BAB II
DASAR TEORI
2.1 Antena Mikrostrip
Antena mikrostrip adalah salah satu antena gelombang mikro yang
digunakan sebagai radiator yang efisien untuk sistem telekomunikasi modern saat
ini, seperti radar, global positioning system (GPS), WiFi (Wireless Fidelity), dan WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Antena mikrostrip menjadi pilihan didalam berbagai aplikasi gelombang mikro karena bentuknya yang
sederhana, efisien, ekonomis dan dapat diintegrasikan dengan microwave integrated circuits (MIC) serta mudah dalam pembuatannya.
Antena mikrostrip tersusun atas 3 bagian yaitu : bagian peradiasi (patch), bagian substrat (substrate), dan bagian pentanahan (ground). Bagian-bagian tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.1 [1] :
Gambar 2.1Antena Mikrostrip
Adapun fungsi dari setiap elemen yang ada pada antena mikrostrip adalah
sebagai berikut :
dibagian paling atas antena. Bentuk patch antena mikrostrip bermacam-macam, diantaranya segiempat, lingkaran, segitiga, circular ring dan lain sebagainya.
2. Substrate dielektrik, merupakan bagian dari antena mikrostrip yang berfungsi untuk menyalurkan gelombang elektromagnetik yang berasal dari patch. Dalam perancangan antena mikrostrip, karakteristik substrat sangat
berpengaruh pada besar parameter-parameter antena. Ketebalan dielektrik
substrat memiliki pengaruh besar terhadap bandwidth antena mikrostrip, dengan menambah ketebalan substrate dapat memperbesar bandwidth namum dengan penambahan ini akan menimbulkan surface wave (gelombang permukaan).
3. Groundplane, merupakan bagian dari antena mikrostrip yang berfungsi untuk memisahkan antena substrate dielektrik dengan benda lain yang dapat menggangu radiasi sinyal.
Dielektrik substrat yang biasa digunakan untuk perancangan antena
mikrostrip berkisar 2.2 ≤ εr ≤12. Jenis substrat yang paling baik digunakan untuk
antena ialah yang memiliki konstanta dielektrik yang paling rendah dari rentang
tersebut karena akan menghasilkan efisiensi yang lebih baik, bandwidth yang lebar serta radiasi yang lebih bebas. Namun, dengan penggunaan bahan dielektrik
substrat yang paling rendah tersebut menjadikan ukuran antena yang lebih besar.
Prinsip dari antena adalah mengubah gelombang terbimbing dari saluran
transmisi menjadi gelombang bebas di udara, dan sebaliknya. Saluran transmisi
merupakan alat yang memiliki fungsi untuk menghantar atau menyalurkan energi
yang memilki panjang tak berhingga menimbulkan gelombang berjalan yang
seragam sepanjang saluran itu. Apabila saluran ini dihubung singkat maka akan
muncul gelombang berdiri (standing wave) yang disebabkan oleh interferensi gelombang datang dengan gelombang yang direfleksikan. Konsentrasi-konsentrasi
energi pada gelombang berdiri ini berosilasi dari energi listrik seluruhnya ke energi
magnet total dua kali setiap periode gelombang. Gambar 2.2 [1] memperlihatkan
sumber atau pemancar yang dihubungkan dengan sebuah saluran transmisi ke
antena. Jika saluran transmisi disesuaikan dengan impedansi antena, maka hanya
akan ada gelombang berjalan ke arah antena saja. Di daerah antena energi
diteruskan ke ruang bebas sehingga daerah ini merupakan transisi antara gelombang
terbimbing dengan gelombang bebas.
gelombang berdiri gelombang datang
gelombang pantul
(a) Gelombang berdiri pada antena
(b)Transisi gelombang elektromagnetik
2.2 Parameter-Parameter Antena Mikrostrip
Kualitas antena dapat dilihat dari unjuk kerja parameter antena tersebut.
Dengan mengetahui nilai parameter antena, dapat ditentukan apakah suatu antena
cocok digunakan pada aplikasi yang diinginkan. Ada beberapa
parameter-parameter penting sebagai karakteristik antena yang biasanya ditentukan pada
pengamatan medan jauh (far field) [2].
