STUDI PERANCANGAN ANTENA SUSUN MIKROSTRIP
PATCH
SEGIEMPAT
DUAL-BAND
(2.4 GHz dan 3.3 GHz)
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
ABSTRAK
Perkembangan komunikasi wireless di abad ini sangat dibutuhkan. Hal ini dikarenakan manusia ingin berkomunikasi dengan sesamanya tanpa dibatasi oleh jarak dan tempat. Komunikasi wireless yang sedang berkembang saat ini adalah WLAN dan WiMAX dimana kelebihan dari kedua teknologi ini adalah mobilitas dan produktivitas tinggi, kemudahan dan kecepatan instalasi serta fleksibel. Teknologi WLAN dan WiMAX sangat didukung oleh perkembangan antena. Antena yang dikembangkan untuk menunjang pengembangan teknologi ini adalah antena mikrostrip. Antena mikrostrip dual-band adalah salah satu jenis antena yang dapat bekerja pada dual frekuensi sehingga dapat menunjang teknologi tersebut secara bersamaan.
Pada Tugas Akhir ini dirancang antena mikrostrip dual-band dengan menggunakan patch segiempat, dimana dua buah patch segiempat disusun dan dihubungkan dengan saluran mikrostrip. Software yang digunakan dalam mendesain antena ini adalah AWR 2004, software ini diperlukan untuk mengoptimasi antena agar didapatkan nilai VSWR yang diinginkan.
Nilai VSWR yang diperoleh dari studi perancangan ini adalah 1,379 untuk frekuensi 2,45 GHz dan VSWR sebesar 1,263 untuk frekuensi 3,35 GHz. Gain
yang diperoleh dari studi perancangan ini adalah 7,535 dB pada frekuensi 2,45 GHz dan 7,129 dB pada frekuensi 3,35 GHz. Nilai ini menunjukkan bahwa hasil perancangan yang dibuat telah memenuhi spesifikasi perancangan awal yang sudah ditentukan.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur serta hormat kepada Tuhan Yang Maha Esa sumber segala
pengetahuan yang telah memberikan hikmat, kekuatan, kebijaksanaan, serta
bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik dan
tepat pada waktunya.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada Ibunda tercinta, yaitu
Ibunda Lortina br. Damanik, abang penulis Bernard Sinaga, Loren Sisko Sinaga,
Alwindo Sinaga dan adik penulis Dewi Sulastri Sinaga yang senantiasa
mendukung serta mendoakan penulis hingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir
ini.
Tugas Akhir ini adalah bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu (S-1)
di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah :
STUDI PERANCANGAN ANTENA SUSUN MIKROSTRIP PATCH
SEGIEMPAT DUAL-BAND (2.4 GHz dan 3.3 GHz)
Dalam penulisan Tugas Akhir ini penulis telah banyak mendapatkan
bantuan baik moril maupun material dari berbagai pihak. Dan pada kesempatan
ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe,ST. MT selaku dosen pembimbing
penulis, atas bimbingan, pengarahan dan dukungannya.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik
3. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Jurusan Departemen
Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Arman Sani, MT selaku dosen pembanding Tugas Akhir, atas
saran dan semangatnya.
5. Seluruh Bapak/ Ibu Dosen yang telah mengajar dan mendidik penulis
selama ini.
6. Teman-teman pelayanan di YAKPM BPC-Medan Andri, Herbet, Elwin,
Dahnur dan seluruh pengurus YAKPM BPC-Medan tahun 2012-2014.
7. Sahabat-sahabat penulis ekstensi teknik elektro telekomunikasi stambuk
2011 Mediska Simanjuntak, Daniel, Feni, dan adik Nevia Sihombing
terima kasih buat kasih dan dukungannya.
Penulis tetap menyadari bahwa Tugas Akhir ini belum begitu sempurna baik
dari segi materi, pengolahan maupun penyajian. Oleh karena itu, saran dan kritik
yang membangun selalu penulis harapkan. Kiranya Tuhan selalu memberikan
karunia-Nya kepada kita semua. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas
Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca dan bagi yang memerlukannya.
