Matching dapat diperoleh dengan mengatur panjang saluran pencatu dan perbandingan lebar saluran pencatu terhadap lebar elemen peradiasi. Adapun
kekurangan yang paling mendasar dari metode ini adalah kesulitan dalam hal fabrikasinya, dikarenakan penggunaan dua lapisan dielektrik yang betul-betul
memerlukan ketelitian dalam penyusunannya. Untuk antena patch probe fed, probe hanya menghasilkan induktansi
dimana menurunkan unjuk kerja bandwidth dari antena patch. Disini mekanisme kopling yang lebih menonjol adalah kapasitif. Patch itu sendiri direpresentasikan
oleh rangkaian resonansi R-L-C paralel. Cc adalah kopling antara feeder stripline dan patch. Kopling dikontrol oleh 3 faktor, panjang feeder stripline, lebar patch
dan tinggi h dari feeder striline [4].
2.6 Parameter Umum Antena Mikrostrip
Unjuk kerja performance dari suatu antena mikrostrip dapat diamati dari parameternya. Beberapa parameter utama dari sebuah antena mikrostrip akan
dijelaskan sebagai berikut.
2.6.1 VSWR Voltage Standing Wave Ratio
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 V0+ dan tegangan yang direfleksikan V0-. Perbandingan antara
tegangan yang direfleksikan dengan tegangan yang dikirimkan disebut sebagai koefisien refleksi tegangan [2]:
Universitas Sumatera Utara
2-18 Dimana Z
L
adalah impedansi beban load dan Z adalah impedansi
saluran lossless. Koefisien refleksi tegangan memiliki nilai kompleks, yang merepresentasikan besarnya magnitudo dan fasa dari refleksi. Untuk beberapa
kasus yang sederhana, ketika bagian imajiner dari adalah nol, maka : : refleksi negatif maksimum, ketika saluran terhubung singkat
: tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaan matched sempurna
: refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian terbuka
Sedangkan rumus untuk mencari nilai VSWR adalah [2]: 2-19
Kondisi yang paling baik adalah ketika VSWR bernilai 1 VSWR =1 yang berarti tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna.
Namun kondisi ini pada praktiknya sulit untuk didapatkan. Pada umumnya nilai VSWR yang dianggap masih baik adalah VSWR
≤ 2.
2.6.2 Impedansi Antena
Impedansi input suatu antena adalah impedansi pada terminalnya. Impedansi input akan dipengaruhi oleh antena-antena lain atau objek-objek yang
dekat dengannya. Untuk mempermudah dalam pembahasan diasumsikan antena terisolasi.
Universitas Sumatera Utara
Impedansi antena terdiri dari bagian riil dan imajiner, yang dapat dinyatakan dengan :
Z
in
= R
in
+ j X
in
2-20 Resistansi input R
in
menyatakan tahanan disipasi. Daya dapat terdisipasi melalui dua cara, yaitu karena panas pada struktur antena yang berkaitan dengan
perangkat keras dan daya yang meninggalkan antena dan tidak kembali teradiasi. Reaktansi input X
in
menyatakan daya yang tersimpan pada medan dekat dari antena [6].