2.2.1 VSWR
VSWR adalah perbandingan antara amplitudo gelombang berdiri (standing wave) maksimum (│V│max) dengan minimum (│V│min). Pada saluran transmisi
ada dua komponen gelombang tegangan, yaitu tegangan yang dikirimkan (V0+) dan
tegangan yang direfleksikan (V0-). Perbandingan antara tegangan yang
direfleksikan dengan tegangan yang dikirimkan disebut sebagai koefisien refleksi
tegangan (г). Persamaan 2.1 digunakan untuk mencari nilai VSWR atau S.
𝑠 =
│⊽│𝑚𝑎𝑥 │⊽│𝑚𝑖𝑛=
1+ │г│
1− │г│ (2.1)
Koefisien refleksi tegangan (г) memiliki nilai kompleks, yang
merepresentasikan besarnya magnitudo dan phasa dari refleksi. Dimana besar г
ditentukan dengan Persamaan 2.2 [3].
г =
𝑉0− 𝑉0+=
𝑍𝐿− 𝑍0
𝑍𝐿+ 𝑍0 (2.2)
dimana Z0 adalah impedansi saluran lossless dan ZL adalah impedansi beban. Untuk
1. Г = -1 : Merefleksikan negatif maksimum, ketika saluran terhubung
singkat
2. Г = 0 : Tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaan matched
sempurna
3. Г = +1 : Refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian
terbuka
Kondisi yang paling baik adalah ketika VSWR bernilai 1 atau S = 1, yang
berarti tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna. Namun kondisi ini pada prakteknya sulit didapatkan. Oleh karena itu nilai standar VSWR
yang diijikankan untuk simulasi dan pabrikasi antena mikrostrip adalah VSWR
lebih kecil sama dengan 2 [4].
2.2.2 Bandwidth
Bandwidth merupakan daerah rentang frekuensi kerja dari suatu antena, dimana pada rentang tersebut antena dapat bekerja dengan efektif agar dapat
menerima dan memancarkan gelombang pada band frekuensi tertentu. Pengertian dapat bekerja dengan efektif adalah distribusi arus dan impedansi dari antena pada
range frekuensi tersebut benar-benar belum banyak mengalami perubahan yang berarti. Sehingga pola radiasi yang sudah direncanakan serta VSWR yang
dihasilkannya masih belum keluar dari batas yang diizinkan.
Nilai Bandwidth dapat diketahui apabila nilai frekuensi bawah dan frekuensi atas dari suatu antena sudah diketahui. Misalkan sebuah antena bekerja pada
antena tersebut adalah (f1 – f2). Tetapi apabila dinyatakan dalam persen, maka bandwidth antena tersebut dinyatakan dengan Persamaan 2.3 [3].
𝐵𝑊 = 𝑓2− 𝑓1
𝑓𝑐 × 100 % (2.3)
Pada antena mikrostrip, ada beberapa jenis bandwidth yang biasanya digunakan dalam perancangan ataupun pengukuran, yaitu :
1. Impedance bandwidth, yaitu rentang frekuensi di mana patch antena berada pada keadaan matching dengan saluran pencatu. Hal ini terjadi karena impedansi dari elemen antena bervariasi nilainya tergantung dari nilai
frekuensi. Nilai matching ini dapat dilihat dari return loss dan VSWR. 2. Pattern Bandwidth, yaitu rentang frekuensi di mana beamwidth, sidelobe,
atau gain, yang bervariasi menurut frekuensi memenuhi nilai tertentu. Nilai tersebut harus ditentukan pada awal perancangan antena agar nilai
bandwidth dapat dicari.
3. Polarization atau axial ratio bandwidth adalah rentang frekuensi di mana
polarisasi (linier atau melingkar) masih terjadi. Nilai axial ratio untuk polarisasi melingkar adalah lebih kecil dari 3 dB.
