Rancang Bangun Antena Microstrip Patch Segi Empat Untuk Aplikasi Wireless-Lan

(1)

TUGAS AKHIR

” RANCANG BANGUN ANTENA MICROSTRIP PATCH SEGI EMPAT UNTUK APLIKASI WIRELESS-LAN”

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

O L E H

M UHAM M AD RUDY HERM ANSYAH 050402019

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN


(2)

ABSTRAK

Antena microstrip saat ini merupakan salah satu antena yang sangat pesat perkembangannya dalam sistem telekomunikasi. Sehingga banyak diaplikasikan pada peralatan–peralatan telekomunikasi modern saat ini. Salah satu aplikasinya adalah wireless LAN. Wireless LAN adalah suatu jaringan area lokal tanpa kabel dimana media transmisinya menggunakan untuk memberi sebuah koneksi jaringan ke seluruh pengguna dalam area disekitarnya. Area jangkauannya dapat berjarak dari ruangan kelas ke seluruh kampus atau dari kantor ke kantor yang lain dan berlainan gedung.

Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah merancang bangun sebuah antena microstrip patch segi empat yang dapat digunakan untuk aplikasi WLAN. Antena microstrip yang dihasilkan bekerja pada frekuensi 2,4 – 2,5 GHz dengan perolehan gain 1 dB, VSWR ≤ 1,9 dan polaradiasi unidirectional.

Simulasi perencangan antena ini menggunakan software Ansoft High Frequency Structure Simulator v10. Untuk antena microstrip patch segi empat maka didapatkan hasil parameter-parameternya.


(3)

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah S.W.T yang telah memberikan kemampuan dan ketabahan dalam menghadapi segala cobaan, halangan, dan rintangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, serta shalawat beriring salam penulis hadiahkan kepada junjungan Nabi Muhammad S.A.W.

Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda dan ibunda, serta abangda dan kakanda tercinta yang merupakan bagian dari hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang.

Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:

RANCANG BANGUN ANTENA MICROSTRIP PATCH SEGI EMPAT UNTUK APLIKASI WIRELESS-LAN

Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Ali Hanafiah Rambe, ST., MT selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.


(4)

2. Bapak Ir, Masykur Sjani, selaku Penasehat Akademis penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan selama ini. 3. Bapak Prof.Dr.Ir Usman Baafai dan Bapak Rachmad Fauzi ST, MT selaku

Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Kepada Ayahanda H. Arifin Samin dan Ibunda Hj. Faurida Hamid tercinta yang telah menghantarkan doa, perhatian, material, semangat dan segalanya sehingga penulisan tugas akhir ini dapat terselesaikan.

5. Abang dan kakakku tersayang Muhammad Arfan, Fauzi Ibrahim dan Dessy Arida Enanda. Teimakasih atas perhatian dan doanya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir.

6. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya.

7. Sahabat sekaligus teman yang terbaik dan tercantik, Wulan Pratiwi terimakasih perhatian, doa dan dukungannya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir.

8. Sahabat-sahabat terbaik di Elektro: Lutfi, Suib, Sujek, Agan, , Gie, Ardhi, Megi, Dedi, Mike, Dika, Ricki dan Ica dan segenap angkatan ’05 yang masih beraktifitas di kampus, semoga silaturahim kita terus terjaga.

9. Sahabat Gemboeng Elektro ’05 yang sudah tamat: Taci, Viona, Muteng, Diana, Dewi, , Ami, Nisa, Megi, Dedi, Mike, Dika dan segenap Gemboeng ’05 yang lainnya, semoga persahabatan kita tetap terjaga


(5)

10. Keluarga Besar Laboratorium Antena dan laboratorium Dasar Telekomunikasi FT USU:Arbi Divo, Arif, Fitri, Roy, Irzi, Ridho, Fajar, Rasyid. Terimakasih atas doa dan dukungannya

11. Keluarga Besar IMTE, para junior dan senior Elektro USU

12. Keluarga Besar M2BC dan PMR 005 terutama Kak Dian, Niki, Dila, Hakim atas segala dukungannya.

13. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan.

Akhir kata penulis berserah diri pada Allah SWT, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri.

Medan, November 2010

Penulis

Muhammad Rudy Hermansyah NIM. 060402019


(6)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR TABEL ... xi

I. PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penulisan ... 2

1.4 Batasan Masalah ... 2

1.5 Metode Penulisan ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

II. ANTENA MICROSTRIP ... 5

2.1 Antena Microstrip... 5

2.2 Model Cavity ... 6

2.3 Parameter Antena ... 9

2.3.1 Dimensi Antena………. ... 9

2.3.2 Pola Radiasi………. 10

2.3.3 Voltage Standing Wave Ratio………... 11


(7)

2.3.5 Gain……….. ... 13

2.3.6 Keterarahan (Directivity) ………. 14

2.3.7 Bandwidth……… 14

2.3.8 Polarisasasi……… ... 16

2.4 Teknik Pencatuan ... 18

2.4.1 Pengertian Antena Microstrip ... 19

2.5 WLAN (Wireless Local Area Network) ... 20

2.5.1 Topologi Jaringan WLAN ... 22

2.5.2 Standar WLAN 802.11 ... 23

2.5.3 Standar Awal 802.11 ... 23

2.5.4 Standar 802.11a ... 24

2.5.5 Standar 802.11b ... 25

2.5.6 Standar 802.11g ... 26

2.5.7 Wireless Channel ... 27

2.6 Ansoft High Frequency Structure Simulator v10. ... 28

2.7 Aplikasi Microsrtip ... 28

III. PERANCANGAN DAN SIMULASI ANTENA MICROSTIP PATCH SEGI EMPAT ... 31

3.1 Umum ... 31

3.2 Peralatan ... 33

3.3 Jenis Substrate Yang Digunakan ... 36

3.4 Perancangan Dimensi Patch Segiempat ... 37


(8)

3.6 Perancangan Model Antena Microstrip Patch Segi Empat ... 39

3.7 Simulasi Model Antena Microstrip Patch Segi Empat ... 42

3.7.1 Hasil Simulasi……….. 44

3.8 Karekterisasi Antena ... 46

3.9 Rancang Bangun Antena Microstrip Patch Segi Empat ... 50

IV. PENGUJIAN ANTENA MICROSTRIP PATCH SEGI EMPAT.. ... 51

4.1 Umum ... 51

4.2 Persiapan Pengujian Antena Microstrip Patch Segi Empat ... 51

4.3 Pengujian Gain Antena Microstrip Patch Segi Empat ... 51

4.3.1 Peralatan Pengujian Gain Antena Microstrip Patch Segi Empat ... 52

4.3.2 Prosedur Pengujian Gain Antena Microstrip Patch Segi Empat ... 52

4.3.3 Data Pengujian Antena Microstrip Patch Segi Empat… 53 4.4 Analisa Data ... 57

V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 58

5.1 Kesimpulan ... 58

5.2 Saran ... 58


(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur antena microstrip ……… ... 5

Gambar 2.2 Jenis – jenis antena microstrip ... 6

Gambar 2.3 Distribusi muatan dan densitas arus yang terbentuk pada patch micirostrip ... 8

Gambar 2.4 Rentang frekuensi yang menjadi bandwidth ... 15

Gambar 2.5 Jenis polarisasi linier ... 17

Gambar 2.6 Polarisasi melingkar ... 17

Gambar 2.7 Polarisasi elips ... 18

Gambar 2.8 Microstrip pada WiMAX ... 29

Gambar 2.9 Microstrip pada WLAN ... 29

Gambar 2.10 Microstrip pada bandpass filter... 30

Gambar 2.11 Microstrip pada Mobile Satellite ... 30

Gambar 3.1 Diagram alir perancangan dan perakitan antena microstrip patch segi empat ... 32

Gambar 3.2 Gambar papan PCB double side ... 33

Gambar 3.3 Cutter yang digunakan... 33

Gambar 3.4 Penggaris yang digunakan... 34

Gambar 3.5 Gambar jangka sorong yang digunakan ... 34

Gambar 3.6 RP Male SMA yang digunakan ... 35

Gambar 3.7 Setrika yg digunakan ... 35

Gambar 3.8 Gambar model antena microstrip yang dihasilkan ... 42


(10)

Gambar 3.10 Gambar gain yang dihasilkan ... 44

Gambar 3.11 Gambar vswr yang dihasilkan ... 45

Gambar 3.12 VSWR dengan L= 27,6 Dan W= 35 mm ... 47

Gambar 3.11 Hasil VSWR Yang Sudah Dikarakterisasi ... 48

Gambar 3.12 Flowchart untuk karekterisasi antena microstrip patch segi empat ... 49

Gambar 4.1 Rangkaian pengujian antena ... 52

Gambar 4.2 Access point yang didapat ... 54

Gambar 4.3 Gain dari PSI_USU_HOTSPOT ... 55

Gambar 4.4 Gain dari PUSKOM AMIK MBP ... 55

Gambar 4.5 Jarak T3 ke access point PSI USU ... 56


(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Standar – Standar WLAN 802.11 ... 25 Tabel 2.2 WiFi Channel ... 27 Tabel 3.1 Spesifikasi Substrat Yang Digunakan ... 37


(12)

ABSTRAK

Antena microstrip saat ini merupakan salah satu antena yang sangat pesat perkembangannya dalam sistem telekomunikasi. Sehingga banyak diaplikasikan pada peralatan–peralatan telekomunikasi modern saat ini. Salah satu aplikasinya adalah wireless LAN. Wireless LAN adalah suatu jaringan area lokal tanpa kabel dimana media transmisinya menggunakan untuk memberi sebuah koneksi jaringan ke seluruh pengguna dalam area disekitarnya. Area jangkauannya dapat berjarak dari ruangan kelas ke seluruh kampus atau dari kantor ke kantor yang lain dan berlainan gedung.

Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah merancang bangun sebuah antena microstrip patch segi empat yang dapat digunakan untuk aplikasi WLAN. Antena microstrip yang dihasilkan bekerja pada frekuensi 2,4 – 2,5 GHz dengan perolehan gain 1 dB, VSWR ≤ 1,9 dan polaradiasi unidirectional.

