Perancangan Antena Mikrostrip Patch Segitiga Sama Sisi Untuk Aplikasi WLAN Menggunakan Simulator ANSOFT HFSS v10

TUGAS AKHIR

” PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGITIGA SAMA SISI UNTUK APLIKASI WIRELESS LOCAL AREA NETWORK (WLAN)

MENGGUNAKAN SIMULATOR ANSOFT HFSS v10” Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan

pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

O L E H

MIK HA RAYMO ND LUMBA N TOB ING 05 0402 034

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

ABSTRAK

Wireless Local Area Network (WLAN) merupakan salah satu aplikasi pengembangan dari wireless yang digunakan untuk komunikasi data. Luas cakupan WLAN meliputi daerah satu gedung, satu kantor, satu wilayah, dan sebagainya. Salah satu perangkat yang dibutuhkan pada sistem WLAN adalah antena. Ada berbagai jenis antena yang dapat digunakan pada WLAN diantaranya adalah antena mikrostrip

Antena mikrostrip memiliki 3 komponen yaitu patch (trace) yang merupakan lapisan teratas, substrat yang menggunakan bahan dielektrik, dan groundplane yang merupakan bagian paling bawah. Bentuk dari patch dapat berupa segiempat, segitiga, lingkaran, elips, dan lain sebagainya.

Tugas akhir ini membahas perancangan dan simulasi model antena mikrostrip patch segitiga sama sisi yang dapat diaplikasikan pada sistem WLAN. Perancangan antena ini menggunakan software simulator Ansoft Designer HFSS v10.0. Hasil dari perancangan antena mikrostrip patch segitiga sama sisi ini diperoleh nilai VSWR sebesar 1,98 untuk frekuensi 2,4 GHz dan 1,99 untuk frekuensi 2,5 GHz, pola radiasi unidirectional, dan gain sebesar -2,07 dB.

ii KATA PENGANTAR

Segala puji syukur penulis haturkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kemampuan dan kekuatan dalam menghadapi segala hambatan, halangan, dan rintangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda dan ibunda, serta kakanda tercinta yang merupakan bagian dari hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang.

Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:

PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGITIGA SAMA SISI UNTUK APLIKASI WLAN MENGGUNAKAN SIMULATOR

ANSOFT HFSS v10

Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Ali Hanafiah Rambe, ST.MT, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. A. Rachman Hasibuan, selaku Penasehat Akademis penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan selama ini. 3. Bapak Prof.Dr.Ir. Usman Baafai dan Bapak Rachmad Fauzi ST, MT

selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya.

5. Herman Salim, Alexander Siregar, B’Rudolf Sibarani, Orlando Simangunsong, Rudi dan Balemurli yang berperan banyak atas kerjasama, masukan, dan bantuan selama proses penulisan Tugas Akhir ini.

6. Sahabat-sahabat terbaik di Elektro: Lamuel Lumban Tobing, Benni Aritonang, Ferry Hutagalung, Sadak Nainggolan, Richard Sianipar, Antoni Siburian, Anastasya Citra, Ricky Bimbo Sihombing, Roni Pasaribu, Fritz Hasugian dan seluruh mahasiswa stambuk 2005, semoga silaturahmi kita terus terjaga.

7. Senior dan junior yang telah membantu selama proses penulisan Tugas Akhir ini.

8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan

iv Akhir kata penulis berserah diri pada Tuhan Yang Maha Esa, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri.

Medan, Oktober 2010 Penulis

(Mikha Raymond Lumban Tobing)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... ix

I. PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penulisan ... 3

1.4 Batasan Masalah ... 3

1.5 Metode Penulisan ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

II. ANTENA MIKROSTRIP ... 5

2.1 Pengertian Antena ... 5

2.2 Daerah Antena ... 6

2.3 Parameter Antena ... 8

2.3.1 Impedansi Masukan………. 8

vi

2.3.5 Keterarahan (Directivity) ………. 12

2.3.6 Penguatan (Gain)……….. 13

2.3.7 Pola Radiasi………. 13

2.3.8 Frekuensi Resonansi……… 14

2.4 Antena mikrostrip ... 14

2.4.1 Pengertian Antena Mikrostrip ... 14

2.4.2 Kelebihan dan Kekurangan Antena Mikrostrip ... 16

2.4.3 Teknik Pencatuan ... 17

2.4.4 Jenis – jenis Antena Mikrostrip ... 17

2.5 Antena Mikrostrip Patch Segitiga Sama Sisi ... 18

2.6 Pertimbangan – pertimbangan dalam Merancang Antena Mikrostrip Patch Segitiga Sama Sisi ... 19

2.6.1 Pemilihan Substrat dan jari – jari patch... 19

2.6.2 Pola radiasi ... 21

2.6.3 Efisiensi Radiasi ... 22

2.6.4 Lokasi Titik Pencatu ... 22

2.7 Simulator Ansoft HFSS v 10.0 ... 23

2.8 Proses Pencarian Solusi Simulator Ansoft HFSS v 10.0 ... 24

III. WIRELESS LOCAL AREA NETWORK ... 27

3.1 Wireless ... 27

3.2 Local Area Network (LAN) ... 27

3.3 Wireless Local Area Network (WLAN) ... 28

3.4 Standar WLAN 802.11 ... 30

3.4.1 Standar Awal 802.11………... 31

3.4.2 Standar 802.11a………... 32

3.4.3 Standar 802.11b……….. 33

3.4.4 Standar 802.11g……….. 34

3.5 Wireless Channel ... 34

IV. PERANCANGAN DAN SIMULASI MODEL ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGITIGA SAMA SISI UNTUK APLIKASI WIRELESS LAN ... 36

4.1 Umum ... 36

4.2 Jenis Subtrat yang Digunakan ... 36

4.3 Perancangan Dimensi Patch Antena ... 37

4.4 Perancangan Lebar Saluran Pencatu ... 38

4.5 Perancangan Model Antena Mikrostrip Patch Segitiga Sama Sisi 38 4.6 Simulasi Model Antena………. 41

4.7 Karakterisasi Antena………. 47

4.8 Hasil Simulasi dari Karakterisasi Antena………. 49

V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 56

5.1 Kesimpulan ... 56

viii DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Ilustrasi antena mikrostrip untuk aplikasi WLAN………. 2

Gambar 2.1 Antena sebagai peralatan transisi ... 6

Gambar 2.2 Daerah Antena ... 7

Gambar 2.3 Struktur Antena Mikrostrip ... 14

Gambar 2.4 Jenis – jenis patch antena mikrostrip ... 18

Gambar 2.5 Antena mikrostrip patch segitiga sama sisi ... 19

Gambar 2.6 Tampilan awal Ansoft HFSS v 10.0 ... 24

Gambar 2.7 Proses Pencarian solusi HFSS v 10.0 ... 25

Gambar 3 Jaringan WLAN dan arsitekturnya ... 29

Gambar 4.1 Model antena mikrostrip patch segitiga sama sisi ... 41

Gambar 4.2 Grafik VSWR hasil simulasi awal ... 44

Gambar 4.3 Gain hasil simulasi awal ... 46

Gambar 4.4 Pola radiasi hasil simulasi awal………. 46

Gambar 4.5 Flowchart perancangan antena mikrostrip patch segitiga sama sisi………... 48

Gambar 4.6 Grafik VSWR hasil simulasi untuk panjang saluran pencatu 25 mm dan panjang sisi patch segitiga 38,9 mm…... 49

Gambar 4.7 Grafik VSWR hasil simulasi untuk panjang saluran pencatu 27 mm dan pnanjang sisi segitiga 37 mm………... 51

Gambar 4.8 Grafik VSWR hasil simulasi yang memenuhi (VSWR≤2)... 53

Gambar 4.9 Gain hasil simulasi yang memenuhi (VSWR≤2)………. 54

Gambar 4.10 Pola radiasi hasil simulasi yang memenuhi (VSWR≤2)……. 55

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai konstanta dielektrik beberapa bahan dielektrik ... 15

Tabel 3.1 Standar – standar WLAN 802.11 ... 31

Tabel 3.2 Wifi Channel.…... 35

Tabel 4.1 Spesifikasi substrat yang digunakan... 37

Tabel 4.2 Tabel data gain yang diperoleh hasil simulasi awal………. 45

Tabel 4.3 Karakteristik perubahan panjang saluran pencatu…………. 50

Tabel 4.4 Karakteristik perubahan panjang sisi patch segitiga...……… 52

Tabel 4.5 Tabel data gain yang diperoleh hasil simulasi yang memenuhi (VSWR≤2)………... 54

i ABSTRAK

Wireless Local Area Network (WLAN) merupakan salah satu aplikasi pengembangan dari wireless yang digunakan untuk komunikasi data. Luas cakupan WLAN meliputi daerah satu gedung, satu kantor, satu wilayah, dan sebagainya. Salah satu perangkat yang dibutuhkan pada sistem WLAN adalah antena. Ada berbagai jenis antena yang dapat digunakan pada WLAN diantaranya adalah antena mikrostrip

Antena mikrostrip memiliki 3 komponen yaitu patch (trace) yang merupakan lapisan teratas, substrat yang menggunakan bahan dielektrik, dan groundplane yang merupakan bagian paling bawah. Bentuk dari patch dapat berupa segiempat, segitiga, lingkaran, elips, dan lain sebagainya.

Tugas akhir ini membahas perancangan dan simulasi model antena mikrostrip patch segitiga sama sisi yang dapat diaplikasikan pada sistem WLAN. Perancangan antena ini menggunakan software simulator Ansoft Designer HFSS v10.0. Hasil dari perancangan antena mikrostrip patch segitiga sama sisi ini diperoleh nilai VSWR sebesar 1,98 untuk frekuensi 2,4 GHz dan 1,99 untuk frekuensi 2,5 GHz, pola radiasi unidirectional, dan gain sebesar -2,07 dB.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Telekomunikasi adalah salah satu bidang yang memiliki peranan penting pada abad ini. Dengan telekomunikasi orang saling bertukar informasi satu dengan yang lainnya. Salah satu bagian utama dalam sistem telekomunikasi radio adalah antena. Teknologi telekomunikasi saat ini terus mengalami perkembangan. Hal ini juga didukung dengan perkembangan antena yang dapat memenuhi kebutuhan teknologi tersebut. Berbagai antena yang telah banyak dikembangkan dalam beragam aplikasi seperti penginderaan jauh, radar, telemetri, biomedik, radio bergerak, dan komunikasi satelit.

