31
3.4 Jenis Substrat yang Digunakan
Substrat merupakan bahan utama pembuatan antena mikrostrip. Dalam penentuan jenis substrat perlu dilakukan pengkajian karena akan berpengaruh pada
kualitas spesifikasi antena tersebut. Substrat memiliki nilai konstanta dielektrik
r
, dielectric loss tangent
tan dan ketebalan h tertentu. Ketiga nilai tersebut mempengaruhi nilai efisiensi antena yang akan dibuat. Ukuran dimensi patch dan
feeder berbanding terbalik dengan konstanta dielektrik. Semakin kecil konstanta dielektrik, maka dimensi patch dan feeder yang dibutuhkan akan semakin luas.
Ketebalan substrat berpengaruh pada besarnya bandwidth. Semakin tebal substrat maka bandwidth bandwidth yang dihasilkan akan semakin lebar, namun akan
timbul gelombang permukaan surface wave [1]. Pada Tugas Akhir ini digunakan dielektrik substrat FR4 evoksi dengan
spesifikasi seperti Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Spesifikasi substrat
Jenis substrat FR4 evoksi
Konstanta dielektrik relatif
r
4.4 Dielectric loss tangent
tan 0.02
Ketebalan substrat h 1.6 mm
3.5 Perancangan Ukuran Antena
Antena yang akan dirancang pada Tugas Akhir ini ialah antena mikrostrip patch segiempat dengan motede pencatuan proximity coupled pada frekuensi kerja
2.3 Ghz dan 3.3 GHz. Pada perancangan ini digunakan substrat Epoxy-FR4 dengan
Universitas Sumatera Utara
32
konstanta dielektrik 4.4 dan ketebalan substrat 1.6 serta impedansi masukan Z nya bernilai 50
Ω.
3.5.1 Menentukan Dimensi Patch 2.3 GHz
Perhitungan lebar patch diperoleh dengan menggunakan Persamaan 2.10, = √ � +
= ×
. × √
. + =
, Perhitungan panjang patch diperoleh dengan menggunakan Persamaan
2.11 sampai Persamaan2.14.
� =
. + +
. − [ +
. . ]
− ⁄
� = .
∆� = . .
. + .
, . + .
. − .
, . + .
∆� = .
� =
× × . √ .
� = .
Sehingga diperoleh nilai panjang patch menggunakan Persamaan 2.14, � = �
− ∆� � = . − × .
� = ,
Universitas Sumatera Utara
33
Saluran pencatu yang digunakan pada perancangan ini diharapkan mempunyai atau paling tidak mendekati
impedansi masukan sebesar 50 Ω. Untuk mendapatkan nilai impedansi tersebut dilakukan pengaturan lebar dari saluran
pencatu dengan menggunakan bantuan perangkat lunak TXLine 2003. Untuk nilai Zo = 50 Ω, ɛr = 4.4, dan h = 1.6 mm, maka didapat lebar pencatu 3 mm.. Adapun
perhitungan lebar saluran pencatu ditunjukkan pada Gambar 3.2 berikut
Gambar 3.2 Perhitungan Lebar dan Panjang Pencatu Mikrostrip 2,3 GHz
Dengan demikian saluran pencatu mikrostrip 50 Ω didapat 3 mm, tahapan berikutnya adalah mencari panjang saluran penc
atu mikrostrip 50 Ω. Sebelumnya periksa terlebih dahulu perbandingan lebar
saluran pencatu mikrostrip 50 Ω terhadap tebal substrat Wh.
ℎ = + . = , Karena
ℎ ⁄
1, maka dengan menggunakan persamaan 2.11 didapatkan nilai konstanta dielektrik efektif
� = 4,097
Dari persamaan diatas maka diperoleh :
Universitas Sumatera Utara
34
� = �
√� � = =
� = √ ,
= ,
Maka panjang saluran mikrostrip 50 Ω adalah :
= �
= ,
= ,
Dari perhitungan tersebut diperoleh lebar dan panjang patch masing –
masing adalah 30,6 mm dan 39,7 mm. untuk memudahkan dalam perancangan awal maka panjang dan lebar patch dibulatkan menjadi 30 mm dan 40 mm. Kemudian
untuk lebar dan panjang pencatu menjadi 3 mm dan 32 mm.
3.5.2 Menentukan Dimensi Patch 3.3 GHz
Perhitungan lebar patch diperoleh dengan menggunakan Persamaan 2.10, =
× . ×
√ . +
= ,
Perhitungan panjang patch diperoleh dengan menggunakan Persamaan 2.11 sampai Persamaan2.14.
� =
. + +
. − [ +
. , ]
− ⁄
� = .
∆� = . .
. + .
, . + .
. − .
, . + .
Universitas Sumatera Utara
35
∆� = . �
= ×
× . √ . �
= , Sehingga diperoleh nilai panjang patch menggunakan Persamaan 2.14,
� = � − ∆�
� = , − × . � = ,
Saluran pencatu antena mikrostrip frekuensi 3.3 GHz mempunyai impedansi masukan sebesar 50
Ω, dengan bantuan TXδine 2003 diperoleh lebar saluran pencatu sebesar 3,01. Adapun perhitungan lebar saluran pencatu
ditunjukkan pada Gambar 3.3 berikut.
Gambar 3.3 Perhitungan Lebar dan Panjang Pencatu Mikrostrip 3,3 GHz Dengan demikian saluran pencatu mikrostrip 50 Ω didapat 3 mm, tahapan
berikutnya adalah mencari panjang saluran penc atu mikrostrip 50 Ω. Sebelumnya
Universitas Sumatera Utara
36
periksa terlebih dahulu perbandingan lebar saluran pencatu mikrostrip 50 Ω
terhadap tebal substrat Wh. ℎ = + . = ,
Karena
ℎ ⁄
1, maka dengan menggunakan persamaan 2.11 didapatkan nilai konstanta dielektrik efektif
� = 4,003
Dari persamaan diatas maka diperoleh : � =
� √�
� = =
� = √ ,
= ,
Maka panjang saluran mikrostrip 50 Ω adalah :
= �
= ,
= ,
Dari perhitungan tersebut diperoleh lebar dan panjang patch adalah 30,6 mm dan 39,7 mm. Untuk memudahkan dalam perancangan awal maka panjang dan
lebar patch dibulatkan menjadi 21 mm dan 27 mm. Kemudian untuk lebar dan panjang pencatu menjadi 3 mm dan 23 mm.
3.6 Pengaturan Jarak Antar Elemen
Pada perancangan antena susun mikrostrip dual band jarak antar elemen antena perlu diperhatikan. Jarak antar elemen pada antena adalah
= ɽ
= =
× × . ×
= ,
Dari hasil perhitungan diatas diperoleh jarak antar elemen 32,6 mm
Universitas Sumatera Utara
37
3.7 Perancangan T-junction
Untuk merancang antena susun mikrostrip dibutuhkan T-junction yang berfungsi sebagai power divider. Pada tugas akhir ini digunakan salah satu jenis T-
junction seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.4 berikut.
Gambar 3.4 T-Junction
Penggunaan T-junction dapat meminimalisir ukuran antena. Untuk mendapatkan T-junction digunakan program TXLine 2003. Dari hasil perhitungan
dengan program TXLine 2003 diperoleh lebar dan panjang pencatu sebesar 3 mm dan 18,3 mm yang ditunjukkan pada Gambar 3.5
Gambar 3.5 Perhitungan Lebar dan Panjang T-Junction
Universitas Sumatera Utara
38
3.8 Rancangan Antena Mikrostrip Dual Band 2.3 GHz dan 3.3 GHz
Kategori