Maulana Wahri Nauval 1904105010039
Sistem Komunikasi Nirkabel
Sistem Antena MIMO 5G untuk Terminal Seluler
Untuk meningkatkan kecepatan transmisi operasi 5G, sistem antena multiple-input and multiple-output (MIMO) nantinya akan digunakan. 3GPP telah mengumumkan bahwa pita radio 5G baru yaitu pita N77 yang frekuensi operasinya berada dalam rentang frekuensi 3,3- 4,2GHz, akan diadopsi. Oleh karena itu dan dengan ruang yang terbatas maka diperlukan perancangan sistem antena 5G MIMO dengan isolasi yang tinggi dan juga memiliki bandwidth yang lebar untuk perangkat seluler. Sebenarnya desain antenna MIMO untuk aplikasi seluler 5G sudah beberapa kali diusulkan namun kebanyakannya hanya untuk pita tunggal, misalnya pita 3,5GHz (3,4-3,6GHz). Perancangan sistem antena yang dapat dilakukan adalah sistem self-isolated yang dikembangkan ke sistem antena MIMO pita lebar dimana akan mencakup seluruh rentang pita frekuensi 3,3-4,2GHz untuk aplikasi seluler 5G.
Selain itu, karena penggunaan elemen antena isolasi mandiri, isolasi yang diperoleh untuk sistem antena MIMO ini cukup tinggi hingga mendekati -18dB.
Sistem antena yang dirancang adalah sistem antena dengan 4 Array, sistem terdiri dari empat unit antena dan setiap unit antena memiliki dua cabang yaitu cabang berbentuk U terbalik dan cabang berliku-liku. Cabang berbentuk U bekerja seperti radiator antena. Tetapi cabang berliku-liku (bekerja sebagai antena monopole) berfungsi untuk eksitasi dan radiasi.
Empat unit antena dicetak pada dua substrat kecil yang ditempatkan secara vertikal ke substrat sistem utama. Ukuran bidang grounding adalah 150mm × 75mm, dimensi substrat kecil adalah 150mm × 6.2mm × 0.8mm, substrat kecil dan substrat utama semuanya FR4 dua sisi dengan r = 4,3 dan tanδ = 0,02. Panjang cabang berbentuk U adalah 26mm, lebar dan tinggi cabang berliku-liku berturut-turut adalah 8.6mm dan 2.1mm, serta jarak antara dua elemen antena sejauh 10mm. Sistem antena yang diusulkan memiliki dua resonansi, resonansi pertama (pada 3.4GHz) dan resonansi kedua (pada 4.05GHz) masing-masing dihasilkan oleh cabang berbentuk U dan cabang berkelok-kelok. Isolasi sistem antena juga selalu lebih baik daripada -17.9dB. Isolasi pada resonansi pertama jauh lebih baik daripada pada resonansi kedua, hal ini terutama karena resonansi pertama dihasilkan oleh elemen antena yang terisolasi sendiri, sedangkan resonansi kedua dihasilkan oleh cabang berliku-liku tipe monopole yang seringkali memiliki isolasi yang buruk. Selain itu antena T yang diadopsi dari sistem antena self-isolated sebagai pengumpanan tidak dapat menghasilkan resonansi tambahan, sedangkan antena yang dikembangkan dalam riset ini yaitu antena berliku-liku dapat menghasilkan resonansi tambahan sehingga bandwidth akan lebih besar. Efisiensi antena total diatas 61% dikeseluruhan band, nilai envelope correlation coefficient (ECC) dari sistem MIMO lebih kecil dari 0,05, nilai channel capacity (CC) yang dihitung dari sistem adalah antara 17,11-19,43 bps/Hz dan untuk idealnya sekitar 22,14 bps/Hz. Dengan isolasi tinggi dan bandwidth lebar yang diperoleh dari sistem antena MIMO ini, maka rancangan ini akan menjadi kandidat yang sangat baik untuk aplikasi seluler 5G.
