i
RANCANG BANGUN ANTENA MIKROSTRIP HEXANGULAR ARRAY PLANAR 2X2 ELEMEN UNTUK APLIKASI KOMUNIKASI SUARA BERBASIS VOICE OVER INTERNET PROTOCOL PADA FREKUENSI 2,4
GHZ
TUGAS AKHIR
Dilengkapi untuk Melengkapi Syarat-Syarat yang Diperlukan untuk Memperoleh Diploma Tiga Politeknik
Andhika Kurniawan 1314030001
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
2017
HALAMAN PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
Tugas Akhir diajukan oleh :
Nama : Andhika Kurniawan
NIM : 1314030001
Program Studi : Teknik Telekomunikasi
Judul Tugas Akhir : Rancang Bangun Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen untuk Aplikasi
Komunikasi Suara Berbasis Voice Over Internet Protocol Pada Frekuensi 2,4 GHz
Telah diuji oleh tim penguji dalam Sidang Tugas Akhir pada (………..) dan dinyatakan LULUS.
Pembimbing : Benny Nixon, ST., MT.
NIP. 1968 1107 200003 1 001 ( )
Depok, ……….. Disahkan oleh
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Drs. Nuhung Sulaiman, ST., MT NIP. 1959 1231 198703 1 252
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan kepada Allah SWT, karena atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulisan Tugas Akhir ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Diploma Tiga Politeknik.
Judul Tugas Akhir yang dibuat adalah Rancang Bangun Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen untuk Aplikasi Komunikasi Suara Berbasis Voice Over Internet Protocol Pada Frekuensi 2,4 GHz.
Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan Tugas Akhir ini, sangatlah sulit bagi penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Benny Nixon, ST., MT. selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
2. Orang tua dan keluarga penulis yang telah memberikan bantuan dukungan material dan moral.
3. Seluruh Staf Pengajar dan Karyawan Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Jakarta.
4. Irma Tri Anggraini selaku partner yang telah bekerja sama dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. dan;
5. Sahabat dan teman-teman yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, penulis berharap Allah SWT berkenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu.Semoga Tugas Akhir ini membawa manfaat bagi pengembangan ilmu.
Depok, 24 Juli 2017
ABSTRAK
Abstrak merupakan ikhtisar suatu TA yang memuat permasalahan, tujuan, metode penelitian, hasil, dan kesimpulan. Abstrak dibuat untuk memudahkan pembaca mengerti secara cepat isi TA untuk memutuskan apakah perlu membaca lebih lanjut atau tidak. Ketentuan penulisan Abstrak adalah sebagai berikut : Abstrak adalah ringkasan atau inti atau ikhtisar dari TA.; Minimum 200 kata dan maksimum 250 kata dalam satu paragraf, diketik dengan tipe Times New Roman, 11 pt, dicetak miring (italic), spasi tunggal.; Abstrak disusun dalam bahasa Indonesia.; Di bagian bawah abstrak dituliskan kata kunci. Untuk Abstrak dalam bahasa Indonesia, kata kunci diberikan dalam bahasa Indonesia. Kata kunci diurut berdasarkan alphabet.
DAFTAR ISI
Hal
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
ABSTRAK ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... ix DAFTAR LAMPIRAN ... x BAB I ... 1 PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Perumusan Masalah ... 2 1.3. Batasan Masalah ... 2 1.4. Tujuan ... 3
1.5. Metodologi Penyelesaian Masalah ... 3
BAB II ... 4
TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1. Konsep Dasar Komunikasi Radio ... 4
2.1.1. Panjang Gelombang ... 5
2.1.2. Daya Pemancar ... Error! Bookmark not defined. 2.1.3. Sensitivitas Rx ... Error! Bookmark not defined. 2.1.4. Redaman ... Error! Bookmark not defined. 2.1.5. Frekuensi ... 5
2.2. Konsep Dasar Antena ... 6
2.2.1. Return Loss ... 7 2.2.2. Pola radiasi ... 7 2.2.3. VSWR ... 10 2.2.4. Gain ... 10 2.2.5. Bandwidth ... 11 2.3. Antena Mikrostrip ... 12
2.4. Antena Mikrostrip Array ... 14
2.5. Desain Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen ... 14
2.5.1. Memilih Substrat ... 15
2.5.2. Panjang Sisi Patch ... 15
2.5.3. Impedansi Karakteristik Saluran Antena Mikrostrip ... 16
2.5.4. Lebar Saluran Transmisi ... 17
2.5.5. Jarak Antar Elemen ... 18
2.6. Kabel ... 19
2.7. Konektor ... 19
2.7.2. Konektor SMA ... 20
2.8. Wireless Local Area Network (WLAN) ... 21
2.9. WDS (Wireless Distribution System) ... 21
2.9.1. Wireless non-WDS ... 22
2.9.2. Wireless WDS ... 22
2.10.CST Studio Suite ... 23
2.11.Voice over Internet Protokol (VoIP) ... 23
2.12.Quality of Service (QoS) ... 23
2.12.1.Delay ... 24
2.12.2.Jitter ... 24
2.12.3.Packet Loss ... 25
2.13.Mean Opinion Score (MOS) ... Error! Bookmark not defined. 2.14.Wireshark ... 26
2.15.Elastix ... Error! Bookmark not defined. BAB III ... 27
PERENCANAAN DAN REALISASI ... 27
3.1. Perancangan Alat ... 27
3.1.1. Deskripsi Alat ... 27
3.1.2. Cara Kerja Alat... 27
3.1.3. Spesifikasi Alat ... 28
3.1.4. Desain Perancangan Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen ... 29
3.1.5. Penentuan Panjang Gelombang Antena ... 31
3.1.6. Penentuan Dimensi Patch Antena Mikrostrip Hexangular ... 32
3.1.7. Penentuan Impedansi Saluran Transmisi dan Transformer... 32
3.1.8. Penentuan Lebar Saluran Transmisi dan Transformer ... 33
3.1.9. Penentuan Jarak Antar Elemen Peradiasi ... 34
3.1.10.Simulasi Antena ... 35
3.1.11.Optimasi Perancangan Antena ... 38
3.2. Realisasi Alat ... 42
3.2.1. Bahan dan Peralatan ... 42
3.2.2. Fabrikasi Antena ... 43
BAB IV ... 45
PEMBAHASAN ... 45
4.1. Pengujian ... Error! Bookmark not defined. 4.1.1. Deskripsi Pengujian... 45
4.1.2. Prosedur Pengujian ... Error! Bookmark not defined. 4.1.3. Data Hasil Pengujian ... Error! Bookmark not defined. BAB V ... 77 PENUTUP ... 77 5.1. Simpulan ... 77 5.2. Saran ... 77 LAMPIRAN ... 1 DAFTAR PUSTAKA ... 5 BIOGRAFI PENULIS ... 11
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1 Komunikasi Radio ... 4
Gambar 2.2 Panjang Gelombang ... 5
Gambar 2.3 Peran Antena pada Sistem Komunikasi Nirkabel ... 6
Gambar 2.4 Parameter Pola Radiasi... 8
Gambar 2.5 Pola Radiasi Unidirectional ... 9
Gambar 2.6 Pola Radiasi Omnidirectional... 9
Gambar 2.7 Antena Mikrostrip ... 12
Gambar 2.8 Bentuk Umum Patch Antena Mikrostrip ... 13
Gambar 2.9 (a), (b), (c) Konfigurasi Antena Array ... 14
Gambar 2.10 Bentuk Patch Hexangular ... 15
Gambar 2.11 Transformator 𝜆/4 ... 17
Gambar 2.12 Saluran Transmisi Antena Mikrostrip ... 18
Gambar 2.13 Penampang Kabel Koaxial ... 19
Gambar 2.14 Konektor Tipe N : (a) Male Connector, (b) Female Connector ... 20
Gambar 2.15 Konektor SMA dan RP-SMA ... 20
Gambar 2.16 Wireless non-WDS ... 22
Gambar 2.17 Wireless non-WDS ... 22
Gambar 2.18 CST Studio Suite 2011 ... 23
Gambar 2.19 Software Wireshark. ... 26
Gambar 2.20 Software Elastix ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.1 Cara Kerja Alat... 28
Gambar 3.2 Desain Perancangan Antena Mikrostrip Hexangular ... 30
Gambar 3.3 Diagram Alir Pembuatan Antena ... 31
Gambar 3. 4 Desain Lebar Saluran Transmisi Antena ... 34
Gambar 3.5 Jarak Antar Elemen Peradiasi ... 34
Gambar 3.6 Hasil Perancangan Antena Mikrostrip Hexangular ... 36
Gambar 3.7 Hasil Return Loss Rancangan Awal Antena ... 36
Gambar 3. 8 Hasil VSWR Rancangan Awal Antena ... 37
Gambar 3. 9 Tampilan 2D Simulasi Gain Rancangan Awal Antena ... 37
Gambar 3.10 Tampilan 3D Simulasi Gain Rancangan Awal Antena ... 38
Gambar 3. 11 Retun Loss Simulasi Akhir ... 39
Gambar 3. 12 VSWR Simulasi Akhir ... 40
Gambar 3.13 Tampilan polar Gain Simulasi Akhir ... 40
Gambar 3.14 Tampilan 3D Gain Simulasi Akhir... 41
Gambar 3.15 Hasil fabrikasi Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen (a) Tampak Depan (b) Tampak Belakang ... 44
Gambar 3.16 Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen dengan Tiang Penyangga ... 44
Gambar 4.1 Skema Pengujian dengan Network Analyzer ... 48
Gambar 4.2 Set Up Rangkaian Pengukuran Pola Radiasi... 55
Gambar 4.3 Set up Rangkaian Pengukuran Pola Radiasi ... 60