Simulasi perencangan antena ini menggunakan software Ansoft High Frequency Structure Simulator v10. Untuk antena microstrip patch segi empat maka didapatkan hasil parameter-parameternya.


(13)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di era informasi saat ini, manusia memerlukan komunikasi untuk saling bertukar informasi di mana saja, kapan saja dan dengan siapa saja Salah satu sistem komunikasi yang merupakan andalan bagi terselenggaranya integrasi sistem telekomunikasi secara global adalah sistem komunikasi wireless. Dimana dalam komunikasi diperlukan suatu alat yang dapat menangkap gelombang wireless tersebut maka digunakan antena sebagai media penghubung.

Antena merupakan perangkat yang berfungsi mengubah energi gelombang elektromagnetik terbimbing menjadi energi gelombang elektromagnetik ruang bebas. Antena diperlukan untuk meningkatkan jarak jangkauan pada komunikasi wireless. Salah satu wireless yang banyak digunakan pada saat sekarang ini adalah WLAN. Dimana antena yang digunakan pada aplikasi WLAN tersebut sudah cukup banyak dirancang seperti antena wajan bolik, bazoka, dipole, dan yagi.

Antena microstrip merupakan sebuah antena yang sangat pesat perkembangannya di dalam sebuah telekomunikasi. Penggunaan antena microstip bisa menjadi salah satu alternatif bagi para pengguna WLAN.

Pada Tugas Akhir ini dibuat sebuah antena microstrip yang dapat berfungsi pada komunikasi WLAN. Antena microstrip yang digunakan adalah antena microstrip patch segi empat dikarenakan antena microstrip patch segi empat sangat mudah dibuat dari pada antena microstrip lainnya.


(14)

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan, yaitu :

1. Apa yang dimaksud dengan antena microstrip patch segi empat.

2. Bagaimana merancang antena microstrip patch segi empat untuk aplikasi wireless LAN.

3. Bagaimana mengukur antena microstrip patch segi empat.

4. Apa saja kinerja antena microstrip patch segi empat yang dirancang.

5. Bagaimana menguji antena microstrip patch segi empat untuk sesuai dengan kinerja yg ditetapkan.

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk merancang bangun antena microstrip patch segi empat untuk aplikasi wireless LAN yang bekerja pada frekuensi 2,4-2,5 GHz.

1.4 Batasan Masalah

Untuk menghindari pembahasan yang terlalu meluas, maka penulis akan membatasi pembahasan Tugas Akhir ini sebagai berikut:

a. Hanya membahas antena microstrip patch segi empat

b. Parameter yang dibahas: dimensi antena, VSWR, polaradiasi dan gain.

c. Perancangan dilakukan dengan bantuan software Ansoft High Frequency Structure Simulator v10.


(15)

1.5 Metodologi Penulisan

Untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini maka penulis menerapkan beberapa metode studi diantaranya :

1. Studi literatur

Yaitu dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik tugas akhir ini dari buku-buku referensi baik yang dimiliki oleh penulis atau di perpustakaan dan juga dari artikel-artikel, jurnal, ebook,internet dan lain-lain.

2. Studi bimbingan

Yaitu dengan melakukan diskusi tentang topik Tugas Akhir ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak Departemen Teknik Elektro USU dalam hal ini Bapak Ali Hanafiah Rambe, ST, MT.

3. Diskusi dan tanya jawab

Yaitu dengan mengadakan diskusi dan tanya jawab dengan dosen-dosen di lingkungan Departemen Teknik Elektro FT USU, dan rekan-rekan mahasiswa yang memahami masalah yang berhubungan dengan tugas akhir ini.

1.6 Sistematika Penulisan

Penulisan Tugas Akhir ini dibagi dalam lima bab yang saling berhubungan,yaitu:

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini akan dijelaskan latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan sebagai gambaran umum dari pembahasan secara keseluruhan.


(16)

BAB II DASAR TEORI

Pada bab ini akan dijelaskan, antena microstrip, pemodelan antena microstrip berbentuk segi empat yaitu model saluran transmisi. Pada model saluran transmisi didapat beberapa parameter antena seperti lebar antena microstrip, panjang antena microstrip, pola radiasi, bandwidth, directivity, gain, dan beamwidth.

BAB III PERANCANGAN DAN SIMULASI ANTENA MICROSTIP PATCH SEGI EMPAT

Pada bab ini akan dijelaskan gambaran antena microstrip berbentuk persegi panjang, tahapan perancangan antena, penentuan frekuensi kerja antena, konstanta dielektrik bahan, ketebalan subtrats dielektrik, perhitungan lebar antena, panjang antena, panjang dan lebar ground plane,

BAB IV PENGUJIAN ANTENA MICROSTRIP PATCH SEGI EMPAT Bab ini membahas mengenai uji coba antena microstrip patch segi empat, data yang didapatkan dari hasil pengukuran, dan analisa data.

BAB V KESIMPULAN

Membahas kesimpulan yang didapat dari analisa yang telah dilakukan pada bab-bab sebelumnya.


(17)

BAB II DASAR TEORI

2.1 Antena Microstrip

Antena microstrip adalah suatu konduktor metal yang menempel diatas ground plane yang diantaranya terdapat bahan dielektrik seperti tampak pada Gambar 2.1. Antena microstrip merupakan antena yang memiliki massa ringan, mudah untuk difabrikasi, dengan sifatnya yang konformal sehingga dapat ditempatkan pada hampir semua jenis permukaan dan ukurannya kecil dibandingkan dengan antena jenis lain. Karena sifat yang dimilikinya, antena microstrip sangat sesuai dengan kebutuhan saat ini sehingga dapat di-integrasikan dengan peralatan telekomunikasi lain yang berukuran kecil, akan tetapi antenna microstrip juga memiliki beberapa kekurangan yaitu: bandwidth yang sempit, gain dan directivity yang kecil, serta efisiensi rendah.[1]

Gambar 2.1 Struktur Antena Microstrip

Bentuk konduktor bisa bermacam-macam tetapi yang pada umumnya digunakan berbentuk empat persegi panjang dan lingkaran karena bisa lebih mudah dianalisis. Adapun jenis-jenis antena microstrip terlihat pada Gambar 2.2.


(18)

Gambar 2.2 Jenis – jenis Antena Microstrip

Antena microstrip adalah salah satu jenis antena wireless yang paling popular digunakan saat ini. Ada beberapa alasan kenapa antena microstrip sangat terkenal:[2]

a) Sangat mudah difabrikasi.

b) Selaras dengan permukaan nonplanar.

c) Sangat murah karena hanya dengan menggunakan papan cetak sirkuit.

d) Fleksibel sehingga menghasilkan berbagai macam pola dan polarisasi yang berbeda.

e) Strukturnya sangat kuat.

2.2 Model Cavity

Untuk menganalisi sebuah antena microstrip, maka diperlukan sebuah pemodelan yang dapat menggambarkan kondisi antena ke dalam sebuah kondisin persamaan yang dapat dianalisis secara kuat. Berbagai pemodelan untuk antena microstrip tersebut telah banyak dikemangkan dan satu diantaranya yang populer adalah model cavity.


(19)

Pada model cavity, daerah interior yaitu ruang antara patch dan ground plane diasumsikan sebagai sebuah ruang (cavity) yang dilingkari oleh suatu dinding magnetik sepanjang tepinya, dan diapit oleh dinding elektrik dari atas dan bawah. Model cavity dari sebuah antena microstrip diperlihatkan pada Gambar 2.3. Beberapa asumsi model cavity berdasarkan observasi dari substrat tipis (h<<λ0) [3]:

a. Medan di daerah interior tidak bervariasi dengan z (∂/∂z ≡ 0) karena substrat sangat tipis (h<<λ0).

b. Medan elektrik hanya muncul dalam arah z, Ez saja, dan medan magnetis

hanya ada komponen transversnya saja (Hx, dan Hy) di daerah yang dibatasi

oleh patch dan ground plane. Observasi ini juga memperhatikan dinding elektris atas bawah.

c. Patch arus listrik tidak mempunyai komponen normal pada ujung metal, yang termasuk komponen tangensial dari sepanjang sisi diabaikan,

Model cavity ini menggunakan persamaan Maxwell[3]. Adapun persamaan Maxwell untuk daerah dibawah patch adalah sebagai berikut:

(2.1)

(2.2) (2.3)


(20)

Gambar 2.3 Distribusi Muatan Dan Densitas Arus Yang Terbentuk Pada Patch Microstrip

Ketika suatu patch diberikan daya, maka akan terjadi distribusi muatan seperti yang terlihat pada bagian atas dan bawah dari permuakaan elemen peradiasi dan pada bagian ground plane (Gambar 2.3). Distribusi muatan ini diatur dengan dua mekanisme yaitu mekanisme aktraktif dan mekanisme repulsif. Mekanisme aktraktif terjadi antara dua muatan yang berlawanan yaitu pada bagian bawah patch dan bagian ground plane yang cenderung untuk mempertahankan kosentrasi muatan pada bagian bawah patch. Mekanisme repulsif terjadi antara muatan yang terdapat pada bagian bawah patch. Hal tersebut akan menyebabkan beberapa muatan terdorong dari bagian bawah patch ke bagian atas dari patch. Pergerakan muatan ini akan menyebabkan arus mengalir pada bagian bawah dan atas dari patch. Kedua jenis mekanisme ini dperlihatkan pada Gambar 2.3 beserta dengan kerapatan arusnya (J). Dapat diasumsikan bahwa besarnya arus yang mengalir ke atas permukaan patch adalah nol, sehingga tidak menyebabkan adanya medan magnet tangensial ke ujung patch. Hal ini menyebabkan keempat dinding samping menyerupai permukaan magnet konduksi yang sempurna


(21)

sehingga tidak mengganggu medan magnetik menyebabkan distribusi medan elektrik tetap berada di bawah permukaan patch.

