48
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Umum
Pada tugas akhir ini dirancang sebuah antena mikrostrip susun 2 elemen pa tch
segiempat dengan penggunaan defected ground structure berbentuk segiempat pada bagian ground . Adapun dimensi antena seperti yang tertera pada
Tabel 3.2. Antena mikrostrip ini bekerja diantara rentang frekuensi 3,3 GHz – 3,4
GHz dengan frekuensi tengah 3,35 GHz. Hasil simulasi ini ditentukan oleh beberapa parameter yang akan dibahas
antara lain VSWR, return loss, dan gain. VSWR merupakan indikator antena yang menunjukkan bahwa antena tersebut dapat bekerja pada frekuensi yang
diinginkan. Apabila nilai VSWR = 1 maka tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna namun kondisi ini sulit didapat, sehingga pada
umumnya nilai VSWR yang dianggap baik ≤ 2.
4.2 Analisis Antena Tanpa DGS
Hasil perancangan antena mikrostrip patch segiempat 2 elemen tanpa DGS seperti Gambar 3.2 dilanjutkan ke tahapan simulasi menggunakan simulator AWR
Microwa ve Office 2004 . Adapun hasil grafik keluaran simulasi ditunjukkan pada
Gambar 4.1, Gambar 4.2, Gambar 4.3 dan Gambar 4.4 untuk masing-masing nilai VSWR, return loss, gain, dan impedansi.
Universitas Sumatera Utara
49
Gambar 4.1 Nilai Simulasi VSWR Tanpa DGS
Gambar 4.2 Nilai Simulasi Return Loss Tanpa DGS
Universitas Sumatera Utara
50
Gambar 4.3 Nilai Simulasi Gain Tanpa DGS
Gambar 4.4 Nilai Simulasi Impedansi Tanpa DGS
Pada antena tanpa DGS tersebut maka diperoleh nilai VSWR 1,371 , nilai return loss
-16,12 dB , nilai gain 7,502 dB, nilai impedansi 38,83 – j 8,37 Ω dan nilai
bandwidth yang diperoleh 131 MHz.
Universitas Sumatera Utara
51
4.3 Analisis Antena dengan DGS
Analisis antena dengan teknik DGS ini terlebih dahulu akan dilakukan untuk antena dengan DGS berukuran 10 x10 mm, namun apabila hasilnya
kurang optimal maka akan dilakukan simulasi dengan mengubah-ubah ukuran dan posisi DGS.
4.3.1 Analisis Antena Dengan DGS Berukuran 10 x10 mm
Antena mikrostrip patch segiempat 2 elemen dengan DGS berukuran 10x10 mm seperti Gambar 3.18 akan disimulasikan beberapa parameternya
seperti VSWR, return loss, gain, dan impedansi. Berikut adalah hasil simulasi seperti yang diperlihatkan pada masing-masing Gambar 4.5, Gambar 4.6, Gambar
4.7, dan Gambar 4.8.
Gambar 4.5 Nilai Simulasi VSWR DGS 10x10 mm
Universitas Sumatera Utara
52
Gambar 4.6 Nilai Simulasi Return Loss DGS 10x10 mm
Gambar 4.7 Nilai Simulasi Gain DGS 10 x10 mm
Universitas Sumatera Utara
53
Gambar 4.8 Nilai Simulasi Impedansi DGS 10x 10 mm
Dari hasil simulasi didapat nilai VSWR 1,345 , return loss -16,65 dB, gain 7,462 dB dan impedansi 42,44
– j 11,42 Ω.
4.3.2 Analisis Perbandingan Antena Tanpa dan Dengan DGS 10x10 mm
Setelah melakukan simulasi terhadap antena mikrostrip 2 elemen segiempat tanpa DGS dan dengan DGS 10x10 mm maka diperoleh
perbandingan nilai VSWR, bandwidth, return loss, gain, dan impedansi. Nilai perbandingan VSWR dan bandwidth antara antena tanpa dan dengan DGS
10x10 mm dapat dilihat pada Gambar 4.9.
Universitas Sumatera Utara
54
Gambar 4.9 Perbandingan Nilai VSWR Antena Tanpa dan Dengan DGS 10x10 mm
Dari Gambar 4.9 diatas terlihat nilai VSWR antena tanpa dan dengan DGS 10x10 mm masing-masing adalah 1,371 dan 1,345. Antena tanpa DGS memiliki
nilai VSWR yang lebih besar daripada antena dengan DGS 10x10 mm. Hal ini menunjukkan bahwa antena dengan DGS berukuran 10x10 mm tersebut mampu
memperbaiki kinerja antena mikrostrip 2 elemen patch segiempat tersebut. Dimana, pada DGS 10x10 mm gelombang yang dipantulkan berkurang sedikit
daripada antena konvensionalnya. Ba ndwidth
yang dihasilkan pada antena tanpa dan dengan DGS masing- masing adalah 131 MHz dan 133,4 MHz. Bandwidth antena dengan DGS lebih
besar daripada antena tanpa DGS. Parameter yang disimulasikan berikutnya adalah return loss. Perbandingan nilai return loss tanpa dan dengan DGS 10x10
mm dapat dilihat pada Gambar 4.10.
