Tujuan dari perancangan ini adalah untuk mendapatkan sebuah elemen tunggal dengan dimensi patch, dimensi slot aperture, dan dimensi pencatu yang
optimal yaitu mampu memberikan nilai VSWR ≤ 2, return loss S
11
≤ -9,5dB, dan axial ratio
≤ 3dB pada frekuensi 1,575 GHz.
3.3.1 Jenis Substrat yang Digunakan
Substrat adalah bahan utama pembuatan antena mikrostrip. Penentuan jenis substrat perlu dilakukan pengkajian karena berpengaruh pada kualitas
spesifikasi antena tersebut. Pada tugas akhir ini digunakan dielektrik substrat FR4 Evoksi dengan
spesifikasi seperti Tabel 3.1. Tabel 3.1 Jenis Substrat yang Digunakan
Jenis Substrat FR4 Evoksi
Konstanta dielektrik Relatif �
�
4,4 Dielectric Loss Tangent
tan �
0,02 Ketebalan Substrat h
1,6 mm
3.3.2 Perancangan Dimensi Patch
Antena yang akan dirancang pada tugas akhir ini adalah antena mikrostrip patch segiempat dengan metode slot diagonal pada frekuensi kerja 1,575 GHz.
1. Menentukan lebar patch
Lebar patch dari sebuah antena mikrostrip patch segiempat dapat ditentukan melalui Persamaan 2.1.
� = �
2 �
�
�
�
�
+ 1 2
=
3 � 10
8
� �
2 � 1575,42 �10
6
���
4,4+1 2
= 0,05796 m = 57.96 mm
2. Menentukan panjang patch
Untuk menentukan panjang patch digunakan Persamaan 2.2,, 23, 2.4.
Universitas Sumatera Utara
�
����
= �
�
+ 1 2
+ �
�
− 1 2
⎝ ⎛
1 �1 + 12ℎ �
� ⎠ ⎞
�
����
= 4.4 + 1
2 +
4.4 − 1
2 ⎝
⎜ ⎜
⎛ 1
�1 + 12 1.6
57,96 �
⎠ ⎟
⎟ ⎞
= 3,81
�
���
= �
2 �
�
��
����
=
3 � 10
8
� �
2 � 1575,42 �10
6
��√3,813 = 0,04877
� = 48,77
�� Dan
�L adalah perbedaan panjang antara L dan L
eff
yang dapat ditentukan melalui Persamaan 2.5.
Δ� = 0,412ℎ �
����
+ 0.3 �
� ℎ
+ 0.264 �
�
����
− 0.258 �
� ℎ
− 0.8�
Δ� = 0,412ℎ 3.81 + 0.3
�
57.94 1.6
+ 0.264 �
3.81 – 0.258 �
57.94 1.6
− 0.8� = 0,7517 mm
Sehingga melalui Persamaan 2.2 kita memperoleh nilai L yaitu: � = �
���
− 2∆� = 48,77
− 2 × 0,7517 = 47,266 mm
Universitas Sumatera Utara
Dari nilai di atas didapatkanlah nilai masing-masing lebar dan panjang patch adalah 57,96 mm dan 47,26 mm untuk memudahkan proses simulasi maka
nilai lebar dan panjang dibulatkan menjadi 58 mm dan 47 mm.
3.3.3 Perancangan Saluran Pencatu
Saluran pencatu yang digunakan pada perancangan diharapkan mempunyai atau paling tidak mendekati impedansi masukan sebesar 50Ω. Untuk mendapatkan
nilai impedansi tersebut dilakukan pengaturan lebar dari saluran pencatu dengan menggunakan program TXLine 2003. Tampilan dari program TXLine 2003 untuk
mencari lebar catuan agar mempunyai impedansi 50Ω dapat dilihat pada gambar 3.2.
Gambar 3.2 Tampilan program TXLine 2003
Pada gambar 3.2, setelah dimasukkan semua parameter yang digunakan, maka program ini akan menampilkan nilai lebar dari saluran pencatu agar
menghasilkan nilai impedansi 50Ω. Melalui perangkat lunak TXLine 2003 ini diperoleh bahwa untuk menghasilkan impedan
si 50Ω dibutuhkan lebar saluran pencatu sebesar 3,00593 mm. untuk memudahkan dalam proses perancangan
maka lebar ini dibulatkan menjadi 3 mm. Untuk mencari lebar saluran pencatu 50
Ω secara teoritis dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.21 dan 2.22.
Universitas Sumatera Utara
� = 2
ℎ � �� −
1 − ��2� − 1 +
�
�
− 1 2
�
�
���� − 1 + 0,39 − 0,61
�
�
�� � =
60 �
2
� √�
�
= 60
�
2
50 √4,4
= 5,65 � =
2 × 0,0016 �
�5,65 − 1 − ��2 × 5,65 − 1 +
4,4 − 1
2 × 4,4 ���5,65 − 1 + 0,39 −
0,61 4,4
�� = 0,0049
� = 4,9 �� Dengan demikian lebar saluran pencatu 50
Ω didapatkan sebesar 4,9 mm. tahapan berikutnya adalah mencari panjang saluran mikrostrip 50
Ω. Sebelumnya diperiksa terlebih dahulu perbandingan lebar saluran pencatu mikrostrip 50
Ω terhadap tebal substrat Wh.
� ℎ
= 4,9
1,6 = 3,06
Karena Wh 1, maka nilai konstanta dielektrik efektif menggunakan Persamaan 2.4.
�
����
= �
�
+ 1 2
+ �
�
− 1 2
⎝ ⎛
1 �1 + 12ℎ �
� ⎠ ⎞
�
����
= 4,4 + 1
2 +
4,4 − 1
2 ⎝
⎜ ⎜
⎛ 1
�1 + 12 × 1,6
57,96 �
⎠ ⎟
⎟ ⎞
= 3,81
Dari Persamaan 2.19, diperoleh λ
�
= λ
√�
�
λ =
� �
= 3 × 10
8
1,575 × 10
9
= 0,190476 = 190,48 ��
λ
�
= λ
√�
�
= 190,48
√3,81 = 97,62
�� Maka panjang saluran pencatu mikrostrip 50
Ω adalah � =
�
�
4 =
97,62 4
= 24,4 ��
Universitas Sumatera Utara
3.3.4 Rancangan Antena Mikrostrip Patch Segiempat Slot Diagonal