Gambar 4.4 Pergantian Posisi Antena ... 61
Gambar 4.5 Ilustrasi Pengujian Kuat Sinyal dan Throughput ... 64
Gambar 4.6 Tampilan Kuat Sinyal ... 64
Gambar 4.7 Tampilan Pengujian Throughput ... 65
Gambar 4.8 Ilustrasi Pengujian Performansi VoIP ... 72
Gambar 4.9 Tampilan Pengujian Software Zoiper ... 73
Gambar 4.10 Hasil Pengujian Return Loss ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.11 Grafik Pengukuran Bandwidth ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.12 Hasil Pengujian Return Loss ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.13 Grafik Pola Radiasi Antena ... 57
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 2.1 Alokasi Kanal IEEE 802.11 b/g ... 21
Tabel 2.2 Kategori Delay ... 24
Tabel 2.3 Kategori Jitter ... 24
Tabel 2.4 Kategori Packet Loss ... 25
Tabel 3.1 Spesifikasi Antena ... 29
Tabel 3.2 Spesifikasi FR4 ... 29
Tabel 3.3 Nilai-nilai Parameter Hasil Perhitungan ... 35
Tabel 3.4 Hasil Simulasi Awal Dengan Spesifikasi yang Diharapkan ... 38
Tabel 3.5 Parameter Hasil Optimasi ... 39
Tabel 3. 6 Perbandingan Hasil Optimasi dengan Simulasi Awal ... 41
Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Return Loss ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.2 Data Hasil Pengukuran VSWR ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Level Sinyal Antena ... 56
Tabel 4.4 Hasil Kuat Sinyal dan Throughput Kondisi 1 ... 66
Tabel 4.5 Hasil Kuat Sinyal dan Throughput Kondisi 2 ... 67
Tabel 4.6 Perbandingan Kuat Sinyal ... 68
DAFTAR LAMPIRAN
Hal
Lampiran 1. Rangkaian Penyearah ... 1
Lampiran 2. Rangkaian Modulasi dan Pemancar FM ... 2
Lampiran 3. Rangkaian Demodulasi dan Penerima ... 3
1 1.1. Latar Belakang
Komunikasi suara dianggap sebagai salah satu komunikasi yang paling praktis. Dengan adanya teknologi pemrosesan sinyal digital, integrasi antara komunikasi data dan suara menjadi mungkin. Hal ini menjadi salah satu alasan munculnya teknologi Voice over Internet Protocol (VoIP). VoIP dikenal juga dengan sebutan IP Telephony yaitu suatu sistem yang menggunakan jaringan internet untuk mengirimkan data paket suara dari suatu tempat ke tempat yang lain menggunakan perantara protokol IP. Jaringan VoIP ini menggunakan media wired dan wireless. Wireless LAN dalam sistem VoIP ini sebagai media transmisi dari jaringan VoIP ke end user atau pengguna.
Permasalahan yang sering terjadi pada jaringan VoIP dengan menggunakan media wireless adalah lemahnya sinyal yang diterima dan dipancarkan oleh perangkat transceiver sehingga kualitas layanan VoIP menjadi sering terputus. Perangkat transceiver tersebut menggunakan antena pada perangkatnya yang berfungsi memancarkan dan menerima gelombang elektromagnetik di udara pada frekuensi 2,4 GHz sehingga menjadikan antena sebagai komponen penting pada perangkat tersebut.
Untuk meningkatkan daya pancar dari perangkat transceiver yang digunakan, maka dalam tugas akhir ini akan dibuat Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 elemen sebagai transmitter yang bekerja pada frekuensi 2,4 Ghz. Antena ini mampu menggantikan fungsi dari antena built-in yang terdapat pada perangkat transmitter dan diharapkan dapat memenuhi karakteristik antena yang diinginkan yaitu pola radiasi unidirectional dan gain yang lebih besar sehingga dapat menunjang layanan VoIP.
1.2. Perumusan Masalah
Dari latar belakang diatas, maka permasalahan yang akan dibahas dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana cara mendesain Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen pada frekuensi 2,4 GHz dengan kanal 1, yaitu pada frekuensi kerja 2,412 GHz menggunakan software Computer Studio Suite (CST) 2011?
2. Bagaimana cara membuat Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen?
3. Bagaimana cara mengaplikasikan Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen sebagai antena transmitter pada perangkat router wireless?
4. Bagaimana cara melakukan pengujian terhadap antena tersebut untuk aplikasi komunikasi suara berbasis VoIP?
1.3. Batasan Masalah
Berdasarkan permasalahan yang ada, maka tugas akhir ini dibatasi oleh beberapa hal:
1. Merancang dan membuat Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen pada frekuensi 2,4 GHz dengan kanal 1, yaitu pada frekuensi kerja 2,412 GHz menggunakan bantuan software Computer Studio Suite (CST) 2011.
2. Melakukan pengukuran parameter antena Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen yang meliputi VSWR, return loss, pola radiasi dan gain.
3. Melakukan pengujian performansi komunikasi berbasis VoIP yang difokuskan terhadap jarak.
4. Parameter Quality of Service (QoS) yang dibahas, yaitu delay, jitter dan packet loss.
1.4. Tujuan
Adapun tujuan dari tugas akhir ini adalah :
1. Merancang dan membuat Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen pada frekuensi 2,4 GHz dengan kanal 1, yaitu pada frekuensi kerja 2,412 GHz.
2. Menjelaskan penggunaan Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen untuk aplikasi komunikasi berbasis VoIP.
3. Meningkatkan performansi antena transmitter dalam melakukan pengiriman sinyal untuk mendukung pengiriman suara berbasis VoIP.
1.5. Metodologi Penyelesaian Masalah
Adapun metodologi yang digunakan untuk penyelesaian masalah yang telah disebutkan diatas adalah sebagai berikut :
1. Studi Pustaka
Yaitu mencari dan mempelajari buku-buku serta sumber informasi dari media internet yang digunakan sebagai bahan referensi tugas akhir. 2. Konsultasi dan Bimbingan
Yaitu melakukan konsultasi dan bimbingan dengan dosen pembimbing untuk mendapatkan solusi dari permasalahan yang terjadi.
3. Survei Komponen
Menyurvei peralatan yang dibutuhkan dan membeli sesuai dengan karakteristik antena.
4. Perancangan dan Simulasi
Perancangan dan simulasi dilakukan menggunakan software CST Microwave Studio 2011 berdasarkan hasil perhitungan.
5. Pembuatan Antena
Yaitu cara membuat antena berdasarkan hasil perencanaan terhadap antena yang telah dibuat.
6. Pengujian Alat
4
Dalam pembuatan Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen untuk komunikasi berbasis VoIP pada frekuensi 2,4 GHz diperlukan pemahaman tentang dasar-dasar teori yang meliputi beberapa teori tentang antena serta teknologi yang digunakan.
2.1. Konsep Dasar Komunikasi Radio
Komunikasi radio memanfaatkan udara (ruang hampa/free space) sebagai media transmisi untuk perambatan gelombang radio (yang bertindak sebagai pembawa sinyal informasi). Prinsip komunikasinya dapat dilihat pada Gambar 2.1
Gambar 2.1 Komunikasi Radio Sumber : Susilawati, Indah ,2009
Sistem terdiri atas dua bagian pokok, yaitu pemancar (Tx) dan penerima (Rx). Pemancar terdiri atas modulator dan antena pemancar, sedangkan penerima terdiri atas demodulator dan antena penerima. Modulator berfungsi memodulasi informasi menjadi sinyal yang akan dipancarkan melalui antena pemancar. Antena merupakan suatu sarana atau piranti pengubah sinyal listrik (tegangan/arus) menjadi sinyal elektromagnetik (sebagai pemancar). Sinyal elektromagnetik inilah
yang akan dipancarkan melalui udara atau ruang bebas (sehingga sampai ke penerima). (Menurut Susilawati, Indah, 2009)
2.1.1. Panjang Gelombang
Panjang gelombang (λ) adalah jarak yang ditempuh oleh satu siklus gelombang. Dalam frekuensi radio, panjang gelombang pada umumnya dalam meter, sentimeter atau millimeter. Panjang gelombang ditunjukkan seperti pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Panjang Gelombang
*Sumber : Serway, 2014
Panjang gelombang dapat dihitung menggunakan persamaan 2.1 (Serway, 2014)
𝜆 = 𝑐 𝑓
Dimana : 𝜆 = panjang gelombang (m) c = kecepatan cahaya (3 x 108 m/s) f = frekuensi (Hz)
2.1.2. Frekuensi
Frekuensi (f) adalah jumlah siklus getaran atau gelombang utuh (sempurna) yang terjadi dalam satu detik (Wowok,2008). Jika suatu sinyal lengkap satu putaran dalam satu detik, maka frekuensinya adalah 1Hz.
