PERANCANGAN DAN REALISASI ANTENA MIKROSTRIP E-SHAPE TERMODIFIKASI UNTUK TRIPLE BAND
Mochamad Farizd Nurjaman¹, Bambang Setia Nugroho², Enceng Sulaeman³
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom
Abstrak
Teknologi komunikasi di masa depan diharapkan dapat mengintegrasikan komunikasi lebih dari satu sistem ke dalam satu ruang atau tempat yang terbatas. Dengan begitu, antena terminal komunikasi di masa depan tidak hanya diciptakan untuk alat yang ringan dan fungsi tunggal tetapi juga harus memenuhi syarat mampu beroperasi pada Tripleband atau multiband yang cukup untuk mencakup daerah band operasi yang dimungkinkan. Oleh karena itu dibutuhkan suatu antena yang mampu memenuhi berbagai kebutuhan komunikasi yang berbeda tersebut. Salah satunya adalah Shaped Rectangular Patch Antena. Antena mikrostrip persegi panjang yang memiliki dimensi yang sederhana (compact), mudah dimodifikasi dan bisa dikembangkan menjadi antena yang bersifat multifrekuensi
Kata Kunci : Triple-Band, Antena Mikrostrip persegi panjang, E-shape
Abstract
Communications technology in future expected can integrate the communications more than one system into one finite place or space. That way, antenna of communications terminal in future do not only created for the appliance of light and single function but also have to be up to standard able to operate on the Tripleband or multiband which is last for including conducive operation band area. Therefore required an antenna capable to fulfill various the different communications requirement. One of them is Shaped Rectangular Patch Antenna. Rectangular Microstrip Antenna own the simple dimension which is compact, easy modification and amendable become the antenna having the character of multifrequency
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Teknologi komunikasi di masa depan diharapkan dapat mengintegrasikan komunikasi lebih dari satu sistem ke dalam satu ruang atau tempat yang terbatas. Dengan begitu, antena terminal komunikasi di masa depan tidak hanya diciptakan untuk alat yang ringan dan fungsi tunggal tetapi juga harus memenuhi syarat mampu beroperasi pada
Tripleband atau multiband yang cukup untuk mencakup daerah band operasi yang dimungkinkan.
Ada beberapa cara untuk dapat menghasilkan lebih dari dua frekuensi yang berbeda
[1]
, yaitu:
1.Orthogonal Mode Multi Frequency Patch Antennas.
2.Multi Patch Frequency
3.Antennas Reactively Loaded Multi Frequency Patch Antennas
Orthogonal Mode Multi Frequency Patch Antennas adalah suatu jenis antena mikrostrip yang dicatu oleh dua atau lebih mode dominan yang tegak lurus satu dengan yang lainnya. Multi Patch Frequency Antennas adalah jenis antena mikrostrip yang mempergunakan lebih dari satu elemen antena dimana masing masing elemen mempunyai frekuensi resonansi yang berbeda. Sedangkan Reactively Loaded Multi Frequency Patch Antennas adalah jenis antena mikrostrip dimana dengan memberikan beban reaktif tambahan maka secara keseluruhan antena tersebut akan beresonansi pada dua atau lebih frekuensi yang berbeda.
Istilah multiband antenna [2][16] sebenarnya lebih mengacu pada kemampuan dari sistem antenna tersebut yang dapat menghasilkan frekuensi kerja yang kita inginkan.
Sehingga begitu berpengaruhnya antenna multiband dalam system komunikasi mobile
masa depan, maka penelitian tentang antenna multiband ini sangat dibutuhkan. Maka dari itu penulis akan mencoba merancang dan merealisasikan antena mikrostrip sederhana yang diharapkan mampu bekerja pada tiga frekuensi yang berbeda menggunakan metoda penggabungan tiga elemen antena yang berbeda dimana tiap elemen mempunyai frekuensi resonansi yang berbeda pula.
1.2 PERMASALAHAN
1.2.1 RUMUSAN MASALAH
Perumusan masalah dari Tugas Akhir ini adalah :
1. Bagaimana merancang dan mensimulasikan antena dengan memodifikasi antena mikrostrip persegi panjang menjadi bentukE-shape.
2. Bagaimana menentukan dimensi antenna agar dapat bekerja pada tiga frekuensi yang berbeda.
3. Bagaimana menentukan dimensi dan posisi darishorting pin serta probe
feed-nya agar didapat hasil respon frekuensi yang optimal.
