BAB II DASAR TEORI
2.1 Antena
Suatu antena dapat diartikan sebagai suatu tranduser antara saluran
transmisi atau pandu gelombang dalam suatu saluran transmisi dan suatu medium
yang tak terikat (zona bebas) tempat suatu gelombang elektromagnetik
berpropagasi (biasanya udara), ataupun sebaliknya. Dalam aplikasinya, suatu
antena dapat berfungsi selain sebagai media pemancar gelombang
elektromagnetik, juga sebagai penerima gelombang elektromagnetik secara efisien
dan berpolarisasi sesuai dengan struktur yang dimilikinya. Selain itu, untuk
meminimalkan refleksi gelombang pada titik antara saluran transmisi dan titik
catu antena, maka suatu antena harus mempunyai kesesuaian (matched) dengan
saluran transmisi yang digunakan. Saluran transmisi adalah alat yang berfungsi
sebagai penghantar atau penyalur energi gelombang elektromagnetik. Suatu
sumber yang dihubungkan dengan saluran transmisi yang tak berhingga
panjangnya menimbulkan gelombang berjalan yang uniform sepanjang saluran
itu. Jika saluran ini dihubung singkat maka akan muncul gelombang berdiri yang
disebabkan oleh interferensi gelombang datang dengan gelombang yang
dipantulkan. Jika gelombang datang sama besar dengan gelombang yang
dipantulkan akan dihasilkan gelombang berdiri murni. Konsentrasi-konsentrasi
energi pada gelombang berdiri ini berosilasi dari energi listrik seluruhnya ke
energi magnet total dua kali setiap periode gelombang itu.
Beberapa contoh antena dalam berbagai bentuk dapat dilihat pada Gambar
2.1. Dan aplikasinya, antena banyak digunakan pada penyiaran radio dan televisi,
anti tabrakan, dan masih banyak fungsi-fungsi yang lain.
Gambar 2.1 Contoh berbagai macam bentuk antena
2.2 Antena Mikrostrip
Antena mikrostrip merupakan salah satu antena yang saat ini banyak
digunakan karena antena mikrostrip berukuran kecil dan ringan. Hal tersebut
merupakan salah satu pertimbangan dalam merancang antena saat ini [1].
Antena mikrostrip terdiri dari 3 bagian, yaitu [1]μ
1. Patch, merupakan bagian dari antena mikrostrip yang berfungsi untuk
meradiasikan gelombang elektromagnetik ke ruang bebas. Patch ini
memiliki ketebalan yang bervariasi dan biasanya terbuat dari bahan
tembaga.
2. Substrate dielektrik, merupakan bagian dari antena mikrostrip yang
berfungsi untuk menyalurkan gelombang elektromagnetik yang berasal
dari patch. Bahan substrate dielektrik beragam, diantaranya plastik,
3. Groundplane, merupakan bagian dari antena mikrostrip yang berfungsi
untuk memisahkan antara substrate dielektrik dengan benda lain yang
dapat mengganggu radiasi sinyal.
Gambaran umum bentuk antena mikrostrip ini dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.2 Struktur antena mikrostrip
Antena mikrostrip adalah antena yang terbuat dari suatu konduktor metal
yang menempel di atas groundplane. Peralatan telekomunikasi khususnya antena,
saat ini mengacu pada antena yang murah dalam pembuatan, memiliki massa yang
ringan, mudah dalam proses integrasi dengan peralatan telekomunikasi lainnya.
Namun disamping kelebihan yang dimiliki, antena mikrostrip juga memiliki
beberapa kelemahan, diantaranya memiliki bandwidth yang kecil, efisiensi yang
rendah, gain yang kecil dan daya yang kecil. Adapun jenis-jenis antena mikrostrip
Gambar 2.3 Bentuk patch antena mikrostrip
2.3 Model Cavity
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
populer 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. εodel cavity dari sebuah antena mikrostrip
diperlihatkan pada Gambar 2.4. Beberapa asumsi model cavity berdasarkan
observasi dari substrate tipis ( h<< 0)[ 2][4]]μ
a. εedan di daerah interior tidak bervariasi dengan z (/z0)karena
substrate sangat tipis (h<< 0).
b. εedan elektrik hanya muncul dalam arah z, Ez saja, dan medan magnetis
oleh patch dan ground plane. Observasi ini juga memperhatikan dinding
elektris atas bawah.
c. Patch arus listrik tidak mempunyai komponen normal pada ujung metal,
yang termasuk komponen tangensial dari , sepanjang sisi diabaikan.