2.2.3 Return Loss
Return loss dapat terjadi akibat adanya diskontinuitas diantara saluran transmisi dengan impedansi masukan beban (antena), sehingga tidak semua daya
yang diradiasikan melainkan ada yang dipantulkan kembali. Return loss
menunjukkan adaya perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang
dapat dicari dengan cara memasukkan koefisien tegangan [Г] ke dalam Persamaan
2.4 [4]
𝑅𝑒𝑡𝑢𝑟𝑛 𝐿𝑜𝑠𝑠 = 20 Log10│г│ (2.4)
Nilai return loss yang baik adalah dibawah -9,54 dB, sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar dibandingkan
dengan gelombang yang dikirimkan atau dengan kata lain, saluran transmisi sudah
dalam keadaan matching. Nilai parameter ini menjadi salah satu acuan untuk melihat apakah antena sudah dapat bekerja pada frekuensi yang diharapkan atau
tidak.
2.2.4 Gain
Gain adalah perbandingan antara intensitas radiasi suatu antena pada suatu
arah utama dengan intensitas radiasi dari antena isotropik yang menggunakan
sumber daya masukan yang sama dan dinyatakan dengan Persamaan 2.5 [4].
𝐺 = 𝐷. 𝜂 (2.5)
Dengan D adalah directivity dan η adalah efisiensi antena. Ketika antena digunakan pada suatu sistem, biasanya lebih menarik pada bagaimana efisien suatu antena
untuk memindahkan daya yang terdapat pada terminal input menjadi daya radiasi.
Untuk menyatakan ini, power gain ( atau gain saja) didefenisikan sebagai 4π kali ratio dari intensitas pada suatu arah dengan daya yang diterima antena, dinyatakan
dengan persamaan 2.6[5].
𝐺 (𝜃, ∅) = 4𝜋 𝑈 (𝜃,∅)
2.2.5 Pola Radiasi
Pola radiasi didefenisikan sebagai sebuah fungsi matematika atau
representasi grafik dalam fungsi koordinat ruang dari sifat radiasi antena. Sifat
radiasi dapat dilihat pada Gambar 2.3 [1] yang meliputi kerapatan flux, intensitas radiasi, kuat medan, atau polarisasi. Biasanya sifat dari radiasi yang sangat penting
ialah persebaran secara tiga dimensi atau dua dimensi dari energi yang diradiasikan
antena.
Gambar 2.3 Bentuk Grafis Pola Radiasi Antena
2.2.6 Directivity
Keterarahan dari sebuah antena didefenisikan sebagai perbandingan (rasio)
intensitas radiasi sebuah antena pada arah tertentu dengan intensitas radiasi
rata-rata pada satu arah. Intensitas radiasi rata-rata-rata-rata sama dengan jumlah daya yang
diradiasikan oleh antena dibagi dengan 4π. Dengan demikian, keterarahan dapat
dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.7.
𝐷 = 𝑈
𝑈0 =
4 𝜋𝑈
Jika arah tidak ditentukan, keterarahan terjadi pada intensitas radiasi
maksimum yang didapat dengan Persamaan 2.8 [4].
𝐷 = 𝐷0 = 𝑈𝑀𝑎𝑥
𝑈0 =
4𝜋𝑈𝑀𝑎𝑥
𝑃𝑟𝑎𝑑 (2.8)
Dimana :
D : Keterarahan
D0 : Keterarahan maksimum
U : Intensitas radiasi
Umax : Intensitas radiasi maksimum
U0 : Intensitas radiasi pada sumber isotropik
Prad : Daya total radiasi
Keterarahan biasanya dinyatakan dalam dB, yaitu 10 Log D0 dB. Dimana
Do merupakan maximum directivity dari sebuah antena. Directivity sebuah antena
isotropis adalah 1, karena daya yang diradiasikan ke segala arah sama. Untuk antena
yang lain, directivity akan selalu lebih dari satu, dan ini adalah figure of merit relatif
yang memberikan sebuah indikasi karakteristik pengarahan antena dibandingkan
dengan karakteristik pengarahan antena isotropis.
2.2.7 Impedansi Masukan
Impedansi masukan adalah perbandingan antara tegangan dan arus.
Impedansi masukan disebut juga sebagai impedansi dari antena tersebut pada
terminalnya. Impedansi masukan (Zin) terdiri dari bagian real (Rin) dan imajiner
(Xin) dan dapat ditulis sesuai Persamaan 2.9 [4].
Daya real (Rin) merupakan daya terdisipasi yang menggambarkan hilangnya
daya akibat dari panas atau radiasi. Sedangkan komponen imajiner Xin (reaktansi
input) mewakili reaktansi antena serta daya yang tersimpan dekat antena.
