansi karakteristik Biquad (Z_oB)

Dimensi Antena Ukuran

Tebal patch (t) 0.02 mm Lebar patch (w) 2 mm Tebal substrat FR4 (h₁) 1.6mm

Tebal udara (h₂) 18 mm Permitivitas relatif substrat FR4 (ε_r) 4.3

ε

eff = 1.0386

3. Perhitungan impedansi beban antena mikrostrip Biquad (ZL).

λ

gM = 72.052 mm

λ

gB = 122.655 mm

Z

_L = 35.10 ohm

Analisis Kesalahan Pengukuran dan Perhitungan

057

.

1

=

SWR

nst SWR 2 1 = ∆ 0.001 2 1 =

=

0

.

0005

20 /

10

SWR

VSWR

=

= 1.129406 SWR SWR VSWR VSWR ∆ ∂ ∂ = ∆

SWR

SWR

∆

=

20

10

ln

10

/20 ₅

10

5014

.

6

−

=

x

)

10

5014

.

6

129406

.

1

(

±

−

5

=

x

VSWR

















+

−

=

1

10

1

10

log

20

20 / 20 / SWR SWR

RL

dB 3261 . 24 − =

SWR

SWR

RL

RL

∆

∂

∂

=

∆

SWR

e

x

x

SWR SWR

∆

−

=

log

)

1

10

(

10

ln

10

2

10 / 20 / dB x10 3 099 . 4 − =

dB

x

RL

=

(

−

24

.

3261

±

4

.

099

10

−

3

)

129406 . 1 = analyzer Network VSWR 473777 . 1 = software VSWR

Besar perbedaan pengukuran =

x

100

%

VSWR

VSWR

VSWR

software software analyzer Network

−

% 100 473777 . 1 473777 . 1 129406 . 1 x − =

%

367

,

23

=

Perbedaan sebesar 23,367% diakibatkan ruang saat pengukuran dengan

network analyzer bukan ruang Anechoic Chamber (ruang anti gema dan

pantulan gelombang), sehingga saat pengukuran terdapat sinyal dari beberapa wifi yang masuk.

Pengaruh dari sinyal wifi tersebut menyebabkan nilai VSWR antena menjadi lebih kecil.

Wifi Power (dB)

B306 Unsecure wireless network 5

B105 Controlsystemslab 1

B104cssc 031-726227722 1

Lipist B204 1

Telkom 1

- pemotongan PCB (ε5)

Secara keseluruhan, kesalahan yang terjadi pada penelitian ini diakibatkan oleh kesalahan :

- Network analyzer (ε1) % 100 1 x SWR SWR ∆ =

ε

100% 057 . 1 0005 . 0 x =

=

0

.

0473

%

      +       = 100% 2 001 . 0 % 100 1 001 . 0 2 x x

ε

- pengukuran patch dengan program Corel Draw (ε2)

% 15 . 0 =

- pengukuran ketebalan substrat dengan jangka sorong (ε3)

% 100 6 . 1 025 . 0 3 = x

ε

=1.5625%

- pengukuran panjang PCB dengan mistar (ε4)

      +       = 100% 192 5 . 0 % 100 230 5 . 0 4 x x ε = 0.4778%       +       = 100% 192 1 % 100 230 1 5 x x

ε

=

0

.

9556

%

Kesalahan keseluruhan dari penelitian ini: 2 2 5 2 4 2 3 2 2 2 1 x total

ε

ε

ε

ε

ε

ε

ε

=

+

+

+

+

+

2 2 2 2 2 2 _{(0.15) (1.5625) (0.4778) (0.9556)} ) 0473 . 0 ( + + + + +

ε

_x = % 6076 . 3 +

ε

_x2 =

ε

_x merupakan kesalahan lain yang ditemukan pada saat penelitian namun tidak dapat ditentukan nilainya, diantaranya adalah kesalahan penyolderan, kesalahan proses pencetakan pada PCB, dan kesalahan pada proses pengukuran.

Kesimpulan

1. Telah dibuat dan dikarakterisasi Antena Panel mikrostrip Biquad 4 Larik pada frekuensi kerja 2,4 GHz.

2. Hasil karakterisasi dengan Network Analyzer

VSWR = 1,1294, Γ = 0,0607 dan RL = -24,3261 dB.

Nilai VSWR yang mendekati 1 pada frekuensi kerja tersebut menunjukkan bahwa daya masukan ditransmisikan hampir keseluruhan ke udara dan hanya sebagian kecil yang direfleksikan.

Return loss yang dihasilkan antena < -15 dB berada dalam rentang

nilai yang dapat diterima untuk komunikasi dua arah.

Dibandingkan dengan penelitian sebelumnya yaitu Antena mikrostrip dengan 1 larik (Masduki, K., 2009): Bandwidth = 600 MHz.

Dengan demikian dapat dikatakan bahwa penambahan jumlah larik antena dapat meningkatkan lebar bandwidth.

