Perancangan Dan Realisasi Antena Mikrostrip Patch Rectangular Untuk Wlan

(1)

PERANCANGAN DAN REALISASI

ANTENA MIKROSTRIP PATCH RECTANGULAR

UNTUK WLAN

Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh Pendidikan Program Sarjana di Jurusan Teknik Elektro

Disusun Oleh : Rhandy Halim

13103021

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER

UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA

BANDUNG

2011

(2)

Tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah untuk merancang, membuat dan mengaplikasikan antena mikrostrip dengan patch rectangular untuk dapat bekerja pada frekuensi 2.4 GHz.

Antena adalah suatu bagian yang tidak dapat dipisahkan dari suatu sistem komunikasi wireless, semakin populernya komunikasi nirkabel membuat kebutuhan akan antena meningkat. Oleh karena itu dibutuhkan suatu antena denganbentuk fisik yang kompak, udah dipabrikasi serta memiliki performa tinggi untuk diaplikasikan pada perangkat telekomunikasi nirkabel yang ada

Antena ini dibuat dengan bahan substrat FR4 dengan konstanta dielektrik atau εr = 4.4 , loss tangent tan δ = 0.02 dan ketebalan h = 1.6 mm dengan

bantuan software Ansoft HFSS v.11. diharapkan antena ini dapat menjadi salah satu pilihan antena pada masa yang akan datang.

(3)

The purpose of making the final task is to design, create and apply the microstrip antenna with rectangular patch to be working at a frequency of 2.4 GHz.

The antenna is an inseparable part of a wireless communication system the growing popularity of wireless communication makes the need for the antenna increase, therefore it takes an antenna with a compact physical form, already to fabricated and has hig performance to be appiled to existing wireless telecommunication devices.

This antenna is made with FR4 Substrate materials with dielectric constant or εr = 4.4 loss tangent tan δ_{= 0.02 and thickness h = 1.6 mm with the help of Ansoft} HFSS v11 Software. This antenna is expectes to be one option antenna on the future.

(4)

Dengan mengucap Alhamdulillah segala Puji dan Syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, atas berkat, rahmat dan ridho-Nya yang telah memberikan kemampuan dalam menghadapai segala proses dalam penyelesaian tugas akhir ini. Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Komputer Indonesia, adapun judul dari tugas akhir ini adalah :

PERANCANGAN DAN REALISASI ANTENA MIKROSTRIP PATCH RECTANGULAR UNTUK WLAN

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

1. Bapak Dr. Ir. Eddy Suryanto Soegoto, M.Sc sebagai rektor UNIKOM Bandung.

2. Bapak Dr. Arry Ahmad Arman Sebagai Dekan Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer UNIKOM Bandung.

3. Bapak M. Aria, MT. Sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro UNIKOM Bandung

4. Ibu Tri Rahajoeningroem, MT. Sebagai Koordinator Tugas Akhir Program Studi Teknik Elektro UNIKOM Bandung.

(5)

7. Kedua Orang Tua, Adik serta seluruh keluarga yang selalu memberikan dukungan selama mengikuti perkuliahan.

8. Nurdevi Wulan Suci yang selama ini selalu memberikan dukungan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.

9. Teman seperjuangan Jafar Jufrie, Iryaman Badrun, Rudi Bob, Dede De Darrel, Zakir Ali, Nimas Rayung, Dedi Sitompul, dan kawan lain yang tidak mungkin saya sebut satu persatu disini

10.LOCAL PARTNER Bandung

Serta semua pihak yang telah membantu dan mendukung dalam penyelesaian tugas akhir ini.

Akhir kata dengan segala kerendahan hati, penulis memanjatkan do’a kehadirat Allah SWT semoga semua amal dan budi baik yang telah mereka berikan dapat dibalas dengan setimpal. Amin.

Bandung, Agustus 2011

(6)

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Telekomunikasi adalah salah satu bidang yang memegang peranan penting di abad ini. Dengan telekomunikasi orang bisa saling bertukar informasi satu dengan yang lainnya. Seiring dengan perkembangan aktifitas manusia yang semakin mobile maka dituntut pula suatu pola komunikasi yang mudah dilakukan dimana saja. Oleh karena itu, kemudian muncul konsep teknologi komunikasi yang tidak lagi menggunakan media kabel dan pengguna bisa bebas bergerak kemanapun. Sistem komunikasi ini disebut sistem komunikasi mobile wireless, yang merupakan bagian dari sistem komunikasi radio.

Antena merupakan sebuah bagian yang menjadi ciri khas dari sistem komunikasi radio. Berbagai jenis antena telah banyak diciptakan dan dikembangkan untuk beragam aplikasi seperti radar, telemetri, biomedik, radio bergerak, penginderaan jauh, dan komunikasi satelit. Untuk dapat mendukung teknologi WLAN, antena ini harus compatible, kecil, dan mampu bekerja pada pita frekuensi lebar (broadband). Antena mikrostrip adalah sebuah kandidat yang mampu memberikan kebutuhan tersebut.

Antena mikrostrip merupakan salah satu jenis antena yang pengembangannya dimulai sejak tahun 1970an dan hingga kini masih menjadi jenis antena yang terus dikembangkan. Berbagai aplikasi komunikasi radio tidak luput dari penggunaan antena ini. Hal yang menjadi alasan dalam pemilihan antena mikrostrip pada berbagai aplikasi adalah bahannya yang sederhana dan

(7)

murah tetapi mampu memberikan unjuk kerja (performance) yang cukup baik. Mikrostrip merupakan saluran transmisi yang bentuk fisiknya tidak berupa kabel yang berupa lentur akan tetapi bersifat kaku. Jenis saluran transmisi ini umumnya dipergunakan untuk bekerja pada daerah frekuensi gelombang mikro (GHz) dan digunakan untuk menghubungkan piranti-piranti elektronika yang berjarak cukup dekat. Pada Tugas Akhir ini, akan dibahas tentang perancangan antena mikrostrip patch rectangular untuk aplikasi Wireless LAN.

1.2 Rumusan Masalah

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

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

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah merancang antena mikrostrip patch rectangular dan merealisasikannya untuk aplikasi wireless LAN yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz.

1.4 Batasan Masalah

Agar pembahasan lebih terarah, maka pembahasan dibatasi sebagai berikut: 1. Bahan dari antena yg digunakan adalah FR-4

(8)

2. VSWR ≤ 2

3. Pola radiasi yang digunakan adalah directional 4. Gain yag diinginkan ≥ 4 dBi

5. Perancangan menggunakan Ansoft Designer HFSS

1.5 Metodologi Penelitian

Metodologi penelitian 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. Simulasi antena mikrostrip patch rectangular.

Merupakan proses mensimulasikan antena mikrostrip patch rectangular dengan menggunakan software.

3. Realisasi Alat

4. Pengukuran dan Analisis

Berupa analisis terhadap antena yang dirancang menggunakan software.

1.6 Sistematika Penulisan

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 DASAR TEORI

(9)

antena mikrostrip.

BAB III PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH RECTANGULAR

Bab ini berisi teori tentang proses pembuatan simulasi dan perancangan antenna microstrip .

BAB IV _{PENGUKURAN DAN ANALISA}

Bab ini berisi tentang realisasi pembuatan dari antenna microstrip dan pengukuran antena mikrostrip patch rectangular untuk aplikasi wireless LAN dan hasil yang dicapai dari perancangan tersebut.

BAB V PENUTUP

(10)

DASAR TEORI

2.1 Pengertian Antena

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

Antena merupakan sebuah perangkat yang digunakan memancar dan atau menerima gelombang elektromagnetik secara efisien. Sebagai contoh penggunaan antena yaitu;

a. Komunikasi Tanpa Kabel

(Wireless Communication) berupa sistem komunikasi personal (PCS), sistem Global Positioning Satellite (GPS), Wireless Local Area Netrworks (WLAN), Direct Broadcast Satellite (DBS) Television, Mobile Communications, Telephone Microwave/Satellite Links, Broadcast Television dan Radio, dan lainnya.

(11)

b. Penginderaan jauh (Remote Sensing)

Berupa Radar (Penginderaan Jauh aktif yang bekerja meradiasi dan menerima gelombang), Pemakaian untuk militer sebagai pencari target dan tracking, radar cuaca, pengaturan lalu lintas udara, deteksi kecepatan mobil, pengatur lalu lintas (magnetometer), ground penetrating radar (GPR), pemakaian untuk pertanian. Radiometry adalah Penginderaan jauh pasif yang bekerja dengan cara menerima emisi gelombang. Penggunaan militer dalam bentuk perlakuan gelombang dan penggabungan sinyal.