Antena mikrostrip merupakan salah satu antena yang mengikuti perkembangan teknologi telekomunikasi. Antena ini mengalami perkembangan sejak 1970an dan masih terus dikembangkan hingga kini. Berbagai aplikasi komunikasi radio telah dipenuhi oleh antena mikrostrip.

Untuk mendukung teknologi WLAN, antena mikrostrip memiliki bentuk yang kecil dan compatible serta mampu bekerja pada frekuensi WLAN. Berikut ilustrasi antena mikrostrip pada laptop terlihat pada gambar 1.1.

2 Gambar 1.1 Ilustrasi antenna mikrostrip pada laptop

Pada tugas akhir ini, akan dibahas tentang perancangan antena mikrostrip patch segitiga sama sisi untuk aplikasi WLAN. Bentuk segitiga memiliki keunggulan dibandingkan dengan bentuk rectangular (segiempat), yaitu untuk menghasilkan karakterisasi radiasi yang sama, luas yang dibutuhkan untuk antena segitiga lebih kecil dibandingkan luas antena bentuk segiempat. Parameter-parameter utama yang akan dianalisis adalah VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), pola radiasi, dan gain.

1.2Rumusan Masalah

Dari latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan, yaitu:

1. Apa yang dimaksud dengan antena mikrostrip patch segitiga sama sisi? 2. Bagaimanakah spesifikasi antena yang diperlukan pada sistem WLAN? 3. Bagaimana merancang antena mikrostrip patch segitiga sama sisi untuk

aplikasi WLAN yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz (2,4 – 2,5 GHz)?

A n t e n a m i k r o s t r i p

A c c e s s p o i n t

1.3Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah merancang antena mikrostrip patch segitiga sama sisi untuk aplikasi wireless LAN yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz (2,4 – 2,5 GHz).

1.4Batasan Masalah

Agar pembahasan lebih terarah, maka pembahasan dibatasi sebagai berikut: 1. Parameter yang dibahas hanya : dimensi antena, VSWR, bandwidth, pola

radiasi dan gain.

2. Perancangan dilakukan dengan menggunakan simulator ansoft designer HFSS versi 10.0.

3. Perancangan hanya diatas kertas, tidak sampai pada tahap fabrikasi.

1.5Metodologi Penulisan

Metode penulisan yang dilakukan pada penulisan tugas akhir ini adalah: 1. Studi literatur

Berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku-buku dan tulisan-tulisan lain yang terkait serta dari layanan internet berupa jurnal-jurnal penelitian.

2. Merancang antena mikrostrip patch segitiga sama sisi

Merupakan proses merancang antena mikrostrip patch segitiga sama sisi dengan menggunakan software.

4 Penulisan Tugas Akhir ini disajikan dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penulisan, serta sistematika penulisan.

BAB II ANTENA MIKROSTRIP

Bab ini berisi penjelasan tentang antena mikrostrip secara umum dan penjelasan tentang antena mikrostrip patch segitiga sama sisi.

BAB III WIRELESS LOCAL AREA NETWORK

Bab ini berisi teori tentang Wireless Local Area Network (WLAN) .

BAB IV PERANCANGAN DAN SIMULASI MODEL ANTENA

MIKROSTRIP PATCH SEGITIGA SAMA SISI UNTUK APLIKASI WIRELESS LOCAL AREA NETWORK

Bab ini berisi tentang perancangan dan simulasi model antena mikrostrip patch segitiga sama sisi untuk aplikasi Wireless Local Area Network (WLAN)dan hasil yang dicapai dari perancangan tersebut.

BAB V PENUTUP

Berisi kesimpulan dan saran dari hasil pembahasan-pembahasan sebelumnya.

BAB II

ANTENA MIKROSTRIP

2.1 Pengertian Antena

Pada sistem komunikasi radio diperlukan antena sebagai pelepas energi elektromagnetik ke udara atau ruang bebas, atau sebaliknya sebagai penerima energi itu dari ruang bebas. Antena merupakan bagian yang penting dalam sistem komunikasi sehari-hari. Antena kita jumpai pada pesawat televisi, telepon genggam, radio, dan lain-lain.

Antena adalah suatu alat yang mengubah gelombang terbimbing dari saluran transmisi menjadi gelombang bebas di udara, dan sebaliknya. Saluran transmisi adalah alat yang berfungsi sebagai penghantar atau penyalur energi gelombang elektromagnetik. Suatu sumber yang dihubungkan dengan saluran transmisi yang tak berhingga panjangnya menimbulkan gelombang berjalan yang uniform sepanjang saluran itu. Jika saluran ini dihubung singkat maka akan muncul gelombang berdiri yang disebabkan oleh interferensi gelombang datang dengan gelombang yang dipantulkan. Jika gelombang datang sama besar dengan gelombang yang dipantulkan akan dihasilkan gelombang berdiri murni. Konsentrasi-konsentrasi energi pada gelombang berdiri ini berosilasi dari energi listrik seluruhnya ke energi magnet total dua kali setiap periode gelombang itu.

Gambar 2.1 memperlihatkan sumber atau pemancar yang dihubungkan dengan saluran transmisi AB ke antena [1]. Jika saluran transmisi disesuaikan

6 resonator. Di daerah antena energi diteruskan ke ruang bebas sehingga daerah ini merupakan transisi antara gelombang terbimbing dengan gelombang bebas[1].

Gambar 2.1 Antena sebagai peralatan transisi

2.2 Daerah Antena

Daerah antena merupakan pembatas dari karakteristik gelombang elektromagnetika yang dipancarkan oleh antena. Pembagian daerah di sekitar antena dibuat untuk mempermudah pengamatan struktur medan di masing-masing daerah antena tersebut. Gambar 2.2 menjelaskan tentang daerah-daerah di sekitar antena [1].

E

sumber sal. transmisi antena Gel. ruang bebas teradiasi

Gambar 2.2 Daerah Antena

Ruang-ruang di sekitar antena dibagi ke dalam 3 daerah, yaitu : 1. Daerah medan dekat reaktif

Daerah ini didefenisikan sebagai bagian dari daerah medan dekat di sekitar antena, di mana daerah reaktif lebih dominan. Apabila λ adalah panjang gelombang dan D adalah dimensi terluar antena, untuk kebanyakan antena batas terluar daerah ini adalah [1] :

< 0,62 (2.1)

2. Daerah medan dekat radiasi

Daerah ini didefenisikan sebagai daerah medan antena antara medan dekat reaktif dan daerah medan jauh di mana medan radiasi dominan dan distribusi medan bergantung pada jarak dari antena. Daerah ini sering juga disebut daerah Freshnel dimana [1] :

0,62 ≤ < 2 (2.2)

R

Medan Jauh (Fraunhofer) (Freshnel)

Medan Dekat Radiasi

Medan Dekat Reaktif

8 3. Daerah medan jauh

Daerah medan jauh merupakan daerah antena di mana distribusi medan tidak lagi bergantung kepada jarak dari antena. Di daerah ini, komponen medan transversal dan distribusi angular tidak bergantung pada jarak radial di mana pengukuran dibuat. Semua spesifikasi diperoleh dari pengukuran yang dilakukan di daerah ini, dengan syarat [1] :

> 2 (2.3)

2.3 Parameter Antena

Kinerja dan daya guna suatu antena dapat dilihat dari nilai parameter-parameter antena tersebut [1]. Beberapa dari parameter-parameter tersebut saling berhubungan satu sama lain. Parameter-parameter antena yang biasanya digunakan untuk menganalisis suatu antena adalah impedansi masukan, Voltage Wave Standing Ratio (VSWR), return loss, bandwidth, keterarahan, dan penguatan.

2.3.1 Impedansi Masukan

Impedansi masukan adalah perbandingan (rasio) antara tegangan dan arus. Impedansi masukan ini bervariasi untuk nilai posisi tertentu.[1]

( ) = ( ) ( ) =

[ + Γ ]

[ − Γ ] =

1 + Γ

1− Γ (2.4)

di mana Zin merupakan perbandingan antara jumlah tegangan (tegangan masuk dan tegangan refleksi (V)) terhadap jumlah arus (I) pada setiap titik z pada saluran, berbeda dengan karakteristik impedansi saluran (Z0) yang berhubungan dengan tegangan dan arus pada setiap gelombang.

Pada saluran transmisi, nilai z diganti dengan nilai – ( = −), sehingga Persamaan (2.4) menjadi [1] :

( ) = ( ) ( ) =

[ + Γ ]

[ − Γ ] =

1 + Γ 1− Γ

= +

+

(2.5)

2.3.2 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)

VSWR adalah perbandingan antara amplitudo gelombang berdiri (standing wave) maksimum (|V|max) dengan minimum (|V|min). Pada saluran transmisi ada dua komponen gelombang tegangan, yaitu tegangan yang dikirimkan (V0+) dan tegangan yang direfleksikan (V0-). Perbandingan antara tegangan yang direfleksikan dengan yang dikirimkan disebut sebagai koefisien refleksi tegangan (Γ), yaitu :

Γ= = −

+ (2.6)

di mana ZL adalah impedansi beban (load) dan Z0 adalah impedansi saluran

lossless.