Untuk memaksimumkan perpindahan daya dari antena ke penerima, maka impedansi antena haruslah conjugate match besarnya resistansi dan reaktansi
sama tetapi berlawanan tanda. Jika hal ini tidak terpenuhi maka akan terjadi pemantulan energi yang dipancarkan atau diterima, sesuai dengan persamaan
sebagai berikut : Γ
L
=
m m
Z Z
Z Z
e e
+ −
=
+ −
1 1
1 1
2-21
Dengan : e
-
L
= tegangan pantul Z
L
= impedansi beban e
+
L
= tegangan datang Z
in
= impedansi input
2.6.3 Bandwidth Antena
Pemakaian sebuah antena dalam sistem pemancar atau penerima selalu dibatasi oleh daerah frekuensi kerjanya. Pada range frekuensi kerja tersebut antena
dituntut harus dapat bekerja dengan efektif agar dapat menerima atau memancarkan gelombang pada band frekuensi tertentu. Pengertian harus dapat
bekerja dengan efektif adalah bahwa distribusi arus dan impedansi dari antena
Universitas Sumatera Utara
pada range frekuensi tersebut benar-benar belum banyak mengalami perubahan yang berarti [6]. Sehingga pola radiasi yang sudah direncanakan serta VSWR
yang dihasilkannya masih belum keluar dari batas yang diizinkan. Daerah frekuensi kerja dimana antena masih dapat bekerja dengan baik dinamakan
bandwidth antenna. Misalkan sebuah antena bekerja pada frekuensi tengah sebesar f
C
, namun ia juga masih dapat bekerja dengan baik pada frekuensi f
1
di bawah f
C
sampai dengan f
2
di atas f
C
, maka lebar bandwidth dari antena tersebut adalah f
1
– f
2
. Tetapi apabila dinyatakan dalam persen, maka bandwidth antena tersebut adalah [2] :
BW =
c
f f
f
1 2
−
x 100 2-22
Bandwidth yang dinyatakan dalam persen seperti ini biasanya digunakan untuk menyatakan bandwidth antena yang memliki band sempit narrow band.
Sedangkan untuk band yang lebar broad band biasanya digunakan perbandingan antara batas frekuensi atas dengan frekuensi bawah.
BW =
1 2
f f
2-23 Suatu antena digolongkan sebagai antena broad band apabila impedansi dan pola
radiasi dari antena itu tidak mengalami perubahan yang berarti untuk f
2
f
1
1. Batasan yang digunakan untuk mendapatkan f
2
dan f
1
adalah ditentukan oleh harga VSWR.
Bandwidth antena sangat dipengaruhi oleh luas penampang konduktor yang digunakan serta susunan fisiknya bentuk geometrinya. Misalnya pada
antena dipole, akan mempunyai bandwidth yang semakin lebar apabila penampang konduktor yang digunakannya semakin besar.
Universitas Sumatera Utara
2.6.4 Keterarahan Directivity
Keterarahan dari sebuah antena didefinisikan sebagai perbandingan rasio intensitas radiasi sebuah antena pada arah tertentu dengan intensitas radiasi rata-
rata pada semua arah [6]. Intensitas radiasi rata-rata sama dengan jumlah daya yang diradiasikan oleh antena dibagi dengan. Jika arah tidak ditentukan, arah
intensitas radiasi maksimum merupakan arah yang dimaksud. Keterarahan ini dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2-24 [2].
2-24 Dan jika arah tidak ditentukan, keterahan terjadi pada intensitas radiasi maksimum
yang dapat dihitungan dengan menggunakan Persamaan 2-25 [2]. 2-25
Dimana : D = keterarahan D
= keterarahan maksimum U = intensitas radiasi maksimum
U
max
= intensitas radiasi maksimum U
= intensitas radiasi pada sumber isotropic P
rad
= daya total radiasi Adapun cara lain untuk menghitung directivity single slot dapat dicari
dengan menggunakan Persamaan 2-26 [7].
Dimana nilai I dan λ
dapat diperoleh dengan menggunakan Persamaan 2-27 dan 2-28 [7].
Universitas Sumatera Utara
2.6.5 Gain 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 didefinisikan sebagai 4 kali rasio dari intensitas pada suatu arah dengan
daya yang diterima antena, dinyatakan dengan [6]: G
ɵ,ɸ = 4π
m
P U
φ θ
.
2-29 Definisi ini tidak termasuk losses yang disebabkan oleh ketidaksesuaian
impedansi impedance missmatch atau polarisasi. Harga maksimum dari gain adalah harga maksimum dari intensitas radiasi atau harga maksimum dari
Persamaan 2-30, sehingga dapat dinyatakan kembali : G
= 4 π
m m
P U
2-30 Jadi gain dapat dinyatakan sebagai suatu fungsi dari
ɵ dan ɸ, dan juga dapat dinyatakan sebagai suatu harga pada suatu arah tertentu. Jika tidak ada arah
yang ditentukan dan harga power gain tidak dinyatakan sebagai suatu fungsi dari ɵ dan ɸ, diasumsikan sebagai gain maksimum.
