PTT4 Antena dan Propagasi : Modul 2, Antena Helix Evindo Ebrena Sinuhaji (120400106)
Asisten: Fahmi Dian Nugroho Tanggal Percobaan: 05/03/2023 TT3207 - Praktikum Teknik Telekomunikasi 4
Program Studi Teknik Telekomunikasi - Jurusan Teknologi Industri dan Produksi ITERA
Abstrak
Abstrak pada praktikum Teknik Telekomunikasi 4 ini, praktikan haruskan menginstall aplikasi CST Studio Suite 2019.
Praktikan
Kata kunci: Arduino IDE, ESP 32, 1. PENDAHULUAN
2. TEORI DASAR
2.1 Antena Helix
Antena helix adalah jenis antena yang
dirancang dengan menggunakan sebuah elemen spiral dalam bentuk heliks atau pegas yang diletakkan di atas permukaan konduktor seperti batang atau PCB (Printed Circuit Board).
Antena helix sering digunakan dalam komunikasi nirkabel, seperti pada peralatan radio, ponsel, GPS, dan sistem komunikasi satelit.
Antena helix bekerja dengan menghasilkan medan elektromagnetik di sekitar spiral heliks yang mampu menangkap atau mengirimkan sinyal radio. Sinyal radio ini disebarkan ke segala arah melalui medan elektromagnetik.
Antena helix juga memiliki keuntungan karena dapat diatur untuk memiliki pola radiasi yang berbeda-beda, seperti pola radiasi
omnidirectional (menyebar ke segala arah) atau directional (membatasi sinyal pada arah
tertentu).
Antena helix sering digunakan di aplikasi yang membutuhkan koneksi jarak jauh, di mana antena harus dapat memperkuat sinyal radio yang lemah dari jarak jauh. Selain itu, antena helix juga sering digunakan pada aplikasi navigasi, seperti sistem GPS, karena antena helix mampu mengirimkan dan menerima sinyal radio yang sangat akurat.
FOTO
Gambar 1.1 Antena Helix 2.2 CST Studio Suite 2019
CST Studio Suite adalah software simulasi elektromagnetik 3D yang sangat populer yang digunakan untuk merancang dan memodelkan sistem antena, sirkuit mikrostrip, filter, dan komponen lainnya yang terkait dengan elektromagnetik. Software ini dibuat oleh perusahaan teknologi komunikasi asal Jerman, CST - Computer Simulation Technology AG.
CST Studio Suite menyediakan platform yang lengkap dan terintegrasi untuk simulasi elektromagnetik, termasuk perangkat lunak pemodelan CAD, alat simulasi EM
(elektromagnetik), dan alat simulasi sinyal listrik. Software ini menggunakan metode numerik berbasis elemen hingga (Finite Element Method/FEM) yang canggih untuk menghitung medan elektromagnetik yang kompleks dan melihat efeknya pada berbagai jenis struktur dan komponen.
CST Studio Suite memiliki beberapa fitur yang sangat berguna, termasuk pemodelan dengan GUI yang intuitif, visualisasi yang canggih, dan integrasi dengan perangkat lunak simulasi lainnya. Selain itu, CST Studio Suite juga menyediakan berbagai opsi solver dan solver coupling yang dapat membantu pengguna untuk mengoptimalkan performa perangkat mereka dengan menggabungkan hasil simulasi dari solvers yang berbeda.
CST Studio Suite sering digunakan dalam industri seperti teknologi komunikasi, industri penerbangan, teknologi radar, dan teknologi nuklir. Software ini memungkinkan para insinyur untuk merancang dan menguji
prototipe perangkat sebelum dibuat secara fisik, sehingga menghemat waktu dan biaya
produksi.
Gambar 2.1 CST Suite 2019 3. METODOLOGI
Alat dan bahan saat praktikum 1. Laptop
2. Software CST Studio suite 2022 3. Internet
4. Kertas 5. Pena
Langkah-Langkah percobaan
Perhitungan menggunakan Kalkulator Parameter Antena Helix
Ilustrasi Antena Helix dari Website kalkulator
RINGKASAN HASIL
PERHITUNGAN SECARA TEORI
Frekuensi 2.4 ghz
Jenis antena helix antenna Jarak Antar
Lilitan( s )
30.6 mm = 0,25 λ Circumference ( c ) 122,4 mm = 1 λ Diameter Aksial 3,899 cm ≈ 4 cm Pitch Angle 14,0362°
Jenis Pola Radiasi directional Match Impedansi
(teori)
83,6666 ω Gain antena (teori) 11,8 db
HPBW (db) 46,5102°
PERANCANGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE CST
- langkah langkah merancang antena helix di cst studio suite 2022
Tahap Awal Desain
1. Buka software CST Studio Suite 2022
2. File > Help > Tutorial > Search
“Helical Antenna”> Open Template
3. Delete Componnent antenna 4. Setting frekuensi rentang 2 GHz sampai 3 GHz
5. Delete Pots
6. Set units (satuan) ke cm dan GHz
7. Buka website : Coaxial Cable Impedance Calculator - everything RF
8. Hitung coaxial cable dengan diketahui epsilon teflon : 2.1; dan diameter coil (d4) = 0.2 cm agar didapat impedensi ± 50 Ω.
