PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP
MODEL
BOWTIE
DENGAN
PROXIMITY COUPLING
UNTUK MEMPERLEBAR
BANDWIDTH
TUGAS AKHIR
OLEH :
DICKY SANTOSO
02.50.0023
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA
SEMARANG 2006
PENGESAHAN
Laporan tugas akhir dengan judul “ PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP MODEL BOWTIE DENGAN PROXIMITY COUPLING UNTUK MEMPERLEBAR BANDWIDTH ” diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam
memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.
Laporan tugas akhir ini disetujui pada tanggal …………..……… 2006 dan siap untuk diajukan ke ujian tugas akhir.
Semarang, ……… 2006 Menyetujui,
Pembimbing I Pembimbing II
( FX. Hendra Prasetya, ST. MT. ) ( Bernardinus Harnadi, ST. MT. )
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknologi Industri
( Yulianto Tejo, ST. MT. )
ABSTRAK
Pertumbuhan teknologi telekomunikasi dengan gelombang mikro telah
berkembang pesat terutama sistem dalam wireless communication dan mobile
communication. Telekomunikasi ini menggunakan antenna mikrostrip.
Antena mikrostrip memiliki beberapa keuntungan antara lain berbentuk
sederhana (low profile), ringan, lebih ekonomis, dan mudah pembuatannya. Namun
keterbatasannya adalah bandwidth yang sempit.
Untuk memperlebar bandwidth dapat dengan memakai antena mikrostrip
model bowtie. Cara yang lain adalah dengan pencatuan proximity coupling yaitu
pencatuan dengan menempatkan saluran transmisi di bawah lapisan substrat elemen
peradiasi antenna. Teknik ini memberikan efek kopling yang lebuh besar sehingga
menghasilkan bandwidth yang lebih lebar.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus, Allah Yang Maha Kuasa, atas seluruh kasih karunia dan anugrahNya sehingga laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan. Sungguh, aku tak dapat hidup tanpaMu Tuhan.
Antena mikrostrip dan gelombang mikro terus berkembang penggunaannya. Untuk perancangan antenna mikrostrip sendiri di Indonesia belum banyak berkembang. Laporan tugas akhir ini membahas dasar mengenai antenna mikrostrip dan perancangannya untuk menghasilkan bandwidth yang lebar.
Meskipun sederhana, penulis tidak sanggup meyelesaikan laporan ini tanpa bantuan dari pihak-pihak yang telah sangat membantu dan menolong. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Yulianto Tejo ST. MT. selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.
2. Bapak FX. Hendra Prasetya, ST. MT. selaku pembimbing I dan Bapak Bernardinus Harnadi, ST. MT. selaku pembimbing II.
3. Seluruh staff dosen dan karyawan di FTI, yang telah membimbing dan menolong penulis.
4. Keluarga yang memberikan dukungan dan doa.
5. Adrian Septiadi dan Dovi Kurniawan yang banyak membantu dan mendukung dalam pembuatan laporan tugas akhir ini.
6. Seluruh teman-teman Elektro angkatan 2002, terima kasih untuk dukungan dan persahabatan selama ini.
Dalam menyusun laporan ini penulis telah berusaha semaksimal mungkin, untuk memperoleh hasil yang terbaik. Namun karena adanya keterbatasan, penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan mengucapkan banyak terima kasih atas segala saran dan kritik yang membangun.
Akhir kata, semoga laporan ini dapat membantu dan menyumbangkan pengetahuan bagi siapapun.