2.3 Parameter Umum Antena Microstrip

Untuk dapat melihat kerja dari antena microstrip, maka perlu diamati parameter – parameter pada microstrip. Beberapa parameter umum dijelaskan sebagai berikut.

2.3.1 Dimensi Antena

Untuk mencari dimensi antena microstrip (W dan L), harus diketahui terlebih dahulu parameter bahan yang digunakan yaitu tebal dielektrik (h), konstanta dielektrik (εr), tebal konduktor (t) dan rugi – rugi bahan. Panjang antena

microstrip harus disesuaikan, karena apabila terlalu pendek maka bandwidth akan sempit sedangkan apabila terlalu panjang bandwidth akan menjadi lebih lebar tetapi efisiensi radiasi akan menjadi kecil. Dengan mengatur lebar dari antena microstrip (W) impedansi input juga akan berubah. Pendekatan yang digunakan untuk mencari panjang dan lebar antena microstrip dapat menggunakan persamaan :

(2.5)

Dimana :

W : lebar konduktor εr : konstanta dielektrik

c : kecepatan cahaya di ruang bebas ( 3x108) fo : frekuensi kerja antena


(22)

Sedangkan untuk menentukan panjang patch (L) diperlukan parameter yang merupakan pertambahan panjang dari L akibat adanya fringing effect. Pertambahan panjang dari L ( ) tersebut dirumuskan dengan[3]

(2.6)

Dimana h merupakan tinggi substrat atau tebal substrat, dan adalah konstanta dielektrik relatif yang dirumuskan sebagai

(2.7)

Dengan panjang patch (L) dirumuskan oleh:

(2.8)

Dimana Leff merupakan panjang patch efektif yang dapat dirumuskan dengan:

(2.9)

2.3.2 Pola Radiasi

Pola radiasi adalah representasi grafis sifat – sifat pemancaran antena sebagai fungsi dari koordinat ruang. Dengan menggunakan model slot peradiasi di atas, maka berlaku persamaan medan elektrik:

untuk (2.10)

Ada dua jenis pola radiasi, yaitu: a) Mutlak

Pola radiasi mutlak ditampilkan dalam satuan – satuan mutlak kekuatan atau daya medan.


(23)

b) Relatif

Pola radiasi relatif merujuk pada satuan – satuan relatif kekuatan atau daya medan. Kebanyakan ukuran pola radiasi relatif kepada antena isotropic dan metode transfer gain dipergunakan untuk menentukan gain mutlak antena.

Pola radiasi di daerah dekat antena tidaklah sama seperti pola radiasi pada jarak jauh. Istilah medan dekat merujuk pada pola medan yang berda dekat antena, sedangkan istilah medan jauh merujuk pada pola medan yang berada di jarak jauh. Medan jauh juga disebut sebagai medan radiasi, dan merupakan hal yang diinginkan. Biasanya, daya yang dipancarkan adalah yang kita inginkan, dan oleh karena itu pola antena biasanya diukur didaerah medan jauh. Untuk pengukuran pola sangatlah penting untuk memiliki jarak yang cukup besar untuk berada di medan jauhm jauh di luar medan dekat. Jarak dekat minimum yang diperbolehkan bergantung pada dimensi antena berkaitan dengan panjang gelombang.

2.3.3 VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)

Bila impedansi saluran transmisi tidak sesuai dengan transceiver maka akan timbul daya refleksi (reflected power) pada saluran yang berinterferensi dengan daya maju (forward power). Interferensi ini menghasilkan gelombang berdiri (standing wave) yang besarnya bergantung pada besarnya daya refleksi.VSWR adalah perbandingan antara amplitudo gelombang berdiri (standing wave) maksimum max dengan minimum min. Pada saluran

transmisi ada dua komponen gelombang tegangan, yaitu tegangan yang dikirimkan (V0+) dan tegangan yang direfleksikan (V0-). Perbandingan antara


(24)

tegangan yang direfleksikan dengan tegangan yang dikirimkan tersebut sebagai koefisien refleksi tegangan :

(2.11) Dimana Zl adalah impedansi beban (load) dan Z0 adalah impedansi

saluran lossless. Koefisien refleksi tegangan memiliki nilai kompleks, yang mempresentasikan 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:

(2.12) 2.3.4 Return Loss

Return loss adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan. Return Loss digambarkan sebagai peningkatan amplitudo dari gelombang yang direfleksikan (V0-) dibanding dengan gelombang yang dikirim (V0+). Return Loss dapat terjadi

akibat adanya diskontinuitas diantara saluran transmisi dengan impedansi masukan beban (antena). Pada rangkaian gelombang mikro yang memiliki diskontinuitas (mismatched), besarnya return loss bervariasi tergantung pada frekuensi.


(25)

(2.13)

2.3.4 Gain

Gain adalah perbandingan antara rapat daya per satuan unit antena terhadap rapat daya antena referensi dalam arah dan daya masukan yang sama. Gain suatu antena berlainan dengan gain kutub empat, gain diperhatikan daya masukan ke terminal antena. Gain didapat dengan menggunakan persamaan [3]:

(2.14)

Ada dua jenis parameter penguatan (Gain) yaitu absolute gain dan relative gain[4]. Absolute gain pada sebuah antena didefinisikan sebagai perbandingan antara intensitas pada arah tertentu dengan intensitas radiasi yang diperoleh jika daya yang diterima oleh antena teradiasi secara isotropik. Intensitas radiasi yang berhubungan dengan daya yang diradiasikan secara tropik sama dengan daya yang diterima oleh antena (Pin) dibagi 4π. Absolute gain ini dapat

dihitung dengan rumus[4]:

(2.15) Selain absoulute gain juga ada relative gain. Relative gain didifeinisikan sebagai perbandingan antara perolehan daya pada sebuah arah dengan perolehan daya pada antena referensi pada arah yang direferensikan juga. Daya mauskan harus sama di antara kedua antena itu. Akan tetapi, antena referensi merupakan sumber isotropik yang lossles (Pin(lossles)). Secara rumus dapat dihubungkan

sebagai berikut[4]:


(26)

2.3.4 Keterarahan (Directivity)

Pengarahan (directivity) adalah sebagai perbandingan antara rapat daya maksimum pada berkas utama terhadap rapat daya rata – rata yang diradiasikan.

(2.17)

Intensitas radiasi rata – rata sama dengan jumlah daya yang diradiasikan oleh antena dibagi dengan 4π. Jika arah tidak ditentukan, arah intensitas radiasi maksimum merupakan arah yang dimaksud. Directivity ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

(2.18) dimana:

D = keterarahan (Directivity) D0 = keteraharan maksimum

U = intensitas radiasi

Umax = intensitas radiasi maksimum

U0 = intensitas radiasi pada sumber isotropik

Prad = daya total radiasi

2.3.5 Bandwidth

Bandwidth suatu antena didefinisikan sebagai rentang frekuensi dimana kerja yang berhubungan dengan berapa karakteristik (seperti impedansi masukan, pola, beamwidth, polarisasi, gain, efisiensi,VSWR, return loss, axial ratio) memenuhi spesifikasi standar[4].


(27)

-10dB

return loss minimum f

f1 2

bandwidth

c f

-20dB

Gambar 2.4 Rentang Frekuensi Yang Menjadi Bandwidth

Dengan melihat Gambar 2.4 bandwidth dapat dicari dengan menggunakan rumus berikut ini:

(2.19) dimana : f2 = frerkunsi tertinggi

f1 = frekuensi terendah

fc = frekuensi tengah

Ada beberapa jenis bandwidth diantaranya:

a. Impedance bandwidth, yaitu rentang frekuensi di mana patch antena berada pada keadaan matching dengan saluran pencatu. hal ini terjadi karena impedansi dari elemen antena bervariasi nilainya tergantung dari nilai frekuensi. Nilai matching ini dapat dilihat dari return loss dan VSWR. Nilai return loss dan VSWR yang masih dianggap baik adalah kurang dari -9,54 dB dan 2, secara berurutan.

b. Pattern bandwidth, yaitu rentang frekuensi dimana beamwidth, sidebole atau gain, yang bervariasi menurut frekuensi memenuhi nilai tertentu. Nilai tersebut harus ditentukan pada awal perancangan antena agar nilai bandwidth dapat dicari.

c. Polarization atau axial ratio adalah rentang frekuensi dimana polarisasi (linier atau melingkar) masih terjadi. Nilai axial ratio untuk polarisasi melingkar adalah kurang dari 3 dB.


(28)

2.3.6 Polarisasi

Polarisasi antena adalah polarisasi dari gelombang yang ditransmisikan oleh antena[4]. Jika arah tidak ditentukan maka polarisasi merupakan polarisasi pada arah gain maksimum. Pada praktiknya, polarisasi dari energi yang teradiasi bervariasi dengan arah dari tengah antena, sehingga bagian lain dari pola radiasi mempunyai polarisasi yang berbeda.

Polarisasi dari gelombang yang teradiasi didefinisikan sebagai suatu keadaan gelombang elektromagnet yang menggambarkan arah dan magnitudo vektor medan elektrik yang bervariasi menurut waktu. Selain itu, polarisasi juga dapa didefinisikan sebagai gelombang yang diradiasikan dan diterima oleh antena pada suatu arah tertentu. Polarisasi dapat diklasifikasikan sebagai linear (linier), circular (melingkar), atau elliptical (elips). Polarisasi linier (Gambar 2.5) terjadi jika suatu gelombang yang berubah menurut waktu pada suatu titik di ruang memiliki vektor medan elektrik (magnet) pada titik tersebut selalu berorientasi pada garis lurus yang sama pada setiap waktu. Hal ini dapat terjadi jika vektor (elektrik maupun magnet) memenuhi :

a. Hanya ada satu komponen

b. 2 (dua) komponen yang saling tegak lurus secara linier yang berada pada perbedaan fasa waktu atau 1800 atau kelipatannya.


