PERANCANGAN ANTENA SLOT DUA SEGITIGA MIKROSTRIP DENGAN PENCATU JARINGAN IMPEDANSI TRISULA MULTI STUB UNTUK TEKNOLOGI ULTRA WIDE BAND

(1)

Jurnal Terra Hertz, ICT Research Center UNAS

Vol.2, No.2, Agustus 2008 ISSN 1978-9505

PERANCANGAN ANTENA SLOT DUA SEGITIGA MIKROSTRIP

DENGAN PENCATU JARINGAN IMPEDANSI TRISULA

MULTI STUB

UNTUK TEKNOLOGI

ULTRA WIDE BAND

Iskandar Fitri, Agus Wibowo

1_{Jurusan Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknologi Komunikasi dan Informasi, Universitas} Nasional Pejaten, Sawo Manila, Pasar Minggu, Jakarta, 12520.

ABSTRAK

Makalah ini membahas tentang analisa perancangan antenna slot dua segitiga dengan pencatu jaringan impedansi dua trisula sejajar menggunakan satu lapisan bahan (substrate) dengan dimensi 3 cm x 3 cm untuk mencapai lebar pita frekuensi (bandwidth) yang lebih lebar dibandingkan dengan antenna mikrosrip yang telah dirancang sebelumnya. Dengan menggunakan teknik jaringan impedansi dan slot diyakini bahwa penulis akan dapat meningkatkan bandwidth hingga mencapai 42,113 GHz (dalam range frekuensi 3,777 GHz sampai dengan 45,89 GHz). Didapat juga penguatan atau gain maksimal sebesar 10,47 dB pada frekuensi 31.3 GHz serta nilai VSWR adalah 1 = VSWR = 2. Aplikasi antena ini adalah untuk teknologi Ultra Wide Band yang membutuhkan lebar pita frekuensi yang sangat besar tetapi dengan pemancaran daya daya yang sangat kecil (tidak mengganggu tran smisi gelombang radio yang sudah tersedia) dan jangkauan jarak dekat (15 meter) yang artinya tidak terlalu membutuhkan nilai gain yang besar.

Kata kunci: mikrostrip, UWB, multituning stub

ABSTRACT

This paper studies about design analysis of antenna tw o slot triangular by feeder impedance network two parallel fork use one materials substrate with the dimension 3 cm x 3 cm to reach wide band frequency of microstrip antenna which have been designed previously. By using technique of network of impedance a nd slot believed that writer will be able to improve the bandwidth till reach 42,113 GHZ ( in range frequency 3,777 GHZ up to 45,89 GHZ). Got also maximal or gain reinforcement equal to 10,47 dB at frequency 31.3 GHZ and also assess the 1 = VSWR = 2. This Antenna technology application is to Ultra Wide Band requiring wide of very big frequency band but with the very small energy wich emission do not interfere the radiowave transmission and short distance reach ( 15 metre) so do not require of big value gain.

Keywords: microstrip, UWB, multituning stub

I. PENDAHULUAN

Saat ini dalam dunia telekomunikasi sedang dikembangkan suatu teknologi yang disebut Teknologi Ultrawideband (UWB). UWB dipandang sebagai teknologi baru dalam sistem wireless.

(2)

Vol.2, No.2, Agustus 2008 ISSN 1978-9505 Lebar bandwidth untuk aplikasi UWB sangat melebihi dari sistem pemancar radio yang biasanya terbatas pada frekuensi sempit untuk alokasi pelayanan jasa yang kapasitas informasinya terbatas. Walaupun daya pancarnya sangat rendah tetapi teknologi ini dapat digunakan untuk beberapa aplikasi. Teknologi ultrawideband termasuk pada teknologi digital sehingga transmisi sinyalnya bisa mengirim aliran berbagai data digital. Selain itu, sinyal pulsa ini bisa mengangkut informasi (baik teks, audio, maupun video) dengan kecepatan yang sangat tinggi secepat koneksi jaringan Internet yang tersedia di pasaran sekarang ini. Keuntungan yang mampu dihasilkan oleh teknologi ultrawideband ini adalah dapat dioperasikan pada daerah frekuensi yang sama tetapi tidak saling mengganggu satu sama lain. Hal ini dimungkinkan dengan cara memancarkan daya yang sangat rendah. Sehingga konsekuensinya sampai saat ini jarak komunikasi antar terminal maksimal 15 meter. Di sebagian negara terdapat beberapa alternatif alokasi frekuensi untuk aplikasi UWB seperti [1] - [2] sistem radar pencitraan dengan band frekuensi dibawah 900 MHz, 1.9 – 10.6 GHz dan 3.1 – 10.6 GHz. Kedua untuk vehicular radar system pada 22 – 29 GHz, 24 – 24.25 GHz dan 23.6 – 24 GHz. Ketiga untuk aplikasi pada sistem komunikasi tanpa kabel yang beroperasi pada 3.1 – 10.6 GHz. Dilain pihak, Infocomm Development Authority (IDA), sebuah badan regulasi spektrum Singapur menetapkan alokasi frekuensi UWB pada 2.2 – 10.6 GHz. Sehingga masih besar kemungkinan penggunaan spektrum frekuensi untuk aplikasi UWB dari 0.3 GHz sampai 100 GHz.