εodel cavity ini menggunakan persamaan εaxwell [2][θ]. Adapun
persamaan εaxwell untuk daerah dibawah Patch adalah sebagai berikutμ
� × � = −���0 H (2.1)
� × � = ���� + � (2.2)
�. � = �/� (2.3)
�. � = � (2.4)
Dimana adalah permitivitas dari substrat, 0 adalah permeabilitas ruang hampa,
dan J adalah rapat arus.
Gambar 2.4 Distribusi muatan dan densitas arus yang terbentuk pada
patch mikrostrip [θ]
Ketika suatu patch (elemen peradiasi) diberikan daya, maka akan terjadi
distribusi muatan seperti yang terlihat pada bagian atas dan bawah dari permukaan
elemen peradiasi dan pada bagian bidang pentanahan (Gambar 2.4). Distribusi
muatan ini diatur dengan dua mekanisme yaitu mekanisme tarik-menarik dan
yang berlawanan yaitu antara muatan yang terdapat pada bagian bawah dari
elemen peradiasi dengan muatan yang terdapat pada bidang pentanahan. Hal
tersebut akan membantu menjaga agar konsentrasi muatan tetap ada pada bagian
bawah elemen peradiasi. εekanisme tolak-menolak terjadi antar muatan yang
terdapat pada bagian bawah elemen peradiasi. Hal tersebut akan meyebabkan
beberapa muatan terdorong dari bagian bawah patch ke bagian atas dari patch.
Pergerakan muatan ini akan meyebabkan arus mengalir pada bagian bawah dan
atas dari elemen peradiasi [3].
εodel analisis cavity mengasumsikan bahwa perbandingan ketebalan
dengan lebar (ketebalan substrate dan lebar elemen peradiasi) sangat kecil dan
akibatnya, mekanisme tarik-menarik antar muatan akan mendominasi dan
meyebabkan sebagian besar konsentrasi muatan dan arus akan terjadi pada bagian
bawah dari permukaan patch. Ketika perbandingan height to width semakin
menurun, arus yang berada pada bagian atas permukaan elemen peradiasi akan
mendekati nol, sehingga tidak akan terbentuk komponen tangensial medan
magnetik pada tepi elemen peradiasi. Empat dinding sisi antena dapat dimodelkan
sebagai permukaan konduktor magnetik yang sempurna. Hal tersebut meyebabkan
distribusi medan magnet dan medan listrik yang terdapat pada elemen peradiasi
tidak terganggu. Akan tetapi pada tataran praktis, komponen tangensial dari
medan magnetik tidak akan sama dengan nol tetapi memiliki nilai yang sangat
kecil dan dinding sisi antena bukan merupakan konduktor magnetik yang
sempurna. Karena dinding cavity (dalam hal ini merupakan material substrat)
lossless, cavity tidak akan beradiasi dan sifat dari impendansi masukannya akan
2.4 Parameter Umum Antena Mikrostrip
Unjuk kerja (performance) dari suatu antena mikrostrip dapat diamati dari
parameternya. Beberapa parameter utama dari sebuah antena mikrostrip akan
dijelaskan sebagai berikutμ
2.4.1 Bandwidth
Bandwidth suatu antena didefinisikan sebagai rentang frekuensi di mana
kinerja antena yang berhubungan dengan beberapa karakteristik (seperti
impedansi masukan, pola, beamwidth, polarisasi, gain, efisiensi, VSWR, return
loss, axial ratio) memenuhi spesifikasi standar. Pada Gambar 2.η terlihat rentang
frekeunsi yang menjadi bandwith [3].
Return loss
bandwith-10dB
Gambar 2.η Rentang frekuensi yang menjadi bandwith
Bandwith dapat dicari dengan menggunakan rumus berikut ini μ
BW= f2- f1
fc x100% (2.η)
Ada beberapa jenis bandwidth di antaranya [3]μ
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. Pada umumnya nilai return loss dan VSWR yang masih dianggap
baik masing-masing adalah kurang dari -λ,η4 dBi dan 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.
Polarization atau axial ratio bandwidth adalah rentang frekuensi di manapolarisasi (linier atau melingkar) masih terjadi. Nilai axial ratio untuk
polarisasi melingkar adalah kurang dari 3 dBi.
