Rancang Bangun Antena Mikrostrip Slot Rectangular Dual-Band (2,3 GHz Dan 3,3 GHz) Dengan Pencatuan Proximity Coupled

TUGAS AKHIR .
RANCANG BANGUN ANTENA MIKROSTRIP SLOT RECTANGULAR DUAL-BAND ( 2,3 GHz DAN 3,3 GHz) DENGAN PENCATUAN PROXIMITY COUPLED
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh
CHANDRA ELIA AGUSTIN TARIGAN NIM : 100402069

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2015

i
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Antena mikrostrip adalah antena yang memiliki bentuk yang kompak dan dapat beroperasi dalam banyak pita atau multiband. Salah satu penerapan antena mikrostrip adalah dalam akses komunikasi nirkabel pita lebar (BWA). Itu sebabnya banyak yang mengembangkan antena mikrostrip baik dalam bentuknya maupun pencatuannya. Namun satu masalah yang dimiliki antena mikrostrip adalah mempunyai bandwidth yang kecil.

Dalam Tugas Akhir ini dirancang antena mikrostrip berbentuk persegi panjang yang bekerja pada dua frekuensi yang mampu bekerja pada frekuensi BWA 2,3 GHz dan 3,3 GHz. Dalam teknik pencatuannya digunakan pencatuan proximity coupled yang bertujuan untuk meningkatkan bandwidth dan untuk memperoleh dua frekuensi diberikan slot pada antena.
Hasil yang didapatkan dalam pengukuran antena ini adalah antena bekerja pada frekuensi 2,328 GHz – 3,491 GHz dengan return loss minimum -12,2 dB dan VSWR minimum 1,65. Frekuensi kedua bekerja dari 3,12 GHz – 3,395 GHz dengan return loss minimum -30,4 dB dan VSWR minimum 1,08.
Kata kunci : Antena mikrostrip, proximity coupled, slotted patch, BWA.
i
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR Puji dan Syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala berkat dan kasih-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan segala usaha dan kemampuan yang dimiliki. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan satu kurikulum dalam rangka memperoleh gelar sarjana dari Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Judul Tugas Akhir ini adalah : “RANCANG BANGUN ANTENA MIKROSTRIP SLOT RECTANGULAR DUAL-BAND ( 2,3 GHz DAN 3,3 GHz) DENGAN PENCATUAN
PROXIMITY COUPLE” Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada kedua orang tua yang sangat mencintai penulis. Tak ada kata lain yang terucap, hanya terima kasih untuk segala kasih sayang yang telah kalian berikan selama penulis hidup. Selama menempuh masa pendidikan di Universitas Sumatera Utara hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini banyak pihak yang memberikan motivasi dan dukungan kepada penulis, untuk itu perkenankanlah penulis dengan segala kerendahan hati mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan dan pengarahan serta motivasi dalam menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S., selaku dosen wali penulis yang telah membimbing penulis selama masa perkuliahan.
ii
Universitas Sumatera Utara

3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si., selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU dan Bapak Rahmat Fauzi, M.T. selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.
4. Bapak Ir. Arman Sani, M.T. dan Ibu Naemah Mubarakah S.T., M.T., selaku dosen pembanding dalam Tugas Akhir ini.
5. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU.
6. Ayah A. Tarigan dan Ibu W. Sitorus serta kakak Amelia dan abang Berry . Terima kasih untuk segala perhatian dan kasih sayang yang telah kalian berikan.
7. Teman-teman 2010 Teknik Elektro USU, Yahya, Kharisma, Eden, Hendra, Angel, Dwi, Dila, Milan, Afron, Sylvester, Benny, Willy, Fransisco, Molen, Andika, Rimbo, Mayang, Tari, Fadl-lan, Fatih, Yola, Dewi, Agil, Mursyid, dan anak 2010 lainnya yang telah memberikan motivasi secara langsung maupun tidak langsung.
8. Teman-teman terbaik, Mezbah, Remon, Dara, Haykal, Rara, Arif, Vina, Raga, Tiara, Tari, Dicky, Tita, Jojo.
9. Teman-teman Alumni SMA Negeri 1 Tebing Tinggi terkhusus kelas IPA 3 yang telah memberikan kebahagiaan dan semangatnya kepada penulis.
10. Semua senior dan junior di Departemen Teknik Elektro. 11. Mereka, yang tidak disebutkan, yang pernah menghabiskan detik hidupnya
bagi penulis. Usaha yang terbaik telah diberikan dalam penulisan Tugas Akhir ini,

namun penulis menyadari ketidaksempurnaan dalam penulisan Tugas Akhir ini.
iii
Universitas Sumatera Utara

Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca guna menyempurnakan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan bagi pembaca.
Medan, November 2014 Penulis, Chandra Elia Agustin Tarigan (100402069)
iv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

ABSTRAK ........................................................................................................ i KATA PENGANTAR ....................................................................................... ii DAFTAR ISI...................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... viii DAFTAR TABEL.............................................................................................. x BAB 1 PENDAHULUAN ........................................................................... 1
1.1 Latar Belakang.......................................................................... 1 1.2 Tujuan Penulisan ...................................................................... 2 1.3 Perumusan Masalah.................................................................. 2 1.4 Batasan Masalah ....................................................................... 3 1.5 Sistematika Penulisan ............................................................... 3

BAB 2

DASAR TEORI ............................................................................... 5 2.1 Antena....................................................................................... 5 2.2 Antena Mikrostrip..................................................................... 6 2.3 Parameter Umum Antena Mikrostrip ....................................... 8
2.3.1 Impedansi Masukan ....................................................... 8 2.3.2 VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) ......................... 9 2.3.3 Return Loss .................................................................... 9 2.3.4 Lebar Pita (Bandwidth) .................................................. 10 2.3.5 Keterarahan (Directivity) ............................................... 11 2.3.6 Penguatan (Gain) ........................................................... 11

v

Universitas Sumatera Utara

2.3.7 Pola Radiasi.................................................................... 12 2.3.8 Polarisasi ........................................................................ 13 2.3.9 Frekuensi Resonansi ...................................................... 16 2.4 Antena Mikrostrip Patch Persegi Panjang................................ 16 2.5 Teknik Pencatuan Proximity Coupled ...................................... 18 2.6 Teknik Menghasilkan Dual Frekuensi ..................................... 19

