Perancangan Lebar Saluran Pencatu

3.3.3 Perancangan Lebar Saluran Pencatu

Saluran pencatu yang digunakan pada perancangan antena mikrostrip ini diharapkan mempunyai impedansi masukan sebesar 50 ohm. Untuk mendapatkan nilai impedansi tersebut dilakukan pengaturan lebar dari saluran pencatu dengan menggunakan bantuan program TXLine 2003. Dari program TXLine 2003 ini didapatkan saluran pencatu yang mendekati impedansi 50 Ohm memiliki dimensi panjang dan lebar masing-masing 23.1 mm dan 3 mm. Tampilan dari program TXLine 2003 untuk mencari lebar pecatu agar mempunyai impedansi 50 dapat dilihat pada Gambar 3.2. Gambar 3.3 Tampilan TXLine 2003 untuk mencari dimensi saluran pencatu Pada Gambar 3.3, dengan memasukkan karakteristik impedansi yang diinginkan dan parameter substrate yang digunakan, maka program ini akan secara otomatis menampilkan lebar dari saluran pencatu agar menghasilkan nilai impedansi yang diinginkan. Melalui perangkat lunak TXLine 2003 ini diperoleh bahwa untuk menghasilkan impedansi 50 dengan substrate yang akan digunakan dalam perancangan, dibutuhkan lebar saluran pencatu sebesar 3,00593 Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara = c f = 3×10 8 2,45×10 9 =123 mm G= W 120 [1- 1 24 2πh 2 ] 1 Ω = 37,26 120×123 [1- 1 24 2×3,14×1.6 123 2 ] 1 Ω = 2,52×10 -3 [1- 1 24 6,67×10 -3 ] 1 Ω =2,52×10 - 3 [0.9997] 1 Ω =2,52m℧ B= W 120 [1-0,636ln 2πh 2 ] 1 Ω = 37,26 120×123 [ 1-0,636 ln 2×3,14×1,6 123 2 ] 1 Ω =2,52×10 -3 [1-0,636 ln6,67×10 -3 ] 1 Ω =2,52×10 - 3 [1--3,186 =10,55m℧ Dari nilai diatas dapatlah besar admintansi lebar patch yaitu Y s =G+jB=2,52+j10,55 m℧ Selanjutnya dengan nilai admintansi lebar patch diatas didapatlah besarnya admintansi beban � untuk mencari besarnya admintansi beban � digunakan Persamaan 2.20. Adapun hasil sebagai berikut: Y in =2× Y s =2 2,52+j10,55 m℧=5+j21,1 m℧ Dari nilai admintansi beban diatas didapatlah besar impedansi beban � . Untuk mencari besar impedansi beban � digunakan Persamaan 2.19. Sehingga Universitas Sumatera Utara didapatlah hasil sebagai berikut: Z L =Z in = 1 Y in = 1 5+j21,1 m℧ = 1000∠0 21,68∠76,67 =46,13∠-76,67 =10,64-j44,89 Dan dari nilai impedansi beban diatas maka dicari besar koefisien refleksiΓ dengan menggunakan Persamaan 2.8. Adapun hasilnya sebagai berikut: Γ = Z L - Z Z L + Z = 10,64-j44,89-50 10,64-j44,89+50 = -39,36-j44,89 60,64-j44,89 = 59,7∠48,76 75,45∠-36,51 =0,8∠85,27 =0,8e j85,57 Selanjutnya dari nilai koefisien refleksi diatas maka dicari besar VSWR didapat secara teori. Untuk menghitungan nilai VSWR dapat dicari menggunakan Persamaan 2.9. Dan hasil sebagai berikut: VSWR= 1+ |Γ| 1-|Γ| = 1+ |0,8e j85,57 | 1-|0,8e j85,57 | = 1,8 0,2 =9 Dari nilai diatas diketahui nilai VSWR secara teori didapat adalah 9. Dan dari hasil simulasi, didapatkan nilai VSWR seperti yang terlihat pada Gambar 3.5. Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara mempengaruhi nilai VSWR dan gain tersebut antara lain besaran dimensi patch baik itu panjang patch maupun lebar patch, lebar pencatu, serta panjang pencatu. Maka untuk tahap awal yang perlu diiterasi adalah panjang patch. Hasil iterasi panjang patch dapat dilihat pada Tabel 3.2. Tabel 3.2 Hasil iterasi panjang patch elemen tunggal No Dimensi patch VSWR Gain saat F= 2,45 Ghz dBi Lebar panjang 2,40 Ghz 2,45 Ghz 2,50 Ghz 1 37 32 9,30 10 11,08 0,80 2 37 31 7,36 8,35 9,46 1,12 3 37 30 5,10 6,12 7,37 1.41 4 37 29 4,60 5.08 6.10 1.54 5 37 28 3.80 4.41 4.90 1.70 6 37 27 2.90 3.05 4.30 1.90 7 37 26 2.04 1.86 2.30 2.20 8 37 25 2.50 2.02 1,65 2,43 9 37 25.8 2.18 1.45 1.67 2.51 10 37 26.2 1.89 1.40 1.55 2.53 11 37 26.4 2.07 1.75 1.65 2.49 Dari Tabel 3.2, didapatlah hasil iterasi panjang patch dengan nilai VSWR yang telah memenuhi standar, saat panjang patch diubah menjadi lebih kecil dari 32 mm maka nilai VSWR pun semakin menurun, dan nilai VSWR≤2 pada frekuensi antara 2.40 Ghz- 2.50 Ghz saat panjang patch diubah menjadi 26,2 mm. Namun dalam hal ini perlu ada