4. Bagaimana menentukan spesifikasi antenna yang optimal untuk dimplementasikan berdasar pada hasil simulasi.
1.2.2 BATASAN MASALAH
Pada Tugas Akhir ini terdapat beberapa batasan masalah sebagai berikut :
1. Jenis antenna yang disimulasikan adalah antenna microstrip segi empat membentuk huruf E modifikasi dengan menggunakan satushorting pin.
2. Simulasi menggunakan software ansoftHFSS versi 10 3. Spesifikasi antena mikrostrip E-shape yang diinginkan, yaitu:
Range Frekuensi kerja : 890-960MHz, 1710-1880MHz dan 2400-2484MHz
Gain : 3 dBi
Bandwidthfrekuensi : 10 MHz
VSWR : 2
Impedansi saluran : 50
Pola Radiasi : Omnidireksional
4. Range Frekuensi kerja antenna direncanakan pada 900 MHz, 1800 MHz, dan 2400 Mhz
5. Fokus Perancangan antenna mikrostripE-shape adalah antenatripleband yang optimal untuk diimplementasikan.
1.3 TUJUAN PENULISAN
Tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Membuat antenna mikrostrip persegi panjang menjadi bentuk E-shape yang dapat bekerja pada tiga frekuensi berbeda secara optimal dengan teknik single pencatuan
probe feed danshorting pin sesuai spesifikasi yang diinginkan.
2. Menghasilkan bentuk dan dimensi antena mikrostrip E-shape yang tepat untuk diimplementasikan.
3. Melakukan pengukuran dan menganalisa realisasi antena mikrostrip E-shape yang sesuai dengan spesifikasi sehingga dapat bekerja optimal pada tiga frekuensi yang berbeda.
4. Mampu menganalisa parameter VSWR antena terhadap perubahan posisi shorting pin
danprobe feed-nya.
1.4 METODOLOGI PENELITIAN
Pengerjaan tugas akhir ini menggunakan metodologi 1. Studi Literatur
Pencarian dan pengumpulan literatur – literatur yang berkaitan dengan masalah – masalah yang ada pada tugas akhir ini, baik berupa artikel, jurnal, buku referensi, internet, dan sumber – sumber lain yang berhubungan dengan masalah pada tugas akhir ini.
2. Simulasi
Merupakan proses mensimulasikan model antena dengan softwareHFSS 10. 3. Perancangan dan Realisasi antena.
Membuat perancangan terhadap antena berdasarkan parameter – parameter yang dibutuhkan. Berdasarkan perancangan yang ada, kemudian merealisasikan rancangan tersebut sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan
4. Pengukuran dan Analisis
Bertujuan menganalisis data yang diperoleh dari simulasi dan realisasi untuk membandingkan hasil pengukuran simulasi dengan pengukuran dilapangan.
1.5 SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan pada Tugas Akhir ini terdiri dari lima bab, yaitu:
Bab I. Pendahuluan
Bab ini berisi uraian mengenai latar belakang pembuatan Tugas Akhir, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, dan metodologi penelitian dan sistematika penulisan.
Bab II. Landasan Teori
Bab ini membahas tentang konsep dasar antena microstrip, parameter pola radiasi dan VSWR pada antena dan konsep antenamultiband
Bab III. Desain dan Simulasi Antena
Pada bab ini disajikan bagaimana proses simulasi dilakukan serta membuat hasil simulasi yang optimal untuk direalisasikan.
Bab IV. Pengukuran dan Analisa
Bab ini berisi tentang analisa antena mikrostrip E-shape, modifikasi posisiprobe feed
danshorting pin serta analisa data hasil pengukuran parameter antena.
Bab V. Kesimpulan dan Saran
Bab ini membahas kesimpulan-kesimpulan serta saran yang dapat ditarik dari keseluruhan Tugas 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 mikrostripE-shape termodifikasi untuktriple band adalah sebagai berikut:
1. Perealisasian antena cukup memenuhi spesifikasi perancangan yang mampu menghasilkan tiga frekuensi resonansi yang berbeda meskipun terjadi pergeseran pada frekuensi atasnya yaitu 2412.5 MHz menjadi 2654.2 MHz tetapi memiliki niai VSWR 2 sebesar 1.152.
2. Dari hasil pengukuran antena realisasi dan simulasi diperoleh besar bandwidth 10 MHz yang sudah memenuhi spesifikasi awal perencanaan antena.
3. Gain antena simulasi didapatkan 3.07 dBi pada frekuensi 900 MHz, 3.38 dBi pada freuensi 1800 MHz dan 3.88 pada frekuensi 2600MHz serta realisasi sebesar 3.021 dBi pada semua batas frekuensi sudah sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan yaitu bernilai 3 dBi.