Gambar 2.1 memperlihatkan sumber atau pemancar yang dihubungkan dengan sebuah saluran transmisi ke antena. Jika saluran transmisi disesuaikan dengan impedansi antena, maka hanya akan ada gelombang berjalan ke arah antena saja. Di daerah antena energi diteruskan ke ruang bebas sehingga daerah ini merupakan transisi antara gelombang terbimbing dengan gelombang bebas.

(12)

2.2 Daerah Medan 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 darah antena tersebut. Gambar 2.2 menjelaskan tentang daerah-daerah di sekitar antena .

Daerah – daerah medan antena :

A. Daerah medan dekat reaktif yang merupakan daerah yang berada disekitar antena dimana medan reaktif sangat dominan (energi tersimpan – gelombang berdiri).

B. Daerah medan dekat Fresnel yang merupakan daerah antara medan dekat reaktif dan medan jauh dimana radiasi medan sangat dominan dan distribusi medan tergantung jarak dari antena.

C. Daerah medan jauh Fraunhofer merupakan daerah paling terjauh dari antena dimana distribusime dan secara esensial berdiri sendiri dari jarak antena sumber (propagasi gelombang).

(13)

2.3 Parameter Antena

Kinerja dan daya guna suatu antena dapat dilihat dari nilai parameter-parameter antena tersebut . Beberapa dari parameter-parameter tersebut saling berhubungan satu sama lain.

2.3.1 Daya Radiasi

Untuk menentukan daya radiasi rata – rata oleh sebuah antena, kita mulai dengan vektor pointing sesaat (vektor densitas daya) yang didefinisikan sebagai persamaan,

(2.1)

diasumsikan bahwa antena dibatasi oleh permukaan S,

Gambar 2.3 Daerah Radiasi dengan permukaan S

2.3.2 Intensitas Radiasi

Intensitas radiasi merupakan daya radiasi per sudut soliditas (normalisasi daya radiasi terhadap sebuah satuan spheris).

(14)

2.3.3 Keterarahan

Keterarahan ini dimaksudkan sebagai perbandingan intensitas radiasi pada arah tertentu dari sebuah antena terhadap intensitas radiasi rata-rata keseluruh arah. Persamaan keterarahan ini dapat dituliskan persamaan yaitu,

(2.3)

2.3.4 Efisiensi Antena

Ketika antena dikendalikan oleh sumber tegangan (generator), maka daya radiasi antena tidak akan seluruhnya untuk dipancarkan ke antena dari sumber tegangan. Faktor rugi-rugi sangat berpengaruh terhadap efisiensi antena serta dapat diidentifikasi dengan contoh umum sebuah generator dihubungkan terhadap sebuah antena pemancar melalui saluran transmisi seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.4 Transmisi saluran dari generator menuju antenna.

2.3.5 Penguatan Antena (Gain)

Definisi daripada keterarahan antena dan penguatan antena secara esensialnya mempunyai kesamaan kecuali pada bagian daya yang digunakan. Keterarahan merupakan perbandingan antara densitas daya radiasi antena pada jarak titiktertentu terhadap daya radiasi total antena secara isotropis. Penguatan merupakan perbandingan densitas radiasi antena pada jarak titik tertentu terhadap

(15)

daya input total antena yang diradiasikan secara isotropis. Maka, penguatan antena akan tergantung pada daya total yang melayani terminal masukan antena, serta perhitungan untuk rugi-rugi ohmic pada antena dilakukan ketika keterarahan tergantung pada daya total radiasi dan tidak termasuk efek rugi-rugi ohmic.

(2.4) 2.3.6 Impedansi Antena

Impedansi input suatu antena adalah impedansi pada terminalnya. Impedansi input akan dipengaruhi oleh antena-antena lain atau obyek-obyek yang dekat dengannya. Untuk mempermudah dalam pembahasan diasumsikan antena terisolasi.

Impedansi antena terdiri dari bagain riil dan imajiner, yang dapat dinyatakan dengan :

(2.5) Resistansi input ( ) menyatakan tahanan disipasi. Daya dapat terdisipasi melalui dua cara, yaitu karena panas pada srtuktur antena yang berkaitan dengan perangkat keras dan daya yang meninggalkan antena dan tidak kembali (teradiasi). Reaktansi input ( ) menyatakan daya yang tersimpan pada medan dekat dari antena.

2.3.7 Bandwidth

Pemakaian sebuah antena dalam sistem pemacar atau penerima selalu dibatasi oleh daerah frekuensi kerjanya. Pada range frekuensi kerja tersebut antena dituntut harus dapat bekerja dengan efektif agar dapat menerima atau memancarkan gelombang pada band frekuensi tertentu. Pengertian harus dapat bekerja dengan efektif adalah bahwa distribusi arus dan impedansi dari antena

(16)

pada range frekuensi tersebut benar-benar belum banyak mengalami perubahan yang berarti. Sehingga pola radiasi yang sudah direncanakan serta VSWR yang dihasilkannya masih belum keluar dari batas yang diijinkan. Daerah frekuensi kerja dimana antena masih dapat bekerja dengan baik dinamakan bandwidth antenna. Suatu misal sebuah antena bekerja pada frekuensi tengah sebesar fC, namun ia juga masih dapat bekerja dengan baik pada frekuensi f1 (di bawah fC) sampai dengan f2 ( di atas fC), maka lebar bandwidth dari antena tersebut adalah (f1 – f2). Tetapi apabila dinyatakan dalam prosen, maka bandwidth antena tersebut adalah :

(2.6)

Bandwidth yang dinyatakan dalam prosen seperti ini biasanya digunakan untuk menyatakan bandwidth antena-antena yang memliki band sempit (narrow band). Sedangkan untuk band yang lebar (broad band) biasanya digunakan definsi rasio antara batas frekuensi atas dengan frekuensi bawah.

(2.7) Suatu antena digolongkan sebagai antena broad band apabila impedansi dan pola radiasi dari antena itu tidak mengalami perubahan yang berarti untuk f2 / f1 > 1. Batasan yang digunakan untuk mendapatkan f2 dan f1 adalah ditentukan oleh harga VSWR = 1.

Bandwidth antena sangat dipengaruhi oleh luas penampang konduktor yang digunakan serta susunan fisiknya (bentuk geometrinya). Misalnya pada antena dipole, ia akan mempunyai bandwidth yang semakin lebar apabila penampang konduktor yang digunakannya semakin besar. Demikian pula pada

(17)

antena yang mempunyai susunan fisik yang berubah secara smoth, biasanya iapun akan menghasilkan pola radiasi dan impedansi input yang berubah secara smoth terhadap perubahan frekuensi (misalnya pada antena biconical, log periodic, dan sebagainya). Selain daripada itu, pada jenis antena gelombang berjalan (tavelling wave) ternyata ditemukan lebih lebar range frekuensi kerjanya daripada antena resonan.

2.3.8 VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)

VSWR adalah kemampuan suatu antenna untuk bekerja pada frekuensi yang diinginkan. Pengukuran VSWR behubungan dengan pengukuran koefisien refleksi dari antenna tersebut. Perbandingan level tegangan yang kembali ke pemancar ( ) dan yang dating menuju beban ( ) ke sumbernya lazim disebut koefisien pantul atau koefisien refleksi yang dinyatakan dengan symbol “Γ”.

(2.8)

hubungan antara koefisien refleksi, impedansi karakteristik saluran ( ) dan impedansi beban/antena ( ) dapat ditulis :

(2.9)

harga koefisien refleksi ini dapat bervariasi antara 0 (tanpa pantulan/match) sampai 1, yang berarti sinyal yang dating ke beban seluruhnya dipantulkan kembali ke sumbernya semula. Maka untuk pengukuran Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), dinyatakan sebagai berikut :

(18)

besarnya VSWR yang ideal adalah 1, yang berarti semua daya yang diradiasikan antenna pemancar diterima oleh antenna penerima (match). Semakin besar nilai VSWR menunjukan bahwa daya yang dipantulkan juga semakin besar dan tidak match. Dalam prakteknya VSWR harus bernilai lebih kecil dari 2 (dua).

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.

Antena microstrip adalah suatu konduktor metal yang menempel diatas ground plane yang diantaranya terdapat bahan dielektrik seperti tampak pada Gambar 2.5 Antena mikrostrip merupakan antena yang memiliki massa ringan, mudah untuk dipabrikasi, dengan sifatnya yang konformal sehingga dapat ditempatkan pada hampir semua jenis permukaan dan ukurannya kecil dibandingkan dengan antena jenis lain. Karena sifat yang dimilikinya, antena mikrostrip sangat sesuai dengan kebutuhan saat ini sehingga dapat di-integrasikan dengan peralatan telekomunikasi lain yang berukuran kecil, akan tetapi antena gain dan directivity yang kecil, serta efisiensi rendah.

(19)

Bentuk konduktor bisa bermacam-macam tetapi yang pada umumnya digunakan berbentuk empat persegi panjang dan lingkaran karena bisa lebih mudah dianalisis. Adapun jenis-jenis antena microstrip terlihat pada Gambar2.6.