2.3 Dimensi Antena Mikrostrip
Dimensi antena mempresentasikan bentuk serta ukuran dari antena
mikrostrip. Untuk dapat menentukan dimensi antena patch segiempat, terlebih dahulu harus diketahui parameter bahan yang akan digunakan seperti ketebalan
dielektrik (h), konstanta dielektrik (εr), frekuensi kerja yang diharapkan (f Hz).
Pengaturan panjang dan lebar antena mikrostrip harus sesuai agar bandwidth yang dihasilkan lebar, karena apabila terlalu pendek maka bandwidth yang dihasilkan sempit sedangkan apabila terlalu panjang maka akan dihasilkan bandwidth yang lebar tetapi efisiensi radiasi nya menjadi kecil.
Pendekatan yang digunakan untuk mancari panjang dan lebar antena
mikrostrip patch segiempat dapat menggunakan Persamaan 2.10 [1].
𝑊 =
𝑐2 𝑓𝑟
√
2
(𝜀𝑟+1) (2.10)
Dimana :
W : lebar patch (m)
εr : konstanta dielektrik
c : kecepatan cahaya diruang bebas (3×108 m/s2)
fr : frekuensi kerja antena (Hz)
Pertambahan panjang dari L (ΔL) tersebut dapat dihitung menggunakan Persamaan
dimana h merupakan tebal substrat dan εr eff merupakan konstanta dielektrik relatif
yang ditentukan dengan Persamaan 2.12 [1].
𝜀𝑟 𝑒𝑓𝑓 = 𝜀𝑟+ 1
lebar patch (L) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.13 [1].
𝐿 = 𝐿𝑒𝑓𝑓− 2∆𝐿 (2.13)
segiempat perlu dilakukan sesuai ketentuan karena akan berpengaruh pada tinggi
rendahnya gain yang dihasilkan. Idealnya, luas dan tebal dari ground plane tidak terbatas atau dikenal dengan istilah infinite ground plane namun dalam prakteknya tidak mungkin terealisasi hanya bisa disiasati sesuai kebutuhan.
Setelah penentuan dimensi patch dan ground plane, penentuan dimensi
feeder sebagai saluran mikrostrip yang menghubungkan catuan berupa konektor
SMA 50 Ω dengan patch antena mikrostrip. Secara simulasi akan diperoleh ukuran
2.4 Teknik Pencatuan
Dalam perancangan antena, teknik pencatuan merupakan hal yang sangat
penting karena salah satu syarat antena yang baik ialah apabila impedansi input
sesuai (matched) dengan impedansi karakteristik kabel pencatunya serta dapat memancarkan dan menerima energi gelombang radio dengan arah polarisasi yang
sesuai dengan aplikasi yang dibutuhkan. Teknik pencatuan yang digunakan pada
antena mikrostrip diklasifikasikan menjadi dua yaitu pencatuan secara langsung
(direct coupled) dan secara tidak langsung (proximity coupled). Pada teknik pencatuan langsung (direct coupled), power RF langsung dicatu ke patch
menggunakan elemen penghubung pada jalur mikrostrip tersebut. Kelebihan
pencatuan secara langsung adalah sangat sederhana dalam proses pencatuannya
tetapi sulit jika antena mikrostrip disusun secara array dan bandwidth yang dihasilkan sempit.Dengan kekurangan ini maka dalam perkembangan selanjutnya
diperkenalkan apa yang disebut pencatuan tidak langsung atau electromagnetic
coupling. Keuntungan dari teknik pencatuan ini adalah dapat memperlebar
bandwidth dan dapat mengurangi proses penyolderan. Ada 4 macam teknik
pencatuan yang paling populer digunakan, yakni proximity coupling, microstrip line, coaxial probe,dan aperture coupling [1].
2.4.1 Proximity Coupled
Ground plane Patch
Sustrate bawah Saluran pencatu
Substrate atas
Gambar 2.4 Antena mikrostrip dengan pencatuan proximity coupled
Untuk dapat menganalisis sebuah antena mikrostrip, maka diperlukan
sebuah pemodelan yang dapat menggambarkan kondisi antena ke dalam sebuah
kondisi persamaan yang dapat dianalisis secara akurat. Berbagai pemodelan untuk
antena mikrostrip tersebut telah banyak dikembangkan dan satu diantaranya yang
popular adalah model cavity.