BAB 3

PERANCANGAN ANTENA DAN SIMULASI ............................ 22 3.1 Umum ....................................................................................... 22 3.2 Perangkat Yang Digunakan ...................................................... 23 3.3 Jenis Substrat Yang Digunakan................................................ 23 3.4 Diagram Alir Perancangan Antena........................................... 24 3.5 Menetukan Lebar Saluran Pencatu 50 Ω .................................. 25 3.6 Penentuan Dimensi Antena ...................................................... 25
3.6.1 Perancangan Dimensi Antena Untuk Frekuensi 2,3 GHz............................................................................ 26
3.6.2 Perancangan Dimensi Antena Untuk Frekuensi 3.3 GHz............................................................................ 27
3.6.3 Penambahan Slot untuk Menghasilkan Dua Frekuensi ......................................................................... 28
3.6.4 Hasil Simulasi Optimal.................................................... 34

BAB 4

HASIL PENGUKURAN DAN ANALISA HASIL PENGUKURAN .............................................................................. 39

vi
Universitas Sumatera Utara

4.1 Pengukuran Antena................................................................... 39 4.2 Pengukuran Return Loss dan VSWR........................................ 40 4.3 Pengukuran Pola Radiasi .......................................................... 43 4.4 Analisis Hasil Pengukuran........................................................ 45

4.4.1 Analisis Hasil Pengukuran Return Loss dan VSWR ............................................................................ 45
4.4.2 Analisis Hasil Pengukuran Pola Radiasi ........................ 48 4.4.3 Analisis Pencapaian Antena........................................... 50 4.4.4 Analisis Kesalahan Umum............................................. 52
BAB 5 PENUTUP........................................................................................ 53 5.1 Kesimpulan............................................................................... 53 5.2 Saran ......................................................................................... 54
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ xi LAMPIRAN
vii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Peran antena di sistem komunikasi nirkabel ..................................5 Gambar 2.2 Struktur dari Antena Mikrostrip.....................................................6 Gambar 2.3 Pola Radiasi Antena .......................................................................13 Gambar 2.4 Polarisasi Linear.............................................................................14 Gambar 2.5 Polarisasi Melingkar.......................................................................14 Gambar 2.6 Polarisasi Elips ...............................................................................15 Gambar 2.7 Pencatuan Proximity Coupled ........................................................18 Gambar 2.8 Orthogonal mode dual frequency patch antennas .........................20 Gambar 2.9 Multi-patch dual-frequency antennas ............................................20 Gambar 2.10 reactively loaded dual frequency patch antenna..........................21 Gambar 3.1 Diagram alir perancangan antena...................................................24 Gambar 3.2 Bentuk feed.....................................................................................25 Gambar 3.3 Patch untuk menghasilkan frekuensi 2,3 GHz...............................26 Gambar 3.4 Hasil simulasi elemen tunggal pada frekuensi 2,3 GHz.................27 Gambar 3.5 Patch untuk menghasilkan frekuensi 3,3 GHz...............................27 Gambar 3.6 Hasil simulasi elemen tunggal pada frekuensi 3,3 GHz.................28 Gambar 3.7 Bentuk penambahan 1 slot pada patch antena ...............................29 Gambar 3.8 Hasil karakterisasi posisi penambahan 1 slot.................................29 Gambar 3.9 Hasil karakterisasi ukuran penambahan 1 slot ...............................30 Gambar 3.10 Bentuk penambahan 2 slot pada patch antena .............................30 Gambar 3.11 Hasil karakterisasi posisi penambahan 2 slot...............................31 Gambar 3.12 Hasil karakterisasi ukuran penambahan 2 slot .............................31 Gambar 3.13 Bentuk penambahan 3 slot pada patch antena ............................32
viii
Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.14 Hasil karakterisasi posisi penambahan 3 slot...............................32 Gambar 3.15 Hasil karakterisasi ukuran penambahan 3 slot .............................33 Gambar 3.16 Bentuk penambahan 4 slot pada patch antena .............................33 Gambar 3.17 Hasil karakterisasi posisi penambahan 4 slot...............................33 Gambar 3.18 Hasil karakterisasi ukuran penambahan 4 slot .............................34 Gambar 3.19 Substrat 1 tampak muka ..................................................................35 Gambar 3.20 Substrat 2 tampak muka ...............................................................35 Gambar 3.21 Antena tampak samping ...............................................................36 Gambar 3.22 Hasil akhir return loss perancangan antena .................................36 Gambar 3.23 Hasil akhir VSWR perancangan antena .......................................36 Gambar 3.24 Pola Radiasi antena pada 2,35 GHz .............................................37 Gambar 3.25 Pola radiasi antena pada 3,35 GHz...............................................38 Gambar 4.1 Hasil fabrikasi antena (a) feedline antena .....................................39 Gambar 4.1 Hasil fabrikasi antena (b) keseluruhan antena................................40 Gambar 4.2 Grafik Return Loss hasil Pengukuran ............................................41 Gambar 4.3 Grafik VSWR hasil pengukuran ....................................................42 Gambar 4.4 Pola Radiasi pada saat frekuensi 2,35 GHz....................................44 Gambar 4.5 Pola Radiasi pada saat frekuensi 3,35 GHz....................................44 Gambar 4.6 Hasil pengukuran return loss untuk frekuensi 2,3 GHz.................45 Gambar 4.7 Hasil pengukuran return loss untuk frekuensi 3,3 GHz.................46 Gambar 4.8 Hasil pengukuran VSWR untuk frekuensi 2,3 GHz ......................47 Gambar 4.9 Hasil pengukuran VSWR untuk frekuensi 3,3 GHz ......................47 Gambar 4.10 Pola radiasi antena pada frekuensi 2,35 GHz...............................49 Gambar 4.11 Pola radiasi antena pada frekuensi 3,35 GHz...............................50
ix
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Spesifikasi antena yang diinginkan....................................................22 Tabel 3.2 Spesifikasi bahan substrat yang digunakan........................................24 Tabel 4.1 Perbandingan hasil untuk frekuensi 2,3 GHz ....................................48 Tabel 4.2 Perbandingan hasil untuk frekuensi 3,3 GHz ....................................48 Tabel 4.3 Analisis Capaian Antena untuk frekuensi 2,3 GHz ...........................51 Tabel 4.4 Analisis Capaian Antena untuk frekuensi 3,3 GHz ...........................51
x
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Antena mikrostrip adalah antena yang memiliki bentuk yang kompak dan dapat beroperasi dalam banyak pita atau multiband. Salah satu penerapan antena mikrostrip adalah dalam akses komunikasi nirkabel pita lebar (BWA). Itu sebabnya banyak yang mengembangkan antena mikrostrip baik dalam bentuknya maupun pencatuannya. Namun satu masalah yang dimiliki antena mikrostrip adalah mempunyai bandwidth yang kecil.
Dalam Tugas Akhir ini dirancang antena mikrostrip berbentuk persegi panjang yang bekerja pada dua frekuensi yang mampu bekerja pada frekuensi BWA 2,3 GHz dan 3,3 GHz. Dalam teknik pencatuannya digunakan pencatuan proximity coupled yang bertujuan untuk meningkatkan bandwidth dan untuk memperoleh dua frekuensi diberikan slot pada antena.
Hasil yang didapatkan dalam pengukuran antena ini adalah antena bekerja pada frekuensi 2,328 GHz – 3,491 GHz dengan return loss minimum -12,2 dB dan VSWR minimum 1,65. Frekuensi kedua bekerja dari 3,12 GHz – 3,395 GHz dengan return loss minimum -30,4 dB dan VSWR minimum 1,08.
Kata kunci : Antena mikrostrip, proximity coupled, slotted patch, BWA.
i
Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Komunikasi nirkabel (wireless communication) sudah sangat berkembang
pada saat ini. Perkembangan dari komunikasi bergerak ini juga terus didukung oleh perangkat yang memadai. Antena merupakan suatu alat yang sangat melekat dengan sistem komunikasi nirkabel. Antena yang memiliki desain kompak dan dapat beroperasi pada banyak pita untuk sistem komunikasi nirkabel telah diteliti secara mendalam dan dikembangkan secara luas. Antena itu memiliki beberapa keunggulan seperti ukuran yang kecil, harga yang murah dalam fabrikasinya dan sederhana. Antena ini dicetak pada sebuah papan yang dapat beroperasi pada dua atau banyak frekuensi yaitu antena mikrostrip. Namun, bandwidth yang sempit menjadi salah satu permasalahan antena mikrostrip.
Dengan tujuan menyediakan bandwidth besar untuk aplikasi-aplikasi sistem komunikasi nirkabel, maka desain broadband antena menjadi salah satu hal yang penting. Desain antena yang bisa menghasilkan pita dengan frekuensi lebar dapat diperoleh dari antena mikrostrip, antena helix, antena planar maupun antena log periodic. Broadband Wireless Access merupakan teknologi yang banyak dikembangkan saat ini. Kelebihan BWA yaitu dapat menawarkan akses data berkecepatan tinggi yang mampu menyediakan layanan kapanpun dan dimanapun. Salah satu teknologi yang mengusung broadband wireless access adalah WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). WiMAX merupakan
1
Universitas Sumatera Utara