1 Hz adalah peristiwa yang terjadi satu kali per detik. Semakin kecil nilai frekuensi maka semakin besar panjang gelombangnya , begitu pun sebaliknya semakin besar nilai frekuensi semakin kecil panjang gelombangnya.
2.2. Konsep Dasar Antena
Antena adalah sebuah komponen yang dirancang untuk bisa memancarkan dan atau menerima gelombang elektromagnetika. Antena sebagai alat pemancar (transmitting antenna) adalah sebuah transduser (pengubah) elektromagnetis, yang digunakan untuk mengubah gelombang tertuntun didalam saluran transmisi kabel, menjadi gelombang yang merambat diruang bebas, dan sebagai alat penerima (receiving antenna) mengubah gelombang ruang bebas menjadi gelombang tertuntun. (Alaydrus, 2011)
Gambar 2.3 Peran Antena pada Sistem Komunikasi Nirkabel sumber: Alaydrus, 2011
Untuk mengetahui kinerja dari antena, maka perlu diketahui berbagai parameter antena. Karakteristik yang sangat penting untuk mengetahui kinerja suatu antena antara lain adalah :
1. Return loss 2. Pola radiasi 3. VSWR 4. Gain 5. Bandwidth
2.2.1. Return Loss
Return Loss merupakan koefisien refleksi dalam bentuk logaritmik. Return Loss ini menunjukan daya yang hilang karena antena dan saluran transmisinya tidak matching (tidak sesuai). Sehingga tidak semua daya diradiasikan, melainkan ada yang dipantulkan kembali. Besar Return Loss dapat dihitung menggunakan persamaan 2.2 berikut (Alaydrus, 2011)
𝑅𝐿 = 20𝑙𝑜𝑔𝑉𝑆𝑊𝑅 − 1 𝑉𝑆𝑊𝑅 + 1
2.2.2. Pola radiasi
Pola radiasi antena digambarkan sebagai sebuah gambaran grafis dari sifatsifat pancaran antena sebagai fungsi dari koordinat ruang. Parameter pola radiasi terdiri dari main lobe, side lobe, Half Power Beamwidth (HPBW), First Null Beamwidth (FNBW), Side Lobe Level (SLL), Front Back to Ratio (FBR). Definisi dari parameter-parameter di atas adalah(Fauziyyah, 2012):
1. Main lobe adalah radiation lobe yang berisi arah radiasi maksimum. Main lobe merupakan daerah pancaran terbesar sehingga dapat menentukan arah radiasi dan mempunyai daya yang besar.
2. Side lobe terdiri dari first side lobe adalah minor lobe yang posisinya paling dekat dengan main lobe, second side lobe adalah minor lobe yang posisinya setelah first side lobe, dan back lobe yaitu lobe yang posisinya berlawanan dengan main lobe. Ketiga lobe ini adalah bagian dari minor lobe.
3. Half Power Beamwidth (HPBW) adalah daerah sudut yang dibatasi oleh 1/2 daya atau -3 dB atau 0.707 dari medan maksimum pada main lobe. 4. First Null Beamwidth (FNBW) adalah besar sudut bidang diantara dua
arah main lobe yang intensitas radiasinya nol.
5. Side Lobe Level (SLL) adalah perbandingan antara first lobe dengan main lobe. SLL menyatakan besar dari side lobe.
6. Front to Back Ratio (FBR) adalah perbandingan antara main lobe dengan back lobe.
Gambar dari pola radiasi dengan pembagian parameter-parameter di atas dapat dilihat pada Gambar 2.4 :
Gambar 2.4 Parameter Pola Radiasi Sumber: Fauziyyah, 2012
Pola radiasi mempunyai jenis-jenis tersendiri. Adapun jenis-jenis dari pola radiasi adalah sebagai berikut :
1. Isotropis
Isotropis adalah arah pancaran antena ke berbagai arah dengan energi yang sama besar pada seluruh bidang. Pola radiasi antena isotropis dalam tiga dimensi mempunyai bentuk pola radiasi seperti bola. Antena isotropis ini merupakan antena ideal dan secara teoritis dijadikan sebagai referensi dalam pengujian antena lain.
2. Unidirectional
Unidirectional adalah arah pancaran antena ke satu arah. Antena dengan arah pancaran unidireksional ini memiliki daya pancar yang lebih jauh
dan sering digunakan dalam komunikasi point to point. Bentuk dari pola radiasi unidirectional dapat dilihat pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Pola Radiasi Unidirectional Sumber: Fauziyyah, 2012
3. Omnidirectional
Omnidirectional adalah arah pancaran antena ke berbagai arah dengan energi pada satu bidang sama besar. Bentuk dari pola radiasi omnidirectional dapat dilihat pada Gambar 2.6 :
Gambar 2.6 Pola Radiasi Omnidirectional Sumber: Fauziyyah, 2012
Dalam pengujian perlu diketahui jarak minimum antara antena referensi dan antena yang akan diuji. Untuk mengetahui jarak minimum (jarak medan jauh) tersebut dapat menggunakan persamaan 2.3. (Balanis, 2016).
𝑅
>
2𝐷2
λ
Dimana : D = Panjang dimensi terbesar antena (m)
R = Jarak minimum antara antena pemancar dan penerima (jarak medan jauh) (m)
λ = Panjang gelombang (m) 2.2.3. VSWR
Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) adalah tingkat ketidaksesuaian antara beban dan saluran pada antena. Besar VSWR didapatkan dengan melakukan perbandingan antara amplitudo gelombang berdiri (standing wave) maksimum dengan minimum. Bila impedansi saluran transmisi tidak sesuai dengan impedansi transceiver maka akan timbul daya refleksi pada saluran yang ber-interferensi dengan daya maju. Interferensi ini menghasilkan gelombang berdiri yang besarnya bergantung pada besarnya daya refleksi. Besarnya VSWR dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.4 berikut. (Balanis, 2016)
𝑉𝑆𝑊𝑅 = 1 + |𝛤| 1 − |𝛤|
Dimana 𝛤 adalah koefisien refleksi tegangan yang memiliki nilai kompleks dan menunjukkan besarnya magnitude dan fasa dari refleksi. Besar dari VSWR diharapkan bernilai 1, yaitu nilai amplitude gelombang berdiri maksimum dan minimumnya sama.
2.2.4. Gain
Gain adalah perbandingan daya pancar suatu antena terhadap antena referensi atau pertambahan daya yang diradiasikan pada arah tertentu dari suatu 2.3
antena dibandingkan dengan daya yang diradiasikan pada arah yang sama oleh suatu antena referensi. Besarnya gain perbandingan tersebut dapat ditentukan menggunakan persamaan 2.5 (Balanis, 2016)
𝐺𝑎𝑖𝑛 = 𝑃1 – 𝑃2 + 𝐺𝑟𝑒𝑓
Dimana:
Gain = Gain antena yang diukur (dB)
Gref = Gain antena referensi yang sudah diketahui (dB) P1 = Daya yang diterima antena yang diukur(dBm) P2 = Daya yang diterima antena referensi (dBm)
2.2.5. Bandwidth
Bandwidth suatu antena didefenisikan sebagai rentang frekuensi di mana kinerja antena yang berhubungan dengan beberapa karakteristik (seperti impedansi masukan, polarisasi, beamwidth, polarisasi, gain, efisiensi, VSWR, return loss) memenuhi spesifikasi standar. Bandwitdh dapat dicari dengan menggunakan persamaan 2.6 (Sinurat Meinarty, 2015)
𝐵𝑊 =𝑓𝑢−𝑓𝑙
𝑓𝑐 100%
Untuk menentukan fc, dapat ditentukan dengan persamaan 2.7:
𝑓𝑐 = 𝑓𝑙 +𝑓𝑢 − 𝑓𝑙 2 Dimana: B = bandwidth (%) fu = frekuensi upper (Hz) fl = frekuensi lower (Hz) fc = frekuensi center (Hz) 2.5 2.6 2.7
Bandwidth yang dinyatakan dalam persen ini secara umum digunakan untuk antena narrow band. Sedangkan untuk antena broadband, bandwidth merupakan perbandingan antara frekuensi atas dengan frekuensi bawah.
2.3. Antena Mikrostrip
Antena mikrostrip terdiri dari tiga bagian, yaitu conducting patch, substrat dielektrik, dan ground plane. Bagian-bagian tersebut dapat dilihat seperti Gambar 2.7. (Sinurat Meinarty, 2015)
Gambar 2.7 Antena Mikrostrip Sumber: Sinurat Meinarty, 2015
1) Conducting Patch, patch ini terbuat dari logam konduktor seperti tembaga atau emas, dengan ketebalan tertentu. Patch terletak diatas substrat yang berfungsi untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik ke udara.
2) Substrat Dielektrik, berfungsi sebagai penyalur gelombang elektromagnetik dari catuan menuju daerah dibawah patch. Bagian ini menggunakan bahan dielektrik dengan dengan permitivitas relatif tertentu.