Gambar 4.10 Perbandingan Nilai Return Loss Antena Tanpa dan Dengan DGS 10x10 mm
Hasil simulasi return loss antena tanpa dan dengan DGS 10x10 mm masing-masing adalah -16,12 dB dan -16,65 dB. Antena dengan DGS berukuran
10x10 mm memiliki nilai RL sedikit lebih kecil daripada antena
Universitas Sumatera Utara
55 konvensionalnya. Parameter yang disimulasikan berikutnya adalah gain. Adapun
perbandingan gain hasil simulasi antena tanpa dan dengan DGS 10x10 mm dapat ditunjukkan pada Gambar 4.11.
Gambar 4.11 Perbandingan Nilai Gain Antena Tanpa dan Dengan DGS 10x10 mm
Pengukuran gain hasil simulasi antena tanpa dan dengan DGS masing- masing adalah 7,501 dB dan 7,462 dB. Penguatan terjadi pada antena tanpa DGS
namun, pada antena dengan DGS terjadi pelemahan.
Hasil simulasi pengukuran impedansi antena tanpa dan dengan DGS 10x10 mm diperlihatkan pada Gambar 4.12 berikut.
Universitas Sumatera Utara
56
Gambar 4.12 Perbandingan Nilai Impedansi Antena Tanpa dan Dengan DGS 10x10 mm
Pada Gambar 4.12 terlihat masing-masing nilai impedansi antena tanpa dan dengan DGS 10x10 mm adalah 38,84
– j 8,37 Ω dan 42,44 – j 11,41 Ω. Antena dengan DGS 10x10 mm mendekati antena match
η0 Ω. Dari pendekatan nilai impedansi antena DGS 10x10 mm terhadap antena match
η0 Ω telah menunjukkan keseluruhan parameter menjadi lebih baik daripada antena
mikrostrip 2 elemen tanpa DGS. Adapun nilai-nilai parameter tersebut masih dapat diperbaiki menjadi
lebih baik lagi. Misalnya, pada nilai VSWR. Antena dengan DGS 10x10 mm memiliki nilai VSWR yang lebih baik daripada antena konvensionalnya namun,
dilihat dari nilai VSWR antena DGS 10x10 mm sebesar 1,345 tersebut, nilai ini masih belum mendekati nilai VSWR ideal = 1. Sehingga dapat disimpulkan masih
terjadi gelombang pantul yang besar pada antena DGS 10x10 mm. Oleh karena itu, kita perlu melakukan simulasi-simulasi berikutnya untuk mencari nilai terbaik
dari setiap parameter dengan cara mengubah-ubah ukuran dan posisi DGS.
4.3.3 Analisis Antena Berdasarkan Perubahan Ukuran DGS
Antena mikrostrip patch segiempat 2 elemen yang di tambahkan teknik DGS tersebut akan dianalisis dengan mengubah ukuran DGS dari 10 mm hingga
30 mm. Namun akan diambil hasil iterasi dengan ukuran DGS yang menghasilkan nilai VSWR ≤ 2. Berikut ini adalah hasil iterasi antena mikrostrip 2 elemen
dengan DGS seperti yang ditunjukkan Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Hasil Simulasi Antena dengan Mengubah Ukuran DGS
Ukuran DGS
VSWR Return Loss
Gain Impedansi
Ohm Bandwidth
10x10 mm 1,345
-16,65 dB 7,462 dB
42,44 – j 11,42
133,4 MHz
12x12 mm
1,385 -15,84 dB
7,528 dB 37,36
– j 6,33 134,1 MHz
14x14 mm 1,498
-14,01 dB 7,546 dB
33,38 + j 0,443 137,3 MHz
16x16 mm 1,587
-12,89 dB 7,557 dB
31,85 + j 4,014 146,8 MHz
18x18 mm 1,61
-12,58 dB 7,522 dB
31,67 + j 5,83 158 MHz
Universitas Sumatera Utara
57
20x20 mm 1,22
-20,07 dB 7,411 dB
41,04 + j 1,17 208,6 MHz
22x22 mm
1,75 -11,25 dB
7,401 dB 32,42 + j 14,70
101,3 MHz
24x24 mm
1,29 -17,89 dB
7,262 dB 41,17 + j 7,65
205,4 MHz
26x26 mm 1,096
-26,79 dB 6,935 dB
54,16 + j 2,32 224,5 MHz
28x28 mm 1,29
-17,76 dB 7,348 dB
52,45 + j 13,14 124,8 MHz
30x30 mm 1,39
-15,82 dB 7,242 dB
93,63 + j 7,63 180,6 MHz
Dari hasil simulasi yang diperoleh dengan mengganti-ganti ukuran DGS seperti yang tertera pada Tabel 4.1 di atas. Maka diperoleh hasil VSWR terkecil
pada DGS berukuran 26x26 mm yaitu 1,096 dan return loss terkecil -26,79 dB. Adapun grafik dari parameter-parameter yang dihasilkan dari ukuran-ukuran
DGS tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.13, Gambar 4.14, Gambar 4.15 dan Gambar 4.16.