2.4.2 Return δoss
Return Loss adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang
direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan [4]. Return Loss
digambarkan sebagai peningkatan amplitudo dari gelombang yang direfleksikan
(V0-) dibanding dengan gelombang yang dikirim (V0 +). Return Loss dapat
terjadi akibat adanya diskontinuitas diantara saluran transmisi dengan impedansi
masukan beban (antena). Pada rangkaian gelombang mikro yang memiliki
diskontinuitas (mismatched), besarnya return loss bervariasi tergantung pada
frekuensi [4].
Γ=V0
-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 (Γ ) [4]μ
Γ= V0
-merepresentasikan besarnya magnitudo dan fasa dari refleksi. Untuk beberapa
kasus yang sederhana, ketika bagian imajiner dari Γ adalah nol, maka μ
μ refleksi negatif maksimum, ketika saluran terhubung singkat
μ tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaan matched
sempurna
μ refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian
terbuka
Sedangkan rumus untuk mencari nilai VSWR adalah [4]μ
VSWR= ||Ṽ|Ṽ|maxmin= 1+ 1 |Γ|
-|Γ| (2.λ)
Kondisi yang paling baik adalah ketika VSWR bernilai 1 (VSWR =1)
Namun kondisi ini pada praktiknya sulit untuk didapatkan. Pada umumnya nilai
VSWR yang dianggap masih baik adalah VSWR ≤ 2.
2.4.4 Polarisasi
Polarisasi antena adalah polarisasi dari gelombang yang ditransmisikan
oleh antenna. Jika arah tidak ditentukan maka polarisasi merupakan polarisasi
pada arah gain maksimum. Pada praktiknya, polarisasi dari energi yang teradiasi
bervariasi dengan arah dari tengah antena, sehingga bagian lain dari pola radiasi
mempunyai polarisasi yang berbeda [3].
Polarisasi dari gelombang yang teradiasi didefinisikan sebagai suatu
keadaan gelombang elektromagnet yang menggambarkan arah dan magnitude
vektor medan elektrik yang bervariasi menurut waktu. Selain itu, polarisasi juga
dapat didefinisikan sebagai gelombang yang diradiasikan dan diterima oleh antena
pada suatu arah tertentu [3].
Polarisasi dapat diklasifikasikan sebagai linier (linier), circular
(melingkar), atau elliptical (elips). Polarisasi linier (Gambar 2.θ) terjadi jika suatu
gelombang yang berubah menurut waktu pada suatu titik di ruang memiliki vektor
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 [3] μ
a. hanya ada satu komponen, atau
b. 2 komponen yang saling tegak lurus secara linier yang berada pada
Gambar 2.θ Polarisasi linier
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 μ
a. εedan harus mempunyai 2 komponen yang saling tegak lurus linier
b. Kedua komponen tersebut harus mempunyai magnitudo yang sama
c. Kedua komponen tersebut harus memiliki perbedaan fasa waktu pada
kelipatan ganjil λ00.
Polarisasi melingkar dibagi menjadi dua, yaitu δeft Hand Circular
Polarization (δHCP) dan Right Hand Circular Polarization (RHCP). δHCP terjadi
Gambar 2.7 Polarisasi melingkar
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 [3] μ
a. medan harus mempunyai dua komponen linier ortogonal
b. Kedua komponen tersebut harus berada pada magnitudo yang sama atau
berbeda
c. Jika kedua komponen tersebut tidak berada pada magnitudo yang sama,
perbedaan fasa waktu antara kedua komponen tersebut harus tidak
bernilai 00 atau kelipatan 180 (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
Gambar 2.8 Polarisasi elips
2.4.5 Keterarahan (Directivity)
Keterarahan dari sebuah antena didefinisikan sebagai perbandingan (rasio)
intensitas radiasi sebuah antena pada arah tertentu dengan intensitas radiasi rata
-rata pada semua arah [θ]. Intensitas radiasi -rata-rata sama dengan jumlah daya
yang diradiasikan oleh antena dibagi dengan. Jika arah tidak ditentukan, arah
intensitas radiasi maksimum merupakan arah yang dimaksud. Keterarahan ini
dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.10[3].
