BAB II LANDASAN TEORI

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pengertian Antena

Antena adalah suatu alat yang mengubah gelombang terbimbing dari saluran transmisi menjadi gelombang bebas di udara, dan sebaliknya.

Pada sistem komunikasi radio diperlukan adanya antena sebagai pelepas energi elektromagnetik ke udara atau ruang bebas, atau sebaliknya sebagai penerima energi itu dari ruang bebas.

Dapat juga dikatakan antena merupakan struktur transisi antara ruang bebas dengan alat pembimbing. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.1. Alat pembimbing atau saluran transmisi dapat berupa saluran koaxial ataupun pipa dan digunakan sebagai alat transportasi energi elektromagnetik dari sumber transmisi ke antena atau dari antena ke penerima.

Dalam fungsinya sebagai pemancar dan penerima energi, sebuah

antena pada sistem wireless harus dapat melakukan optimasi energi

radiasi pada beberapa arah. . Antena juga harus dapat berperan sebagai

alat direksional. Antena dapat berbentuk kabel yang berkonduksi,

sebuah aperture, berupa patch, gabungan dari beberapa elemen (array), sebuah reflector dan lensa.

2.1.1 Antena Mikrostrip

Berdasarkan asal katanya, mikrostrip terdiri atas dua kata, yaitu micro (sangat tipis/kecil) dan strip (bilah/potongan). Antena mikrostrip dapat didefinisikan sebagai salah satu jenis antena yang mempunyai bentuk seperti bilah/potongan yang mempunyai ukuran sangat tipis/kecil.

Gambar 2.1 Struktur Antena Mikrostrip

Gambar 2.1 menunjukkan struktur dari sebuah antena mikrostrip.

Secara umum, antena mikrostrip terdiri atas 3 bagian, yaitu patch, substrat, dan ground plane. Patch terletak di atas substrat, sementara ground plane terletak pada bagian paling bawah.

2.1.2 Jenis-Jenis Antena Mikrostrip

Berdasarkan bentuk patch-nya antena mikrostrip terbagi menjadi :

 Antena mikrostrip patch persegi panjang (rectangular)

 Antena mikrostrip patch persegi (square)

 Antena mikrostrip patch lingkaran (circular)

 Antena mikrostrip patch elips (elliptical)

 Antena mikrostrip patch segitiga (triangular)

 Antena mikrostrip patch circular ringnsi, Jitter, Wander, Time Interval Error (TIE) dan Packet Jitter (Delay Variation).

Untuk lebih jelasnya dapat kita lihat pada Gambar 2.2

Gambar 2.2 Jenis-jenis patch antena mikrostrip 2.1.3 Kelebihan dan Kekurangan Antena Mikrostrip

Bentuknya yang low profile membuat antena mikrostrip dapat

diintegrasikan pada berbagai bidang permukaan, sederhana dan tidak

mahal untuk diproduksi dengan menggunakan teknologi sirkuit modern,

secara mekanik tangguh pada saat diintegrasikan pada permukaan yang

kasar, dan sangat baik dalam frekuensi resonansi, polarisasi, bentuk

dan impedansi. Jenis antena ini dapat diintegrasikan pada permukaan

yang memerlukan performansi yang sangat tinggi seperti pada pesawat

terbang, pesawat antariksa, satelit, misil, mobil bahkan pada telepon

genggam. Secara garis besar antena mikrostrip memiliki kelebihan yakni :

 Dimensi antena yang kecil

 Bentuknya yang sederhana memudahkan proses perakitan

 Tidak memakan biaya besar pada proses pembuatan

 Kemampuan dalam dual frequency dan triple frequency

 Dapat diintegrasikan pada Microwave Integrated Circuit (MIC) Namun demikian, antena mikrostrip juga memiliki kekurangan seperti :