Medan, Maret 2014
Hormat saya,
Apli Nardo Sinaga
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN. ... i
ABSTRAK……….. ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... x
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penulisan ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Metodologi Penulisan ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II DASAR TEORI ... 5
2.1. Pengertian Antena ... 5
2.2. Antena Mikrostrip ... 6
2.2.1 Pengertian Antena Mikrostrip ... 6
2.2.2 Jenis-Jenis Antena Mikrostrip ... 7
2.2.3 Kelebihan dan Kekurangan Antena Mikrostrip ... 8
2.2.4 Teknik Pencatuan ... 8
2.4.1 Bandwith ... 10
2.5 Dimensi Antena Mikrostrip ... 16
2.6 Antena Susun Mikrostrip ... 17
2.7 Antena Susun Mikrostrip Dual-Band ... 19
2.8 Impedance Matching ... 19
2.9 Power divider ... 20
2.10 T-Junction 50 Ohm ... 21
2.11 Perangkat Lunak AWR Microwave Office ... 21
2.12 Proses Pencarian Solusi Simulator AWR Microwave Office ... 22
2.13 Spesifikasi Setting Parameter Simulasi Untuk Pengambilan Data ... 23
BAB III PERANCANGAN ANTENA SUSUN MIKROSTRIP ... 27
3.1 Umum ... 27
3.2 Perangkat Yang Digunakan ... 27
3.3 Jenis Substrat yang Digunakan ... 27
3.4 Diagram Alir Perancangan Antena ... 29
3.5 Perancangan Elemen Antena ... 30
3.5.1 Perancangan Dimensi Patch WLAN ... 30
3.6 Pengaturan Jarak Antar Elemen ... 34
3.7 Perancangan T-Juntion 50 ohm ... 35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 36
4.1 Umum ... 36
4.2 Simulasi Elemen WLAN (2,45 GHz) ... 36
4.3 Simulasi Elemen WiMAX (3,35GHz) ... 37
4.4 Simulasi Antena Susun Mikrostrip Dual-Band ... 38
4.5 Analisis Hasil Simulasi ... 42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 47
5.1 Kesimpulan ... 47
5.2 Saran ... 47
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Antena mikrostrip ... 6
Gambar 2.2 Jenis-Jenis Patch Antena Mikrostrip ... 7
Gambar 2.3 Bentuk Geometri Mikrostrip Patch Segiempat ... 9
Gambar 2.4 Rentang Frekuensi yang Menjadi Bandwith ... 10
Gambar 2.5 Pola Radiasi Antena ... 12
Gambar 2.6 Antena Mikrostrip dengan Teknik Array ... 18
Gambar 2.7 Trasformatorλ/4 ... 20
Gambar 2.8 N-way Wilkinson Combiner ... 20
Gambar 2.9 T-Junction untuk Antena Mikrostrip ... 21
Gambar 2.10 Settingan Nilai Frekuensi Pada Simulator ... 23
Gambar 2.11 Settingan Pada Harmonic Balance ... 24
Gambar 2.12 Contoh Model Simulasi Dengan Spesifikasi Low Mesh ... 25
Gambar 2.13 Contoh Model Simulasi Dengan Spesifikasi Normal Mesh ... 25
Gambar 2.14 Contoh Model Simulasi Dengan Spesifikasi High Mesh ... 26
Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Antena susun mikrostrip Dual-Band ... 29
Gambar 3.2 Perhitungan Lebar Saluran dan Panjang Pencatu WLAN ... 31
Gambar 3.3 Rancangan Mikrostrip patch 2,45 GHz ... 32
Gambar 3.4 Perhitungan Lebar Saluran dan Panjang Pencatu WiMAX ... 33
Gambar 3.6 Tampilan TXLine 2003 untuk Perancangan T-Junction ... 35
Gambar 4.1 Nilai VSWR Rancangan Awal WLAN ... 37
Gambar 4.2 Nilai Gain Rancangan Tunggal WLAN... 37
Gambar 4.3 Nilai VSWR Rancangan Tunggal WiMAX ... 38
Gambar 4.4 Nilai Gain Rancangan Tunggal WiMAX ... 38
Gambar 4.5 Model Rancangan Antena Susun Mikrostrip Dual-Band ... 39
Gambar 4.6 Nilai VSWR Rancangan Awal Antena Susun Mikrostrip Dual-Band ... 39
Gambar 4.7 Nilai VSWR Yang Optimal Antena Susun Mikrostrip Dual-Band ... 42
Gambar 4.8 Pola Radiasi dan Gain WLAN ... 43
Gambar 4.9 Pola Radiasi dan Gain WiMAX ... 43
Gambar 4.10 Nilai Zin Antena Dual-Band Pada Smith Chart ... 45
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Spesifikasi Substrat Yang Digunakan ... 28