4. Pola radiasi yang didapatkan adalah mendekatiomnidireksional yang sudah sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan.
5. Teknik pencatuan probe koaksial dengan shorting pin mampu menggabungkan ketiga elemen antena sehingga menghasilkan antena yang bekerjatripleband.
5.2 Saran
Saran untuk penelitian dan pengembangan kedepan berhubungan dengan topik tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Diperlukannya peningkatan kepresisian dalam pembuatan antena supaya hasil realisasi lebih bisa mendekati hasil simulasi.
2. Dapat membuat modelmultiband lainya sepertiquad-band,penta-band dan lain lain dengan proses penggabungan lebih dari satu elemen antena.
3. Mencoba teknik pencatuan yang lainnya seperti memakai teknik feed line double layer agar dapat meningkatkan kemampuan antena.
4. Untuk mendapatkan gain yang lebih besar dari antena yang dimplementasikan, antena pada Tugas Akhir ini dapat dibuat menjadi antena susunan (array).
5. Dalam pengukuran parameter antena sebaiknya dilakukan pada lingkungan yang bebas medan seperti anechoic chamber, sehingga tidak terjadi pemantulan sinyal oleh objek disekitar.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Surjati, Indra,”Dual Frequency Antena Mikrostrip”, Universitas Trisakti, Jakarta, 2003.
[2] Santosa, Budi, Realisasi Antena Monopol Cpw-Fed G-Shaped Dualband Untuk Aplikasi WLAN Dan WIMAX, Tugas Akhir, POLBAN, Bandung, 2007.
[3] Modul Antena, Laboratorium Antena STT Telkom, Bandung.
[4] Balanis, Constantine A., “Antena Theory: Analysis and Design”, New York: Jhon Wiley & Son Inc, 1982.
[5] Ariyanto, Deden, Perancangan Dan Realisasi Dua Antena Mikrostrip Identik Dengan Celah Udara Pada Frekuensi 2,4 -2,5 Ghz, Tugas Akhir, ITTelkom, Bandung, 2007. [6] Ansoft Corp, “user s guide High Frequency Structure Simulator 10”, Pittsburgh,
USA, 2005.
[7] J.R. James, P.S., Hall,”Handbook of Microstrip Antennas”, Peter Peregrinus Ltd, 1989. [8] Alkanhal, M., “Composite Compact Triple-Band Microstrip Antennas”, PIER 93, 221
– 236, 2009.
[9] Kshetrimayum, R.S., P. Ramu and S. S. Karthikeyan, “Single Printed Monopole Antenna and Notched Antenna with Triangular Tapered Feed Lines for Triband and Pentaband Applications”, Indian Institute of Technology, India, 2007.
[10] Wong, K.L, “Compact and Broadband Microstrip Antennas”, New York: John Wiley & Sons, Inc, 2007.
[11] Nurmantris, Dwi Andi., Simulasi Antena Mikrostrip Beamforming Berdasarkan Kombinasi Switch Gangguan Menggunakan High Frequency Structure Simulator (HFSS), Tugas Akhir, ITTelkom, Bandung, 2010.
[12] Fayad, H. and P. Record, “Multi-Feed Dielectric Resonator Antenna with Reconfigurable Radiation Pattern”, PIER 76, 341–356, 2007.
[13] Guha, Debatosh., “Broadband Design of Microstrip Antennas: Recent Trends And Developments”, University of Calcutta, India, 2003.
[14] Hong, Jia-Sheng, M. J. Lancaster, “Microstrip Filters for RF/Microwave Applications , New York: Jhon Wiley & Son Inc, 2001.
[15] Ansari J. A. and R. B. Ram, “Tunnel Diode Integrated E-shape Patch Antenna for Broadband Operation”, PIER Vol.1, 263 – 273, 2008.
[16] www.wikipedia.co.id
[17] Kabbour Hanzaz, Zakaria Abdeslam, “A Multi-band Antenna for Mobile Handset ”, Universiti Teknologi Malaysia, Malaysia, 2007.
[18] Milligan, Thomas A., “Modern Antenna Design Second Edition”, Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc, 2005.
[19] G. Purnachandra Rao, Kshitiz Agarwal , M. V. Kartikeyan, M.K.Thumm, “Wideband Single Patch E-Shaped Compact Microstrip Antenna For High Speed Wireless Local Area Networks”, Department of Electronics & Computer Engineering, Indian Institute of Technology, Uttranchal, India, 2005.