 Efisiensi yang rendah

 Gain yang rendah

 Bandwidth yang sempit

 Daya (power) yang rendah

 Radiasi yang berlebih pada proses pencatuan 2.2 Teknik Pencatuan

Antena mikrostrip dapat dicatu dengan beberapa metode.. Metode-

metode ini dapat diklasifikasikan ke dalam dua kategori, yaitu terhubung

(contacting) dan tidak terhubung (non-contacting). Pada metode

terhubung, daya RF dicatukan secara langsung ke patch radiator

dengan menggunakan elemen penghubung. Pada metode tidak

terhubung, dilakukan pengkopelan medan elektromagnetik untuk

menyalurkan daya di antena saluran mikrostrip dengan patch. Beberapa

teknik pencatuan yang sering digunakan, yaitu : teknik microstrip line,

coaxial probe, aperture coupling dan proximity coupling

2.3 Antena Mikrostrip Patch Segiempat

Antena mikrostrip dalam perancangan ini menggunakan patch yang berbentuk segiempat. Patch segiempat lebih banyak digunakan karena kemudahan dalam analisis dan proses fabrikasi.

Gambar 2.3 Bentuk geometri patch mikrostrip segiempat

Gambar 2.3 memperlihatkan bentuk geometri dari patch mikrostrip segiempat dimana W dan L adalah lebar dan panjang dari patch, h adalah tebal substrat dan εr merupakan nilai konstanta dielektrik dari substrat.

Gambar 2.4 Bentuk nyata patch mikrostrip segiempat

Gambar 2.4 memperlihatkan bentuk nyata dari patch mikrostrip segi empat

2.4 Parameter Umum Antena Mikrostrip

2.4.1 Dimensi Antena

Untuk mencari dimensi antena microstrip (W dan L), harus diketahui terlebih dahulu parameter bahan yang digunakan yaitu tebal dielektrik (h), konstanta dielektrik (εr), tebal konduktor (t) dan rugi – rugi bahan. Panjang antena microstrip harus disesuaikan, karena apabila terlalu pendek maka bandwidth akan sempit sedangkan apabila terlalu panjang bandwidth akan menjadi lebih lebar tetapi efisiensi radiasi akan menjadi kecil. Dengan mengatur lebar dari antena microstrip (W) impedansi input juga akan berubah. Pendekatan yang digunakan untuk mencari panjang

dan lebar antena microstrip dapat menggunakan persamaan : .

……….(2.1)

Dimana :

W : lebar konduktor εr : konstanta dielektrik

c : kecepatan cahaya di ruang bebas ( 3x108) fo : frekuensi kerja antenna

Sedangkan untuk menentukan panjang patch (L) diperlukan parameter ΔL yang merupakan pertambahan panjang dari L akibat adanya fringing effect.

Pertambahan panjang dari L (ΔL) tersebut dirumuskan dengan :

……….(2.2)

Dimana h merupakan tinggi substrat atau tebal substrat, dan εeff konstanta dielektrik relatif yang dirumuskan sebagai :

……….(2.3)

Dengan panjang patch (L) dirumuskan oleh :

L = Leff – 2ΔL ……….(2.4) Dimana Leff merupakan panjang patch efektif yang dapat dirumuskan dengan :

……….(2.5)

2.4.2 Frekuensi Resonansi

Frekuensi resonansi sebuah antena dapat diartikan sebagai frekuensi kerja antena di mana pada frekuensi tersebut seluruh daya dipancarkan secara maksimal. Pada umumnya frekuensi resonansi menjadi acuan frekuensi kerja antena. Frekuensi resonansi secara matematis dapat dirumuskan dalam bentuk

fungsi berikut :

……….(2.6)

Dimana :

Fr : frekuensi resonansi

Vo : kecepatan cahaya di ruang bebas L : panjang antenna

εr : konstanta dielektrik

2.4.3 Bandwidth

Bandwidth suatu antena didefinisikan sebagai rentang frekuensi di mana kinerja antena yang berhubungan dengan beberapa karakteristik (seperti impedansi masukan, polarisasi, beamwidth, gain, efisiensi, VSWR, return loss) memenuhi spesifikasi standar. Bandwith dapat dicari dengan rumus:.