perbaikan nilai sehingga diperlukan kembali iterasi. Pada tahap kedua ini, bagaian yang perlu diiterasi adalah lebar patch sehingga dengan mengubah nilai lebar patch akan membuat nilai VSWR semakin menurun. Dan hasil iterasi lebar patch dapat dilihat pada tabel 3.3. Universitas Sumatera Utara Tabel 3.3 Hasil iterasi lebar patch elemen tunggal No Dimensi patch VSWR Gain saat F= 2,45 Ghz dBi Lebar panjang 2,40 Ghz 2,45 Ghz 2,50 Ghz 1 37 26,2 1,89 1,40 1,55 2,53 2 37,1 26,2 2,09 1,15 1,97 2,55 3 37,3 26,2 2,10 1,17 1,97 2,38 4 37,5 26,2 1,97 1,27 1,85 2,57 5 37,8 26,2 2.20 1.27 1.97 2.46 6 38 26,2 2.20 1.39 2.09 2.59 7 36.9 26,2 2.20 1.67 2.02 2.55 Dari Tabel 3.3, didapatlah nilai VSWR yang optimum, hal ini dilakukan dengan cara mengubah lebar patch. Dari tabel 3.3, dapat dilihat bawah nilai VSWR ≤ 2 pada frekuensi 2.40 Ghz-2.50 Ghz saat lebar patch diubah menjadi 37,5 mm dan 37 mm, Karena ada dua nilai yang sama dibawah 2 maka selanjutnya dilihat berapa besar gain yang dihasil saat lebar patch diubah pada kedua nilai tersebut, maka didapatlah bawah saat lebar patch diubah menjadi 37,5 mm nilai gain lebih besar dibandingkan saat lebar patch diubah menjadi 37 mm. Adapun besar gain yang dihasilkan saat lebar patch diubah menjadi 37,5 mm adalah 2,57 dBi saat berada pada frekuensi 2.45 Ghz, dimana frekuensi ini merupakan frekuensi resonansinya. Selanjutnya hal perlu diiterasi adalah lebar pencatu. Hasil iterasi lebar pencatu dapat ditunjukan pada Tabel 3.4. Universitas Sumatera Utara Tabel 3.4 Hasil iterasi lebar pencatu elemen tunggal No Dimensi pencatu VSWR Gain saat F= 2,45 Ghz dBi Lebar panjang 2,40 Ghz 2,45 Ghz 2,50 Ghz 1 3 23.1 1,97 1,27 1,85 2,57 2 2.9 23.1 1.90 1.28 1.77 2.55 3 2.8 23.1 1.76 1.25 1.68 2.59 4 2.7 23.1 1,64 1,24 1,62 2.62 5 2.6 23.1 1.54 1.24 1.71 2.60 6 2.5 23.1 1.72 1.26 1.73 2.53 Dari Tabel 3.4, dapat ketahuai bahwa nilai VSWR yang dihasilkan sudah optimal hal ini didapat dengan cara mengubah lebar pencatu dari 3 mm menurun hingga menjadi 2,5 mm sehingga dihasilkan nilai VSWR yang optimum pada frekuensi antara 2.40 Ghz-2.50 Ghz. Dari 3 mm diditurunkan menjadi 2.9 mm, 2.8 mm , 2,7 mm, 2,6 mm, dan 2,5 mm dimana dari kesemua nilai tersebut menunjukan bahwa VSWR yang dihasilkan dari proses iterasi lebar pencatu berada dibawah 2, karena itu paremeter yang dilihat selanjutnya adalah besar gain yang dihasilkan dari hasil proses iterasi lebar pencatu tersebut. Sehingga didapatlah gain terbesar saat lebar pencatu diturunkan menjadi 2,7 mm yaitu gain yang didapat sebesar 2,62 dBi. Adapun grafik VSWR yang didapatkan dari proses iterasi ditunjukan pada Gambar 3.6. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.6 Nilai VSWR setelah proses iterasi antena elemen tunggal Dari Gambar 3.6, diketahui bahwa nilai VSWR yang dihasilkan setelah dilakukannya proses iterasi yaitu 1,24 pada frekuensi 2,45 Ghz, 1,64 pada frekuensi 2,40 Ghz, dan 1,62 pada frekeunsi 2,50 Ghz. VSWR yang dihasilkan sudah memenuhi standar yang diinginkan untuk antena dengan patch elemen tunggal. Selanjutnya parameter lain yang harus diketahui adalah berapa besar gain yang didapat saat lebar pencatu berubah, dari Tabel 3.4 saat lebar pencatu diturunkan menjadi 2,7 mm besar gain yang didapatkan adalah 2,62 dBi. Adapun gain yang dihasilkan setelah proses iterasi dilakukan seperti ditunjukan oleh Gambar 3.7. Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara dibuat ke dalam diagram alir seperti ditunjukkan pada Gambar 3.8. Masukan data rancangan elemen tunggal Mulai Menentukan jarak antar elemen Merancang T-junction yang digunakan sebagai power divider Merancang antena mikrostrip 4 elemen plannar array Simulasi menggunakan ansoft HFSS v.10 Apakah VSWR ≤2, Gain ≥ 6 dBi Pada Frekuensi 2,4-2,5 Ghz Selesai Iterasi jarak antar elemen Tidak Ya Gambar 3.8 Diagram alir perancangan antena mikrostrip patch segiempat 4 elemen planar array Universitas Sumatera Utara

3.4.1 Pengaturan Jarak Antar Elemen