Koefisien refleksi tegangan (Γ) memiliki nilai kompleks, yang merepresentasikan besarnya magnitudo dan fasa dari refleksi. Untuk beberapa kasus yang sederhana, ketika bagian imajiner dari Γ adalah nol, maka :

a. Γ= −1 : refleksi negatif maksimum, ketika saluran terhubung singkat b. Γ= 0 : tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaan matched sempurna. c. Γ= + 1 : refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian terbuka.

10 Rumus untuk mencari nilai VSWR adalah [1] :

= = 1 + |Γ|

1−|Γ| (2.7)

Kondisi yang paling baik adalah ketika VSWR bernilai 1 (S=1) yang berarti tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna. Namun kondisi ini pada praktiknya sulit untuk didapatkan. Oleh karena itu, nilai standar VSWR yang diijinkan untuk fabrikasi antena adalah VSWR≤2.

2.3.3 Return Loss

Return loss adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan. Return loss dapat terjadi karena adanya diskontinuitas di antara saluran transmisi dengan impedansi masukan beban (antena). Pada rangkaian gelombang mikro yang memiliki diskontinuitas (mismatched), besarnya return loss bervariasi tergantung pada frekuensi seperti yang ditunjukkan oleh [1] :

= 20 |Γ| (2.8)

Nilai dari return loss yang baik adalah di bawah -9,54 dB, nilai ini diperoleh untuk nilai VSWR ≤ 2 sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan atau dengan kata lain, saluran transmisi sudah matching. Nilai parameter ini menjadi salah satu acuan untuk melihat apakah antena sudah dapat bekerja pada frekuensi yang diharapkan atau tidak.

2.3.4 Bandwidth

Bandwidth suatu antena didefenisikan sebagai rentang frekuensi di mana kinerja antena yang berhubungan dengan beberapa karakteristik (seperti impedansi masukan, polarisasi, beamwidth, pola radiasi, gain, efisiensi, VSWR, return loss) memenuhi spesifikasi standar. Bandwitdh dapat dicari dengan rumus berikut [1] :

= − 100% (2.9)

Keterangan :

= frekuensi tertinggi = frekuensi terendah = frekuensi tengah

Ada beberapa jenis bandwidth di antaranya :

a. Impedance bandwidth, yaitu rentang frekuensi di mana patch antena berada pada keadaan matching dengan saluran pencatu. Hal ini terjadi karena impedansi dari elemen antena bervariasi nilainya tergantung dari nilai frekuensi. Nilai matching ini dapat dilihat dari return loss dan VSWR. Nilai return loss dan VSWR yang masih dianggap baik adalah kurang dari -9,54 dB.

b. Pattern bandwidth, yaitu rentang frekuensi di mana bandwidth, sidelobe, atau gain, yang bervariasi menurut frekuensi memenuhi nilai tertentu. Nilai tersebut harus ditentukan pada awal perancangan antena agar nilai bandwidth dapat dicari.

12 c. Polarization atau axial ratio bandwidth adalah rentang frekuensi di mana polarisasi (linier atau melingkar) masih terjadi. Nilai axial ratio untuk polarisasi melingkar adalah kurang dari 3 dB.

2.3.5 Keterarahan (Directivity)

Keterarahan dari sebuah antena dapat didefenisikan sebagai perbandingan (rasio) intensitas radiasi sebuah antena pada arah tertentu dengan intensitas radiasi rata-rata pada semua arah. Intensitas radiasi rata-rata sama dengan jumlah daya yang diradiasikan oleh antena dibagi dengan 4π. Jika arah tidak ditentukan, arah intensitas radiasi maksimum merupakan arah yang dimaksud. Keterarahan ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut ini [1] :

= = 4 (2.10)

Dan jika arah ini tidak ditentukan, keterarahan terjadi pada intensitas radiasi maksimum yang didapat dengan rumus [1] :

= = = 4 (2.11)

Keterangan : D = keterarahan

D0 = keterarahan maksimum

U = intensitas radiasi maksimum Umax = intensitas radiasi maksimum

U0 = intensitas radiasi pada sumber isotropic

Prad = daya total radiasi

2.3.6 Penguatan (Gain)

Ada dua jenis penguatan (gain) pada antena, yaitu penguatan absolut (absolute gain) dan penguatan relatif (relative gain). Penguatan absolut pada sebuah antena didefenisikan sebagai perbandingan antara intensitas pada arah tertentu dengan intensitas radiasi yang diperoleh jika daya yang diterima oleh antena teradiasi secara isotropic. Intensitas radiasi yang berhubungan dengan daya yang diradiasikan secara isotropic sama dengan daya yang diterima oleh antena (Pin) dibagi dengan 4π. Penguatan absolut ini dapat dihitung dengan rumus [1] :

= 4 ( , ) (2.12)

Selain penguatan absolut, ada juga penguatan relatif. Penguatan relatif didefenisikan sebagai perbandingan antara perolehan daya pada sebuah arah dengan perolehan daya pada antena referensi pada arah yang direferensikan juga. Daya masukan harus sama di antara kedua antena itu. Akan tetapi, antena referensi merupakan sumber isotropic yang lossless. Secara umum dapat dihubungkan sebagai berikut [1] :

= 4 ( , ) (2.13)

2.3.7 Pola Radiasi

Pola radiasi pada sebuah antena didefenisikan sebagai sebuah fungsi matematis atau sebuah gambaran grafis dari komponen-komponen radiasi sebuah

14 2.3.8 Frekuensi Resonansi

Frekuensi resonansi sebuah antena dapat diartikan sebagai frekuensi kerja antena di mana pada frekuensi tersebut seluruh daya dipancarkan secara maksimal. Pada umumnya frekuensi resonansi menjadi acuan menjadi frekuensi kerja antena.

2.4 Antena Mikrostrip

Salah satu antena yang paling populer saat ini adalah antena mikrostrip. Hal ini disebabkan karena antena mikrostrip sangat cocok digunakan untuk perangkat telekomunikasi yang sekarang ini sangat memperhatikan bentuk dan ukuran.

2.4.1 Pengertian Antena Mikrostrip

Berdasarkan asal katanya, mikrostrip terdiri atas dua kata, yaitu micro (sangat tipis/kecil) dan strip (bilah/potongan). Antena mikrostrip dapat didefenisikan sebagai salah satu jenis antena yang mempunyai bentuk seperti bilah/potongan yang mempunyai ukuran sangat tipis/kecil.

Gambar 2.3 Struktur Antena Mikrostrip Patch

Substrat Ground plane L

W t

h

Gambar 2.3 menunjukkan struktur dari sebuah antena mikrostrip [2]. Secara umum, antena mikrostrip terdiri atas 3 bagian, yaitu patch, substrat, dan ground plane. Patch terletak di atas substrat, sementara ground plane terletak pada bagian paling bawah.

Pada umumnya, patch terbuat dari logam konduktor seperti tembaga atau emas dan mempunyai bentuk yang bermacam-macam. Bentuk patch antena mikrostrip yang sering dibuat, misalnya segi empat, segi tiga, lingkaran, dan lain-lain. Patch berfungsi sebagai pemancar (radiator). Patch dan saluran pencatu biasanya terletak di atas substrat. Tebal patch dibuat sangat tipis ( ≪ ; t=ketebalan patch). Substrat terbuat dari bahan-bahan dielektrik. Substrat biasanya mempunyai tinggi (h) antara 0,003 λ0 – 0,05λ0 [1].

Tabel 2.1 Nilai konstanta dielektrik beberapa bahan dielektrik Bahan dielektrik Nilai konstanta dielektrik (εr)

Alumina 9,8

Material sintetik – Teflon 2,08

Material komposit – Duroid 2,2 – 10,8

Ferimagnetik – Ferrite 9 – 16

Semikonduktor – Silikon 11,9

Fiberglass 4,882

Tabel 2.1 menunjukkan nilai permeativitas relatif bahan dielektrik yang sering digunakan untuk membuat substrat antena mikrostrip. Tampak bahwa semikonduktor (silikon) memiliki nilai εr yang lebih tinggi dan teflon memiliki nilai εr yang lebih rendah.

16 akan menghasilkan efisiensi dan radiasi yang lebih baik serta bandwidth yang lebih lebar, namun akan menambah ukuran dari antena itu sendiri. Oleh sebab itu, kejelian dalam menetapkan spesifikasi, ukuran, dan performa akan menghasilkan antena mikrostrip yang mempunyai ukuran yang kompak dengan performa yang masih dalam batas toleransi.

2.4.2 Kelebihan dan Kekurangan Antena Mikrostrip

Antena mikrostrip mengalami peningkatan popularitas terutama dalam aplikasi wireless karena strukturnya yang low profile. Selain itu, antena mikrostrip juga kompatibel dan dapat diintegrasikan langsung dengan sirkuit utamanya, seperti pada handphone, missile, dan peralatan lainnya. Pada zaman sekarang, pemakaian antena mikrostrip menjadi semakin berkembang. Hampir semua peralatan telekomunikasi wireless yang ada tidak menunjukkan sebuah fisik antena. Hal ini karena peralatan telekomunikasi tersebut menggunakan antena mikrostrip yang dapat diintegrasikan langsung dengan MICs-nya.. Beberapa keuntungan dari antena mikrostrip adalah [2] :

1. Mempunyai bobot yang ringan dan volume yang kecil.

2. Konfigurasi yang low profile sehingga bentuknya dapat disesuaikan dengan perangkat utamanya.

3. Biaya fabrikasi yang murah sehingga dapat dibuat dalam jumlah yang besar.

4. Mendukung polarisasi linear dan sirkular.

5. Dapat dengan mudah diintegrasikan dengan microwave integrated circuits (MICs)

6. Kemampuan dalam dual frequency. 7. Tidak memerlukan catuan tambahan.

Namun, antena mikrostrip juga mempunyai beberapa kelemahan, yaitu : 1. Bandwidth yang sempit

2. Efisiensi yang rendah 3. Penguatan yang rendah

4. Memiliki rugi-rugi hambatan (ohmic loss) pada pencatuan antena array 5. Memiliki daya (power) yang rendah

6. Timbulnya gelombang permukaan (surface wave)

2.4.3 Teknik Pencatuan

Antena mikrostrip dapat dicatu dengan beberapa metode. Metode-metode ini dapat diklasifikasikan ke dalam dua kategori, yaitu terhubung (contacting) dan tidak terhubung (non-contacting) [3]. Pada metode terhubung, daya RF dicatukan secara langsung ke patch radiator dengan menggunakan elemen penghubung. Pada metode tidak terhubung, dilakukan pengkopelan medan elektromagnetik untuk menyalurkan daya di antena saluran mikrostrip dengan patch. Beberapa teknik pencatuan yang sering digunakan, yaitu : teknik microstrip line, coaxial probe, aperture coupling dan proximity coupling.

