Antena Mikrostrip Antena Mikrostrip Mikro
Mikrostristrip p adalaadalah h sebuah konduktor listrsebuah konduktor listrik ik tipis yang tipis yang dipisdipisahkan dari ahkan dari alas pembumian (groundalas pembumian (ground pl
plane) ane) oleoleh h selselapiapis s isoisolatlator or lilistrstrik ik ataatau u gap gap berberisiisikan kan udarudara. a. MikMikrosrostritrip p digdigunakunakan an daldalamam perancangan papan sirkuit cetak printed circuit board (PCB) di mana sinyal-sinyal berfrekuensi perancangan papan sirkuit cetak printed circuit board (PCB) di mana sinyal-sinyal berfrekuensi
ti
tinggi nggi butbutuh uh diadiarahrahkan kan dardari i satsatu u bagbagian ian sissistem ke tem ke bagibagian an lailain n dendengan gan efeefesiesiensi nsi titinggi dannggi dan kehilangan rendah sinyal dikarenakan radiasi. (Wikipedia)
kehilangan rendah sinyal dikarenakan radiasi. (Wikipedia)
Antenna mikrostrip adalah suatu konduktor metal yang menempel diatas ground plane yang Antenna mikrostrip adalah suatu konduktor metal yang menempel diatas ground plane yang diantaranya terdapat bahan dielektrik. Antena mikrostrip merupakan antena yang memiliki massa diantaranya terdapat bahan dielektrik. Antena mikrostrip merupakan antena yang memiliki massa ringan, mudah untuk difabrikasi, dengan sifatnya yang konformal sehingga dapat ditempatkan ringan, mudah untuk difabrikasi, dengan sifatnya yang konformal sehingga dapat ditempatkan pada hampir semua jenis permukaan dan ukurannya kecil dibandingkan dengan antena jenis lain, pada hampir semua jenis permukaan dan ukurannya kecil dibandingkan dengan antena jenis lain,
kar
karena ena sifsifat at yanyang g dimdimiliilikinkinya, ya, antantena ena mikmikrosrostritrip p sansangat gat sessesuai uai dengdengan an kebkebutuutuhan han saasaat t iniini sehingga dapat di-integrasikan dengan peralatan telekomunikasi lain yang berukuran kecil, akan sehingga dapat di-integrasikan dengan peralatan telekomunikasi lain yang berukuran kecil, akan tetapi antenna mikrostrip juga memiliki beberapa kekurangan yaitu: bandwidth yang sempit, gain tetapi antenna mikrostrip juga memiliki beberapa kekurangan yaitu: bandwidth yang sempit, gain dan directivity yang kecil, serta efisiensi rendah.
dan directivity yang kecil, serta efisiensi rendah.
Ben
Bentuk tuk kondkonduktuktor or bisbisa a berbermacmacam-mam-macaacam m tettetapi api yanyang g padpada a umuumumnymnya a digdigunakunakan an berberbentbentuk uk empat persegi panjang dan lingkaran karena bisa lebih mudah dianalisis
Mikrostrip Empat Persegi Panjang
Metode yang biasanya digunakan dalam menganalisis antena mikrostrip empat persegi panjang adalah model saluran transmisi. Menurut teori saluran transmisi, antena mikrostrip empat persegi panjang dapat dimodelkan sebagai dua buah slot peradiasi paralel yang terpisahkan jarak sebesar
setengah panjang gelombang dalam bahan. Ketika gelombang datang dari saluran pencatu menemui perubahan kasar (discontinue) pada sisi input konduktor antena mikrostrip, medan listriknya akan menyebar ke udara bebas juga pada sisi berikutnya setelah melewati patch atau konduktor yang dianggap sebagai saluran transmisi. Apabila panjang antenna 14 mikrostrip sebesar setengah panjang gelombang pada bahan, diasumsikan medan listrik pada sisi input sepanjang W positif mengarah dari ground-plane ke konduktor, maka pada sisi ujung yang lain medan listrik akan mengarah sebaliknya, yaitu dari konduktor ke ground plane. Sehingga kedua komponen vertikal dari kedua medan listrik akan saling menghilangkan, sedangkan komponen horizontal akan berubah secara kontinyu setelah melewati konduktor sepanjang L dan ini akan dirasakan sebagai radiasi di medan jauh.