D=
UU0
=
4πU
Prad (2.10)
Dan jika arah tidak ditentukan, keterahan terjadi pada intensitas radiasi maksimum
yang dapat dihitungan dengan menggunakan Persamaan 2.11[4].
D
max=
D
0=
UUmax0=
4πUPradmax (2.11)Dimana μ
D = keterarahan
D0 = keterarahan maksimum
U = intensitas radiasi maksimum
Umax = intensitas radiasi maksimum
U0 = intensitas radiasi pada sumber isotropic
Adapun cara lain untuk menghitung directivity single slot dapat dicari
dengan menggunakan Persamaan 2.12.
D=4W2π2
02I1 (2.12)
Dimana nilai � dapat dihitungan dengan menggunakan Persamaan 2.13.
I1=√120W 2π2
λ0 02 (2.13)
Setelah nilai directivity didapat maka nilai directivity susunnya dapat
dicari dengan menggunakan Persamaan 2.14.
Dsusun=2D (2.14
Setelah directivity ditentukan maka didapatlah nilai directivity total untuk
menghitung besarnya directivity total dapat dicari dengan menggunakan
Persamaan 2.1η.
Dtotal=Dsusun× Delemen (2.1η)
Keteranganμ
� = banyak elemen yang akan dirancang
2.4.6 Penguatan (Gain)
Ada dua jenis parameter penguatan (gain) yaitu absolute gain dan relative
gain. Absolute gain pada sebuah antena didefinisikan sebagai perbandingan antara
intensitas pada arah tertentu dengan intensitas radiasi yang diperoleh jika daya
yang diterima oleh antena teradiasi secara isotropik. Intensitas radiasi yang
berhubungan dengan daya yang diradiasikan secara isotropik sama dengan daya
yang diterima oleh antena (Pin) dibagi dengan. Absolute gain ini dapat dihitung
gain
=
4π
U( ,P ∅)in (2.1θ)
Selain absolute gain juga ada relative gain. Relative gain didefinisikan
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.
Adapun cara lain untuk menghitung gain antena yaitu dengan
menggunakan bantuan perangkat lunak tertentu. Perhitungan ini dilakukan
berdasarkan pembacaan level penerimaan sinyal. Persamaan yang digunakan
untuk menghitung gain dapat dilihat pada Persamaan 2.17.
Ga dB =Pa dBm -Ps dBm +Gs dB ( 2.17)
Selanjutnya gain dapat juga dihitungan dengan menggunakan oleh
Persamaan 2.18.
G= ×Dtotal (2.18
Adapun besar efisiensi (�) antena mikrostrip yang digunakan biasanya
berkisar θ0% sampai 70%.
2.4.7 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 menjadi frekuensi
W= c
Sedangkan untuk menentukan panjang patch (δ) diperlukan parameter ∆δ
yang merupakan pertambahan panjang dari δ akibat adanya fringing effect.
Pertambahan panjang dari δ (∆δ) tersebut dapat dihitungan menggunakan
Persamaan 2.20[θ]μ
adalah konstanta dielektrik relatif yang dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.21.
Dengan panjang patch (δ) dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.22.
δ=δeff-2∆δ (2.22)
Dimana � merupakan panjang patch efektif yang dapat hitung menggunakan
δeff=2fo√creff (2.2 )
Setelah mengetahui ukuran dimensi patch antena mikrostrip secara keseluruhan
maka dari ukuran tersebut dapat diperoleh juga impedansi antena mikrostrip
secara keseluruhan. Untuk mencari nilai impedansi beban dapat dihitungan
menggunakan Persamaan 2.24[θ][8].
Zδ=Zin = Y1
in (2.24)
Admintansi beban( � didapat dicari dengan menggunakan Persamaan 2.2η.
Yin=2×YS (2.2η)
Selanjutnya untuk mencari besarnya nilai admintansi lebar patch dapat dicari
2.6 Teknik Array
Antena mikrostrip memiliki beberapa kelebihan seperti memiliki bentuk
yang sederhana, efisien, ekonomis, dan mudah pembuatannya. Namun demikian
antena mikrostrip ini juga memiliki kelemahan yang sangat mendasar, yaitu
bandwidth yang sempit, keterbatasan gain, dan daya yang rendah. Hal ini dapat
diatasi dengan menambah patch secara array.