Untuk menunjang teknologi tersebut dibutuhkan antena yang mempunyai karakteristik yang dapat menerima frekuensi lebar (wideband). Salah satu jenis antena yang dapat menunjang teknologi tersebut dengan beberapa keuntungan adalah antena mikrostrip. Jenis antena ini memiliki beberapa keunggulan terutama pada rancangan antenanya yang tipis, kecil, ringan dan dapat diterapkan ke dalam Microwave Integrated Circuit (MICs). Banyak penelitian dilakukan untuk menghasilkan lebar -pita yang besar. Seperti yang telah dikembangkan oleh Takehiko Kobayashi dengan struktur Log-periodic [3] yang mempunyai bandwidth sebesar 4 GHz. Model Elliptical antena [4] yang dikembangkan oleh Johnna Powell dengan bandwidth sebesar 17 GHz. Antena model Monopole [5] dengan bandwidth 17 GHz.

Dalam makalah ini kami mengusulkan suatu teknik baru untuk meningkatkan bandwidth pada antena mikrostrip. Teknik ini menggunakan antena mikrostrip bentuk slot dengan konfigurasi array 8 element radiator bentuk segitiga. Teknik jaringan impedansi yang kami usulkan adalah multi tuning stub pada saluran pencatunya. Sehingga dari teknik tersebut dapat menghasilkan bandwidth yang lebih lebar dari penelitian sebelumnya.

III. PERANCANGAN ANTENA

Bab ini menjelaskan mengenai proses perancangan antena slot mikrostrip. Ide dasar dari perancangan antena dalam perancangan ini berasal dari paper acuan [3]. Di dalam paper tersebut telah terbukti dengan menggunakan saluran mikrostrip yang ditambah dengan stub dapat menghasilkan bandwidth sebesar 3.7 GHz dan menggunakan jenis substrater = 3.2 dan h = 1.52

mm. Jarak frekuensi yang dianalisa mulai pada 1 GHz dan akhir 6 GHz dengan tahapan frekuensi 0.5 GHz (perhatikan Gambar 3.3 dan Gambar 3.4). Untuk mendapatkan lebar-pita yang optimal dilakukan dengan melakukan perubahan-perubahan terhadap ukuran panjang dan lebar slot antena, serta merubah panjang saluran catu berbentuk garpu ( l1, l2, l3). juga dilakukan perubahan jarak antara stub dan slot antena (ds). Variasi ukuran pada geometri saluran catu dan bentuk radiator sangat berpengaruh terhadap frekuensi kerja dan bandwidth. Peningkatan bandwidth disebabkan oleh efek kopling yang terjadi antara saluran catu mikrostrip dengan radiator.

Dari paper tersebut penulis membuat modifikasi perancangan pada geometri yaitu dua buah radiator segitiga slot sejajar dengan saluran catu berupa jaringan impedansi dua trisula ditambah multi batang penyetelan sehingga diharapkan dapat menghasilkan bandwidth yang lebih lebar dari pada rancangan yang terdahulu. Perancangan dimulai dengan menentukan fre kuensi kerja antena,

(3)

Vol.2, No.2, Agustus 2008 ISSN 1978-9505 kemudian dilakukan pemilihan jenis subsrate yang akan digunakan beserta parameter-parameternya, selanjutnya dilakukan penentuan ukuran tinggi dan alas slot radiator antena. Frekuensi kerja antena dipilih pada 3.3 GHz sampai dengan 46.3 GHz, dilanjutkan dengan menentukan lebar saluran catu untuk mendapatkan nilai impedansi saluran sebesar 50 Ohm. Perhitungan lebar saluran catu dan besar impedansi antena dilakukan dengan bantuan piranti lunak

PCAAD 3.0 (Personal Computer Antenna Aided Design version 3.0). Dari hasil rancangan slot radiator dan saluran saluran catu, kemudian dilakukan simulasi dengan perangkat lunak Microwave Office 2002 untuk mendapatkan parameter-parameter antena yang diharapkan.