2.4.4 Jenis-jenis Antena Mikrostrip

Berdasarkan bentuk patch-nya antena mikrostrip terbagi menjadi : a. Antena mikrostrip patch persegi panjang (rectangular)

b. Antena mikrostrip patch persegi (square) c. Antena mikrostrip patch lingkaran (circular) d. Antena mikrostrip patch elips (elliptical)

18 Bentuk patch antena mikrostrip dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Jenis-jenis patch antena mikrostrip

2.5 Antena Mikrostrip Pacth Segitiga Sama Sisi

Salah satu bentuk patch antena mikrostrip adalah segitiga. Bentuk segitiga ini terbagi berdasarkan besar ketiga sudutnya yaitu, 450-450-900, 300-600-900, dan 600-600-600. Bentuk segitiga memiliki keunggulan dibandingkan dengan bentuk segi empat: yaitu untuk menghasilkan karakteristik radiasi yang sama, luas yang dibutuhkan oleh bentuk segitiga lebih kecil dibandingkan dengan luas yang dibutuhkan oleh bentuk segi empat. Hal ini sangat menguntungkan dalam fabrikasi antena. Bentuk geometri pacth antena segitiga sama sisi dapat ditunjukkan pada Gambar 2.5.

Rectangular Square Circular

Elliptical Triangular Circular Ring

Gambar 2.5 Antena mikrostrip patch segitiga sama sisi

2.6 Pertimbangan-pertimbangan dalam Merancang Antenna Mikrostrip Patch Segitiga Sama Sisi

Di dalam merancang antena mikrostrip patch segitiga sama sisi ada beberapa pertimbangan yang harus di perhatikan, yaitu :

2.6.1 Pemilihan Substrat dan Panjang Sisi Patch Segitiga

Pertimbangan memilih substrat untuk antenna mikrostrip patch segitiga sama sisi sama, yaitu dimulai dengan memilih bahan dielektrik yang cocok dengan menyesuaikan tingkat ketebalan h dan rugi-rugi garis singgung. Semakin tebal substrat, di samping secara mekanik akan lebih kuat, akan menigkatkan daya radiasi, mengurangi rugi-rugi konduktor, dan memperbaiki impedansi bandwidth. Bagaimanapun hal ini juga akan meningkatkan berat, rugi-rugi

20 sama seperti ketebalan substrat. Nilai yang rendah akan meningkatkan daerah pinggir dari keliling patch, sehingga akan meradiasikan daya. Oleh karena itu substrat dengan nilai ≤2.5 lebih baik kecuali jika diinginkan ukuran patch yang lebih kecil. Meningkatnya ketebalan substrat akan memiliki dampak yang sama ketika menurunya nilai dari karakteristik antena. Rugi-rugi garis singgung yang tinggi akan meningkatkan rugi-rugi dielektrik dan oleh karena itu hal ini akan menurunkan efisiensi antena. Bahan yang biasa digunakan sebagai substrat diantaranya adalah honeycomb ( = 1.07), duroid ( = 2.32), quartz

( = 3.8), dan alumina ( = 10). Jadi substrat yang digunakan haruslah

memiliki konstanta dielektrik yang rendah. Hal ini bertujuan agar diperoleh efisiensi radiasi yang lebih tinggi. Selain itu substrat yang semakin tebal akan meningkatkan impedansi bandwidth.

Untuk menentukan panjang sisi segitiga, frekuensi resonansi lebih dahulu ditentukan dengan rumus berikut [2][4]:

=

√ (2.14)

= √ 2_{+ +} 2

_(2.15)

Sehingga

=

√ √

2

+ + 2 (2.16)

Dimana c merupakan cepat rambat gelombang cahaya. Persamaan (2.14) berlaku jika elemen peradiasi segitiga dikelilingi oleh dinding magnet yang sempurna. Jika elemen peradiasi dikelilingi oleh dinding magnet yang tidak sempurna, maka nilai diganti dengan nilai yang merupakan nilai efektif dari panjang sisi segitiga.

Untuk mode TM10 frekuensi resonansi (f ) didefinisikan sebagai berikut : =

√

(2.17)

=

√

(2.18)

dimana :

= 1 + 2.199 − 12.853

√ 16.436 + 6.183 −9.802

(2.19)

2.6.2 Pola Radiasi

Berbagai macam model matematika telah dianjurkan untuk memprediksikan karakteristik radiasi dari radiator antena mikrostrip patch segitiga sama sisi. Ungkapan mengenai daerah jauh diperoleh dengan menggunakan model rongga yang sederhana dan memenuhi syarat untuk tujuan praktis. Pola radiasinya dapat digambarkan dengan menggunakan persamaan [2] :

22 2.6.3 Efisiensi Radiasi

Efisiensi radiasi diartikan sebagai perbandingan daya yang teradiasi terhadap daya input, yang dinyatakan dengan [2] :

= = (2.22)

Pada antena mikrostrip patch segitiga sama sisi efisiensi akan meningkatkan ketebalan substrat dan akan menurunkan konstanta dielektrik.

2.6.4 Lokasi Titik Pencatu (Feed Point)

Setelah diperoleh panjang sisi segitiga dari patch untuk substrat yang telah diberikan, langkah selanjutnya adalah menentukan feed point/titik pencatu ( , ) dimana dalam hal ini harus ada kecocokan antara impedansi input dari

patch dan impedansi generator. Karena disini tidak ada nilai lebih dari axis patch antena mikrostrip, maka axis yang melewati titik pencatu (feed point) ditandai dengan = 0. Selanjutnya nilai dari dapat dipilih untuk mengubah-ubah

input antena.

Dan lebar saluran pencatu (feed line) dapat dihitung dengan rumus berikut:

= −1−l n( 2 −1) + l n( −1) + 0,39− , (2.23a)

dengan,

=

√ (2.23b)

2.7 Simulator Ansoft HFSS 10.0

Dalam tugas akhir ini simulator yang digunakan adalah Ansoft HFSS 10.0. Pada HFSS, model geometri secara otomatis dibagi kedalam sejumlah besar tetrahedron. HFSS adalah simulator gelombang elektromagnetik penuh dengan performa yang baik untuk pemodelan benda 3 dimensi yang memiliki volume yang berubah-ubah. HFSS ini menyatukan proses simulasi, visualisasi, dan proses pemodelan ke dalam suatu bentuk yang mudah untuk dipelajari. Simulator ini dapat dimanfaatkan untuk menghitung parameter seperti S parameter, frekuensi resonansi, dan medan.

Simulator ini khususnya digunakan pada bidang: a) Package Modeling  BGA, QFP, Flip-Chip

b) PCB Board Modeling  Power/Ground planes, Mesh Grid Grounds,Backplanes

c) Silicon/GaAs  Spiral Inductors, Transformers

d) EMC/EMI  Shield Enclosures, Coupling, Near- or Far-Field Radiation e) Antennas/Mobile Communications  Patches, Dipoles, Horns, ConformalCell Phone Antennas, Quadrafilar Helix, Specific Absorption Rate(SAR), Infinite Arrays, Radar Cross Section(RCS), Frequency Selective Surfaces(FSS)

24 berhubungan dengan bentuk geometri 3 dimensi yang berubah-ubah khususnya yang memilki bentuk dan kurva yang kompleks.

HFSS adalah kependekan dari High Frequency Structure Simulator. Ansoft merupakan software pelopor yang menggunakan Finite Element Method (FEM) untuk simulasi elektromagnetik dengan mengembangkan serta menerapkan teknologi seperti tangential vector finite elements, adaptive meshing, dan Adaptive Lanczos-Pade Sweep (ALPS). Adapun tampilan dari HFSS dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Tampilan Awal Ansoft HFSS v10.0

2.8 Proses Pencarian Solusi Simulator HFSS 10.0

Untuk mendapatkan grafik VSWR suatu antena, bisa dicari dari nilai koefisien pantul ( Г ) dan koefisien pantul ini erat hubungannya dengan parameter S. Sebelum mengkomputasi nilai VSWR kedalam grafik, maka HFSS

Menghitung dulu nilai matrik parameter S pada suatu struktur port tertentu dalam setiap frekuensi dan hal ini dilakukan dengan skema seperti pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Proses pencarian solusi HFSS 10.0

Dari Gambar 2.7 dapat dijelaskan bahwa :

a) Tipe solusi yang digunakan pada simulator Ansoft HFSS 10.0 ada 3 yaitu driven modal, driven terminal, dan eigenmode. Untuk pemodelan tentang antena, saluran mikrostrip, dan waveguide, dipergunakan tipe solusi driven modal. Tipe ini dipergunakan karena merupakan tipe khusus untuk mengkalkulasi mode dasar parameter S untuk elemen pasif berstruktur frekuensi tinggi yang arus tegangannya dikendalikan oleh sumber generator.

26 pemodelan simulasi. Pada tahap ini juga, kita memberikan pembatasaan lingkup pada device pemodelan (Boundaries) dan mendefinisikan letak pencatuan model (Excitation).

c) Sebelum proses simulasi pencarian solusi dilakukan maka harus diinisialisasikan parameter analisa terlebih dahulu (solution setup). Parameter ini meliputi:

1. Frekuensi unit. Parameter ini berfungsi untuk menentukan nilai frekuensi kerja mesh dalam proses pencarian solusi yang menggunakan sistem adaptive mesh.