(29)

= polarisasi terhadap bidang xz = polarisasi terhadap bidang yz = polarisasi terhadap bidang xy = polarisasi terhadap bidang xyz

x y

z

Gambar 2.5 Polarisasi linier

Polarisasi melingkar (Gambar 2.6) terjadi jika suatu gelombang yang berubah menurut waktu pada suatu titik memiliki vektor medan elektrik (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 bagi menjadi dua, yaitu Left Hand Circular Polarization (LHCP) dan Right Hand Circular Polarization (RHCP). LHCP terjadi ketika δ=+ /2, sebaliknya δ=- /2.


(30)

Polarisasi elips (Gambar 2.7) 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 :

a. Medan harus mempunyai dua komponen linier ortogonal

b. Kedua komponen tersebut harus beada 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 1800 (karena akan menjadi linier). Jika kedua komponen berada pada magnitudo yang sama makan perbedaan fasa diantara kedua komponen tersebut harus tidak merupakan kelipatan ganjil dari 900 (karena akan menjadi lingkara).

x

y

z

= polarisasi terhadap bidang xz = polarisasi terhadap bidang yz = polarisasi terhadap bidang xy = polarisasi terhadap bidang xyz


(31)

2.4 Teknik Pencatuan

Antena microstrip dapat dicatu dengan beberapa metode. Metode-metode ini dapat diklasifikasikan ke dalam dua kategori, yaitu terhubung (contacting) dan tidak terhubung (non-contacting) [3]. Pada metode terhubung, daya RF dicatukan secara langsung ke patch radiator dengan menggunakan elemen penghubung. Pada metode tidak terhubung, dilakukan pengkopelan medan elektromagnetik untuk menyalurkan daya di antena saluran microstrip dengan patch. Beberapa teknik pencatuan yang sering digunakan, yaitu : teknik microstrip line, coaxial probe, aperture coupling dan proximity coupling. Dalam hal ini perancangan dilakukan dengan teknik pencatu microstrip line.

2.4.1 Lebar Pencatu (Feed Point)

Setelah menghitung panjang dan lebar dari patch untuk substrate yang telah diberikan, langkah selanjutnya adalah menentukan lebar pencatu, panjang pencatu dimana dalam perancangan ini besarnya panjang pencatu sangat mempengaruhi nilai VSWR dan besarnya lebar (W) sangat mempengaruhi nilai panjang pencatu dapat dituliskan dalam persamaan[3]:

(2.20) Dan untuk lebar pencatu sangat dipengaruhi dengan tinggi bahan substrate dan jenis bahan substrate yang digunakan. Dapat dituliskan dalam persamaan;

(2.21) Dimana

(2.22)


(32)

(2.23)

Dimana

(2.24)

2.5 WLAN (Wireless Local Area Network)

Pada akhir 1970-an IBM mengeluarkan hasil percobaan mereka dalam merancang WLAN dengan teknologi IR, perusahaan lain seperti Hewlett-Packard (HP) menguji WLAN dengan RF. Kedua perusahaan tersebut hanya mencapai data rate 100 Kbps. Karena tidak memenuhi standar IEEE 802 untuk LAN yaitu 1 Mbps maka produknya tidak dipasarkan. Baru pada tahun 1985, (FCC) menetapkan pita Industrial, Scientific and Medical (ISM band) yaitu 902-928 MHz, 2400-2483.5 MHz dan 5725-5850 MHz yang bersifat tidak terlisensi, sehingga pengembangan WLAN secara komersial memasuki tahapan serius. Barulah pada tahun 1990 WLAN dapat dipasarkan dengan produk yang menggunakan teknik spread spectrum (SS) pada pita ISM, frekuensi terlisensi 18-19 GHz dan teknologi IR dengan data rate >1 Mbps. Pada tahun 18-1997, sebuah lembaga independen bernama IEEE membuat spesifikasi/standar WLAN pertama yang diberi kode 802.11. Peralatan yang sesuai standar 802.11 dapat bekerja pada frekuensi 2,4GHz, dan kecepatan transfer data (throughput) teoritis maksimal 2Mbps.

Pada bulan Juli 1999, IEEE kembali mengeluarkan spesifikasi baru bernama 802.11b. Kecepatan transfer data teoritis maksimal yang dapat dicapai adalah 11 Mbps. Kecepatan tranfer data sebesar ini sebanding dengan Ethernet tradisional (IEEE 802.3 10Mbps atau 10Base-T). Peralatan yang menggunakan


(33)

standar 802.11b juga bekerja pada frekuensi 2,4Ghz. Salah satu kekurangan peralatan wireless yang bekerja pada frekuensi ini adalah kemungkinan terjadinya interferensi dengan cordless phone, microwave oven, atau peralatan lain yang menggunakan gelombang radio pada frekuensi sama.

Pada saat hampir bersamaan, IEEE membuat spesifikasi 802.11a yang menggunakan teknik berbeda. Frekuensi yang digunakan 5Ghz, dan mendukung kecepatan transfer data teoritis maksimal sampai 54Mbps. Gelombang radio yang dipancarkan oleh peralatan 802.11a relatif sukar menembus dinding atau penghalang lainnya. Jarak jangkau gelombang radio relatif lebih pendek dibandingkan 802.11b. Secara teknis, 802.11b tidak kompatibel dengan 802.11a. Namun saat ini cukup banyak pabrik hardware yang membuat peralatan yang mendukung kedua standar tersebut.

Pada tahun 2002, IEEE membuat spesifikasi baru yang dapat menggabungkan kelebihan 802.11b dan 802.11a. Spesifikasi yang diberi kode 802.11g ini bekerja pada frekuensi 2,4Ghz dengan kecepatan transfer data teoritis maksimal 54Mbps. Peralatan 802.11g kompatibel dengan 802.11b, sehingga dapat saling dipertukarkan. Misalkan saja sebuah komputer yang menggunakan kartu jaringan 802.11g dapat memanfaatkan access point 802.11b, dan sebaliknya.

Pada tahun 2006, 802.11n dikembangkan dengan menggabungkan teknologi 802.11b, 802.11g. Teknologi yang diusung dikenal dengan istilah MIMO (Multiple Input Multiple Output) merupakan teknologi Wi-Fi terbaru. MIMO dibuat berdasarkan spesifikasi Pre-802.11n. Kata ”Pre-” menyatakan “Prestandard versions of 802.11n”. MIMO menawarkan peningkatan throughput, keunggulan reabilitas, dan peningkatan jumlah klien yg terkoneksi. Daya tembus


(34)

MIMO terhadap penghalang lebih baik, selain itu jangkauannya lebih luas sehingga Anda dapat menempatkan laptop atau klien Wi-Fi sesuka hati. Access Point MIMO dapat menjangkau berbagai perlatan Wi-Fi yg ada disetiap sudut ruangan. Secara teknis MIMO lebih unggul dibandingkan saudara tuanya 802.11a/b/g. Access Point MIMO dapat mengenali gelombang radio yang dipancarkan oleh adapter Wi-Fi 802.11a/b/g. MIMO mendukung kompatibilitas mundur dengan 802.11 a/b/g. Peralatan Wi-Fi MIMO dapat menghasilkan kecepatan transfer data sebesar 108Mbps.Wireless Local Area Network (WLAN) adalah suatu jaringan area lokal nirkabel yang digunakan gelombang radio sebagai media transmisinya dan untuk memberi sebuah koneksi jaringan ke seluruh pengguna dalam area sekitar. Area dapat berjarak dari ruangan tunggal ke seluruh kampus.[4]

WLAN adalah suatu jaringan nirkabel yang menggunakan frekuensi radio untuk komunikasi antara perangkat komputer dan akhirnya titik akses yang merupakan dasar dari transceiver radio dua arah yang tipikalnya bekerja di bandwidth 2,4 GHz ( 802.11b, 802.11g). Kebanyakan peralatan mempuanyai kualifikasi Wi-Fi(wireless fidelity) dan menawarkan beberapa level keamanan seperti WEP dan WPA.

2.5.1 Topologi Jaringan WLAN

Topologi adalah istilah yang digunakan untuk menguraikan cara bagaimana komputer terhubung dalam suatu jaringan. Topologi ini biasanya dibedakan dari dua sisi, yaitu topologi fisik dan topologi logika. Topologi fisik menguraikan layout perangkat keras jaringan sedangkan topologi logika menguraikan perilaku komputer jaringan dari sudut pandang operator. Ada tiga


(35)

jenis topologi yang biasa digunakan pada WLAN yaitu bus, cincin (ring), bintang (star), dan pohon (tree).

2.5.2 Standar WLAN 802.11

Seiring dengan perkembangan yang semakin pesat, beberapa pabrikan RF wireless mempunyai metode berbeda dalam mengembangkan frekuensi, skema encoding, jenis antena, dan protokol jaringan wireless. Banyaknya variasi jenis tentu saja tidak menguntungkan bagi para pengguna. Untuk itu pada jaringan wireless ditetapkan standarisasi peralatan wireless yang disebut standarisasi IEEE 802.11. Dengan berkembangnya waktu, implementasi dari standar ini semakin populer dan meluas. Penambahan ekstensi di belakang 802.11 dipergunakan untuk mengenali beberapa perbaikan dan tambahan fitur dari standar yang telah ditentukan oleh 802.11. Dari sekian banyak standar, ada empat jenis standar yang sering digunakan dan paling dikenal yaitu standar awal 802.11, 802.11a, 802.11b, dan 802.11g.

2.5.3 Standar Awal 802.11

Standar ini merupakan standar awal untuk WLAN yang diperkenalkan pada tahun 1997 oleh IEEE. Standar ini beroperasi pada layer fisik yang menggunakan teknologi penyebaran spektrum Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) dan Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) yang beroperasi pada pita 2,4 GHz dan data rate hingga 2 Mbps. Karena versi ini hanya mempunyai data rate maksimum 2 Mbps, versi ini tidak banyal dipergunakan pada WLAN indoor.