Gambar 2.6 Jenis patch antena mikrostrip

Antena mikrostrip adalah salah satu jenis antena wireless yang paling popular digunakan saat ini. Ada beberapa alasan kenapa antena microstrip sangat terkenal :

a. Sangat mudah dipabrikasi.

b. Selaras dengan permukaan non-planar

c. Sangat murah karena hanya dengan menggunakan papan cetak sirkuit d. Fleksibel sehingga menghasilkan berbagai macam pola dan polarisasi

yang berbeda

e. strukturnya sangat kuat

2.4.1 Model Cavity

Untuk menganalisi sebuah antena microstrip, maka diperlukan sebuah pemodelan yang dapat menggambarkan kondisi antena ke dalam sebuah kondisin persamaan yang dapat dianalisis secara kuat. Berbagai pemodelan untuk antena

(20)

mikrostrip tersebut telah banyak dikemangkan dan satu diantaranya yang populer adalah model cavity.

Pada model cavity, daerah interior yaitu ruang antara patch dan ground plane diasumsikan sebagai sebuah ruang (cavity) yang dilingkari oleh suatu dinding magnetik sepanjang tepinya, dan diapit oleh dinding elektrik dari atas dan bawah. Model cavity dari sebuah antena mikrostrip diperlihatkan pada Gambar 2.7. Beberapa asumsi model cavity berdasarkan observasi dari substrat tipis (h<<λ_0).

a. Medan di daerah interior tidak bervariasi dengan z (∂_/∂_z≡_{0) karena} substrat sangat tipis (h<<λ_0).

b. Medan elektrik hanya muncul dalam arah z, Ez saja, dan medan magnetis hanya ada komponen transvers-nya saja (Hx, dan Hy) di daerah yang dibatasi oleh patch dan ground plane. Observasi ini juga memperhatikan dinding elektris atas bawah.

c. Patch arus listrik tidak mempunyai komponen normal pada ujung metal, yang termasuk komponen tangensial dari sepanjang sisi diabaikan,

Model cavity ini menggunakan persamaan Maxwell. Adapun persamaan

Maxwell untuk daerah dibawah patch adalah sebagai berikut:

(2.11)

(2.12)

(2.13)

(21)

Gambar 2.7 distribusi muatan dan densitas arus yang terbentuk pada patch microstrip.

Ketika suatu patch diberikan daya, maka akan terjadi distribusi muatan seperti yang terlihat pada bagian atas dan bawah dari permuakaan elemen peradiasi dan pada bagian ground plane (Gambar 2.7). Distribusi muatan ini diatur dengan dua mekanisme yaitu mekanisme aktraktif dan mekanisme repulsif. Mekanisme aktraktif terjadi antara dua muatan yang berlawanan yaitu pada bagian bawah patch dan bagian ground plane yang cenderung untuk mempertahankan kosentrasi muatan pada bagian bawah patch. Mekanisme repulsif terjadi antara muatan yang terdapat pada bagian bawah patch. Hal tersebut akan menyebabkan beberapa muatan terdorong dari bagian bawah patch ke bagian atas dari patch. Pergerakan muatan ini akan menyebabkan arus mengalir pada bagian bawah dan atas dari patch. Kedua jenis mekanisme ini dperlihatkan pada Gambar 2.7 beserta dengan kerapatan arusnya (J). Dapat diasumsikan bahwa besarnya arus yang mengalir ke atas permukaan patch adalah nol, sehingga tidak menyebabkan adanya medan magnet tangensial ke ujung patch. Hal ini menyebabkan keempat dinding samping menyerupai permukaan magnet konduksi yang sempurna sehingga tidak mengganggu medan magnetik menyebabkan distribusi medan elektrik tetap berada di bawah permukaan patch.

(22)

2.4.2 Parameter Umum Antena Mikrostrip

Untuk dapat melihat kerja dari antena microstrip, maka perlu diamati parameter – parameter pada microstrip. Beberapa parameter umum dijelaskan sebagai berikut.

2.4.2.1 Dimensi Antena

Untuk mencari dimensi antena microstrip (W dan L), harus diketahui terlebih dahulu parameter bahan yang digunakan yaitu tebal dielektrik (h), konstanta dielektrik ( ), tebal konduktor (t) dan rugi – rugi bahan. Panjang antena microstrip harus disesuaikan, karena apabila terlalu pendek maka bandwidth akan sempit sedangkan apabila terlalu panjang bandwidth akan menjadi lebih lebar tetapi efisiensi radiasi akan menjadi kecil. Dengan mengatur lebar dari antena microstrip (W) impedansi input juga akan berubah. Pendekatan yang digunakan untuk mencari panjang dan lebar antena microstrip dapat menggunakan persamaan :

(2.15) dimana :

W = lebar konduktor = konstanta dielektrik

c = kecepatan cahaya di ruang hampa = frekuensi kerja antenna

Sedangkan untuk menentukan panjang patch (L) diperlukan parameter ΔL

yang merupakan pertambahan panjang dari L akibat adanya fringing effect. Pertambahan panjang dari L (ΔL) tersebut dirumuskan dengan :

(23)

(2.16)

Dimana h merupakan tinggi substrat atau tebal substrat, dan adalah konstanta dielektrik relatif yang dirumuskan sebagai :

(2.17)

Dengan panjang patch (L) dirumuskan oleh :

(2.18)

dimana merupakan panjang patch efektif yang dapat dirumuskan dengan :

(2.19)

2.4.2.2 Teknik Pencatuan

Antena microstrip dapat dicatu dengan beberapa metode. Metode-metode ini dapat diklasifikasikan ke dalam dua kategori, yaitu terhubung (contacting) dan tidak terhubung (non-contacting). 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 microstrip dengan patch. Beberapa teknik pencatuan yang sering digunakan, yaitu : teknik microstrip line, coaxial probe, aperture coupling dan proximity coupling. Dalam hal ini perancangan dilakukan dengan teknik pencatu microstrip line.

(24)

2.4.2.3 Lebar Pencatu (Feed Point)

Setelah menghitung panjang dan lebar dari patch untuk substrate yang telah diberikan, langkah selanjutnya adalah menentukan lebar pencatu, panjang pencatu dimana dalam perancangan ini besarnya panjang pencatu sangat mempengaruhi nilai VSWR dan besarnya lebar (W) sangat mempengaruhi nilai panjang pencatu dapat dituliskan dalam persamaan :

(2.20)

dan untuk lebar pencatu sangat dipengaruhi dengan tinggi bahan substrate dan jenis bahan substrate yang digunakan. Dapat dituliskan dalam persamaan :

(2.21)

dimana,

(2.22)

untuk mencari dimana letak posisi pencatu dapat dicari dengan rumus :

(2.23)

dimana,

(25)

2.5 WLAN (Wireless Local Area Network)

Pada akhir 1970-an IBM mengeluarkan hasil percobaan mereka dalam merancang WLAN dengan teknologi IR, perusahaan lain seperti Hewlett-Packard (HP) menguji WLAN dengan RF. Kedua perusahaan tersebut hanya mencapai data rate 100 Kbps. Karena tidak memenuhi standar IEEE 802 untuk LAN yaitu 1 Mbps maka produknya tidak dipasarkan. Baru pada tahun 1985, (FCC) menetapkan pita Industrial, Scientific and Medical (ISM band) yaitu 902-928 MHz, 2400-2483.5 MHz dan 5725-5850 MHz yang bersifat tidak terlisensi, sehingga pengembangan WLAN secara komersial memasuki tahapan serius. Barulah pada tahun 1990 WLAN dapat dipasarkan dengan produk yang menggunakan teknik spread spectrum (SS) pada pita ISM, frekuensi terlisensi 18-19 GHz dan teknologi IR dengan data rate >1 Mbps. Pada tahun 18-1997, sebuah lembaga independence bernama IEEE membuat spesifikasi/standar WLAN pertama yang diberi kode 802.11. Peralatan yang sesuai standar 802.11 dapat bekerja pada frekuensi 2,4GHz, dan kecepatan transfer data (throughput) teoritis maksimal 2 Mbps.

Pada bulan Juli 1999, IEEE kembali mengeluarkan spesifikasi baru bernama 802.11b. Kecepatan transfer data teoritis maksimal yang dapat dicapai adalah 11 Mbps. Kecepatan tranfer data sebesar ini sebanding dengan Ethernet tradisional (IEEE 802.3 10Mbps atau 10Base-T). Peralatan yang menggunakan standar 802.11b juga bekerja pada frekuensi 2,4Ghz. Salah satu kekurangan peralatan wireless yang bekerja pada frekuensi ini adalah kemungkinan terjadinya interferensi dengan cordless phone, microwave oven, atau peralatan lain yang menggunakan gelombang radio pada frekuensi sama.