Antena mikrostrip array merupakan gabungan dari beberapa elemen
peradiasi yang membentuk suatu jaringan. Antena mikrostrip array dapat
berbentuk seri, paralel, atau gabungan keduanya. Dalam antena mikrostrip patch,
yang disusun secara array adalah bagian patch. εedan total dari antena array
ditentukan oleh penjumlahan vektor dari medan yang diradiasikan oleh elemen
tunggal. Untuk membentuk pola yang memiliki keterarahan tertentu, diperlukan
medan dari setiap elemen array berinterferensi secara konstruktif pada arah yang
diinginkan dan berinterferensi secara destruktif pada arah lain.
Ada beberapa macam konfigurasi antena array, diantaranya linear, planar,
dan circular. εasing masing konfigurasi memiliki keuntungan, misalnya linear
array memiliki kelebihan dalam perhitungan yang tidak terlalu rumit, sedangkan
planar array memiliki kelebihan dalam pengaturan dan pengendalian arah pola
radiasi.
Antena mikrostrip bentuk array memiliki beberapa kelebihan dibanding
dengan antena mikrostrip konvensional. Kelebihannya yaitu memiliki bandwidth
dan gain yang lebih besar. Disamping memiliki kelebihan, antena jenis ini juga
memiliki kelemahan, yaitu membutuhkan suatu jalur transmisi / pencatu antara
Pada antena array terdapat Array Factor (AF) yang merupakan pengali
dari medan elektrik dari elemen tunggal. Array Factor inilah yang menentukan
bagaimana pola radiasi dan seberapa besar tingkat daya yang diradiasikan oleh
antena tersebut. Gambar 2.11 menunjukkan antena mikrostrip dengan teknik
array.
Teknik planar
Teknik linear
Teknik circular
Gambar 2.11 Antena mikrostrip dengan teknik array
2.7 Teknik Pencatuan
Pada dasarnya saluran pencatu untuk antena mikrostrip dapat dibagi
menjadi 2, yaitu pencatuan secara langsung (direct coupling) dan pencatuan
secara tidak langsung (electromagnetic coupling). Pada awalnya pencatuan secara
langsung banyak digunakan karena mempunyai kelebihan, yaitu sangat sederhana
dalam pencatuan. Tetapi disamping kelebihan tersebut ada beberapa kekurangan
yang terdapat pada pencatuan ini, seperti sangat sulit jika antena mikrostrip akan
disusun secara array dan antena mikrostrip akan menghasilkan pita frekuensi atau
bandwidth yang sempit sekitar 2%-η% [η][θ].
Dengan kekurangan ini maka dalam perkembangan selanjutnya
coupling. Keuntungan dari teknik pencatuan ini adalah dapat memperlebar
bandwidth dan dapat mengurangi proses penyolderan[η].
Dengan teknik pencatuan secara tidak langsung (electromagnetic
coupling) tidak ada kontak langsung antara saluran transmisi dengan elemen
peradiasinya. Ada dua teknik teknik pengkopelan yang biasanya digunakan pada
pencatuan ini, yaitu proximity coupling yang diperkenalkan oleh Oltman dan
Huebner pada tahun 1λ81 dan aperture coupling yang diperkenalkan oleh Pozar,
Grunoa dan Wolf pada tahun 1λ8θ[η].
Untuk rancang bangun antena mikrostrip ini digunakan teknik pencatuan
proximity coupling. Pada teknik pencatuan ini saluran transmisi (feed line)
diletakan pada posisi yang lebih rendah dari patch, lebih tepatnya dibawah patch,
mekanisme penggadengan yang akan timbul akan, terlihat seperti pada Gambar
2.12. Pendekatan ini digunakan dua buah substrate, dimana patch pada substrate
bagian atas dengan bidang pentanahannya dihilangkan seluruhnya dan substrate
yang berada pada bagian bawah merupakan saluran transmisinya(feed line)[η].