teknologi akses nirkabel pita lebar dengan bandwidth yang lebar dan bitrate yang besar. Antena broadband sudah banyak dikembangkan di berbagai Negara.
Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas perancangan antena mikrostrip dengan patch berbentuk persegi panjang yang bekerja pada dua frekuensi. Untuk merealisasikannya antena mikrostrip yang dibuat akan diberikan slot berbentuk ‘L’ terbalik. Antena mikrostrip diharapkan mampu bekerja dengan frekuensi yang cukup lebar karena pencatuan yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah proximity coupled. Adapun parameter yang diamati adalah return loss, VSWR, bandwidth, dan pola radiasi.
1.2 Tujuan Penulisan Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah melakukan analisa rancang bangun
antena mikrostrip dengan patch berbentuk persegi panjang yang diberikan slot dengan pencatuan proximity coupled yang dapat bekerja pada frekuensi BWA 2,3 GHz dan 3,3 GHz.
1.3 Perumusan Masalah Masalah yang dirumuskan dalam Tugas Akhir ini adalah:
1. Apa yang dimaksud antena mikrostrip rectangular? 2. Bagaimana cara pencatuan proximity coupled? 3. Bagaimana merancang antena mikrostrip yang dapat bekerja di dua frekuensi? 4. Bagaimana mengukur hasil rancangan antena mikrostrip slot rectangular dual

band?
2
Universitas Sumatera Utara

1.4 Batasan Masalah Permasalahan yang akan dibahas pada Tugas Akhir ini dibatasi pada:
1. Perancangan hanya pada mikrostrip dengan patch persegi panjang. 2. Pencatuan yang digunakan adalah proximity coupled. 3. Frekuensi yang digunakan pada saat perancangan adalah 2,35 GHz dan
3,35 GHz. 4. Parameter yang dibahas adalah Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), return
loss, bandwidth, dan pola radiasi. 5. Bahan substrat yang digunakan adalah Epoxy FR4 (Ɛr=4,4) dengan ketebalan
1,6 mm.
1.5 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan pada Tugas Akhir ini adalah:
Bab I : Pendahuluan Bab ini menguraikan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah,
tujuan penulisan, batasan masalah, dan sistematika penulisan. Bab II : Dasar Teori
Bab ini berisi penjelasan tentang antena secara umum dan uraian mengenai antena mikrostrip, antena mikrostrip slot rectangular serta teknik pencatuan. Bab III : Perancangan dan Simulasi Antena
Bab ini berisi mengenai perancangan antena mikrostrip slot rectangular untuk frekuensi 2,3 GHz dan 3,3 GHz dengan pencatuan proximity coupled.
3
Universitas Sumatera Utara

Bab IV : Hasil Pengukuran dan Analisa Hasil Pengukuran Bab ini berisi mengenai hasil dan pembahasan antena mikrostrip slot-
rectangular untuk frekuensi 2,3 GHz dan 3,3 GHz. Bab V : Penutup
Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari hasil pembahasan-pembahasan sebelumnya.

4
Universitas Sumatera Utara

BAB II DASAR TEORI 2.1 Antena Antena merupakan elemen penting yang terdapat dalam sistem telekomunikasi tanpa kabel (wireless). Pemilihan antena yang tepat, perancangan yang baik dan pemasangan yang benar menjamin kinerja (performansi) sistem tersebut [1]. Antena adalah sebuah komponen yang dirancang untuk bisa memancarkan dan atau menerima gelombang elektromagnetik. Antena sebagai alat pemancar (transmitting antenna) adalah sebuah transduser (pengubah) elektromagnetis, yang digunakan untuk mengubah gelombang tertuntun di dalam saluran transmisi menjadi gelombang yang merambat di ruang bebas, dan sebagai alat penerima (receiving antenna) mengubah gelombang ruang bebas menjadi gelombang tertuntun, seperti terlihat pada Gambar 2.1 [1].
Gambar 2.1 Peran antena di sistem komunikasi nirkabel
5
Universitas Sumatera Utara

2.2 Antena Mikrostrip Antena mikrostrip merupakan antena yang berbentuk papan (board) tipis
dan mampu bekerja pada frekuensi yang sangat tinggi. Secara fisik antena ini terlihat sederhana karena hanya berupa lempengan semacam PCB yang cukup dikenal dalam dunia elektronika. Dalam bentuknya yang paling dasar, sebuah antena mikrostrip terdiri dari sebuah bidang (patch) memancar disalah satu sisi lapisan (substrate) dielektrik yang memiliki bidang dasar (ground plane) di sisi lain.
Patch

Feedline

W

L

h Ɛr

CT
Ground Plane

Substrate

Gambar 2.2 Struktur dari Antena Mikrostrip

Gambar 2.2 menunjukkan struktur dari sebuah antena mikrostrip [2].

