Antena Mikostrip Dual-band WiMAX

20

2.5 Antena Mikostrip Dual-band

Antena mikrostrip dual-band merupakan suatu jenis antena mikrostrip yang dapat bekerja pada dua buah frekuensi yang berbeda. Terdapat tiga jenis teknik untuk mendapatkan antena mikrostrip dual-band, yaitu : a. Orthogonal mode dual-frequency patch antennas b. Multi-patch dual-frequency antennas c. Reactively-loaded dual-frequency patch antennas Orthogonal mode dual-frequency patch antennas adalah satu jenis antena mikrostrip yang dicatu oleh dua mode dominan yang orthogonal satu dengan lainnya. Sedangkan Multi-patch dual-frequency antennas adalah satu jenis antena mikrostrip yang mempergunakan lebih dari satu elemen antena dimana masing- masing elemen mempunyai frekuensi resonansi yang berbeda – beda. Adapaun jenis yang ketiga adalah Reactively-loaded dual-frequency patch antennas, yaitu satu jenis antena mikrostrip yang diberi beban reaktif tambahan sehingga secara keseluruhan antena tersebut akan beresonansi pada dua frekuensi yang berbeda.

2.6 Rugi-rugi Saluran Mikrostrip

Rugi-rugi pada saluran mikrostrip terjadi pada substrat dan elemen peradiasi antena yang dinyatakan dalam faktor pelemahan α. Faktor pelemahan yang paling dominan pada antena mikrostrip tergantung pada faktor geometri, sifat dielektrik dari substrat dan kondukton, serta frekuensi yang digunakan . Ada 3 jenis rugi-rugi yang utama yaitu rugi-rugi dielektrik, rugi-rugi konduktor, dan rugi-rugi radiasi. Universitas Sumatera Utara 21

2.6.1 Rugi-rugi dielektrik

Rugi-rugi dielektrik disebabkan oleh sifat konduktivitas dielektrik dan dinyatakan sebagai koefisien pelemahan dielektrik α d . Besarnya rugi-rugi dielektrik pada saluran mikrostrip dinyatakan dengan Persamaan 2.15. � = . � √� � − � � − √ � ⁄ 2.15 dimana: α d : rugi-rugi dielektrik dBcm σ d : konduktivitas dielektrik mhom eff : permitivitas dilektrik relatif efektif Fm r : permitivitas dielektrik relatif substrat Fm o : permitivitas ruang hampa 8.854×10 -12 Fm µ o : permeabilitas ruang hampa 4π×10 -7 Hm

2.6.2 Rugi-rugi Konduktor

Suatu saluran mikrostrip yang memiliki rugi-rugi dielektrik yang rendah, maka sumber rugi-rugi utama diakibatkan tidak sempurnanya konduktor yang ada dan besarnya rugi-rugi konduktor dinyatakan dengan Persamaan 2.16 dan 2.17 � = . �.� � ⁄ 2.16 � = √ �. . � Ω 2.17 dimana: α c : rugi-rugi konduktor dBcm R s : resistansi permukaan Ω Zo : impedansi karakteristik saluran Ω Universitas Sumatera Utara 22 w : lebar saluran mikrostrip mm µ : permeabilitas bahan σ c : konduktivitas konduktor mhocm Berdasarkan persamaan diatas diperoleh besarnya koefisien pelemahan α merupakan penjumlahan antara rugi- rugi dielektrik α d dan rugi-rugi konduktor α c yang dinyatakan dengan Persamaan 2.18 [ ] � = � + � ⁄ 2.18 dimana : α : koefisien pelemahan dBcm α d : rugi-rugi dielektrik dBcm α c : rugi-rugi konduktor dBcm

2.6.3 Rugi-rugi Radiasi

Rugi-rugi radiasi sangat tergantung pada ketebalan dan konstanta dilektrik substrat. Rugi-rugi ini dinyatakan dalam bentuk rasio daya yang diradiasikan terhadap daya total yang diberikan ke saluran. Rasio daya yang diradiasikan oleh saluran microstrip open circuit dinyatakan oleh Persamaan 2.19 dan 2.20 : � �� � � = .� � ℎ [ � + � − � − � √� √� + √� − ] 2.19 � �� � � = � � � 2.20 Dari substitusi persamaan diatas, diperoleh Persamaan 2.21: � = . � ℎ [ � + � − � − � √� √� + √� − ] ⁄ 2.21 Universitas Sumatera Utara 23 dimana : R r : rugi-rugi radiasi dBcm P t : daya total yang diberikan saluran dB P rad : daya yang diradiasikan dB � o : panjang gelombang di udara m h : tebal substrat mm ε eff : permitivitas dielektrik relatif efektif Fm

2.7 WiMAX

WiMAX adalah singkatan dari Worldwide Interoperability for Microwave Access yang merupakan perkembangan dari teknologi WiFi. Salah satu kelebihan dari teknologi WiMAX adalah memiliki kapasitas yang tinggi sehingga mampu melayani banyak pengguna dengan jarak mencapai 50 km dan laju transmisi lebih dari 100 Mbps. Kesuksesan WiMAX sangat bergantung pada ketersediaan dan kesesuaian spektrum frekuensi. WiMAX Forum menetapkan 2 band frekuensi utama pada certication profile untuk Fixed WiMAX band 3,5 GHz dan 5,8 GHz, sementara untuk Mobile WiMAX ditetapkan 4 band frekuensi pada sistem profile release-1, yaitu band 2,3 GHz, 2,5 GHz, 3,3 GHz dan 3,5 GHz. Sistem WiMAX terdiri atas 2 bagian yaitu : a. WiMAX Tower, memiliki konsep yang sama dengan tower telepon seluler. Menara WiMAX dapat terhubung secara langsung ke internet dengan mempergunakan koneksi kabel berkecepatan tinggi. Universitas Sumatera Utara 24 b. WiMAX receiver, perangkat receiver atau antena dapat berupa sebuah kotak kecil atau PCMCIA card, atau bisa juga build-in dalam laptop seperti WiFi access saat ini. Untuk mengakses jaringan WiMAX , maka setiap perangkat yang dimiliki costumer station harus dilengkapi peralatan yang disebut dengan Costumer Premises Equipment CPE seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.9. Perangkat CPE tersusun atas komponen sistem radio yang terdiri atas antena, filter, mixer, amplifier, dan alat modulatordemodulator. a b Gambar 2.9 a Indoor CPE b Outdoor CPE Agar dapat diintegrasikan pada perangkat CPE dengan mudah, maka dibutuhkan suatu struktur antena yang memiliki desain kompak dan memiliki performa yang baik seperti low-profile, berukuran kecil serta memiliki biaya produksi yang rendah. Antena mikrostrip dapat memenuhi persyaratan tersebut seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.10 [7]. Gambar 2.10 Penggunaan antena mikrostrip pada CPE WiMAX Universitas Sumatera Utara 25

2.8 Impedance Matching