2.8 Impedance εatching
Impedance matching merupakan cara atau teknik yang dipakai untuk
menyesuaikan dua impedansi yang tidak sama, yaitu impedansi karakteristik
saluran (Zo) dan impedansi beban � . Beban dapat berupa antena atau rangkaian
lain yang mempunyai impedansi ekivalen. Impedance matching mempunyai
peranan yang sangat penting untuk memaksimalkan transfer daya dari sumber
sinyal ke beban. Kondisi yang sesuai (match) antara impedansi karakteristik
saluran dengan beban akan menghasilkan transfer daya yang maksimal, karena
redaman yang disebabkan daya pantul akan diminimalkan. Pada prinsipnya, untuk
menyesuaikan impedansi saluran dengan impedansi beban dilakukan dengan
menyisipkan suatu “transformator impedansi” yang berfungsi mengubah
impedansi beban sama dengan impedansi karakteristik saluran. Ada beberapa
bentuk atau model teknik penyesuaian impedansi ini, diantaranya adalah,
transformator /4 , single stub tuner, double stub tuner, dan lumped circuit[3].
Transformator /4 adalah suatu teknik impedance matching dengan cara
memberikan saluran transmisi dengan impedansi ZT di antara dua saluran
transmisi yang tidak match. Panjang saluran transformator ini /4 adalah sebesar
l=1/4 g dimana g merupakan panjang gelombang pada bahan dielektrik yang
besarnya dapat dihitung dengan Persamaan 2.30[3].
� = �0
√� (2.30)
dimana 0 adalah panjang gelombang pada ruang bebas. Nilai impedansi dapat
dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.31[3].
2.9 Power Divider
Salah satu teknik yang dapat mendukung impedance matching pada
saluran transmisi khususnya untuk antena mikrostrip array adalah power divider
(combiner). Dalam hal ini, metoda Wilkinson merupakan teknik yang umum
digunakan. Gambar 2.13 memperlihatkan power divider metoda Wilkinson [3].
Gambar 2.13 N-way wilkinson combiner
Pada metoda Wilkinson, nilai impedansi Z diberikan dengan Persamaan 2.32 berikut [3].
= √�
(2.32)
dimana N adalah jumlah titik pencabangan.
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 η0 Ohm yang dapat
digunakan sebagai power divider seperti ditunjukkan pada Gambar 2.14 [3].
2.11 Wireless δocal Area Network (WLAN)
Wireless Local Area Network (WδAN) merupakan salah satu aplikasi
pengembangan dari wireless yang digunakan untuk komunikasi data. Sesuai
dengan namanya, wireless yang artinya tanpa kabel, WδAN adalah jaringan lokal
yang meliputi daerah satu gedung, satu kantor, satu wilayah, dan sebagainya, yang
tidak menggunakan kabel.
Sistem koneksi WδAN adalah dengan menggunakan gelombang
elektromagnetik untuk mengirim dan menerima data lewat media udara. Dengan
komunikasi jaringan yang menggunakan media tanpa kabel, maka diharapkan
WδAN dapat meminimalisasikan kebutuhan untuk komunikasi menggunakan
kabel, walaupun penggunaan kabel masih tetap ada dalam mendukung aplikasi
WδAN.
Penggunaan WδAN tidak akan mengurangi keuntungan yang telah
diperoleh dari aplikasi yang lebih tradisional yaitu δAN dengan menggunakan
kabel. Hanya saja pada WδAN ini, cara melihat suatu jaringan δAN harus
didefinisikan kembali. Konektivitas antar para pengguna tidak lagi mempengaruhi
Dengan adanya WδAN ini, maka biaya pengeluaran yang digunakan untuk
membuat suatu infrastruktur jaringan dapat ditekan menjadi lebih rendah dan
mendukung suatu aplikasi jaringan mobile yang menawarkan berbagai
keuntungan dalam hal efisiensi proses, akurasi, dan biaya pengeluaran[2].
2.11.1 Topologi Jaringan WLAN
Topologi adalah istilah yang digunakan untuk menguraikan cara
bagaimana komputer terhubung dalam suatu jaringan. Topologi ini biasanya
dibedakan dari dua sisi, yaitu topologi fisik dan topologi logika. Topologi fisik
menguraikan layout perangkat keras jaringan sedangkan topologi logika
menguraikan perilaku komputer jaringan dari sudut pandang operator. Ada tiga
jenis topologi yang biasa digunakan pada WδAN yaitu bus, cincin (ring), bintang
(star), dan pohon (tree)[2].