Semarang, Agustus 2006
Penulis
DAFTAR ISI
1.4 Sistematika Laporan…………..………... ... 2
BAB II LANDASAN TEORI……… ………. . 4
2.1 Ukuran Elemen Peradiasi……… …... 5
2.2 Proximity Coupling……… ……… …… . 6
2.3 Antena Array……….. 7
2.4 Penyesuai Impedansi (Impedance Matching)……… . 10
2.5 Patch Bowtie……… 12
2.6 Bandwidth……… … 13
2.7 Directivity……… … 13
2.8 Gain……… ……… ... 13
BAB III PERANCANGAN ANTENA...…… . 15
3.1 Gambaran Umum Perancangan………... .. 15
3.2 Penentuan Frekuensi Kerja dan Substrat…….……… ……….. 16
3.3 Perancangan Antena Mikrostrip Persegi…..……… ……….. 18
3.3.1 Perancangan Patch Antena Mikrostrip Persegi…………... .. 18
3.3.2 Perancangan Saluran Transmisi………. 19
3.3.3 Perancangan Antena Array……… 21
3.4 Perancangan Antena Mikrostrip Bowtie………... ... 24
3.4.1 Patch Bowtie dari Segitiga Sama Sisi……… 25
3.4.2 Patch Bowtie dengan Luas 21 cm2………. 26
BAB IV ANALISA………... ... 27
4.1 Antena Mikrostrip dengan Patch Persegi……… ….. 27
4.1.1 Antena Mikrostrip Persegi……… ………. 27
4.1.2 Antena Mikrostrip Persegi dengan Proximity Coupling…… 31
4.1.3 Antena Mikrostrip Array Planar Empat Elemen Persegi…... 33
4.1.4 Antena Mikrostrip Array Planar Empat Elemen Persegi dengan Proximity Coupling…… ……… …………... 36
4.2 Antena Mikrostrip dengan Patch Bowtie………... 38
4.2.1 Antena Mikrostrip Bowtie Sama Sisi………… ………. . 39
4.2.2 Antena Mikrostrip Bowtie Sama Sisi dengan Proximity Coupling…… 42
4.2.3 Antena Mikrostrip Array Planar Empat Elemen Bowtie
Sama Sisi…... ... 44
4.2.4 Antena Mikrostrip Array planar Empat Elemen Bowtie Sama Sisi dengan Proximity Coupling……….. 47
4.2.5 Antena Mikrostrip Bowtie 21 cm2……… ….. 49
4.2.6 Antena Mikrostrip Bowtie 21 cm2 dengan Proximity Coupling………. 52
4.2.7 Antena Mikrostrip Array Planar Empat Elemen Bowtie 21 cm2……… . 55
4.2.8 Antena Mikrostrip Array Planar Empat Elemen Bowtie 21 cm2 dengan Proximity Coupling……… .... 57
4.3 Medan Antena Array…………... ………... 60
4.4 Distribusi Arus……… 62
BAB V : PENUTUP……….. 65
5.1 Kesimpulan……… …… . 65
5.2 Saran……… …… 66
DAFTAR PUSTAKA……… … 67
LAMPIRANI……… 69
LAMPIRAN II……….. 71
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Medan E dan Medan H………... ... 5
Gambar 2.2 Antena Mikrostrip dengan Proximity Coupling…………... . 7
Gambar 2.3 Pola Radiasi……… ... 8
Gambar 2.4 Dua Antena yang Diletakkan pada Sumbu – X………. 9
Gambar 2.5 Belokan dan T-junction……….. 12
Gambar 3.1 Diagram Blok Perancangan Antena………... 15
Gambar 3.2 Antena Mikrostrip Persegi………. 20
Gambar 3.3 Lapisan Substrat Model Proximity Coupling……… 21
Gambar 3.4 T ransformasi ë/4 Saluran Mikrostrip………. 22
Gambar 3.5 Perancangan Belokan dan T-junction……… 23
Gambar 3.6 Antena Mikrostrip Array……… 24
Gambar 3.7 Bowtie Sama Sisi……… 26
Gambar 3.8 Bowtie Luas 21 cm2……….. …… ….. 26
Gambar 4.1 Antena Persegi………... 28
Gambar 4.2 Bandwidth Antena Persegi……… ………. 28
Gambar 4.3 Medan E Antena Persegi……… 29
Gambar 4.4 Medan H Antena Persegi………... ... 30
Gambar 4.5 Antena Persegi dengan Proximity Coupling……… .. 31
Gambar 4.6 Bandwidth Antena Persegi dengan Proximity Coupling…... 32
Gambar 4.7 Medan E Antena Persegi dengan Proximity Coupling…… .. 32