Pada model cavity, daerah interior yaitu ruang antara patch dan bidang
pentanahan diasumsikan sebagai sebuah ruang (cavity) yang dilingkari oleh suatu
dinding magnetik sepanjang tepinya, dan diapit oleh dinding elektrik dari atas dan
bawah. Model cavity dari sebuah antena mikrostrip diperlihatkan pada Gambar 2.5
Leff > L
L
Patch Antena
Substrat 2
Substrat 1
Groundplane
Beberapa asumsi model cavity berdasarkan observasi dari substrat tipis (h ≪λo) : a. Medan elektrik hanya terdiri atas komponen transverse di dalam daerah
yang dibatasi oleh patch dan bidang pentanahan.
b. Medan-medan dalam daerah ini tidak berubah-ubah (bebas) terhadap
koordinat z untuk semua frekuensi yang digunakan.
c. Komponen tangensial H sepanjang tepi diabaikan.
d. Memasukkan medan tepi (fringing field) dalam perhitungan dengan sedikit memperlebar tepi-tepi.
2.4.2 Microstrip Line
Teknik microstrip line sangat mudah untuk difabrikasi, memiliki model yang sederhana serta mudah untuk match hanya dengan mengatur posisi feed
tersebut. Teknik ini menggunakan strip kecil sebagai line tambahan yang langsung dihubungkan ke patch antena seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.6 [1].
Ground plane Substrate Patch
Microstrip feed
Gambar 2.6 Antena Mirostrip dengan Pencatuan Microstrip Line
2.4.3 Coaxial Probe
pencatuan ini juga sering digunakan karena mudah difabrikasi dan memiliki radiasi
palsu yang kecil.
patch
substrate Ground
plane Coaxial
connector
Gambar 2.7 Antena Mikrostrip Dengan Pencatuan Coaxial Probe
2.4.4 Aperture Coupling
Dari keempat jenis teknik pencatuan, teknik aperture coupling merupakan yang paling sulit untuk difabrikasi dan memiliki bandwidth yang sempit. Untuk mengoptimalkan desain, aperture coupling terdiri atas dua buah substrat yang terpisahkan oleh sebuah ground plane seperti Gambar 2.8 [4]. Pada dasar substrat yang bawah terdapat sebuah mikrostrip line feed yang memiliki energi terkopel dengan patch melalui suatu slot pada ground plane yang memisahkan kedua substrat tersebut.
patch
Saluran pencatu
Slot / aperture Ground plane
Substrate 1
Substrate 2
2.5 Antena Mikostrip Dual-band
Antena mikrostrip dual-band merupakan suatu jenis antena mikrostrip yang dapat bekerja pada dua buah frekuensi yang berbeda. Terdapat tiga jenis teknik
untuk mendapatkan antena mikrostrip dual-band, yaitu : a. Orthogonal mode dual-frequency patch antennas
b. Multi-patch dual-frequency antennas
c. Reactively-loaded dual-frequency patch antennas
Orthogonal mode dual-frequency patch antennas adalah satu jenis antena mikrostrip yang dicatu oleh dua mode dominan yang orthogonal satu dengan
lainnya. Sedangkan Multi-patch dual-frequency antennas adalah satu jenis antena mikrostrip yang mempergunakan lebih dari satu elemen antena dimana
masing-masing elemen mempunyai frekuensi resonansi yang berbeda – beda. Adapaun
jenis yang ketiga adalah Reactively-loaded dual-frequency patch antennas, yaitu satu jenis antena mikrostrip yang diberi beban reaktif tambahan sehingga secara
keseluruhan antena tersebut akan beresonansi pada dua frekuensi yang berbeda.
