VSWR Bandwidth Parameter-Parameter Antena Mikrostrip

8

2.2 Parameter-Parameter Antena Mikrostrip

Kualitas antena dapat dilihat dari unjuk kerja parameter antena tersebut. Dengan mengetahui nilai parameter antena, dapat ditentukan apakah suatu antena cocok digunakan pada aplikasi yang diinginkan. Ada beberapa parameter- parameter penting sebagai karakteristik antena yang biasanya ditentukan pada pengamatan medan jauh far field [2].

2.2.1 VSWR

VSWR adalah perbandingan antara amplitudo gelombang berdiri standing wave maksimum │V│max dengan minimum │V│min. Pada saluran transmisi ada dua komponen gelombang tegangan, yaitu tegangan yang dikirimkan V + dan tegangan yang direfleksikan V -. Perbandingan antara tegangan yang direfleksikan dengan tegangan yang dikirimkan disebut sebagai koefisien refleksi tegangan г. Persamaan 2.1 digunakan untuk mencari nilai VSWR atau S. = │⊽│ �� │⊽│ � = + │г│ − │г│ 2.1 Koefisien refleksi tegangan г memiliki nilai kompleks, yang merepresentasikan besarnya magnitudo dan phasa dari refleksi. Dimana besar г ditentukan dengan Persamaan 2.2 [3]. г = − + = � − � � + � 2.2 dimana Z adalah impedansi saluran lossless dan Z L adalah impedansi beban. Untuk beberapa kasus sederhana, ketika bagian imaginer dari г sama dengan nol, maka : Universitas Sumatera Utara 9 1. Г = -1 : Merefleksikan negatif maksimum, ketika saluran terhubung singkat 2. Г = 0 : Tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaan matched sempurna 3. Г = +1 : Refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian terbuka Kondisi yang paling baik adalah ketika VSWR bernilai 1 atau S = 1, yang berarti tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna. Namun kondisi ini pada prakteknya sulit didapatkan. Oleh karena itu nilai standar VSWR yang diijikankan untuk simulasi dan pabrikasi antena mikrostrip adalah VSWR lebih kecil sama dengan 2 [4].

2.2.2 Bandwidth

Bandwidth merupakan daerah rentang frekuensi kerja dari suatu antena, dimana pada rentang tersebut antena dapat bekerja dengan efektif agar dapat menerima dan memancarkan gelombang pada band frekuensi tertentu. Pengertian dapat bekerja dengan efektif adalah distribusi arus dan impedansi dari antena 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 diizinkan. Nilai Bandwidth dapat diketahui apabila nilai frekuensi bawah dan frekuensi atas dari suatu antena sudah diketahui. Misalkan sebuah antena bekerja pada frekuensi tengah sebesar f c , namun ia juga masih dapat bekerja dengan baik pada frekuensi f 1 dibawah f c sampai dengan f 2 diatas f c , maka lebar bandwidth dari Universitas Sumatera Utara 10 antena tersebut adalah f 1 – f 2 . Tetapi apabila dinyatakan dalam persen, maka bandwidth antena tersebut dinyatakan dengan Persamaan 2.3 [3]. = − × 2.3 Pada antena mikrostrip, ada beberapa jenis bandwidth yang biasanya digunakan dalam perancangan ataupun pengukuran, yaitu :

1. Impedance bandwidth, yaitu rentang frekuensi di mana patch antena berada

pada keadaan matching dengan saluran pencatu. Hal ini terjadi karena impedansi dari elemen antena bervariasi nilainya tergantung dari nilai frekuensi. Nilai matching ini dapat dilihat dari return loss dan VSWR.

2. Pattern Bandwidth, yaitu rentang frekuensi di mana beamwidth, sidelobe,

atau gain, yang bervariasi menurut frekuensi memenuhi nilai tertentu. Nilai tersebut harus ditentukan pada awal perancangan antena agar nilai bandwidth dapat dicari.

3. Polarization atau axial ratio bandwidth adalah rentang frekuensi di mana

polarisasi linier atau melingkar masih terjadi. Nilai axial ratio untuk polarisasi melingkar adalah lebih kecil dari 3 dB.