Secara umum, antena mikrostrip terdiri atas 3 bagian, yaitu patch, substrate, dan

ground plane. Patch terletak di atas substrat, sementara ground plane terletak

pada bagian paling bawah. Pada umumnya, patch terbuat dari logam konduktor

seperti tembaga atau emas dan mempunyai bentuk yang bermacam macam. Patch

berfungsi sebagai pemancar (radiator). Bentuk patch antena mikrostrip yang

sering dibuat, misalnya segi empat, segi tiga, lingkaran, dan lain-lain. Patch dan

saluran pencatu biasanya terletak di atas substrate. Substrat merupakan bagian

dielektrik yang membatasi elemen peradiasi dengan elemen pentanahan. Bagian

6
Universitas Sumatera Utara

ini memiliki nilai konstanta dielektrik (Ɛr), faktor disipasi, dan ketebalan (h) tertentu. Ketiga hal tersebut mempengaruhi frekuensi kerja, bandwidth, dan juga efisiensi antena yang akan dibuat. Semakin tebal substrat maka bandwidth akan semakin meningkat tetapi berpengaruh terhadap timbulnya gelombang permukaan [3].
Antena Mikrostrip memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan antena konvensional gelombang mikro, diantaranya [4]: 1. Ringan, kecil, dan tipis; 2. Biaya fabrikasi yang murah; 3. Dengan pencatuan yang sederhana dapat menghasilkan polarisasi sirkular dan
linear; 4. Mampu bekerja di dua frekuensi dan dapat menghasilkan dua polarisasi
antena; 5. Dapat diintegrasikan dengan MIC (Microwave Integrated Circuit); 6. Feedline dan matching network dapat difabrikasi secara serempak dengan
struktur antena. Ada kelebihan, tentu juga ada kekurangan. Kekurangan dari antena
mikrostrip dibandingkan dengan antena konvensional gelombang mikro adalah [4]: 1. Bandwidth yang sempit; 2. Gain yang rendah; 3. Rugi-rugi ohm yang besar pada struktur pencatuan; 4. Kemurnian polarisasi sulit untuk dicapai; 5. Timbulnya gelombang permukaan;
7
Universitas Sumatera Utara

6. Antena mikrostrip yang difabrikasi pada substrat dengan konstanta dielektrik yang tinggi sangat mudah diintegrasikan dengan MIC. Akan tetapi, penggunaan substrat dengan konstanta dielektrik tinggi menghasilkan efisiensi yang rendah dan bandwidth yang sempit.

2.3 Parameter Umum Antena Mikrostrip Kinerja suatu antena dapat dilihat dari nilai parameter-parameter antena

tersebut. Parameter-parameter antena yang biasanya digunakan untuk menganalisis suatu antena adalah impedansi masukan, Voltage Wave Standing Ratio (VSWR), return loss, bandwidth, keterarahan, penguatan, dan pola radiasi. Sebagian parameter ini saling berhubungan satu dengan yang lainnya.

2.3.1 Impedansi Masukan

Impedansi masukan didefenisikan sebagai impedansi yang diberikan oleh

antena kepada rangkaian di luar, pada suatu titik acuan tertentu . Saluran transmisi

penghubung yang dipasangkan ke antena akan melihat antena tersebut sebagai

beban dengan impedansi beban sebesar Zin. Secara matematis, Persamaan

impedansi antena dapat dirumuskan pada Persamaan (2.1) [2] :

Zin = Rin + jXin

(2.1)

Dengan:

Zin = impedansi antena (Ω) Rin = resistansi antena (Ω)

Xin = reaktansi antena (Ω)

8
Universitas Sumatera Utara

2.3.2 VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) VSWR adalah perbandingan antara amplitudo gelombang berdiri (standing
wave) maksimum (|V|max) dengan minimum (|V|min). Ada dua komponen gelombang tegangan, yaitu tegangan yang dikirimkan (V0+) dan tegangan yang direfleksikan (V0-). Perbandingan tegangan yang direfleksikan dengan yang dikirimkan disebut sebagai koefisien refleksi tegangan (Γ) dirumuskan dalam Persamaan (2.2) [2] :



V0 V0



ZL ZL

 Z0  Z0

di mana ZL = impedansi beban (load)

Z0 = impedansi saluran.

(2.2)

Rumus untuk mencari VSWR diperlihatkan pada Persamaan (2.3) [2] :

VSWR =

V~ V~ max

 1 1

 

min

(2.3)

VSWR yang bernilai 1 merupakan kondisi yang paling baik pada

perancangan suatu antena yang mengartikan bahwa tidak ada refleksi ketika

saluran berada dalam keadaan matching sempurna. Tetapi dalam prakteknya,

kondisi ini sulit diterapkan sehingga nilai standar VSWR yang diijinkan boleh

bernilai ≤ 2.

2.3.3 Return Loss Return loss adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang
direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan. Return loss dapat

9
Universitas Sumatera Utara

terjadi karena adanya diskontinuitas di antara saluran transmisi dengan impedansi

masukan beban (antena). Perhitungan return loss dapat dilihat pada Persamaan

(2.4) [5]:

return loss = 20 log10 |Γ| (dB)

(2.4)

Antena yang baik akan mempunyai nilai return loss dibawah -9,54 dB

sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar

dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan atau saluran transmisi sudah

berada dalam keadaan missmatched.

2.3.4 Lebar Pita (Bandwidth)

Bandwidth antena didefinisikan sebagai rentang frekuensi kerja dari suatu

antena dengan menunjukkan beberapa karakteristik yang sesuai pada standar yang

ditentukan. Bandwidth dapat dipertimbangkan sebagai rentang frekuensi pada

salah satu sisi dari frekuensi tengah dimana karekteristik antena dalam keadaan

yang dapat diterima pada frekuensi tengah [4].