802.11 merupakan standar dasar WLAN yang mendukung transmisi data 1 Mbps hingga 2 Mbps. 802.11a merupakan standar High Speed WLAN untuk 5


(36)

GHz band yang mendukung hingga 54 Mbps. 802.11b merupakan standar WLAN untuk 2,4 GHz band yang mendukung hingga 11 Mbps atau disebut Wi-Fi. 802.11e merupakan perbaikan dari QoS (Quality of Service) pada semua interface radio IEEE WLAN. 802.11f mendefinisikan komunikasi inter-access point untuk memfasilitasi beberapa vendor yang mendistribusikan WLAN. 802.11g menetapkan teknik modulasi tambahan untuk 2,4 GHz band, yang dimaksudkan untuk menyediakan kecepatan hingga 54 Mbps. 802.11h mendefinisikan pengaturan spektrum 5 GHz band yang digunakan di Eropa dan Asia Pasifik. 802.11i menyediakan keamanan yang lebih baik. Penentuan alamat dimana terdapat kelemahan keamanan pada protokol autentifikasi dan enkripsi. 802.11j merupakan penambahan pengalamatan pada channel 4,9 GHz hingga 5 GHz untuk standar 802.11a di Jepang.

2.5.4 Standar 802.11a

Pada tahun 1999, IEEE mengeluarkan standar 802.11a yang beroperasi pada pita 5 GHz. Standar ini menggunakan skema modulasi yang disebut Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) dengan kecepatan transmisi data mencapai 54 Mbps. Keuntungan utama dari standar ini adalah kapasitasnya yang cukup tinggi yang menjadikan standar ini sebagai pilihan yang tepat untuk mendukung aplikasi yang membutuhkan performa tinggi, seperti streaming video. Kekurangan dari standar ini adalah terbatasnya cakupan area pancarnya karena menggunakan pita frekuensi 5 GHz. Pita ini hanya dapat mencakup area tidak lebih dari 50 meter pada berbagai fasilitas. Akibatnya standar ini memerlukan AP yang lebih banyak. Tabel 2.1 menunjukkan standar – standar WLAN 802.11.


(37)

Tabel 2.1 Standar – Standar WLAN 802.11 802.11

Standar dasar WLAN yang mendukung transmisi data 1 Mbps hingga 2 Mbps

802.11a Standar High Speed WLAN untuk 5 GHz band yang mendukung hingga 54 Mbps

802.11b Standar WLAN untuk 2,4 GHz band yang mendukung hingga 11 Mbps atau disebut Wi-Fi

802.11e Perbaikan dari QoS (Quality of Service) pada semua interface radio IEEE WLAN

802.11f Mendefinisikan komunikasi inter-access point untuk

memfasilitasi beberapa vendor yang mendistribusikan WLAN 802.11g Menetapkan teknik modulasi tambahan untuk 2,4 GHz band,

yang dimasukkan untuk menyediakan kecepatan hingga 54 Mbps 802.11h Mendefinisikan pengaturan spektrum 5 GHz band yang

digunakan di Eropa dan Asia Pasifik

802.11i

Menyediakan keamanan yang lebih baik. Penentuan alamat dimana terdapat kelemahan keamanan pada protokol Autentifikasi dan Enkripsi

802.11j Penambahan pengalamatan pada kanal 4,9 GHz hingga 5 GHz untuk standar 802.11a di Jepang

2.5.5 Standar 802.11b

Pada tahun yang sama ketika IEEE mengeluarkan standar 802.11a, IEEE juga mengeluarkan standar 802.11b, tepatnya pada bulan Juli 1999. Standar ini beroperasi pada frekuensi radio dengan bandwidth 97 MHz (frekuensi 2,4 GHz - 2,497 GHz). Standar ini menggunakan metode modulasi DSSS dengan kecepatan transmisi datanya mencapai 11 Mbps. Keuntungan utama dari standar 802.11b adalah range yang relatif panjang hingga 100 meter pada fasilitas di dalam


(38)

gedung. Range ini sangat efektif dipergunakan untuk mengembangkan LAN secara wireless dibandingkan dengan standar sebelumnya.

Kerugian dari standar ini adalah terbatasnya penggunaan kanal pada pita frekuensi 2,4 GHz. Standar ini hanya menggunakan tiga buah kanal bila dibandingkan dengan standar 802.11 yang menggunakan 11 kanal untuk melakukan konfigurasi AP. Pembatasan ini membuat dukungan standar 802.11b terhadap performa aplikasi menengah seperti e-mail atau web surfing menjadi lebih baik. Kerugian lain dari standar ini adalah terdapatnya kemungkinan interferensi RF dengan peralatan radio yang lain yang dapat mengurangi performa dari standar.

2.5.6 Standar 802.11g

Standar 802.11g dikeluarkan oleh IEEE pada bulan Juni 2003. Standar ini beroperasi pada frekuensi yang sama seperti pada standar 802.11b yaitu pada pita 2,4 GHz hingga 2,497 GHz. Tetapi standar ini menggunakan teknik modulasi OFDM yang digunakan pada standar 802.11a. Kombinasi dari fitur ini menghasilkan infrastruktur yang lebih cepat, lebih murah, serta koneksi yang lebih luas.

Keunggulan dari standar ini adalah memiliki kompatibilitas dengan standar 802.11b, dimana kita hanya perlu meng-upgrade AP pada jaringan 802.11b ke standar 802.11g. Tetapi peralatan pada standar 802.11b tidak memahami transmisi pada peralatan 802.11g karena perbedaan teknik modulasi pada kedua standar. Sehingga saat peralatan jaringan 802.11b digunakan pada lingkungan standar 802.11g terdapat berbagai keterbatasan. Kerugian lainnya dari standar ini adalah adanya interferensi RF karena standar ini menggunakan frekuensi 2,4 GHz yang


(39)

sarat dengan interferensi stasiun yang dapat menyebabkan seluruh jaringan terganggu. Hal ini dapat diatasi dengan menggunakan cincin (ring) ganda dengan salah satu cincin back-up seperti yang dipakai pada jaringan ring berteknologi FDDI.

2.5.7 Wireless Channel

Jaringan wireless menggunakan konsep yang sama dengan stasiun radio, dimana saat ini terdapat dua alokasi frekuensi yang digunakan yaitu 2,4 GHz dan 5 GHz yang bisa dianalogikan sebagai frekuensi radio AM dan FM. Frekuensi 2,4 GHz yang digunakan oleh 802.11b/g juga dibagi menjadi channel – channel seperti pembagian frekuensi untuk stasiun radio.

Organisasi internasional ITU (International Telecomunication Union) yang bermarkas di Genewa membaginya menjadi 14 channel namun setiap negara mempunyai kebijakan tertentu terhadap channel ini. Amerika hanya mengijinkan penggunakan channel 1-11, Eropa hanya menggunakan 1-13, sedangkan di Jepang diperbolehkan menggunakan semua channel yang tersedia yaitu 1-14. Frekuensi channel dapat dilihat pada Tabel 2.2.


(40)

2.6 Ansoft High Frequency Structure Simulator v10.

Banyak perangkat lunak (software) simulasi yang digunakan dalam menganalisis karakteristik antena microstrip. Salah satunya adalah Ansoft High Frequency Structure Simulator v10. Dalam Tugas Akhir kita ini kita menggunakan Ansoft High Frequency Structure Simulator v10 untuk menganalisis karakteristik antena microstrip patch segi empat. Ansoft High Frequency Structure Simulator v10 adalah software yang mempunyai skematik terintegrasi dan manajemen disain front-end dalam teknologi simulasi.

Ansoft High Frequency Structure Simulator v10 juga merupakan dasar dari perancangan disain yang menyarankan pemakai untuk mendisain model dan mensimulasikannya secara analog, RF, aplikasi mixed-signal, membentuk papan sirkuit, dan memperformasikan sinyal tersebut. Software simulasi ini sangat fleksibel dan mudah untuk digunakan. Dalam software ini terdapat bentuk-bentuk skematik dengan berbagai macam layout, dan mempunyai bermacam bentuk visualisasi dan analisis data.

2.7 Aplikas Microstrip

Antena microstrip sudah banyak digunakan dalam era informasi saat ini. Umumnya aplikasi yg telah digunakan antaralain adalah WiMAX, WLAN, bandpass filter, mobile satellite.

a) WiMAX

Dalam penggunaan microstrip untuk WiMAX yang bekerja pada frekuensi 2,3 GHz yang ditunjukkan pada Gambar 2.8.


(41)

Gambar 2.8 Microstrip pada WiMAX b) WLAN

Contoh microstrip dalam penggunaan WLAN dapat dilihat dari Gambar 2.9. Dalam Gambar 2.9 dapat dilihat, microstrip yang digunakan adalah antena microstrip array yang berfungsi untuk menambah penguatan pada WLAN.

Gambar 2.9 Microstrip pada WLAN c) Bandpass Filter

Bandpass filter bertugas untuk menyaring sinyal yang berada di tengah, sinyal rendah dan tinggi ditolak. Microstrip adalah teknologi yang paling


(42)

fleksible untuk merancang filter. Filter Hairpin berikut ini bekerja pada frekuensi 2,45 GHz.

Gambar 2.10 Microstrip pada bandpass filter d) Mobile Satellite

Pada gambar 2.11 terlihat antena microstrip array digunakan dalam system komunikasi mobile satellite pada rentang frekuensi 2,5-2,6 GHZ


(43)

BAB III

PERANCANGAN DAN SIMULASI ANTENA MICROSTIP PATCH SEGI EMPAT

3.1 Umum

Masyarakat pada zaman sekarang ini terutama di perkotaan, membutuhkan informasi dan komunikasi yang cepat dan hemat, internet merupakan salah satu alternatif untuk memperoleh hal – hal tersebut. Namun dikarenakan akses jaringan internet masih menggunakan sambungan kabel telepon dengan pulsa telepon maka membutuhkan waktu yang lama dan biaya yang mahal.

Salah satu alternatif yang dapat digunakan adalah dengan cara menganti sambungan kabel telepon dengan suatu antena wireless sehingga dapat mempercepat akses jaringan internet dengan kecepatan yang lebih tinggi dan frekuensi yang lebih besar. Antena yang dapat digunakan untuk hal – hal tersebut adalah antena microstrip patch segi empat 2, 4 GHz. Dengan penggunaan antena microstrip dengan harga yang relatif murah dan USB wireless adapter sebagai penangkap sinyal, maka antena ini merupakan pilihan yang tepat untuk solusi internet yang murah dan cepat.