2.2.3 Return Loss

Return loss dapat terjadi akibat adanya diskontinuitas diantara saluran transmisi dengan impedansi masukan beban antena, sehingga tidak semua daya yang diradiasikan melainkan ada yang dipantulkan kembali. Return loss menunjukkan adaya perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan. Nilai return loss Universitas Sumatera Utara 11 dapat dicari dengan cara memasukkan koefisien tegangan [Г] ke dalam Persamaan 2.4 [4] � � = Log │г│ 2.4 Nilai return loss yang baik adalah dibawah -9,54 dB, sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan atau dengan kata lain, saluran transmisi sudah dalam keadaan matching. Nilai parameter ini menjadi salah satu acuan untuk melihat apakah antena sudah dapat bekerja pada frekuensi yang diharapkan atau tidak.

2.2.4 Gain

Gain adalah perbandingan antara intensitas radiasi suatu antena pada suatu arah utama dengan intensitas radiasi dari antena isotropik yang menggunakan sumber daya masukan yang sama dan dinyatakan dengan Persamaan 2.5 [4]. � = . 2.5 Dengan D adalah directivity dan η adalah efisiensi antena. Ketika antena digunakan pada suatu sistem, biasanya lebih menarik pada bagaimana efisien suatu antena untuk memindahkan daya yang terdapat pada terminal input menjadi daya radiasi. Untuk menyatakan ini, power gain atau gain saja didefenisikan sebagai 4 π kali ratio dari intensitas pada suatu arah dengan daya yang diterima antena, dinyatakan dengan persamaan 2.6[5]. � , ∅ = � �,∅ � � 2.6 Universitas Sumatera Utara 12

2.2.5 Pola Radiasi

Pola radiasi didefenisikan sebagai sebuah fungsi matematika atau representasi grafik dalam fungsi koordinat ruang dari sifat radiasi antena. Sifat radiasi dapat dilihat pada Gambar 2.3 [1] yang meliputi kerapatan flux, intensitas radiasi, kuat medan, atau polarisasi. Biasanya sifat dari radiasi yang sangat penting ialah persebaran secara tiga dimensi atau dua dimensi dari energi yang diradiasikan antena. Gambar 2.3 Bentuk Grafis Pola Radiasi Antena

2.2.6 Directivity

Keterarahan dari sebuah antena didefenisikan sebagai perbandingan rasio intensitas radiasi sebuah antena pada arah tertentu dengan intensitas radiasi rata- rata pada satu arah. Intensitas radiasi rata-rata sama dengan jumlah daya yang diradiasikan oleh antena dibagi dengan 4π. Dengan demikian, keterarahan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.7. = = � � �� 2.7 Universitas Sumatera Utara 13 Jika arah tidak ditentukan, keterarahan terjadi pada intensitas radiasi maksimum yang didapat dengan Persamaan 2.8 [4]. = = �� = � �� � �� 2.8 Dimana : D : Keterarahan D : Keterarahan maksimum U : Intensitas radiasi U max : Intensitas radiasi maksimum U : Intensitas radiasi pada sumber isotropik P rad : Daya total radiasi Keterarahan biasanya dinyatakan dalam dB, yaitu 10 Log D dB. Dimana D o merupakan maximum directivity dari sebuah antena. Directivity sebuah antena isotropis adalah 1, karena daya yang diradiasikan ke segala arah sama. Untuk antena yang lain, directivity akan selalu lebih dari satu, dan ini adalah figure of merit relatif yang memberikan sebuah indikasi karakteristik pengarahan antena dibandingkan dengan karakteristik pengarahan antena isotropis.

2.2.7 Impedansi Masukan

Impedansi masukan adalah perbandingan antara tegangan dan arus. Impedansi masukan disebut juga sebagai impedansi dari antena tersebut pada terminalnya. Impedansi masukan Z in terdiri dari bagian real R in dan imajiner X in dan dapat ditulis sesuai Persamaan 2.9 [4]. � �� = � �� + � �� ٠2.9 Universitas Sumatera Utara 14 Daya real R in merupakan daya terdisipasi yang menggambarkan hilangnya daya akibat dari panas atau radiasi. Sedangkan komponen imajiner X in reaktansi input mewakili reaktansi antena serta daya yang tersimpan dekat antena.

2.3 Dimensi Antena Mikrostrip