(26)

Pada saat hampir bersamaan, IEEE membuat spesifikasi 802.11a yang menggunakan teknik berbeda. Frekuensi yang digunakan 5Ghz, dan mendukung kecepatan transfer data teoritis maksimal sampai 54Mbps. Gelombang radio yang dipancarkan oleh peralatan 802.11a relatif sukar menembus dinding atau penghalang lainnya. Jarak jangkau gelombang radio relatif lebih pendek dibandingkan 802.11b. Secara teknis, 802.11b tidak kompatibel dengan 802.11a. Namun saat ini cukup banyak pabrik hardware yang membuat peralatan yang mendukung kedua standar tersebut. Pada tahun 2002, IEEE membuat spesifikasi baru yang dapat menggabungkan kelebihan 802.11b dan 802.11a. Spesifikasi yang diberi kode 802.11g ini bekerja pada frekuensi 2,4Ghz dengan kecepatan transfer data teoritis maksimal 54Mbps. Peralatan 802.11g kompatibel dengan 802.11b, sehingga dapat saling dipertukarkan. Misalkan saja sebuah komputer yang menggunakan kartu jaringan 802.11g dapat memanfaatkan access point 802.11b, dan sebaliknya.

Pada tahun 2006, 802.11n dikembangkan dengan menggabungkan teknologi 802.11b, 802.11g. Teknologi yang diusung dikenal dengan istilah MIMO (Multiple Input Multiple Output) merupakan teknologi Wi-Fi terbaru. MIMO dibuat berdasarkan spesifikasi Pre-802.11n. Kata ”Pre-” menyatakan “Prestandard versions of 802.11n”. MIMO menawarkan peningkatan throughput, keunggulan reabilitas, dan peningkatan jumlah klien yg terkoneksi. Daya tembus MIMO terhadap penghalang lebih baik, selain itu jangkauannya lebih luas sehingga Anda dapat menempatkan laptop atau klien Wi-Fi sesuka hati. Access Point MIMO dapat menjangkau berbagai perlatan Wi-Fi yg ada disetiap sudut ruangan. Secara teknis MIMO lebih unggul dibandingkan saudara tuanya

(27)

802.11a/b/g. Access Point MIMO dapat mengenali gelombang radio yang dipancarkan oleh adapter Wi-Fi 802.11a/b/g. MIMO mendukung kompatibilitas mundur dengan 802.11 a/b/g. Peralatan Wi-Fi MIMO dapat menghasilkan kecepatan transfer data sebesar 108Mbps.Wireless Local Area Network (WLAN) adalah suatu jaringan area lokal nirkabel yang digunakan gelombang radio sebagai media transmisinya dan untuk memberi sebuah koneksi jaringan ke seluruh pengguna dalam area sekitar. Area dapat berjarak dari ruangan tunggal ke seluruh kampus.

WLAN adalah suatu jaringan nirkabel yang menggunakan frekuensi radio untuk komunikasi antara perangkat komputer dan akhirnya titik akses yang merupakan dasar dari transceiver radio dua arah yang tipikalnya bekerja di bandwidth 2,4 GHz ( 802.11b, 802.11g). Kebanyakan peralatan mempuanyai kualifikasi Wi-Fi(wireless fidelity) dan menawarkan beberapa level keamanan seperti WEP dan WPA.

2.5.1 Topologi Jaringan WLAN

Topologi adalah istilah yang digunakan untuk menguraikan cara bagaimana komputer terhubung dalam suatu jaringan. Topologi ini biasanya dibedakan dari dua sisi, yaitu topologi fisik dan topologi logika. Topologi fisik menguraikan layout perangkat keras jaringan sedangkan topologi logika menguraikan perilaku komputer jaringan dari sudut pandang operator. Ada tiga jenis topologi yang biasa digunakan pada WLAN yaitu bus, cincin (ring), bintang (star), dan pohon (tree).

(28)

2.5.2 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.

2.5.3 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 menggunakan teknologi penyebaran spektrum Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) dan Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) yang beroperasi 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.

(29)

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.

2.5.4 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. Seperti terlihat dari tabel dibawah ini :

(30)

Tabel 2.1 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 dimasukan untuk menyediakan

kecepatan hingga 54 Mbps

802.11h Mendefinisikan pengeturan spectrum 5 Ghz band yang digunakan di eropa dan asia fasifik 802.11i Menyediakan keamanan yang lebih baik. Penentuan

alamat dimana terdapat kelemahan pada protocol authentifikasi dan enkripsi

80211j PEnambahan pengalamatan pada kanal 4,9 Ghz hingga 5 Ghz untuk standar 802.11a di jepang.

2.5.5 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 -

(31)

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 performa dari standar.

2.5.6 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

(32)

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.

2.5.7 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 2.2.

(33)

Tabel 2.2 Wi-Fi Channel Channel Frequency

(MHz)

North America Japan Most Of World1

1 2412 Yes Yes Yes

2 2417 Yes Yes Yes

3 2422 Yes Yes Yes

4 2427 Yes Yes Yes

5 2432 Yes Yes Yes

6 2437 Yes Yes Yes

7 2442 Yes Yes Yes

8 2447 Yes Yes Yes

9 2452 Yes Yes Yes

10 2457 Yes Yes Yes

11 2462 Yes Yes Yes

12 2467 No Yes Yes

13 2472 No Yes Yes

14 2484 No 11b only No

2.6 ANSOFT High Frequency Structure Simulator v11.

Banyak perangkat lunak (software) simulasi yang digunakan dalam menganalisis karakteristik antena mikrostrip. Salah satunya adalah. Dalam Tugas Akhir ini menggunakan Ansoft High Frequency Structure Simulator v11 untuk menganalisis karakteristik antena microstrip patch segi empat. Ansoft High Frequency Structure Simulator v11 adalah software yang mempunyai skematik terintegrasi dan manajemen disain front-end dalam teknologi simulasi.

Ansoft High Frequency Structure Simulator v11 juga merupakan dasar dari perancangan desain yang menyarankan pemakai untuk mendesain model dan

(34)

mensimulasikannya secara analog, RF, aplikasi mixed-signal, membentuk papan sirkuit, dan memperformasikan sinyal tersebut. Software simulasi ini sangat fleksibel dan mudah untuk digunakan. Dalam software ini terdapat bentuk-bentuk skematik dengan berbagai macam layout, dan mempunyai bermacam bentuk visualisasi dan analisis data.

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 kedalam 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:

• Package Modeling à BGA, QFP, Flip-Chip

• PCB Board Modeling à Power/Ground planes, Mesh Grid Grounds,Backplanes

• Silicon/GaAs à Spiral Inductors, Transformers

• EMC/EMI à Shield Enclosures, Coupling, Near- or Far-Field Radiation s

• Antennas/Mobile Communications à Patches, Dipoles, Horns, ConformalCell Phone Antennas, Quadrafilar Helix, Specific Absorption Rate(SAR), Infinite Arrays, Radar Cross Section(RCS), Frequency Selective Surfaces(FSS)

(35)

HFSS adalah simulator interaktif yang elemen dasar mesh-nya adalah tetrahedron. Hal ini membuat kita dapat menyelesaikan persoalan yang berhubungan dengan bentuk geometri 3 dimensi yang berubah-ubah khususnya yang memilki bentuk dan kurva yang kompleks.

(36)

PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH

RECTANGULAR

3.1 Umum

Pada tugas akhir ini akan dirancang sebuah antena mikrostrip patch rectangular yang dapat digunakan pada sistem wireless LAN baik sebagai penguat antena pada Access Point (AP) atau Wireless Router ataupun pada sisi terminal (laptop, PC dan PDA). Dengan penggunaan antena microstrip dengan harga yang relatif murah dan USB wireless adapter sebagai penangkap sinyal, maka antena ini merupakan pilihan yang tepat untuk solusi internet yang murah dan cepat. Perancangan antena ini dilakukan dengan menggunakan simulator antena Ansoft HFSS v11.

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 v11.

Untuk mendapatkan rancangan antena yang optimal dilakukan beberapa karakterisasi berupa perubahan panjang saluran pencatu dan perubahan dimensi

patch. Dengan melakukan beberapa perubahan selanjutnya diperoleh hasil rancangan

yang lebih optimal tersebut. Dengan simulator Ansoft HFSS v11. dapat diperoleh parameter – parameter antena yang dihasilkan berupa nilai VSWR, Gain antena dan pola radiasinya.

(37)

digambarkan dengan diagram alur pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Flowchart perancangan antena mikrostrip rectangular patch

3.2 Jenis Substrat Yang Digunakan

Didalam pemilihan jenis substrate dibutuhkan pengetahuan secara umum mengenai jenis substrate yang akan digunakan mulai dari kualitas, ketersediaan di pasaran dan harga dari bahan tersebut yang akan sangat mempengaruhi nilai jual apabila dipabrikasi secara massal untuk dipasarkan.

