BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Umum
Kinerja suatu antena dilihat berdasarkan spesifikasi atau nilai-nilai dari parameter antena itu sendiri. Seperti yang diterangkan dalam Bab 3, pada antena
ini dilakukan simulasi untuk memperoleh VSWR, return loss, axial ratio yang diharapkan. Dan telah diperoleh desain antena yang diharapkan yang akan
difabrikasi yaitu desain Antena A dengan ukuran slot 3 x 12 mm, ukuran patch 44 x 42 mm dan posisi saluran pencatu sejauh 13 mm dari tepi kanan patch.
4.2 Fabrikasi Antena Mikrostrip Patch Segi Empat dengan Slot Diagonal
Rancangan antena yang diperoleh kemudian difabrikasi untuk dilakukan pengujian terhadap antena tersebut. Antena ini dicetak di As-shiroth No 3A
Sukabumi Selatan Kebun jeruk, Jakarta Barat 11569.Website:www.ibdyellowpages.commultikaryaindonesia. Dan dibutuhkan
waktu seminggu untuk proses fabrikasi. Berikut ini hasil fabrikasi antena mikrostrip patch segi empat dengan menggunakan slot diagonal diperlihatkan
pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1 Hasil Fabrikasi Antena Mikrostrip Slot Diagonal 3 x 12 mm Dari hasil fabrikasi, tampak jelas patch, substrat dan konektor SMA Sub
Miniatur version A 50 Ω serta slot diagonal dengan ukuran 3 x 12 mm dan posisi
saluran pencatu 13 mm dari tepi kanan patch. Setelah melakukan fabrikasi kemudian dilakukan pengukuran terhadap antena.
Konektor SMA 50 Ω
Patch Substrat
Universitas Sumatera Utara
4.3 Hasil Pengukuran
Pengukuran antena dilakukan di Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara menggunakan alat ukur Vector Network Analyzer Anritsu
MS2034B. Pengukuran dilakukan untuk memperoleh nilai VSWR dan S11 dari antena hasil fabrikasi tersebut. Kemudian akan dibandingkan dengan hasil
simulasi serta dianalisa.
4.3.1 Pengukuran VSWR
Proses pengukuran VSWR antena menggunakan VNA Anritsu MS2034B dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Pengukuran VSWR dengan Menggunakan VNA Anritsu MS2034B Adapun rincian hasil pengukuran VSWR antena yang diperoleh dari
rancangan antena fabrikasi dapat dilihat pada Tabel 4.1 berikut. Tabel 4.1 Hasil pengukuran VSWR Antena Mikrostrip slot diagonal 3 x 12 mm
Frekuensi GHz VSWR Pengukuran
VSWR Simulasi
15 2,18
5,38 1,505
2,3 4,93
1,51 2,33
4,49 1,515
2,33 4,08
1,52 2,28
3,69 1,525
2,18 3,31
1,53 2,04
2,97 1,535
1,89 2,64
1,54 1,76
2,34 1,545
1,6 2,07
1,55 1,49
1,82 1,555
1,34 1,61
1,56 1,18
1,42
Universitas Sumatera Utara
Frekuensi GHz VSWR Pengukuran
VSWR Simulasi
1,565 1,08
1,26 1,57
1,12 1,12
1,575 1,24
1,03 1,58
1,4 1,10
1,585 1,55
1,2 1,59
1,75 1,27
1,595 1,95
1,33 1,6
2,18 1,37
1,605 2,41
1,37 1,61
2,63 1,36
1,615 2,87
1,32 1,62
3,1 1,26
1,625 3,33
1,21 1,63
3,55 1,18
1,635 3,69
1,2 1,64
3,88 1,28
1,645 4,03
1,39 1,65
4,16 1,54
Nilai VSWR pada frekuensi 1,575GHz ketika pengukuran adalah 1,24 sedangkan ketika pada simulasi adalah 1,03. Dari nilai tersebut tampak bahwa
hasil yang lebih baik diperoleh berdasarkan hasil simulasi. Adapun grafik perbandingan VSWR simulasi dan pengukuran dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Grafik dibuat dengan menggunakan Microsoft Excel 2007.
Gambar 4.3 Grafik Perbandingan VSWR Hasil Pengukuran dan Simulasi
1 2
3 4
5 6
1.5 1.515
1.53 1.545
1.56 1.575
1.59 1.605
1.62 1.635
1.65
Pengukuran Simulasi
VS WR
Frekuensi
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan grafik perbandingan VSWR hasil pengukuran dan simulasi, tampak nilai VSWR simulasi semakin lama semakin menurun dan kemudian naik
lagi pada frekuensi 1,58. Nilai minimum VSWR pada simulasi terdapat pada frekuensi 1,575 GHz dengan nilai sebesar 1,03. Sedangkan pada grafik hasil
pengukuran nilai VSWR dimulai dari 2,18 kemudian turun sampai 1,24 pada frekuensi 1,575 GHz dan menaik terus sampai bernilai 4,16. Dan nilai minimum
terdapat pada frekuensi 1,565 dengan nilai VSWR sebesar 1,08.