Dimana : ……….(2.7)

𝑓 2 = frekuensi tertinggi

𝑓 1 = frekuensi terendah

𝑓 c = frekuensi tengah

Ada beberapa jenis bandwidth di antaranya :

a. 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. Nilai return loss dan VSWR yang masih dianggap baik adalah kurang dari -9,54 dB dan 2.

b. Pattern bandwidth, yaitu rentang frekuensi di mana bandwidth, sidelobe, atau gain, yang bervariasi menurut frekuensi memenuhi nilai tertentu. Nilai tersebut harus ditentukan pada awal perancangan antena agar nilai bandwidth dapat dicari.

c. Polarization atau axial ratio bandwidth adalah rentang frekuensi di mana polarisasi (linier atau melingkar) masih terjadi. Nilai axial ratio untuk polarisasi melingkar adalah kurang dari 3 dB ^.

2.4.4 Voltage Standing Wave Ratio (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 yang dikirimkan disebut sebagai koefisien refleksi tegangan (Γ) :

……….(2.8)

di mana ZL adalah impedansi beban (load) dan Z0 adalah impedansi

saluran lossless.

Koefisien refleksi tegangan (Γ) memiliki nilai kompleks, yang merepresentasikan besarnya magnitudo dan fasa dari refleksi. Untuk beberapa kasus yang sederhana, ketika bagian imajiner dari Γ adalah nol, maka :

a. Γ = −1 : refleksi negatif maksimum, ketika saluran terhubung singkat

b. Γ = 0 : tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaan matched sempurna.

c. Γ = +1 : refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian terbuka.

Rumus untuk mencari nilai VSWR adalah :

……….(2.9)

Kondisi yang paling baik adalah ketika VSWR bernilai 1 (S=1) yang berarti tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna. Namun kondisi ini pada praktiknya sulit untuk didapatkan. Oleh karena itu, nilaistandar VSWR yang diijinkan untuk fabrikasi antena adalah VSWR≤2.

2.4.5 Return Loss

Return loss adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang

yang direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan.

Return loss dapat terjadi karena adanya diskontinuitas di antara saluran transmisi dengan impedansi masukan beban (antena). Pada rangkaian gelombang mikro yang memiliki diskontinuitas (mismatched), besarnya return loss bervariasi tergantung pada frekuensi seperti yang ditunjukkan oleh :

……….(2.10) Nilai dari return loss yang baik adalah di bawah -9,54 dB, nilai ini diperoleh untuk nilai VSWR 2 sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan atau dengan kata lain, saluran transmisi sudah matching. Nilai parameter ini menjadi salah satu acuan untuk melihat apakah antena sudah dapat bekerja pada frekuensi yang diharapkan atau tidak

2.4.6 Pola Radiasi

Pola radiasi pada sebuah antena didefenisikan sebagai sebuah fungsi matematis atau sebuah gambaran grafis dari komponen-komponen radiasi sebuah antena. Pola radiasi biasanya digambarkan dalam daerah medan jauh dan ditunjukkan sebuah fungsi koordinat direksional.

2.4.7 Penguatan (Gain)

Ada dua jenis penguatan (gain) pada antena, yaitu penguatan

absolut (absolute gain) dan penguatan relatif (relative gain). Penguatan

absolut pada sebuah antena didefenisikan sebagai perbandingan antara

intensitas pada arah tertentu dengan intensitas radiasi yang diperoleh jika

daya yang diterima oleh antena teradiasi secara isotropic. Intensitas radiasi yang berhubungan dengan daya yang diradiasikan secara isotropic sama dengan daya yang diterima oleh antena

(Pin ) dibagi dengan 4π. Penguatan absolut ini dapat dihitung dengan rumus

……….(2.11)

. Selain penguatan absolut, ada juga penguatan relatif. Penguatan relatif didefenisikan sebagai perbandingan antara perolehan daya pada sebuah arah dengan perolehan daya pada antena referensi pada arah yang direferensikan juga. Daya masukan harus sama di antara kedua antena itu. Akan tetapi, antena referensi merupakan sumber isotropic yang lossless.