2. Nilai maksimum jumlah siklus mesh. Nilai ini adalah kriteria nilai jumlah siklus mesh untuk menghentikan proses pencarian solusi adaptive.

3. Delta S. Nilai ini adalah nilai perubahan didalam magnituda parameter S antara dua lintasan yang saling berhubungan

Pada tahap ini juga kita memberikan nilai range frekuensi (frequency sweep) yang merupakan range frekuensi yang akan dicari nilai solusinya.

BAB III

WIRELESS LOCAL AREA NETWORK

3.1 Wireless

Teknologi komunikasi wireless adalah suatu operasi komunikasi tanpa menggunakan suatu media yang terlindung atau terbungkus seperti menggunakan media udara sebagai jalur komunikasi untuk mengirimkan sinyal pada setiap tujuannya. Sistem wireless menggunakan suatu gelombang radio atau gelombang elektromagnetik sebagai jalur komunikasinya.

Pada awalnya teknologi wireless ini berasal dari penemuan telegraf yang diciptakan pada tahun 1895, dan terus berkembang sehingga akhirnya saat ini telah banyak terjadi kemajuan di bidang telekomunikasi, contohnya radio, televisi, telepon selular, komunikasi satelit, dan lain – lain. Selain itu masih terdapat beberapa model device yang menggunakan teknologi wireless, yaitu peralatan komputer tanpa kabel seperti keyboard dan mouse wireless, remote control, global positioning system (GPS), dan wireless LAN.

3.2 Local Area Network (LAN)

Inovasi di dalam teknologi telekomunikasi berkembang dengan cepat dan selaras dengan perkembangan karakteristik masyarakat modern yang memiliki mobilitas tinggi, mencari pelayanan yang fleksibel, mudah dan memuaskan serta mengejar efisiensi di segala aspek. Perkembangan karakteristik masyarakat yang

28 Local Area Network (LAN) adalah sejumlah komputer yang saling dihubungkan bersama di dalam satu area tertentu yang tidak begitu luas, seperti di dalam satu kantor atau gedung.

Jaringan komputer adalah sekelompok komputer otonom yang saling berhubungan antara satu dengan yang lainnya menggunakan protokol komunikasi melalui media komunikasi sehingga dapat berbagi informasi, program - program, penggunaan bersama perangkat keras seperti printer, hard disk, dan sebagainya. Selain itu jaringan komputer bisa diartikan sebagai kumpulan sejumlah terminal komunikasi yang berbeda di berbagai lokasi yang terdiri dari lebih satu komputer yang saling berhubungan.

Jaringan komputer local digunakan untuk menghubungkan simpul yang berada di daerah yang tidak terlalu jauh dengan radius 100m - 200m, tergantung jenis kabel penghubung yang digunakan. Kecepatan transfer data pada jaringan local ini sedah relatif tinggi yaitu antara 1 - 100 Mbps atau sekitar 125.000 - 125.500.000 karakter per detik sehingga sudah dapat mendukung distribusi data grafis.

3.3 Wireless Local Area Network (WLAN)

Wireless Local Area Network (WLAN) merupakan salah satu aplikasi pengembangan dari wireless yang digunakan untuk komunikasi data. Sesuai dengan namanya, wireless yang artinya tanpa kabel, WLAN adalah jaringan lokal yang meliputi daerah satu gedung, satu kantor, satu wilayah, dan sebagainya, yang tidak menggunakan kabel.

Gambar 3 Jaringan WLAN dan Arsitekturnya

Gambar 3 menunjukkan bagaimana jaringan WLAN dan arsitekturnya. Sistem koneksi WLAN adalah dengan menggunakan gelombang elektromagnetik untuk mengirim dan menerima data lewat media udara. Dengan komunikasi jaringan yang menggunakan media tanpa kabel, maka diharapkan WLAN dapat meminimalisasikan kebutuhan untuk komunikasi menggunakan kabel, walaupun penggunaan kabel masih tetap ada dalam mendukung aplikasi WLAN.

Penggunaan WLAN tidak akan mengurangi keuntungan yang telah diperoleh dari aplikasi yang lebih tradisional yaitu LAN dengan menggunakan kabel. Hanya saja pada WLAN ini, cara melihat suatu jaringan LAN harus didefinisikan kembali. Konektivitas antar para pengguna tidak lagi mempengaruhi pada saat penginstalasian.

Local Area tidak lagi terbatas diukur dengan menggunakan satuan kaki atau meter, tetapi mil atau kilometer. Infrastrukturnya tidak lagi harus ditanam di

30 Selain itu, WLAN sendiri mengkombinasikan hubungan antar data dengan penggunaan yang aktif bergerak, dan melalui konfigurasi yang sederhana maka WLAN dapat berpindah – pindah sesuai dengan kebutuhan pengguna.

WLAN sama seperti sebuah kartu Ethernet yang tidak menggunakan kabel sebagai media penyambungnya, dimana pengguna berhubungan dengan server melalui modem radio. Salah satu bentuk modem radio yaitu PC card yang digunakan untuk laptop.

Dengan adanya WLAN ini, maka biaya pengeluaran yang digunakan untuk membuat suatu infrastruktur jaringan dapat ditekan menjadi lebih rendah dan mendukung suatu aplikasi jaringan mobile yang menawarkan berbagai keuntungan dalam hal efisiensi proses, akurasi, dan biaya pengeluaran.

3.4 Standar WLAN 802.11

Seiring dengan perkembangan yang semakin pesat, beberapa pabrikan RF wireless mempunyai metode berbeda dalam mengembangkan frekuensi, skema encoding, jenis antena, dan protokol jaringan wireless. Banyaknya variasi jenis tentu saja tidak menguntungkan bagi para pengguna. Untuk itu pada jaringan wireless ditetapkan standarisasi peralatan wireless yang disebut standarisasi IEEE 802.11.

Dengan berkembangnya waktu, implementasi dari standar ini semakin populer dan meluas. Penambahan ekstensi di belakang 802.11 dipergunakan untuk mengenali beberapa perbaikan dan tambahan fitur dari standar yang telah ditentukan oleh 802.11. Dari sekian banyak standar, ada empat jenis standar yang

sering digunakan dan paling dikenal yaitu standar awal 802.11, 802.11a, 802.11b, dan 802.11g. Tabel 3.1 menunjukkan standar – standar WLAN 802.11.

Tabel 3.1 Standar – Standar WLAN 802.11

802.11 Standar dasar WLAN yang mendukung transmisi data 1 Mbps hingga 2 Mbps

802.11a Standar High Speed WLAN untuk 5 GHz band yang mendukung hingga 54 Mbps

802.11b Standar WLAN untuk 2,4 GHz band yang mendukung hingga 11 Mbps atau disebut Wi-Fi

802.11e Perbaikan dari QoS (Quality of Service) pada semua interface radio IEEE WLAN

802.11f Mendefinisikan komunikasi inter-access point untuk

memfasilitasi beberapa vendor yang mendistribusikan WLAN 802.11g Menetapkan teknik modulasi tambahan untuk 2,4 GHz band,

yang dimasukkan untuk menyediakan kecepatan hingga 54 Mbps 802.11h Mendefinisikan pengaturan spektrum 5 GHz band yang

digunakan di Eropa dan Asia Pasifik

802.11i

Menyediakan keamanan yang lebih baik. Penentuan alamat dimana terdapat kelemahan keamanan pada protokol Autentifikasi dan Enkripsi

802.11j Penambahan pengalamatan pada kanal 4,9 GHz hingga 5 GHz untuk standar 802.11a di Jepang

3.4.1 Standar Awal 802.11

Standar ini merupakan standar awal untuk WLAN yang diperkenalkan pada tahun 1997 oleh IEEE. Standar ini beroperasi pada layer fisik yang

32 pada pita 2,4 GHz dan data rate hingga 2 Mbps. Karena versi ini hanya mempunyai data rate maksimum 2 Mbps, versi ini tidak banyal dipergunakan pada WLAN indoor.

802.11 merupakan standar dasar WLAN yang mendukung transmisi data 1 Mbps hingga 2 Mbps. 802.11a merupakan standar High Speed WLAN untuk 5 GHz band yang mendukung hingga 54 Mbps. 802.11b merupakan standar WLAN untuk 2,4 GHz band yang mendukung hingga 11 Mbps atau disebut Wi-Fi. 802.11e merupakan perbaikan dari QoS (Quality of Service) pada semua interface radio IEEE WLAN. 802.11f mendefinisikan komunikasi inter-access point untuk memfasilitasi beberapa vendor yang mendistribusikan WLAN. 802.11g menetapkan teknik modulasi tambahan untuk 2,4 GHz band, yang dimaksudkan untuk menyediakan kecepatan hingga 54 Mbps. 802.11h mendefinisikan pengaturan spektrum 5 GHz band yang digunakan di Eropa dan Asia Pasifik. 802.11i menyediakan keamanan yang lebih baik. Penentuan alamat dimana terdapat kelemahan keamanan pada protokol autentifikasi dan enkripsi. 802.11j merupakan penambahan pengalamatan pada channel 4,9 GHz hingga 5 GHz untuk standar 802.11a di Jepang.

3.4.2 Standar 802.11a

Pada tahun 1999, IEEE mengeluarkan standar 802.11a yang beroperasi pada pita 5 GHz. Standar ini menggunakan skema modulasi yang disebut Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) dengan kecepatan transmisi data mencapai 54 Mbps. Keuntungan utama dari standar ini adalah kapasitasnya yang cukup tinggi yang menjadikan standar ini sebagai pilihan yang

tepat untuk mendukung aplikasi yang membutuhkan performa tinggi, seperti streaming video. Kekurangan dari standar ini adalah terbatasnya cakupan area pancarnya karena menggunakan pita frekuensi 5 GHz. Pita ini hanya dapat mencakup area tidak lebih dari 50 meter pada berbagai fasilitas. Akibatnya standar ini memerlukan AP yang lebih banyak.