2.11.2 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,
Tabel 2.1 Standar – standar WδAN 802.11[8]
802.11 Standar dasar WδAN yang mendukung transmisi data 1 εbps
hingga 2 εbps
802.11a Standar High Speed WδAN untuk η GHz band yang mendukung
hingga η4 εbps
802.11b Standar WδAN untuk 2,4 GHz band yang mendukung hingga 11
εbps atau disebut Wi-Fi
802.11e Perbaikan dari QoS (Quality of Service) pada semua interface
radio IEEE WδAN
802.11f
εendefinisikan komunikasi inter-access point untuk
memfasilitasi beberapa vendor yang mendistribusikan WδAN
802.11g εenetapkan teknik modulasi tambahan untuk 2,4 GHz band,
yang dimasukkan untuk menyediakan kecepatan hingga η4 εbps
802.11h εendefinisikan pengaturan spektrum η GHz band yang
digunakan di Eropa dan Asia Pasifik
802.11i
εenyediakan keamanan yang lebih baik. Penentuan alamat dimana terdapat kelemahan keamanan pada protokol Autentifikasi dan Enkripsi
802.11j Penambahan pengalamatan pada kanal 4,λ GHz hingga η GHz
untuk standar 802.11a di Jepang
2.11.3 Standar Awal 802.11
Standar ini merupakan standar awal untuk WδAN yang diperkenalkan
pada tahun 1λλ7 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 εbps. Karena versi ini hanya
mempunyai data rate maksimum 2 εbps, versi ini tidak banyal dipergunakan
pada WδAN indoor [2].
εbps hingga 2 εbps. 802.11a merupakan standar High Speed WδAN untuk η
GHz band yang mendukung hingga η4 εbps. 802.11b merupakan standar WδAN
untuk 2,4 GHz band yang mendukung hingga 11 εbps atau disebut Wi-Fi.
802.11e merupakan perbaikan dari QoS (Quality of Service) pada semua interface
radio IEEE WδAN. 802.11f mendefinisikan komunikasi inter-access point untuk
memfasilitasi beberapa vendor yang mendistribusikan WδAN. 802.11g
menetapkan teknik modulasi tambahan untuk 2,4 GHz band, yang dimaksudkan
untuk menyediakan kecepatan hingga η4 εbps. 802.11h mendefinisikan
pengaturan spektrum η GHz band yang digunakan di Eropa dan Asia Pasifik.
802.11i menyediakan keamanan yang lebih baik. Penentuan alamat dimana
terdapat kelemahan keamanan pada protokol autentifikasi dan enkripsi. 802.11j
merupakan penambahan pengalamatan pada channel 4,λ GHz hingga η GHz
untuk standar 802.11a di Jepang[2].
2.11.4 Standar 802.11a
Pada tahun 1λλλ, IEEE mengeluarkan standar 802.11a yang beroperasi
pada pita η GHz. Standar ini menggunakan skema modulasi yang disebut
Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDε) dengan kecepatan
transmisi data mencapai η4 εbps. 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 η GHz. Pita ini hanya dapat
mencakup area tidak lebih dari η0 meter pada berbagai fasilitas. Akibatnya
2.11.5 Standar 802.11b
Pada tahun yang sama ketika IEEE mengeluarkan standar 802.11a, IEEE
juga mengeluarkan standar 802.11b, tepatnya pada bulan Juli 1λλλ. Standar ini
beroperasi pada frekuensi radio dengan bandwidth λ7 εHz (frekuensi 2,4 GHz
-2,4λ7 GHz). Standar ini menggunakan metode modulasi DSSS dengan kecepatan
transmisi datanya mencapai 11 εbps. Keuntungan utama dari standar 802.11b
adalah range yang relatif panjang hingga 100 meter pada fasilitas di dalam
gedung. Range ini sangat efektif dipergunakan untuk mengembangkan δAN
secara wireless dibandingkan dengan standar sebelumnya[2].
Kerugian dari standar ini adalah terbatasnya penggunaan kanal pada pita
frekuensi 2,4 GHz. Standar ini hanya menggunakan tiga buah kanal bila
dibandingkan dengan standar 802.11 yang menggunakan 11 kanal untuk
melakukan konfigurasi AP. Pembatasan ini membuat dukungan standar 802.11b
terhadap performa aplikasi menengah seperti e-mail atau web surfing menjadi
lebih baik. Kerugian lain dari standar ini adalah terdapatnya kemungkinan
interferensi RF dengan peralatan radio yang lain yang dapat mengurangi performa
dari standar[2].