(38)

adalah sebagai berikut :

Tabel 3.1 Spesifikasi substrate yang digunakan

Jenis substrate FR4 – Epoxy

Konstanta Dielektrik Relatif (_ε

r) 4.4

Dielektri Loss Tangent (tanδ) 0.02

Ketebalan Substrate (_{h1 –h2}) 1.6 mm

3.3 Perancangan Dimensi Patch Antena

Antena yang akan dirancang pada Tugas Akhir ini adalah antena microstrip dengan frekuensi kerja 2.4 GHz. Untuk perancangan awal dari dimensi antena digunakan perhitungan pada antena microstrip dengan patch berbentuk segi empat dengan menggunakan persamaan (2.15), (2.16), (2.17), (2.18) dan (2.19), maka persamaan sebagai berikut:

(2.15) dengan nilai c = 3x108_{m/s dan}_f

0 = 2,4 GHz.

W = 37,7 mm

(2.17)

dimana nilai h = 1.6 mm , W = 37,7 mm dan ε = 4,4 maka,

(39)

(2.16)

dimana h = 1,6 mm , W = 37,7 mm

ΔL = 0.877 mm

(2.19) dimana :

f0 = 2,4 GHz

εreff = 1,8017

maka :

Leff = 46,5 mm

L – Leff = ΔL (2.18)

dengan besar

Leff = 46,5 mm

ΔL = 0.877 mm

maka:

(40)

Pada perancangan ini, perlunya sebuah program simulator untuk membantu proses rancang bangun antena microstrip patch segi empat. simulasi dilakukan untuk melihat apakah perhitungan yang dilakukan telah cocok dengan VSWR yang diinginkan atau tidak dengan frekuensi 2,4 GHz. Simulasi dilakukan dengan perangkat lunak simulator Ansoft High Frequency Structure Simulator v11.

3.4.1 Memulai HFSS

Pertama double-click di HFSS icon di desktop Windows sehingga muncul tampilan seperti Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Tampilan awal HFSS

Lalu klik kanan pada Project Manager kemudian pilih Save As pada sub menu tersebut sehingga tampilan akan menjadi seperti Gambar 3.3.

(41)

Gambar 3.3 Menu save as Lalu klik save setelah folder penyimpan data dipilih.

3.4.2 Perancangan Substrate

Untuk membuat substrate, pada itemDraw pilih box atau dengan langsung memilih Draw Box pada toolbar kemudian data diisi seperti pada gambar 3.4 dengan memilih bahan FR4 – epoxy kemudian mengganti nama box tersebut dengan Substrate.

(42)

Setelah itu nilai koordinat dimasukan seperti pada Gambar 3.5

Gambar 3.5 Pengisian koordinat untuk letak dan besar substrate Dengan nilai kordinat seperti pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Data substrate

Starting Point (mm) Full Length (mm) x = -10 dx = 80 y = -10 dy = 80 z =0 dz = -1.6

3.4.3 Perancangan Patch

Tahapan setelah perancangan substrate adalah perancangan patch adapun langkah-langkah perancangannya adalah pada item Draw pilih box atau dengan langsung memilih Draw Box pada toolbar kemudian data diisi seperti pada gambar 3.6 dengan memilih bahan Cooper kemudian mengganti nama box tersebut dengan Patch.

(43)

Gambar 3.6 Perancangan patch Setelah itu nilai koordinat dimasukan seperti pada Gambar 3.7

Gambar 3.7 Pengisian koordinat untuk letak dan besar patch Dengan nilai koordinat seperti pada tabel 3.3.

Tabel 3.3 Data Patch

Starting Point (mm) Full Length (mm) x = 1.25 dx = 57.5 y = 15.75 dy = 28.5 z =0 dz = 0.035

(44)

3.4.4 Perancangan Feed line

Pada perancangan ini langkah yang harus dilakukan adalah memilih pada item Draw kemudian pilih box atau dengan langsung memilih Draw Box pada toolbar kemudian data diisi seperti pada gambar 3.8 dengan memilih bahan Cooper kemudian mengganti nama box tersebut dengan Feed line.

Gambar 3.8 Perancangan feed line Setelah itu nilai koordinat dimasukan seperti pada Gambar 3.9

(45)

Dengan nilai koordinat seperti pada tabel 3.4.

Tabel 3.4 Data Feed line

Starting Point (mm) Full Length (mm) x = 31 dx = 1.5 y = -10 dy = 25.75

z =0 dz = 0.035

Setelah feed line tebentuk maka kita harus menyatukan antara feed line dengan patch-nya dengan cara klik CTRL kemudian pilih feed line dengan patch lalu pada salah satu kalik kanan pilih Edit kemudian Boelan lalu Unite pilih ok, maka kemudian kedua benda tersebut sudah menjadi satu bagian seperti pada gambar 3.10.

(46)

3.4.5 Perancangan Ground

Untuk membuat ground, pada item Draw pilih box atau dengan langsung memilih Draw Box pada toolbar kemudian data diisi seperti pada gambar 3.11 dengan memilih bahan Cooper kemudian mengganti nama box tersebut dengan Ground.

Gambar 3.11 Perancangan ground Setelah itu nilai koordinat dimasukan seperti pada Gambar 3.12

(47)

Dengan nilai kordinat seperti pada Tabel 3.5.

Tabel 3.5 Data ground

Starting Point (mm) Full Length (mm) x = -10 dx = 80 y = -10 dy = 80 z = -1.6 dz = -0.035

3.4.6 Perancangan Boundary

Untuk membuat boundary, pada item Draw pilih box atau dengan langsung memilih Draw Box pada toolbar kemudian data diisi seperti pada gambar 3.13 dengan memilih bahan air kemudian mengganti nama box tersebut dengan Boundary.

Gambar 3.13 Perancangan boundary Setelah itu nilai koordinat dimasukan seperti pada Gambar 3.13

(48)

Gambar 3.14 Pengisian kooordinat untuk letak dan besar boundary Dengan nilai kordinat seperti pada Tabel 3.6.

Tabel 3.6 Data boundary

Starting Point (mm) Full Length (mm) x = -12 dx = 84 y = -12 dy = 84 z = -3 dz = 100

3.4.7 Assign Excitation

Untuk membuat sebuah port eksitasi langkah pertama adalah pada item Draw pilih rectangular kemudian data koordinat diisi seperti pada tabel 3.7

Tabel 3.7 Data wave port

Starting Point (mm) Full Length (mm) x = 31 dx = 1.5 y = -10 Axis

(49)

Dengan nilai koordinat seperti pada Tabel 3.7 maka akan terbentuk seperti gambar 3.15, kemudian klik kanan pada rectangle tersebut pilih Assign Excitation kemudian pilih Wave Port lalu enter.

Gambar 3.15 Perancangan wave port

Setelah itu akan muncul pop-up pilihan seperti pada gambar 3.16 kemudian klik next lalu akan muncul pop-up kemudian pilih New Line lalu next dan klik finish.

(50)

Gambar 3.17 Pop-up 2 wave port

Gambar 3.18 Wave port 3.4.8 Analysis Setup

Untuk mengetahui hasil simulasi diperlukan langkah-langkah untu menjalankan simulator Ansoft High Frequency Structure Simulator v11. Berikut langkah-langkah yaitu klik menu pada HFSS kemudian pilih analysis setup, pilih add solution setup, maka akan muncul pada layar adalah solution setup window. Kemudian isi nama setup-nya, diikuti yang ada di dalam tab, kemudian isi nilai dari solution frequency menjadi 2.4GHz. Nilai solution frequency ini sama untuk

(51)

tiap setup. Lalu isi nilai maximum number of phases menjadi 10. Kemudian isi nilai maximum delta S sebesar 0,01 lalu pilih OK.

Gambar 3.19 Pengisian data Analysis setup 3.4.9 ADD Frequency Sweep

Langkah 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 1 GHz, frekuensi stop 4 GHz dan buat nilai count menjadi 50. Lalu klik tombol OK.

(52)

Gambar 3.20 Setup1

Gambar 3.21 Pengisian data frequency sweep

3.4.10 Model Validation

Langkah berikutnya adalah memeriksa model yang dibuat caranya dengan klik menu HFSS lalu pilih validation check. Tujuan dari validation check ini adalah untuk memeriksa apakah model yang kita buat sudah layak dan benar

(53)

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.

Gambar 3.22 Gambar model antena yang dihasilkan

(54)

3.4.11 Analyze

Setelah melewati validation check, langkah selanjutnya adalah menganalisis model. Untuk menganalisis model ini dengan klik menu HFSS lalu pilih analyze all. Pada langkah ini program akan menjalankan perhitungan secara otomatis agar bias didapatkan hasil dari perancangan.