4.3.2 Pengukuran S11
Pengukuran return loss antena menggunakan VNA Anritsu MS2034B dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Pengukuran return loss dengan Menggunakan VNA Anritsu MS2034B
Dari Gambar 4.4 tampak diperoleh nilai-nilai return loss dari antena tersebut. Hasil pengukuran return loss antena yang diperoleh dari rancangan
antena fabrikasi dapat dilihat pada Tabel 4.2 berikut. Tabel 4.2 Hasil pengukuran return loss S
11
Antena 3 x 12 mm
Frekuensi S
11
Pengukuran S
11
Simulasi
1,5 -8,32
-3,27 1,505
-8,1 -3,58
1,51 -7,97
-3,93 1,515
-7,95 -4,35
1,52 -8,22
-4,84
Universitas Sumatera Utara
Frekuensi S
11
Pengukuran S
11
Simulasi
1,525 -8,64
-5,41 1,53
-9,28 -6,1
1,535 -10,09
-6,92 1,54
-11,24 -7,92
1,545 -12,69
-9,14 1,55
-14,49 -10,67
1,555 -17,03
-12,62 1,56
-20,79 -15,2
1,565 -27,17
-18,86 1,57
-25,17 -24,91
1,575 -19,85
-37,2 1,58
-15,94 -26,19
1,585 -13,34
-21,04 1,59
-11,31 -18,39
1,595 -9,92
-16,92 1,6
-8,89 -16,20
1,605 -7,72
-16,05 1,61
-8,31 -16,41
1,615 -8,33
-17,28 1,62
-5,83 -18,66
1,625 -5,4
-20,41 1,63
-5,68 -21,68
1,635 -4,79
-20,84 1,64
-4,58 -18,34
1,645 -4,38
-15,72 1,65
-4,25 -13,48
Perbandingan antara return loss simulasi dan pengukuran secara grafik dapat dilihat pada Gambar 4.5,
Gambar 4.5 Grafik Perbandingan return loss Hasil Simulasi dan Pengukuran
-40 -35
-30 -25
-20 -15
-10 -5
1.5 1.515
1.53 1.545
1.56 1.575
1.59 1.605
1.62 1.635
1.65
Pengukuran Simulasi
Frekuensi
R e
tur n
L os
s
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan grafik perbandingan return loss tampak nilai terbaik minimun pada frekuensi 1,575 GHz yaitu sebesar -37,2 dB. Nilai tersebut diperoleh
berdasarkan hasil simulasi. Sedangkan pada hasil pengukuran nilai return loss minimumnya pada frekuensi 1,565 GHz sebesar -27,17. Akan tetapi nilai tersebut
kurang tepat untuk frekuensi yang diharapkan. Adapun nilai return loss pada frekuensi 1,575 GHz bernilai -19,85 dB. Dari nilai yang diperoleh tersebut dapat
kita analisis bahwa nilai return loss yang lebih baik adalah nilai berdasarkan simulasi.
4.3.3 Pengukuran Polarisasi
Pengukuran polarisasi untuk frekuensi 1,575 GHz dilakukan dengan cara mengukur dua buah antena yang sudah difabrikasi yang diletakkan sejajar dan
saling berhadapan. Salah satu antena kemudian diputar sebesar 360 dan diukur
pada interval 10 . Ada dua jenis pengukuran yang dilakukan pertama kedua
antena sama-sama saling tegak vertikal co-polarization. Dan yang kedua adalah salah satu antena dengan posisi horizontal cross-polarization. Pada Vector
Network Analyzer dicatat hasil sinyal yang diterima setiap perputaran dalam satuan decibels dB. Pengukuran dapat dilihat seperti pada Gambar 4.5 dan
Gambar 4.6.
Gambar 4.5 Pengukuran Polarisasi Kedua Antena Co-Polarization
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6 Pengukuran Polarisasi Antena dengan Cross-Polarization Berikut ini hasil data pengukuran polarisasi antena yang dilakukan seperti
ditunjukkan pada Tabel 4.3. Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Polarisasi Antena
Sudut Putar derajat Co-Polarization
Cross-Polarization Axial Ratio
-72,9 -63,58
-9,32 10
-62,38 -72,36
9,98 20
-63,92 -68,13
4,21 30
-62,89 -61,44
-1,45 40
-62,79 -70,51
7,72 50
-61,86 -69,96
8,1 60
-71,9 -82,6
10,7 70
-65,39 -63,41
-1,98 80
-67,4 -69,23
1,83 90
-68,44 -75,78
7,34 100
-60,66 -65,6
4,94 110
-67,25 -56,8
-10,45 120
-67,3 -63,85
-3,45 130
-63,55 -64,52
0,97 140
-76,81 -66,33
-10,48 150
-69,26 -63,19
-6,07 160
-68,91 -68,97
0,06 170
-65,58 -65,89
0,31 180
-67,09 -70,19
3,1 190
-62,46 -66,81
4,35 200
-72,39 -74,55
2,16 210
-66,11 -68,4
2,29 220
-68,93 -67,03
-1,9 230
-66,65 -71,54
4,89 240
-69,46 -69,83
0,37 250
-61,88 -68,9
7,02 260
-62,59 -68,38
5,79
Universitas Sumatera Utara
Sudut Putar derajat Co-Polarization
Cross-Polarization Axial Ratio
270 -66,33
-67,09 0,76
280 -62,36
-61,02 -1,34
290 -72,67
-68,45 -4,22
300 -62,16
-64,86 2,7
310 -72,43
-74,55 2,12
320 -60,41
-71,33 10,92
330 -76,34
-70,46 -5,88
340 -60,39
-68,35 7,96
350 -59,61
-66,66 7,05
360 -58,8
-64,93 6,13
Rata-rata Axial Ratio 1,82
Dari Tabel 4.3 berdasarkan hasil pengukuran antena dengan co-polarization dan cross-polarization, dapat disimpulkan bahwa polarisasi yang dihasilkan
merupakan polarisasi sirkular yang artinya intensitas sinyal yang diperoleh pada arah tersebut bernilai maksimal. Pada antena dengan posisi co-polarization,
intensitas sinyal yang maksimum berada pada sudut 360 dengan nilai -58,8 dB
sedangkan pada antena dengan posisi cross-polarization, intensitas sinyal yang maksimum berada pada sudut 280
dengan nilai -61,02 dB. Grafik polarisasi dapat dilihat pada Gambar 4.7.