3.4.3 Standar 802.11b

Pada tahun yang sama ketika IEEE mengeluarkan standar 802.11a, IEEE juga mengeluarkan standar 802.11b, tepatnya pada bulan Juli 1999. Standar ini beroperasi pada frekuensi radio dengan bandwidth 97 MHz (frekuensi 2,4 GHz - 2,497 GHz). Standar ini menggunakan metode modulasi DSSS dengan kecepatan transmisi datanya mencapai 11 Mbps. Keuntungan utama dari standar 802.11b adalah range yang relatif panjang hingga 100 meter pada fasilitas di dalam gedung. Range ini sangat efektif dipergunakan untuk mengembangkan LAN secara wireless dibandingkan dengan standar sebelumnya.

Kerugian dari standar ini adalah terbatasnya penggunaan kanal pada pita frekuensi 2,4 GHz. Standar ini hanya menggunakan tiga buah kanal bila dibandingkan dengan standar 802.11 yang menggunakan 11 kanal untuk melakukan konfigurasi AP. Pembatasan ini membuat dukungan standar 802.11b terhadap performa aplikasi menengah seperti e-mail atau web surfing menjadi lebih baik. Kerugian lain dari standar ini adalah terdapatnya kemungkinan interferensi RF dengan peralatan radio yang lain yang dapat mengurangi

34 3.4.4 Standar 802.11g

Standar 802.11g dikeluarkan oleh IEEE pada bulan Juni 2003. Standar ini beroperasi pada frekuensi yang sama seperti pada standar 802.11b yaitu pada pita 2,4 GHz hingga 2,497 GHz. Tetapi standar ini menggunakan teknik modulasi OFDM yang digunakan pada standar 802.11a. Kombinasi dari fitur ini menghasilkan infrastruktur yang lebih cepat, lebih murah, serta koneksi yang lebih luas.

Keunggulan dari standar ini adalah memiliki kompatibilitas dengan standar 802.11b, dimana kita hanya perlu meng-upgrade AP pada jaringan 802.11b ke standar 802.11g. Tetapi peralatan pada standar 802.11b tidak memahami transmisi pada peralatan 802.11g karena perbedaan teknik modulasi pada kedua standar. Sehingga saat peralatan jaringan 802.11b digunakan pada lingkungan standar 802.11g terdapat berbagai keterbatasan. Kerugian lainnya dari standar ini adalah adanya interferensi RF karena standar ini menggunakan frekuensi 2,4 GHz yang sarat dengan interferensi stasiun yang dapat menyebabkan seluruh jaringan terganggu. Hal ini dapat diatasi dengan menggunakan cincin (ring) ganda dengan salah satu cincin back-up seperti yang dipakai pada jaringan ring berteknologi FDDI.

3.5 Wireless Channel

Jaringan wireless menggunakan konsep yang sama dengan stasiun radio, dimana saat ini terdapat dua alokasi frekuensi yang digunakan yaitu 2,4 GHz dan 5 GHz yang bisa dianalogikan sebagai frekuensi radio AM dan FM. Frekuensi

2,4 GHz yang digunakan oleh 802.11b/g juga dibagi menjadi channel – channel seperti pembagian frekuensi untuk stasiun radio.

Organisasi internasional ITU (International Telecomunication Union) yang bermarkas di Genewa membaginya menjadi 14 channel namun setiap negara mempunyai kebijakan tertentu terhadap channel ini. Amerika hanya mengijinkan penggunakan channel 1-11, Eropa hanya menggunakan 1-13, sedangkan di Jepang diperbolehkan menggunakan semua channel yang tersedia yaitu 1-14. Frekuensi channel dapat dilihat pada Tabel 3.2.

36 BAB IV

PERANCANGAN DAN SIMULASI MODEL ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGITIGA SAMA SISI UNTUK APLIKASI WIRELESS LOCAL

AREA NETWORK

4.1 Umum

Pada tugas akhir ini akan dirancang sebuah antena mikrostrip patch segitiga sama sisi yang dapat digunakan pada sistem wireless LAN baik sebagai penguat antena pada Access Point (AP) ataupun pada sisi terminal (laptop, PC dan PDA). Perancangan antena ini dilakukan dengan menggunakan simulator antena Ansoft HFSS v10.0.

Tahapan perancangan dimulai dari pemilihan jenis substrat dan selanjutnya menghitung dimensi patch antena serta lebar saluran pencatunya. Hasil dari perhtiungan tersebut kemudian disimulasikan dengan simulator Ansoft HFSS v10.0.

Untuk mendapatkan rancangan antena yang optimal dilakukan beberapa karakterisasi berupa perubahan panjang saluran pencatu dan perubahan dimensi patch. Dengan melakukan beberapa iterasi selanjutnya diperoleh hasil rancangan yang lebih optimal tersebut. Dengan simulator Ansoft HFSS v10.0, dapat diperoleh parameter – parameter antena yang dihasilkan berupa nilai VSWR, gain antena dan pola radiasinya.

4.2 Jenis Substrat yang Digunakan

Dalam pemilihan jenis substrat sangat dibutuhkan pengetahuan tentang spesfikasi umum dari susbtrat tersebut, kualitasnya, ketersediannya, dan yang

tidak kalah penting adalah harga atau biaya yang harus dikeluarkan untuk mendapatkannya, karena akan mempengaruhi nilai jual ketika akan dipabrikasi secara massal untuk dipasarkan.

Jenis substrat yang dugunakan pada perancangan antena ini adalah sebuah substrat jenis FR-4 dengan ketebalan h. Adapun parameter substrat dapat dilihat pada tabel sebagai berikut.

Tabel 4.1 Spesifikasi substrat yang digunakan

Jenis Substrat FR-4

Konstanta Dielektrik Relatif (εr) 4,4

Dielektrik Loss Tangent (tan δ) 0,02 Ketebalan substrat (h) 1,6 mm

4.3 Perancangan Dimensi Patch Antena

Antena yang akan dirancang pada tugas akhir ini adalah antena mikrostrip patch segitiga sama sisi dengan frekuensi kerja 2,45 GHz (2,4 – 2,5 GHz). Untuk perancangan awal digunakan perhitungan pada antena mikrostrip dengan patch berbentuk segitiga seperti yang telah dijelaskan di dalam Bab II yaitu pada Persamaan(2.18). Dari perhitungan tersebut yang berdasarkan spesifikasi substrat yang akan digunakan diperoleh panjang sisi patch segitiga adalah 38,9 mm.

=

√ =

×

38 4.4 Perancangan Lebar Saluran Pencatu

Saluran pencatu yang digunakan pada perancangan ini diharapkan mempunyai atau paling tidak mendekati impedansi masukan sebesar 50 Ω. Untuk mendapatkan nilai impedansi tersebut dilakukan pengaturan lebar dari saluran pencatu dilakukan pengaturan lebar dari saluran pencatu dengan menggunakan persamaan (2.23a) dan (2.23b). Untuk nilai z0 = 50 Ω, εr = 4,4 dan h = 1,6 mm, maka :

= 60

50√4,4= 5,65 = 3,2 5.65−1−ln( 10,3) + 3,4

8,8 ln( 4,65) + 0,39− 0,61

4,4

≈3

Dengan menggunakan persamaan 2.24 maka didapatkan lebar saluran pencatu sebesar 3 mm.

4.5 Perancangan Model Antena Mikrostrip Patch Segitiga

Dalam tugas akhir ini, perancangan antena mikrostrip patch segitiga dilakukan melalui beberapa tahapan, yaitu dimulai dengan perancangan patch, perancangan saluran pencatu (feed line), perancangan groundplane, perancangan substrat dan perancangan port saluran pencatu. Adapun langkah-langkah untuk membuat model antena ini adalah :

a. Perancangan patch

Adapun langkah-langkah untuk merancang pacth antena adalah : 1) Pilih menu Draw lalu pilih regular polyhedron.

2) Tentukan number of segment, yaitu 3.

3) Masukkan nilai koordinatnya (penentuan koordinat patch sangat berpengaruh terhadap panjang sisi segitiga, letak dan bentuk segitiga), dalam hal ini kita harus benar-benar teliti dalam memasukkan nilai koordinat.

4) Klik attribute tab dan kemudian namanya diisi dengan patch. 5) Atur material, untuk tugas akhir ini material patch yang digunakan

adalah cooper.

6) Kemudian pilih warnanya sesuai keinginan dan kemudian atur transparansi warnanya.

b. Perancangan saluran pencatu (feed line) 1) Pilih item Draw lalu pilih box

2) Masukkan nilai koordinatnya (arah dan besarnya)

3) Klik attribute tab dan kemudian namanya diisi dengan feed line 4) Klik material kemudian ganti materialnya menjadi cooper

5) Kemudian pilih warnanya sesuai keinginan dan kemudian atur transparansi warnanya

c. Perancangan Groundplane

1) Pilih item Draw lalu pilih box

40 5) Kemudian pilih warnanya sesuai keinginan dan kemudian atur

transparansi warnanya

d. Perancangan substrat

1) Pilih item Draw lalu pilih box

2) Masukkan nilai koordinatnya (besar dan arahnya)

3) Klik attribute tab dan kemudian isi namanya dengan substrat 4) Klik material dan kemudian ganti materialnya menjadi FR4 epoxy 5) Kemudian pilih warnanya sesuai keinginan dan kemudian atur

transparansi warnanya.

e. Perancangan port saluran pencatu 1) Pilih item Draw lalu pilih rectangle

2) Tetapkan porosnya, yang menjadi poros adalah sumbu z 3) Masukkan nilai koordinatnya (besar dan arahnya)

4) Klik attribute tab dan kemudian ganti buat orientasinya menjadi global

5) Kemudian pilih warnanya sesuai keinginan dan kemudian atur transparansi warnanya

Setelah semua langkah tersebut dilakukan maka akan dihasilkan model antena mikrostrip patch segitiga sama sisi seperti yang tampak pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Model Antena Mikrostrip Patch Segitiga Sama Sisi

4.6 Simulasi Model Antena

Setelah model antena selesai dibuat langkah selanjutnya adalah menjalankan simulasinya. Hasil rancangan model akan disimulasikan dengan menggunakan simulator Ansoft HFSS v 10.0.