2.6 Rugi-rugi Saluran Mikrostrip
Rugi-rugi pada saluran mikrostrip terjadi pada substrat dan elemen peradiasi
antena yang dinyatakan dalam faktor pelemahan (α). Faktor pelemahan yang paling
dominan pada antena mikrostrip tergantung pada faktor geometri, sifat dielektrik
dari substrat dan kondukton, serta frekuensi yang digunakan . Ada 3 jenis rugi-rugi
2.6.1 Rugi-rugi dielektrik
Rugi-rugi dielektrik disebabkan oleh sifat konduktivitas dielektrik dan
dinyatakan sebagai koefisien pelemahan dielektrik (αd). Besarnya rugi-rugi
dielektrik pada saluran mikrostrip dinyatakan dengan Persamaan 2.15.
𝛼𝑑 = 4.34√𝜀𝜎𝑒𝑓𝑓𝑑 (𝜀𝜀𝑒𝑓𝑓𝑟−1−1) √𝜇𝜀0𝑜(𝑑𝐵 𝑐𝑚⁄ ) (2.15)
dimana:
αd : rugi-rugi dielektrik (dB/cm)
σd : konduktivitas dielektrik (mho/m)
εeff : permitivitas dilektrik relatif efektif (F/m)
εr : permitivitas dielektrik relatif substrat (F/m)
εo : permitivitas ruang hampa (8.854×10-12 F/m)
µo : permeabilitas ruang hampa (4π×10-7 H/m)
2.6.2 Rugi-rugi Konduktor
Suatu saluran mikrostrip yang memiliki rugi-rugi dielektrik yang rendah,
maka sumber rugi-rugi utama diakibatkan tidak sempurnanya konduktor yang ada
dan besarnya rugi-rugi konduktor dinyatakan dengan Persamaan 2.16 dan 2.17
𝛼𝑐 = 8.686
𝑤.𝑍𝑜 𝑅𝑠(𝑑𝐵 𝑐𝑚⁄ ) (2.16)
𝑅𝑠 = √𝜋.𝑓.𝜇
𝜎𝑐 (Ω) (2.17)
dimana:
αc : rugi-rugi konduktor (dB/cm)
Rs : resistansi permukaan (Ω)
w : lebar saluran mikrostrip (mm)
µ : permeabilitas bahan
σc : konduktivitas konduktor (mho/cm)
Berdasarkan persamaan diatas diperoleh besarnya koefisien pelemahan (α)
merupakan penjumlahan antara rugi-rugi dielektrik (αd) dan rugi-rugi konduktor
(αc) yang dinyatakan dengan Persamaan 2.18 [ ]
Rugi-rugi radiasi sangat tergantung pada ketebalan dan konstanta dilektrik
substrat. Rugi-rugi ini dinyatakan dalam bentuk rasio daya yang diradiasikan
terhadap daya total yang diberikan ke saluran. Rasio daya yang diradiasikan oleh
saluran microstrip open circuit dinyatakan oleh Persamaan 2.19 dan 2.20 : 𝑃𝑟𝑎𝑑
Dari substitusi persamaan diatas, diperoleh Persamaan 2.21:
dimana :
Rr : rugi-rugi radiasi (dB/cm)
Pt : daya total yang diberikan saluran (dB)
Prad : daya yang diradiasikan (dB)
𝞴o : panjang gelombang di udara (m)
h : tebal substrat (mm)
εeff : permitivitas dielektrik relatif efektif (F/m)
2.7 WiMAX
WiMAX adalah singkatan dari Worldwide Interoperability for Microwave Access yang merupakan perkembangan dari teknologi WiFi. Salah satu kelebihan dari teknologi WiMAX adalah memiliki kapasitas yang tinggi sehingga mampu melayani banyak pengguna dengan jarak mencapai 50 km dan laju transmisi lebih
dari 100 Mbps.
Kesuksesan WiMAX sangat bergantung pada ketersediaan dan kesesuaian spektrum frekuensi. WiMAX Forum menetapkan 2 band frekuensi utama pada
certication profile untuk Fixed WiMAX (band 3,5 GHz dan 5,8 GHz), sementara untuk Mobile WiMAX ditetapkan 4 band frekuensi pada sistem profile release-1, yaitu band 2,3 GHz, 2,5 GHz, 3,3 GHz dan 3,5 GHz. Sistem WiMAX terdiri atas 2 bagian yaitu :
b. WiMAX receiver, perangkat receiver atau antena dapat berupa sebuah kotak kecil atau PCMCIA card, atau bisa juga build-in dalam laptop seperti WiFi access saat ini.