3.3.1 Validitasi Perancangan Dalam Piranti Lunak

Dalam melakukan perancangan antena mikrostrip dengan bantuan piranti lunak Microwave Office 2002, penulis menilai dibutuhkan adanya suatu validitasi untuk membuktikan bahwa penelitian yang penulis lakukan dalam simulasi dengan piranti lunak tersebut telah memenuhi standar prosedur untuk sebuah perancangan sebuah antenna mikrostrip, khususnya dalam menentukan pengaturan dalam piranti lunak

Berdasarkan paper acuan [3] penulis melakukan perancangan dengan dasar spesifikasi yang terdapat dalam paper acuan. Pertama penulis mendesain ulang antena mikrostrip dalam piranti lunak kemudian memasukkan seluruh ukuran geometri (gambar 3.2) dan substrate. Selanjutnya, setelah memasukan parameter-parameter dalam piranti lunak dipenuhi. Setelah proses simulasi selesai didapat lebar-pita yang diinginkan (gambar 3.3). Kemudian hasil simulasi yang dilakukan penulis dibandingkan dengan hasil yang terdapat dalam paper acuan.

Keterangan :

L1 = Lebar Elemen Pencatuan Garpu (cm)

L2 = Tinggi Elemen Pencatuan Garpu (cm)

L3 = Jarak Elemen Pencatuan Garpu dengan Alas Radiator (cm)

ds = Jarak Stub dengan Alas Radiator (cm)

Wf = Lebar Saluran Catu (cm)

W = Lebar slot (cm)

(4)

Vol.2, No.2, Agustus 2008 ISSN 1978-9505 Hasil rancangan antena ini dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Gambar 3.5 Geometri Antena Hasil Perancangan Keterangan :

w = Lebar radiator (30 mm)

wa = Lebar alas slot kanan (12.07 mm)

wb = Lebar alas slot kanan (12.07mm) l = Panjang radiator (30mm)

ta = Tinggi slot kiri (9.88mm)

tb = Tinggi slot kanan (9.88mm)

ds = Jarak stub bawah (4.02mm) dsa = Jarak stub atas kiri (8.42mm) dsb = Jarak stub atas kanan (8.42mm)

ha1, ha3 = Tinggi trisula kiri samping (1.83 mm)

ha2 = Tinggi trisula kiri tengah (3.29 mm)

hb1, hb3 = Tinggi trisula kanan samping (1.83 mm)

hb2 = Tinggi trisula kanan tengah (3.29 mm) hjgh = Jarak trisula dengan alas radiator

IV. HASIL SIMULASI DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini dijelaskan tentang hasil simulasi perancangan antena slot mikrostrip array dengan multi tuning stub untuk aplikasi teknologi UWB menggunakan piranti lunak Microwave Office 2002. Dalam perancangan ini piranti lunak tersebut menggunakan teknik analisa numerik metode momen (Method of Moment). Metode ini digunakan untuk pemecahan masalah medan elektromagnetik dengan tingkat ketelitian dan akurasi yang tinggi dalam melakukan analisis terhadap parameter-parameter antena. Adapun parameter-parameter antena yang diukur adalah :

• Bandwidth (Lebar-Pita Frekuesi)

• Return Loss

(5)

• Volttage Standing Wave Ratio (VSWR)

• Pola radiasi

Dalam melakukan perancangan antena mikrostrip array penulis melakukan variasi pada bagian-bagian geometri antena dengan tujuan untuk mendapatkan bandwidth yang optimal sebagai dasar awal melakukan analisa terhadap parameter antena. Variasi pada bagian-bagian geometri antena tersebut meliputi :

• Tinggi radiator (t) • Tinggi garpu (h)

• Jarak stub (ds), dan panjang stub (ls) 4.1 Hasil Optimalisasi Parameter Antena

Sebagaimana telah disebutkan bahwa parameter-parameter antena meliputi bandwidth, return loss,

VSWR, gain, dan pola radiasi. Di bawah ini akan diuraikan dengan jelas tentang parameter-parameter antena optimal yang dihasilkan.

4.1.1 Bandwidth dan Return Loss

Bandwidth optimal didapat dengan cara melakukan simulasi berulang-ulang serta melakukan banyak variasi perubahan pada bagian-bagian geometri antena sehingga didapat

bandwidth yang optimal.

Dari beberapa cara perubahan geometri antena yang telah disimulasikan, mulai dari perubahan dengan bentuk secara seragam sampai dengan perubahan secara tidak seragam, telah diambil satu hasil bandwidth yang optimal yaitu sebesar 42.113 GHz, frekuensi kerja antara 3.777 GHz – 45.89 GHz pada daerah frekuensi 3.3 GHz – 46.3 GHz. Hasil optimal tersebut diambil dengan melihat return loss yang baik. Adapun hasil optimal dari antena perancangan di lihat pada gambar 4.1.

Gambar 4.1 Return Loss (dB) Terhadap Bandwidth (GHz) Antena

3.3 13.3 23.3 33.3 43.346.3 Frequency (GHz) Graph 10 -50 -40 -30 -20 -10 0 21.23 GHz -40.66 dB 3.777 GHz -10 dB 45.89 GHz -10 dB

(6)

4.1.2 Impedansi Masukan (Zin)

Impedansi yang diinginkan dalam perancangan antena slot mikrostrip array adalah sebesar 50 ohm. Dalam hal ini penyesuaian dengan perangkat telekomunikasi yang digunakan adalah penting agar transfer energi dari pemancar ke antena dapat berlangsung secara efisien, sehingga tidak.menimbulkan kerusakan sistem rangkaian pemancar maka daya yang dipancarkan menjadi optimal.

4.1.3 VSWR

Berdasarkan pada hasil pengukuran VSWR yang telah dilakukan dari rentang frekuensi 3.777 Ghz sampai dengan 45.89 Ghz rata-rata sebesar 1.43. Hal ini berarti bahwa VSWR antena perancangan masih dalam batas toleransi yaitu 1 ≤ VSWR ≤ 2. Hasil selengkapnya nilai VSWR yang diperoleh dapat dilihat pada Gambar 4.2 dan Tabel 4.1

Gambar 4.2 VSWR Hasil Simulasi Optimal Antena Perancangan 4.1.4 Gain

Berdasarkan simulasi dengan piranti lunak, gain (Penguatan) yang dihasilkan antena perancangan rata-rata sebesar 8.75 dB. Hal ini dikatakan baik untuk standar penguatan antena UWB, dikarenakan UWB bekerja pada jarak yang sangat pendek sehinggga tidak membutuhkan gain yang besar [14]. Hasil selengkapnya dapat dilihat pada gambar 4.3 dan tabel 4.1

Gain Antena 0 5 10 15 4.3 8.3 ₁2.3 ₁6.3 ₂0.3 ₂4.3 ₂8.3 ₃2.3 ₃6.3 ₄0.3 ₄4.3 Frekuensi (GHz) Gain (dB)

Gambar 4.3 Gain Hasil Simulasi Optimal Antena Perancangan

3.3 13.3 23.3 33.3 43.3 46.3 Frequency (GHz) Graph 2 1 2 3 4 5 3.759 GHz 2 45.92 GHz 2

(7)

Vol.2, No.2, Agustus 2008 ISSN 1978-9505 Tabel 4.1 Hasil Simulasi Antena Perancangan

Frequency (Ghz) VSWR E Phi ( o ) E theta ( o ) Gain (dB) 4.3 1.25 129 52 6.11 5.3 1.78 131.46 48.18 6.5 6.3 1.86 134.13 44.94 6.95 7.3 1.5 136.7 43.52 6.89 8.33 1.28 138.85 41 7.2 9.3 1.17 140.85 39.05 7.46 10.3 1.2 142.5 37.35 7.7 11.3 1.43 144.5 36 7.88 12.3 1.67 145.67 34.3 8.28 13.3 1.84 145.84 32.8 8.51 14.3 1.67 148 31.3 8.85 15.3 1.78 149 30.9 8.9 16.3 1.69 150.3 29.8 9.15 17.3 1.63 151.6 28.55 9.47 18.3 1.37 152.3 27.7 9.72 19.3 1.23 152.37 28.08 9.58 20.3 1.15 151.1 29.2 9.29 21.3 1.02 150.95 29.4 9.24 22.3 1.15 151.5 29.1 9.3 23.3 1.2 152 28.4 9.5 24.3 1.29 152.4 28 9.61 25.3 1.37 152.75 27.5 9.76 26.3 1.18 153.35 26.85 9.86 273 1.34 153.5 26.3 10.16 28.3 1.29 153.8 25.9 10.29 29.3 1.16 154.3 25.6 10.38 30.3 1.08 148.35 25.4 10.46 31.3 1.16 154.4 25.37 10.47 32.3 1.6 153.15 25.5 10.41 33.3 1.47 154 25.6 10.4 34.3 1.43 155.5 26.9 9.93 35.3 1.48 152.2 27.2 9.91 36.3 1.7 151.1 28.6 9.49 37.3 1.54 150.7 29.3 9.29 38.3 1.43 150 30.1 9.08 39.3 167 148.65 31.56 8.74 40.3 1.18 146.35 33.22 8.43 41.3 1.28 144.5 35.55 7.98 42.3 1.92 140.35 38.45 7.6 43.3 1.29 135.8 44.14 6.84 44.3 1.51 127.14 52.5 6.14 45.3 1.92 116.6 63.87 5.6

(8)

4.2 Pengaruh Variasi Perubahan Geometri Terhadap Bandwidth

Pada Bagian ini hasil simulasi return loss terhadap bandwidth telah dilakukan beberapa kemungkinan untuk mencapai hasil yang optimal. Untuk mendapatkan bandwidth yang optimal dilakukan dengan melakukan perubahan geometri tinggi radiator serta geometri saluran catu berbentuk trisula. Perubahan-perubahan tersebut sangat berpengaruh terhadap frekuensi resonansi dan bandwidth, untuk lebih jelasnya mengenai perubahan-perubahan yang telah disimulasikan maka penulis memberikan penjelasan secara runut tentang hasil-hasil dari perubahan tersebut dalam sub bab ini.

4.2.1 Variasi Perubahan Geometri Secara Serempak Terhadap Bandwidth

Maksud dari perubahan geometri secara serempak adalah perubahan yang dilakukan penulis pada ukuran geometri yang meliputi trisula pada saluran catu, slot antena dan pergeseran stub

secara seremapak. Artinya, bila geometri satu dirubah maka geometri yang lain akan dirubah dengan ukuran yang sama pada jenis geometri yang sejenis.

4.2.1.1Perubahan Pada Ukuran Trisula Secara Serempak Terhadap Bandwidth

Perubahan pada ukuran trisula dibagi menjadi dua bagian yaitu, tinggi trisula (h) , jarak trisula dengan alas slot (d) dan jarak stub dengan alas radiator (ds). Untuk lebih jelasnya mengenai perubahan-perubahan tersebut dibahas berikut ini:

4.2.1.1a Perubahan Tinggi Trisula Secara Serempak Terhadap Bandwidth

Selanjutnya dilakukan perubahan terhadap tinggi trisula secara serempak dan berurut sebanyak sepuluh perubahan tinggi trisula yang menghasilkan variasi bandwidth. Jika

ha1, ha2, ha3, hb2, hb2, hb3 sama dengan 2.562 mm dan 3.294 mm, maka bandwidth hasil rancangan akan mengalami penurunan bandwidth sebesar. 9.062 GHz tetapi pada kondisi lain maka bandwidth mendekati nilai optimal (42.089). Perubahan ini mempengaruhi nilai bandwidth yang cukup berarti. Hasil selengkapnya dapat dilihat pada Gambar 4.6 dan Tabel 4.2 di bawah ini :

Grafik Perubahan Tinggi Trisula Terhadap Bandwidth 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0.366 1.098 1.83 2.562 3.294 4.026 4.758 5.49 6.222 6.954 0.366 1.098 1.83 2.562 3.294 4.026 4.758 5.49 6.222 6.954 0.366 1.098 1.83 2.562 3.294 4.026 4.758 5.49 6.222 6.954 0.366 1.098 1.83 2.562 3.294 4.026 4.758 5.49 6.222 6.954 0.366 1.098 1.83 2.562 3.294 4.026 4.758 5.49 6.222 6.954 0.366 1.098 1.83 2.562 3.294 4.026 4.758 5.49 6.222 6.954 PerubahanTinggi Trisula (mm) Bandwidth (GHz)

Gambar 4.6 Perubahan Tinggi Trisula Secara Serempak Terhadap Bandwidth .

(9)

Vol.2, No.2, Agustus 2008 ISSN 1978-9505 4.2.1.1b Perubahan Jarak Trisula Dengan Alas Slot Secara Serempak Terhadap

Ba ndwidth

Dibawah ini dilakukan perubahan-perubahan jarak trisula dengan alas radiator (da , db) secara serempak dengan sebelas perubahan, perubahan tersebut menghasilkan variasi

bandwidth antena hasil rancangan . Jika da, db, mempunyai nilai 2.196 sampai de ngan 4.758 maka antena mikrostrip hasil rancangan akan mengalami penyempitan bandwidth

sekitar 12 Ghz, sedangkan jika jarak diperkecil maka nilai Bandwidth akan mendekati optimum. Untuk perubahan jarak trisula dengan alas slot sangat signifikan dan hasil selengkapnya dapat dilhat pada Gambar 4.7 dan Tabel 4.3 berikut ini :

Grafik Perubahan Jarak Trisula Dengan Alas Slot Secara Serempak Terhadap Bandwidth

0 10 20 30 40 50 1.098 1.464 1.83 2.196 2.562 2.928 3.294 3.66 4.026 4.392 4.758 1.098 1.464 1.83 2.196 2.562 2.928 3.294 3.66 4.026 4.392 4.758

Perubahan Jarak da dan db (mm)

Bandwidth (GHz)

Gambar 4.7 Perubahan Jarak Trisula Dengan Alas Slot Secara Serempak Terhadap Bandwidth

4.2.1.1c Perubahan Tinggi Slot Secara Serempak terhadap Bandwidth

Perubahan terhadap tinggi slot (ta, dan tb) secara serempak menghasilkan variasi terhadap perolehan nilai bandwidth, Jika ta, dan tb 11.708 mm sampai dengan 14.636 mm, maka bandwidth akan mengalami penurunan dari level optimum sebesar 11.82 Ghz, pada tinggi ta dan lb dengan nilai 16.832 mm lebar pita juga mengalami penurunan yang cukup besar yaitu 9.61 GHz, tetapi untuk tinggi trisula pada nilai yang lain maka

bandwidth mendekati nilai optimal, secara detil perolehan nilai bandwidth dapat dilihat pada Gambar 4.8 dan Tabel 4.4.

(10)

Grafik Perubahan Tinggi Radiator ta dan tb

Terhadap Bandwidth 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 10.244 10.976 11.708 12.44 13.172 13.904 14.636 15.368 16.1 16.832 10.244 10.976 11.708 12.44 13.172 13.904 14.636 15.368 16.1 16.832

Perubahan Tinggi Radiator ta dan tb (mm)

Bandwidth (GHz)

Gambar 4.8 Perubahan Tinggi Slot Secara Serempak Terhadap Bandwidth

4.2.1.1d Perubahan Jarak Stub Secara Serempak Terhadap Bandwidth

Penggeseran posisi stub (ds, dsa, dan dsb) secara serempak memberikan perubahan pada bandwidth yang cukup variatif dan signifilan tetapi hampir tidak terlalu mencolok, namun pada satu jarak yaitu 1.464 mm diperoleh lebar pita yang sangat drastis penurunanya (21.5 GHz). Hasil selengkapnya dapat dilihat pada Gambar 4.9 dan Tabel 4.5 berikut ini,

Grafik Perubahan Jarak Stub Secara Serempak Terhadap Bandwidth 0 10 20 30 40 50 0.37 0.73 1.1 1.46 1.83 2.2 2.56 2.93 3.29 3.66 4.03 4.39 4.76 5.12 5.49 5.86 6.22 6.59 6.95 7.32

Perubahan Jarak Stub dsa (mm)

Bandwidth (GHz)

Gambar 4.9 Perubahan Jarak Stub (ds, dsa, dsb) Secara Serempak Terhadap Bandwidth

4.2.2 Perubahan Geometri Antena Secara Tidak Serempak Terhadap Bandwidth

Pada sub bab ini dilakukan simulasi beberapa kemungkinan untuk mencapai hasil yang optimal, yaitu dengan melakukan perubahan terhadap geometri antena secara tidak serempak meliputi, perubahan pada trisula (tinggi dan jarak dengan alas radiator), tinggi radiator (t dan d) dan jarak stub (ds, dsa dan dsb).

Perubahan-perubahan tersebut sangat mempengaruhi besarnya nilai frekuensi resonansi dan

bandwidth, secara detil hasil dari perubahan-perubahan yang telah disimulasikan maka penulis memberikan penjelasan yang urut tentang perubahan tersebut pada sub bab ini.

4.2.2.1Perubahan Tinggi Trisula Secara Tidak Serempak Terhadap Bandwidth

Pada bagian ini juga dilakukan perubahan tinggi trisula secara tidak serempak yaitu, ha1, ha2, ha3 konstan dan hb1, hb2, hb3 digeser-geser. Penulis sengaja tidak memasukan data perubahan pada tinggi trisula secara berkebalikan, karena hasil yang didapat adalah sama dengan hasil yang ditampilkan, sebagai berikut :

(11)

Grafik Perubahan Jarak Stub dsa

Terhadap Bandwidth 40 41 42 43 44 45 46 2.562 2.562 2.562 2.562 2.562 2.562 2.562 2.562 2.562 2.562 2.562 2.562 2.562 2.562 0.366 1.098 1.83 2.562 3.294 4.026 4.758 5.49 6.222 6.954 7.683 8.418 9.15 9.882 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 Perubahan Jarak Stub dsa (mm)

Bandwidth (GHz)

Grafik 4.20 Perubahan Jarak Stub dsa Terhadap Bandwidth

Bandwidth (GHz)

Terhadap Bandwidth 0 10 20 30 40 50 3.66 3.66 3.66 3.66 3.66 3.66 3.66 3.66 3.66 3.66 3.66 3.66 3.66 3.66 0.366 1.098 1.83 2.562 3.294 4.026 4.758 5.49 6.222 6.954 7.683 8.418 9.15 9.882 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024 4.024

Perubahan Jarak Stub dsa (mm)

Bandwidth (GHz)

4.2.2.4d Perubahan Jarak Stub (ds, dsa dan dsb) Terhadap Bandwidth

Perubahan dilakukan pada jarak stub dsa, sedangkan ds sebesar 4.024 mm dan dsb sebesar 4.024 mm. Perubahan yang dilakukan menghasilkan kenaikan bandwidth pada akhir periode perubahan, yaitu mencapai 45.082 GHz mulai dari jarak stubdsa 7.683 mm, seperti terlihat pada Gambar 4.23 dan Tabel 4.19 berikut,

(12)

Bandwidth (GHz)

4.2.2.4e Perubahan Jarak Stub (ds, dsa dan dsb) Terhadap Bandwidth

Perubahan dilakukan pada jarak stub ds, sedangkan dsa dan dsb sebesar 2.196 mm. Perubahan yang dilakukan menghasilkan nilai bandwidth yang sangat variatif dan signifikan disepanjang percobaan, seperti terlihat pada Gambar 4.24 dan Tabel 4.20 berikut,

Grafik

Perubahan Jarak Stub ds

Terhadap Bandwidth 0 10 20 30 40 50 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 2.196 0.366 0.732 1.098 1.464 2.928 3.294 4.026 4.392 4.758 5.124 5.49 6.222 6.588 6.954

Perubahan Jarak Stub ds (mm)

Bandwidth (GHz)

Grafik 4.24 Perubahan Jarak Stubds Terhadap Bandwidth

4.2.2.4f Perubahan Panjang Stub (ls, lsa dan lsb) Terhadap Bandwidth

Perubahan pada panjang stub ls, dan lsa sedangkan lsb dengan panjang tetap (0.366 mm) menghasilkan penurunan yang sangat signifikan dan hanya mampu mencapai nilai banwidth berkisar antara. 8.913 GHz sampai dengan 18.346 GHz. Perhatikan Gambar 4.25 dan Tabel 4.21 berikut,

Grafik

Perubahan panjang Stub ls dan lsa

Terhadap Bandwidth 0 5 10 15 20 0.366 0.366 0.366 0.366 0.366 0.732 1.098 1.464 1.83 2.196 0.732 1.098 1.464 1.83 2.196

Perubahan Panjang Stub ls dan lsa (mm)

Bandwidth (GHz)

(13)

Vol.2, No.2, Agustus 2008 ISSN 1978-9505 4.2.2.4g Perubahan Panjang Stub (ls, lsa dan lsb) Terhadap Bandwidth

Perubahan pada panjang stub lsa dan lsb sedangkan ls dengan panjang tetap (0.366 mm) menghasilkan penurunan yang signifikan pada akhir perubahan. Perhatikan Gambar 4.26 dan Tabel 4.22 berikut,

Grafik

Perubahan Panjang Stub lsa dan lsb

Terhadap Bandwidth 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0.732 1.098 1.464 1.83 2.196 0.732 1.098 1.464 1.83 2.196 0.366 0.366 0.366 0.366 0.366

Perubahan Panjang Stub lsa dan lsb (mm)

Bandwidth (GHz)

Grafik 4.26 Perubahan Panjang Stub lsa dan lsb Terhadap Bandwidth

4.2.2.4h Perubahan Panjang Stub (ls, lsa dan lsb) Terhadap Bandwidth

Perubahan pada panjang stubls, sedangkan lsa dan lsb dengan panjang tetap (0.366 mm) menghasilkan penurunan yang sangat signifikan dan hanya mampu mencapai nilai

banwidth berkisar antara 9.78 GHz sampai dengan 18.35 GHz. Perhatikan Gambar 4.27 dan Tabel 4.23 berikut,

Grafik Perubahan Panjang Stub ls

Terhadap Bandwidth 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0.366 0.366 0.366 0.366 0.366 0.366 0.366 0.366 0.366 0.366 0.732 1.098 1.464 1.83 2.196

Perubahan Panjang Stub ls (mm)

Bandwidth (GHz)

Grafik 4.27 Perubahan Panjang Stubls Terhadap Bandwidth

V. KESIMPULAN

Pada penulisan makalah ini telah didapatkan hasil yang sesuai dengan yang diharapkan penulis yaitu merancang suatu antenna mikrostrip slot dua segitiga dengan pencatu jaringan impedansi dua trisula sejajar dengan dimensi 3 cm x 3 cm substrat tunggal, dengan ukuran trisula danukuran slot segitiga juga identik sehingga dapat menghasilkan bandwidth yang sangat lebar (42,113 GHz) pada daerah frekuensi 3.777 – 45.89 GHz. Perolehan Gain rata-rata antena cukup memadai untuk Teknologi Ultrawideband yaitu 8.75 dB dengan VSWR tidak melebihi nilai 2.

Perubahan geometri pada pergeseran stub utama menghasilkan perubahan lebar -pita yang sangat signifikan. Perancangan antena mikrostrip dengan menggunakan teknik pencatu multi

(14)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Constantine A. Balanis, “Antena theory : analysis and design “, second edition, John Wiley & Sons,inc.1982, US.

[2] http://www.med.govt.nz

[3] Iskandar Fitri1, Dosen Fakultas Teknik dan Sains Universitas Nasional, Jakarta Selatan, E-mail : tektel2001@yahoo.com, dan Eko Tjipto Rahardjo2, Dosen Departemen Teknik Elektro Universitas Indonesia, Depok, E -mail : eko@eng.ui.ac.id

[4] Jia-Y i SZE and Kin-Lu WONG,”Bandwidth Enhancement of A Printed Wide Slot Antenna Fed By A Microstripline With A Fork-Like Tuning Stub,” Proceeding of ISAP, pp. 1159-1161,Fukuoka, Japan

[5] John, D. Kraus, “Antennas”, Second Edition, Mc Graw – Hill International Edition (Electrical Engineering Series).

[6] Kazimierz SIWIAK, Time Domain Corporation, 7057 Old Madison Pike, Huntsville, AL 35806 USA, kai.siwiak@timedomain.com

[7] L,Shafai and A.A., Kishk, “Analysis of Circular Microstrip Antennas ”, in J.R, James and P.S. Hall, Eds., Handbook of Microstrip Antennas, vol. 1, chap. 1, London: Peter Peregrinus, 1989.

[8] Nachit (A) and Foshi (J),”Spectral Domain Integral Equation Approach of an Equilateral Triangular Microstrip Antenna Using The Moment Method”, Journal of Microwaves and Optoelectronics, vol. 2, No. 2, June 2000.

[9] X. Shen, A. Vandenbosch, and R. Capelle, Study of gain enhancement method for microstrip antennas using moment method,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol.43, no. 3, pp. 227-231, March 1995.

[10] Zurchere, J. F. and F. Gradiol, “Broadband Patch Antena”, Chapter 1, Boston: Artech House, 1974.