Secara umum dapat dihubungkan :

……….(2.12)

Jika arah tidak ditentukan, maka perolehan daya biasanya diperoleh dari arah radiasi maksimum. Pada umumnya gain diberikan dalam bentuk desibel. Secara matematis persamaan konversinya dapat ditulis :

G(db) = 10 log

10

(e

cd

D

0

) ……….(2.13) Dimana :

Ecd = efisiensi rata – rata

D0 = direktivitas maksimum

2.4.8 Impedansi Masukan

Impedansi masukan ataupun input impedance (Zin ) didefinisikan sebagai impedansi yang direpresentasikan oleh suatu antena pada terminalnya atau rasio dari tegangan ke arus pada sepasang terminal ataupun rasio komponen yang sesuai dari medan elektrik ke medan magnetik pada sebuah titik.

Gambar 2.5 Antena pada mode transmisi

Gambar 2.5 menunjukkan antena pada mode transmisi yang memiliki terminal a dan b. Secara matematis persamaan impedansi antena pada terminal a dan b dapat dirumuskan sebagai berikut :

Za = Ra + jXa ……….(2.14)

Dimana :

Za = impedansi antena pada terminal a-b

Ra = tahanan antena pada terminal a-b

Xa = reaktansi antena pada terminal a-b

2.4.9 Polarisasi

Energi yang diradiasikan oleh antena merupakan gelombang elektromagnetik yang terdiri dari medan listrik dan magnet yang saling tegak lurus dan masing-masing juga tegak lurus dengan arah propagasi. Medan listrik dari gelombang elektromagnetik ini digunakan untuk menggambarkan polarisasi dari antena. Polarisasi dapat diklasifikasikan sebagai linear (linier), sirkular (melingkar), atau elliptical (elips).

a. Polarisasi Linier

Polarisasi linier (Gambar 2.6) terjadi jika suatu gelombang yang berubah menurut waktu pada suatu titik di ruang memiliki vector medan elektrik (atau magnet) pada titik tersebut selalu berorientasi pada garis lurus yang sama pada setiap waktu.

Hal ini dapat terjadi jika vektor (elektrik maupun magnet) memenuhi :

1. Hanya ada satu komponen, atau

2. 2 komponen yang saling tegak lurus secara linier yang berada pada perbedaan fasa waktu atau 180º atau kelipatannya.

Gambar 2.6. Polarisasi linier

b. Polarisasi Melingkar

Polarisasi melingkar (Gambar 2.7) terjadi jika suatu gelombang yang

berubah menurut waktu pada suatu titik memiliki vektor medan

elektrik (atau magnet) pada titik tersebut berada pada jalur lingkaran

sebagai fungsi waktu. Kondisi yang harus dipenuhi untuk mencapai

jenis polarisasi ini adalah :

1. Medan harus mempunyai 2 komponen yang saling tegak lurus

linier

2. Kedua komponen tersebut harus mempunyai magnitudo yang

sama

3. Kedua komponen tersebut harus memiliki perbedaan fasa

waktu pada kelipatan ganjil 90º.

Polarisasi melingkar dibagi menjadi dua, yaitu Left Hand Circular

Polarization (LHCP) dan Right Hand Circular Polarization (RHCP).

LHCP terjadi ketika δ = +π / 2 , sebaliknya RHCP terjadi ketika δ =

−π / 2

Gambar 2.7. Polarisasi melingkar

Polarisasi yang melingkar sifatnya berorientasi pada jalur

lingkaran, artinya menerima gelombang tidak hanya satu arah saja

tetapi juga sekitarnya. Polarisasi melingkar biasa digunakan pada

komunikasi satelit karena antara satelit dan antena di bumi tidak

memiliki keadaan yang selalu tetap. Komunikasi satelit juga

membutuhkan sudut keterarahan (directivity) dari antena di

bumi, karena orbit satelit dengan membentuk sudut elevasi

(elevation angle) yang berguna untuk menghindari adanya

rugi- rugi gelombang akibat adanya halangan bangunan atau

gedung yang tinggi.

c. Polarisasi Elips

Polarisasi elips (Gambar 2.8) terjadi ketika gelombang yang berubah menurut waktu memiliki vektor medan (elektrik atau magnet) berada pada jalur kedudukan elips pada ruang. Kondisi yang harus dipenuhi untuk mendapatkan polarisasi ini adalah : 1. Medan harus mempunyai dua komponen linier

orthogonal.