3) Groundplane, berfungsi sebagai reflektor yang memantulkan sinyal yang tidak diinginkan dan terletak pada bagian paling bawah. Ground plane memiliki jenis yang sama dengan elemen peradiasi yaitu berupa logam konduktor seperti tembaga. (Sinurat Meinarty, 2015)
Antena mikrostrip juga memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan antena lain. Beberapa keuntungan tersebut adalah :
1. Mempunyai ukuran kecil dan ringan.
2. Lebih mudah dalan fabrikasi dengan biaya yang relatif lebih murah. 3. Polarisasi linier dan sirkular dapat diperoleh dengan mudah hanya
dengan feeding yang sederhana.
4. Dapat digunakan untuk aplikasi dual band frekuensi atau bahkan triple band frekuensi.
Selain mempunyai beberapa kelebihan tersebut, antea mikrostrip juga mempunyai beberapa kekurangan, yaitu:
1. Mempunyai gain yang rendah. 2. Bandwidth sempit.
3. Mempunyai kemurnian polarisasi rendah.
4. Timbulnya gelombang permukaan (surface wave).
Antena mikrostrip memiliki bentuk umum untuk elemen peradiasinya (patch). Bentuk umum dari patch antena mikrostrip adalah seperti terlihat pada Gambar 2.11.
Gambar 2.8 Bentuk Umum Patch Antena Mikrostrip Sumber: Balanis, 2016
2.4. Antena Mikrostrip Array
Umumnya antena mikrostrip dengan patch elemen tunggal memiliki pola radiasi yang sangat lebar, dan menghasilkan keterarahan dan perolehan gain yang kurang baik. Sedangkan pada beberapa aplikasinya diperlukan antena dengan keterarahan yang baik dan perolehan (gain) yang tinggi. Untuk memenuhi kebutuhan karakteristik tersebut, maka antena mikrostrip disusun dengan beberapa konfigurasi. Susunan antena ini sering disebut sebagai antena susun (array) (Rahmadyanto Hery, 2009)
Ada beberapa macam konfigurasi antena array, di antaranya : linear, planar, dan circular. Antena array linear adalah array dengan titik pusat elemen array berada pada satu garis lurus. Antena array planar adalah array dengan susunan elemen membentuk sebuah area yang berbentuk kotak. Antena array circular adalah array dengan susunan elemen terletak pada suatu lingkaran dengan radius tertentu. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.9 .
(a) linear (b) circular (c) planar
Gambar 2.9 (a), (b), (c) Konfigurasi Antena Array Sumber: Rahmadyanto Hery, 2009
Masing-masing konfigurasi memiliki keuntungan, misalnya linear array memiliki kelebihan dalam perhitungan yang tidak terlalu rumit, sedangkan planar array memiliki kelebihan dalam pengaturan dan pengendalian arah pola radiasi
2.5. Desain Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen Berikut adalah parameter yang perlu diperhatikan dalam merancang Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen
2.5.1. Memilih Substrat
Banyak jenis subtrat yang dapat digunakan untuk membuat antena mikrostrip dan konstanta dielektriknya biasanya sebesar 2,2 ≤ εr ≤ 12. Substrate yang paling sering digunakan untuk membuat antena yang baik adalah jenis substrate yang tebal, tapi memiliki konstanta dielektrik yang kecil sesuai dengan batasannya. Karena hal ini memenuhi efisiensi yang lebih baik, bandwidth yang lebih besar, batasan field yang bebas pada saat radiasi di udara bebas, tetapi pada elemen yang lebih besar
Substrate yang tipis dengan konstanta dielektrik yang besar digunakan untuk rangkaian microwave karena substrate tersebut memenuhi batasan field yang sempit untuk meminimalisir radiasi dan penggabungan yang tidak diinginkan, dan memiliki ukuran elemen yang sempit. Karena rugi-rugi yang lebih besar, jenis substrate tersebut kurang efisien dan secara relatif memiliki bandwidth yang kecil.
2.5.2. Panjang Sisi Patch
Dimensi dari Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen yang sesuai dengan frekuensi yang diinginkan dapat diperoleh dengan persamaan untuk mencari panjang jari-jari dalam patch berbentuk circular dan membentuk suatu segi enam dengan ilustrasi seperti Gambar2.10
Panjang sisi (a) patch hexangular dihitung menggunakan persamaan 2.8 (Bagus, Ida, 2011). 𝑎 = 𝐹 {1 +𝜋𝜀2ℎ 𝑟𝐹 [𝑙𝑛 ( 𝜋𝐹 2ℎ) + 1,7726]} 1 2 ⁄
Nilai F ditentukan dengan persamaan persamaan 2.9
𝐹 =8,791 𝑥 10 9 𝑓𝑟√𝜀𝑟 Dimana: a = Jari-jari patch (cm) F = Fungsi logaritmik h = Ketebalan substrat (cm)
𝜀𝑟 = Konstanta dielektrik relatif substrat fr = Frekuensi kerja antena (GHz)
2.5.3. Impedansi Karakteristik Saluran Antena Mikrostrip
Perancangan suatu antena tidak terlepas dari penyesuaian impedansi (impedance matching). Suatu jalur transmisi dikatakan matching apabila karakteristik impedansi Zo = ZL, atau dengan kata lain tidak ada refleksi yang terjadi
pada ujung saluran beban. Saat kondisi matching, saluran transmisi dapat mentranfer daya secara maksimal. Maka antena dapat menangkap sinyal informasi yang diinginkan.
Dengan menggunakan saluran transmisi T-Junction sebesar 50 ohm, impedansi saluran transmisi Zo adalah 50 ohm dan impedansi beban pada saluran
transmisi ZL adalah setengah dari Zo, yaitu 25 ohm. Setelah mengetahui besar ZL
dan Zo maka besar impedansi transformer ZT dapat dihitung dengan persamaan 2.10
(Indra Surjati, 2010).
2.8
𝑍𝑇 = √𝑍𝐿 𝑥 𝑍𝑜
Untuk mencapai kondisi matching, dapat dilakukan dengan cara menambahkan transformator 𝜆/4
,
pemberian single stub dan double stub. Transformator 𝜆/4 adalah suatu teknik impedance matching dengan cara memberikan saluran transmisi dengan impedansi ZT di antara dua saluran transmisiyang tidak match seperti pada Gambar 2.11 (Indra Surjati, 2010).
Gambar 2.11 Transformator 𝜆/4 Sumber: Heri, 2009
𝜆𝑜 adalah panjang gelombang pada ruang bebas. Sementara itu, nilai 𝜆d
adalah panjang gelombang pada bahan dielektrik yang besarnya dapat dihitung dengan persamaan 2.11
𝜆𝑑 = 𝜆𝑜 √𝜀𝑟
Panjang saluran transformer (LT) dapat ditentukan menggunakan
persamaan 2.12
𝐿𝑇 =
𝜆𝑑 4 2.5.4. Lebar Saluran Transmisi
Selain sisi patch, dapat ditentukan pula lebar saluran transmisi. Lebar saluran transmisi pada mikrostrip harus disesuaikan dengan besarnya impedansi karakteristik dari saluran transmisi yang akan digunakan. Saluran transmisi antena mikrostrip ditunjukkan pada Gambar 2.12.
2.10
2.11
Gambar 2.12 Saluran Transmisi Antena Mikrostrip Sumber: Heri, 2009
Untuk lebar saluran ZL dapat ditentukan dengan persamaan 2.13
𝑊𝑍𝐿 =377 √𝜀𝑟
(ℎ 𝑍𝐿)
Lebar saluran ZT dapat ditentukan dengan persamaan 2.14
𝑊𝑍𝑇 =377 √𝜀𝑟
(ℎ 𝑍𝑇)
Lebar saluran Zo dapat ditentukan dengan persamaan 2.15
𝑊𝑍𝑂 = 377 √𝜀𝑟 (ℎ 𝑍𝑜)
Dimana : h = Ketebalan substrat (mm)
377 = Impedansi karakteristik pada ruang bebas ℰ𝑟 = Konstanta dielektrik relatif substrat
WZ = Lebar saluran transmisi (mm)
Zo = Impedansi saluran transmisi (Ω)
ZL = Impedansi beban pada saluran (Ω)
ZT = Impedansi transformer (Ω)
2.5.5. Jarak Antar Elemen
Dalam perancangan antena mikrostrip dengan jumlah elemen lebih dari satu, maka harus ditentukan jarak antar elemen. Jarak antar elemen (d) dapat ditentukan dengan persamaan 2.16 𝑑 = 𝜆 2= 𝑐 2𝑓 2.13 2.14 2.15 2.16 WZO WZL WZT
Dimana : d = Jarak antar elemen peradiasi (mm) λ = Panjang gelombang antena (m)
c = Kecepatan cahaya di ruang bebas (3 x 108 m/s) f = Frekuensi antena yang digunakan (Hz)
2.6. Kabel
Kabel merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal dari satu tempat ke tempat lain. Secara umum, kabel memiliki fungsi sebagai media transimisi yang berperan untuk mempercepat penyampaian pesan. Setiap kabel memiliki spesialisasi fungsi yang berbeda-beda. Kabel koaksial dirancang dengan besar impedansi tertentu. Pada peralatan WiFi atau WLAN umumnya digunakan kabel koaksial dengan impedansi 50 ohm. Kabel koaxial adalah contoh saluran transimisi yang secara matematis relatif mudah untuk dianalisa, dan secara praktis mempunyai bidang yang luas(Alaydrus, 2011)
Gambar 2.13 Penampang Kabel Koaxial Sumber: Alydrus,2011
2.7. Konektor
Konektor digunakan sebagai penghubung kabel koaksial dengan antena dan perangkat radio. Penggunaan konektor bergantung pada jenis kabel dan frekuensi yang digunakan. Pada frekuensi 2,4 GHz konektor jenis N dan SMA sering dipakai. Konektor tersebut memiliki pelemahan yang kecil pada frekuensi tersebut.
