PERANCANGAN DAN REALISASI ANTENA MIKROSTRIP 4 LARIK DIPOLE PADA FREKUENSI 3,3-3,4 GHZ UNTUK APLIKASI WIMAX
Dwi Putri Kusumadewi¹, Nachwan Mufti², Yuyu Wahyu³
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Ilmu Terapan, Universitas Telkom
Abstrak
Teknologi komunikasi wireless saat ini sedang berkembang dengan cepat di dunia. WiMAX merupakan salah satu teknologi komunikasi wireless untuk komunikasi data, voice dan video dengan kecepatan tinggi. Teknologi ini sudah mulai diimplementasikan pada beberapa negara maju di dunia. Teknologi WiMAX ini bekerja pada frekuensi 3,3-3,4 GHz. Namun, untuk mendukung teknologi tersebut diperlukan antena dengan bandwidth yang lebar.
Antena merupakan suatu perangkat yang berfungsi untuk memancarkan dan menerima
gelombang elektromagnetik. Antena mikrostrip memiliki bandwidth dan gain yang kecil. Proyek akhir ini bertujuan untuk merancang antena mikrostrip 4 larik dipole yang bekerja pada
frekuensi 3,3 – 3,4 GHz untuk aplikasi WiMAX. Antena mikrostrip larik dipole adalah antena dengan bentuk patch dipole yang dibuat dalam bentuk mikrostrip sebanyak 4 yang disusun secara array. Tujuan disusun secara array adalah untuk menghasilkan gain yang lebih besar.
Berdasarkan hasil pengukuran, didapatkan nilai VSWR pada frekuensi tengah 3,35 GHz adalah 1.092 dan bandwidth sebesar 270 MHz pada nilai VSWR ≤ 1.5. Gain antena hasil pengukuran adalah sebesar 8.49 dBi, polarisasi yang dihasilkan adalah polarisasi linier dengan pola radiasi omnidirectional. Dikarenakan hasil pengukuran telah sesuai dengan spesifikasi perancangan awal, maka antena mikrostrip 4 larik dipole ini dapat direalisasikan untuk aplikasi WiMAX pada frekuensi 3,3-3,4 GHz.
Kata Kunci : Mikrostrip, larik dipole, WiMAX, VSWR, bandwidth, omnidirectional, gain.
Abstract
The wireless communication technologies these days are rapidly developing. WiMAX is one of the many wireless communication technologies for high speed data, voice, and video communications which operate in the 3.3 – 3.4 GHz frequency band. This technology has been implemented by several advanced first world countries. However, to support such technology, a wide bandwidth antenna is needed.
Antenna is a device that emits and receives electromagnetic waves. Micro trip antenna has a small bandwidth and gain. The purpose of this final project is to design a 4 dipole array microstrip antenna that operates in the 3.3 – 3.4 GHz frequency band for a WiMAX application. The dipole array microstrip antenna is actually apatch dipole antenna shaped into a four microstrips arranged in an array. The purpose of the array form is to produce a bigger gain.
According to the measurements conducted, the value of VSWR that was obtained on the middle frequency of 3.5GHz was 1.092 with a bandwidth of 270MHz on the VSWR value of ≤ 1.5. While the gain obtained was 8.49 dBi and the polarization made was linear polarization with an omnidirectional radiation pattern. Since the measurements attained correspond to the original design, hence the 4 dipole array microstrip antenna can be implemented for WiMAX application in the 3.3 – 3.4 GHz frequency band.
Keywords : Microstrip, dipole array, WiMAX, VSWR, bandwidth, omnidirectional, gain.
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
WIMAX adalah singkatan dari Worldwide Interoperability for Microwave Access, merupakan teknologi akses nirkabel pita lebar yang memiliki kecepatan akses yang tinggi dengan jangkauan yang luas. Ini merupakan salah satu bentuk teknologi nirkabel yang menjadi pusat perhatian operator telekomunikasi maupun pengguna internet di dunia. Wimax ini hadir sebagai solusi keterbatasan akses pada Wi-Fi. Teknologi Wimax mampu memberikan layanan data yang berkecepatan hingga 70 MBps dalam radius km. Oleh karena itu, semua pengguna seluler dan internet dapat mengaksesnya internet dengan mudah.
Karena perkembangan teknologi yang cepat dibidang wireless, dimana di Indonesia akan menerapkan teknologi WIMAX, dibutuhkan berbagai macam desain dan spesifikasi antena agar dapat mendukung teknologi tersebut. Desain dan spesifikasi antena yang diharapkan agar mempunyai gain yang tinggi, efisiensi yang besar, return loss yang kecil, bandwidth yang lebar, ringan dan pembuatannya yang murah. Antena mikrostrip merupakan antena yang dapat memenuhi kriteria tersebut.