2. Kedua komponen tersebut harus berada pada magnitudo yang sama atau berbeda.

Jika kedua komponen tersebut tidak berada pada magnitude yang sama, perbedaan fasa waktu antara kedua komponen tersebut harus tidak bernilai 0º atau kelipatan 180º (karena akan menjadi linier). Jika kedua komponen berada pada magnitudo yang sama maka perbedaan fasa di antara kedua komponen tersebut harus tidak merupakan kelipatan ganjil dari 90º (karena akan menjadi lingkaran).

Gambar 2.8. Polarisasi Elips

2.5 Antena Mikrostrip Array

Antena susun mikrostrip (array) adalah susunan dari beberapa antenna yang identik. Antena mikrostrip array dapat berbentuk seri, paralel, atau gabungan dari keduanya. Dalam antena mikrostrip array, yang disusun secara array adalah bagian patch. Medan total dari antena array ditentukan oleh penjumlahan vektor dari medan yang diradiasikan oleh elemen tunggal.

Gambar 2.9 Antena Mikrostrip Dengan TeknikArray

Untuk mendukung antena mikrostrip teknik array diperlukan teknik menghubungkan dua buah patch yaitu dengan menggunakan T-Junction. T- junction 50 Ohm. Adapun T-junction yang digunakan dalam tulisan ini adalah yang memiliki impedansi 70,7 ohm.

.

Gambar 2.10. T-Junction Untuk Antena Mikrostrip

2.6 Jarak Antar elemen

Pada perancangan antena susun mikrostrip dual-band jarak antar elemen d perlu diperhatikan, adapun nilai d diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut ini :

. ……….(2.15)

Dimana :

D = jarak antar elemen λ = panjang gelombang f = frekensi kerja

2.7 WLAN (Wireless Local Area Network)

Pada akhir 1970-an IBM mengeluarkan hasil percobaan mereka

dalam merancang WLAN dengan teknologi IR, perusahaan lain seperti

Hewlett-Packard (HP) menguji WLAN dengan RF. Kedua perusahaan

tersebut hanya mencapai data rate 100 Kbps. Karena tidak memenuhi

standar IEEE 802 untuk LAN yaitu 1 Mbps maka produknya tidak

dipasarkan. Baru pada tahun 1985, (FCC) menetapkan pita Industrial,

Scientific and Medical (ISM band) yaitu 902-928MHz, 2400-2483.5 MHz

dan 5725-5850 MHz yang bersifat tidak terlisensi, sehingga pengembangan

WLAN secara komersial memasuki tahapan serius. Barulah pada tahun

1990 WLAN dapat dipasarkan dengan produk yang menggunakan teknik

spread spectrum (SS) pada pita ISM, frekuensi terlisensi 18-19 GHz dan

teknologi IR dengan data rate >1 Mbps. Pada tahun 1997, sebuah lembaga

independence bernama IEEE membuat spesifikasi/standar WLAN pertama yang diberi kode 802.11. Peralatan yang sesuai standar 802.11 dapat bekerja pada frekuensi 2,4GHz, dan kecepatan transfer data (throughput) teoritis maksimal 2 Mbps.

Pada bulan Juli 1999, IEEE kembali mengeluarkan spesifikasi baru bernama 802.11b. Kecepatan transfer data teoritis maksimal yang dapat dicapai adalah 11 Mbps. Kecepatan tranfer data sebesar ini sebanding dengan Ethernet tradisional (IEEE 802.3 10Mbps atau 10Base-T). Peralatan yang menggunakan standar 802.11b juga bekerja pada frekuensi 2,4Ghz.

Salah satu kekurangan peralatan wireless yang bekerja pada frekuensi ini adalah kemungkinan terjadinya interferensi dengan cordless phone, microwave oven, atau peralatan lain yang menggunakan gelombang radio pada frekuensi sama.

Pada saat hampir bersamaan, IEEE membuat spesifikasi 802.11a yang menggunakan teknik berbeda. Frekuensi yang digunakan 5Ghz, dan mendukung kecepatan transfer data teoritis maksimal sampai 54Mbps.