3.4.12 Create Report

Setelah proses analisis selesai maka hasil dapat ditampilkan dalam grafik 2D, grafik 3D, plot-plot dan tabel. Untuk dapat melihat hasil-hasil tersebut pada menu bar pilih HFSS kemudian pilih report kemudian kita dapat memilih report yang kita inginkan.

(55)

3.5 Hasil Simulasi

Setelah menganalisis model rancangan microstrip patch segi empat, maka didapatkan hasil pola radiasi, gain, VSWR

3.5.1 Return Loss dan Frekuensi

Dari hasil perancangan kemudian disimulasikan didapatkan return loss dan frekuensi sebesar 2,402 GHz.

Gambar 3.25 Return Loss danFrekuensi yang didapat dari hasil perancangan 3.5.2 Pola Radiasi

Dari simulasi hasil perancangan maka didapatkan pola radiasi seperti terdapat pada gambar 3.26.

(56)

3.5.3 Gain

Dari hasil perancangan besar gain yang didapat sebesar 2,13 dB pada frekuensi 2,402 GHz seperti yang terdapat pada gambar 3.27 dibawah ini.

Gambar 3.267Gain yang didapat dari hasil perancangan

3.5.4 VSWR

Dari hasil perancangan kemudian disimulasikan nilai VSWR yang didapat adalah 1.15 pada frekuensi 2,402 GHz seperti terdapat pada gambar 3.28 dibawah ini.

Gambar 3.28 Nilai VSWR yang didapatkan dari perancangan

(57)

PENGUKURAN DAN ANALISA

4.1 Umum

Dalam bab ini membahas tentang pengukuran antena mikrostrip patch rectangular yang dirancang, pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui kinerja apakah antena yang dirancang sesuai dengan harapan dan dapat diimplementasikan pada jaringan Wireless.

Hasil pengukuran parameter-parameter antena mikrostrip patch rectangular meliputi nilai dari return loss, impedansi, pola radiasi, VSWR dan gain yang optimum pada frekuensi kerja 2,4 GHz.

4.2 Pengukuran Antena Mikrostrip Patch Rectangular.

Setelah proses perancangan dan pembuatan antena mikrostrip patch rectangular proses selanjutnya adalah berupa pengukuran atau pengujian dari antena yang dirancang tersebut.

Ada beberapa parameter antena yang diukur untuk menunjukan karakteristik serta kemampuan kerja dari antena antara lain SWR, Impedansi, Pola Radiasi dan Gain.

Pengukuran antena mikrostrip patch rectangular ini dilakukan di Labolatorium Telekomunikasi, Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi – Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia ( PPET – LIPI ).

(58)

4.2.1 Pengukuran VSWR dan Impedansi

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) dan impedansi input merupakan parameter yang mengindikasikan kesesuaian dari antenna terhadap saluran transmisi dan frekuensi kerjanya, sehingga mempengaruhi daya yang diterima. Pengukuran ini menggunakan Vector Network Analyzer Advantest R3770 unutuk mendapatkan nilai VSWR dan impedansinya.

Gambar 4.1 Vector Network Analyzer Advantest R3770

Peralatan yang digunakan pada pengukuran VSWR dan impedansi input adalah : 1. Vector Network Analyzer Advantest R3770.

2. Antena mikrostrip patch rectangular 2,4 GHz. 3. Kabel coaxial.

(59)

Gambar 4.2 Rangkaian untuk pengukuran parameter-parameter antena menggunakan Vector Network Analyzer Advantest R3770

Langkah-langkah pengukuran VSWR adalah sebagai berikut : 1. Merangkai antena dan alat ukur seperti pada Gambar 4.2 2. Menghidupkan Vector Network Analyzer Advantest R3770

3. Menghubungkan antenna mikrostrip patch rectangular yang sudah dihubungkan dengan SMA-Connector dengan kabel Coaxial dengan Vector Network Analyzer Advantest R3770

4. Mengambil data untuk nilai VSWR berupa gambar yang tampil di Vector Network Analyzer Advantest R3770 kemudian file disimpan

5. Mengambil data untuk nilai Impedansi input dengan model gambar Smith Chart di Vector Network Analyzer Advantest R3770 kemudian file disimpan

(60)

4.2.2 Pengukuran Return Loss

Pengukuran return loss dilakukan dengan cara yang hampir sama dengan pengukuran VSWR dan Impedansi. Return Loss sendiri adalah parameter yang menginidikasikan seberapa matching antenna yang didesain.

Peralatan yang digunakan pada pengukuran VSWR dan impedansi input adalah : 1. Vector Network Analyzer Advantest R3770.

2. Antena mikrostrip patch rectangular 2,4 GHz. 3. Kabel coaxial.

Langkah-langkah pengukuran Return Loss adalah sebagai berikut : 1. Merangkai antena dan alat ukur seperti pada Gambar 4.2 2. Menghidupkan Vector Network Analyzer Advantest R3770

3. Menghubungkan antenna mikrostrip patch rectangular yang sudah dihubungkan dengan SMA-Connector dengan kabel Coaxial dengan Vector Network Analyzer Advantest R3770

4. Mengambil data untuk nilai Return Loss berupa gambar yang tampil di Vector Network Analyzer Advantest R3770 kemudian file disimpan

4.2.3 Pengukuran Gain

Untuk menyatakan gain maksimum dari antenna mikrostrip patch rectangular dengan cara membandingkan dengan gain dari sebuah antena isotropis sebagai perbandingan untuk mendapatkan gain yang maksimal.

(61)

4.2.4 Pengukuran Pola Radiasi

Pengukuran pola radiasi dilakukan untuk mengetahui bagaimanakah bentuk pola radiasi antenna mikrostrip patch rectangular yang telah dibuat. Selain hal tersebut yang terpenting adalah seberapa tepatkah perancangan antena dan sejauh mana antena yang telah direalisasikan dibuat sesuai harapan.

Pengukuran pola radiasi ini menggunakan prinsip reprositas dimana bahwa secara ideal satu antena dapat dipergunakan sebagai antena pemancar dan dapat pula dipergunakan sebagai antena penerima. Untuk pengukuran ini dipergunakan prinsip reprositas dimana antena mikrostrip patch rectangular dijadikan sebagai antena penerima.

Pada pengukuran ini dipergunakan dua antena dimana antena pertama adalah antena horn yang dihubungkan dengan sebuah signal generator sebagai antena pengirim dan antena mikrostip patch rectangular sebagai antena penerima yang dihubungkan dengan sebuah spectrum analyzer . Penempatan kedua antenna ini diletakan dalam posisi sejajar dengan ketinggian 140 cm dari lantai dan jarak 2.5 meter antara kedua antena.

(62)

Gambar 4.4 Wiltron Signal Generator

Gambar 4.5 HP Spectrum Analyzer

Pola radiasi suatu antena merupakan suatu karakteristik yang menggambarkan sifat radiasi antena pada medan jauh sebagai fungsi dari arah. Arah pada sisi antena penerima adalah memutar sebanyak 360o baik pada bidang H.

(63)

Gambar 4.7 Posisi antena untuk pengukuran pola radiasi.

Langkah-langkah pengukuran pola radiasi adalah sebagai berikut :

1. menyiapkan peralatan kemudian dirangkai seperti pada Gambar 4.6, kemudian memastikan bahwa posisi antara antena pengirim dan penerima sejajar.

2. Signal generator dihubungkan dengan antena horn sebagai antena pengirim kemudin diset pada frekuensi 2,4 GHz.

3. Spectrum Analyzer dihubungkan dengan antena mikrostrip patch rectangular pada sisi penerima.

4. Mengecek setelah terangkai kemudian memastikan bahwa semua alat berfungsi sebagaimana mestinya.

5. Mencatat nilai level sinyal yang tertera pada spectrum analyzer pada posisi 0o. 6. Memutar posisi antena mikrostrip patch rectangular dengan perubahan masing–masing sebesar 10o sampai dengan 360o , kemudian mencatat nilai level yang didapat pada masing-masing sudut untuk mendapatkan hasil pola radiasi pada bidang H.

(64)

4.3 Hasil Pengukuran

Hasil pengukuran parameter-parameter antena mikrostrip patch rectangular meliputi nilai dari return loss, impedansi, pola radiasi, VSWR dan gain yang optimum pada frekuensi kerja 2,4 GHz.

4.3.1 Hasil Pengukuran VSWR

Dari pengukuran VSWR yang dilakukan pada antena mikrostrip patch rectangular dengan range frekuensi 2,3 GHz – 2,5 GHz, maka didapatkan hasil seperti pada tabel berikut ini.