9. Buka website : Online Calculator .:.
Helix Antenna (changpuak.ch)
10. Hitung menggunakan kalkulator online dengan diketahui
Frekuensi 2.45 GHz, jumlah lilitan awal 5 dan diameter kabel
lilitan 2 mm.
11. Mulai merancang antenna dimulai dari atur circle W_Diameter >
parameter d4=2mm bahan PEC 12. Set view to front
13. Modelling set line untuk diameter lilitan ( Coil_Diameter )
d2=4cm
14. Picks circle dan line kemudian rotate face agar terbentuk Coil
(Lilitan) ; angle : N*360; Height : N*S ; Radius : 1 dan segment
: 15 . Notes : N=5, S=3.05
15. Buat feed dengan orientasi V, Vmax= - S; Outer radius =
W_Diameter; bahan PEC
16. Buat soldering menggunakan Sphare dengan diameter sama dengan W_Diameter
17. Buat Teflon dengan parameter ; Outer Radius=Teflon_Diameter (sesuai perhitungan agar match impedance 50 Ω ) dengan nilai
0.68 ; Vmin= - S; Vmax = -S-SMA_pin;
SMA_pin = 1 cm.;
inner radius = W_Diameter.
18. Atur material Teflon (New Material) dengan parameter ; epsilon
2.1 kemudian apply> Oke
19. Set ulang feed, ubah Vmax= - S - SMA_pin
20. Buat Disc antenna Helix dengan orientasi V; Outer Radius ;
Disc_Diameter sebesar 10 cm bisa disesuaikan dengan nilai d3;
Vmin= - S; Vmax = -S-SMA_pin 21. Save file project
22. Klik disc kemudian di bolean dengan feed dan Teflon kemudian klik enter
23. Pasang waveguide port kemudian simulasikan dengan accuracy -
30dB
24. Setelah selesai, cek S parameter apakah sudah di 2.45 GHz? Jika
belum lakukan optimalisasi dari desain yang sudah dirancang.
Optimalisasi
25. Ubah Coil Diameter menjadi 2,33/2 dan S = 1,561, kalau eror
gamasalah, kemudian klik parametric update
26. Jika sudah kembai lagi desainnya 27. Hapus farfield 0.6
28. Jalankan simulasi ulang 29. Cek S parameter sudah pas di 2.45GHz ?
30. Ulangi jika belum mendapatkan desain yang sesuai dengan yang diinginkan,
31. Kemudian Field Monitor dengan
Current; pilih Time; step width : 0.1 kemudian apply
32. Kemudian Farfield dengan frekuensi 2.45GHz kemudian
apply>oke.
33. Start simulasi lagi dengan accuracy -30 dB
34. Cek farfields
35. Show structure agar antenna terlihat 36. Centang linear scale
37. Ubah menjadi Gain (IEEE) 38. Ubah 1 d menjadi kartesian kemudain ubah properties > ceklis plot Range polar dan plot range, apply dan oke
4. HASILDAN ANALISIS
A. Percobaan 1
Pada percobaan 1 dilakukan percobaan simulasi dengan rentang frekuensi 2 sampai 3 Ghz dan parameter S dengan frekuensi 2.6 Ghz, karena sesuai ketentuan kelompok masing-masing.
Dapat dilihat pada Gambar. Perhitungan yang didapatkan pada frekuensi 2,6 Ghz. Dan dari perhitungan tersebut.
Diberlakukan simulasi antena yang dilakukan pada Software CST.
Frekuensi S-Parameter berada 2,6 Ghz.
Menghasilkan -8.5 dB.
B. Percobaan 2
5. KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
1. Chen, C.-H., & Chiou, T.-W. (2018).
Design and Analysis of a Wideband Circularly Polarized Antenna with Helix Structure for Radio-Frequency Identification Applications. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 66(8), 4127–4131.
2. Guo, Y., Li, J., Li, X., Li, Z., & Wang, Y.
(2020). Compact Dual-Band Circularly Polarized Antenna with Helix Structure for GNSS Applications. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 68(9), 7179–
7183.
3. Lim, Y. L., Ling, H. H., & Lee, C. H.
(2020). Circularly Polarized Helix Antenna with Dual-Mode Bandwidth Enhancement.
IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 68(11), 7986–7991.
4. Wang, Z., Cao, M., & Wu, K. (2019).
Helix-Loaded Monopole Antenna for GPS Applications. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 18(1), 60–64.
5. Yang, Y., & Sun, L. (2019). A Wideband Circularly Polarized Helix Antenna with a Crossover-Feed Network. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 67(5), 3585–3592.
