PERANCANGAN DAN REALISASI ANTENA SLOT WAVEGUIDE DELAPAN SLOT PADA FREKUENSI 3,6 GHZ UNTUK APLIKASI WLAN
Rininta¹, Bambang Setia Nugroho², Yuyu Wahyu³
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom
Abstrak
Telah dirancang dan direalisasikan sebuah antena slot waveguide untuk aplikasi WLAN pada frekuensi 3,6 GHz, dimana frekuensi disesuaikan dengan standar IEEE 802.11y-2008. Bahan yang digunakan pada perancangan antena adalah waveguide persegi dari bahan kuningan. Spesifikasi awal yang diinginkan dalam merealisasikan antena slot waveguide ini adalah frekuensi kerja 3,6 GHz, gain antena > 5 dB, VSWR < 1,5 dan impedansi saluran 50 Ω. Ukuran waveguide
disesuaikan dengan frekuensi yang digunakan, dengan frekuensi 3,6 GHz, maka waveguide yang digunakan bertipe WR229 dengan a = 2,290 inch dan b = 1,145 inch. Hasil yang telah diperoleh dari pengukuran menunjukkan performansi yang lebih baik dibandingkan dengan perancangan awal. Salah satu parameter yang paling mudah ditinjau yaitu nilai VSWR saat simulasi
menggunakan Ansoft HFSS 11 adalah 1,3, sementara setelah direalisasi VSWR = 1,091. Hal ini mungkin terjadi karena proses pabrikasi yang tepat, panjang dan kedalaman dari inner telah sesuai dan karena jarak kedua close end sudah memenuhi syarat agar gelombang dapat menjalar dengan baik di dalam waveguide.
Dengan dibuatnya antena slot waveguide 8 slot pada frekuensi 3,6 GHz pada Tugas Akhir ini, diharapkan akan semakin mendukung penelitian di bidang teknologi telekomunikasi dimana ternyata sebuah saluran transmisi dapat dimanfaatkan sebagai antena dengan cara membuat slot yang berorientasi vertikal dengan spasi tertentu sehingga gelombang elektromagnetik dapat diradiasikan ke udara. Selain itu, antena juga dapat diimplementasikan sebagai antena titik catu (hotspot) dalam suatu jaringan wireless seperti WLAN (Wireless Local Area Network).
Kata Kunci : Antena Slot Waveguide, WLAN 3,6 GHz
Abstract
Has been designed and realization a waveguide slot antenna for WLAN application on 3,6 GHz frequency where this frequency appropriated with IEEE 802.11y-2008. The material that used in the design of the antenna is a rectangular waveguide made from brass. The specifications of this waveguide slot antenna are the frequency is 3,6 GHz, antenna gain >5 dB and VSWR < 1,5, line impedance is 50 Ω. The waveguide size given by the used frequency, 3,6 GHz, so the type of waveguide which used is WR 229 with a=2,290 inch and b= 1,145 inch . The result of this measurement show the performance better than the initialization spesification. One of the parameter which is easier to be analyzed is the value of VSWR is 1,3 when its simulated by Ansoft HFSS 11, but after realization the value of VSWR is 1,091. This thing possibly happened because of appropriate manufacturer process, the size from inner precise the distance between two close end so this is already fulfill the condition and make this wave can spread well inside the
waveguide.
By the waveguide slot antenna on 3,6 GHz frequency in this Final Project, hope will support telecommunication researching where a transmission line can be used as antenna using a vertical slot with specific space so the electromagnetic wave can be radiated to the air. Beside that antenna can be implemented as a hotspot on wireless network such as WLAN.
Perancangan dan Realisasi Antena Slot Waveguide Delapan Slot pada Frekuensi 3,6 GHz Untuk Aplikasi WLAN
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pertukaran informasi kian hari semakin terasa mudah. Baik suara maupun data merupakan beberapa contoh dari banyaknya bentuk pertukaran informasi yang sering dilakukan manusia. Teknologi telekomunikasi saat ini juga memiliki perkembangan yang pesat dan selalu berinovasi guna melengkapi keseharian manusia yang memiliki mobilitas tinggi serta mengejar efisiensi di segala hal.