Untuk menjalankan simulasi ini langkah selanjutnya adalah klik menu HFSS kemudian pilih analysis setup, lalu pilih add solution setup, maka akan muncul solution setup window. Lalu diisi nama setup-nya, diikuti yang ada di dalam tab (misalnya setup1, setup2, dan seterusnya), kemudian isi nilai dari

42 tiap setup. Lalu isi nilai maximum number of phases menjadi 15. Kemudian isi nilai maximum delta S sebesar 0,02 lalu pilih OK.

Selanjutnya klik menu HFSS kemudian pilih analysis setup lalu pilih add sweep. Pilih solution setup-nya setup1 dan klik tombol OK. Kemudian edit window sweep-nya, atur sweep type menjadi fast dan diatur juga frequency setup type menjadi linear count. Kemudian atur frekuensi start sebesar 2,3 GHz, frekuensi stop: 2,6 GHz dan buat nilai count menjadi 61. Lalu klik tombol OK.

Setelah itu langkah selanjutnya adalah klik menu HFSS lalu pilih validation check. Tujuan dari validation check ini adalah untuk memeriksa apakah model yang kita buat sudah layak dan benar untuk dijalankan. Jika model yang kita buat telah layak dan benar untuk dijalankan maka akan muncul tanda check list berwarna hijau. Tetapi jika belum maka akan muncul tanda silang berwarna merah. Hal ini menandakan bahwa ada error pada model yang kita buat. Untuk melihat pesan error gunakan message manager yang ada di sudut kanan bawah. Ada beberapa hal yang diperiksa pada validation check ini, yaitu :

a) 3D model

b) Boundaries and Excitation c) Mesh Operation

d) Analysis Setup e) Optimetrics f) Radiation

Jika ada salah satu dari keenam hal ini yang tidak terpenuhi (dalam hal ini ada error) maka proses simulasi tidak dapat dilanjutkan.

Setelah melewati validation check, langkah selanjutnya adalah menganalisis model. Untuk menganalisis model ini dengan klik menu HFSS lalu pilih analyze. Proses menganalisis ini berlangsung sekitar 20 menit. Setelah proses analisis selesai maka dapat ditampilkan grafik VSWR, pola radiasi, dan gain.

Untuk menampilkan grafik VSWR, caranya adalah dengan menekan tombol HFSS lalu pilih result dan kemudian pilih create report. Atur report type menjadi modal S parameter dan atur display set menjadi rectangular plot, lalu tekan OK. Maka akan muncul window traces. Pada window traces ini atur solution menjadi setup1:sweep1. Kemudian pada tab Y atur category menjadi VSWR, atur juga quantity menjadi VSWR(lumport1), kemudian tekan add trace lalu tekan done. Maka akan muncul grafik VSWR.

Untuk menampilkan pola radiasi, caranya adalah dengan menekan tombol HFSS lalu pilih result dan kemudian pilih create report. Atur report type menjadi far field dan atur display set menjadi 3D polar plot, lalu tekan OK. Maka akan muncul window traces. Pada window traces ini atur solution menjadi setup1:sweep1. Kemudian pada tab Y atur category menjadi directivity, atur juga quantity menjadi DhirTotal, kemudian tekan add trace lalu tekan done. Maka akan muncul grafik pola radiasi.

Untuk menampilkan gain, caranya adalah dengan menekan tombol HFSS lalu pilih result dan kemudian pilih create report. Atur report type menjadi far field dan atur display set menjadi data table, lalu tekan OK. Maka akan muncul

44 GainTotal, kemudian tekan add trace lalu tekan done. Maka akan muncul tabel gain.

Dari model yang telah dibuat dengan nilai lebar saluran pencatu (feed line) dan panjang sisi patch segitiga yang diperoleh melalui perhitungan yaitu 3 mm dan 38.9 mm, dengan hasil simulasi yang didapatkan, yakni :

a) VSWR

Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, didapatkan nilai VSWR sebesar 2,40 untuk frekuensi 2,4 GHz, 6,41 untuk frekuensi 2,45 GHz dan 4,45 untuk frekuensi 2,5 GHz seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Grafik VSWR Hasil Simulasi Awal

b) Gain

Dari simulasi yang telah dilakukan maka di dapat data gain seperti pada Tabel 4.2

Tabel 4.2 Tabel Data Gain yang Diperoleh Hasil Simulasi Awal

Dari tabel data gain diperoleh dari hasil simulasi awal yaitu dengan nilai sebesar -2,84 dB untuk frekuensi kerja 2,45 GHz.

Dan radiation pattern gain diperoleh yaitu seperti yang terlihat oleh Gambar 4.3.

46 Gambar 4.3 Gain hasil simulasi awal

c) Pola radiasi

Dari simulasi yang dilakukan maka diperoleh pola radiasi seperti yang tampak pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Pola radiasi hasil simulasi awal

4.7 Karakterisasi Antena

Hasil simulasi yang didapatkan dari perhitungan ternyata tidak memenuhi nilai VSWR yang diinginkan (VSWR ≤ 2). Untuk mendapatkan hasil yang memenuhi maka digunakanlah 2 cara, yaitu :

a. Megubah-ubah nilai panjang pencatu

Simulasi yang pertama dilakukan untuk nilai panjang pencatu sebesar 25 mm. Jika hasil dari simulasi untuk panjang pencatu sebesar 25 mm telah didapatkan, maka lakukan lagi simulasi untuk panjang pencatu 25,5 mm sampai 30 mm dengan kelipatan 0,5 mm. Kemudian didapat hasil yang paling mendekati acuan yaitu VSWR ≤ 2 dan dijadikan sebagai panjang saluran pencatu yang tetap untuk karakterisasi antenna dengan perubahan panjang sisi patch segitiga.

b. Mengubah-ubah panjang sisi patch segitiga

Jika telah didapatkan hasil yang mendekati (VSWR ≤ 2) dengan cara megubah-ubah nilai dari panjang pencatu, maka langkah selanjutnya adalah mengubah-ubah panjang sisi patch segitiga. Dengan menggunakan nilai dari panjang pencatu yang mendekati (VSWR ≤ 2) pada langkah pertama, maka selanjutnya simulasi dilakukan dengan mengubah ubah panjang sisi patch segitiga dari 37 mm – 39 mm dengan selang 0,1 mm. Catat hasil simulasi yang mendekati hasil yang diinginkan. Adapun flowchart dari simulasi ini seperti pada Gambar 4.5

48 Gambar 4.5 Flowchart perancangan antena mikrostrip patch segitiga sama sisi

4.8 Hasil Simulasi dari Karakteristik Antena

Hasil simulasi dengan karakteristik antena, yaitu : a. Mengubah-ubah panjang saluran pencatu

Dalam hal ini nilai dari panjang pencatu berubah-ubah dari 25 mm sampai 30 mm dengan kelipatan 0,5 mm, sedangkan panjang sisi patch segitiga dibuat tetap yaitu sebesar 38,9 mm (yang didapat dari hasil perhitungan dengan menggunakan Persamaan (2.18).

Untuk panjang pencatu sebesar 25 mm didapatkan VSWR sebesar 1,61 untuk frekuensi 2,4 GHz, 2,98 untuk frekuensi 2,45 GHz dan 4,79 untuk frekuensi 2,5 GHz seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.6

Gambar 4.6 Grafik VSWR hasil simulasi untuk panjang saluran pencatu 25 mm dan panjang sisi patch segitiga 38,9 mm

50 Untuk data hasil simulasi dengan perubahan panjang saluran pencatu dapat dilihat pada Tabel 4.3 dengan perolehan nilai VSWR pada frekuensi 2,4 GHz, 2,45 GHz, dan 2,5 GHz.

Tabel 4.3 Karakteristik perubahan panjang saluran pencatu

b. Mengubah – ubah dimensi patch antena

Dari simulasi yang dilakukan untuk panjang pencatu yang diubah-ubah didapatkan hasil bahwa untuk panjang pencatu sebesar 27 mm hasilnya akan mendekati hasil yang diinginkan (VSWR ≤ 2). Maka untuk simulasi karakteristik yang kedua yaitu dengan panjang saluran pencatu tetap yaitu sebesar 27 mm. Sedangkan panjang sisi patch segitiga akan diubah dari 37 mm sampai 39 mm dengan selang 0,1 mm.

Untuk panjang sisi sebesar 37 mm didapatkan VSWR sebesar 3,31 untuk frekuensi 2,4 GHz, ,1,84 untuk frekuensi 2,45 GHz dan 1,2 untuk frekuensi 2,5 GHz seperti yang terlihat pada Gambar 4.7

Panjang pencatu (mm)

VSWR

Pada 2,4 GHz Pada 2,45 GHz Pada 2,5 GHz

25 1,61 2,98 4,79

25,5 1,61 2,97 4,78

26 1,7 3,14 5,01

26,5 1,59 2,96 4,79

27 1,59 2,94 4,74

27,5 1,57 2,91 4,7

28 1,62 3,02 4,87

28,5 1,76 3,24 5,16

29 1,5 2,82 4,61

29,5 15,91 17,39 17,52

30 1,49 2,82 4,61

Gambar 4.7 Grafik VSWR hasil simulasi untuk panjang saluran pencatu 27 mm dan panjang sisi patch segitiga 37 mm

Dari Gambar 4.7 terlihat grafik VSWR hasil simulasi untuk panjang sisi patch 37 mm pada frekuensi 2,4 GHz tidak memenuhi kriteria yang diinginkan yaitu nilai VSWR yang diperoleh lebih besar dari 2 sedangkan nilai VSWR yang kita butuhkan adalah dengan nilai 2 atau lebih kecil.