Pada perancangan ini, ada beberapa tahapan untuk merancang antena microstrip patch segi empat, di antaranya adalah penentuan spesifikasi substrat yang akan digunakan, penentuan dimensi antena dan serta penentuan dimensi saluran pencatu.

Peranacangan dan perakitan antena microstrip patch segi empat dapat digambarkan sesuai dengan diagram alur pada Gambar 3.1.


(44)

Mulai

Mengumpulkan Teori dan Komponen yang

Dibutuhkan serta menetukan Parameter

yang diinginkan

PerancanganAntena Mikrostrip Patch Segi

Empat

Merakit Antena Mikrostrip Patch Segi

Empat

Menguji Antena Apakah Berfungsi dengan Baik?

Selesai

Tidak

Ya

Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan dan Perakitan Antena Microstrip Patch Segi Empat


(45)

3.2 Peralatan

Peraalatan yang digunakan dalam perancangan antenna microstrip ini adalah:

1. Papan PCB

Papan PCB ini merupakan bahan atau peralatan yang sangat perlu digunakan. Dikarenakan antena microstrip adalah antena yang berasal dari papn PCB. Papan PCB yang digunakan adalah papan PCB double side. Dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Gambar Papan PCB Double Side 2. Cutter

Seperti diketahui fungsi cutter adalah alat untuk memotong. Pada perancangan ini, fungsi cutter adalah untuk memotong papan PCB. Gambar cutter ditunjukkan pada Gambar 3.3.


(46)

3. Penggaris/mistar

Pada perancangan ini, penggaris atau mistar digunakan untuk mengukur panjang dan lebar yang digunakan. Penggaris yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Penggaris Yang Digunakan 4. Jangka sorong

Jangka sorong adalah alat ukur yang ketelitiannya dapat mencapai seperseratus milimeter. Terdiri dari dua bagian, bagian diam dan bagian bergerak, dapat dilihat pada Gambar 3.5 . Pembacaan hasil pengukuran sangat bergantung pada keahlian dan ketelitian pengguna maupun alat. Sebagian keluaran terbaru sudah dilengkapi dengan display digital. Pada versi analog, umumnya tingkat ketelitian adalah 0.05mm untuk jangka sorang dibawah 30cm dan 0.01 untuk yang diatas 30cm. Kegunaan jangka sorong pada perancangan antena microstrip patch segi empat adalah untuk mengukur ketebalan papan PCB.


(47)

5. Larutan Ferric Chloride (FeCl3)

Larutan Ferric Chloride berfungsi untuk melarutkan logam pada papan PCB. 6. RP Male SMA

RP Male SMA (Gambar 3.6) berfungsi untuk menghubungkan antena dengan perangkat lain.

Gambar 3.6 RP Male SMA yang digunakan 7. Setrika

Fungsi setrika dalam merancang bangun adalah untuk memanaskan kertas transfer dengan papan PCB. Spesifikasi setrika yang digunakan dengan daya 300 Watt. Gambar setrika yang digunakan ditujukkan pada Gambar 3.7.


(48)

3.3 Jenis Substrate yang Digunakan

Dalam pemilihan jenis substrate sangat dibutuhkan pengetahuan tentang spesifikasi umum dari substrate tersebut, kualitasnya, ketersediaannya dan yang lebih penting lagi adalah harga atau biaya yang harus dikeluarkan untuk mendapatkannya, karena akan mempengaruhi nilai jual ketika akan dipabrikasi secara massal untuk dipasarkan.

Pemilihan substrate untuk antena microstrip patch segi empat yaitu memilih bahan dielektrik yang cocok dengan menyesuaikan tingkat ketebalan h dan rugi-rugi garis singgung. Semakin tebal substrate, disamping secara fisik terlihat lebih kuat dan kokoh, akan meningkatkan daya radiasi, mengurangi rugi-rugi konduktor, dan memperbaiki impedansi bandwidth. Bagaimanapun hal ini juga akan meningkatkan berat, rugi-rugi dielektrik, rugi-rugi gelombang permukaan. Konstanta substrate dielektrik memiliki fungsi yang sama seperti ketebalan susbtrate. Nilai yang rendah akan meningkatkan daerah pinggir dari keliling patch, sehingga akan meradiasikan daya. Oleh karena itu substrate dengan nilai lebih baik kecuali jika diinginkan ukuran patch yang lebih kecil. Meningkatnya ketebalan substrate akan memilikik dampak yang sama ketika menurunnya nilai dari karakteristik antena. Rugi-rugi garis singgung yang tinggi akan meningkatkan rugi-rugi dielektrik dan oleh karena itu hal ini akan menurunkan efisiensi antena.

Jenis substrate pada perancangan antena ini adalah 1 (satu) buah bahan fiber dengan ketebalan 0,17 cm. Adapun parameter substrat dapat dilihat pada Tabel 3.1.


(49)

Tabel 3.1 Spesifikasi Substrat Yang Digunakan

Jenis Substrat FR4 epoxy

Konstanta Dielektrik Relatif ( ) 4,4 Dieletric Loss Tangent (tan δ) 0,01 Ketebalan Substrat (h) 0,17 cm

3.4 Perancangan Dimensi Patch Segiempat

Antena yang akan dirancang pada Tugas Akhir ini adalah antena microstrip dengan frekuensi kerja 2.4 GHz (2.4 - 2.5 GHz). Untuk perancangan awal dari dimensi antena digunakan perhitungan pada antena microstrip dengan patch berbentuk segi empat dengan menggunakan Persamaan (2.5) dan (2.9) maka persamaan sebagai berikut:


(50)

0,030286 cm

Didapatkan hasil dimana panjang dan lebar patch masing-masing cm dan cm. Untuk mempermudah perancangan maka nilai masing-masing dari dimensi patch segi empat dibulatkan dengan nilai sebesar 3,72 cm dan 2,89 cm.

3.5 Perancangan lebar saluran pencatu

Saluran pencatu yang digunakan pada perancangan ini diharapkan mempunyai atau paling tidak mendekati masukan sebesar 50 Ω. Untuk mendapatkan nilai impedansi tersebut dilakukan pengaturan lebar dari saluran pencatu dilakukan pengaturan lebar dari saluran dengan menggunakan Persamaan (2.22). Untuk nilai z0 = 50 Ω, εr = 4,4, dan h = 1.6 mm, maka:


(51)

Dengan menggunakan Persamaan (2.21) maka:

Dan untuk mengetahui panjang pencatu dapat dihitung dengan megunakan Persamaan (2.20) :

Untuk mengetahu letak posisi saluran pencatu digunakan Persamaan (2.24) dan (2.23) :

3.6 Perancangan Model Antena Microstrip Patch Segi Empat

Pada perancangan ini, perlunya sebuah program simulator untuk membantu proses rancang bangun antena microstrip patch segi empat. simulasi dilakukan untuk melihat apakah perhitungan yang dilakukan telah cocok dengan VSWR yang diinginkan atau tidak dengan frekuensi 2,4 GHz-2,5 GHz. Simulasi dilakukan dengan perangkat lunak simulator Ansoft High Frequency Structure Simulator v10. Dalam pengerjaan simulasi ada beberapa tahapan yaitu:


(52)

perancangan air, perancangan patch, perancangan feeder, perancangan substrate, perancangan ground plane.

a) Perancangan air

Adapun langkah-langkah merancang patch adalah: 1) Pilih item pada menu Draw lalu pilih box.

2) Masukkan nilai koordinat-koordinatnya dan nilai besaranya.

3) Klik attribute tab pada kolom sebelah kiri bawah dan kemudian isi namanya dengan air.

4) Klik material pada kolom di bawah nama, kemudian ganti air. b) Perancangan patch

Adapun langkah-langkah untuk merancang patch adalah sebagai berikut: 1) Pilih item menu Draw lalu pilih rectangular.

2) Masukkan nilai koordinat-koordinatnya dan nilai besaranya.

3) Klik attribute tab pada kolom kiri bawah dan kemudian isi namanya dengan patch.

4) Klik material pada kolom di bawah nama, kemudian ganti material cooper.

5) Pilih warna yang diinginkan. c) Perancangan feeder

Adapun langakah-langkah untuk perancangan feeder : 1) Pilih item menu Draw lalu pilih rectangular.

2) Masukkan nilai koordinat-koordinatnya, panjang dan lebarnya.

3) Klik attribute tab pada kolom kiri bawah dan kemudian isi namanya dengan patch.


(53)

4) Klik material pada kolom di bawah nama, kemudian ganti material cooper.

5) Pilih warna yang diinginkan. d) Perancangan substrate

Adapun langkah-langkah untuk perancangan substrate sebagai berikut: 1) Pilih item Draw lalu pilih box.

2) Masukkan nilai koordinatnya (besar dan arahnya), letak substrate harus tepat di bawah patch dan di dalam air.

3) Klik attribute tab pada kolom kiri bawah dan kemudian isi namanya dengan substrate.

4) Klik material pada kolom di bawah nama dan kemudian ganti materialnya menjadi FR4 epoxy.

e) Perancangan ground plane

Adapun langkah-langkah perancangan ground plane: 1) Pilih item Draw lalu pilih box.

2) Masukkan nilai koordinatnya (besar dan arahnya), letak ground plane harus tepat di bawah substrate dan di dalam air.

3) Klik attribute tab pada kolom kiri bawah dan kemudian isi namanya dengan ground plane.

4) Klik material pada kolom di bawah nama dan kemudian ganti materialnya menjadi FR4 epoxy.


(54)

f) Perancangan port

Adapun langkah-langkah perancangan port: 1) Pilih item Draw lalu pilih rectangular.

2) Masukkan nilai koordinatnya (besar dan arahnya), letak port harus tepat di depan feeder dan di dalam air.

3) Klik attribute tab pada kolom kiri bawah dan kemudian isi namanya dengan port.

4) Klik orientation pada kolom di bawah nama dan kemudian ganti orentasi menjadi global.