Gelombang radio yang dipancarkan oleh peralatan 802.11a relatif sukar menembus dinding atau penghalang lainnya. Jarak jangkau gelombang radio relatif lebih pendek dibandingkan 802.11b. Secara teknis, 802.11b tidak kompatibel dengan 802.11a. Namun saat ini cukup banyak pabrik hardware yang membuat peralatan yang mendukung kedua standar tersebut.

Pada tahun 2002, IEEE membuat spesifikasi baru yang dapat

menggabungkan kelebihan 802.11b dan 802.11a. Spesifikasi yang diberi

kode 802.11g ini bekerja pada frekuensi 2,4Ghz dengan kecepatan transfer

data teoritis maksimal 54Mbps. Peralatan 802.11g kompatibel dengan 802.11b, sehingga dapat saling dipertukarkan. Misalkan saja sebuah komputer yang menggunakan kartu jaringan 802.11g dapat memanfaatkan access point 802.11b, dan sebaliknya.

Pada tahun 2006, 802.11g dikembangkan dengan menggabungkan teknologi 802.11b, 802.11g. Teknologi yang diusung dikenal dengan istilah MIMO (Multiple Input Multiple Output) merupakan teknologi Wi-Fi terbaru. MIMO dibuat berdasarkan spesifikasi Pre-802.11n. Kata ”Pre-”

menyatakan “Prestandard versions of 802.11n”. MIMO menawarkan peningkatan throughput, keunggulan reabilitas, dan peningkatan jumlah klien yg terkoneksi. Daya tembus MIMO terhadap penghalang lebih baik, selain itu jangkauannya lebih luas sehingga Anda dapat menempatkan laptop atau klien Wi-Fi sesuka hati. Access Point MIMO dapat menjangkau berbagai perlatan Wi-Fi yg ada disetiap sudut ruangan.

Secara teknis MIMO lebih unggul dibandingkan saudara tuanya 802.11a/b/g. Access Point MIMO dapat mengenali gelombang radio yang dipancarkan oleh adapter Wi-Fi 802.11a/b/g. MIMO mendukung kompatibilitas mundur dengan 802.11 a/b/g. Peralatan Wi-Fi MIMO dapat menghasilkan kecepatan transfer data sebesar 108Mbps.Wireless Local Area Network (WLAN) adalah suatu jaringan area lokal nirkabel yang digunakan gelombang radio sebagai media transmisinya dan untuk memberi sebuah koneksi jaringan ke seluruh pengguna dalam area sekitar.

Area dapat berjarak dari ruangan tunggal ke seluruh kampus.

WLAN adalah suatu jaringan nirkabel yang menggunakan frekuensi

radio untuk komunikasi antara perangkat komputer dan akhirnya titik akses yang merupakan dasar dari transceiver radio dua arah yang tipikalnya bekerja di bandwidth 2,4 GHz ( 802.11b, 802.11g). Kebanyakan peralatan mempuanyai kualifikasi Wi-Fi(wireless fidelity) dan menawarkan beberapa level keamanan seperti WEP dan WPA.

2.7.1 Standar WLAN 802.11

Seiring dengan perkembangan yang semakin pesat, beberapa pabrikan RF wireless mempunyai metode berbeda dalam mengembangkan frekuensi, skema encoding, jenis antena, dan protokol jaringan wireless.

Banyaknya variasi jenis tentu saja tidak menguntungkan bagi para pengguna. Untuk itu pada jaringan wireless ditetapkan standarisasi peralatan wireless yang disebut standarisasi IEEE 802.11. Dengan berkembangnya waktu, implementasi dari standar ini semakin populer dan meluas. Penambahan ekstensi di belakang 802.11 dipergunakan untuk mengenali beberapa perbaikan dan tambahan fitur dari standar yang telah ditentukan oleh 802.11. Dari sekian banyak standar, ada empat jenis standar yang sering digunakan dan paling dikenal yaitu standar awal 802.11, 802.11a, 802.11b, dan 802.11g

2.7.2 Standar Awal WLAN 802.11

Standar ini merupakan standar awal untuk WLAN yang

diperkenalkan pada tahun 1997 oleh IEEE. Standar ini beroperasi pada

layer fisik yang menggunakan teknologi penyebaran spektrum Frequency

Hopping Spread Spectrum (FHSS) dan Direct Sequence Spread Spectrum

(DSSS) yang beroperasi pada pita 2,4 GHz dan data rate hingga 2

Mbps. Karena versi ini hanya mempunyai data rate maksimum 2 Mbps, versi ini tidak banyal dipergunakan pada WLAN indoor.