2.11.6 Standar 802.11g
Standar 802.11g dikeluarkan oleh IEEE pada bulan Juni 2003. Standar ini
beroperasi pada frekuensi yang sama seperti pada standar 802.11b yaitu pada pita
2,4 GHz hingga 2,4λ7 GHz. Tetapi standar ini menggunakan teknik modulasi
OFDε yang digunakan pada standar 802.11a. Kombinasi dari fitur ini
menghasilkan infrastruktur yang lebih cepat, lebih murah, serta koneksi yang
lebih luas[2].
standar 802.11b, dimana kita hanya perlu meng-upgrade AP pada jaringan
802.11b ke standar 802.11g. Tetapi peralatan pada standar 802.11b tidak
memahami transmisi pada peralatan 802.11g karena perbedaan teknik modulasi
pada kedua standar. Sehingga saat peralatan jaringan 802.11b digunakan pada
lingkungan standar 802.11g terdapat berbagai keterbatasan. Kerugian lainnya dari
standar ini adalah adanya interferensi RF karena standar ini menggunakan
frekuensi 2,4 GHz yang sarat dengan interferensi stasiun yang dapat menyebabkan
seluruh jaringan terganggu. Hal ini dapat diatasi dengan menggunakan cincin
(ring) ganda dengan salah satu cincin back-up seperti yang dipakai pada jaringan
ring berteknologi FDDI[2].
2.11.7 Teknik Transmisi WLAN
WδAN umumnya dikategorikan menurut teknik – teknik transmisi yang
digunakan. Produk δAN yang ada pada saat ini memiliki teknik transmisi yang
termasuk ke dalam salah satu kategori berikut ini[2].
2.11.7.1 LAN Infrared (IR)
δAN infrared menggunakan sinyal infrared untuk mengirimkan data.
Teknologi ini sama seperti yang digunakan pada produk remote control untuk
televisi dan VCR. δAN infrared dapat diatur menggunakan konfigurasi point-to
-point. Keuntungan δAN infrared adalah mampu membawa bandwidth yang
tinggi. Akan tetapi kelemahannya ialah tidak dapat melewati benda padat[2].
2.11.7.2 LAN Spread Spectrum
Spread spectrum adalah teknik transmisi yang paling sering digunakan
untuk teknologi WδAN. Perkembangan spread spectrum diawali dari tipe pertama
yaitu frequency hopping spread spectrum (FHSS), dimana lewat teknik ini paket
beda. Satu pecahan bersisian dengan lainnya, sehingga seluruh data dikirimkan
dan diterima oleh komputer yang dituju. Kecepatan sinyal frekuensi ini sangat
tinggi. Dengan pemecahan paket data, sistem ini memberikan keamanan yang
dibutuhkan dalam satu jaringan.
Tipe selanjutnya dari spread spectrum disebut direct sequence spread
spectrum (DSSS). Sebuah metode dimana sebuah frekuensi radio dibagi menjadi
tiga bagian yang sama dan menyebarkan seluruh paket melalui salah satu bagian
frekuensi ini. εetode ini paling banyak digunakan.
Frequency hopping spread spectrum (FHSS) menggunakan daya yang
lebih rendah daripada direct sequence spread spectrum (DSSS) dan biayanya pun
lebih murah[2]
2.11.7.3 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
η GHz yang bisa dianalogikan sebagai frekuensi radio Aε dan Fε. Frekuensi 2,4
GHz yang digunakan oleh 802.11b/g juga dibagi menjadi channel – channel
seperti pembagian frekuensi untuk stasiun radio[2].
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
Tabel 2.2 WiFi Channel[2]
2.12 Ansoft High Frequency Structure Simulator v10
Banyak perangkat lunak (Software) simulasi yang digunakan dalam
menganalisis karakteristik antena mikrostrip. Salah satunya adalah Ansoft High
Frequency Structure Simulator v10(HFSS). Dalam Tugas Akhir penulis
menggunakan Ansoft HFSS v10 untuk menganalisis karakteristik antena
mikrostrip yang penulis buat dalam tugas akhir ini.
Ansoft HFSS v10 juga merupakan dasar dari perancangan desain yang
menyarankan pemakai untuk mendesain model dan mensimulasikan secara
analog, RF, aplikasi mixed-signal, membentuk papan sirkuit, dan
memperformasikan sinyak tersebut. Dalam software ini terbentuk-bentuk
skematik dengan berbagai macam layout, dan mempunyai bermacam bentuk