Hasil pengukuran pola radiasi

Dibandingkan penelitian sebelumnya tentang antena dengan feeding CPW (Coplanar Waveguide) yang terintegrasi langsung sebagai reflektor antena, diantaranya adalah

• Antena mikrostrip double Biquad (Budiningrum, U.S., 2009)

Gain pada pola radiasi horizontal = 6 dB Gain pada pola radiasi vertikal = 7 dB

• Antena mikrostrip Biquad (Masduki, K., 2009)

Gain pada pola radiasi horizontal = 7 dB. Gain pada pola radiasi vertikal = 7 dB

Pola radiasi horisontal : Gain = 23 dB dengan HPBW sekitar 45o

Pola radiasi vertikal : Gain = 18 dB dengan HPBW sekitar 35o_.

Dengan demikian penggunaan reflektor yang terpisah dari mikrostrip dapat mengurangi kebocoran medan elektromagnetik yang keluar dari sisi-sisi antena.

3. Telah dibuat software Visual Basic untuk mempermudah perhitungan impedansi dan VSWR antena.

Saran

1. Pada proses fabrikasi diperlukan ketelitian dan kecermatan dalam pencetakan desain dan pemotongan ukuran antena pada PCB, dan pada proses penyolderan.

2. Pada proses pengukuran parameter dan pola radiasi antena

sebaiknya menggunakan ruang Chamber agar diperoleh data yang lebih akurat, sinyal yang diterima tidak terpengaruh oleh sinyal dari

wifi yang tidak diinginkan.

3. Dapat dikembangkan antena biquad dengan jumlah array yang lebih banyak untuk memperlebar bandwidth.

Balanis, C.A. (1997), Antena Theory Analysis and Desaign, Second Edition, John Wiley & Sons, New York.

Budiningrum, U.S. (2009), Prototipe Antena Panel 2,4 GHz Berisi 10 Larik

Mikrostrip Double Bi-Quad dengan Dua Arah Pola Radiasi Maksimum,

Magister Thesis Program Pasca Sarjana Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam, ITS Surabaya.

Edward, T. (1995), Foundation for Microstrip Circuit Design, Second Edition, John Wiley & Sons, New York.

Hund E. (1989), Microwave Communicatios. Component and Circuit, Mc Graw-Hill, New York.

Indraswari, D., Pramono, Y.H. dan Rubiyanto, A. (2002), Analisa Respon

Frekuensi Antena Mikrostrip CPW dengan Metode FDTD, Prosiding

Seminar Fisika ITS, Surabaya.

Kraus, J. (1999), Electromagnetics With Applications, Fifth edition, McGraw-Hill, New york.

Masduki, K. (2009), Desain, Fabrikasi dan Karakterisasi Antena Mikrostrip

Biquad dengan CPW (Coplanar Waveguide) pada Frekuensi Kerja 2,4 GHz, Magister Thesis Program Pasca Sarjana Fisika Fakultas Matematika

dan Ilmu pengetahuan Alam, ITS Surabaya.

Rahayu, E.M., Pramono, Y.H. dan Rohedi, A.Y. (2009), Fabrikasi dan

Karakterisasi Antena Mikrostrip Loop Co-Planar Waveguide Dua Lapis Substrat untuk Komunikasi C-Band dan Ku-Band, Jurnal

Fisika dan Aplikasinya, Vol.5, N0.2, Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam, ITS Surabaya.

Riduan, M. (2008), Analisis Gelombang Elektromagnetik pada Antena mikrostrip Dipole ½ λ dengan Metode FDTD, Magister Thesis Program Pasca Sarjana Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam, ITS Surabaya.

Russer, Petter (2006), Electromagnetics, Microwave Circuit and Antenna

Design for Communication Engineering, Artech House, Norwegia.

Shen L.C. dan Kong J.U. (2001), Aplikasi Elektromagnetik, Jilid 1, Edisi ketiga, Erlangga, Jakarta.

Sujarwati, N., Pramono, Y.H. dan Rubiyanto, A. (2002), Analisis Karakteristik Antena CPW Slot dan Patch dengan FDTD. Prosiding Seminar Fisika, ITS, Surabaya.

Susiloningsih, E., Pramono, Y.H. dan Rohedi, A.Y. (2009), Pembuatan dan

Karakterisasi Antena Mikrostrip dengan Struktur Satu feed Line Dipole Co-Planar Waveguide dan Dua Patch untuk Repeater WIFI Dua Arah,

Jurnal Fisika dan Aplikasinya, Vol.5, N0.2, Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam, ITS Surabaya.

Uboyo, A., Pramono, Y.H. dan Rohedi, A.Y. (2009), Desain dan Fabrikasi

Antena Mikrostrip Loop dengan Feed Line Mikrostrip Feed line dua Lapis Substrat untuk Komunikasi C-Band, Jurnal Fisika dan Aplikasinya, Vol.5, N0.2,

Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam, ITS Surabaya.

Zaki, M. (2000), Medan Elektromagnetika di dalam Bahan dan Gelombang

Elektromagnetik, Bahan kuliah: Medan Elektromagnetik, Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam, ITS Surabaya.