Seiring dengan hal tersebut, teknologi wireless hadir untuk mempermudah akses internet secara mobile. Internet yang dirasa telah menjadi kebutuhan utama dalam mengakses informasi, mulai dari bidang ilmu pengetahuan, kotak surat elektronik (e-mail) hingga social networking, dituntut untuk dapat memberikan akses dimanapun dan kapanpun yang tentunya dapat dengan mudah diterima oleh semua pengguna yang menggunakan beragam device, seperti laptop, smartphone dan iPad.
Teknologi wireless, yang memiliki fleksibilitas tinggi, merupakan salah satu media transmisi dimana pengiriman dan penerimaan sinyal menggunakan frekuensi radio (RF). Pada jaringan tersebut, dibutuhkan antena sebagai penunjang komunikasi dan sarana pentransmisian data. Antena berfungsi sebagai transducer, yang mengubah gelombang listrik pada saluran transmisi menjadi gelombang elektromagnetik pada ruang bebas. Setiap antena memiliki frekuensi kerja tertentu, dimana antena dapat menerima dan memancarkan gelombang secara optimal[7].
Beragam jenis antena dapat digunakan dalam komunikasi wireless, yang tentunya disesuaikan dengan kebutuhan komunikasi yang dilakukan. Saat ini, masih banyak penelitian mengenai antena dalam menunjang komunikasi yang lebih baik. Salah satu antena yang juga tengah dikembangkan yaitu antena slot waveguide yang digunakan sebagai antena penerima untuk sistem wireless internet.
Antena slot waveguide memiliki konstruksi dan bentuk yang lebih sederhana. Antena ini dapat digunakan sebagai antena access point yang memiliki jangkauan yang lebih luas pada daerah yang memiliki interferensi sinyal yang cukup tinggi.
Untuk keperluan pola radiasi dan penguatan yang diinginkan, digunakan metode array pada dinding waveguide. Semakin banyak slot, maka gain yang didapatkan semakin besar dan beamwidth yang dihasilkan semakin sempit. Berdasarkan hal diatas, pada Tugas Akhir ini telah dirancang dan direalisasikan antena slot waveguide, terdiri dari delapan buah slot yang memiliki orientasi vertikal dimana panjang masing-masing slot yaitu ½ panjang gelombang di udara ( o) dan jarak antara slot yang satu dengan yang lain yaitu ½ panjang gelombang waveguide ( g). Antena slot
waveguide tersebut diaplikasikan untuk memenuhi kebutuhan wireless
internet yang bekerja pada frekuensi 3,6 GHz.
1.2 Rumusan Masalah
Antena yang digunakan sebagai akses point umumnya memiliki tingkat kerumitan yang cukup tinggi pada proses pembuatannya. Gain yang kecil juga merupakan satu dari beberapa kekurangan dari antena yang telah ada. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian sebelumnya yang telah dilakukan yang memiliki gain sebesar 4,38 dBi[10]. Penelitian tersebut berupa antena dengan jumlah 4 slot.
Gain antena biasanya mempengaruhi jauh-dekatnya jangkauan sinyal. Perumusan masalah dari kasus di atas adalah dengan memperbanyak jumlah slot dan menempatkannya pada jarak yang lebih tepat, dapat meningkatkan besar gain sehingga jangkauan antena dapat lebih jauh terutama pada area dengan tingkat interferensi tinggi. Waveguide yang selama ini dikenal sebagai saluran transmisi, faktanya dapat berfungsi sebagai antena. Dengan desain yang lebih sederhana karena tidak lagi membutuhkan rangkaian penyepadanan, karena sistem feeding merupakan bagian dari antena itu sendiri, sehingga antena dapat digunakan untuk jaringan WLAN pada frekuensi 3,6 GHz.
Perancangan dan Realisasi Antena Slot Waveguide Delapan Slot pada Frekuensi 3,6 GHz Untuk Aplikasi WLAN
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah:
1. Merancang, mensimulasikan dan merealisasikan suatu antena slot
waveguide 8 slot pada frekuensi 3,6 GHz untuk aplikasi WLAN. 2. Menguji hasil perancangan antena dengan simulasi Ansoft HFSS 11
untuk kemudian dilihat parameter antena yang dihasilkan kemudian merealisasikannya.