Untuk mengakses jaringan WiMAX , maka setiap perangkat yang dimiliki
costumer station harus dilengkapi peralatan yang disebut dengan Costumer Premises Equipment (CPE) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.9. Perangkat CPE tersusun atas komponen sistem radio yang terdiri atas antena, filter, mixer, amplifier, dan alat modulator/demodulator.
(a) (b)
Gambar 2.9 (a) Indoor CPE (b) Outdoor CPE
Agar dapat diintegrasikan pada perangkat CPE dengan mudah, maka
dibutuhkan suatu struktur antena yang memiliki desain kompak dan memiliki
performa yang baik seperti low-profile, berukuran kecil serta memiliki biaya
produksi yang rendah. Antena mikrostrip dapat memenuhi persyaratan tersebut
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.10 [7].
2.8 Impedance Matching
Impedance matching adalah teknik yang digunakan untuk menyesuaikan dua impedansi yang berbeda, yaitu impedansi karateristik saluran (Zo) dan
impedansi beban (ZL). Beban dapat berupa antena atau rangkaian yang mempunyai
impedansi ekivalen.
Impedance matching mempunyai peranan penting untuk mengoptimalkan transfer daya dari sumber sinyal ke beban. Kondisi yang sesuai (match) antara impedansi karateristik saluran dengan beban akan menghasilkan transfer daya yang
optimal, sebab redaman yang diakibatkan daya pantul akan diminimalkan. Ada
beberapa teknik penyesuaian impedansi ini, diantaranya adalah balun (balance to unbalance) transformator, transformator λ/4, single stub tuner, double stub tuner, dan lumped circuit
2.9 Power Divider
Salah satu teknik yang dapat mendukung impedance matching pada saluran transmisi khusunya untuk antena mikrostrip array adalah power divider. Dalam hal ini metode Wilkinson merupakan teknik yang umum digunakan. Gambar 2.11
memperlihatkan power divider metode Wilkinson.
Nilai impedansi Z diberikan dengan persamaan berikut :
Z = Zo√𝑁 (2.22)
Dimana N adalah jumlah titik percabangan dan Zo adalah impedansi
masukkan awal.
2.10 T-Junction 50 Ohm
T-junction merupakan sebuah teknik power divider yang umum digunakan pada konfigurasi antena array. Terdapat dua jenis T-junction 50 Ohm yang dapat digunakan sebagai power divider seperti ditunjukkan pada Gambar 2.12 [5].
Gambar 2.12 T-Junction 50 Ohm
2.11 Ansoft High Frequency Structure Simulator v.10
HFSS ialah simulator yang digunakan untuk menghitung kinerja medan
gelombang penuh elektromagnetik dalam bentuk pemodelan bangun ruang 3
dimensi. Ansoft HFSS menggunakan metode Finite Element Method (FEM),
adaptive meshing, dan brilliant graphics untuk memberikan performa yang lebih baik dalam penyelesaian masalah gelombang elektromagnetik secara 3 dimensi.
Ansoft dapat digunakan untuk menghitung parameter-parameter antena seperti
Tipe solusi yang digunakan pada simulator Ansoft HFSS 10.0 ada 3 yaitu
driven modal, driven terminal, dan eigenmode. Untuk pemodelan tentang antena, saluran mikrostrip, dan waveguide, dipergunakan tipe solusi driven modal. Tipe ini dipergunakan karena merupakan tipe khusus untuk mengkalkulasi mode dasar
parameter S untuk elemen pasif berstruktur frekuensi tinggi yang arus tegangannya
dikendalikan oleh sumbergenerator. Sebelum proses simulasi pencarian solusi
dilakukan maka harus diinisialisasikan parameter analisa terlebih dahulu (solution
setup). Parameter ini meliputi:
1. Frekuensi unit. Parameter ini berfungsi untuk menentukan nilai
frekuensi kerja mesh dalam proses pencarian solusi yang
menggunakan sistem adaptive mesh.
2. Nilai maksimum jumlah siklus mesh. Nilai ini adalah kriteria nilai
jumlah siklus mesh untuk menghentikan proses pencarian solusi
