Gambar 3.5. Smith Chart elemen tunggal
Dapat dilihat dari grafik nilai VSWR dan return loss belum sesuai dengan nilai yang diinginkan. Frekuensi kerja yang diinginkan adalah 2,4 GHz dengan nilai VSWR
≤ 2 dan nilai return loss sebesar -9,54 dB. Tetapi dari hasil simulasi pada Gambar 3.3 dan
Gambar 3.4, frekuensi kerja bergeser ke frekuensi 2,35 GHz pada marker 1 m1 dengan nilai VSWR = 2,05 dan nilai return loss sebesar -9,22 dB, sedangkan pada
marker 2 m2 untuk frekuensi 2,4 GHz mempunyai nilai VSWR = 2,3 dan nilai return loss sebesar -8,07 dB. Hal tersebut disebabkan ketidaksesuaian antara perhitungan
dimensi patch persegi panjang dengan teknik pencatuan microstrip line feed. Oleh karena itu, untuk mendapatkan hasil rancangan yang optimal perlu dilakukan
pengkarakterisasian antena.
3.3.6. Karakterisasi Antena Elemen Tuggal
VSWR dan return loss yang diperoleh dari rancangan awal elemen tunggal belum sesuai dengan nilai yang diinginkan. Nilai impedansi antena tidak sesuai yang
diinginkan, dan frekuensi kerja bergeser dari frekuensi yang diinginkan. Oleh karena itu nilai VSWR harus diperbaiki dan digeser ke frekuensi 2,4 GHz. Pada hasil simulasi
elemen tunggal nilai impedansi antena mempunyai hasil yang berbeda dari impedansi masukan yang diinginkan
yaitu 50 Ω. Sehingga antara impedansi masukan dan impedansi antena tidak matching, yang mengakibatkan transfer daya yang kurang baik.
Hal ini akan mempengaruhi nilai VSWR. Untuk mendapatkan nilai impedansi antena yang mendekati nilai impedansi masukan digunakan metode insert feed pada saluran
pencatu. Untuk mendapatkan nilai insert feed digunakan Persamaan 2.24 pada Bab II.
5.00 2.00
1.00 0.50
0.20 0.00
5.00
-5.00 2.00
-2.00 1.00
-1.00 0.50
-0.50 0.20
-0.20 0.00
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
110 120
130 140
150 160
170 180
-170 -160
-150 -140
-130 -120
-110 -100
-90 -80
-70 -60
-50 -40
-30 -20
-10
Smith Chart HFSSDesign1
Smith Plot 1
m1 Curve Info
Name Freq
Ang Mag
RX m1
2.3500 157.3637
0.3458 0.5008 + 0.1514i
Sehingga diharapkan adanya matching impedance karena pengaruh insert feed yang akan memperbaiki nilai VSWR dan return loss dari antena yang dirancang. Dengan nilai
permitivitas relatif substrat sebesar 4,65 maka didapatkan panjang insert feed = 8,78
mm. Gambar 3.6 menunjukkan bentuk hasil perancangan awal antena elemen tunggal dengan insert feed.
Gambar 3.6. Bentuk hasil perancangan awal antena elemen tunggal dengan insert feed
a
b
5.00 2.00
1.00 0.50
0.20 0.00
5.00
-5.00 2.00
-2.00 1.00
-1.00 0.50
-0.50 0.20
-0.20 0.00
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
110 120
130 140
150 160
170 180
-170 -160
-150 -140
-130 -120
-110 -100
-90 -80
-70 -60
-50 -40
-30 -20
-10
Smith Chart HFSSDesign1
Smith Plot 1
m1 Curve Info
Name Freq
Ang Mag
RX m1
2.3600 -158.7184
0.0339 0.9385 - 0.0231i
5.00 2.00
1.00 0.50
0.20 0.00
5.00
-5.00 2.00
-2.00 1.00
-1.00 0.50
-0.50 0.20
-0.20 0.00
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
110 120
130 140
150 160
170 180
-170 -160
-150 -140
-130 -120
-110 -100
-90 -80
-70 -60
-50 -40
-30 -20
-10
Smith Chart HFSSDesign1
Smith Plot 1
m2 Name
Freq Ang
Mag RX
m2 2.3800
-73.1058 0.1752
1.0435 - 0.3610i Curve Info
c
Gambar 3.7. Smith Chart elemen tunggal a. panjang insert feed = 5 mm, b. panjang insert feed = 8.78 mm, c. panjang insert feed = 10 mm
Gambar 3.7 memperlihatkan karakteristik perancangan antena dengan mengubah panjang insert feed saluran pencatu. Panjang insert feet saluran pencatu
divariasikan mulai 5 mm sampai 10 mm dengan perubahan tiap 0,5 mm dan lebar saluran pencatu dibuat 1,8 mm. Data karakterisasi insert feed saluran pencatu elemen
tunggal dapat dilihat pada Lampiran B. Dari Gambar 3.7 dapat dilihat bahwa dengan melakukan karakterisasi pada
insert feed saluran pencatu akan mempengaruhi impedansi antena. Pada marker 1 m1 diatur insert feed sepanjang 5 mm, maka diperoleh impedansi antena sebesar 46,92-
j1,155 pada frekuensi 2,36 GHz yang mendekati nilai impedansi masukan yaitu 50 Ω. Sedangkan pada marker 2 m2 diatur insert feed sepanjang 8,78 mm, maka diperoleh
impedansi antena sebesar 52,17-j18,05 pada frekuensi 2,38 GHz. Pada marker 3 m3
diatur insert feed sepanjang 10 mm, maka diperoleh impedansi antena sebesar 48,78-
j22,15 pada frekuensi 2,37 GHz.
