3.3.3 Perancangan Lebar Saluran Pencatu
Saluran pencatu yang digunakan pada perancangan antena mikrostrip ini diharapkan mempunyai impedansi masukan sebesar η0 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 η0 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 η0 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. εelalui perangkat lunak TXLine 2003 ini diperoleh bahwa untuk menghasilkan impedansi η0 dengan
substrate yang akan digunakan dalam perancangan, dibutuhkan lebar saluran pencatu sebesar 3,00ηλ3
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
= c
f =
3×10
8
2,4η×10
λ
=123 mm
G= W
120 [1-
1 24
2πh
2
] 1
Ω =
37,2θ 120×123
[1- 1
24 2×3,14×1.θ
123
2
] 1
Ω = 2,η2×10
-3
[1- 1
24 θ,θ7×10
-3
] 1
Ω =2,η2×10
- 3
[0.λλλ7]
1 Ω
=2,η2m℧ B=
W 120
[1-0,θ3θln 2πh
2
] 1
Ω =
37,2θ 120×123 [
1-0,θ3θ ln 2×3,14×1,θ
123
2
] 1
Ω =2,η2×10
-3
[1-0,θ3θ lnθ,θ7×10
-3
] 1
Ω =2,η2×10
- 3
[1--3,18θ =10,ηηm℧
Dari nilai diatas dapatlah besar admintansi lebar patch yaitu
Y
s
=G+jB=2,η2+j10,ηη m℧ Selanjutnya dengan nilai admintansi lebar patch diatas didapatlah besarnya
admintansi beban
�
untuk mencari besarnya admintansi beban
�
digunakan Persamaan 2.20. Adapun hasil sebagai berikutμ
Y
in
=2× Y
s
=2 2,η2+j10,ηη m℧=η+j21,1 m℧ Dari nilai admintansi beban diatas didapatlah besar impedansi beban
�
. Untuk mencari besar impedansi beban
�
digunakan Persamaan 2.1λ. Sehingga
Universitas Sumatera Utara
didapatlah hasil sebagai berikutμ Z
δ
=Z
in
= 1
Y
in
= 1
η+j21,1 m℧ =
1000∠0 21,θ8∠7θ,θ7
=4θ,13∠-7θ,θ7 =10,θ4-j44,8λ
Dan dari nilai impedansi beban diatas maka dicari besar koefisien refleksiΓ dengan menggunakan Persamaan 2.8. Adapun hasilnya sebagai berikutμ
Γ = Z
δ
- Z Z
δ
+ Z =
10,θ4-j44,8λ-η0 10,θ4-j44,8λ+η0
= -3λ,3θ-j44,8λ
θ0,θ4-j44,8λ =
ηλ,7∠48,7θ 7η,4η∠-3θ,η1
=0,8∠8η,27 =0,8e
j8η,η7
Selanjutnya dari nilai koefisien refleksi diatas maka dicari besar VSWR didapat secara teori. Untuk menghitungan nilai VSWR dapat dicari menggunakan
Persamaan 2.λ. Dan hasil sebagai berikutμ
VSWR= 1+ |Γ|
1-|Γ| =
1+ |0,8e
j8η,η7
| 1-|0,8e
j8η,η7
| =
1,8 0,2
=λ
Dari nilai diatas diketahui nilai VSWR secara teori didapat adalah λ. Dan dari hasil simulasi, didapatkan nilai VSWR seperti yang terlihat pada Gambar 3.η.
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.
εaka 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= 2,4η Ghz dBi δebar panjang 2,40
Ghz 2,4η
Ghz 2,η0
Ghz 1
37 32
λ,30 10
11,08 0,80
2 37
31 7,3θ
8,3η λ,4θ
1,12 3
37 30
η,10 θ,12
7,37 1.41
4 37
2λ 4,θ0
η.08 θ.10
1.η4 η
37 28
3.80 4.41
4.λ0 1.70
θ 37
27 2.λ0
3.0η 4.30
1.λ0 7
37 2θ
2.04 1.8θ
2.30 2.20
8 37
2η 2.η0
2.02 1,θη
2,43 λ
37 2η.8
2.18 1.4η
1.θ7 2.η1
10 37
2θ.2 1.8λ
1.40 1.ηη
2.η3 11
37 2θ.4
2.07 1.7η
1.θη 2.4λ
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.η0 Ghz saat panjang patch diubah menjadi 2θ,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= 2,4η Ghz dBi δebar panjang 2,40
Ghz 2,4η
Ghz 2,η0
Ghz 1
37 2θ,2
1,8λ 1,40
1,ηη 2,η3
2 37,1
2θ,2 2,0λ
1,1η 1,λ7
2,ηη 3
37,3 2θ,2
2,10 1,17
1,λ7 2,38
4 37,η
2θ,2 1,λ7
1,27 1,8η
2,η7 η
37,8 2θ,2
2.20 1.27
1.λ7 2.4θ
θ 38
2θ,2 2.20
1.3λ 2.0λ
2.ηλ 7
3θ.λ 2θ,2
2.20 1.θ7
2.02 2.ηη
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.η0 Ghz saat lebar patch diubah menjadi 37,η 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,η
mm nilai gain lebih besar dibandingkan saat lebar patch diubah menjadi 37 mm. Adapun besar gain yang dihasilkan saat lebar patch diubah menjadi 37,η mm
adalah 2,η7 dBi saat berada pada frekuensi 2.4η 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= 2,4η Ghz dBi δebar panjang 2,40
Ghz 2,4η
Ghz 2,η0
Ghz 1
3 23.1
1,λ7 1,27
1,8η 2,η7
2 2.λ
23.1 1.λ0
1.28 1.77
2.ηη 3
2.8 23.1
1.7θ 1.2η
1.θ8 2.ηλ
4 2.7
23.1 1,θ4
1,24 1,θ2
2.θ2 η
2.θ 23.1
1.η4 1.24
1.71 2.θ0
θ 2.η
23.1 1.72
1.2θ 1.73
2.η3
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,η mm sehingga dihasilkan nilai VSWR yang optimum pada frekuensi antara 2.40 Ghz-2.η0 Ghz. Dari 3 mm diditurunkan menjadi 2.λ mm, 2.8
mm , 2,7 mm, 2,θ mm, dan 2,η 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,θ2 dBi. Adapun grafik VSWR yang didapatkan dari proses
iterasi ditunjukan pada Gambar 3.θ.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.θ Nilai VSWR setelah proses iterasi antena elemen tunggal Dari Gambar 3.θ, diketahui bahwa nilai VSWR yang dihasilkan setelah
dilakukannya proses iterasi yaitu 1,24 pada frekuensi 2,4η Ghz, 1,θ4 pada frekuensi 2,40 Ghz, dan 1,θ2 pada frekeunsi 2,η0 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,θ2 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