5
BAB II DASAR TEORI
2.1 Pengertian Antena
Antena merupakan perangkat yang digunakan untuk merubah besaran listrik dari saluran transmisi menjadi suatu gelombang elektromagnetik untuk
diradiasikan ke udara bebas. Sebaliknya antenna juga dapat menangkap gelombang elektromagnetik dari udara bebas untuk kemudian dijadikan besaran
listrik kembali melalui saluran transmisi. Pemancaran merupakan satu proses perpindahan gelombang radio atau elektromagnetik dari saluran transmisi ke
ruang bebas melalui antenna pemancar. Sedangkan penerimaan adalah satu proses penerimaan gelombang radio atau elektromagnetik dari ruang bebas melalui
antena penerima. Karena merupakan perangkat perantara antara saluran transmisi dan udara, maka antena harus mempunyai sifat yang sesuai match dengan
saluran pencatunya. Pada
saat proses
transmisi, gelombang
elektromagnetik akan
ditransmisikan sepanjang jalur transmisi dan menyebar ke udara. Jalur transmisi ini dapat berupa kabel koaksial, terkadang juga ditambahkan dengan pipa untuk
memperluas jalur transmisi dan dikenal sebagai gelombang terbimbing waveguide [4]. Perkembangan teknologi komunikasi yang saat ini berkembang
pesat menyebabkan pengembangan dan penelitian antena juga semakin pesat seiring dengan kebutuhan teknologi saat ini.
2.2 Antena Mikrostrip
Antena mikrostrip diusulkan pertama kalinya oleh Deschamps pada awal tahun 1950 dan baru dibuat pada sekitar tahun 1970 oleh Munson dan Howell, dan
merupakan salah satu antenna gelombang mikro yang digunakan sebagai radiator pada sejumlah sistem telekomunikasi modern saat ini seperti : Personal
Communica tion System PCS, Mobile Satelite Communications, Direct
Broa dca st Television DBS, Radio Detection And Ranging Radar dan Global
Positioning System GPS. Melalui beberapa penelitiannya, diketahui bahwa
Universitas Sumatera Utara
6 kemampuan beroperasi antena mikrostrip diatur terutama oleh bentuk geometri
dari elemen peradiasi patch dari karakteristik material substrat [3].
2.2.1 Pengertian Antena Mikrostrip
Berdasarkan asal katanya, mikrostrip terdiri dari dua kata, yaitu mikro sangat keciltipis dan strip bilahpotongan. Antena mikrostrip dapat
didefenisikan sebagai salah satu antena yang berbentuk potongan atau bilah dengan ukuran yang sangat kecil. Secara garis besar struktur dari antenna
mikrostrip atas 3 bagian, yaitu elemen peradiasi atau patch antena, substrat dan ground pla ne. Pa tch
terletak diatas subtrat dan ground plane terletak paling bawah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1 [3].
Gambar 2.1 Struktur Dasar Antena Mikrostrip [3]
Pada susunan ini, lapisan konduktor atas atau “patch” berfungsi sebagai
sumber radiasi dimana energi elektromagnetik menyusur tepian dan sisi patch ke dalam substrat. Lapisan konduktor bawah bertindak sebagai bidang ground
pemantulan sempurna yang kemudian mengembalikan energi kembali melalui substrat menuju udara bebas. Lapisan konduktor bawah dicetak pada satu atau
lebih dielektrik substrat. Patch elemen peradiasi terbuat dari bahan konduktor tipis seperti tembaga atau emas yang mempunyai bentuk bermacam-macam.
Bentuk patch ini bermacam-macam seperti : lingkaran, persegi, persegi panjang,
Universitas Sumatera Utara
7 segitiga, ataupun cincin. Patch berfungsi untuk meradiasikan gelombang
elektromagnetik ke udara. Substrat berfungsi sebagai bahan dialektrik dari antena mikrostrip yang
membatasi elemen peradiasi dengan elemen pertanahan. Bagian ini memiliki nilai konstanta dielektrik ε
r
dimana nilai dari konstanta dielektrik ini mempengaruhi frekuensi kerja, efisiensi, dan juga bandwidth dari antena. Karakteristik substrat
sangat berpengaruh pada besar parameter-parameter antena. Pengaruh ketebalan substrat dielektrik terhadap parameter antena adalah pada bandwidth. Penambahan
ketebalan substrat akan memperbesar bandwidth. Elemen ini memiliki jenis yang bervariasi yang dapat digolongkan berdasarkan nilai konstanta dialektrik dan
ketebalannya. Ketebalan substrat jauh lebih besar daripada ketebalan konduktor metal peradiasi. Semakin tebal substart maka bandwidth akan semakin meningkat,
tetapi berpengaruh terhadap timbulnya gelombang permukaan surface wave. Gelombang permukaan pada antena mikrostrip merupakan efek yang merugikan
sebagian daya yang seharusnya dapat digunakan untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik kearah yang diinginkan.
Material substrat yang tersedia dapat digunakan untuk frekuensi-frekuensi RF dan microwave. Pemilihannya berdasarkan karakteristik material yang
diinginkan untuk daya yang optimal pada suatu jarak frekuensi tertentu. Spesifikasi umum termasuk nilai konstanta dielektrik, dielektrik loss tangent, dan
ketebalan. Nilai konstanta dielektrik antara 2,2 ε
r
12 digunakan untuk frekuensi operasi dari 1 hingga 100 GHz [3]. Konstanta dielektrik adalah
perbandingan energi listrik yang tersimpan pada suatu bahan substrat jika diberi sebuah potensial, relatif terhadap ruang hampa [5]. Dielektrik loss tangent
merupakan rugi-rugi dielektrik. Ketebalan substrat penting untuk diperhatikan ketika akan mendesain
antena mikrostrip. Kebanyakan substrat yang diinginkan untuk kehandalan suatu antena dipilih yang tebal dengan konstanta dielektrik yang rendah. Hal ini
cenderung menghasilkan antenna dengan bandwith yang lebar dan efisiensi yang tinggi akibat bebas dari loncatan medan tepi yang berasal dari patch dan
berpropagasi kedalam substrat. Namun hal ini menyebabkan volume antena
Universitas Sumatera Utara
8 menjadi besar dan meningkatkan kemungkinan pembentukan gelombang
permukaan. Akan tetapi dengan substrat yang tipis dengan konstanta dielektrik yang tinggi mengurangi ukuran antena. Namun akibat adanya disipasi faktor yang
lebih tinggi, menyebabkan efisiensinya menjadi rendah dan bandwith yang kecil [3]. Oleh karena itu terdapat timbal balik yang menjadi dasar dalam pembuatan
antena mikrostrip yang harus diperhatikan. Ground pla ne
terbuat dari bahan konduktor. Ukurannya selebar dan sepanjang substrat. Ground plane berfungsi sebagai ground antena pembumian
yang memantulkan sinyal yang tidak diinginkan.
2.3 Parameter – Parameter Antena Mikrostrip