Untuk hasil simulasi karakteristik perubahan panjang sisi patch segitiga (dengan panjang saluran tetap yaitu sebesar 27 mm) yang telah didapat terlihat pada Tabel 4.4 dengan perolehan nilai VSWR pada frekuensi 2,4 GHz, 2,45 GHz, dan 2,5 GHz.

52 Tabel 4.4 Karakteristik perubahan panjang sisi patch segitiga

Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan maka dapat dilihat bahwa nilai yang diinginkan berada pada saat panjang saluran pencatu sebesar 27 mm dan panjang sisi patch segitiga sebesar 37,7 mm, maka didapatkan hasil simulasi yang memenuhi nilai VSWR ≤ 2 sebagai berikut :

a) VSWR

Gambar 4.8 menunjukkan grafik VSWR hasil simulasi yang memenuhi (VSWR ≤ 2) , dengan nilai VSWR sebesar 1,98 untuk frekuensi 2,4 GHz, 1,15 untuk frekuensi 2,45 GHz, dan 1,99 untuk frekuensi 2,5 GHz.

Panjang sisi (mm)

VSWR

Pada 2,4 GHz Pada 2,45 GHz Pada 2,5 GHz

37 3,31 1,84 1,2

37,1 3,05 1,52 1,36

37,2 1,54 1,4 1,48

37,3 19,92 20,7 21,38

37,4 2,27 1,2 1,76

37,5 2,27 1,22 1,72

37,6 1,72 1,24 2,31

37,7 1,98 1,15 1,99

37,8 1,77 1,21 2,27

37,9 1,47 1,44 2,71

38 19,99 21,29 22,4

38,1 1,33 1,59 2,91

38,2 10 13,08 10,83

38,3 1,17 1,84 3,29

38,4 1,15 1,9 3,38

38,5 15,05 16,17 17,04

38,6 1,21 2,3 3,92

38,7 1,32 2,5 4,18

38,8 1,45 2,74 4,5

38,9 1,59 2,94 4,74

39 1,63 3,04 4,89

Nilai VSWR yang diinginkan (VSWR ≤ 2) telah didapatkan pada panjang sisi patch segitiga sebesar 37,7 mm dengan panjang saluran pencatu sebesar 27 mm.

Gambar 4.8 Grafik VSWR hasil simulasi yang memenuhi (VSWR ≤ 2)

b) Gain

Dari simulasi yang memenuhi VSWR ≤ 2 maka didapat data gain sebesar -2,07 dB untuk frekuensi kerja 2,45 GHz.

Data gain dari hasil simulasi yang dilakukan untuk frekuensi kerja 2,45 GHz terlihat pada Tabel 4.5

54 Tabel 4.5 Tabel Data Gain yang Diperoleh Hasil Simulasi yang

memenuhi (VSWR ≤ 2)

Dari simulasi yang telah dilakukan, maka diperoleh gain yang memenuhi (VSWR≤2) seperti yang terlihat pada Gambar 4.9

Gambar 4.9 Gain hasil simulasi yang memenuhi (VSWR ≤ 2)

c) Pola radiasi

Dari simulasi yang telah dilaksanakan, maka diperoleh pola radiasi yang memnuhi VSWR ≤ 2 seperti yang terlihat pada Gambar 4.10

56 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Dari hasil perhitungan diperoleh lebar saluran pencatu yaitu 3 mm untuk impedansi sebesar 50 Ω.

2. Dari hasil perhitungan diperoleh dimensi patch sebesar 38,9 mm dan setelah melalui karakterisasi antena didapatkan dimensi patch sebesar 37,7 mm.

3. Dari hasil perancangan yang memenuhi standar (VSWR ≤ 2) diperoleh VSWR untuk frekuensi 2,4GHz sebesar 1,98 dan untuk frekuensi 2,5GHz sebesar 1,99 dengan Bandwidth sebesar 100 MHz.

4. Dari hasil perancangan diperoleh gain sebesar -2,07 dB dan pola radiasi unidirectional.

5. Dari model antena yang telah dirancang dapat disimpulkan semakin besar dimensi antena maka diperoleh frekuensi kerja yang semakin rendah sebaliknya semakin kecil dimensi antena maka diperoleh frekuensi kerja yang semakin tinggi; sedangkan perubahan panjang feed line tidak berpengaruh significant.

5.2 Saran

1. Dalam membuat model patch segitiga, diperlukan penguasaan rumus trigonometri.

2. Diperlukan ketelitian khusus dalam menentukan koordinat patch segitiga yaitu dengan mencari titik pusat segitiga, jarak titik pusat terhadap sudut

segitiga dan panjang sisi tegak segitiga sebelum menentukan koordinat segitiga.

3. Sebelum membuat model antena mikrostrip harus diperhatikan beberapa parameter yang sangat berpengaruh terhadap kinerja antena seperti tebal subsatrat, material/subtrart, dan dimensi patch.

4. Simulasi dapat juga dilakukan untuk tebal dan material substrat yang berbeda.

DAFTAR PUSTAKA

[1]

Balanis, Constantine A, 2005, Antena Theory Analysis and Design, third edition,

Willey inc, hal. 1 – 84.

[2]

Garg Ramesh, 2001, Microstrip Antenna Design Handbook, Artech House, hal.

1 – 30 dan 425 - 436.

[3]

Kumar Girish, 2003, Broadband Microstrip Antennas, Artech House, hal. 1 –

45.

[4]

James JR dan Hall PS, 1989, Handbook of Microstrip Antennas, first edition,

Peter Peregrinus Ltd, hal 149 – 169.

[5]

Fleisch, Daniel, 2008, A Student’s Guide to Maxwell Equations, Cambridge

University Press, hal. 58 – 82.

[6]

Harrington, Roger F, 1968, Field Computation by Moment Methods, Macmilan,

hal. 32 – 87.

[7]

Gibson, Walton, 2008, The Method of Moments in Electromagnetics, Taylor and

Francis Group, hal. 33 – 44.

[8]

Sumantryo, Josaphat T. S, 2004, Metode Moment untuk Analisa Antena, ITB,

hal. 41 – 47.

Nilai VSWR yang diinginkan (VSWR ≤ 2) telah didapatkan pada panjang sisi patch segitiga sebesar 37,7 mm dengan panjang saluran pencatu sebesar 27 mm.

Gambar 4.8 Grafik VSWR hasil simulasi yang memenuhi (VSWR ≤ 2)

b) Gain

Dari simulasi yang memenuhi VSWR ≤ 2 maka didapat data gain sebesar -2,07 dB untuk frekuensi kerja 2,45 GHz.

Data gain dari hasil simulasi yang dilakukan untuk frekuensi kerja 2,45 GHz terlihat pada Tabel 4.5

Tabel 4.5 Tabel Data Gain yang Diperoleh Hasil Simulasi yang memenuhi (VSWR ≤ 2)

Dari simulasi yang telah dilakukan, maka diperoleh gain yang memenuhi (VSWR≤2) seperti yang terlihat pada Gambar 4.9

c) Pola radiasi

Dari simulasi yang telah dilaksanakan, maka diperoleh pola radiasi yang memnuhi VSWR ≤ 2 seperti yang terlihat pada Gambar 4.10

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Dari hasil perhitungan diperoleh lebar saluran pencatu yaitu 3 mm untuk impedansi sebesar 50 Ω.

2. Dari hasil perhitungan diperoleh dimensi patch sebesar 38,9 mm dan setelah melalui karakterisasi antena didapatkan dimensi patch sebesar 37,7 mm.

3. Dari hasil perancangan yang memenuhi standar (VSWR ≤ 2) diperoleh VSWR untuk frekuensi 2,4GHz sebesar 1,98 dan untuk frekuensi 2,5GHz sebesar 1,99 dengan Bandwidth sebesar 100 MHz.

4. Dari hasil perancangan diperoleh gain sebesar -2,07 dB dan pola radiasi unidirectional.

5. Dari model antena yang telah dirancang dapat disimpulkan semakin besar dimensi antena maka diperoleh frekuensi kerja yang semakin rendah sebaliknya semakin kecil dimensi antena maka diperoleh frekuensi kerja yang semakin tinggi; sedangkan perubahan panjang feed line tidak berpengaruh significant.

5.2 Saran

1. Dalam membuat model patch segitiga, diperlukan penguasaan rumus trigonometri.

segitiga dan panjang sisi tegak segitiga sebelum menentukan koordinat segitiga.

3. Sebelum membuat model antena mikrostrip harus diperhatikan beberapa parameter yang sangat berpengaruh terhadap kinerja antena seperti tebal subsatrat, material/subtrart, dan dimensi patch.

4. Simulasi dapat juga dilakukan untuk tebal dan material substrat yang berbeda.

DAFTAR PUSTAKA

[1]

Balanis, Constantine A, 2005, Antena Theory Analysis and Design, third edition,

Willey inc, hal. 1 – 84.

[2]

Garg Ramesh, 2001, Microstrip Antenna Design Handbook, Artech House, hal.

1 – 30 dan 425 - 436.

[3]

Kumar Girish, 2003, Broadband Microstrip Antennas, Artech House, hal. 1 –

45.

[4]

James JR dan Hall PS, 1989, Handbook of Microstrip Antennas, first edition,

Peter Peregrinus Ltd, hal 149 – 169.

[5]

Fleisch, Daniel, 2008, A Student’s Guide to Maxwell Equations, Cambridge

University Press, hal. 58 – 82.

[6]

Harrington, Roger F, 1968, Field Computation by Moment Methods, Macmilan,

hal. 32 – 87.

[7]

Gibson, Walton, 2008, The Method of Moments in Electromagnetics, Taylor and

Francis Group, hal. 33 – 44.

[8]

Sumantryo, Josaphat T. S, 2004, Metode Moment untuk Analisa Antena, ITB,