Direktivitas dapat ditulis sebagai : D = 4
π
r m
P U
2-31
Universitas Sumatera Utara
Direktivitas dapat menyatakan gain suatu antena jika seluruh daya input menjadi daya radiasi. Dan hal ini tidak mungkin terjadi karena adanya losses pada
daya input. Bagian daya input P
in
yang tidak muncul sebagai daya radiasi diserap oleh antena dan struktur yang dekat dengannya. Hal tersebut menimbulkan
suatu definisi baru, yaitu yang disebut dengan efisiensi radiasi, dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :
k =
m r
P P
2-32 Dengan catatan bahwa harga k diantara nol dan satu 0 k 1
atau 0 k 100. Sehingga gain maksimum suatu antena sama dengan direktivitas dikalikan
dengan efisiensi dari antena, yang dapat dinyatakan sebagai berikut [3]: G =
ŋ . D 2-33
Adapun besar efisiensi antena mikrostrip yang digunakan biasanya berkisar 60 sampai 70 [4].
Salah satu metode pengukuran power gain maksimum terlihat seperti pada Gambar 2.7 [6]. Sebuah antena sebagai sumber radiasi, dicatu dengan daya tetap
oleh transmitter sebesar P
in
.
Mula-mula antena standard dengan power gain maksimum yang sudah diketahui G
s
digunakan sebagai antena penerima seperti terlihat pada Gambar 2.7a. Kedua antena ini kemudian saling diarahkan
sedemikian sehingga diperoleh daya output P
s
yang maksimum pada antena penerima. Selanjutnya dalam posisi yang sama antena standard diganti dengan
antena yang hendak dicari power gain-nya, sebagaimana terlihat pada Gambar 2.7b. Dalam posisi ini antena penerima harus mempunyai polarisasi yang sama
Universitas Sumatera Utara
dengan antena standard dan selanjutnya diarahkan sedemikian rupa agar diperoleh daya output P
t
yang maksimum. Apabila pada antena standard sudah diketahui gain maksimumnya, maka dari pengukuran di atas gain maksimum antena yang
dicari dapat dihitung dengan : G
t
=
s
P P
1
. G
s
2-34
Atau jika dinyatakan dalam desibel adalah : G
t
dB = P
t
dB
-
P
s
dB
+
G
s
dB 2-35
Dimana : G
t
: Gain antena yang akan diukur. P
s
: Pengukuran daya output yang diterima oleh antena standard. P
t
: Pengukuran daya output yang diterima oleh antena yang di test. G
s
: Gain antena standard sudah diketahui .
Gambar 2.7 a Pengukuran daya output yang diterima antena standar Ps b Pengukuran daya output yang diterima oleh antena yang dites Pt.
Universitas Sumatera Utara
2.6.6 Pola Radiasi
Pola radiasi dapat diartikan sebagai fungsi matematis atau representasi grafis karakteristik radiasi antena dalam bentuk fungsi koordinat ruang yang
menggambarkan sifat radiasi dari antena pada medan jauh sebagai fungsi dari arah dan penggambarannya dapat dilihat pada diagram pola radiasi yang sudah
diplot sesuai dengan hasil pengukuran sinyal radiasi dari suatu antena [7]. Sifat radiasi tersebut meliputi sebagai berikut :
a. kerapatan flux yaitu jumlah garis medan magnet per satuan luas bagian yang tegak lurus terhadap arah flux.
b. intensitas radiasi yaitu suatu nilai yang menunjukkan jumlah pancaran radiasi per detik pada suatu posisi,
c. kekuatan medan field strength yaitu besarnya medan elektromagnetik yang diterima yang akan membangkitkan sebuah antena.
d. Polarisasi yaitu polarisasi dari gelombang yang ditransmisikan oleh antena. Pola radiasi dapat disebut sebagai pola medan field pattern apabila
intensitas radiasi yang digambarkan adalah kuat medannya dan disebut pola daya power pattern apabila intensitas radiasi yang digambarkan adalah vector
poynting-nya. Biasanya sifat dari radiasi yang sangat penting adalah persebaran secara
tiga dimensi atau dua dimensi dari energi yang diradiasikan antena. Gambaran dari pola radiasi antena dapat dilihat pada Gambar 2.8 [3].