Pada penelitian sebelumnya oleh Yulia Dyah R., telah terealisasi Antena Mikrostrip Omni Directional Berstruktur Larik Gap Folded Dipole dimana pada penelitian tersebut membandingkan hasil pabrikasi antena dengan panjang lengan dipole yang berbeda. Dipole dengan panjang tiap lengan λ/4 menghasilkan nilai VSWR lebih kecil dari pada λ/8, sedangkan panjang tiap lengan sebesar λ/8 menghasilkan 2 frekuensi resonansi dan panjang lengan λ/4 menghasilkan 1 frekuensi resonansi. Pada perancangan proyek akhir ini, dibuat antena mikrostrip 4 larik dipole yang bekerja pada frekuensi 3,3 – 3,4 GHz. Antena ini berukuran kecil namun mampu menghasilkan gain yang cukup besar. Pada perancangannya, antena ini akan diukur nilai VSWR, koefisien refleksi, return loss, bandwidth, pola radiasi dan gainnya agar dapat bekerja pada frekuensi yang diinginkan.
1.2 Tujuan Penelitian
Fakultas Ilmu Terapan Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi
Tujuan dari pembuatan proyek akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Merancang dan merealisasikan antena mikrostrip 4 larik dipole untuk aplikasi WiMAX pada frekuensi 3,3 – 3,4 GHz
2. Menguji hasil rancangan antena untuk melihat parameter-parameter antena yang dihasilkan, membandingkan dengan hasil pengukuran langsung dan kemudian merealisasikannya.
1.3 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari Proyek Akhir ini adalah:
1. Bagaimana merancang dan merealisasikan antena mikrostrip 4 larik dipole pada frekuensi 3,3-3,4 GHz pada nilai VSWR < 1,5
2. Bagaimana parameter-parameter antena mikrostrip 4 larik dipole agar dapat bekerja pada frekuensi 3,3-3,4 GHz sesuai dengan standar WiMAX.
3. Bagaimana analisis hasil pengujian parameter antena mikrostrip 4 larik dipole.
4. Bagaimana perbandingan antara analisis hasil pengukuran dan pengujian menggunakan simulasi software.
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam proyek akhir ini adalah:
1. Jenis antena yang dibuat adalah antena mikrostrip 4 larik dipole.
2. Bahan substrat yang dipakai adalah epoxy FR-4.
3. Pencatuan antena dilakukan dengan menggunakan teknik pencatuan microstrip line.
4. Tidak membahas teknologi WiMAX lebih jauh.
1.5 Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan pada Proyek Akhir ini adalah:
a. Studi Literatur
b. Proses pembelajaran teori-teori yang digunakan dan pengumpulan literature-literatur berupa buku referensi, artikel-artikel serta jurnal-jurnal yang mendukung dalam penyusunan Proyek Akhir ini.
c. Simulasi dan Perancangan
Proses perancangan antena dilakukan melalui proses perhitungan dan mendapatkan ukuran yang ideal untuk antena tersebut. Setelah itu akan dilakukan simulasi terhadap antena yang dirancang dalam bentuk hardware.
d. Fabrikasi Antena
Proses pabrikasi dilakukan dengan fotoetching dan dilakukan oleh pihak lain yang berpengalaman, dengan ukuran yang telah diperoleh dari proses modifikasi.
e. Pengukuran
Proses pengukuran dilakukan dua kali. pengukuran di dalam ruangan (indoor) untuk pengukuran pada Network Analyzer dan pengukuran di luar ruangan (outdoor) untuk pengukuran pola radiasi, gain, dan polarisasi.
f. Analisa
Analisis dilakukan setelah proses perancangan, realisasi, dan pengukuran dilakukan. Analisis dilakukan untuk membandingkan hasil pengukuran dengan teori dan hasil simulasi. Setelah dibandingkan kemudian dianalisis untuk setiap penyimpangan yang terjadi, dan bagaimana cara mengatasi masalah tersebut.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan pada Proyek Akhir ini terdiri dari 5 bab, yaitu:
1. Bab I Pendahuluan
Bab ini berisi uraian mengenai latar belakang pembuatan Proyek Akhir, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, metodologi penelitian dan sistematika penulisan.
2. Bab II Landasan Teori
Fakultas Ilmu Terapan Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi
Bab ini membahas tentang konsep dasar antena secara umum dilanjutkan dengan antena mikrostrip dipole yang berkaitan dengan hal tersebut.