Medan listrik yang menyebar dari kedua sisi antena mikrostrip ke udara bebas disebut sebagai medan limpahan (fringing field)
Dimensi Antena Mikrostrip
Untuk mencari dimensi antena mikrostrip (W dan L), harus diketahui terlebih dahulu parameter bahan yang akan digunakan yaitu tebal dielektrik (h), konstanta dielektrik(εr), tebal konduktor (t)
dan rugi-rugi bahan (rugi-rugi tangensial). Panjang antena mikrostrip 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 antenna mikrostrip (W) impedansi input juga akan berubah. Pendekatan yang digunakan untuk mencari panjang dan lebar antena mikrostrip dapat menggunakan persamaan: 1 . Menghitung lebar konduktor (W)
2. Menghitung konstanta dielektrik efektif (εeff)
3. Menghitung panjang efektif (Leff)
4. Menghitung panjang tambahan (ΔL)
6. Menghitung Letak dari titik pencatuan (L1)
Frekuensi Resonansi Antena Mikrostrip
Frekuensi resonansi adalah rekuensi dimana antena mikrostrip memiliki impedansi resitif (nilai reaktansi impedansi sama dengan nol). Tetapi sangatlah sulit untuk mendapatkan nilai reaktansi input nol, sehingga frekuensi resonansi antenna mikrostrip dianggap terjadi ketika nilai reaktansi input minimum dengan nilai resistansi maksimum. Frekuensi resonansi tidak selalu sama dengan frekuensi kerja yang diinginkan sehingga pada frekuensi kerja nilai reaktansi memiliki nilai yang berpengaruh pada impedansi input antena mikrostrip. Frekuensi resonansi antenna mikrostrip
dapat diperoleh melalui persamaan
Impedansi Karakteristik Antena Mikrostrip
Antena mikrostrip memiliki impedansi karakteristik yang sangat sensitive terhadap perubahan frekuensi. Hal itu disebabkan oleh tipisnya bahan antenna mikrostrip. Selain dipengaruhi oleh karakteristik bahan, lebar dimensi antenna mikrostrip (W) juga berpengaruh pada impedansi karakteristiknya. Impedansi karakteristik antena mikrostrip dapat diperoleh menggunakan persamaan berikut:
Antena Mikrostrip
Definisi resmi IEEE dari suatu antena yang diberikan oleh Stutman dan Thiele [1] adalah: “Bagian dari sistem pengiriman dan penerimaan yang dirancang untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik.” Antena microstrip merupakan salah satunya.
Konsep antena Mikrostrip diperkenalkan pada awal tahun 1950an di USA oleh Deschamps dan di Perancis oleh Gutton dan Baissinot, baru pada tahun 1970an dengan kedatangan teknologi printed-circuit [2,3], beberapa kemajuan pada area penelitian ini mulai menghasilan perkembangan antena praktis untuk pertama kalinya.
Bentuk paling sederhana dalam peralatan Mikrostrip adalah berupa sisipan dua buah lapisan konduktif yang saling paralel yang dipisahkan oleh suatu substrat dielektrik. Konduktor bagian atas adalah potongan metal yang tipis (biasanya tembaga atau emas), yang merupakan fraksi kecil dari suatu panjang gelombang [1]. Konduktor bagian bawah adalah bidang pentanahan yang secara teori bernilai tak-hingga. Keduanya dipisahkan oleh sebuah substrat dielektrik yang non-magnetik. Konstanta dielektrik dari substrat berkisar dari 1,17 sampai kisaran 25, dengan loss tangent mulai dari 0,0001 sampai 0,004. Konduktor atas dapat berupa bentuk apapun, bisa persegi-panjang, lingkaran, segi-tiga, elips, helix, cincin lingkaran, dsb. Keragaman desain yang
memungkinkan dalam antena-antena Mikrostrip barangkali melebihi elemen antena tipe lainnya. Antena Mikrostrip digunakan dimana ukuran, berat, biaya, performa yang baik, kesesuaian dengan rangkaian terintegrasi gelombang milimeter dan gelombang mikro, ketahanan, kemampuan untuk menyesuaikan diri dengan bidang planar dan non-planar, dsb. Yang dibutuhkan [2,5].
Bandwidth dan efisiensi antena Mikrostrip bergantung pada ukuran, bentuk, ketebalan substrat, konstanta dielektrik substrat, tipe feed point, serta lokasinya, dsb.. Untuk kinerja antena yang baik, substrat dielektrik yang tebal dengan konstanta yang rendah cocok untuk bandwidth yang
lebih besar, efisiensi dan radiasi yang lebih baik, dengan ukuran antena yang besar. Merancang antena yang kecil membutuhkan konstanta dielektrik yang besar, yang menyebabkan bandwidth dan efisiensi yang lebih kecil, serta loss tangent (faktor disipasi) yang lebih besar [2]. Teknik efektif lainnya untuk mengurangi ukuran antena adalah dengan menyisipkan shorting post yang akan digunakan pada antena yang diinginkan. Oleh karena itu, desain akhir membutuhkan titik temu antara dimensi dan kinerja antena, bergantung pada kebutuhan sistem. Lapisan konduktif atas, contohnya patch antena Mikrostrip adalah sumber radiasi yang meradiasi semata-mata karena medan rumbaian antara ujung patch dan bidang ground. Lapisan konduktif bawah berlaku mirip dengan bidang ground reflektif, memantulkan kembali energi melewati substrat dan ke ruang kosong.
Antena Mikrostrip merupakan divais dengan Q (quality factor) yang tinggi, kadang-kadang mencapai 100 untuk elemen yang lebih tipis. Namun, elemen dengan Q tinggi mempunyai bandwidth dan efisiensi yang kecil. Satu solusinya dapat dengan meningkatkan ketebalan
substrat, tapi terdapat batasan-batasan dimana penambahan bagian dari total daya yang diberikan sumber menjadi gelombang permukaan. Gelombang permukaan merupakan power loss yang tidak diinginkan yang tersebar pada bengkokan dan diskontinuitas dielektrik yang ditunjukkan pada gambar 1. Ada dua teknik yang mungkin untuk mensuplai atau mentransmisikan energi elektromagnetik, contohnya, induce excitation pada antena Mikrostrip yang terdiri dari tipe contacting dan non-contacting. Pada teknik contacting, pensuplaian dilakukan langsung dengan menghubungkan element seperti jalur transmisi Microstrip dan probe coaxial. Pada teknik non-contacting seperti aperture dan proximity coupling, penggabungan medan elektromagnet dilakukan untuk mentransfer daya antara jalur Microstrip dan k onduktor bagian atas [2,3].
Gambar 1. Jalur medan yang meradiasi dari patch antena; diilustrasikan dari formasi gelombang permukaan.
Dalam analisa ground plane terbuat dari bahan konduktor sempurna (σ = ∞), tetapi dalam aplikasi ground plane terbuat dari konduktor tak sempurna. Dalam proses pembuatannya,antena mikrostrip dapat dibentuk menjadi 3 jenis utama yaitu antena mikrostrip tempelan (patch), antena mikrostrip gelombang berjalan (travelling-wave) dan antena mikrostrip celah (slot). Antena mikrostrip berbentuk persegi panjang terdiri dari pelat tipis konduktor pada salah satu sisi dielektrik sedangkan pada sisi lainnya adalah konduktor dengan luas yang jauh lebih besar dari berbentuk tersebut. Jenis antena mikrostrip berbentuk tempelan dan celah seringkali digunakan dalam aplikasi. Pemilihan pemakaian antenna berbentuk tempelan dan celah berdasarkan beberapa kriteria yang tertera pada table dibawah.
Beberapa Karakteristik Antena Tempelan dan Antena Celah
Beberapa tahap dalam pembuatan antenna mikrostrip adalah sebagai berikut: 1. Menentukan frekuensi kerja antenna
2. Menentukan bahan dan parameter substrat antenna 3. Menghitung ukuran patch dan lebar saluran catu
4. Melakukan simulasi dalam perangkat lunak untuk mendapatkan parameter antenna (BW, Z in, pola radiasi, VSWR)