Untuk persamaan bandwidth dinyatakan sebagai [2]:

BWbroadband (%) 

fh  fl  100 % fc

(2.5)

fc 

fh  2

fl

(2.6)

BWbroadband 

fh fl

(2.7)

dengan :

BWbroadband = bandwidth

fh = jangkauan frekuensi atas (Hz)

10
Universitas Sumatera Utara

fl = jangkauan frekuensi bawah (Hz)

2.3.5 Keterarahan (Directivity)

Keterarahan dari suatu antena dapat didefenisikan sebagai perbandingan

dari intensitas radiasi suatu antena pada arah tertentu dengan intensitas radiasi rata

rata pada segala arah. Dengan kata lain, keterarahan dari sebuah sumber non

isotropis sama dengan perbandingan dari intensitas radiasinya pada arah tertentu

dengan sumber isotropisnya [2]. Keterarahan pada antena secara umum

dinyatakan pada Persamaan (2.8) [6]:

Do

 10  log 4   U max Prad

(2.8)

dengan :

Do = directivity (dB)

Umax = intensitas radiasi maksimum (watt)

Prad = daya radiasi total (watt)

2.3.6 Penguatan (Gain) Ada dua jenis penguatan (gain) pada antena, yaitu penguatan absolut
(absolute gain) dan penguatan relatif (relative gain). Penguatan absolut pada sebuah antena didefenisikan sebagai perbandingan antara intensitas pada arah tertentu dengan intensitas radiasi yang diperoleh jika daya yang diterima oleh antena teradiasi secara isotropic [5]. Penguatan absolut dapat dihitung dengan Persamaan (2.9) [6]:

11
Universitas Sumatera Utara

dengan:

G  4 U ( , ) Pin
U ( ,) = intensitas radiasi

(2.9)

Pin = total daya masukan (daya yang diterima)

Penguatan relatif didefenisikan sebagai perbandingan antara perolehan daya

pada sebuah arah dengan perolehan daya pada antena referensi pada arah yang

juga didefenisikan. Daya masukan harus sama untuk kedua antena itu. Antena

referensi yang digunakan biasanya berupa antena dipole, horn, atau antena lainnya

yang nilai gain-nya dapat dihitung maupun diketahui. Akan tetapi, dalam banyak

keadaan antena referensi merupakan sumber isotropic yang loseless [5].

Penguatan relatif dapat dihitung dengan Persamaan (2.10) [6]:

G  4 U ( , ) Pin (lossless )

(2.10)

2.3.7 Pola Radiasi Pola radiasi merupakan gambaran secara grafik dari sifat – sifat radiasi
suatu antena sebagai fungsi koordinat ruang. Dalam banyak keadaan, pola radiasi ditentukan pada pola daerah medan jauh dan digambarkan sebagai fungsi koordinat – koordinat arah sepanjang radius konstan, dan digambarkan pada koordinat ruang. Sifat – sifat radiasi ini mencakup intensitas radiasi, kekuatan medan (field strenght) dan polarisasi. Sedangkan untuk pola radiasi antena microstrip mempunyai fenomena yang sama dengan pola radiasi antena konvensional [4]. Medan radiasi antena terbagi menjadi medan jauh (far field) dan medan dekar (near field). Jarak minimum antara antena pemancar dengan antena penerima dirumuskan pada (4.1) sebagai [6]:
12
Universitas Sumatera Utara

rmin



2D2 

dengan: rmin = jarak minimum pemancar dengan penerima (cm)

D = dimensi terbesar dari antena (cm)

λ = panjang gelombang (cm) Pola radiasi dapat dilihat pada Gambar 2.3 [6].

(2.11)

Gambar 2.3 Pola Radiasi Antena 2.3.8 Polarisasi
Polarisasi antena adalah polarisasi dari gelombang yang ditransmisikan oleh antena. Jika arah tidak ditentukan maka polarisasi merupakan polarisasi pada arah gain maksimum [4]. Polarisasi dari energi yang teradiasi bervariasi dengan arah dari tengah antena sehingga bagian lain dari pola radiasi mempunyai polarisasi yang berbeda [3].
Polarisasi dapat diklasifikasikan sebagai linear (linier), circular (melingkar), atau elliptical (elips).
13
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.4 Polarisasi Linear Polarisasi linier pada Gambar 2.4 terjadi jika suatu gelombang yang berubah menurut waktu pada suatu titik di ruang memiliki vektor medan elektrik (atau magnet) pada titik tersebut selalu berorientasi pada garis lurus yang sama pada setiap waktu [3]. Hal ini dapat terjadi jika vektor (elektrik maupun magnet) memenuhi: a. Hanya ada satu komponen b. Dua komponen yang saling tegak lurus secara linier yang berada pada perbedaan fasa waktu 1800 atau kelipatannya.
Gambar 2.5 Polarisasi Melingkar Polarisasi melingkar pada Gambar 2.5 terjadi jika suatu gelombang yang berubah menurut waktu pada suatu titik memiliki vektor medan elektrik (medan
14
Universitas Sumatera Utara

magnet) pada titik tersebut berada pada jalur lingkaran sebagai fungsi waktu [2]. Kondisi yang harus dipenuhi untuk mencapai polarisasi ini: a. Medan harus mempunyai 2 komponen yang saling tegak lurus liner. b. Kedua komponen tersebut harus mempunyai magnitudo yang sama. c. Kedua komponen tersebut harus mempunyai perbedaan fasa waktu pada
kelipatan ganjil 900. Polarisasi melingkar dibagi menjadi dua, yaitu Left Hand Circular
Polarization (LHCP) dan Right Hand Circular Polarization (RHCP). LHCP terjadi ketika δ=+π/2, sedangkan RHCP terjadi ketika δ=-π/2.
Gambar 2.6 Polarisasi Elips Polarisasi elips pada Gambar 2.6 terjadi ketika gelombang yang berubah menurut waktu memiliki vector medan (elektrik atau magnet) berada pada jalur kedudukan elips pada ruang [3]. Kondisi yang harus dipenuhi untuk menciptakan polarisasi ini adalah: a. Medan harus mempunyai dua komponen linier orthogonal. b. Kedua komponen tersebut harus berada pada magnitudo yang sama atau berbeda.
15
Universitas Sumatera Utara

c. Jika kedua komponen tersebut tidak berada pada magnitudo yang sama, perbedaan fasa waktu diantara kedua komponen tersebut harus tidak bernilai 00 atau kelipatan 1800 (karena akan menjadi linier). Jika kedua komponen berada pada magnitudo yang sama maka perbedaan fasa diantara kedua komponen tersebut harus tidak merupakan kelipatan ganjil dari 900 (karena akan menjadi lingkaran).

2.3.9 Frekuensi Resonansi Frekuensi resonansi merupakan frekuensi kerja dari sebuah antena. Rentang
frekuensi kerja dari suatu antena dapat dilihat dari grafik Voltage standing Wave Ratio (VSWR) dan grafik return loss.

2.4 Antena Mikrostrip Patch Persegi Panjang Patch berbentuk persegi panjang merupakan bentuk yang paling umum
digunakan dan paling mudah untuk dianalisa. Perhitungan untuk menentukan ukuran patch persegi panjang adalah: Menentukan lebar patch (W) [4]:

W 1 2 fr 0 0

2  0  r  1 2 fr

2

c

 r  1 2 fo  r  1

2

(2.12)

dengan c adalah kecepatan cahaya di ruang bebas sebesar 3x108 m/s, fo adalah frekuensi kerja dari antena, dan Ɛr adalah konstanta dielektrik dari bahan substrat.