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.8 Pola Radiasi Antena
2.6.7 Polarisasi Antena
Polarisasi antena adalah polarisasi dari gelombang yang ditransmisikan oleh antena. Jika arah tidak ditentukan maka polarisasi merupakan polarisasi pada
arah gain maksimum. Pada prakteknya, polarisasi dari energi yang teradiasi bervariasi dengan arah dari tengah antena, sehingga bagian lain dari pola radiasi
mempunyai polarisasi yang berbeda [2]. Polarisasi dari gelombang yang teradiasi didefinisikan sebagai suatu
keadaan gelombang elektromagnet yang menggambarkan arah dan magnitude vektor medan elektrik yang bervariasi menurut waktu. Selain itu, polarisasi juga
dapat didefinisikan sebagai gelombang yang diradiasikan dan diterima oleh antena pada suatu arah tertentu [2].
Polarisasi dapat diklasifikasikan sebagai linier linier, circular melingkar, atau elliptical elips. Polarisasi linier Gambar 2.9 terjadi jika suatu
gelombang yang berubah menurut waktu pada suatu titik di ruang memiliki vektor medan elektrik atau magnet pada titik tersebut selalu berorientasi pada garis
lurus yang sama pada setiap waktu. Hal ini dapat terjadi jika vektor elektrik
Universitas Sumatera Utara
maupun magnet memenuhi [2] : a. hanya ada satu komponen, atau
b. 2 komponen yang saling tegak lurus secara linier yang berada pada perbedaan fasa waktu atau 1800 atau kelipatannya
Gambar 2.9 Polarisasi linier Polarisasi melingkar Gambar 2.10 terjadi jika suatu gelombang yang
berubah menurut waktu pada suatu titik memiliki vektor medan elektrik atau magnet pada titik tersebut berada pada jalur lingkaran sebagai fungsi waktu.
Kondisi yang harus dipenuhi untuk mencapai jenis polarisasi ini adalah : a. Medan harus mempunyai 2 komponen yang saling tegak lurus linier
b. Kedua komponen tersebut harus mempunyai magnitudo yang sama c. Kedua komponen tersebut harus memiliki perbedaan fasa waktu pada
kelipatan ganjil 900. Polarisasi melingkar dibagi menjadi dua, yaitu Left Hand Circular
Polarization LHCP dan Right Hand Circular Polarization RHCP. LHCP terjadi ketika δ = +π 2 , sebaliknya RHCP terjadi ketika δ = −π 2
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.10 Polarisasi melingkar Polarisasi elips Gambar 2.11 terjadi ketika gelombang yang berubah
menurut waktu memiliki vektor medan elektrik atau magnet berada pada jalur kedudukan elips pada ruang. Kondisi yang harus dipenuhi untuk mendapatkan
polarisasi ini adalah [2] : a. medan harus mempunyai dua komponen linier ortogonal
b. Kedua komponen tersebut harus berada pada magnitudo yang sama atau berbeda
c. Jika kedua komponen tersebut tidak berada pada magnitudo yang sama, perbedaan fasa waktu antara kedua komponen tersebut harus tidak bernilai 00
atau kelipatan 180 karena akan menjadi linier. Jika kedua komponen berada pada magnitudo yang sama maka perbedaan fasa di antara kedua komponen
tersebut harus tidak merupakan kelipatan ganjil dari 90 karena akan menjadi lingkaran.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11 Polarisasi elips
2.7 Wireless Fidelity Wi-Fi