Setelah selesai melakukan semua langkah-langkah maka model antena patch segi empat seperti pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Gambar Model Antena Microstrip Yang Dihasilkan

3.7 Simulasi Model Antena Microstrip Patch Segi Empat

Setelah model antenna dirancang, maka langkah selanjutnya melakukan simulasi model antena patch segi empat. Simulator yang digunakan adalah Ansoft High Frequency Structure Simulator v10.


(55)

Untuk mengetahui hasil simulasi diperlukan langkah-langkah untu menjalankan simulator Ansoft High Frequency Structure Simulator v10. Berikut langkah-langkah yaitu klik menu pada HFSS kemudian pilih analysis setup, pilih add solution setup, maka akan muncul pada layar adalah solution setup window. Kemudian isi nama setup-nya, diikuti yang ada di dalam tab, kemudian isi nilai dari solution frequency menjadi 2,45 GHz. Nilai solution frequency ini sama untuk tiap setup. Lalu isi nilai maximum number of phases menjadi 20. Kemudian isi nilai maximum delta S sebesar 0,02 lalu pilih OK.

Langkah selanjutnya, klik menu HFSS kemudian pilih analysis setup lalu pilih add sweep. Pilih solution setup-nya setup1 dan klik tombol OK. Kemudian edit windo w sweep-nya, atur sweep type menjadi fast dan diatur juga frequency setup type menjadi linear count. Kemudian atur frekuensi start sebesar 2,4 GHz, frekuensi stop 2,5 GHz dan buat nilai count menjadi 61. Lalu klik tombol OK. Langkah berikutnya adalah klik menu HFSS lalu pilih validation check. Tujuan dari validation check ini adalah untuk memeriksa apakah model yang kita buat sudah layak dan benar untuk dijalankan. Jika model yang kita buat telah layak dan benar untuk dijalankan maka akan muncul tanda check list berwarna hijau. Tetapi jika belum maka akan muncul tanda silang berwarna merah. Hal ini menandakan bahwa ada error pada model yang kita buat. Untuk melihat pesan error gunakan message manager yang ada di sudut kanan bawah.

Setelah melewati validation check, langkah selanjutnya adalah menganalisis model. Untuk menganalisis model ini dengan klik menu HFSS lalu pilih analyze. Setelah proses analisis selesai maka dapat ditampilkan grafik VSWR, pola radiasi dalam bentuk 3D dan gain.


(56)

Untuk menampilkan pola radiasi, caranya adalah dengan menekan tombol HFSS lalu pilih result dan kemudian pilih create report. Atur report type menjadi far field dan atur display set menjadi 3D polar plot, lalu tekan OK. Maka akan muncul window traces. Pada window traces ini atur solution menjadi setup1:sweep1. Kemudian pada tab Y atur category menjadi directivity, atur juga quantity menjadi DhirTotal, kemudian tekan add trace lalu tekan done. Maka akan muncul grafik pola radiasi.

Untuk menampilkan grafik VSWR, caranya adalah dengan menekan tombol HFSS lalu pilih result dan kemudian pilih create report. Atur report type menjadi modal S parameter dan atur display set menjadi rectangular plot, lalu tekan OK. Maka akan muncul window traces. Pada window traces ini atur solution menjadi setup1:sweep1. Kemudian pada tab Y atur category menjadi VSWR, atur juga quantity menjadi VSWR(lumport1), kemudian tekan add trace lalu tekan done. Maka akan muncul grafik VSWR.

Untuk menampilkan gain, caranya adalah dengan menekan tombol HFSS lalu pilih result dan kemudian pilih create report. Atur report type menjadi far field dan atur display set menjadi data table, lalu tekan OK. Maka akan muncul windo w traces. Pada window traces ini atur solution menjadi setup1:sweep1. Kemudian pada tab Y atur category menjadi gain, atur juga quantity menjadi GainTotal, kemudian tekan add trace lalu tekan done. Maka akan muncul tabel gain.

3.7.1 Hasil Simulasi

Setelah menganalisis model rancangan microstrip patch segi empat, maka didapatkan hasil pola radiasi, gain, VSWR


(57)

a) Pola radiasi

Dari simulasi diperoleh hasil pola radiasi seperti terlihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Gambar Pola Radiasi Dalam Bentuk 3D b) Gain

Dari hasil simulasi, didapatkan nilai gain sebesar 1 dB seperti tampak pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Gambar Gain Yang Dihasilkan

c) VSWR

Dari hasil simulasi, didapatkan nilai VSWR melampuai apa yang diharapkan seperti Gambar 3.11 sebagai berikut:


(58)

Gambar 3.11 Gambar VSWR Yang Dihasilkan

Dari Gambar 3.11, diperlukan karakterisasi antena yaitu perubahan besaran dimensi patch, lebar pencatu untuk hasil yang optimum (VSWR≤2).

3.8 Karekterisasi Antena

Dari hasil perhitungan, nilai VSWR yang dihasilkan melebihi dari dua. Oleh karena itu, diperlukan karakterisasi antena microstrip untuk mencapai nilai VSWR≤2. Banyak yang mempengaruhi nilai VSWR antaralain lebar pencatu, panjang pencatu, besarnya dimensi patch. Dari Gambar 3.11 terlihat pada frekuensi 3,2 GHz nilai VSWRnya bernilai 1,65.

Untuk menggeser dari frekuensi 3,2 GHz ke 3,45 GHz adalah mengecilkan dimensi patch karena secara teori dimensi antena berbanding terbalik dengan frekuensi. Dalam perancangan ini dilakukan beberapa variasi model antena. Untuk W tetap, maka dilakukan variasi L. variasi L antara lain 28,7 mm, 28 ,6 mm, 28,5 mm, 28,4 mm, 28,3 mm, 28,2 mm, 28,1 mm, 28,0 mm, 27,9 mm, 27,8 mm, 27,6 mm, 27,5 mm. Dari variasi L itu didapatkan yang mendakti


(59)

optimum dengan besarnya L= 27,6. Dengan L=27,6 maka dilakukan variasi W, variasi W antara lain 36,8 mm, 36,6 mm, 36,4 mm,36,2 mm, 36,0 mm, 35,8 mm,35,6 mm, 35,4 mm, 35,2 mm, 35,0 mm. Dengan nilai L= 27,6 mm dan W= 35 mm sudah mendekati nilai optimum (VSWR≤2) seperti tampak pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12 VSWR Dengan L= 27,6 Dan W= 35 mm

Dengan melihat Gambar 3.12 Nilai VSRW harus diturunkan dengan frekuensi tetap. Dalam perancangan ini, maka langkah selanjutnya adalah mengatur lebar pencatu, panjang pencatu dan letak pencatu. Dengan menggunakan Persamaan (2.16) dan (2.19) dapat dilihat perubahan W dan L sangat mempengaruhi panjang dan letak pencatu. Dan nilai dan

. Nilai panjang pencatu dan letak pencatu sudah didapatkan maka langkah selanjutnya adalah melakukan variasi pada lebar pencatu. Variasi lebar pencatu antaralain 1 mm, 1,1 mm, 1,2 mm, 1,3 mm, 1,4 mm, 1,5 mm, 1,6 mm, 1,7mm, 1,8, 1,9 mm, 2 mm. dengan nilai lebar pencatu 2 mm nilai VSWR sudah optimum (VSWR≤2) seperti pada Gambar 3.13.


(60)

Gambar 3.13 Hasil VSWR Yang Sudah Dikarakterisasi

Dari Gambar 3.13 diatas dapat dilihat bahwa VSWR diperoleh untuk frekuensi 2,4-2,5 GHz adalah sebesar ≤ 1,85 dimana pada frekuensi tengah (2,45GHz) dicapai VSWR = 1,2


(61)

Cek Validasi

Apakah VSWR sudah mendekati nilai VSWR yang sudah ditetapkan?

Mulai Analisis Hasil VSWR Ubah besar nilai W Hitung L perubahan Ubah lebar pencatu

Apakah VSWR sudah memenuhi (VSRW=2)? Selesai Tidak Ya Tidak Ya Rentang frekuensi yang diingkan 2,4-2,5 GHz Dengan VSWR =2 Hitung W pendekatan Hiung L pendekatan Hitung lebar pencatu pendekatan

Adapun flowchart untuk karekterisasi antena microstrip patch segi empat seperti Gambar 3.14

Gambar 3.14 Flowchart Untuk Karekterisasi Antena Microstrip Patch Segi Empat


(62)

3.9 Rancang Bangun Antena Microstrip Patch Segi Empat

Setelah mendapat nilai VSWR yang diingkan (VSWR≤2) langkah

selanjutnya adalah merakit antenna patch segi empat. Adapun langkah-langkah dalam pengerjaan simulasi antenna microstrip patch segi empat adalah:

1. Sediakan peralatan yang dibutuhkan dalam perancangan.

2. Gambarkan model antena ke sebuah perangkat lunak Correl Draw, kemudian print hasil gambar model antena dengan kertas foto.

3. Kertas hasil print di tempelkan di papan PCB dual side, kemudian panaskan dengan menggunakan setrika kurang lebih 2 menit.

4. Setelah kertas foto menempel di papan PCB dual side, kemudian potonglah papan PCB tersebut menggunakan cutter. Supaya potongan terlihat bagus, maka waktu pemotongan alangkah baiknya menggunakan penggaris.

5. Campurkan larutan ferry clorida dengan air.

6. Kemudian rendam hasil gambar patch segi empat tadi ke dalam larutan ferry clorida ke dalam wadah yang tidak mengandung logam. Dalam hal ini wadah yang digunakan adalah piring plastik.

7. Goyang-goyangkan wadah tersebut agar terbentuk patch yang diinginkan. 8. Setelah terbentuk gambar patch, maka langkah selanjutnya adalah membuang

air rendaman ke tempat pembuangan. Cucilah papan pcb tersebut agar dapat hasil yang bagus.

9. Kemudian ambil RP Male SMA, lalu solder pada ujung pencatu . 10. Selesai.


(63)

BAB IV

PENGUJIAN ANTENA MICROSTRIP PATCH SEGI EMPAT

4.1 Umum

Bab ini membahas tentang gimana cara dalam pengujian antena microstrip patch segi empat. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah antena yang dirancang sudah mendekati hasil yang diinginkan atau tidak.

4.2 Persiapan Pengujian Antena Microstrip Patch Segi Empat

Persiapan pengujian antena meliputi active scanning dengan Network Stumbler. Network Stumbler adalah sebuah tools gratis yang bisa di download melalui situs yang berada di Penggunaan network stumbler sangatlah mudah , User cukup hanya menginstal program dan memastikan bahwa USB wireless adapter yang digunakan pengguna disupport atau didukung oleh software ini yang bisa dicek di

4.3 Pengujian Gain Antenna Microstrip Patch Segi Empat

Proses pengujian gain antena dilakukan untuk mengetahui apakah antena yang sudah dirancang berfungsi dengan baik dan memiliki gain yang sudah disimulasikan.


(64)

Laptop

Antena mikrostrip patch segi

empat

USB wireless adapter

Access point 4.3.1 Peralatan Pengujian Gain Antena Microstrip Patch Segi Empat

Peralatan yang digunakan dalam melakukan pengujian gain antena microstrip patch segi empat antara lain:

1. 1 unit antena microstrip patch segi empat 2. 1 unit usb wireless adapter

3. 1 unit laptop/notebook 4. 1 unit acces point

Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian Antena

4.3.2 Prosedur Pengujian Gain Antena Microstrip Patch Segi Empat

Di dalam prosedur ini, perancang melakukan pengujian di lokasi gedung T3 (Teknik Tegangan Tinggi). Adapun prosedur pengujian gain antena microstrip patch segi empat adalah:


(65)

1. Tempatkan antena pada tempat yang tinggi dan arahkan menuju lokasi access point. Proses pengujian ini dilakukan di Gedung T3 Lantai 4 Departemen Teknik Elektro USU Medan.

2. Nyalakan laptop.

3. Hubungkan usb wireless adapter dengan laptop dengan kabel penghubung. 4. Aktifkan software EDUP yang sudah terinstall di laptop. Kemudian tunggu

hingga usb wireless adapter terbaca oleh laptop.

5. Amati tampilannya dan pilih access point mana yang akan diakses.

6. Setelah terakses, amati pergerakan kuat sinyal dengan menggunakan software Network stumbler. Diamkan selama ± 10 menit untuk memperoleh sinyal yang cukup stabil.

7. Kemudian catat dan printscreen kuat sinyal

8. Hubungkan usb wireless adapter dengan antena microstrip 9. Ulangi langkah dari 4 sampai 7

10.Uji coba selesai

4.3.3 Data Pengujian Antena Microstrip Patch Segi Empat

Dengan Network Stumbler, dapat dilihat data-data dari access point yang didapatkan. Berikut nama-nama access point yang didapatkan yang terlihat pada Gambar 4.2.


(66)

a. Tanpa Menggunakan Antena Microstrip Patch Segi Empat

b. Menggunakan Antenna Microstrip Patch Segi Empat Gambar 4.2 Access Point Yang Didapat

Access point yang didapatkan cukup banyak, namun data yang diambil adalah PSI_USU_HOTSPOT dan PUSKOM AMIK MBP. Data dari PSI_USU_HOTSPOT memilik kuat signal ditujukkan pada Gambar 4.3, terlihat


(67)

gain sebesar -79 dbm. Data dari PUSKOM AMIK MBP memiliki kuat signal pada Gambar 4.4, terlihat gain sebesar -66 dbm.

Gambar 4.3 Gain Dari PSI_USU_HOTSPOT


(68)

Dengan bantuan software Google Earth dapat diukur jarak dari gedung T3 ke Pusat Sistem Informasi (PSI) dan AMIK MBP. Jarak antara T3 dengan PSI adalah 647 meter (Gambar 4.5) sedangkan jarak antara T3 dengan AMIK MBP adalah 955 meter (Gambar 4.6).


(69)

Gambar 4.6 T3 ke Puskom AMIK MBP 4.4 Analisa Data

Dari hasil data yang diperoleh dengan menggunakan software Network Stumbler dapat dilihat bahwa perbandingan antara antenna microstrip patch segi empat dengan tidak menggunakan antenna. Semakin banyak sinyal yang dapat ditangkap dan semakin jauh jarak jangkauan access point yang dapat dideteksi oleh antena microstrip patch segi empat. Ini menunjukkan bahwa antena microstrip patch segi empat yang telah dibuat telah berfungsi dengan baik pada rentang frekuensi 2,4 -2,5 GHz.


(70)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil simulasi dan pengujian antena microstrip patch segi empat, maka diambil kesimpulan:

1. Besarnya L dan W sangat mempengaruhi frekuensi kerja pada antena microstrip patch segi empat, semakin besar nilai frekuensi maka semakin kecil nilai L dan W.

2. Besarnya nilai panjang pencatu dan lebar pencatu sangat mempengaruhi nilai VSRW, semakin besar nilai panjang pencatu dan lebar pencatu maka semakin kecil nilai VSWR.

3. Antena mirostrip patch segi empat yang dirancang memiliki gain 1 dB dan VSWR ≤ 1,95 pada rentang frekuensi 2,4 GHz - 2,5 GHz.

4. Antena microstrip memiliki pola radiasi berbentuk unidirectional.

5.2 Saran

Beberapa saran yang dapat penulis berikan pada Tugas Akhir ini adalah: 1. Akan lebih baik jika gain antena microstrip patch segi empat diperbesar lagi. 2. Perancangan antena microstrip dengan menggunakan teknik pencatu aperture

couple dan coplanar dapat dilakukan untuk memperkaya penerapan teori antena.


(71)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Mayhoneys, 12 February 2010, Antena Mikrostip.

[2] Perez, Reinaldo, Wireless Communication Design Handbook,( VOl. 3), Academic Press, 1998. hal. 396 – 400.

[3] Garg, Ramesh, Microstrip Design Handbook, Norwood: Artech House. Inc, 2001. hal. 293

[4] Balanis, Constantine.A., Antena Theory : Analysis and Design, (USA: John Willey and Sons,1997).

[5] Anonim, 23 April 2010, WNDW: Pola Radiasi,

[6] Anonim, 27 April 2010, Jaringan Lokal Nirkabel,

[7] Rachmad, 27 April 2010,Sejarah Wireless LAN (Wi-Fi), http://rachmad29.blogspot.com/2008/08/sejarah-wireless-lan-wifi.html. [8] Kraus, John D., 2002, Antennas, Third Edition, McGraw-Hill Book


(1)

a. Tanpa Menggunakan Antena Microstrip Patch Segi Empat

b. Menggunakan Antenna Microstrip Patch Segi Empat Gambar 4.2 Access Point Yang Didapat

Access point yang didapatkan cukup banyak, namun data yang diambil


(2)

gain sebesar -79 dbm. Data dari PUSKOM AMIK MBP memiliki kuat signal

pada Gambar 4.4, terlihat gain sebesar -66 dbm.

Gambar 4.3 Gain Dari PSI_USU_HOTSPOT


(3)

Dengan bantuan software Google Earth dapat diukur jarak dari gedung T3 ke Pusat Sistem Informasi (PSI) dan AMIK MBP. Jarak antara T3 dengan PSI adalah 647 meter (Gambar 4.5) sedangkan jarak antara T3 dengan AMIK MBP adalah 955 meter (Gambar 4.6).


(4)

Gambar 4.6 T3 ke Puskom AMIK MBP 4.4 Analisa Data

Dari hasil data yang diperoleh dengan menggunakan software Network

Stumbler dapat dilihat bahwa perbandingan antara antenna microstrip patch segi

empat dengan tidak menggunakan antenna. Semakin banyak sinyal yang dapat ditangkap dan semakin jauh jarak jangkauan access point yang dapat dideteksi oleh antena microstrip patch segi empat. Ini menunjukkan bahwa antena

microstrip patch segi empat yang telah dibuat telah berfungsi dengan baik pada


(5)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil simulasi dan pengujian antena microstrip patch segi empat, maka diambil kesimpulan:

1. Besarnya L dan W sangat mempengaruhi frekuensi kerja pada antena

microstrip patch segi empat, semakin besar nilai frekuensi maka semakin kecil

nilai L dan W.

2. Besarnya nilai panjang pencatu dan lebar pencatu sangat mempengaruhi nilai VSRW, semakin besar nilai panjang pencatu dan lebar pencatu maka semakin kecil nilai VSWR.

3. Antena mirostrip patch segi empat yang dirancang memiliki gain 1 dB dan VSWR ≤ 1,95 pada rentang frekuensi 2,4 GHz - 2,5 GHz.

4. Antena microstrip memiliki pola radiasi berbentuk unidirectional.

5.2 Saran

Beberapa saran yang dapat penulis berikan pada Tugas Akhir ini adalah: 1. Akan lebih baik jika gain antena microstrip patch segi empat diperbesar lagi. 2. Perancangan antena microstrip dengan menggunakan teknik pencatu aperture

couple dan coplanar dapat dilakukan untuk memperkaya penerapan teori


(6)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Mayhoneys, 12 February 2010, Antena Mikrostip.

[2] Perez, Reinaldo, Wireless Communication Design Handbook,( VOl. 3), Academic Press, 1998. hal. 396 – 400.

[3] Garg, Ramesh, Microstrip Design Handbook, Norwood: Artech House. Inc, 2001. hal. 293

[4] Balanis, Constantine.A., Antena Theory : Analysis and Design, (USA: John Willey and Sons,1997).

[5] Anonim, 23 April 2010, WNDW: Pola Radiasi,

[6] Anonim, 27 April 2010, Jaringan Lokal Nirkabel,

[7] Rachmad, 27 April 2010,Sejarah Wireless LAN (Wi-Fi), http://rachmad29.blogspot.com/2008/08/sejarah-wireless-lan-wifi.html. [8] Kraus, John D., 2002, Antennas, Third Edition, McGraw-Hill Book