3.
Mendapatkan gain yang tinggi sekaligus sebagai pembuktian bahwa dengan semakin diperbanyak jumlah slot akan lebih meningkatkan besarnya gain dan memperkecil beamwidth antena.Manfaat dari Tugas Akhir ini adalah sebagai alternatif jenis pengembangan antena slot waveguide untuk pengguna jaringan wireless.
1.4 Batasan Masalah
Agar pembahasan Tugas Akhir ini lebih terfokus, maka permasalahan dibatasi oleh beberapa point, yaitu:
1. Antena yang akan direalisasikan adalah antena slot waveguide
dengan 8 slot berorientasi vertikal dan bahan pembuatan antena berupa kuningan dengan spesifikasi teknik sebagai berikut:
- Frekuensi kerja : 3,6 GHz
- Gain : > 5 dB
- Impendansi : 50 Ohm
- VSWR : < 1,5
2. Simulasi dilakukan dengan menggunakan software Ansoft HFSS 11. 3. Tidak membahas lebih jauh mengenai WLAN dan jenis bahan dasar
antena secara lebih lanjut.
1.5 Metodologi Penelitian
Metode yang digunakan dalam penyusunan Tugas Akhir ini meliputi: 1. Studi Literatur
Merupakan kegiatan pembelajaran melalui sumber pustaka, baik berupa buku, artikel maupun jurnal ilmiah.
2. Metode Eksperimental
Meliputi perancangan dan simulasi antena, berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan secara matematis, dengan menggunakan simulator Ansoft HFSS 11, kemudian dilakukan pengukuran serta pengamatan terhadap hasil pengukuran.
3. Analisis
Bertujuan menganalisis data yang diperoleh dari simulasi dengan hasil realisasi dari antena yang telah dirancang dan diukur.
1.6 Sistematika Penulisan
Secara umum sistematika penulisan laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB I: Pendahuluan
Berisi uraian singkat mengenai latar belakang, maksud dan tujuan penelitian, batasan masalah, metode penelitian serta sistematika penulisan. BAB II: Dasar Teori
Berisi uraian dasar antena berkaitan dengan antena yang dirancang. BAB III: Desain dan Simulasi Antena
Berisi perancangan model antena dengan menggunakan simulator Ansoft HFSS 11 dan realisasi antena.
BAB IV: Pengukuran dan Analisis
Berisi pengukuran VSWR, pengukuran pola radiasi, pengukuran polarisasi, dan pengukuran gain berikut analisis hasil pengukuran.
BAB V: Penutup
Perancangan dan Realisasi Antena Slot Waveguide
Delapan Slot pada Frekuensi 3,6 GHz Untuk Aplikasi WLAN
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1Kesimpulan
Kesimpulan yang didapat dari seluruh proses yang dimulai dari spesifikasi awal, simulasi menggunakan software Ansoft HFSS 11, realisasi antena serta melakukan pengukuran antena, yaitu:
1. Telah berhasil direalisasikan antena slot waveguide dengan nilai VSWR sebesar 1,091 < 1,5.
2. Impedansi yang dihasilkan pada simulasi adalah 62,0∟-8,65°Ω dan untuk hasil pengukuran memiliki nilai impedansi sebesar 52,007∟-0,096°Ω. Sehingga dapat dikatakan antena bersifat kapasitif.
3. Gain antena hasil dari pengukuran adalah 8,82 dB, sedangkan pada hasil simulasi adalah 12,621 dB. Namun terbukti bahwa dengan jumlah slot yang lebih banyak, didapatkan gain yang lebih besar serta menyempitkan
beamwidth yaitu menjadi 17,762°.
4. Pola radiasi yang didapatkan adalah uni-direksional sesuai spesifikasi awal perancangan antena dengan bentuk polarisasi linier.
5. Terjadi perbedaan antara hasil pengukuran, simulasi, dan spesifikasi awal. Karena pada pengukuran terdapat ketepatan (kepresisian) pada proses pabrikasi antena yang menyebabkan ukuran dimensi antena menjadi optimum sehingga hasil pengukuran berbeda dengan hasil simulasi, dimana pada hasil simulasi vektor medan yang datang hanya dari gelombang yang dinginkan saja dan diasumsikan berada di suatu ruangan ideal tanpa adanya pantulan.
6. Slot yang dapat beradiasi adalah slot yang ditempatkan pada sisi
waveguide yang memiliki kerapatan arus yang besar. Jika tidak, maka penempatan slot pada waveguide tidak akan membuat pengaruh apapun. 7. Kuningan, sebagai bahan dasar pembuatan antena slot waveguide, menjadi
bahan yang tepat untuk digunakan karena selain lebih mudah dibentuk sesuai dengan pemodelan antena walaupun nilai konduktifitasnya lebih
kecil daripada bahan lain yang lebih umum, ringan dan murah, seperti alumunium.
8. Konektor SMA serta panjang inner yang tepat dan dapat tehubung tanpa dilakukannya proses penyolderan juga menjadi salah satu kelebihan perancangan karena konektor menjadi terhubung langsung dengan antena sehingga konektifitas dengan konektor menjadi lebih baik.
5.2 Saran
Agar pada penelitian atau Tugas Akhir selanjutnya dapat membuat performansi antena menjadi lebih baik, maka ada beberapa saran, antara lain : 1. Untuk membuat antena dengan karakteristik gain yang lebih besar dan
beamwidth yang lebih sempit, dapat dengan menambah jumlah slot.
2. Antena slot waveguide dapat dikembangkan dengan membuat orientasi dan bentuk slot yang berbeda atau dengan menambahkan suatu ridge di dalam rongga waveguide.
3. Menggunakan bahan material yang memiliki nilai konduktifitas yang lebih tinggi namun disarankan tetap memperhatikan sisi ekonomisnya.
4. Untuk mendapatkan hasil pengukuran yang lebih baik, sebaiknya pengukuran dilakukan pada anechoic chamber.
5. Menambah reflektor untuk mengurangi efek side lobe yang terjadi pada antena slot waveguide.
Perancangan dan Realisasi Antena Slot Waveguide Delapan Slot pada Frekuensi 3,8 GHz Untuk Aplikasi WLAN
DAFTAR PUSTAKA
[1] Wahyu, Y. & Oktafiani, F. (2005) Jurnal Elektronika No. 2 Vol. 5. [2] Balanis, C.A. (1982) Antenna Theory Analysis And Design. Harper and Row. [3] Stevenson, A.F. (Jan 1948) Theory of Slots in Rectangular Waveguides. pp.
24-38. J. Appl. Phys.
[4] Johnson, R.C & Jasik H. (2007) Antenna Engineering Handbook. McGraw-Hill.
[5] Booker, H.G (1946) Slot Aerials and Their Relation to Complementary Wire Aerials, J. IEE, 1946, pp. 620-626.
[6] Kraus, J.D & Marhefka, R.J. (2002) Antenna For All Application. McGraw-Hill.
[7] O. Nell, K. Solbach, DK3BA, & J. Dreier. DG8SG. Omnidirectional Waveguide Slot Antenna for Horizontal Polarization. VHF Communications, 4/1991, pp. 200-205 and 1/1992, pp. 11-17.
[8] Collin R.E. & Zucker F.J. Antenna Theory, part 1, McGraw-Hill, 1969, pp. 565-567.
[9] Stephen, Bell. (1995) Slot Antenna, Cerritos, CA
[10] Wade, Paul, (2000-2001) Slot Antenna Chapter 7 W1GHZ.
[11] Fauzie, Irfan, (2008) Perancangan dan Realisasi Slot Waveguide untuk Aplikasi Antena WiFi pada Frekuensi 2,4 GHz. Tugas Akhir, IT Telkom. [12] Orfanidis, S.J (2008) Electromagnetic Waves and Antennas. Rutgers
University.
[13] Amanogawa (2006). EM15. Digital Maestro Series [14] www.antenna-theory.com [Diakses pada 30-11-2011]
[15] www.esakom.com/konduktor [Diakses pada 9-11-2011]
[16] http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11y-2008 [Diakses pada 13-12-2011] [17] Federal Comunication Commission. [Diakses pada 13-12-2011]. Diakses
dari <http://wireless.fcc.gov/services/index.htm?job=about&id=3650_3700>
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