Untuk menentukan panjang patch (L), diperlukan pertambahan panjang dari L

16
Universitas Sumatera Utara

akibat adanya fringing effect. Pertambahan panjang dari L (ΔL) dirumuskan

dengan Persamaan (2.13) [4].

L



( reff 0.412 h

 0.3) W h

 0.264  

( reff

 0.258) W h

 0.8 

(2.13)

Dimana h merupakan tinggi substrat dan Ɛreff adalah konstanta dielektrik relative

yang dirumuskan pada Persamaan (2.14) [4].



 reff



r 1 2



r 1

2

 



 1

1  12

h

 

W

(2.14)

Sehingga panjang patch (L) dapat dihitung dengan Persamaan (2.15) [4].

L  Leff  2L

(2.15)

Dimana Leff merupakan panjang patch efektif yang dirumuskan dengan [4]:

Leff



c 2 f0 reff

(2.16)

Hal yang mempengaruhi kerja antena selain lebar dan panjang patch

peradiasi adalah lebar saluran pencatu (Wf). Saluran pencatu yang digunakan memiliki impedansi 50 ohm. Lebar saluran pencatu dapat diperoleh dengan

menggunakan Persamaan (2.17) dan (2.18) [7].

Wf



2h 

B



1



ln2B



1



r  2 r

1

ln(B 



1)



0,39



0,61 r 

(2.17)

dimana

B  377 2Z0 r

(2.18)

17
Universitas Sumatera Utara

2.5 Teknik Pencatuan Proximity Coupled Beberapa teknik pencatuan yang populer pada antena mikrostrip antara
lain microstrip line, coaxial probe, aperture coupling, dan proximity coupling. Karena antena meradiasi dari satu sisi substrat, maka akan lebih gampang untuk memberikan pencatuan di sisi lainnya (ground plane) atau dari sisi elemen.
Proximity coupling menggunakan dua substrat Ɛr1 dan Ɛr2. Patch berada diatas, ground plane berada dibawah dan saluran transmisi menghubungkan sumber daya dan berada diantara dua substrat seperti ditunjukkan pada Gambar 2.7 [8]. Tipe ini dikenal juga sebagai “electromagnetically coupled microstrip feed”.
Gambar 2.7 Pencatuan Proximity Coupled Keuntungan utama dari teknik pencatuan ini adalah menghilangkan radiasi feeding dan memberikan bandwidth yang lebar (bisa mencapai 13%), berkaitan dengan bertambah tebalnya antena mikrostrip. Pencatuan ini juga memberikan pilihan untuk memakai substrat yang berbeda antara substrat untuk patch dan substrat untuk feedline untuk mengoptimalkan performansinya. Matching dapat diperoleh dengan mengatur panjang feedline dan perbandingan lebar patch antena.
18
Universitas Sumatera Utara

Kerugiannya adalah antena dengan pencatuan proximity coupled sulit difabrikasi

karena dua substrat harus memiliki pensejajaran yang tepat. Perbedaan

karakteristik antara masing-masing pencatuan terlihat pada Tabel 2.1 [2].

Tabel 2.1 Perbandingan karakteristik teknik pencatuan

Karakteristik Radiasi feed Keandalan
Fabrikasi
Matching Impedance Bandwidth

Pencatuan Mikrostrip
Line Lebih Banyak
Lebih Baik
Mudah
Mudah 2-5%

Pencatuan Coaxial
Lebih Banyak
Buruk karena pengaruh
penyolderan
Dibutuhkan penyolderan
dan pengeboran
Mudah
2-5%

Pencatuan Aperture Coupled Sedikit
Baik
Cukup Rumit
Mudah 2-5%

Pencatuan Proximity Coupled Minimum
Baik
Cukup Rumit
Mudah 13%

2.6 Teknik Menghasilkan Dual Frekuensi Frekuensi ganda atau dual frequency atau disebut juga dengan dualband
antena mikrostrip merupakan suatu jenis antena mikrostrip yang dapat bekerja pada dua buah frekuensi yang berbeda satu dengan lainnya tanpa memerlukan dua buah antena yang berbeda secara fisik.
Terdapat tiga jenis teknik untuk mendapatkan antena dengan dua frekuensi resonansi yang berbeda, yaitu [5]: 1. Orthogonal mode dual-frequency patch antennas 2. Multi-patch dual-frequency antennas 3. Reactively-loaded dual-frequency patch antennas
19
Universitas Sumatera Utara

Orthogonal mode dual frequency patch antennas (Gambar 2.8) adalah satu jenis antena mikrostrip yang dicatu oleh dua mode dominan yang orthogonal satu dengan lainnya [9]. Pencatu diletakkan sedemikian rupa pada satu buah patch sehingga menghasilkan dua buah frekuensi. Atau bisa juga dengan menggunakan pencatuan ganda.
Gambar 2.8 Orthogonal mode dual frequency patch antennas Sedangkan multi patch dual frequency antennas (Gambar 2.9) adalah satu jenis antena mikrostrip yang mempergunakan lebih dari satu elemen antena dimana masing-masing elemen mempunyai frekuensi resonansi yang berbeda [9]. Cara lain yang bisa dilakukan adalah dengan menyusun patch antena pada satu lapisan substrat.
Gambar 2.9 Multi-patch dual-frequency antennas Adapun jenis yang ketiga adalah reactively loaded dual frequency patch antenna (Gambar 2.10), yaitu satu jenis antena mikrostrip yang diberi beban
20
Universitas Sumatera Utara

reaktif (reactive load) tambahan sehingga secara keseluruhan antena tersebut akan beresonansi pada dua frekuensi yang berbeda. Beban yang dimaksud bisa berupa slot, pin, stub, slot dan pin, ataupun kapasitor. Beban reaktif tersebut diletakkan pada tepi peradiasi untuk menghasilkan panjang resonansi yang lebih jauh, dimana panjang resonansi ini berkaitan dengan pembangkitan frekuensi lainnya [9].
Gambar 2.10 Reactively loaded dual frequency patch antenna
21
Universitas Sumatera Utara

BAB III PERANCANGAN ANTENA DAN SIMULASI

3.1 Umum

Pada Tugas Akhir ini akan dirancang antena mikrostrip rectangular untuk

mendapatkan karakteristik antena yang telah ditentukan. Jenis antena mikrostrip

yang dirancang adalah antena berbentuk segi empat dengan penambahan beban

slot berbentuk ‘L’ sebanyak 2 buah. Pencatuan yang digunakan adalah pencatuan

proximity coupled. Keuntungan rancangan ini adalah bentuk patch peradiasi yang

sederhana dan mudah dalam fabrikasinya serta pencatuan yang digunakan dapat

memperlebar bandwidth dari antena.