Gambar 4.7 Grafik Pola Radiasi Medan Co-Polarization dan Cross-Polarization pada Antena
-120 -110
-100 -90
-80 -70
-60 10
20 30
40 50
60 70
80 90
100 110
120 130
140 150
160 170
180 190
200 210
220 230
240 250
260 270
280 290
300 310
320 330
340 350
360 Co Polarization
Cross Polarization
Universitas Sumatera Utara
4.3.4 Pengukuran Gain
Untuk memperoleh nilai gain dari capaian antena dapat dilakukan dengan simulasi menggunakan AWR microwave office 2004 serta perhitungan secara
teoritis. Pengukuran terhadap antena tidak dapat dilakukan karena keterbatasan alat dalam pengukuran. VNA Vector Network Analyzer meter tidak dapat
menghitung nilai gain dari sebuah antena. Adapun nilai gain yang diperoleh berdasarkan simulasi diperlihatkan pada Gambar 4.8.
Gambar 4.8 Hasil Simulasi Gain Antena Mikrostrip Patch Segiempat Gambar 4.8 menunjukkan nilai gain sebesar 5,78 dB, nilai ini digunakan
untuk mengetahui arah radiasi sinyal atau penerimaan sinyal dari arah tertentu. Selain dengan cara simulasi nilai gain juga dapat diperoleh dengan cara
perhitungan teoritis. Adapun hasil perhitungan gain pada frekuensi 1,575 GHz berdasarkan pada Persamaan 2.18, 2.19, 2.20:
Universitas Sumatera Utara
λ =
� �
λ =
� �
= 3 × 10
8
1,575 × 10
9
= 0,190476 = 190,476 ��
λ
�
= λ
√�
�
= 190,476
√4,4 = 90,80
��
� = 4
� λ
� 2
� × � = 4 3,14
0,09080
2
0,042 × 0,044 = 2,8713 �� = 2,87 ��
Maka nilai gain yang diperoleh secara teoritis adalah sebesar 2,87 dB
4.4 Analisis Capaian Antena
Berdasarkan hasil yang dicapai pada pengukuran antena hasil perancangan, maka dapat dilihat perbandingan hasil perancangan dengan hasil
fabrikasi, seperti terlihat pada Tabel 4.4. Tabel 4.4 Analisis capaian antena 3 x 12 mm
Parameter Spesifikasi hasil simulasi
Spesifikasi hasil pengukuran
Frekuensi 1,575 GHz
1,575 GHz VSWR
1,03 1,24
Return Loss -37,2 dB
-19,85 dB Axial Ratio
1.97 dB 1,82 dB
Gain 5.78 dB
-
Adapun perbandingan antara antena tanpa dan dengan slot diagonal dapat dilihat pada Tabel 4.5.
Tabel 4.5 Perbandingan antena tanpa slot dan dengan slot diagonal
Parameter yang diamati
Rancangan awal tanpa slot diagonal
Rancangan dengan slot diagonal
VSWR 4,83
1,03 Return Loss dB
-3,646 dB -37,2 dB
Axial Ratio dB 443,9 dB
1,97 dB Berdasarkan Tabel 4.5, nilai axial ratio yang diperoleh pada rancangan awal
tanpa slot diagonal sebesar 443,9 dB sehingga polarisasi yang dihasilkan adalah linier. Maka untuk menghasilkan polarisasi melingkar, dilakukan slot diagonal
Universitas Sumatera Utara
pada patch sehingga dihasilkan nilai axial ratio sebesar 1,97 dB pada frekuensi 1,575 GHz. Jadi nilai axial ratio telah memenuhi syarat untuk polarisasi
melingkar dengan nilai axial ratio 3 dB dan cocok untuk parameter pada GPS.
4.5 Analisis Kesalahan Umum
Kategori