2.7.1. Konektor Tipe N
Konektor N memiliki impedansi 50 ohm dan 75 ohm. Konektor berimpedansi 75 ohm banyak digunakan pada infrastruktur TV kabel sedangkan versi 50 ohm sering digunakan pada infrastruktur komunikasi data nirkabel. Terdapat 2 jenis konektor tipe N yaitu tipe N male dan tipe N female. Konektor tipe N dapat dilalui frekuensi sampai 18 GHz. Konektor N male banyak digunakan sebagai konektor antena pada WLAN.(Nugroho, Adi , 2011)
Gambar 2.14 Konektor Tipe N : (a) Male Connector, (b) Female Connector Sumber: Nugroho, Adi , 2011
2.7.2. Konektor SMA
Konektor SMA (SubMiniature version A) dikembangkan pertama kali pada tahun 1960. Konektor SMA memiliki impadansi 50 ohm, dapat dilalui frekuensi sampai dengan 25 GHz. Konektor SMA dibagi menjadi 2 jenis yaitu male dan female. Terdapat varian lain konektor SMA yaitu RPSMA (reverse polarity SMA). SMA male memiliki pin pada bagian tengah sedangkan SMA female memiliki lubang pada tengah konektor. Pada RPSMA, jenis male memiliki lubang dan jenis female memiliki pin pada bagian tengah konektor. RPSMA female sering digunakan pada peralatan WLAN untuk dihubungkan pada antena eksternal (Nugroho, Adi , 2011)
Gambar 2.15 Konektor SMA dan RP-SMA Sumber: Nugroho, Adi , 2011
2.8. Wireless Local Area Network (WLAN)
Wireless Local Area Network adalah jaringan data untuk menghubungkan komputer pada lokasi yang berjauhan. Jaringan ini dapat digunakan untuk trafik data antara komputer, kamera pengawas maupun internet dimana transmisi data dilakukan melalui teknologi frekuensi gelombang mikro lewat udara.
Wi-Fi merupakan salah satu varian teknologi komunikasi dan informasi yang bekerja pada jaringan dan perangkat WLAN (wireless local area network). WiFi menggunakan standarisasi WLAN IEEE 802.11b atau IEEE 802.11g. Infrastruktur WiFi IEEE 802.11b/g pada dasarnya mempunyai jumlah channel yang sangat terbatas. Pembagian frekuensi channel WiFi dapat dilihat pada Tabel 2.1. (Nugroho, Adi , 2011)
Tabel 2.1 Alokasi Kanal IEEE 802.11 b/g Channel Frekuensi 1 2,412 GHz 2 2,417 GHz 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2,422 GHz 2,427 GHz 2,432 GHz 2,437 GHz 2,442 GHz 2,447 GHz 2,452 GHz 2,457 GHz 2,462 GHz 2,467 GHz 2,472 GHz 2,484 GHz
2.9. WDS (Wireless Distribution System)
WDS (Wireless Distribution System) merupakan sebuah sistem yang memungkinkan interkoneksi antar access point. Sistem ini digunakan untuk memperluas jangkauan area wireless, dengan menggunakan beberapa perangkat access point yang menjadi satu kesatuan, tanpa membangun backbone jaringan.
Syarat dalam membangun jaringan WDS yaitu access point harus menggunakan Band, Frequency, dan SSID yang sama.( Anggoro, Kobro, 2017)
2.9.1. Wireless non-WDS
Apabila user berpindah tempat dari area AP1 ke area AP lain (AP2/AP3), maka user tersebut akan mengalami kehilangan koneksi beberapa saat sebelum terhubung ke area AP yang baru.
Gambar 2.16 Wireless non-WDS Sumber: Anggoro, Kobro, 2017
2.9.2. Wireless WDS
Apabila user berpindah tempat dari area AP1 ke area AP lain (AP2/AP3), maka user seakan-akan tetap berada di area yang sama tanpa perlu kehilangan koneksi.
Gambar 2.17 Wireless non-WDS Sumber: Anggoro, Kobro, 2017
2.10. CST Studio Suite
CST Studio Suite adalah software yang dapat digunakan untuk membuat desain dan menganalisis dari semua jenis sistem antena. Tools ini sangat membantu seorang desainer antena melakukan analisa parameter antena, perhitungan S Parameter, perhitungan fasa, directivity atau mengkaji antena dalam 3D, berdasarkan polar dan koordinat cartesius. Fitur yang disajikan pada perangkat lunak ini memudahkan dalam analisis elektromagnetik. Pada Gambar 2.18 menunjukan software yang digunakan yaitu CST Studio Suite 2011.
Gambar 2.18 CST Studio Suite 2011
2.11. Voice over Internet Protokol (VoIP)
VoIP adalah teknologi yang memungkinkan komunikasi suara menggunakan jaringan berbasis Internet Protocol (IP) dalam proses pengiriman paket data. Teknologi ini bekerja dengan jalan merubah suara menjadi format digital tertentu yang dapat dikirim melalui jaringan IP, dimana teknologi untuk mengirim suara dapat dilakukan melalui media wireless atau media wired LAN (Miftakhul,2011).
2.12. Quality of Service (QoS)
Quality of Service (QoS) adalah kemampuan suatu jaringan untuk menyediakan layanan yang lebih baik pada trafik data tertentu pada berbagai jenis platform teknologi (Onno dan Tharom, 2001). Parameter QoS adalah delay, jitter dan packet loss. QoS sangat ditentukan oleh kualitas jaringan yang digunakan. Terdapat beberapa faktor yang dapat menurunkan nilai QoS, seperti : redaman, distorsi, dan noise. Berikut adalah parameter QoS :
2.12.1. Delay
Delay adalah waktu yang dibutuhkan data untuk menempuh jarak dari asal ke tujuan. Delay dapat dipengaruhi oleh jarak, media fisik, kongesti atau juga waktu proses yang lama (Jonathan, 2011). Delay versi Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks (TIPHON) dikelompokkan menjadi empat kategori seperti terlihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Kategori Delay
Delay Kategori <150 ms Sangat baik 150 ms s/d 300 ms Baik 300 ms s/d 450 ms Sedang >450 ms Buruk 2.12.2. Jitter
Hal ini diakibatkan oleh variasi-variasi dalam panjang antrian, dalam waktu pengolahan data dan juga dalam waktu penghimpunan ulang paket-paket di akhir perjalanan jitter. Jitter lazimnya disebut variasi delay, berhubungan erat dengan latency, yang menunjukkan banyaknya variasi delay antar paket pada transmisi data di jaringan IP. Delay antrian pada router dan switch dapat menyebabkan jitter (Jonathan, 2011). Kategori kinerja jaringan berbasis IP dalam jitter versi Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks (TIPHON) mengelompokkan menjadi empat kategori penurunan kinerja jaringan berdasarkan nilai jitter seperti terlihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Kategori Jitter
Peak Jitter Kategori
0 ms Sangat baik
0 ms s/d 75 ms Baik
75 ms s/d 125 ms Sedang 125 ms s/d 225 ms Buruk
2.12.3. Packet Loss
Packet loss merupakan suatu parameter yang menggambarkan suatu kondisi yang menunjukkan jumlah total paket yang hilang, dimana dapat terjadi karena collision dan congestion pada jaringan. Hal ini berpengaruh pada semua aplikasi, karena retransmisi paket akan mengurangi efisiensi jaringan secara keseluruhan meskipun jumlah bandwidth cukup tersedia untuk aplikasi-aplikasi tersebut. Umumnya perangkat jaringan memiliki buffer untuk menampung data yang diterima. Jika terjadi kongesti yang cukup lama, buffer akan penuh, dan data baru tidak akan diterima (Jonathan,2011). Packet Loss versi Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks (TIPHON) dikelompokkan menjadi empat kategori seperti terlihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4 Kategori Packet Loss
Packet Loss Kategori
0 % Sangat baik
3 % Baik
15 % Sedang
25 % Buruk
2.13. Elastix
Elastix merupakan open source software yang membuat sebuah platform media komunikasi terpadu atau “Unified Communications Platform”, yang terdiri dari komponen atau modul berbagai teknologi media komunikasi yang lazim digunakan dewasa ini seperti: email server, instant messaging, a fax server, VoIP dan video conference.
Hampir semua modul dapat dikelola dan dikonfigurasi melalui antarmuka grafis, dimana Elastix mendukungan fitur-fitur terdepan seperti voicemail, fax-to-email, softphones, termasuk sistem CRM (customer relationship management) dan banyak lainnya. (Warman, Indra, 2015). Gambar 2.20 merupakan tampilan software wireshark.
Gambar 2.19 Software Elastix
2.14. Wireshark
Wireshark adalah software paket analyzer yang bersifat open source. Perangkat ini digunakan untuk pemecahan masalah jaringan, analisis, perangkat lunak dan pengembangan protokol komunikasi, dan pendidikan. Gambar 2.19 merupakan tampilan software wireshark.
27 3.1. Perancangan Alat
Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan dan pembuatan Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen sebagai antena transmitter untuk aplikasi komunikasi suara berbasis VoIP pada frekuensi 2,4 GHz.
3.1.1. Deskripsi Alat
Pada tugas akhir ini, dilakukan pembuatan alat, yaitu Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen sebagai antena transmitter untuk aplikasi komunikasi suara berbasis VoIP pada frekuensi 2,4 GHz.
a. Nama Alat
Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen b. Fungsi
Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen digunakan sebagai pengganti antena default pada wireless router dengan frekuensi 2,4 GHz. Antena ini berfungsi mengirim, mengarahkan gelombang elektromaknetik dari wireless router ke udara sehingga komunikasi VoIP dapat terjadi secara wireless.
3.1.2. Cara Kerja Alat
Cara kerja dari alat ini adalah server VoIP akan mengubah suara analog yang didapatkan dari speaker pada laptop 1 menjadi paket data digital. Setelah itu paket data digital diteruskan melalui wireless router untuk dikonversi atau diubah data digital menjadi gelombang elektromaknetik. Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen merupakan pengganti antena default dari wireless router yang berfungsi sebagai antena transmitter yang akan mengirimkan gelombang elektromaknetik melalui udara (nirkabel) yang nantinya akan diterima oleh antena mikrostrip triangular array linier 3 elemen sebagai antena receiver.
Antena receiver dihubungkan dengan access point untuk diubah dari gelombang radio menjadi data digital. Dengan adanya VoIP, data digital dalam bentuk paket akan diubah kembali menjadi suara di penerima yaitu laptop 2. Antena hexangular dan triangular tersebut digunakan agar wireless router dan access point lebih fokus saat mengirim, mengarahkan dan menangkap gelombang elektromaknetik ke dan dari udara. Sehingga laptop 1 dan laptop 2 dapat berkomunikasi suara berbasis VoIP dalam jaringan wireless. Untuk cara kerja alat seperti pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Cara Kerja Alat 3.1.3. Spesifikasi Alat
Antena yang dirancang adalah Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen untuk komunikasi berbasis VoIP pada frekuensi 2,4 GHz. Antena dirancang untuk berfungsi maksimal pada daerah kanal 1, yaitu pada rentang frekuensi 2,401 GHz – 2,423 GHz. Antena dirancang dengan spesifikasi seperti pada Tabel 3.1.
Perancangan Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen digunakan substrat jenis epoxy fiber glass (FR4) dengan spesifikasi seperti pada Tabel 3.2
Tabel 3.1 Spesifikasi Antena
Frekuensi Tengah ±2,412 GHz
Return Loss < -10 dB
VSWR < 2
Pola Radiasi Unidirectional
Gain ≥5 dB
Substrat FR4
Tabel 3.2 Spesifikasi FR4
Jenis Substrat FR4 (Epoxy Fiber Glass)
Konstansta Dielektrik Relatif (εr) 4,3
Ketebalan Konduktor 0,1 mm
Ketebalan Substrat 1,6 mm
3.1.4. Desain Perancangan Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen
Desain bentuk dari Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen adalah berupa 4 buah patch segienam yang disusun secara array planar dengan satu saluran transmisi dihubungkan keground seperti pada gambar 3.2:
Dalam perancangan antena langkah-langkah yang tepat agar didapatkan hasil yang sesuai dengan keinginan. Perancangan ini membutuhkan perangkat keras dan perangkat lunak sebagai berikut :
a. Perangkat Keras 1. Laptop
3. Satu buah konektor SMA-Male 50 ohm (port kabel coaxial untuk ke port antena), satu buah konektor RP SMA-Male (port kabel coaxial untuk ke router),
4. PCB FR-4 Epoxy, timah, dan solder b. Perangkat Lunak
1. Perangkat lunak CST Microwave Studio 2011, digunakan untuk simulasi antena yang dirancang.
2. Microsoft Visio 2013, digunakan untuk membuat layout antena. 3. Microsoft Excel 2016, digunakan untuk pengolahan data
Untuk prosedur perancangan antena ditunjukkan seperti pada Gambar 3.3.
Mulai
Menentukan parameter-parameter antena (substrat = Epoxy FR-4, f = 2,412 GHz, RL < -10 dB, VSWR < 2, Gain 5 dB)
Menentukan besar dimensi antena menggunakan perhitungan (elemen peradiasi/patch, impedansi saluran dan
lebar saluran transmisi)
Melakukan simulasi antena dengan software CST Studio Suite 2011
berdasarkan perhitungan
Menjalankan proses running untuk mendapatkan hasil simulasi
Sesuai dengan parameter antena yang diinginkan?
Melakukan optimasi hasil simulasi antena (mengubah dimensi
patch)
Sesuai dengan parameter antena yang diinginkan?
Fabrikasi antena Pengukuran antena Selesai Ya Tidak Pengaplikasian Melakukan Optimasi antena Ya Tidak
Gambar 3.3 Diagram Alir Pembuatan Antena 3.1.5. Penentuan Panjang Gelombang Antena
Setelah daftar spesifikasi antena dan alur pembuatan antena telah ditentukan, langkah selanjutnya adalah menghitung panjang gelombang antena dengan persamaan 2.1 : 𝜆 = 𝑐 𝑓 𝑐 = 3 x 108 m/s 𝑓 = 2,412 x 109 Hz 𝜆 = 3 x 10 8 Hz 2,412 x 109m s 𝜆 = 0,124 𝑚 = 124 𝑚𝑚
3.1.6. Penentuan Dimensi Patch Antena Mikrostrip Hexangular
Untuk menghitung dimensi patch Antena Mikrostrip Hexangular, digunakan persamaan 2.8 dan 2.9:
𝐹 =8.719𝑥10 9 𝑓𝑟√𝜀𝑟 𝐹 = 8.719𝑥10 9 2,412 𝑥 109√4.3 𝐹 = 1,757 𝑎 = 𝐹 {1 +𝜋𝜀2ℎ 𝑟𝐹 [𝑙𝑛 ( 𝜋𝐹 2ℎ) + 1,7726]} 1 2 ⁄ 𝑎 = 1,757 (1 +3,14. 4,3. 1,7572(1,6) [𝑙𝑛3,14(1,757) 2(1,6) + 1.7726]) 1/2 𝑎 = 1,533 cm = 15,33 mm
Jadi, panjang tiap sisi Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen adalah 15,33 mm.
3.1.7. Penentuan Impedansi Saluran Transmisi dan Transformer
Impedansi saluran transmisi antena mikrostrip harus sesuai dengan impedansi kabel koaksial, yaitu sebesar 50 Ω. Impedansi saluran transmisi ZO
sebesar 50 Ω dan impedansi saluran transmisi ZL yaitu 25 Ω atau setengah dari ZO.
Setelah mengetahui nilai ZO dan ZL maka impedansi saluran transmisi ZT dapat
dihitung dengan mengunakan persamaan 2.10 𝑍𝑇 = √ 𝑍𝐿 𝑥 𝑍𝑂
𝑍𝑇 = √ 25 𝑥 50
𝑍𝑇 = 35,35Ω
Untuk nilai panjang gelombang pada bahan dielektrik 𝜆d dapat dihitung
dengan persamaan 2.11. 𝜆𝑑 = 𝜆𝑜 √𝜀𝑟
𝜆𝑑 = 124 𝑚𝑚 √4,3 𝜆𝑑 = 59,79 𝑚𝑚
Panjang saluran transformer (LT) dapat ditentukan menggunakan persamaan 2.12.
𝐿𝑇 = 𝜆𝑑 4 𝐿𝑇 = 59,79 𝑚𝑚 4 𝐿𝑇 = 14,95 𝑚𝑚
3.1.8. Penentuan Lebar Saluran Transmisi dan Transformer
Setelah menentukan impedansi saluran, selanjutnya adalah menentukan lebar saluran transmisi itu sendiri. Untuk mendapatkan lebar saluran transmisi dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan 2.13, 2.14 dan 2.15.
Untuk lebar saluran ZL = 25 Ω :
𝑊𝑍𝐿 = 377 √𝜀𝑟 (ℎ 𝑍𝐿) 𝑊𝑍𝐿 = 377 √4,3( 1,6 𝑚𝑚 25 Ω ) 𝑊𝑍𝐿 = 11,64 𝑚𝑚 Untuk lebar saluran ZT = 35,35 Ω :
𝑊𝑍𝑇 = 377 √𝜀𝑟 (ℎ 𝑍𝑇) 𝑊𝑍𝑇 = 377 √4.3( 1,6 𝑚𝑚 35,35 Ω ) 𝑊𝑍𝑇 = 8,23 𝑚𝑚
Untuk lebar saluran Zo = 50 Ω :
𝑊𝑍𝑂 = 377 √𝜀𝑟 (ℎ 𝑍𝑜) 𝑊𝑍𝑂 = 377 √4,3( 1,6 𝑚𝑚 50 Ω ) 𝑊𝑍𝑂 = 5,82 𝑚𝑚
Desain lebar saluran transmisi dari Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen dapat dilihat pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4 Desain Lebar Saluran Transmisi Antena
3.1.9. Penentuan Jarak Antar Elemen Peradiasi
Jarak antar elemen peradiasi (patch) dapat ditentukan dengan persamaan 2.16. 𝑑 = 𝜆 2= 𝑐 2𝑓 𝑑 = 3𝑥10 8 𝑚/𝑠 2 𝑥 2,412𝑥109 Hz 𝑑 = 0,06218 𝑚 = 62,18 𝑚𝑚
Jarak antar elemen peradiasi (patch) ditunjukkan pada Gambar 3.5.
3.1.10. Simulasi Antena
Perancangan dan pembuatan Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen ini menggunakan perangkat lunak CST Microwave Studio 2011. Perangkat lunak ini digunakan untuk proses simulasi antena.
Sebelum memulai perancangan, hal pertama yang dilakukan adalah menentukan panjang (L) dan lebar (W) substrat FR-4 yang akan digunakan. Untuk perancangan Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen ini ditentukan panjang dan lebar substrat sebesar 170 mm x 135 mm. Setelah menentukan panjang dan lebar substrat yang diinginkan, selanjutnya adalah memasukkan nilai-nilai parameter hasil dari perhitungan yang telah dilakukan ke dalam parameter list yang ada di CST Microwave Studio 2011. Nilai-nilai parameter hasil perhitungan diperlihatkan pada Tabel 3.3 .
Tabel 3.3 Nilai-nilai Parameter Hasil Perhitungan
Parameter Panjang (mm)
Panjang Substrat (L) 170
Lebar Substrat (W) 135
Jari-jari Patch (a) 15,33
Jarak antar Elemen (d) 62,18
Saluran Transformer (Lt) 14,95
Wz0 5,82
WzT 8,23
WzL 11,64
Setelah memasukkan nilai-nilai parameter ke dalam parameter list pada perangkat lunak CST Microwave Studio 2011, selanjutnya akan dilakukan perancangan dari dimensi Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen. Hasil perancangan antena dapat dilihat pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6 Hasil Perancangan Antena Mikrostrip Hexangular
Setelah antena selesai dirancang, langkah selanjutnya adalah melakukan simulasi untuk melihat hasil return loss, VSWR, dan gain antena. Rancangan awal antena dapat dilihat pada Gambar 3.7, dimana Hasil return loss (S1,1) pada frekuensi 2.412 yaitu -7.7210756 dB sedangkan return loss terbaik pada posisi frekuensi 2.3904 GHz yaitu -8.9647735 dB.
Gambar 3.7 Hasil Return Loss Rancangan Awal Antena
Pada simulasi rancangan awal antena ini juga diperoleh hasil simulasi VSWR antena. Hasil VSWR rancangan awal antena dapat dilihat pada Gambar 3.8 dimana hasil VSWR pada frekuensi 2.412 yaitu 2.3961554 sedangkan VSWR terbaik pada posisi frekuensi 2.3904 GHz yaitu 2.1068217.
Gambar 3.8 Hasil VSWR Rancangan Awal Antena
Selain return loss dan VSWR, pada simulasi rancangan awal antena ini juga diperoleh hasil simulasi gain antena. Hasil simulasi gain antena dapat dilihat dalam tampilan 2D dan 3D. Tampilan 2D hasil gain rancangan awal antena dapat dilihat pada Gambar 3.9 .
Gambar 3. 9 Tampilan 2D Simulasi Gain Rancangan Awal Antena
Pada Gambar 3.9, terlihat bahwa HPBW (angular width) simulasi awal adalah sebesar 39,8 derajat. Sedangkan untuk tampilan secara 3D dapat dilihat pada Gambar 3.10, diperoleh gain hasil simulasi sebesar 5,711 dB.
Gambar 3.10 Tampilan 3D Simulasi Gain Rancangan Awal Antena
Dari hasil simulasi rancangan awal Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen diperoleh hasil yang masih belum sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan. sehingga perlu dilakukan optimasi antena yaitu perubahan parameter antena untuk mencapai hasil yang lebih ideal. Perbandingan hasil simulasi awal dengan spesifikasi yang diharapkan dapat diihat pada Tabel 3.4.
Tabel 3.4 Hasil Simulasi Awal dengan Spesifikasi yang Diharapkan Parameter Spesifikasi yang Diharapkan Simulai Awal
Return Loss (dB) < -10 -7.7210756
VSWR < 2 2.3961554
Gain (dB) ≥ 5 5,711 dB.
Pola Radiasi Unidirectional Unidirectional
3.1.11. Optimasi Perancangan Antena
Berdasarkan Tabel 3.4 hasil yang didapatkan dari simulasi awal masih tidak sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan, oleh karena itu dibutuhkan proses optimasi antena. Pada proses optimasi atau modifikasi antena ini dilakukan perubahan terhadap parameter antena untuk mendapatkan hasil yang sesuai dengan spesifikasi awal yang diharapkan. Untuk memperoleh besar hasil yang sesuai spesifikasi awal, dilakukan optimasi manual (trial and error) terhadap jari-jari patch antena (a) dan jarak antar patch antena (d) . Hasil dari modifikasi jarak patch antena dapat dilihat dari Tabel 3.5.
Tabel 3.5 Parameter Hasil Optimasi
Parameter Panjang (mm)
Perhitungan Optimasi
Jari-jari patch (a) 15.33 18
jarak antar patch (d) 62.18 53,55
Setelah perubahan parameter selesai dilakukan, didapatkan hasil simulasi akhir return loss antena yang dapat dilihat pada Gambar 3.11, dimana return loss menjadi lebih baik dan berada tepat pada frekuensi kerja yang diinginkan, yaitu pada frekuensi 2.412 GHz.
Gambar 3. 11 Retun Loss Simulasi Akhir
Sebelum dioptimasi, didapatkan nilai return loss (S1,1) sebesar -7,7210756 dB, hasil yang didapat belum sesuai dengan spesifikasi rancangan yaitu < -10. Setelah dilakukan optimasi, didapatkan nilai return loss sebesar -42,938307 dB. Nilai return loss tersebut sudah memenuhi spesifikasi rancangan yaitu < -10.
Hasil VSWR setelah dilakukan optimasi dapat dilihat pada Gambar 3.12 dimana VSWR menjadi lebih baik dan berada tepat pada frekuensi kerja yang diinginkan, yaitu pada frekuensi 2.412 GHz.
Gambar 3. 12 VSWR Simulasi Akhir
Sebelum dioptimasi, didapatkan nilai VSWR sebesar 2.3961554, hasil yang didapat belum sesuai dengan spesifikasi rancangan yaitu < 2. Setelah dilakukan optimasi, didapatkan nilai VSWR sebesar 1.0143622. Nilai VSWR tersebut sudah memenuhi spesifikasi rancangan yaitu < 2. Hasil Polar Gain antena setelah dilakukan optimasi dapat dilihat pada Gambar 3.13
Gambar 3.13 Tampilan polar Gain Simulasi Akhir
Sebelum dioptimasi, didapatkan nilai HPBW (angular width) sebesar 39,8 derajat. Setelah dilakukan optimasi, didapatkan nilai HPBW (angular width) sebesar 43,5 derajat, lebih besar 3,7 derajat dari simulasi awal.
Hasil Gain setelah dilakukan optimasi dapat dilihat pada Gambar 3.14 dimana Gain menjadi lebih baik dibandingkan sebelum dioptimasi.
Gambar 3.14 Tampilan 3D Gain Simulasi Akhir
Sebelum dioptimasi, didapatkan Gain sebesar 5.711 dB, hasil yang didapat sudah sesuai dengan spesifikasi rancangan yaitu > 5dB tetapi belum dikatakan sebagai Gain terbaik. Setelah dilakukan optimasi, didapatkan Gain sebesar -7,930 dB. Hasil Gain tersebut sudah memenuhi spesifikasi rancangan yaitu > 5dB dan merupakan Gain terbaik.
Dari hasil optimasi didapatkan hasil simulasi antena dengan nilai return loss -41,938307 dB, VSWR 1,0143622 dan gain 7,930 dB. Hasil ini sudah memenuhi nilai spesifikasi awal yang diharapkan. Perbandingan antara hasil optimasi dengan simulasi awal dapat dilihat pada Tabel 3.6
Tabel 3. 6 Perbandingan Hasil Optimasi dengan Simulasi Awal Parameter Spesifikasi yang
Diharapkan
Simulasi Awal Hasil Optimasi Return Loss (dB) < -10 -7.7210756 -42,938307 VSWR < 2 2.3961554 1.0143622. Gain (dB) ≥ 5 5,711 dB. 7,930
3.2. Realisasi Alat
Pada bagian ini akan dijelaskan tentang realisasi pembuatan Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen sebagai antena transmitter untuk aplikasi komunikasi suara berbasis VoIP pada frekuensi 2,4 GHz.
3.2.1. Bahan dan Peralatan
Sebelum melakukan fabrikasi Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen dibutuhkan bahan-bahan sebagai berikut:
1. PCB FR-4 double layer berukuran 17 cm x 13,5 cm.
2. Cutting sticker berbentuk design antena yang telah dirancang. 3. Larutan ferri chloride (FeCl3)
4. 1 buah konektor SMA-Female 50Ω (port antena), 1 buah konektor SMA-Male 50Ω (port kabel coaxial untuk ke port antena) dan 1 buah konektor RP SMA-Male (port kabel coaxial untuk ke router).
5. PVC 1/2” dengan panjang 2 m 6. Lem PVC
7. 4 buah penyambung bentuk T untuk PVC 8. 8 buah penyambung bentuk L untuk PVC
9. Kabel Semi-rigid Coaxial 50 ohm sepanjang 70 cm. 10. Timah
11. Plat penyangga router pada PVC 12. Kotak plastik untuk safety box router. 13. Cat PVC
14. Baut dan mur secukupnya.
Selain membutuhkan bahan-bahan seperti di atas, dalam pembuatan Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen juga membutuhkan alat. Alat-alat yang dibutuhkan diantaranya :
1. Alat pemotong FR-4 2. Gergaji besi
3. Solder 4. Tang potong
5. Crimping Tool 6. Penggaris
7. Gunting dan Cutter 8. Spidol OHP F permanent. 9. Bor dan Mata Bor 3 mm 3.2.2. Fabrikasi Antena
Setelah bahan-bahan dan alat-alat yang dibutuhkan dalam pembuatan Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen telah disiapkan, maka tahap selanjutnya adalah fabrikasi antena. Dalam fabrikasi Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen, dibutuhkan langkah-langkah sebagai berikut :
1. Membuat layout dari dimensi antena mikrostrip hexangular array planar 2x2 elemen hasil perancangan menggunakan Microsoft Visio 2013 .
2. Mencetak layout menggunakan cutting sticker berukuran 17 cm x 13,5 cm sesuai dengan dimensi FR-4.
3. Menempelkan cutting sticker dari layout bagian depan dan groundplane antena pada PCB epoxy double layer.
4. Melindungi layer belakang FR-4 agar saat proses etching dilakukan, tembaga pada bagian belakang layer FR-4 tidak ikut hilang.
5. Melakukan proses etching untuk menghilangkan bagian tembaga yang tidak digunakan pada PCB dan mendapatkan dimensi antena mikrostrip hexangular yang diinginkan.
6. Membersihkan hasil etching FR-4 menggunakan air
7. Menyolder konektor SMA (female) pada bagian ujung saluran transmisi antena mikrostrip hexangular array planar 2x2 elemen. asil proses pembuatan antena dilihat pada Gambar 3.15.
(a) (b)
Gambar 3.15 Hasil fabrikasi Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen (a) Tampak Depan (b) Tampak Belakang
8. Merakit penyangga antena menggunakan PVC.
9. Memasang antena pada penyangga sehingga antena siap untuk digunakan seperti pada Gambar 3.16.
Gambar 3.16 Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen dengan Tiang Penyangga
BAB IV
PEMBAHASAN
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai pengujian dan analisa pada Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen sebagai antena transmitter untuk aplikasi komunikasi suara berbasis VoIP pada frekuensi 2,4 GHz.
4.1. Deskripsi Pengujian
Pengujian antena dilakukan untuk memastikan bahwa antena yang dirancang dan telah difabrikasi dapat bekerja sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan. Pengujian antena terbagi menjadi tiga tahapan, pertama dilakukan pengujian terhadap parameter-parameter antena yaitu dengan dilakukan pengujian terhadap parameter medan dekat meliputi : VSWR, Return loss, Bandwidth dan pengukuran parameter medan jauh meliputi : Pola radiasi dan Gain. Sedangkan tahap kedua dilakukan pengujian terhadap fungsi antena yaitu dengan dilakukan pengujian kuat sinyal antena, pengujian throughput, dan pengujian performansi komunikasi suara berbasis VoIP.
A. Tujuan Pengujian
Tujuan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut:
1 Mengetahui frekuensi kerja, VSWR, return loss, pola radiasi, dan gain Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen
2 Mengetahui kuat sinyal, throughput, dan performansi komunikasi suara berbasis VoIP menggunakan Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen.
B. Lokasi Pengujian
1. Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi (PPET) Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Bandung untuk pengujian frekuensi kerja, VSWR, return loss, pola radiasi, dan gain antena.
2. Jalan beraspal yang menghubungkan gedung D Teknik Elektronika PNJ dengan gedung Laboratorium Telekomunikasi PNJ untuk pengujian kuat sinyal, throughput, dan performansi komunikasi suara berbasis VoIP.
C. Tanggal pengujian
Tanggal dilakukannya pengujian adalah sebagai berikut:
1. 04 – 05 Mei 2017 pengujian frekuensi kerja, VSWR, return loss, pola radiasi, dan gain antena.
2. 20 Juni – 06 Juni 2017 pengujian kuat sinyal, throughput, dan performansi komunikasi suara berbasis VoIP
D. Pelaksana
Adapun Pelaksana dalam pengujian ini adalah sebagai berikut: 1. Andhika Kurniawan
2. Irma Tri Anggraini
E. Instruktur
Adapun Instruktur dalam pengujian ini adalah sebagai berikut: 1. Bapak Hendra (LIPI Bandung)
2. Bapak Benny Nixon, ST., MT. (Dosen Pembimbing)
F. Alat-alat yang digunakan
Alat-alat yang digunakan dalam pengujian adalah sebagai berikut: 3. Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen. 4. Antena Mikrostrip Triangular Array Linear 3 Elemen 5. Network Analyzer Advantest R3770 (300 kHz–20 GHz)
7. Spektrum Analyzer Hewlett Packard 8593A untuk frekuensi 9 KHz–22 GHAntena Horn Referensi
8. Kabel Semi-rigid Koaksial 50Ω 9. Kabel Roll
10. Meteran
11. Laptop dan Server VoIP
12. Wireless Router dan Kabel UTP
4.2. Prosedur Pengujian
Prosedur pengujian Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen dilakukan dengan beberapa proses sebagai berikut:
4.2.1. Pengujian Parameter Antena
Pengujian parameter antena merupakan pengujian tahap pertama yang dilakukan di LIPI Bandung. Pengujian parameter antena yang dilakukan meliputi parameter medan dekat yaitu : Return loss, VSWR, Bandwidth dan pengujian parameter medan jauh yaitu : Pola radiasi dan Gain.
A. Pengujian Return Loss, VSWR dan Frekuensi Kerja Antena
Pengujian yang pertama dilakukan adalah pengujian return loss, VSWR, bandwidth dan juga frekuensi kerja antena. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah antena yang dibuat telah sesuai dengan parameter yang diharapkan, yaitu nilai return loss yang diharapkan adalah <-10dB serta VSWR yang diharapkan adalah <2 dan antena dapat bekerja pada frekuensi 2,4 Ghz
Alat-alat yang dibutuhkan untuk pengujian adalah sebagai berikut: 1. Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen 2. Network Analyzer Advantest R3770 (300 kHz–20 GHz) 3. Kabel pigtail
a. Langkah-Langkah Pengujian
Langkah-langkah untuk pengujian terhadap return loss, VSWR, bandwidth dan frekuensi kerja antena adalah sebagai berikut:
1. Menghubungkan Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen dengan network analyzer menggunakan konektor adapter BNC to SMA male seperti pada Gambar 4.1
Gambar 4.1 Skema Pengujian dengan Network Analyzer
2. Menentukan range frekuensi yang ingin ditampilkan pada network analyzer, yakni sebesar 1 Ghz sampai dengan 3 Ghz
3. Memilih menu RL untuk melihat return loss antena dan menu SWR untuk melihat nilai VSWR antena.
4. Menekan tombol format pada layar, kemudian hasil pengukuran tersebut disimpan ke dalam flashdisk
b. Hasil Pengujian
Setelah melakukan pengujian terhadap return loss maka didapatkan data-data hasil pengujian yang dapat dibandingkan dengan parameter yang telah ditentukan sebelumnya dan juga dengan hasil dari simulasi yang telah dilakukan. Hasil pengujian Antena Mikrostrip Hexangular Array Planar 2x2 Elemen untuk
parameter return loss pada rentang frekuensi 1 Ghz sampai dengan 3 Ghz dapat dilihat pada Gambar 4.10
Gambar 4.2 Hasil Pengujian Return Loss
Pada Gambar 4.10 terlihat hasil dari pengujian parameter return loss. Berdasarkan hasil pengujian tersebut dapat dilihat nilai return loss yang diperoleh pada frekuensi kerja 2,412 GHz. Adalah -32.771 dB. nilai return loss tersebut sudah sesuai dengan spesifikasi rancangan, yaitu < - 10 dB. Adapun nilai-nilai return loss pada rentang frekuensi 2,37 GHz – 2,45 GHz dapat dilihat pada Tabel 4.1:
Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Return Loss Frekuensi (GHz) Return Loss
2.37 -7.422565 2.38 -10.06406 2.39 -13.81538 2.4 -20.1043 2.412 -36.14029 2.42 -19.29713 2.43 -13.53733 2.44 -10.15979 2.45 -7.868675