Gambar 4.13 Nilai VSWR Hasil Simulasi Pengubahan Ukuran DGS
Universitas Sumatera Utara
58
Gambar 4.14 Nilai Return Loss Hasil Simulasi Pengubahan Ukuran DGS
Gambar 4.15 Nilai Gain Hasil Simulasi Pengubahan Ukuran DGS
Universitas Sumatera Utara
59
Gambar 4.16 Nilai Impedansi Hasil Simulasi Pengubahan Ukuran DGS
4.3.4 Analisis Antena dengan Perubahan Posisi DGS
Berdasarkan hasil simulasi yang dilakukan dengan mengubah-ubahukuran DGS diperoleh hasil yang paling optimal adalah pada DGS berukuran 26x26
mm dimana VSWR yang diperoleh yaitu 1,096 dan return loss terkecil -26,79 dB. Maka dari hasil tersebut akan dioptimasi lagi dengan melakukan simulasi terhadap
perubahan posisi DGS yang berukuran 26x26 mm. Iterasi awal akan dilakukan dengan cara menggeser-geser posisi DGS
secara vertikal diantara kedua patch dengan menggeser-geser posisi DGS terhadap sumbu y namun tetap menjaga posisinya terhadap sumbu X agar DGS
tersebut tetap berada ditengah yang disesuaikan dengan ukuran DGS. Untuk pergeseran letak posisi DGS akan digeser setiap 1 mm keatas dan kebawah dari
posisi DGS yang diletakkan ditengah Y. Seperti yang diilustrasikan pada Gambar 3.20.
Dari hasil iterasi pada perubahan posisi DGS maka diperoleh hasil yang paling optimal adalah pada DGS berukuran 26x26 mm dengan posisi Y-4
artinya pergeseran 4 mm ke bawah dari posisi DGS di tengah. Adapun data hasil
Universitas Sumatera Utara
60 simulasi pergeseran posisi DGS berukuran 26x26 mm ditujukkan pada Tabel
4.2.
Tabel 4.2 Hasil Simulasi Antena dengan Mengubah Posisi DGS
Pergeseran DGS VSWR
Return Loss Gain
Impedansi Ohm
Bandwidth Y+3 mm
3,073 -5,688 dB
6,764 37,51 + j 49,67
-
Y+2 mm
2,357 -7,869 dB
7,159 37,06 + J 35,77
-
Y+1 mm 1,873
-10,35 dB 7,28 dB
38,89 + j 25,86 125,9 MHz
Y mm 1,566
-13,13 dB 7,30 dB
41,79 + j 18,97 131,1 MHz
Y-1 mm 1,353
-16,49 dB 7,22 dB
45,32 + j 13,67 205,4 MHz
Y-2 mm
1,208 -20,52 dB
7,01 dB 49,59 + j 9,4
145 MHz
Y-3 mm 1,145
-23,41 dB 6,88 dB
51,48 + j 6,71 234,9 MHz
Y-4 mm 1,096
-26,8 dB 6,93 dB
54,16 + j 2,32 224,5 MHz
Y-5 mm
1,109 -25,76 dB
7,01 dB 55,03
– j 1,99 228,8 MHz
Ket : Y = posisi DGS berada ditengah Grafik hasil iterasi antena dilakukan dengan mengubah-ubah posisi DGS
dan mensimulasikan beberapa parameter antena yang akan di uji. Adapun grafik hasil simulasi beberapa parameter antena tersebut adalah seperti yang ditunjukkan
masing-masing padaGambar 4.17 , Gambar 4.18, Gambar 4.19, dan Gambar 4.20.
Universitas Sumatera Utara
61
Gambar 4.17 Nilai VSWR Hasil Simulasi Perubahan Posisi DGS
Gambar 4.18 Nilai Return Loss Hasil Simulasi Perubahan Posisi DGS
Gambar 4.19 Nilai Gain Hasil Simulasi Perubahan Posisi DGS
Universitas Sumatera Utara
62
Gambar 4.20 Nilai Impedansi Hasil Simulasi Perubahan Posisi DGS
4.4 Analisis Antena Optimal
Kategori