802.11 merupakan standar dasar WLAN yang mendukung transmisi data 1 Mbps hingga 2 Mbps. 802.11a merupakan standar High Speed WLAN untuk 5 GHz band yang mendukung hingga 54 Mbps. 802.11b merupakan standar WLAN untuk 2,4 GHz band yang mendukung hingga 11 Mbps atau disebut Wi-Fi

2.7.3 Standar 802.11a

Pada tahun 1999, IEEE mengeluarkan standar 802.11a yang

beroperasi pada pita 5 GHz. Standar ini menggunakan skema modulasi

yang disebut Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

dengan kecepatan transmisi data mencapai 54 Mbps. Keuntungan utama

dari standar ini adalah kapasitasnya yang cukup tinggi yang menjadikan

standar ini sebagai pilihan yang tepat untuk mendukung aplikasi yang

membutuhkan performa tinggi, seperti streaming video. Kekurangan dari

standar ini adalah terbatasnya cakupan area pancarnya karena

menggunakan pita frekuensi 5 GHz. Pita ini hanya dapat mencakup area

tidak lebih dari 50 meter pada berbagai fasilitas. Akibatnya standar ini

memerlukan AP yang lebih banyak. Seperti terlihat dari tabel dibawah ini :

Tabel 2.1 standar-standar WLAN 802.11

802.11

Standar dasar WLAN yang mendukung transmisi data 1 Mbps hingga 2 Mbps

802.11a

Standar High Speed WLAN untuk 5 Ghz band yang mendukung hingga 54 Mbps

802.11b

Standar WLAN untuk 2,4 Ghz band yang mendukung hingga 11 Mbps atau disebut Wi-fi

802.11e

Perbaikan dari QoS (Quality of Service) pada semua

Interface radio IEEE WLAN

802.11f

Mendefinisikan komunikasi inter-Access point untuk memfasilitasi beberapa vendor yang

mendistribusikan WLAN

802.11g

Menetapkan teknik modulasi tambahan untuk 2,4 Ghz band, yang dimasukan untuk menyediakan

kecepatan hingga 54 Mbps

802.11h

Mendefinisikan pengeturan spectrum 5 Ghz band yang digunakan di eropa dan asia fasifik

802.11i

Menyediakan keamanan yang lebih baik. Penentuan

alamat dimana terdapat kelemahan pada protocol authentifikasi dan enkripsi

80211j

PEnambahan pengalamatan pada kanal 4,9 Ghz hingga 5 Ghz untuk standar 802.11a di jepang.

2.7.4 Wireless Channel

Jaringan wireless menggunakan konsep yang sama dengan stasiun

radio, dimana saat ini terdapat dua alokasi frekuensi yang digunakan yaitu

2,4 GHz dan 5 GHz yang bisa dianalogikan sebagai frekuensi radio AM

dan FM. Frekuensi 2,4 GHz yang digunakan oleh 802.11b/g juga dibagi menjadi channel – channel seperti pembagian frekuensi untuk stasiun radio.

Organisasi internasional ITU (International Telecomunication Union) yang bermarkas di Genewa membaginya menjadi 14 channel namun setiap negara mempunyai kebijakan tertentu terhadap channel ini.