Ada beberapa tahapan yang dilakukan dalam perancangan antena ini, yaitu

penentuan spesifikasi substrat yang akan digunakan, penentuan dimensi antena,

penentuan lebar saluran pencatu antena, serta penentuan panjang dan posisi slot

pada antena. Tujuan dilakukan perancangan ini adalah untuk melihat bagaimana

karakteristik antena agar nantinya setelah difabrikasi akan didapatkan hasil sesuai

yang diinginkan. Adapun spesifikasi antena yang diinginkan seperti terlihat pada

Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Spesifikasi Antena yang Diinginkan

Parameter
Frekuensi Bandwidth VSWR Return Loss Impedansi Terminal

Antena pada frekuensi Pertama 2,3 GHz – 2,4 GHz 100 ≤2 ≤ -10 dB

Antena pada frekuensi Kedua 3,3 GHz – 3,4 GHz 100 ≤2 ≤ -10 dB

50 Ω

50 Ω

22
Universitas Sumatera Utara

3.2 Perangkat Yang Digunakan Perancangan antena ini menggunakan perangkat keras (hardware) dan
perangkat lunak (software). Perangkat keras digunakan untuk fabrikasi dan pengukuran antena, sedangkan perangkat lunak digunakan untuk melakukan simulasi dan merancang antena untuk keperluan fabrikasi.
Perangkat keras yang digunakan antara lain: 1. Laptop untuk melakukan simulasi antena 2. FR4-Epoxy untuk substrat antena 3. Solder dan timah 4. VNA master & Spectrum Analyzer Anritsu MS2034B (9kHz – 4Ghz). Alat
ini digunakan untuk pengukuran port tunggal (VSWR, return loss, dan bandwidth) dan mengukur port ganda (pola radiasi). 5. Konektor SMA 50 ohm. 6. Kabel Coaxial 50 ohm. 7. Selotip Kertas untuk menutup celah antara dua substrat sehingga meminimalisir udara di antaranya.
Adapun perangkat lunak yang digunakan adalah: 1. Simulator Struktur Frekuensi Tinggi untuk melakukan simulasi antena 2. Microsoft Excel 2007 untuk melakukan pengolahan data 3. Microsoft Visio 2003 untuk melakukan perancangan antena 2 dimensi.
3.3 Jenis Substrat Yang Digunakan Bahan dasar untuk perancangan antena ini adalah substrat. Substrat
memiliki jenis yang berbeda-beda begitu pula dengan nilainya. Pada dasarnya ada
23
Universitas Sumatera Utara

beberapa jenis substrat yaitu: epoxy, duroid, dan aluminium. Pada Tabel 3.2

dijabarkan karakteristik substrat yang digunakan adalah:

Tabel 3.2 Spesifikasi substrat yang digunakan

Parameter
Jenis Substrat
Konstanta Dielektrik Relatif Rugi Tangensial Ketebalan Substrat

Ukuran
FR4-Epoxy
4,4 0,02 1,6 mm

3.4 Diagram Alir Perancangan Antena

Salah satu proses yang harus dilakukan adalah merencanakan bagaimana

antena ini akan dapat bekerja dengan menentukan tahapan-tahapan seperti

ditunjukkan pada Gambar 3.1.

Mulai
Menentukan frekuensi kerja yang diinginkan
Jenis Substrat : FR4-Epoxy er = 4.4
tan d = 0.02 h = 1.6 mm

A Fabrikasi Antena Pengukuran Antena

Optimalisasi antena

Menentukan lebar saluran pencatu
Menghitung panjang dan lebar antena untuk frekuensi 2.3 Ghz
Melakukan simulasi dengan program simulator termasuk melakukan pengaturan slot untuk menciptakan frekuensi ganda pada antena

Sudah sesuai dengan karakteristik

Tidak

Ya Selesai

Return Loss = -10 dB dan VSWR = 2 untuk kedua frekuensi dengan bandwidth =
100 MHz

Karakterisasi antena Tidak

Ya A
Gambar 3.1 Diagram alir perancangan antena

24
Universitas Sumatera Utara

3.5 Menetukan Lebar Saluran Pencatu 50 Ω Pencatuan yang digunakan pada antena ini adalah pencatuan proximity
coupled atau dikenal juga dengan electromagnetically coupled. Saluran pencatu pada teknik pencatuan ini terletak di tengah kedua substrat. Untuk antena elemen tunggal, impedansi saluran pencatu yang digunakan yaitu saluran 50 ohm. Untuk mendapatkan nilai impedansi saluran pencatu sebesar 50 ohm dapat dilakukan pengaturan lebar terhadap saluran pencatu. Untuk mendapatkan lebar saluran pencatu yang menghasilkan impedansi 50 ohm dapat dihitung dengan Persamaan (2.17) dan (2.18), sehingga didapat lebar saluran pencatu sebesar 3,06 mm. Pada Gambar 3.2 tampak bentuk feed yang merupakan hasil perhitungan untuk menghasilkan impedansi sebesar 50 Ω.
Gambar 3.2 Bentuk feed 3.6 Penentuan Dimensi Antena
Antena yang dirancang pada Tugas Akhir ini diinginkan mampu bekerja pada dua frekuensi yaitu 2,3 GHz dan 3,3 GHz. Hal ini berarti frekuensi resonansi antena yang bekerja pada frekuensi 2,3 GHz adalah 2,35 GHz dan untuk antena yang bekerja pada frekuensi 3,5 GHz adalah 3,35 GHz. Frekuensi tengah ini yang kemudian akan menjadi acuan dalam menentukan parameter-parameter antena
25
Universitas Sumatera Utara

yang ingin dicari seperti dimensi patch dan lebar saluran pencatu. Pada rentang frekuensi kerja antena diharapkan memiliki parameter VSWR ≤ 2 dan return loss ≤ -10 dB.
3.6.1 Perancangan Dimensi Antena Untuk Frekuensi 2,3 GHz Pada awalnya dilakukan perhitungan dimensi patch antena untuk frekuensi
2,3 GHz. Sesuai dengan yang telah dijabarkan, untuk perhitungan pada antena ini dilakukan dengan mengambil nilai tengah frekuensi yaitu pada 2,35 GHz. Rumus untuk perhitungan patch antena telah dipaparkan pada Bab II. Dari perhitungan tersebut didapatkan lebar patch antena sebesar 38,85 mm dan panjang patch sebesar 30,06 mm. Hasil perhitungan tersebut tidak tepat bekerja pada frekuensi resonansi 2,35 GHz sehingga dilakukan karakterisasi yang menghasilkan antena berukuran lebar 38 mm dan panjang 27,8 mm yang terlihat seperti pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Patch untuk menghasilkan frekuensi 2,3 GHz Desain awal dari antena mikrostrip untuk frekuensi yang bekerja di 2,35 GHz seperti yang terlihat pada Gambar 3.3. Hasil yang diperoleh dapat dilihat pada Gambar 3.4.
26
Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.4 Hasil simulasi elemen tunggal pada frekuensi 2,3 GHz Gambar 3.4 merupakan hasil yang didapat dan menghasilkan frekuensi resonansi pada 2,35 GHz dengan bandwidth yang berkisar 2,29 GHz – 2,39 GHz pada nilai return loss -19,58 dB.
3.6.2 Perancangan Dimensi Antena Untuk Frekuensi 3,3 GHz Pada antena frekuensi 3,3 GHz dilakukan perhitungan pada frekuensi
resonansi 3,35 GHz sebagai frekuensi tengahnya. Dengan menggunakan persamaan yang telah dijabarkan pada Bab II, didapatkan dimensi untuk antena ini pada ukuran lebar 43,0858 mm dan panjang patch 20,5669 mm. Namun pada ukuran ini tidak menghasilkan antena yang bekerja pada frekuensi 3,35 GHz. Sehingga dilakukan karakterisasi ukuran patch antena yang mendapatkan lebar 35 mm dan panjang 18,5 mm pada Gambar 3.5. Hasil dari desain antena tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.6.
Gambar 3.5 Dimensi patch dari antena frekuensi 3,3 GHz 27
Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.6 Hasil simulasi elemen tunggal pada frekuensi 3,3 GHz
Gambar 3.6 merupakan hasil yang didapat dan bekerja pada frekuensi kerja 3,31 GHz – 3,41 GHz dengan return loss sebesar -13,23 dB pada frekuensi 3,37 GHz.
3.6.3 Penambahan Slot untuk Menghasilkan Dua Frekuensi Untuk menghasilkan antena yang bekerja didua frekuensi pada satu
elemen antena, maka pada elemen antena diberikan penambahan slot. Teori ini telah dijelaskan pada Bab II. Teknik mendapatkan antena yang bekerja didua frekuensi dengan penambahan slot termasuk ke dalam teknik reactively loaded dual frequency patch antenna. Pada Tugas Akhir ini slot yang ditambahkan berbentuk L terbalik. Untuk antena yang digunakan adalah antena yang bekerja pada frekuensi 2,3 GHz.
a. Karakterisasi posisi slot pertama Penambahan slot awal pada patch 2,3 GHz yaitu berupa slot rectangular dan
melakukan karakterisasi posisi sepanjang sumbu x terhadap slot yang dimulai dari posisi x = 15 mm hingga posisi x = 17 mm dengan interval 0,2 mm. Gambar 3.7
28
Universitas Sumatera Utara

adalah bentuk penambahan slot dan Gambar 3.8 adalah hasil yang didapatkan dari karakterisasinya.
Gambar 3.7 Bentuk penambahan 1 slot pada patch antena
Gambar 3.8 Hasil karakterisasi posisi penambahan 1 slot Gambar 3.8 merupakan hasil karakterisasi slot rectangular pada sumbu x. Terlihat bahwa penambahan itu menghasilkan dua frekuensi namun masih belum seperti yang diharapkan.
b. Karakterisasi ukuran slot pertama Penambahan slot pertama pada patch 2,3 GHz yaitu berupa rectangular dan
melakukan karakterisasi terhadap panjang slot rectangular dimulai dari posisi y = 15 mm hingga posisi y = 17 mm dengan interval 0,2 mm. Gambar 3.9 adalah hasil yang didapatkan dari karakterisasinya.
29
Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.9 Hasil karakterisasi ukuran penambahan 1 slot c. Karakterisasi posisi slot kedua
Penambahan slot kedua pada patch 2,3 GHz yaitu berupa slot rectangular sehingga membentuk slot ‘L’ terbalik dan melakukan karakterisasi posisi sepanjang sumbu y terhadap slot yang dimulai dari posisi y = 15 mm hingga posisi y = 17 mm dengan interval 0,2 mm. Gambar 3.10 adalah bentuk penambahan slot dan Gambar 3.11 adalah hasil yang didapatkan dari karakterisasinya.
Gambar 3.10 Bentuk penambahan 2 slot pada patch antena
30
Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.11 Hasil karakterisasi posisi penambahan 2 slot
d. Karakterisasi ukuran slot kedua Penambahan slot kedua pada patch 2,3 GHz yaitu berupa rectangular
sehingga membentuk slot ‘L’ terbalik dan melakukan karakterisasi terhadap panjang slot rectangular dimulai dari posisi x = -11 mm hingga posisi x = -9 mm dengan interval 0,1 mm. Gambar 3.12 adalah hasil yang didapatkan dari karakterisasinya.
Gambar 3.12 Hasil karakterisasi ukuran penambahan 2 slot
e. Karakterisasi posisi slot ketiga Penambahan slot ketiga pada patch 2,3 GHz yaitu berupa slot rectangular
dan melakukan karakterisasi posisi sepanjang sumbu y terhadap slot yang dimulai dari posisi y = 23 mm hingga posisi y = 26 mm dengan interval 0,25 mm.
31
Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.13 adalah bentuk penambahan slot dan Gambar 3.14 adalah hasil yang didapatkan dari karakterisasinya.
Gambar 3.13 Bentuk penambahan 3 slot pada patch antena
Gambar 3.14 Hasil karakterisasi posisi penambahan 3 slot f. Karakterisasi ukuran slot ketiga
Penambahan slot ketiga pada patch 2,3 GHz yaitu berupa rectangular dan melakukan karakterisasi terhadap panjang slot rectangular dimulai dari posisi x = 14 mm hingga posisi x = 19 mm dengan interval 0.2 mm. Gambar 3.15 adalah hasil yang didapatkan dari karakterisasinya.
32
Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.15 Hasil karakterisasi ukuran penambahan 3 slot g. Karakterisasi posisi slot keempat
Penambahan slot keempat pada patch 2,3 GHz yaitu berupa slot rectangular sehingga membentuk slot ‘L’ terbalik yang kedua dan melakukan karakterisasi posisi sepanjang sumbu x terhadap slot yang dimulai dari posisi x = 13 mm hingga posisi x = 29 mm. Gambar 3.16 adalah bentuk penambahan slot dan Gambar 3.17 adalah hasil yang didapatkan dari karakterisasinya.
Gambar 3.16 Bentuk penambahan 4 slot pada patch antena
Gambar 3.17 Hasil karakterisasi posisi penambah