Gambar 4.8 Medan H Antena Persegi dengan Proximity Coupling…….. 33
Gambar 4.9 Antena Array Persegi………. 34
Gambar 4.10 Bandwidth Antena Array Persegi……….. 34
Gambar 4.11 Medan E Antena Array Persegi………. 35
Gambar 4.12 Medan H Antena Array Persegi………... 35
Gambar 4.13 Antena Array Persegi dengan Proximity Coupling………… 36
Gambar 4.14 Bandwidth Antena Array Persegi dengan Proximity Coupling……… … 37
Gambar 4.15 Medan E Antena Array Persegi dengan Proximity Coupling………. 37
Gambar 4.16 Medan H Antena Array Persegi dengan Proximity Coupling………. 38
Gambar 4.17 Antena Bowtie……… 39
Gambar 4.18 Bandwidth Antena Bowtie SS………. 40
Gambar 4.19 Medan E Antena Bowtie SS……… 41
Gambar 4.20 Medan H Antena Bowtie SS……… ……… 41
Gambar 4.21 Antena Bowtie SS dengan Proximity Coupling..…………... 42
Gambar 4.22 Bandwidth Antena Bowtie SS dengan Proximity Coupling... 43
Gambar 4.23 Medan E Antena Bowtie SS dengan Proximity Coupling….. 43
Gambar 4.24 Medan H Antena Bowtie SS dengan Proximity Coupling…. 44 Gambar 4.25 Antena Array Bowtie SS………. 45
Gambar 4.26 Bandwidth Antena Array Bowtie SS……….. 45
Gambar 4.27 Medan E Antena Array Bowtie SS………. 46
Gambar 4.28 Medan H Antena Array Bowtie SS………… ……… . 46
Gambar 4.29 Antena Array Bowtie SS dengan Proximity Coupling……… 47
Gambar 4.30 Bandwidth Antena Array Bowtie SS dengan Proximity Coupling………. 48
Gambar 4.31 Medan E Antena Array Bowtie SS dengan Proximity Coupling……… . 48
Gambar 4.32 Medan H Antena Array Bowtie SS dengan Proximity Coupling………. 49
Gambar 4.33 Antena Bowtie 21……… 50
Gambar 4.34 Bandwidth Antena Bowtie 21……….. 50
Gambar 4.35 Medan E Antena Bowtie 21……… …… 51
Gambar 4.36 Medan H Antena Bowtie 21……… 52
Gambar 4.37 Antena Bowtie 21 dengan Proximity Coupling..…………... 53
Gambar 4.38 Bandwidth Antena Bowtie 21 dengan Proximity Coupling.... 53
Gambar 4.39 Medan E Antena Bowtie 21 dengan Proximity Coupling….. 54
Gambar 4.40 Medan H Antena Bowtie 21 dengan Proximity Coupling….. 54
Gambar 4.41 Antena Array Bowtie 21……….. 55
Gambar 4.42 Bandwidth Antena Array Bowtie 21……….. 56
Gambar 4.43 Medan E Antena Array Bowtie 21………. 56
Gambar 4.44 Medan H Antena Array Bowtie 21………. 57
Gambar 4.45 Antena Array Bowtie 21 dengan Proximity Coupling……… 58
Gambar 4.46 Bandwidth Antena Array Bowtie 21 dengan
Proximity Coupling………. 58
Gambar 4.47 Medan E Antena Array Bowtie 21 dengan Proximity Coupling……….. 59
Gambar 4.48 Medan H Antena Array Bowtie 21 dengan Proximity Coupling……….. 60
Gambar 4.49 Array planar……….... 61
Gambar 4.50 Distribusi Arus Patch Persegi……….. ... 63
Gambar 4.51 Distribusi Arus Patch Bowtie... 63
Gambar L2.1 Perancangan Patch Bowtie 21 dengan Variasi Sudut……….. 72
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Jenis Substrat Antena Mikrostrip……… 17 Tabel L1.1 Hasil Simulasi Antena Tunggal……… .. 69 Tabel L1.2 Hasil Simulasi Antena Tunggal Proximity Coupling………… . 69 Tabel L1.3 Hasil Simulasi Antena Array……… .. 70 Tabel L1.4 Hasil Simulasi Antena Array Proximity Coupling………… ... 70 Tabel L2.1 Bandwidth Patch Bowtie dengan Variasi Sudut……… . 73