Amerika hanya mengijinkan penggunakan channel 1-11, Eropa hanya menggunakan 1-13, sedangkan di Jepang diperbolehkan menggunakan semua channel yang tersedia yaitu 1-14. Frekuensi channel dapat dilihat pada Tabel 2.2

Tabel 2.2 Wi-Fi Channel

Channel Frequency (MHz)

North America Japan Most Of World1

1 2412 Yes Yes Y

e s

2 2417 Yes Yes Y

e s

3 2422 Yes Yes Y

e s

4 2427 Yes Yes Y

e s

5 2432 Yes Yes Y

e s

6 2437 Yes Yes Y

e s

7 2442 Yes Yes Y

e s

8 2447 Yes Yes Y

e s

9 2452 Yes Yes Y

e s

10 2457 Yes Yes Y

e s

11 2462 Yes Yes Y

e s

12 2467 No Yes Y

e s

13 2472 No Yes Y

e s

14 2484 No 11b only N

o

2.8 Simulator Ansoft HFSS V13.0

Dalam tugas akhir ini simulator yang digunakan adalah Ansoft HFSS V13.0. Pada HFSS, model geometri secara otomatis dibagi kedalam sejumlah besar tetrahedron. HFSS adalah simulator gelombang elektromagnetik penuh dengan performa yang baik untuk pemodelan benda 3 dimensi yang memiliki volume yang berubah-ubah. HFSS ini menyatukan proses simulasi, visualisasi, dan proses pemodelan kedalam suatu bentuk yang mudah untuk dipelajari. Simulator ini dapat dimanfaatkan untuk menghitung parameter seperti S parameter, frekuensi resonansi, dan medan.

HFSS adalah simulator interaktif yang elemen dasar mesh-nya adalah tetrahedron. Hal ini membuat kita dapat menyelesaikan persoalan yang berhubungan dengan bentuk geometri 3 dimensi yang berubah-ubah khususnya yang memilki bentuk dan kurva yang kompleks.

HFSS adalah kependekan dari High Frequency Structure Simulator . Ansoft merupakan software pelopor yang menggunakan Finite Element Method(FEM) untuk simulasi elektromagnetik dengan mengembangkan serta menerapkan teknologi seperti tangential vector finite elements, adaptive meshing, dan Adaptive Lanczos-Pade Sweep (ALPS).

Adapun tampilan dari HFSS dapat dilihat pada Gambar 2.9

Gambar 2.11 Tampilan awal Ansoft HFSS v13.0.

2.9 Proses pencarian solusi simulator HFSS V13.0

Untuk mendapatkan hasil grafik, seperti VSWR dan Gain, pada antena rancangan terlebih dahulu diberi Boundaries dan Excitation.

Kemudian dilakukan analysis setup, yang terdiri atas solution setup dan

frequency sweep. Solution setup terdiri dari frekuensi unit, nilai siklus

mesh, dan Delta S. Frekuency sweep adalah memberikan nilai range

frekuensi yang akan dijadikan frekuensi acuan. Skema proses pencarian

solusi pada Ansoft dapat dilihat pada Gambar 2.10

Gambar 2.12 Proses pencarian solusi HFSS 13.0 Dari Gambar 2.10 dapat dijelaskan bahwa :



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 sumber generator.



Parametric model adalah susunan yang terdiri dari bentuk

geometri dan material yang tersusun didalamnya, yang akan

membangun bentuk pemodelan simulasi. Pada tahap ini juga,

kita memberikan pembatasaan lingkup pada device pemodelan

(Boundaries) dan mendefinisikan letak pencatuan model (Excitation).



Sebelum proses simulasi pencarian solusi dilakukan maka harus diinisialisasikan parameter analisa terlebih dahulu (solution setup). Parameter ini meliputi:

a. Frekuensi unit. Parameter ini berfungsi untuk menentukan nilai frekuensi kerja mesh dalam proses pencarian solusi yang menggunakan sistem adaptive mesh.

b. Nilai maksimum jumlah siklus mesh. Nilai ini adalah kriteria nilai jumlah siklus mesh untuk menghentikan proses pencarian solusi adaptive.

c. Delta S. Nilai ini adalah nilai perubahan didalam magnituda parameter S antara dua lintasan yang saling berhubungan.

Pada tahap ini juga kita memberikan nilai range frekuensi

(frequency sweep) yang merupakan range frekuensi yang akan dicari

nilai solusinya.