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran VSWR Antena Mikrostrip Patch Rectangular

NO Frekuensi (GHz) Nilai VSWR

1 2,30 4.986

2 2.35 2.686

3 2.39 1.447

4 2.40 1.266

5 2,41 1.198

6 2,45 1.703

(65)

Gambar 4.8 Grafik Hasil Pengukuran VSWR

Gambar 4.9 Hasil pengukuran VSWR pada Vector Network Analyzer Advantest

R3770. 0 1 2 3 4 5 6 2,30 GHz 2,35 GHz 2,39 GHz 2,40 GHz 2,41 GHz 2,45 GHz 2,48 GHz

VSWR

(66)

Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa nilai VSWR yang terbaik pada frekuensi 2,41 GHz dengan nilai 1.198, namun antena mikrostrip patch rectangular ini dirancang untuk frekuensi 2,40 GHz dengan nilai VSWR pada frekuensi tersebut sebesar 1.266, nilai tersebut masih berada pada nilai yang diizinkan untuk simulasi dan pabrikasi yaitu ≤ 2.

4.3.2 Hasil Pengukuran Return Loss

Dari hasil pengukuran return loss didapatkan hasil seperti pada tabel di bawah ini.

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Return Loss Antena Mikrostrip Patch Rectangular

NO Frekuensi (GHz) Return Loss (dB)

1 2,30 -3.546

2 2.35 -6.812

3 2.39 -14.682

4 2.40 -18.802

5 2,41 -20.712

6 2,45 -11.641

(67)

Gambar 4.10 Grafik Hasil Pengukuran Return Loss

Gambar 4.11 Hasil pengukuran Return Loss pada Vector Network Analyzer

Advantest R3770. ‐25 ‐20 ‐15 ‐10 ‐5 0 2,30 Ghz 2,35 GHz 2,39 GHz 2,40 GHz 2,41 GHz 2.45 GHz 2,475 GHz

Return Loss

(68)

Dari tabel hasil pengukuran return loss diatas didapatkan bahwa nilai terendah berada pada frekuensi 2,41 GHz sebesar -20.217 dB.

4.3.3 Hasil Pengukuran Impedansi

Dari hasil pembacaan data pada smith chart hasil pengukuran impedansi pada range frekuensi antara 2.30 GHz – 2.475 GHz didapatkan nilai impedansi sebagai berikut.

Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Impedansi Antena Mikrostrip Patch Rectangular

NO Frekuensi (GHz) Nilai Real (Ω) Nilai Imajiner (Ω) Induktansi

1 2.30 10.036 4.370 302.333 pH

2 2.35 21.213 17.388 1.177 nH

3 2.39 43.315 18.527 1.233 nH

4 2.40 56.713 10.779 714.837 pH

5 2.41 59.963 71.433 m 4.717 pH

6 2.45 36.522 -18.653 3.492 pF

7 2.48 27.447 -8.351 7.700 pF

Impedansi input antena dinyatakan dalam bentuk kompleks yang memiliki dua bagian yaitu bagian real dan bagian imajiner. Bagian real merupakan resistansi atau tahanan masukan yang menyatakan daya yang diradiasikan oleh antena pada medan jauh. Sedangkan pada bagian imajiner adalah merupakan masukan yang menyatakan daya yang tersimpan pada medan dekat antena atau dapat ditulis :

(69)

Zin = Rin + j Xin (Ω) (2.5) dimana :

R = Nilai real X = Nilai imajiner

Gambar 4.12 Hasil pengukuran Impedansi pada Vector Network Analyzer Advantest R3770.

Maka jika dilihat dari hasil pengukuran mode Smith Chart pada tabel diatas, antena mikrostrip patch rectangular memiliki impedansi input yang optimal pada frekuensi 2,41 GHz sebesar 59.963 + j71.433 mΩ. Besar nilai tersebut mempengaruhi nilai VSWR karena apabila antena tersebut dihubungkan dengan saluran transmisi yang mempunyai impedansi karakteristik sebesar 50Ω, maka akan menimbulkan

(70)

gelombang pantul dimana perbandingannya dikenal dengan VSWR atau Voltage Standing Wave Ratio.

4.3.4 Hasil Pengukuran Gain

Pengukuran gain dilakukan dengan cara membandingkan antara antena mikrostrip patch rectangular dengan sebuah antena horn sebagai antena referensi dengan besar gain sebesar 37 dBm pada frekuensi 2,40 GHz. Maka dari hasil pengukuran gain didapatkan hasil sebesar 40,02 Dbm, maka gain antena dapat dihitung dengan persamaan :

Ga (dB) = Pa (dBm) – Ps (dBm) (4.2) Ga = 40,02 – 37

Ga = 3,02 dBm

Pengukuran untuk mendapatkan nilai gain yang tepat sulit dilakukan karena bayak faktor yang mempengaruhi nilai dari gain itu sendiri seperti kondisi ruangan yang dipenuhi benda dan pengaruhnya terhadap pengukuran, sinyal akan mengalami attenuasi di ruang bebas dan diserap oleh berbagai benda dalam ruangan pengukuran dan gelombang pantul akibat benda-benda di sekitar pengukuran.

4.3.5 Hasil Pengukuran Pola Radiasi

Setelah melakukan langkah-langkah untuk pengukuran pola radiasi antena mikrostrip patch rectangular pada bidang H, maka dapat diketahui bentuk dari pola

(71)

radiasi yang diperoleh dari pengukuran level sinyal antena dan data tersebut dinormalisasi.

Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Pola Radiasi Antena Mikrostrip Patch Rectangular Bidang H

NO Posisi (derajat) Level Daya

(dBm)

Level Daya (mW)

1 0 -40.67 8.5 x 10-5

2 10 -42.10 6.17 x 10-5

3 20 -42.99 5.02 x 10-5

4 30 -45.16 3.05 x 10-5

5 40 -47.12 1.94 x 10-5

6 50 -50.37 9.18 x 10-6

7 60 -56.28 2.36 x 10-6

8 70 -58.37 1.46 x 10-6

9 80 -60.21 9.53 x 10-7

10 90 -46.31 2.34 x 10-5

11 100 -45.07 3.11 x 10-5

12 110 -46.70 2.14 x 10-5

13 120 -45.62 2.74 x 10-5

14 130 -46.22 2.39 x 10-5

15 140 -45.62 2.74 x 10-5

16 150 -46.70 2.14 x 10-5

17 160 -43.11 4.89 x 10-5

18 170 -41.73 6.71 x 10-5

19 180 -40.73 8.54 x 10-5

20 190 -41.80 6.61 x 10-5

(72)

NO Posisi (derajat) Level Daya (dBm)

Level Daya (mW)

22 210 -45.66 2.72 x 10-5

23 220 -47.65 1.72 x 10-5

24 230 -49.43 1.14 x 10-5

25 240 -48.32 1.48 x 10-5

26 250 -49.21 1.2 x 10-5

27 260 -52.36 5.81 x 10-6

28 270 -61.21 7.57 x 10-7

29 280 -62.35 5.82 x 10-7

30 290 -53.35 4.62 x 10-6

31 300 -49.76 1.06 x 10-5

32 310 -45.85 2.6 x 10-5

33 320 -44.62 3.45 x 10-5

34 330 -44.21 3.79 x 10-5

35 340 -43.49 4.48 x 10-5

36 350 -41.12 7.73 x 10-5

(73)

Gambar 4.13 Pola Radiasi hasil pengukuran

4.4 Aplikasi Antena Mikrostrip Patch Rectangular Pada Jaringan Wireless

Antena mikrostrip patch rectangular hasil perancangan diaplikasikan sebagai antena penerima atau antena client, namun dalam pengaplikasiannya antena mikrostrip patch rectangular juga diaplikasikan sebagai antena pemancar. Pada pengaplikasian antena mikrostrip patch rectangular di sisi pengirim atau pemancar antena dipasang pada sebuah Wireless router TP-Link TD-W8901G dan pada penerima antena dipasang pada sebuah USB wireless TP-Link TN-WL722N.

4.4.1 Aplikasi Antena Mikrostrip Patch Rectangular Sebagai Pemancar

Untuk mengaplikasikan antena ini sebagai pemancar antena dipasang pada sebuah perangkat Wireless router TP-Link TD-W8901G.

‐70 ‐60 ‐50 ‐40 ‐30 ‐20 ‐10 0 0 10˚ 20˚ 30˚ 40˚ 50˚ 60˚ 70˚ 80˚ 90˚ 100˚ 110˚ 120˚ 130˚ 140˚ 150˚ 160˚ 170˚ 180˚ 190˚ 200˚ 210˚ 220˚ 230˚ 240˚ 250˚ 260˚ 270˚ 280˚ 290˚ 300˚ 310˚ 320˚ 330˚ 340˚ 350˚ 360˚

POLA RADIASI

(74)

Gambar 4.14 Antena Mikrostrip yang terpasang pada Wireless router TP-Link TD-W8901G.

Sebelum antena dipasang sinyal terlebih dahulu dikenali dengan nama SSID “GEMPOL 6” dan sinyal yang dapat diterima sebesar 28 dB seperti telihat pada gambar 4.14 dengan penerima berjarak kurang lebih 12 meter non line of sight. Setelah itu mengganti antena yang terdapat pada Wireless router TP-Link TD-W8901G dengan antena mikrostrip patch rectangular, setelah antenna diganti kemudian sinyal yang tertangkap oleh penerima adalah sebesar 48 dB pada jarak yang sama dengan rate data sebesar 48.0 Mbps.

(75)

Gambar 4.15 Penerimaan sinyal sebelum antena dipasang sebagai pemancar

Gambar 4.16 Penerimaan sinyal setelah antena dipasang sebagai pemancar

Gambar 4.17 Level penerimaan sinyal dan data rate antenna mikrostrip patch

(76)

4.4.2 Aplikasi Antena Mikrostrip Patch Rectangular Sebagai Penerima

Untuk mengaplikasikan antena sebagai penerima antena mikrostrip patch rectangular dipasang pada sebuah perangkat USB Wireless TP-Link TN WL-722N.

Gambar 4.18 Antena Mikrostrip Patch Rectangular yang terpasang pada USB Wireless TP-Link TL-WN722N

Pengaplikasian ini dilakukan dengan terlebih dahulu mencari sinyal yang diinginkan dengan SSID “locapartner” sebelum USB wireless dipasang antena mikrostrip sinyal tertdeteksi sebesar 45 dB seperti terlihat pada gambar 4.18 dengan penerima berada pada jarak kurang lebih 8 meter non line of sight, setelah itu antena yang terdapat pada USB Wireless TP-Link TL-WN722N diganti dengan antena mikrostrip patch rectangular, setelah antena diganti sinyal yang didapat sebesar 65 dB dengan jarak yang sama dan rate data sebesar 54.0 Mbps.

(77)

Gambar 4.19 Penerimaan sinyal sebelum antena dipasang sebagai Penerima

(78)

Gambar 4.21 Level penerimaan sinyal dan data rate antenna mikrostrip patch

rectangular sebagai penerima

4.5 Perbandingan Hasil Simulasi Parameter Antena dengan Hasil Pengukuran

Setelah diperoleh hasil dari pengukuran parameter antena selanjutnya adalah membandingkan hasil tersebut dengan hasil simulasi yang dikerjakan. Berikut ini adalah tabel perbandingan antara parameter hasil pengukuran dengan hasil simulasi

Tabel 4.5 Tabel Perbandingan Hasil Simulasi dengan Hasil Pengukuran

Hasil Pengukuran Hasil Simulasi

Frekuensi 2,410 GHz 2,408 GHz

VSWR 1.198 1.158

Return Loss -20.712 dB -23.110 dB

Impedansi Input 59.963 + j71.433 mΩ 50 Ω

(79)

Dari tabel diatas terlihat bahwa terdapat pergeseran frekuensi dari hasil simulasi yang diinginkan ini dapat disebabkan oleh beberapa hal antara lain :

a. Pergeseran frekuensi dapat disebabkan karena bahan substrate yang digunakan untuk pembuatan ini tidak bersertifikat sehingga nilai εr bisa jadi

bergeser atau tidak sesuai dari nilai yang diinginkan di awal.

b. Pabrikasi yang meleset nilainya atau kurang presisinya ukuran patch yang dibuat pada saat pabrikasi menyebabkan nilai frekuensi yang didapat bergeser. c. Pembacaan oleh alat ukur yang kurang presisi.

Dari tabel diatas juga dapat dilihat perbedaan nilai VSWR dimana hasil dari simulasi nilainya lebih baik daripada hasil pengukuran, hal ini dapat disebabkan

beberapa hal antara lain karena sifatnya yang ideal hasil simulasi mendapatkan nilai yang lebih baik daripada hasil pengukuran, karena pada saat pengukuran radiasi sinyal yang dipancarkan sangat peka terhadap kondisi di sekitarnya maka sinyal dapat mengalami pemantulan atau penyerapan sinyal oleh benda-benda di dalam ruangan percobaan.

Nilai impedansi input yang dihasilkan pun akan ikut berubah seiring dengan perubahan nilai VSWR, maka hasil nilai impedansi input hasil simulasi lebih bagus daripada hasil pengukuran dikarenakan besar impedansi input dipengaruhi oleh nilai VSWR.

Dari kedua nilai VSWR diatas nilai yang didapat pada pengukuran dan simulasi masih dapat dikatakan cukup bagus karena nilai yang didapat masih dibawah 2 dan mendekati nilai 1 dimana nilai 1 merupakan nilai yang ideal.

(80)

Gain yang dihasilkan tenyata hasil pengukuran nilai gain lebih besar daripada nilai simulasi ini dapat terjadi dikarenakan :

a. sinyal mengalami atenuasi di ruang bebas dan sinyal yang dipantulkan maupun diserap oleh benda-benda sekitar ketika pengukuran dilakukan.

(81)

(82)

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari keseluruhan mengenai Tugas Akhir ini , maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Perancangan antena menggunakan software Ansoft HFSS dan didapatkan nilai ukuran patch sebesar W= 57,5 mm dan L= 28,5 mm untuk frekuensi kerja 2,4 GHz.

2. Hasil pengukuran menggunakan patch hasil perancangan didapatkan nilai VSWR sebesar 1.198 dengan impedansi input sebesar 59.963 + j71.433 mΩ dan gain yang didapat dari hasil realisasi antena mikrostrip patch rectangular adalah sebesar 3,02 dB dengan pola radiasi yang didapat adalah pola radiasi terarah.

3. Implementasi antena mikrostrip patch rectangular pada jaringan wireless 2,4 GHz dapat mendapatkan sinyal yang lebih baik ketika diaplikasikan sebagai antena pemancar maupun sebagai antena penerima.

4. Nilai parameter antena mikrostrip patch rectangular yang didapatkan dari hasil pengukuran nilainya terdapat selisih yang tidak terlampau jauh dari hasil simulasi, dengan nilai simulasi nilainya lebih baik daripada pengukuran yang ini dikarenakan sifat dari simulasi yang ideal bila dibandingkan dengan pengukuran yang dilakukan.

(83)

Dari tugas akhir yang telah dilakukan kiranya masih diperlukan perbaikan sehingga dapat menghasilkan hasil yang lebih akurat dan lebih memuaskan. Saran-saran yang dapat diberikan diantaranya adalah pengembangan simulasi untuk mendapatkan dimensi antena maupun simulasi untuk mendapatkan parameter-parameter antenna yang lebih baik lagi, sebelum memulai melakukan pensimulasian kemudian di pabrikasi sebaiknya dilakukan pemilihan bahan material pembuat antena yang tepat atau bersertifikat agar nilai koefisien dari bahan tersebut dapat dipertanggung jawabkan, karena perubahan nilai koefisien dari substrate atau material tersebut akan mengakibatkan perubahan karakteristik dari antena mikrostrip tesebut, selain itu juga keakuratan dalam pabrikasi harus diperhatikan. Penggunaan alat yang harus lebih diperhatikan adalah tingkat presisi alat bantu ukur tersebut agar hasil atau nilai yang didapatkan adalah nilai yang maksimal dan diharapkan dapat memperoleh nilai yang sesuai dengan simulasi.

(84)

DAFTAR PUSTAKA

[1]Russer, Petter. Electromagnetics, Microwave Circuit and Antenna Design for Communications Engineering. Artech House. Norwedia. 2006.

[2] JR. James dan PS Hall, Handbook of Microstrip antenna, Peter Peregrinus Ltd, London, 1989.

[3] Marlosky, Leo G, reviewing of basic microstrip lines, Paper March 2000 [4] Josaphat Tetuko Sri Sumantyo dan Koichi Ito, “ Metoda Moment Untuk Analisa Antena”, Penerbit ITB, Mei 2004

[5] Surjati, Indra, “ Antena Mikrostrip : Konsep dan Aplikasinya” Penerbit Universitas Trisakti, 2010

(85)

I. IDENTITAS DIRI

Nama Lengkap : Rhandy Halim Nim : 13103021

Tampat, Tanggal Lahir : Bandung, 05 September 1985 Agama : Islam

Jenis Kelamin : Laki-laki Status : Mahasiswa

Alamat Asal : Jl. Pungkur Gg. Muncang No. 35 Bandung 40252

No. Handphone : 08122418003

(86)

II. PENDIDIKAN FORMAL

1990 - 1991 : TK Assalam Bandung 1991 - 1997 : SD Assalam II Bandung 1997 - 2000 : SMPN 43 Bandung 2000 – 2003 : SMA BPI I Bandung

(1)

(2)

BAB V