Secara umum frekuensi kerja dipengaruhi oleh dimensi patch antena. Semakin kecil dimensi antena akan berbanding terbalik dengan frekuensi kerjanya. Dengan insert
feed sepanjang 5 mm didapatkan frekuensi kerja 2,36 GHz. Maka untuk menggeser frekuensi kerja menjadi frekuensi yang diinginkan yaitu 2,4 GHz harus mengatur
dimensi patch. Dengan demikian parameter yang digunakan untuk pengkarakterisasian antena adalah dimensi patch, dan dalam hal ini dilakukan dengan cara mengubah
panjang patch.
5.00 2.00
1.00 0.50
0.20 0.00
5.00
-5.00 2.00
-2.00 1.00
-1.00 0.50
-0.50 0.20
-0.20 0.00
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
110 120
130 140
150 160
170 180
-170 -160
-150 -140
-130 -120
-110 -100
-90 -80
-70 -60
-50 -40
-30 -20
-10
Smith Chart HFSSDesign1
Smith Plot 1
m3 Curve Info
Name Freq
Ang Mag
RX m3
2.3700 -80.5131
0.2191 0.9756 - 0.4430i
Karakterisasi pada simulasi dilakukan dengan cara mengubah-ubah ukuran panjang patch
mulai dari 26 mm sampai 29 mm dengan perubahan tiap 0,05 mm.
Dari Gambar 3.8 dan Gambar 3.9 dapat dilihat bahwa dengan memperkecil panjang patch maka frekuensi kerja antena semakin tinggi, dan demikian sebaliknya. Data
karakterisasi panjang patch elemen tunggal dapat dilihat pada Lampiran B.
Gambar 3.8. Grafik nilai VSWR elemen tunggal
Gambar 3.9. Grafik nilai return loss elemen tunggal
Gambar 3.8 dan Gambar 3.9 memperlihatkan grafik nilai VSWR dan return loss. Pada marker 1 m1 dengan panjang patch sebesar 26 mm, maka didapatkan nilai
VSWR = 1,115 dan return loss sebesar -25,225 dB pada frekuensi 2,55 GHz. Pada marker 2 m2 dengan panjang patch sebesar 28 mm, maka didapatkan nilai VSWR =
1,072 dan return loss sebesar -29,149 dB pada frekuensi 2,38 GHz. Pada marker 3 m3 dengan panjang patch sebesar 29 mm, maka didapatkan nilai VSWR = 1,035 dan return
1.00 1.50
2.00 2.50
3.00 Freq [GHz]
0.00 20.00
40.00 60.00
80.00 100.00
120.00 140.00
160.00 180.00
VS W
R
Grafik VSWR HFSSDesign1
XY Plot 1
m1 m2
m3 m4
Curve Info patch_length=26mm
patch_length=27.1mm patch_length=28mm
patch_length=29mm Name
X Y
m1 2.5500
1.1159 m2
2.3700 1.0517
m3 2.2900
1.0363 m4
2.4500 1.0348
1.00 1.50
2.00 2.50
3.00 Freq [GHz]
-40.00 -35.00
-30.00 -25.00
-20.00 -15.00
-10.00 -5.00
0.00
R e
tu rn
L o
ss d
B
Grafik Return Loss HFSSDesign1
XY Plot 2
m1 m2
m3 m4
Curve Info patch_length=26mm
patch_length=27.1mm patch_length=28mm
patch_length=29mm Name
X Y
m1 2.5500
-25.2252 m2
2.3700 -31.9740
m3 2.2900
-34.9755 m4
2.4500 -35.3319
loss sebesar -34,975 dB pada frekuensi 2,29 GHz, sedangkan pada marker 4 m4 dengan panjang patch sebesar 27,1 mm, maka didapatkan nilai VSWR = 1,034 dan
return loss sebesar -35,331 dB pada frekuensi 2,45 GHz yang merupakan frekuensi resonansi yang diinginkan pada skripsi ini.
3.3.7. Hasil Simulasi Elemen Tunggal