3. Bab III Perancangan dan Simulasi
Bab ini dibahas tentang perancangan antena dipole yang dilihat dari pemodelan dan simulasi dengan menggunakan software.
4. Bab IV Pengukuran dan Analisa Pengukuran
Bab ini berisi tentang pengukuran antena serta analisis berdasarkan perbandingan hasil yang didapat dari prototype yang dibuat dengan simulasi software dengan hasil pengukuran.
5. Bab V Kesimpulan dan Saran
Bab ini membahas kesimpulan-kesimpulan serta saran yang dapat ditarik
dari keseluruhan Proyek Akhir ini dan kemungkinan pengembangan topik
yang bersangkutan.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dari seluruh proses perancangan dan realisasi antena mikrostrip 4 larik dipole adalah sebagai berikut:
1. Antena mikrostrip 4 larik dipole dapat direalisasikan dalam aplikasi WiMAX pada frekuensi ( 3,3 – 3,4 ) GHz.
2. Perancangan untuk mengetahui karakteristik antena serta pemodifikasian antena bisa digunakan simulator Ansoft HFSS 13.0.
3. Bandwidth antena hasil pengukuran adalah 270 MHz pada VSWR ≤ 1.5.
Hasil ini sudah memenuhi spesifikasi antena yang telah ditetapkan sebelumnya.
4. Gain yang didapatkan dari hasil pengukuran adalah sebesar 8,49 dBi lebih besar dari hasil simulasi.
5. Nilai impedansi input antena pada frekuensi 3.35 GHz adalah sebesar (41 + j2.765) Ω
6. Karakteristik pola radiasi antena yang diperoleh dari hasil pengukuran adalah omnidirectional. Terjadi perbedaan hasil pengukuran dengan hasil simulasi yang disebabkan oleh kondisi lingkungan yang kurang sempurna akibat pantulan sinyal dan interferensi dari sinyal lain.
7. Polarisasi antena yang diperoleh adalah polarisasi linier.
8. Ketepatan dan ketelitisn pabrikasi serta proses pengukuran antena sangat mempengaruhi karakteristik antena yang menyebabkan perbedaan dari hasil simulasi.
5.2 Saran
Dalam perancangan antena terdapat beberapa penyimpangan terhadap karakteristik yang diinginkan. Untuk mendapatkan performansi antena yang baik, ada beberapa hal yang bisa dijadikan saran untuk pembuatan dan pengukuran antena selanjutnya, antara lain:
Fakultas Ilmu Terapan Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi
1. Pengukuran dilakukan di suatu ruangan yang benar-benar memenuhi syarat pengukuran seperti ruang anechoic chamber.
2. Pencetakan dimensi antena harus sesuai dengan dimensi simulasi agar hasil yang didapatkan sesuai dengan karakteristik antena yang dirancang.
3. Nilai permitivitas substrat sebaiknya diperhatikan karena nilai permitivitas pada data sheet simulator berbeda dengan nilai permitivitas substrat di pasaran.
4. Dalam proses pengukuran, data hasil pengukuran diambil beberapa sampel
agar data yang didapatkan lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Kraus,J.D.,"Antennas",2
nded., Mc.Graw Hill, New Delhi, 1988.
[2] Balanis, Constantine A, “Antena Theory Analysis and Design”, 2
nded., John Wiley & Sons Inc., Kanada 1997
[3] Dwi Cahyo, Rahmat, “Perancangan dan Analisis Antena Mikrostrip Array dengan Frekuensi 850 MHz untuk Aplikasi Praktikum Antena”, Makalah Tugas Akhir, Teknik Elektro, Universitas Diponegoro, 2012.
[4] Aditia, Rian,”Perancangan dan Analisis Kinerja Antena Dipole Fraktal Kurva Koch Tipe Planar pada Pita Frekuensi UHF Televisi”, Makalah Tugas Akhir, Teknik Elektro, Universitas Diponegoro,
[5] Dyah R.,Yulia, “Fabrikasi dan Karakterisasi Antena Mikrostrip Omni Directional Berstruktur Larik Gap Folded Dipole”,Makalah Thesis, Teknik Fisika, Institut Teknologi Sepuluh November : Surabaya
[6] Zunaidi, Achmad, “Perancangan dan Realisasi Antena Monopole Fraktal Sierpinski Gasket (3,3 -3,4) GHz untuk Aplikasi Mobile WiMAX”, Tugas Akhir, Teknik Elektro dan Komunikasi, IT Telkom Bandung, 2011.
[7] Mufti A,Nachwan., Prasetya, Budi (2008). Diktat Kuliah / Modul / Buku Ajar Antena dan Propagasi. Bandung: IT Telkom.
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Fakultas Ilmu Terapan Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi
