PERANCANGAN ANTENA PLANAR MENGGUNAKAN STRUKTUR SPIRAL RESONATOR (SR) SEBAGAI INKLUSI MAGNETIK TIRUAN UNTUK APLIKASI FREKUENSI 2,4 2,5 GHz.

(1)

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan 1

PERANCANGAN ANTENA PLANAR MENGGUNAKAN STRUKTUR

SPIRAL RESONATOR (SR) SEBAGAI INKLUSI MAGNETIK TIRUAN

UNTUK APLIKASI FREKUENSI 2,4 – 2,5 GHz

Oleh:

Riza Zakaria Helmi,

Pembimbing Pertama : Ir. Moch Yunus, M.Eng.1)_, Pembimbing Kedua : Evyta Wismiana, ST., MT.2)

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Pakuan Bogor, Jl. Pakuan, Bogor 16143

e-mail : rizahelmi62@gmail.com

ABSTRAK

Dalam penelitian ini, diusulkan antena planar struktur spiral resonator yang bekerja pada daerah frekuensi 2,4 – 2,5 GHz. Untuk mendapatkan parameter – parameter antena planar yang lebih baik, digunakan pola iterasi putaran spiral dengan lebar strip (w), lebar gap (s), dan variasi nilai konstanta dielektrik(



r). Perancangan antena

dilakukan dengan bantuan simulator antena dan untuk pengukuran parameter antena menggunakan Vector Network Analyzer setelah di fabrikasi.

Hasil yang didapatkan untuk antena planar menggunakan struktur spiral resonator dapat mereduksi ukuran patch antena hingga 58,40% dibandingkan dengan struktur patch konvensional. Selanjutnya hasil fabrikasi antena planar struktur spiral resonator diukur dengan menggunakan VNA pada frekuensi 2,45 GHz. Dari hasil pengukuran diperoleh VSWR 1,29; bandwidth 175 MHz; dan gain 2,002 dB. Sedangkan dari hasil simulasi diperoleh VSWR 1,14; bandwidth 39 MHz; dan gain 2,214 dB.

Kata kunci : Antena Planar, Spiral Resonator, dan Parameter Antena

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan komunikasi akhir – akhir ini menuntut perangkat komunikasi dengan penanganan yang praktis, kompak, dan ringan.

Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, diperlukan ukuran perangkat komunikasi yang dimensinya kecil, dan ringan serta mudah dibawa.

Pada umumnya ukuran dimensi yang kecil, antena planar dibuat dengan menggunakan material substrat yang memiliki sifat medan listrik yang tinggi. Namun penggunaan material dengan sifat medan listrik yang tinggi dengan tujuan untuk meningkatkan gelombang medan listrik pada material dapat menurunkan kinerja parameter antena, di antaranya

return loss, bandwidth, gain, dan pola radiasi antena.

Penelitian yang dilakukan untuk mencari metode lain dalam upaya mengurangi dimensi, di antaranya dengan metode metamaterial dan non metamaterial [1] – [8]. Metamaterial merupakan material yang tidak tersedia di alam yang memiliki sifat permitivitas

(



)

dan atau permeabilitas

)

(



negatif tetapi dapat direkayasa.

Sedangkan pada permeabilitas disebut sebagai ukuran dari parameter magnet yang terjadi pada sebuah material sebagai respons yang

ditimbulkan

terhadap

medan

magnet

yang

mengenainya.

Struktur yang termasuk kelompok material jenis ini di antaranya Composite

(2)

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan 2 Right–Left Handed (CRLH), split ring, dan

spiral.

Jenis material yang digunakan pada desain antena menggunakan material (MNG)/mu negative. Material ini memiliki permeabilitas yang tinggi baik itu positif dan negatif pada frekuensi kerja tertentu serta tidak menyerap gelombang permukaan yang menurunkan efisiensi dari parameter antena seperti gain, dan bandwidth.

Sifat pada material (MNG) sangat diperlukan karena dapat mereduksi dimensi dan mampu menekan gelombang permukaan sehingga diperoleh perbaikan gain dan bandwidth. Cara dalam mendapatkan perbaikan parameter antena dengan menggunakan inklusi magnetik tiruan dengan struktur patch spiral resonator.

Oleh karena itu, dalam penelitian tugas akhir ini antena planar di desain menggunakan material dengan struktur spiral resonator yang memiliki sifat tidak menyerap gelombang permukaan dan mempunyai faktor reduksi paling tinggi.

Antena planar struktur spiral resonator bekerja pada range frekuensi 2,4 – 2,5 GHz. Setelah antena di desain, kemudian di fabrikasi dan di ukur parameter return loss, bandwidth, gain, dan pola radiasi menggunakan peralatan Vector Network Analyzer (VNA) pada ruang terisolasi frekuensi.

1.2 Tujuan

(1) Untuk mereduksi dimensi antena planar dengan metoda mu negative material berstruktur spiral resonator agar diperoleh bentuk ukuran antena planar yang kecil, kompak, dan ringan sehingga memiliki sifat praktis dalam penggunaan.

(2) Untuk mendapatkan parameter antenna (return loss, bandwidth, dan gain) yang lebih baik dalam komunikasi bergerak pada frekuensi 2,3 – 2,4 GHz.

II. TEORI DASAR 2.1 Antena

Antena sebagai perangkat dalam komunikasi nirkabel berfungsi mengubah sinyal listrik (volt – ampere) menjadi medan listrik dan magnet yang dapat merambat di udara, sehingga dapat menerima gelombang radio kemudian meradiasikannya ke ruang bebas (free space). Struktur pada antena digunakan untuk menyalurkan energi berupa gelombang elektromagnetik dari pemancar (pengirim) ke antena.

Gambar 2.1 Plot Medan Elektromagnetik yang Diradiasikan oleh antena.

Sumber : Author

2.2 Antena Planar

Antena planar merupakan sebuah perangkat yang memiliki tiga lapisan sederhana yaitu : konduktor (patch), substrat sebagai bahan dielektrik, dan pentanahan (ground). Pada gambar 2.2 menjelaskan bentuk antena planar.

Gambar 2.2 Struktur Antena Planar Sumber : Author

2.3 Parameter Antena

Antena dapat bekerja dengan normal pada daerah medan jauh antena tersebut,

(3)

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan 3 karena pada daerah ini hanya terdapat energi

radiasi dari antena tanpa dipengaruhi medan reaktif dari antena yang nilainya relatif terhadap jarak. Parameter antena berkaitan dengan directivity, pola radiasi, bandwidth, return loss, dan gain.

1.4 Dimensi Antena

Dalam menentukan bentuk dimensi antena terlebih dahulu harus mengetahui parameter bahan yang digunakan seperti tebal substrat (h), konstanta dielektrik

 

_r . tebal konduktor (t), dan rugi-rugi yang dimiliki oleh bahan. Untuk mengetahui panjang dan lebar antena planar dapat menggunakan persamaan 2.9.

w

=

2 1 2 0  r f c 

Dimana : w : Lebar konduktor (mm) r



: Konstanta dielektrik relatif (3,79 V/m)

c : Kecepatan cahaya di ruang bebas (3x108_m/s)

f0 : Frekuensi kerja antena (Hz)

1.5 Teknik Pencatuan Saluran Mikrostrip

Teknik pencatuan digunakan untuk menghasilkan radiasi baik secara kontak langsung maupun tidak langsung. Terdapat dua jenis metode pencatuan yaitu ; Contacting (direct feeding) dan Non-Contacting (Electromagnetically Coupled).

Gambar 2.7 Proximity Coupled Feeding Sumber : Author

1.6 Metamaterial

Mematerial merupakan material yang tidak tersedia di alam yang memiliki sifat permitivitas (



) dan ataupermebilitas

(



)

negatif tetapi dapat direkayasa. Berikut ini klasifikasi material yang dipengaruhi oleh permitivitas dan permeabilitas.

Gambar 2.8 Klasifikasi Material Sumber : Author

2.6.1 Antena Planar dengan Struktur Spiral Resonator

Penelitian yang dilakukan oleh

Bilotti F. etal, 2007, [5], [14] mengenai

antena spiral persegi seperti dengan

dimensi 8 x 8 x 0,2 mm mampu

memberikan frekuensi resonansi dari

250 MHz hingga 750 MHz sesuai

dengan jumlah putaran spiral N seperti

yang ditunjukkan oleh gambar 2.10

Gambar 2.10 Unit Cell Antena Spiral resonator Terhadap Putaran N

Sumber : Author

(4)

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan 4 Meandered Inductor merupakan

saluran mikrostrip yang menghubungkan antena dengan saluran transmisi.

2.6.3 Interdigitated Capacitor

Interdigitated Capacitor (IDC) sama seperti pada meandered inductor yaitu berupa saluran mikrostrip yang menghubungkan antena dengan saluran transmisi.

III. PERANCANGAN ANTENA

3.1

Pendahuluan

Tahapan dalam melakukan perancangan antena diantaranya menentukan jenis substrat yang akan digunakan, menentukan dimensi substrat, merancang antena konvensional, menghitung dimensi antena konvensional, menentukan panjang, dan lebar pencatu antena konvensional, membuat antena planar dengan struktur spiral resonator, menentukan jarak gap, menentukan lebar strip, mengubah

 



_r , dan menghitung reduksi kedua patch antena.

3.2 Peralatan Yang Digunakan

Sebelum dilakukan pengukuran antena, hal yang perlu dilakukan adalah dengan menyiapkan terlebih dahulu peralatan yang digunakan dalam merancang suatu antena seperti perangkat lunak (software), maupun perangkat keras (hardware).

Perangkat lunak yang digunakan pada tahap awal yaitu simulasi yang bertujuan untuk mengetahui karakteristik atau kinerja antena yang akan dirancang. Sedangkan pada perangkat keras digunakan untuk melakukan fabrikasi dan pengukuran antena. Di bawah ini merupakan peralatan keras yang digunakan untuk pengukuran antena antara lain :

1. Substrat dielektrik FR4, sebagai substrat antena.

2. Vector Network Analyzer Agilent N5230 (300 KHz – 13,5 GHz), alat ini digunakan untuk pengukuran parameter port tunggal (return loss, VSWR, dan impedansi masukan).

3. Connector SMA 50 Ω.

4. Solder.

5. Anechoic chamber (Ruang yang digunakan untuk pengukuran gain).

Adapun perangkat software yang

digunakan antara lain :

1. Simulator Antena 2. Microsoft Visio 2007 3. Microsift Excel 2007

3.3 Perancangan Antena

Proses dalam merancang suatu antena yang pertama dilakukan adalah menentukan karakteristik antena seperti: frekuensi kerja, return loss, VSWR, gain dan bandwidth. Berikut ini spesifikasi dalam merancang antena planar dengan ketentuan sebagai berikut :

1. Frekuensi kerja : 2,45 GHz (2,4 – 2,5 GHz)

2. Impedansi terminal : 50 Ω koaksial konektor SMA

3. VSWR : ≤ 2

Bahan substrat yang digunakan adalah jenis FR4 dengan ketebalan 1,6 mm. Ketebalan substrat berpengaruh terhadap parameter bandwidth, dan gelombang permukaan (surface wave).

Semakin tipis ketebalan substrat maka efek gelombang permukaan semakin kecil. Dengan mengecilnya gelombang permukaan diharapkan dapat meningkatkan kinerja dari antena seperti gain, bandwidth, dan return loss.

3.4 Perancangan Antena Konvensional

Untuk mengetahui adanya perbaikan parameter antena, maka dirancang juga antena planar berstruktur patch persegi (konvensional) seperti ditunjukkan pada Gambar 3.3

(5)

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan 5

W0

L W

Y0

Gambar 3.3 Antena Konvensional Sumber : Author

3.5 Desain Akhir Antena Konvensional

Gambar 3.4 Antena Konvensional Sumber : Author

3.6 Perhitungan Saluran Pencatu Antena Konvensional

Untuk menghitung lebar saluran pencatu dengan

h

w

₀ >2, nilai (



r)= 3,79 dan Z0 = 50 Ω adalah : w0=

Dimana nilai B adalah : B = r z





0 2 377 79 , 3 50 2 14 , 3 377 x x _{= 6,083} Sehingga untuk

h

w

₀ >2 : w0= Dimana : h : Tebal substrat (1,6 mm) r



: Konstanta dielektrik relatif (3,79 V/m)

3.7 Perhitungan Lebar, Panjang, dan Inset Feed

Tahap selanjutnya adalah menghitung panjang (L), lebar (w), antena konvensional dengan spesifikasi f0 = 2,44 x109_Hz,

) (



r =

3,79, h = 1,6 mm, dan c = 3 x 108_m/s. Untuk menghitung lebar yaitu :

2 1 2 0   r f c w  2 1 79 , 3 10 44 , 2 2 10 3 9 8  x x x 2 1 79 , 3 44 , 2 2 30   x = 39,72 mm

Sedangkan untuk menentukan panjang patch (L) diperlukan parameter ∆L yang merupakan pertambahan panjang dari L akibat adanya fringing effect.

eff r



                 w h r r 12 1 1 2 ) 1 ( 2 ) 1 (  2 1 79 , 3 2 1 79 , 3                  72 , 39 6 , 1 12 1 1 = 3,335 Sehingga L:

L



= 0,412

h

8 , 0 ) 258 , 0 ( 264 , 0 ) 3 , 0 (     h w h w eff eff r r  

(6)

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan 6 L  = 0,412

x 1,6

8 , 0 6 , 1 72 , 39 ) 258 , 0 335 , 3 ( 264 , 0 6 , 1 72 , 39 ) 3 , 0 335 , 3 (     = 0,662 mm

Sebelum mencari L, maka dihitung terlebih dahulu Leff yaitu panjang patch

efektif sebagai berikut : Leff = eff r f c  0 2 = 335 , 3 10 44 , 2 2 10 3 9 8 x x x = 335 , 3 44 , 2 2 30 x = 33,66 mm Sehingga L didapat : L = Leff – 2L = 33,66 – 2 x 0,662 = 32,33 mm

Setelah melakukan perhitungan dimensi antena konvensional selanjutnya melakukan simulasi menggunakan simulator antena.

Gambar 3.5 Grafik S11 Antena Konvensional (



_r)= 3,79

Sumber : Author

Gambar 3.6 Grafik VSWR Antena Konvensional

Sumber : Author

Selanjutnya menjelaskan bentuk 3D dari antena konvensional seperti berikut :

Gambar 3.7 Farfield 3D Antena Konvensional (_r)= 3,79

Sumber : Author

3.8

Perancangan Antena Planar

dengan Struktur Spiral Resonator

Sebelum melakukan perancangan antena dengan struktur spiral resonator terlebih dahulu memperhatikan langkah-langkah di bawah ini :

1. Desain antena planar berstruktur patch spiral resonator menggunakan teknik pencatuan Electro-magnetically Coupled (EMC) berbahan substrat FR4 dengan ketebalan 1,6 mm. Kemudian dilakukan simulasi menggunakan software simulator antena.

2. Langkah selanjutnya adalah melakukan fabrikasi antena dengan menggunakan jasa pihak lain yang sudah berpengalaman dengan dukungan

(7)

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan 7 peralatan yang lengkap untuk

mendapatkan hasil yang akurat.

3. Setelah difabrikasi antena diuji dengan melakukan pengukuran menggunakan Vector Network Analyzer di ruang anti gema (anechoic chamber), Parameter yang diukur adalah S11, gain, dan pola radiasi.

4. Hasil pengujian antena yang diusulkan kemudian dibandingkan dengan antena planar berstruktur patch persegi (konvensional)

3.9 Hasil Simulasi Antena Planar Struktur Spiral Resonator

Dalam melakukan simulasi, ada beberapa proses iterasi yang harus diperhatikan yaitu membuat desain spiral resonator sebagai peradiasi dalam mencari frekuensi kerja antena yang berfungsi menerima gelombang elektromagnetik dan memancarkan kembali ke udara bebas. Selanjutnya membuat feeder (pengumpan) sebagai saluran pencatu yang bertujuan memperbaiki nilai return loss.

3.10 Pencapaian Spesifikasi Antena

3.10.1 Hasil simulasi dengan merubah nilai

 

r



. Untuk menyesuaikan agar tidak jauh berbeda antara hasil simulasi dengan hasil pengukuran maka dilakukan dengan merubah nilai

 



_r yang bertujuan mendapatkan frekuensi kerja antena

.

3.11 Hasil Simulasi Awal

Seperti yang dijelaskan sebelumnya, dengan mengubah

 

_r akan mempengaruhi nilai frekuensi kerja pada antena. Selain itu untuk memperbaiki return loss, dirancang feeder sebagai saluran pencatu yang menghubungkan dengan elemen ground.

3.12 Antena Planar Patch Spiral

Resonator

a. Desain Awal Antena Planar dengan Struktur Spiral resonator

L w L w feeder (a) (b)

Gambar 3.8 Antena planar (a); Struktur Spiral resonator dan (b); Komponen Feeder

tanpa Matching Circuit Sumber : Author

Selanjutnya dilakukan kembali simulasi antena patch spiral resonator

Gambar 3.9 Grafik S11 Hasil Simulasi dengan

 

_r = 3,79 Antena Spiral resonator

tanpa Matching Circuit Sumber : Author

Gambar 3.13 Farfield 3D Antena dengan Struktur spiral resonator tanpa Matching Circuit dengan N=3, s=0,9 mm dan w=3

mm. Sumber : Author

(8)

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan 8 Tabel 3.1 Karakteristik Antena Spiral

resonator tanpa Matching Circuit Dengan Variasi w dan

s

Paramet er

Patch Spiral Resonator tunggal, N = 3

w = 3 s =0 ,8 w = 3,1 s = 1 w = 2,9 s= 1,2 w = 3 s =0, 9 Bandwidt h (MHz) 38,3 29 34 40 Frekuensi (GHz) 2,405 2,205 2,285 2,42 Return Loss (dB) -15,96 -13,68 -15,74 -16,32 Gain (dB) 2,063 0,7334 1,371 2,131 Epsilon (V/m) 4 4,3 4,1 3,79 Sumber : Author b. Perbaikan Return loss Menggunakan

Matching circuit

Untuk mendapatkan hasil lebih baik dari perancangan sebelumnya maka dilakukan perbaikan return loss menggunakan rangkaian matching circuit yang terdiri dari meandered inductor dan (Interdigitated Capacitor (IDC). L w L w (a) (b) Feeder

Gambar 3.14 Antena Planar (a); Patch Spiral resonator (b); Komponen Feeder terdiri dari

Meander Inductor dan IDC (Interdigitated Capacitor)

Sumber : Author

Pada gambar 3.15 menjelaskan rangkaian matching circuit dari antena planar struktur

spiral resonator

seperti di bawah ini :

Coupled ke Antena

Coupled ke Ground Matching circuit

Gambar 3.15 Matching Circuit Antena Planar Struktur Spiral resonator

Sumber : Author

Terdapat saluran pencatu berupa komponen feeder dengan menambahkan rangkaian matcing circuit terdiri dari meandered inductor dan IDC seperti dijelaskan pada gambar 3.16 di bawah ini :

W0

(b) IDC

(a) Meander inductor

(c) Feeder

Matching circuit

w L

Gambar 3.16 Komponen Feeder Sumber : Author

Hasil simulasi antena patch spiral resonator dengan nilai konstanta dielektrik atau

 



_r = 3,79

(9)

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan 9 Gambar 3.20 Grafik S11 Hasil simulasi

dengan

 



_r = 3,79 Antena Spiral resonator dengan Matching Circuit

Sumber : Author

Selanjutnya dari hasil simulasi menggunakan CST 2012, kemudian dilakukan olah data menggunakan excel seperti pada gambar 3.21 di bawah ini :

Gambar 3.21 Hasil Simulasi Return loss Antena Spiral resonator dengan Matching

Circuit Sumber : Author

Selanjutnya dari keempat simulasi yang dilakukan, dapat dilihat perbandingan penggunaan nilai konstanta dielektrik/

 

_r .

Gambar 3.22 Perbandingan Nilai Konstanta dielektrik

Sumber : Author

Gambar 3.23 Farfield 3D Antena Spiral resonator dengan Matching Circuit

N=3,

s=0,9 mm dan w=3 mm

Sumber : Author

Tabel 3.2 Perbaikan Return loss Antena Spiral resonator Dengan Matching Circuit

Dengan Variasi w dan s

Paramete r Patch SR tunggal, N = 3 w = 3 s = 0, 8 w = 3,1 s = 1 w = 2,9 s= 1, 2 w = 3 s =0 ,9 Bandwidt h (MHz) 33,2 31,5 35 39 Frekuensi (GHz) 2,435 2,235 2,32 2,45 Return Loss (dB) -17,14 -18,10 -23,49 -25,06 Gain (dB) 2,082 0,9503 1,496 2,214 Epsilon (V/m) 4 4,3 4,1 3,79 Sumber : Author 3.13 Miniaturisasi Antena

Dengan membandingkan kedua jenis antena, yaitu antena konvensional dan antena patch spiral resonator bisa diketahui

(10)

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan 10 berapa persen dimensi yang direduksi pada

antena konvensional dengan dimensi antena patch spiral resonator sehingga tujuan dalam meminiaturisasi antena dapat tercapai. Luas patch Antena Konvensional

= 32,33 mm x 39,72 mm = 1284,14 mm2

Luas patch Antena Planar patch spiral resonator

= 23 mm x 23 mm = 529 mm2

Reduksi Antena Planar spiral resonator

% 100 1284,14 529 1284,14 x   % 80 . 58 

IV. FABRIKASI DAN ANALISA PENGUKURAN ANTENA

Tahapan selanjutnya adalah melakukan pengukuran terhadap parameter-parameter antena untuk mengetahui frekuensi kerja 2,4 - 2,5 GHz dan VSWR ≤ 2.

Hasil yang diperoleh melalui pengukuran akan dibandingkan dengan hasil simulasi yang nantinya dianalisa.

(a)

(b) Gambar 4.1 Hasil Fabrikasi (a) ; Antena Planar dengan Struktur Spiral resonator, dan (b) Feeder sebagai Saluran Pencatu.

Sumber : Author

4.1 Pengukuran Antena

Setelah melalui tahapan fabrikasi, antena kemudian diukur agar dapat mengetahui kinerja dari antena yang dibuat apakah sudah memenuhi kriteria yang sesuai atau tidak.

4.1.1 Pengukuran Port Tunggal

Pada pengukuran port tunggal, parameter yang diukur meliputi, return loss, bandwidth dan VSWR.

4.1.2 Pengukuran S11

Gambar 4.3 Grafik Return loss Antena Patch Spiral resonator Hasil Pengukuran

Sumber : Author

Dapat dilihat dari gambar 4.3 dimana pada return loss < -10 dB (VSWR ≤ 2) bandwidth antena berada pada rentang frekuensi 2,381 - 2,556 GHz dengan nilai return loss yang diperoleh pada frekuensi resonan 2,45 GHz sebesar -17,87 dB.

Selanjutnya dari gambar 4.4 menunjukkan hasil pengukuran VSWR.

Gambar 4.4 Hasil Pengukuran VSWR Antena Patch Spiral resonator

(11)

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan 11 Pada gambar 4.5 menjelaskan grafik

smith chart antena patch spiral resonator hasil pengukuran.

Gambar 4.5 Smith Chart Impedansi Masukan pada Pengukuran Antena Patch

Spiral resonator Sumber : Author

Perbandingan hasil simulasi dan pengukuran ditunjukan pada gambar 4.6 berupa grafik.

Gambar 4.6 Perbandingan Nilai Return loss Hasil Simulasi dengan Pengukuran

Sumber : Author

Tabel 4.1 Perbandingan Parameter Antena Hasil Simulasi dan Pengukuran

Parameter Hasil Simulasi Hasil Pengukuran Range frekuensi (GHz) 2,428 – 2,467 2,381-2,556 Impedance 39 175 Bandwidth (MHz) VSWR minimum 1,15 1,29

Return Loss dan

VSWR pada frekuensi 2,45 GHz -25,06 dB dan 1,15 -17,87 dB dan 1,29 Gain (dB) 2,214 2,002 Sumber : Author

4.1.3 Pengukuran Gain Antena

Pengukuran gain dilakukan pada port ganda (format S12) menggunakan tiga antena dan dilakukan dalam dua kali pengukuran.

4.2 Analisis Pengukuran

4.2.1. Pengukuran port tunggal

Setelah di fabrikasi antena mikrostrip disolder menggunakan konektor SMA 50 Ω pada saluran pencatu. Saat penyolderan dilakukan sangat hati-hati dan usahakan jangan terlalu panas karena akan merubah karakteristik konektor SMA. Sedikit-banyaknya timah juga berpengaruh terhadap karakteristik dari antena terutama frekuensi kerja.

Untuk hasil pengukuran return loss dan VSWR antena, didapatkan hasil yang cukup baik seperti bandwidth lebar yang mencakup range frekuensi 2,4 – 2,5 GHz, pada VSWR 1,29.

4.2.2 Pengukuran Port ganda

Pada saat pengukuran port ganda seperti pola radiasi dan gain terdapat perbedaan dengan hasil simulasi. Dari gambar 4.8 – 4.9 bentuk pola radiasi antena untuk (phi=0) dan (phi=90) terlihat undirectional sedangkan saat simulasi pola radiasi directional.

Pengukuran gain dilakukan dengan membandingkan kekuatan sinyal yang

(12)

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan 12 diterima oleh AUT dengan antena yang telah

diketahui gain nya, yaitu antena dipole sebesar 2,15 dBi. Pada tabel 4.2 menunjukkan hasil pengukuran gain antena patch spiral resonator, dan antena referensi (dipole).

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Gain

Jenis antena Frekuensi S11(dB) S21 AUT S21 ref Gain ref Gain (dB) Struktur Spiral resonator 2450 -17,87 -61,56 -61 2,15 2,002 Sumber : Author V. KESIMPULAN

Untuk mendapatkan parameter-parameter antena planar yang lebih baik yaitu return loss, frekuensi kerja antena, dan bandwidth, digunakan pola iterasi putaran spiral resonator dengan lebar strip (w), lebar gap (s), dan variasi nilai konstanta dielektrik

). (



_r

Hasil yang didapatkan untuk antena planar menggunakan struktur spiral resonator dapat mereduksi ukuran patch antena konvensional sebesar 58,40 %. Kemudian selanjutnya dengan menggunakan fabrikasi patch spiral pada frekuensi 2,45 GHz, dengan VSWR 1,29 didapatkan bandwidth 175 MHz.

DAFTAR PUSTAKA

1. Yunus M., Zulkifli F.Y., Rahardjo E.T., Radiation Pattern Characterization of Single Patch Spiral Resonator (SR) Structure Using Linear Array Approach, Presented at 13th INTERNATIONAL CONFERENCE ON QIR (QUALITY In RESEARCH) 2013 : International Symposium on Electrical and Computer Engineering

2013, Yogyakarta, 25 – 28 June, 2013. 2. Filiberto Bilotti, Alessandro Toscano,

and Lucio Vegni, Design Of Spiral And Multiple Split-Ring Resonators For The Realization Of Miniaturized Metamaterial Samples, IEEE Transactions On Antennas And Propagation, Vol. 55, No. 8, August 2007.

3. Veselago V. G. Veselago, “The electrodynamics of substances with simultaneously negative values of ε and μ,” Sov. Phys. Uspekhi, vol. 10, no. 4,

pp. 509–514, 1968. [Usp. Fiz. Nauk, vol. 92, pp. 517–526, 1967.].

4. Tie Jun Cui, David R Smith, Roupeng Liu, Metamaterials : Theory, Design, and Applications, Spinger, 2010

5. Reza Azadegan, and Kamal Sarabandi, A Novel Approach For Miniaturization of Slot Antennas, IEEE Transactions On Antennas And Propagation, Vol. 51, No. 3, March 2003.

6. Li Yang, Mingyan Fan, and Zhenghe Feng, A Spiral Electromagnetic Bandgap (EBG) Structure And Its Application In Microstrip Antenna Arrays, Key Lab On Microwave & Digital Communications, Tsinghua University Beijing, 100084, P. R. China, Dec 2005.

7. Veselago V. G. Veselago, “The electrodynamics of substances with simultaneously negative values of ε and μ,” Sov. Phys. Uspekhi, vol. 10, no. 4,

pp. 509–514, 1968. [Usp. Fiz. Nauk, vol. 92, pp. 517–526, 1967.].

8. John P. Gianviffwb and Yahya Rahmat-Samii, FRACTAL ANTENNAS : A Novel Antenna Miniaturization Technique and Applications, IEEE

(13)

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan 13 Antenna’s and Propagation Magazine,

Vol. 44, No. 1, February 2002

RIWAYAT PENULIS

1. Riza Zakaria Helmi, ST. Alumni (2015) Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor.

2. Ir. Moch Yunus, M.Eng. Staf Dosen Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor. 3. Evyta Wismiana ST., MT. Staf Dosen

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor.