RANCANG BANGUN ANTENA MIKROSTRIP PATCH ARRAY SEGIEMPAT TRIPLE-BAND (2,3 GHz, 3,3 GHz dan 5,8GHz)
Disusun Oleh :
NIM : 110422007 RAMLI QADAR
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
ABSTRAK
Antena triple band merupakan suatu jenis antena yang dapat bekerja
secara bersamaan pada 3 range frekuensi yang berbeda tanpa memerlukan 3 buah
antena yang berbeda fisik. Kelebihan lainnya dapat mengurangi drop call dan
gangguan network busy. Jenis antena ini dapat menjangkau lebih jauh lagi
frekuensi gelombang elektromagnetik dibanding dengan antena single band dan
dual band sehingga hubungan internasional akan semakin meningkat karena
frekuensi akan semakin mudah untuk dijangkau.
Tugas Akhir ini merancang antena mikrostrip patch segiempat yang
bekerja pada tiga frekuensi yaitu 2,3 GHz, 3,3 GHz dan 5,8 GHz yang digunakan
untuk aplikasi antena dengan bandwidth yang besar. Antena Mikrostrip ini terdiri
dari tiga buah patch segiempat yang disusun secara array dan dihubungkan oleh
junction pada saluran pencatunya
Hasil yang didapatkan dalam pengukuran antena ini adalah antena bekerja
pada frekuensi 2,3 GHz – 2,4GHz dengan gain pada simulasi 5,72 dB dan VSWR
minimum 1,21 dan pola radiasi cenderung unidirectional. Frekuensi kedua bekerja
dari 3,3 GHz – 3,4 GHz dengan gain pada simulasi 7,63 dB dan VSWR minimum
1,63 dan pola radiasi cenderung omniderctional. Frekuensi ketiga bekerja dari 5,7
GHz-5,8 GHz dengan gain pada simulasi 5,8 dB dan VSWR minimum pada
simulasi 1,404.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan Kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas
berkat, pertolongan dan kasih-Nya penulis diberi pengetahuan, kekuatan dan
kesehatan hingga mampu menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini dengan baik dan
tepat pada waktunya.
Tugas Akhir ini berjudul “ RANCANG BANGUN ANTENA
MIKROSTRIP PATCH ARRAY SEGIEMPAT TRIPLE-BAND ( 2,3 GHz, 3,3
GHz dan 5,8 GHz )”. Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi syarat untuk
memperoleh gelar kesarjanaan pada Departemen Teknik Elektro Fakultas teknik
Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini penulis banyak menemukan
berbagai kesulitan dan hambatan. Namun berkat bantuan, bimbingan dan arahan
dari Dosen Pembimbing dan juga teman-teman. Oleh karena itu pada kesempatan
ini dengan penuh rasa hormat dan hati yang tulus, penulis menyampaikan ucapan
terima kasih kepada :
1. Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe, ST, MT selaku dosen pembimbing Tugas
Akhir atas bimbingan, dukungan dan motivasi kepada penulis.
2. Bapak Ir.Arman Sani, MT selaku Dosen Pembimbing Akademik selama
mengikuti perkuliahan, dan Dosen Pembanding yang membantu dalam
penyempurnaan tugas akhir ini.
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik
4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dan sebagai dosen pembanding
untuk penyempurnaan Tugas Akhir ini
5. Seluruh staf pengajar di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah mengajar dan mendidik penulis.
6. Seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro
Universitas Sumatera Utara.
7. Teman – teman Ekstensi Teknik Telekomunikasi angkatan 2011 Ibrahim
Sinaga, Kak Eva, Ariswoyo, Chandra dan semua teman buat kebersamaan
dalam mengikuti pendidikan. Serta untuk semua senior dan junior Ekstensi
Teknik Telekomunikasi USU.
8. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu oleh penulis, yang
selalu membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
9. Teristimewa penulis ucapkan banyak terima kasih kepada kedua Orangtua
tercinta Mariani Nasution yang telah membesarkan, membimbing dan
memberi dukungan sehingga dapat menyelesaikan gelar kesarjanaan pada
Departemen Teknik Elektro Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara.
10. Terima kasih buat Abang dan Kakak yang selalu memberi Motivasi dalam
pembuatan Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam pembuatan
Laporan Tugas Akhir ini. Untuk itu dengan segala kerendahan hati, penulis
menerima kritik dan saran untuk membangun demi kesempurnaan Laporan Tugas
Akhirnya penulis kembali mengucapkan terima kasih kepada semua pihak
yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.
Besar harapan penulis semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi siapa saja
yang membacanya.
Medan, Januari 2015
Penulis
DAFTAR ISI
2.2 Parameter – Parameter Antena Mikrostrip ... 9
2.2.1 VSWR ………... 9
2.2.2 Frekuensi... 11
2.2.3 Bandwidth……… ... 12
2.2.4 Gain Antena………... 13
2.2.6 Return Loss ... 17
2.2.7 Impedansi Masukan... 17
2.3 Lokasi Titik Pencatu... 18
2.4 Teknik Array………... 19
2.5 Antena Triple-band……….…... 20
2.5.1 Antena Mikrostrip Patch Segiempat …………..………….. 20
2.5.2 Antena Mikrostrip Patch Segiempat array……… 21
2.6 T-Junction... 22
2.7 Perangkat Lunak AWR Microwave Office 2004 ... 22
BAB III PERANCANGAN ANTENA 3.1 Perancangan Antena... 26
3.2 Perangkat yang Digunakan ... 27
3.3 Diagram Alir Perancangan Antena ... 28
3.4 Perancangan Elemen Antena ... 29
3.5 Jenis Substrat yang Digunakan ... 31
3.6 Perancangan Lebar Saluran Pencatu ... 32
3.7 Perancangan T-Junction ... 33
3.8 VNA Master Anritsu MS2034B 9KHz-4GHz……….. 33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum ... 35
4.2.1 Simulasi Pada Patch Tunggal untuk
Frekuensi 2,3 GHz………...………… 35
4.2.2 Simulasi Pada Patch Tunggal untuk Frekuensi 3.3 GHz………...……… 36
4.2.3 Simulasi Pada Patch Tunggal untuk Frekuensi 5.8 GHz………...……… 37
4.3 Hasil Simulasi Triple-band…… ... 38
4.3.1 Analisis Hasil Simulasi Gain dan Pola Radiasi…... 44
4.4 Pengukuran antenna ... 45
4.5 Hasil dan Analisa antena setelah Fabrikasi………... 46
4.5.1 Pengukuran VSWR………. 46
4.5.2 Pengukuran Return Loss……….………. 48
4.5.3 Pengukuran Pola Radiasi……….……… 50
4.6 Analisis Pencpaian antena………....……….... 54
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 55
5.2 Saran ... 56
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Antena sebagai pengirim dan penerima... 5
Gambar 2.2 Antena Mikrostrip ... 8
Gambar 2.3 Bentuk Patch Antena Mikrostrip ... 9
Gambar 2.4 Pola radiasi antena mikrostrip ... 16
Gambar 2.5 Struktur Antena Mikrostrip………... 22
Gambar 2.6 T-junction ... 23
Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Antena Triple Band ... 28
Gambar 3.2 Tampilan TXLine 2003 untuk Dimensi Saluran Pencatu ... 32
Gambar 4.1 Nilai VSWR hasil iterasi elemen tunggal frekuensi 2.3 GHz... 35
Gambar 4.2 Pola Radiasi dan Gain Elemen Tunggal frekuensi 2,3 GHz... 36
Gambar 4.3 Nilai VSWR rancangan awal elemen tunggal frekuensi 3.3 GHz ………... 36
Gambar 4.4 Pola Radiasi dan Gain Elemen Tunggal frekuensi 3,3 GHz... 37
Gambar 4.5 Nilai VSWR rancangan awal elemen tunggal frekuensi 5,8 GHz………... 37
Gambar 4.7 Model Antena Mikrostrip Patch Array
Segiempat Triple-Band ………... 38
Gambar 4.8 Nilai VSWR Awal Antena Triple - Band Patch Segiempat Array ………... 39
Gambar 4.9 Nilai VSWR yang optimal untuk bandwidth yang diinginkan………... 43
Gambar 4.10 Pola Radiasi dan Gain frekuensi 2,3 GHz………... 44
Gambar 4.11 Pola Radiasi dan Gain frekuensi 3,3 GHz……….... .. 44
Gambar 4.12 Pola Radiasi dan Gain frekuensi 5,8 GHz………. ... 45
Gambar 4.13 Antena yang sudah di fabrikasi…………... 45
Gambar 4.14 Pengukuran VSWR dengan Menggunakan VNA meter………... 46
Gambar 4.15 Grafik VSWR…………... 48
Gambar 4.16 Pengukuran Return Loss dengan Menggunakan VNA meter………... 48
Gambar 4.17 Grafik Return Loss………. 50
Gambar 4.18 Pola Radiasi Frekuensi 2,3 GHz……… 51
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Spesifikasi Antena... 27
Tabel 3.2 Spesifikasi Substrat... 32
Tabel 4.1 Data Pergeseran patch dengan mengurangi jarak patch…... 40
Tabel 4.2 Data Pergeseran patch dengan Menambahi jarak patch... 40
Tabel 4.3 Data Perubahan ukuran patch………... 41
Tabel 4.4 Data Hasil Iterasi Perubahan Jarak Letak Titik Pencatu Setiap Elemen………... 43
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran VSWR………... 46
Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Return Loss………... 49
Tabel 4.7 Perbandingan hasil untuk frekuensi 2,3 GHz……… 52
Tabel 4.8 Perbandingan hasil untuk frekuensi 3,3 GHz……… 52
Tabel 4.9 Perbandingan hasil untuk frekuensi 3,3 GHz……… 53
Tabel 4.10 Analisis Capaian Antena untuk Frekuensi 2,3 GHz... 53
