Studi Perancangan Antena Mikrostrip Patch Segiempat Dengan Tipe Polarisasi Melingkar Menggunakan Ansoft

(1)

TUGAS AKHIR

STUDI PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH

SEGIEMPAT DENGAN TIPE POLARISASI MELINGKAR

MENGGUNAKAN ANSOFT

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

Oleh

NIM : 060402057

DENNY OSMOND PELAWI

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

ABSTRAK

Antena mikrostrip merupakan antena yang cukup pesat perkembangannya terutama dalam hal desain. Perkembangan ini didorong dengan semakin meningkatnya kebutuhan desain antena yang ringkas dan praktis terutama pada komunikasi nirkabel.

Antena dengan tipe polarisasi melingkar merupakan antena yang paling banyak digunakan dalam bidang telekomunikasi saat ini khususnya pada sistem komunikasi nirkabel. Antena mikrostrip merupakan peradiator paling efektif dalam polarisasi melingkar.

Dalam Tugas Akhir ini dirancang dan disimulasikan sebuah antena mikrostrip berpolarisasi melingkar dengan menggunakan teknik sudut patch dipotong dan slot diagonal pada patch. Perancangan dan simulasi antena menggunakan perangkat lunak Ansoft HFSS v.10.

Dari hasil simulasi diperoleh axial ratio antena yang paling optimum sebesar 1,54 dB pada VSWR 1,43 pada antena dengan sudut patch yang dipotong, dan axial ratio sebesar 1,74 dB dengan VSWR 1,7 pada antena yang diberi slot diagonal pada patchnya.

(3)

KATA PENGANTAR

Syukur dan Alhamdulillah penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala rahmat dan karunia-Nya yang telah dilimpahkan kepada penulis hingga dapat melalui segala proses peneyelesaian Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada orang paling istimewa dalam hidup penulis, yaitu Ayahanda Abd. Hakim Pelawi dan Ibunda Ingan Pulung br Singarimbun, adik-adik saya Yoseinaita, Nurul Aini, Rahmi Fajrina, yang senantiasa mendukung serta mendo’akan penulis hingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini adalah bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu (S-1) di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah :

STUDI PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGIEMPAT DENGAN TIPE POLARISASI MELINGKAR MENGGUNAKAN ANSOFT

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 terimakasih kepada:

1. Bapak Ali Hanafiah Rambe, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas bimbingan, pengarahan dan dukungannya.

(4)

2. Bapak Ir. T. Ahri Bahriun, Msc. selaku penasehat akademi penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan selama ini. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, Msi, selaku Ketua Departemen Teknik

Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

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

6. Sahabat-sahabat di Departemaen Teknik Elektro, khususnya sahabat se-par”les”an, dan terutama sahabat-sahabat stambuk ’06, semoga persahabatan kita selalu terjaga.

7. Sahabat- sahabat terbaik Veri, Leni, Rosma, Andrian, serta Iwan, atas do’a dan dukungannya.

8. Dan semua pihak yang tidak dapat dituliskan namanya satu per satu.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih memiliki banyak kekurangan. Oleh karena itu sangat diharapkan saran dan kritik dengan tujuan mengembangkan kajian dalam bidang ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian.

Medan, Desember 2012 Penulis

NIM.060402057 Denny Osmond Pelawi

(5)

DAFTAR ISI

ABSTRAK………. i

KATA PENGANTAR ……….. ii

DAFTAR ISI ………. iv

DAFTAR GAMBAR ……… vii

DAFTAR TABEL ………. ix

I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ……….. 1

1.2 Rumusan Masalah ………. 2

1.3 Tujuan Penulisan ………... 2

1.4 Batasan Masalah ……… 2

1.5 Metodologi Penulisan ……… 3

1.6 Sistematika Penulisan ……… 3

II. ANTENA MIKROSTRIP 2.1 Pengertian Antena ………. 5

2.2 Antena Mikrostrip ………. 5

2.2.1 Pengertian Antena Mikrostrip ……….. 6

2.2.2 Jenis-Jenis Antena Mikrostrip ………. 6

(6)

2.2.4 Teknik Pencatuan ………. 8

2.3 Antena Mikrostrip Patch Segiempat ………. 9

2.4 Parameter Umum Antena Mikrostrip ……… 10

2.4.1 Dimensi Antena ………... 10

2.4.2 Frekuensi Resonansi ……… 11

2.4.3 Bandwidth ………... 12

2.4.4 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) ………. 13

2.4.5 Return Loss ………. 14

2.4.6 Pola Radiasi ………. 15

2.4.7 Penguatan (Gain) ………. 15

2.4.8 Impedansi Masukan ………. 16

2.4.9 Polarisasi ……….. 17

2.5 Simulator Ansoft HFSS 10.0 ……… 21

2.6 Proses Pencarian Solusi Simulator HFSS 10.0 ………. 22

III. POLARISASI MELINGKAR (CIRCULAR POLARIZATION) 3.1 Umum ………... 25

3.2 Polarisasi Melingkar pada Antena Mikostrip ………... 26

(7)

3.2.2 Antena Mikrostrip dengan Pencatu Tunggal ……….. 28

3.2.3 Antena Mikrostrip Patch Segiempat dengan Sudut Terpotong ………. 32

3.2.4 Antena Mikrostrip Patch Segiempat dengan Slot Diagonal …... 33

3.3 Axial Ratio (AR) ……….. 34

IV. PERANCANGAN DAN SIMULASI ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGIEMPAT POLARISASI MELINGKAR MENGGUNAKAN ANSOFT HFSS v10 4.1 Umum ………. 38

4.2 Perancangan Antena ……… 38

4.2.1 Menentukan Bahan Substrat ……….. 39

4.2.2 Menentukan Dimensi Patch ……… 39

4.2.3 Menentukan Dimensi Ground Plane ………... 40

4.2.4 Menentukan Dimensi Pertubasi pada Patch ……… 41

4.2.5 Menentukan Lebar dan Panjang Saluran Pencatu (Feed Line) ………. 42

4.3 Perancangan Model Antena dan Simulasi Antena ………... 42

(8)

4.5 Simulasi Rancangan Modifikasi Patch Antena ………. 53 V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ……… 57 5.2 Saran ………. 58 DAFTAR PUSTAKA

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur Antena Mikrostrip ………6

Gambar 2.2 Jenis-Jenis Patch Antena Mikrostrip ……….... 7

Gambar 2.3 Bentuk Geometri Patch Mikrostrip Segiempat ………...9

Gambar 2.4 Bentuk Nyata Patch Mikrostrip Segiempat ………9

Gambar 2.5 Antena pada Mode Transmisi ……….. 16

Gambar 2.6 Polarisasi Linier ………... 18

Gambar 2.7 Polarisasi Melingkar ……… 19

Gambar 2.8 Polarisasi Elips ……… 20

Gambar 2.9 Tampilan Awal Ansoft HFSS v10.0 ………... 22

Gambar 2.10 Proses Pencarian Solusi HFSS v10.0 ……….. 23

Gambar 3.1 Antena Mikrostrip dengan Pencatu Rangkap ………. 27

Gambar 3.2 Bentuk Umum Antena Mikrostrip Terpolarisasi Melingkar Pencatu Tunggal ………. 29

Gambar 3.3 Antena Mikrostrip Patch Segiempat dengan Slot “C” ………… 30

Gambar 3.4 Antena Mikrostrip Patch Segiempat dengan Slot “F” ………… 30

Gambar 3.5 Antena Mikrostrip Patch Segiempat dengan Slot “S” ………… 31 Gambar 3.6 Antena Mikrostrip Patch Segiempat dengan Dua Slot Persegi

(10)

yang Saling Terhubung ……….. 31 Gambar 3.7 Bentuk Patch Antena Mikrostip Patch Segiempat

dengan Sudut Terpotong ……… 32 Gambar 3.8 Antena Mikrostrip Patch Segiempat dengan

Sudut Terpotong-2 ………... 33 Gambar 3.9 Antena Mikrostrip Patch Segiempat dengan Slot Diagonal

pada Patchnya………. 34 Gambar 3.10 Arah Propagasi Polarisasi Elips ……….. 35 Gambar 3.11 Medan-E Polarisasi Melingkar ……… 37 Gambar 4.1 Antena Patch Segiempat dengan Sudut Terpotong …………... 41 Gambar 4.2 Model Rancangan Antena Mikrostrip Patch Segiempat ………. 45 Gambar 4.3 Model Rancangan Patch Segiempat dengan Sudut patch yang

Dipotong……… 47 Gambar 4.4 Model Rancangan Patch Segiempat dengan Slot Diagonal …… 48 Gambar 4.5 Flowchart Simulasi dan Perancangan Antena ………. 50 Gambar 4.6 Grafik VSWR vs Frekuensi Simulasi Antena

Rancangan Awal ………. 51 Gambar 4.7 Grafik Axial Ratio Simulasi Antena Rancangan Awal ……….. 52

(11)

Gambar 4.8 Grafik Gain Simulasi Antena Rancangan……….... 52

Gambar 4.9 Grafik Axial Ratio pada Panjang x = 6 mm ………... 54

Gambar 4.10 Grafik VSWR pada Axial Ratio Optimum ……… 54

Gambar 4.11 Grafik Gain pada Axial Ratio Optimum ……… 54

Gambar 4.12 Grafik Axial Ratio Antena dengan Slot Diagonal pada Patchnya ……… 55

Gambar 4.13 Grafik VSWR Antena dengan Slot Diagonal pada Patchnya ………. 55

Gambar 4.14 Grafik Gain Antena dengan Slot Diagonal pada Patchnya ……… 56

(12)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Spesifikasi Substrat Patch yang Digunakan ……….. 39 Tabel 4.2 Spesifikasi Substrat Feed yang Digunakan ……….... 39 Tabel 4.3 Axial Ratio Antena dengan Sudut Patch Dipotong ………... 53

(13)

ABSTRAK

(14)

BAB I PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Kemajuan teknologi komunikasi dengan menggunakan gelombang radio telah memacu perkembangan teknologi di bidang antena. Salah satu jenis antena yang telah lama dikembangkan melalui penelitian-penelitian adalah jenis antena mikrostrip.

Antena mikrostrip saat ini merupakan salah satu antena yang sangat pesat perkembangannya di dalam sistem telekomunikasi. Sehingga mendapatkan banyak perhatian, baik dari kalangan akademis maupun industri. Perkembangan ini juga didorong dengan semakin meningkatnya kebutuhan desain antena yang ringkas dan praktis terutama pada komunikasi nirkabel.

Antena mikrostrip memiliki beberapa kelebihan, diantaranya ialah dimensi antena yang kecil, bentuknya yang sederhana sehingga memudahkan dalam proses perakitan serta tidak membutuhkan biaya yang besar dalam proses pembuatannya. Namun demikian antena mikrostrip juga memiliki beberapa kekurangan, diantaranya seperti efisiensi yang rendah, gain yang rendah, bandwidth yang sempit.

Pada Tugas Akhir ini akan dirancang sebuah antena mikrostrip patch segiempat terpolarisasi melingkar yang bekerja pada frekuensi 2,45 GHz. Adapun hasil yang diharapkan ialah diperoleh nilai parameter axial ratio yang menunjukkan antena mikrostrip hasil perancangan memiliki tipe polarisasi

(15)

melingkar. Perancangan dilakukan dengan menggunakan bantuan perangkat lunak ANSOFT HFSS Designer v.10.

1.2Rumusan Masalah

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

1. Parameter apa yang menunjukkan suatu antena memiliki tipe polarisasi melingkar ?

2. Bagaimana merancang antena mikrostrip patch segiempat dengan tipe polarisasi melingkar?

3. Bagaimana hasil keluaran antena setelah diketahui parameter antena dengan polarisasi melingkar?

1.3Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk merancang antena mikrostrip patch segiempat dengan polarisasi melingkar menggunakan ANSOFT HFSS Designer v. 10

1.4Batasan Masalah

Agar pembahasan lebih terarah, maka pembahasan dibatasi sebagai berikut:

1. Hanya membahas antena mikrostrip patch segi empat. 2. Hanya membahas polarisasi melingkar.

3. Parameter yang dibahas hanya : VSWR dan polarisasi. 4. Tidak membahas axial ratio secara spesifik.

(16)

5. Perancangan antena dilakukan dengan bantuan software ANSOFT HFSS Designer v. 10.

1.5Metodologi Penulisan

Metode penulisan yang dilakukan pada penulisan Tugas Akhir ini adalah: 1. Studi literatur

Berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku-buku dan tulisan-tulisan lain yang terkait serta dari layanan internet berupa jurnal-jurnal penelitian.

2. Simulasi

Perancangan dan simulasi antena dilakukan dengan menggunakan bantuan perangkat lunak Ansoft HFSS v.10.

1.6Sistematika Penulisan

Untuk memberikan gambaran mengenai Tugas Akhir ini, secara singkat dapat diuraikan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penulisan, serta sistematika penulisan.

BAB II ANTENA MIKROSTRIP

Bab ini berisi penjelasan tentang antena mikrostrip secara umum dan penjelasan tentang antena mikrostrip patch segiempat.

(17)

BAB III POLARISASI MELINGKAR

Bab ini berisi penjelasan tentang Polarisasi Melingkar, diantaranya kelebihan dan keuntungan dari penggunaan polarisasi melingkar, serta beberapa teknik yang dapat digunakan pada perancangan untuk mendapatkan antena ter-polarisasi melingkar.

BAB IV STUDI PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGIEMPAT DENGAN TIPE POLARISASI MELINGKAR MENGGUNAKAN ANSOFT HFSS DESIGNER v.10

Bab ini berisi tahapan perancangan antena, konstanta dielektrik bahan, ketebalan subtrats dielektrik, perhitungan lebar antena, panjang antena, panjang dan lebar ground plane.

BAB V PENUTUP

(18)

BAB II

ANTENA MIKROSTRIP 2.1 Pengertian Antena

Antena adalah suatu alat yang mengubah gelombang terbimbing dari saluran transmisi menjadi gelombang bebas di udara, dan sebaliknya. Pada sistem komunikasi radio diperlukan adanya antena sebagai pelepas energi elektromagnetik ke udara atau ruang bebas, atau sebaliknya sebagai penerima energi itu dari ruang bebas.

Dapat juga dikatakan antena merupakan struktur transisi antara ruang bebas dengan alat pembimbing. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.1. Alat pembimbing atau saluran transmisi dapat berupa saluran koaxial ataupun pipa dan digunakan sebagai alat transportasi energi elektromagnetik dari sumber transmisi ke antena atau dari antena ke penerima [1] .

Dalam fungsinya sebagai pemancar dan penerima energi, sebuah antena pada sistem wireless harus dapat melakukan optimasi energi radiasi pada beberapa arah. . Antena juga harus dapat berperan sebagai alat direksional. Antena dapat berbentuk kabel yang berkonduksi, sebuah aperture, berupa patch, gabungan dari beberapa elemen (array), sebuah reflector dan lensa [1] .

2.2 Antena Mikrostrip

Salah satu antena yang paling populer saat ini adalah antena mikrostrip. Hal ini disebabkan karena antena mikrostrip sangat cocok digunakan untuk perangkat telekomunikasi yang sekarang ini sangat memperhatikan bentuk dan ukuran.

(19)

2.2.1 Pengertian Antena Mikrostrip

Berdasarkan asal katanya, mikrostrip terdiri atas dua kata, yaitu micro (sangat tipis/kecil) dan strip (bilah/potongan). Antena mikrostrip dapat didefenisikan sebagai salah satu jenis antena yang mempunyai bentuk seperti bilah/potongan yang mempunyai ukuran sangat tipis/kecil. Gambar 2.1 menunjukkan struktur dari sebuah antena mikrostrip [2]. Secara umum, antena mikrostrip terdiri atas 3 bagian, yaitu patch, substrat, dan ground plane. Patch terletak di atas substrat, sementara ground plane terletak pada bagian paling bawah.

Gambar 2.1 Struktur Antena Mikrostrip

2.2.2 Jenis-jenis antena mikrostrip

Berdasarkan bentuk patch-nya antena mikrostrip terbagi menjadi :  Antena mikrostrip patch persegi panjang (rectangular)  Antena mikrostrip patch persegi (square)

 Antena mikrostrip patch lingkaran (circular)  Antena mikrostrip patch elips (elliptical)  Antena mikrostrip patch segitiga (triangular)

Patch

Substrat Ground plane L

W t

(20)

 Antena mikrostrip patch circular ring

Untuk lebih jelasnya dapat kita lihat pada Gambar 2.2 [3]

Gambar 2.2 Jenis-jenis patch antena mikrostrip

2.2.3 Kelebihan dan Kekurangan Antena Mikrostrip

Bentuknya yang low profile membuat antena mikrostrip dapat diintegrasikan pada berbagai bidang permukaan, sederhana dan tidak mahal untuk diproduksi dengan menggunakan teknologi sirkuit modern, secara mekanik tangguh pada saat diintegrasikan pada permukaan yang kasar, dan sangat baik dalam frekuensi resonansi, polarisasi, bentuk dan impedansi. Jenis antena ini dapat diintegrasikan pada permukaan yang memerlukan performansi yang sangat tinggi seperti pada pesawat terbang, pesawat antariksa, satelit, misil, mobil bahkan pada telepon genggam. Secara garis besar antena mikrostrip memilki kelebihan yakni [3] :

(21)

1. Dimensi antena yang kecil

2. Bentuknya yang sederhana memudahkan proses perakitan 3. Tidak memakan biaya besar pada proses pembuatan 4. Kemampuan dalam dual frequency dan triple frequency

5. Dapat diintegrasikan pada microwave integrated circuit (MIC) Namun demikian, antena mikrostrip juga memiliki kekurangan seperti :

1. Efisiensi yang rendah 2. Gain yang rendah 3. Bandwidth yang sempit 4. Daya (power) yang rendah

5. Radiasi yang berlebih pada proses pencatuan

2.2.4 Teknik Pencatuan

Antena mikrostrip 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 mikrostrip dengan patch. Beberapa teknik pencatuan yang sering digunakan, yaitu : teknik microstrip line, coaxial probe, aperture coupling dan proximity coupling.

(22)

2.3Antena Mikrostrip Patch Segiempat

Antena mikrostrip dalam perancangan ini menggunakan patch yang berbentuk segiempat. Patch segiempat lebih banyak digunakan karena kemudahan dalam analisis dan proses fabrikasi. Gambar 2.3 memperlihatkan bentuk geometri dari patch mikrostrip segiempat dimana W dan L adalah lebar dan panjang dari patch, h adalah tebal substrat dan εr merupakan nilai konstanta dielektrik dari

substrat. Gambar 2.4 memperlihatkan bentuk nyata dari patch mikrostrip segi empat [1] .

Gambar 2.3 Bentuk geometri patch mikrostrip segiempat

(23)

2.4 Parameter Umum Antena Mikrostrip

2.4.1 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 :

W = � 2�0�(��₂ +1)

(2.1)

Dimana :

W : lebar konduktor

εr

c : kecepatan cahaya di ruang bebas ( 3x10 : konstanta dielektrik

fo : frekuensi kerja antena

)

Sedangkan untuk menentukan panjang patch (L) diperlukan parameter ΔL yang merupakan pertambahan panjang dari L akibat adanya fringing effect.

Pertambahan panjang dari L (ΔL) tersebut dirumuskan dengan [2] :

ΔL

= 0,412

h

�� +0,3�( �

ℎ+0,624)

(24)

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

�

��

=

��₂+1

+

��−₂1

�

1 �1+12ℎ�_�

�

(2.3)

Dengan panjang patch (L) dirumuskan oleh:

L = L_eff

Dimana L

– 2ΔL (2.4)

eff

merupakan panjang patch efektif yang dapat dirumuskan dengan :

eff

2.4.2 Frekuensi Resonansi = �

2�0�� (2.5)

Frekuensi resonansi sebuah antena dapat diartikan sebagai frekuensi kerja antena di mana pada frekuensi tersebut seluruh daya dipancarkan secara maksimal. Pada umumnya frekuensi resonansi menjadi acuan frekuensi kerja antena. Frekuensi resonansi secara matematis dapat dirumuskan dalam bentuk fungsi berikut[1] :

�

_�= �0

2�_√��

(2.6)

Dimana : fr

= frekuensi resonansi

L = panjang antena

(25)

εr 2.4.3 Bandwidth

= kontanta dielektrik

Bandwidth suatu antena didefenisikan sebagai rentang frekuensi di mana kinerja antena yang berhubungan dengan beberapa karakteristik (seperti impedansi masukan, polarisasi, beamwidth, polarisasi, gain, efisiensi, VSWR,

return loss) memenuhi spesifikasi standar. Bandwith dapat dicari dengan rumus [1] :

�� =�2 − �1

�� 100% (2.7)

Dimana :

�2 = frekuensi tertinggi

�1 = frekuensi terendah

�� = frekuensi tengah

Ada beberapa jenis bandwidth di antaranya :

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.

(26)

b. Pattern bandwidth, yaitu rentang frekuensi di mana bandwidth, sidelobe, 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 bandwidth adalah rentang frekuensi di mana polarisasi (linier atau melingkar) masih terjadi. Nilai axial ratio untuk polarisasi melingkar adalah kurang dari 3 dB.

2.4.4 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)

VSWR adalah perbandingan antara amplitudo gelombang berdiri (standing wave) maksimum (|V|max) dengan minimum (|V|min). Pada saluran transmisi ada dua komponen gelombang tegangan, yaitu tegangan yang dikirimkan (V0+) dan tegangan yang direfleksikan (V0

-Γ= �0

− �0+

=��− �0

��+�0

). Perbandingan antara tegangan yang direfleksikan dengan yang dikirimkan disebut sebagai koefisien refleksi tegangan (Γ) [1] :

(2.8)

di mana ZL adalah impedansi beban (load) dan Z0

Koefisien refleksi tegangan (Γ) memiliki nilai kompleks, yang merepresentasikan besarnya magnitudo dan fasa dari refleksi. Untuk beberapa kasus yang sederhana, ketika bagian imajiner dari Γ adalah nol, maka :

adalah impedansi saluran

lossless.

(27)

b. Γ= 0 : tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaan matched sempurna.

c. Γ= +1 : refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian terbuka.

Rumus untuk mencari nilai VSWR adalah :

�= ��

��_�� =

1 + |Γ|

1−|Γ| (2.9)

Kondisi yang paling baik adalah ketika VSWR bernilai 1 (S=1) yang berarti tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna. Namun kondisi ini pada praktiknya sulit untuk didapatkan. Oleh karena itu, nilai standar VSWR yang diijinkan untuk fabrikasi antena adalah VSWR≤2.

2.4.5 Return Loss

Return loss adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan. Return loss dapat terjadi karena adanya diskontinuitas di antara saluran transmisi dengan impedansi masukan beban (antena). Pada rangkaian gelombang mikro yang memiliki diskontinuitas (mismatched), besarnya return loss bervariasi tergantung pada frekuensi seperti yang ditunjukkan oleh [1] :

��= 20��10|Γ| (2.10)

Nilai dari return loss yang baik adalah di bawah -9,54 dB, nilai ini diperoleh untuk nilai VSWR 2 sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan atau dengan kata lain, saluran transmisi sudah matching. Nilai parameter ini

(28)

menjadi salah satu acuan untuk melihat apakah antena sudah dapat bekerja pada frekuensi yang diharapkan atau tidak.

2.4.6 Pola Radiasi

Pola radiasi pada sebuah antena didefenisikan sebagai sebuah fungsi matematis atau sebuah gambaran grafis dari komponen-komponen radiasi sebuah antena. Pola radiasi biasanya digambarkan dalam daerah medan jauh dan ditunjukkan sebuah fungsi koordinat direksional.

2.4.7 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. Intensitas radiasi yang berhubungan dengan daya yang diradiasikan secara isotropic sama dengan daya yang diterima oleh antena (Pin

��= 4��(�,�)

��

) dibagi dengan 4π. Penguatan absolut ini dapat dihitung dengan rumus [1] : (2.11)

Selain penguatan absolut, ada juga penguatan relatif. Penguatan relatif didefenisikan sebagai perbandingan antara perolehan daya pada sebuah arah dengan perolehan daya pada antena referensi pada arah yang direferensikan juga. Daya masukan harus sama di antara kedua antena itu. Akan tetapi, antena referensi merupakan sumber isotropic yang lossless. Secara umum dapat dihubungkan [1] :

(29)

� =� 4��(�,�)

��

(2.12)

Jika arah tidak ditentukan, maka perolehan daya biasanya diperoleh dari arah radiasi maksimum.

Pada umumnya gain diberikan dalam bentuk desibel. Secara matematis persamaan konversinya dapat ditulis [1]:

�(��) = 10 log10[��0] (2.13)

Dimana : ecd

= efisiensi rata – rata 0

2.4.8 Impedansi Masukan

= direktivitas maksimum

Impedansi masukan ataupun input impedance (Zin) didefinisikan sebagai impedansi yang direpresentasikan oleh suatu antena pada terminalnya atau rasio dari tegangan ke arus pada sepasang terminal ataupun rasio komponen yang sesuai dari medan elektrik ke medan magnetik pada sebuah titik. Gambar 2.5 menunjukkan antena pada mode transmisi yang memiliki terminal a dan b [1] .

(30)

Secara matematis persamaan impedansi antena pada terminal a dan b dapat dirumuskan sebagai berikut:

�� = �� +�� (2.14)

Dimana :

= impedansi antena pada terminal a-b

= tahanan antena pada terminal a-b

2.4.9 Polarisasi

= reaktansi antena pada terminal a-b

Energi yang diradiasikan oleh antena merupakan gelombang elektromagnetik yang terdiri dari medan listrik dan magnet yang saling tegak lurus dan masing-masing juga tegak lurus dengan arah propagasi. Medan listrik dari gelombang elektromagnetik ini digunakan untuk menggambarkan polarisasi dari antena.

Polarisasi dapat diklasifikasikan sebagai linear (linier), sirkular (melingkar), atau elliptical (elips).

a. Polarisasi Linier

Polarisasi linier (Gambar 2.6) terjadi jika suatu gelombang yang berubah menurut waktu pada suatu titik di ruang memiliki vector medan elektrik (atau magnet) pada titik tersebut selalu berorientasi pada garis lurus yang sama pada setiap waktu. Hal ini dapat terjadi jika vektor (elektrik maupun magnet) memenuhi :

(31)

a. Hanya ada satu komponen, atau

b. _{2 komponen yang saling tegak lurus secara linier yang berada pada} perbedaan fasa waktu atau 180º atau kelipatannya.

Gambar 2.6. Polarisasi linier

b. Polarisasi Melingkar

Polarisasi melingkar (Gambar 2.7) terjadi jika suatu gelombang yang berubah menurut waktu pada suatu titik memiliki vektor medan elektrik (atau 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

(32)

Polarisasi melingkar dibagi menjadi dua, yaitu Left Hand Circular Polarization (LHCP) dan Right Hand Circular Polarization (RHCP). LHCP terjadi ketika δ = +π / 2 , sebaliknya RHCP terjadi ketika δ = −π / 2.

Gambar 2.7. Polarisasi melingkar

Polarisasi yang melingkar sifatnya berorientasi pada jalur lingkaran, artinya menerima gelombang tidak hanya satu arah saja tetapi juga sekitarnya. Polarisasi melingkar biasa digunakan pada komunikasi satelit karena antara satelit dan antena di bumi tidak memiliki keadaan yang selalu tetap. Komunikasi satelit juga membutuhkan sudut keterarahan (directivity) dari antena di bumi, karena orbit satelit dengan membentuk sudut elevasi (elevation angle) yang berguna untuk menghindari adanya rugi- rugi gelombang akibat adanya halangan bangunan atau gedung yang tinggi.

(33)

c. Polarisasi Elips

Polarisasi elips (Gambar 2.8) 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 orthogonal.

b. Kedua komponen tersebut harus berada 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 0º atau kelipatan 180º (karena akan menjadi linier). Jika kedua komponen berada pada magnitudo yang sama maka perbedaan fasa di antara kedua komponen tersebut harus tidak merupakan kelipatan ganjil dari 90º (karena akan menjadi lingkaran).

(34)

2.5 Simulator Ansoft HFSS 10.0

Dalam tugas akhir ini simulator yang digunakan adalah Ansoft HFSS 10.0. Pada HFSS, model geometri secara otomatis dibagi kedalam sejumlah besar tetrahedron. HFSS adalah simulator gelombang elektromagnetik penuh dengan performa yang baik untuk pemodelan benda 3 dimensi yang memiliki volume yang berubah-ubah. HFSS ini menyatukan proses simulasi, visualisasi, dan proses pemodelan kedalam suatu bentuk yang mudah untuk dipelajari. Simulator ini dapat dimanfaatkan untuk menghitung parameter seperti S parameter, frekuensi resonansi, dan medan. Simulator ini khususnya digunakan pada bidang:

• Package Modeling  BGA, QFP, Flip-Chip

• PCB Board Modeling  Power/Ground planes, Mesh Grid Grounds,Backplanes

• Silicon/GaAs  Spiral Inductors, Transformers

• EMC/EMI  Shield Enclosures, Coupling, Near- or Far-Field Radiation

• Antennas/Mobile Communications  Patches, Dipoles, Horns, ConformalCell Phone Antennas, Quadrafilar Helix, Specific Absorption Rate(SAR), Infinite Arrays, Radar Cross Section(RCS), Frequency Selective Surfaces(FSS)

• Connectors – Coax, SFP/XFP, Backplane, Transitions

HFSS adalah simulator interaktif yang elemen dasar mesh-nya adalah tetrahedron. Hal ini membuat kita dapat menyelesaikan persoalan yang

(35)

berhubungan dengan bentuk geometri 3 dimensi yang berubah-ubah khususnya yang memilki bentuk dan kurva yang kompleks.

HFSS adalah kependekan dari High Frequency Structure Simulator. Ansoft merupakan software pelopor yang menggunakan Finite Element Method(FEM) untuk simulasi elektromagnetik dengan mengembangkan serta menerapkan teknologi seperti tangential vector finite elements, adaptive meshing, dan Adaptive Lanczos-Pade Sweep (ALPS). Adapun tampilan dari HFSS dapat dilihat pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Tampilan awal Ansoft HFSS v10.0.

2.6 Proses pencarian solusi simulator HFSS 10.0

Untuk mendapatkan hasil grafik, seperti VSWR dan Gain, pada antena rancangan terlebih dahulu diberi Boundaries dan Excitation. Kemudian dilakukan analysis setup, yang terdiri atas solution setup dan frequency sweep. Solution

(36)

setup terdiri dari frekuensi unit, nilai siklus mesh, dan Delta S. Frekuency sweep adalah memberikan nilai range frekuensi yang akan dijadikan frekuensi acuan. Skema proses pencarian solusi pada Ansoft dapat dilihat pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Proses pencarian solusi HFSS 10.0

Dari Gambar 2.10 dapat dijelaskan bahwa :

• Tipe solusi yang digunakan pada simulator Ansoft HFSS 10.0 ada 3 yaitu driven modal, driven terminal, dan eigenmode. Untuk pemodelan tentang antena, saluran mikrostrip, dan waveguide, dipergunakan tipe solusi driven modal. Tipe ini dipergunakan karena merupakan tipe khusus untuk mengkalkulasi mode dasar parameter S untuk elemen pasif berstruktur frekuensi tinggi yang arus tegangannya dikendalikan oleh sumber generator.

(37)

• Parametric model adalah susunan yang terdiri dari bentuk geometri dan material yang tersusun didalamnya, yang akan membangun bentuk pemodelan simulasi. Pada tahap ini juga, kita memberikan pembatasaan lingkup pada device pemodelan (Boundaries) dan mendefinisikan letak pencatuan model (Excitation).

• Sebelum proses simulasi pencarian solusi dilakukan maka harus diinisialisasikan parameter analisa terlebih dahulu (solution setup). Parameter ini meliputi:

a. Frekuensi unit. Parameter ini berfungsi untuk menentukan nilai frekuensi kerja mesh dalam proses pencarian solusi yang menggunakan sistem adaptive mesh.

b. Nilai maksimum jumlah siklus mesh. Nilai ini adalah kriteria nilai jumlah siklus mesh untuk menghentikan proses pencarian solusi adaptive.

c. Delta S. Nilai ini adalah nilai perubahan didalam magnituda parameter S antara dua lintasan yang saling berhubungan.

Pada tahap ini juga kita memberikan nilai range frekuensi (frequency sweep) yang merupakan range frekuensi yang akan dicari nilai solusinya.

(38)

BAB III

POLARISASI MELINGKAR ( CIRCULAR POLARIZATION )

3.1 Umum

Polarisasi dari sebuah antena didefinisikan sebagai polarisasi dari gelombang yang ditransmisikan (dipancarkan) oleh antenna [1]. Ketika arah pancaran tidak ditetapkan, polarisasi dianggap sebagai polarisasi dengan arah gain maksimum. Dalam praktiknya, polarisasi dari energi yang dipancarkan bervariasi dengan arah dari pusat antena, sehingga bagian dari pola radiasi yang berbeda mungkin memiliki polarisasi yang berbeda, yang dapat diklasifikasikan sebagai linier, melingkar, atau elips.

Jika suatu gelombang yang berubah menurut waktu pada suatu titik di ruang memiliki vektor medan listrik (atau magnet) pada titik tersebut selalu berorientasi pada garis lurus yang sama pada setiap waktu dapat dinyatakan sebagai polarisasi linier. Jika suatu gelombang yang berubah menurut waktu pada suatu titik memiliki vektor medan listrik (atau magnet) pada titik tersebut berada pada jalur lingkaran sebagai fungsi waktu, dapat dinyatakan sebagai polarisasi melingkar. Dan, ketika gelombang yang berubah menurut waktu memiliki vektor medan (listrik atau magnet) berada pada jalur kedudukan elips pada ruang, dinyatakan sebagai polarisasi elips.

Polarisasi melingkar biasanya merupakan hasil dari pencatuan sinyal masukan secara orthogonal. Ketika dua sinyal dari amplitudo yang sama memiliki fasa 900,maka akan menghasilkan polarisasi sirkular. Polarisasi sirkular

(39)

dapat berupa LHCP (left-hand circular polarization) yang mana arah gelombangnya berlawanan arah dengan jarum jam, juga dapat berupa RHCP (right-hand circular polarization) yang memiliki arah gelombang searah dengan jarum jam

Gelombang yang terpolarisasi melingkar meradiasikan energi pada bidang vertikal dan horizontal dan semua bidang di antaranya. Perbedaannya, jika beberapa di antara puncak maksimum dan minimum seperti antena dirotasikan melewati semua sudut, hal ini disebut rasio aksial, dan biasanya dispesifikasikan dalam desibel (dB). Nilai axial ratio untuk polarisasi melingkar adalah dari 0 dB sampai 3 dB.

Beberapa kelebihan dari polarisasi melingkar, yaitu:

1) Tidak membutuhkan kesejajaran antara pengirim-penerima seperti pada polarisasi linier, sehingga dapat memaksimalkan penerimaan sinyal tanpa perlu usaha untuk mengatur orientasi antena penerima.

2) Posisi RHCP dan LHCP yang orthogonal dapat dimanfaatkan untuk menggandakan kapasitas kanal pada sebuah link, dimana satu sinyal menggunakan RHCP dan sinyal lainnya menggunakan LHCP

3) Mengurangi efek multipath seperti yang terjadi pada komunikasi mobile. 3.2 Polarisasi Melingkar pada Antena Mikrostrip

Antena mikrostrip merupakan peradiator yang paling efektif untuk membangkitkan gelombang polarisasi melingkar. Antena mikrostrip yang terpolarisasi melingkar dapat dikategorikan menjadi dua tipe berdasarkan sistem pencatuannya, yakni antena mikrostrip pencatuan rangkap dua dengan polarisator

(40)

eksternal dan antena mikrostrip dengan pencatuan tunggal. Klasifikasi antena ini berdasarkan atas jumlah titik pencatu, yang dibutuhkan untuk membangkitkan polarisasi melingkar.

3.2.1 Antena Mikrostrip dengan Pencatu Rangkap Dua

Memiliki perbedaan fasa sebesar 900 diantara daerah medannya pada antena mikrostrip merupakan suatu keuntungan untuk mendapatkan polarisasi melingkar. Sistem pencatuan rangkap merupakan cara mudah untuk membangkitkan polarisasi melingkar pada antena mikrostrip. Bentuk pokok pada sebuah antena mirostrip pencatuan rangkap ditunjukkan pada Gambar 3.1, yang mana patch dicatu dengan amplitudo sama dan memiliki perbedaan fasa sebesar 900 serta menggunakan polarisator eksternal.[7]

Gambar 3.1 Antena mikrostrip dengan pencatu rangkap

Seperti yang terlihat pada Gambar diatas, sistem pencatuan rangkap juga dibagi menjadi dua kategori, yakni tipe hybrid dan pencatu rangkap tipe offset.

Pada Gambar terlihat bahwa tipe hybrid memiliki sepasang cabang saluran yang berfungsi menghasilkan medan dengan amplitudo sama dan memiliki perbedaan fasa sebesar 900 pada frekuensi tengah. Oleh karena itu, pengaturan hybrid pada sisi patch, antena berperan sebagai sebuah peradiator polarisasi

(41)

melingkar. Ini dibutuhkan sebagai catatan bahwa setiap terminal masukan dari hybrid, bagaimanapun akan membuktikan bahwa antena terpolarisasi melingkar. Kategori berikutnya adalah pencatuan sistem offset. Disini, saluran pencatu offset, memiliki panjang gelombang seperempat lebih panjang daripada saluran yang lainnya, yang diatur pada sisi patch. Namun, satu kekurangan yang paling mendasar dari tipe ini ialah pada tipe ini memiliki bandwidth yang sempit (kecil), walaupun ketergantungannya akan frekuensi lebih besar daripada tipe hybrid.

Namun begitupun, dalam prakteknya dilapangan, sistem pencatuan rangkap baik tipe hybrid maupun tipe pencatuan offset, sangat jarang digunakan untuk mendapatkan polarisasi melingkar pada antena mikrostrip. Hal ini disebabkan karena kedua tipe tersebut cukup sulit dalam hal perancangan dan fabrikasi, karena pada sistem pencatuan ini dibutuhkan polarisator tambahan. 3.2.2 Antena Mikrostrip dengan Pencatu Tunggal

Antena mikrostrip dengan sistem pencatu tunggal merupakan antena yang sederhana, mudah dalam fabrikasi, murah, serta memiliki struktur yang rapi. Umumnya antena mikrostrip pencatu tunggal digunakan pada patch lingkaran dan patch segiempat. Untuk mendapatkan polarisasi melingkar, teknik yang sering digunakan ialah memberikan slot pada patch dan memotong sudut patch, seperti yang terlihat pada Gambar 3.2 [7].

(42)

Gambar 3.2 Bentuk umum antena mikrostrip berpolarisasi melingkar pencatu tunggal.

Dari Gambar antena mikrostrip yang terlihat pada gambar bahwa, prinsip kerja dari antena ini dapat dibedakan menjadi dua model orthogonal oleh efek dari perturbasi bagian dari antena, seperti slot atau bagian patch antena yang dipotong. Perturbasi antena ini digunakan untuk membagi daerah medan pada antena dengan amplitudo sama dan memiliki pertukaran fasa sebesar 900

a.Slot bentuk C

. Oleh karena itu, syarat polarisasi melingkar dapat dipenuhi. Umumnya, pada antena mikrostrip berpencatu tunggal, teknik yang digunakan untuk menghasilkan polarisasi melingkar ialah dengan perturbasi bagian patch antena. Beberapa teknik yang dapat digunakan pada antena mikrostrip untuk menghasilkan polarisasi melingkar, seperti :[7]

Pada teknik ini, patch antena diberi slot yang berbentuk seperti huruf “C”. Biasanya teknik ini menggunakan pencatuan metode kopling aperture. Dimensi slot digunakan untuk mengoptimasi antena dalam hal axial ratio dan matching impedance. Dengan teknik ini, dapat meningkatkan axial ratio dan impedance

(43)

bandwidth masing-masing sebesar 3,1% dan 16,4%. Bentuk antena dengan slot “C” dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Antena mikrostrip patch segiempat dengan slot “C”

b. Slot bentuk F

Sama seperti antena yang diberi slot “C”, antena ini juga menggunakan pencatuan kopling aperture, dan teknik ini dapat memperbaiki axial ratio dan impedance bandwidth masing-masing sebesar 3,2% dan 5,62%. Pada antena ini, patch antena di beri slot seperti huruf “F”, seperti yang terlihat pada Gambar 3.4 berikut ini.

(44)

c. Slot bentuk S

Teknik ini juga biasanya menggunakan pencatuan kopling apertur. Pada patch antena diberi slot seperti huruf “S”, seperti terlihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Antena mikrostrip patch segiempat dengan slot “S”

d. Dua Slot Persegi yang Saling Terhubung

Menambahkan dua slot persegi yang saling terhubung sepanjang diagonal patch antena dapat dilihat pada Gambar 3.6. Kedua slot didesain dengan sangat cermat dan dicatu dengan teknik probe koaksial untuk membangkitkan polarisasi melingkar.

Gambar 3.6 Antena mikrostrip patch segiempat dengan dua slot persegi yang saling terhubung.

(45)

Selain dari beberapa teknik tersebut, ada dua teknik yang paling sering digunakan pada antena mikrostrip pencatu tunggal, yakni antena mikrostrip dengan sudut terpotong dan antena mikrostrip dengan slot diagonal. Kedua teknik ini paling sering digunakan karena bentuknya yang paling sederhana sehingga memudahkan kita dalam perancangannya.

3.2.3 Antena Mikrostrip Patch Segiempat dengan Sudut Terpotong.

Antena mikrostrip patch segiempat dengan sudut terpotong merupakan salah satu antena mikrostrip dengan pencatu tunggal yang paling sering digunakan. Bentuknya sederhana dengan sudut yang terpotong 450 secara diagonal/menyilang pada patchnya. Pada prakteknya, bentuk dari patchnya, seperti yang terlihat pada Gambar 3.7, dianggap memiliki bentuk hampir persegi, tetapi hanya mendekati bentuk persegi karena patchnya memilki panjang (L) dan lebar (W).[10]

Gambar 3.7 Bentuk patch antena mikrostrip patch segiempat dengan sudut terpotong.

(46)

Antena dicatu pada titik tengah pada salah satu sisi patch. Pencatu pada antena ini membangkitkan medan dibawah patch hanya seperti sebuah antena yang ber-polarisasi linier. Sinyal yang dimasukkan cenderung terpropagasi pada satu arah yang diarahkan oleh bentuk transmision line dari patchnya. Sehingga dalam hal ini dilakukan satu modifikasi pada antena yaitu dengan memotong sudut patch antena. Ketika sudutnya dipotong, resonansi tidak hanya pada satu sisi patch ke sisi lainnya tetapi sepanjang diagonal patch. Jika sudutnya dipotong pada jumlah yang tepat, maka pada frekuensi yang berbeda akan menyebabkan perpindahan fasa sebesar 90o. Untuk perpindahan fasa 90o, disebabkan oleh dua faktor, yakni posisi titik pencatu dan ukuran dari pertubasi antena.[7]

Gambar 3.8 Antena Mikrostrip Patch segiempat dengan sudut terpotong-2[1]

3.2.4 Antena Mikrostrip patch Segiempat dengan Slot Diagonal.

Pada teknik slot diagonal pada patchnya, antena mikrostrip ini memiliki bentuk patch persegi, memiliki panjang yang sama pada setiap sisinya. Bentuknya juga sederhana dengan slot tipis menyilang pada tengah patchnya, seperti yang terlihat pada Gambar 3.9.[1]

(47)

Gambar 3.9 Antena Mikrostrip patch segiempat dengan slot diagonal pada patchnya.

Pada antena mikrostrip patch segiempat dengan slot diagonal, dua mode orthogonal ialah mode diagonal. Perbedaan pada frekuensi resonansi disebabkan oleh slot yang berbentuk persegi panjang dimana satu mode lebih besar yang “mengganggu” mode lainnya.[7]

Pada gambar dapat dilihat bahwa slot pada pacth memiliki panjang c dan lebar d. Untuk mendapatkan dimensi c dan d, dapat menggunakan rumus [1]:

c

=

� 2.72

=

�

2.72

(3.7)

d

=

� 10

=

�

27.2

=

�

27.2

(3.8)

3.3 Axial Ratio (AR)

Axial ratio selalu dijadikan ukuran kualitas pada sebuah antena ketika polarisasi antena yang diinginkan adalah polarisasi melingkar. Axial ratio adalah rasio dari sumbu mayor dan sumbu minor pada polarisasi elips. Sebagai catatan bahwa polarisisasi melingkar dan linier adalah kasus khusus dari polarisasi elips. Arah propagasi dan arah rotasi polarisasi elips dapat dilihat pada Gambar 3.10.[9]

(48)

Gambar 3.10 Arah propagasi polarisasi elips

Parameter dari polarisasi elips diberikan pada persamaaan berikut: a. Sumbu Mayor (major axis) = 2 x OA

(3.9) b. Sumbu Minor (minor axis) = 2 x OB

(3.10)

c. Sudut

τ

(3.11)

(49)

d. Axial Ratio

AR (dB) = 20 log ��

��

=20 log

��

(3.12)

Catatan:

 Jika δL = π / 2 (90o) dan Ex = Ey, sehingga OA = OB = Ex = Ey

 Jika δ

, maka polarisasinya menjadi polarisasi melingkar.

Daerah polarisasi melingkar terdiri dari dua komponen orthogonal medan E pada amplitudo yang sama dan memiliki perbedaan fasa sebesar 90

= nπ, sehingga OB = 0, dan τ = ±arctan ��

��, maka polarisasinya

adalah linier.

Axial ratio paling optimal berada pada broadside (pada arah sumbu-y), dan menurun pada elevasi yang lebih rendah (menjauh dari sumbu-y). Derajat penurunannya sangat tergantung pada geometri antena. Sebagian besar vendor/produsen antena (dalam hal komersil) hanya menetukan satu nilai axial ratio atau variasi axial ratio vs frekuensi.

, (dapat dilihat pada Gambar 3.11). Karena komponennya memiliki magnitudo yang sama, maka pada polarisasi melingkar axial ratio-nya adalah 1(atau 0 dB). Namun pada sebagian besar aplikasi antena mikrostrip, axial ratio sebesar 3 dB sudah dianggap cukup untuk menggambarkan polarisasi melingkar antena.

(50)

Gambar 3.11 Medan-E Polarisasi Melingkar

(51)

BAB IV

PERANCANGAN DAN SIMULASI ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGIEMPAT POLARISASI MELINGKAR MENGGUNAKAN ANSOFT

HFSS V.10 4.1 Umum

Pada Tugas Akhir ini akan dirancang sebuah antena mikrostrip patch segiempat yang berpolarisasi melingkar yang bekerja pada frekuensi 2.45 GHz dan kemudian disimulasikan dengan menggunakan bantuan perangkat lunak Ansoft HFSS v.10.

Tahapan perancangan dimulai dari pemilihan jenis substrat, kemudian menghitung dimensi substrat, menghitung dimensi patch, lalu menghitung ukuran sudut patch yang akan dipotong serta ukuran slot yang akan diletakkan pada patch.

Kemudian antena hasil rancangan akan disimulasikan pada simulator Ansoft HFSS v.10 untuk mendapatkan parameter-parameter seperti VSWR, bandwidth, dan axial ratio.

4.2 Perancangan Antena

Antena mikrostrip patch segiempat yang akan dirancang terdiri dari beberapa elemen, yaitu patch, substrat patch, groundplane, saluran pencatu (feed line), substrat pencatu. Disini akan dirancang dua jenis patch, yang mana salah satu patch akan dimodifikasi dengan memotong sudutnya dan patch lainnya dimodifikasi dengan memberikan slot dengan posisi diagonal pada patch.

(52)

4.2.1 Menentukan Bahan Substrat

Pada perancangan antena mikrostrip ini, digunakan substrat yang diproduksi oleh Rogers Corporation, yaitu Rogers RT/Duroid 5880 untuk substrat patch dan FR4 epoxy digunakan sebagai substrat feed. Spesifikasi kedua substrat yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 4.1 dan Tabel 4.2.

Tabel 4.1 Spesifikasi Substrat Patch yang Digunakan

Substrat Patch duroid

Konstanta Dielektrik (εr) 2,2

Rugi-Rugi Tangent (δp = δf) 0,00019

Tebal substrat patch (h) 5 mm

Tabel 4.2 Spesifikasi Substrat Feed yang Digunakan

Substrat Feed : FR4 epoxy

Konstanta Dielektrik (εr) : 4,4

Rugi-Rugi Tangent (δf) : 0,02

Tebal substrat feed (h) : 1.6 mm

4.2.2 Menentukan Dimensi Patch

Pada Tugas Akhir ini akan dirancang antena mikrostrip patch segiempat yang dapat bekerja maksimal pada frekuensi 2.45 GHz (2.4 GHz – 2.5 GHz). Untuk perancangan digunakan perhitungan pada antena mikrostrip dengan patch berbentuk segiempat seperti yang telah dijelaskan pada Bab 2, pada Persamaan (2.1). Berdasarkan perhitungan, maka diperoleh lebar patch (W) adalah 48,43 mm.

(53)

W = � 2�0�(�� +1)

=

3�10 8

2�2,45.109_�2.2+1 2

=

_{48,43 mm}

Kemudian dari nilai W kita dapat mencari nilai

ε

reff

melalui Persamaan (2.3).

reff =

2,2+1

−

2,2−1 2

�

�1+125�48.43

�

Setelah itu kita dapat mencari nilai L

1,204

eff

L

dan ΔL melalui Persamaan (2.5) dan (2.2)

ΔL =

0,412x5 (1,204 +0,3)( 48,43

5 +0,624)

(1,204−0,258)(48,43

5 +0,8)

=

3,129 mm eff =

3�108

2�2,45�109√1,204

= 55,797 mm

Sehingga melalui Persamaan (2.4) kita memperoleh nilai L, yaitu: L = Leff

4.2.3 Menentukan Dimensi Groundplane

- 2ΔL = 55,797 – 2(3,129) = 49.539 mm.

Dimensi groundplane diperoleh melalui Persamaan berikut: Wg = 6h + W = 6 (6,6) + 48,43 = 88,03mm ; Lg = 6h + L = 6 (6,6) + 49,539 = 89,139mm;

(54)

4.2.4 Menentukan Dimensi Pertubasi pada patch

a) Menentukan besar dimensi potong pada sudut patch.

Untuk menentukan besarnya sudut yang akan dipotong pada patch, maka akan dilakukan iterasi. Seperti yang terlihat pada Gambar 4.1, pada iterasi akan kita mengubah-ubah besar nilai x, dalam hal ini akan dilakukan iterasi dimulai dari x dengan besar 4 mm hingga 10 mm.

Gambar 4.1 Antena patch segiempat dengan sudut terpotong.

b) Menentukan Dimensi Slot pada patch

Untuk menentukan panjang dan lebar slot, antena dianggap memiliki panjang dan lebar yang sama (antena berbentuk persegi) . Dalam hal ini, ditetapkan bahwa ukuran yang digunakan adalah ukuran lebar dari dimensi antena yang telah diperoleh.

Slot pada patch dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan (3.1) dan (3.2). Dari Persamaan (3.1) dapat ditentukan panjang dari slot (c), yaitu:

(55)

c = 48,43

2,72 = 17,80mm

dan, lebar slot ditentukan dari Persamaan (3.2);

d = 48,43

27,2

= 1,78mm

4.2.5 Menentukan Lebar dan Panjang Saluran Pencatu (Feed Line)

Saluran pencatu yang digunakan pada perancangan ini diharapkan mempunyai atau paling tidak mendekati impedansi karakteristik saluran transmisi (Z0) sebesar 50 Ω. Pada perancangan ini digunakan lebar feed 9.62 mm dan panjang feed Lf = Lg

4.3 Perancangan Model Antena dan Simulasi Antena /2 = 40 mm.

Dalam tugas akhir ini, perancangan antena mikrostrip patch segiempat berpolarisasi melingkar, dilakukan melalui beberapa tahapan, yaitu dimulai dengan perancangan patch, perancangan saluran pencatu(feed line), perancangan groundplane, perancangan substrat atas dan bawah, dan perancangan port saluran pencatu. Pada perancangan ini juga dilakukan 2 (dua) jenis modifikasi pada patch, yaitu dengan memotong sudut patch dan member slot tipis pada patch. Oleh sebab itu, akan dirancang dua jenis model antena mikrostrip yang berbeda pada model patchnya. Adapun langkah-langkah untuk membuat model antena ini adalah :

a. Perancangan substrat

Adapun langkah-langkah untuk merancang patch antena adalah : 1. Pilih item Draw > Box

(56)

3. Klik Attribute tab pada Properties window, kemudian isi namanya dengan Substrat

4. Ganti material dengan Rogers RT/duroid 5880 (tm)

Kemudian pilih warnanya sesuai keinginan dan atur transparansi warnanya b. Perancangan feed line

1. Pilih item Draw > Rectangle

2. Masukkan nilai koordinatnya (besar dan posisinya)

3. Klik Attribute tab dari Properties window, dan kemudian isi namanya dengan Feed

4. Kemudian pilih warnanya sesuai keinginan dan atur transparansi warnanya

5. Pilih object Feed, lalu klik HFSS > Boundaries > Assign > Perfect E > OK

c. Perancangan ground plane 1. Pilih item Draw > Rectangle

2. Masukkan nilai koordinatnya (besar dan posisinya)

3. Klik Attribute tab dari Properties window dan kemudian isi namanya dengan Ground

4. Kemudian pilih warnanya sesuai keinginan dan atur transparansi warnanya

5. Pilih object Ground, lalu klik HFSS > Boundaries > Assign > Perfect E > OK

(57)

d. Perancangan patch

1. Pilih item Draw > Rectangle

2. Masukkan nilai koordinatnya (besar dan posisinya)

3. Klik Attribute tab pada Properties window, kemudian isi namanya dengan Patch

4. Kemudian pilih warnanya sesuai keinginan dan atur transparansi warnanya

5. Pilih object Patch, lalu klik HFSS > Boundaries > Assign > Perfect E > OK

e. Perancangan ruang bebas 1. Pilih item Draw > Box

2. Masukkan nilai koordinatnya (besar dan posisinya)

3. Klik attribute tab pada Properties window, kemudian isi namanya dengan Air, kemudian checklist pada Display Wireframe > OK

4. Klik Edit > Select > Faces

5. Pilih seluruh sisi permukaan object AIR kecuali sisi permukaan Z = 0 mm

6. Setelah itu klik HFSS > Boundaries > Assign > Radiation > OK f. Pengaturan radiasi

1. Klik HFSS > Radiation > Insert Far Field Setup > Infinite Sphere 2. Atur parameter dialog Far Field Radiation Sphere Setup.

Pilih tab Infinite Sphere, masukkan namanya, Phi: (Start: 0, Stop:90, Step Size:90), Theta: (Start: -180, Stop: 180, Step Size: 2) > OK

(58)

3. Pilih Object Air, lalu pada project tree klik kanan pada Mesh Operations > Assign > On Selection > Length Based.

4. Lalu akan muncul kotak dialog Element Length Bases Refinement, isi Maximum Length of Elements sebesar λ/6 dari frekuensi kerja antena yang diinginkan > OK

g. Perancangan Source

1. Pilih item Draw > Rectangle

2. Masukkan nilai koordinatnya (besar dan posisinya)

3. Klik attribute tab pada Properties window kemudian isi namanya dengan Source

4. Kemudian pilih warnanya sesuai keinginan dan atur transparansi warnanya

5. Pilih Object Source, lalu klik HFSS > Excitation > Lumped Port

6. Tempatkan Feed pada Conducting Object dan Ground pada Reference Conductor > OK

Tampilan awal dari model rancangan antena dapat dilihat pada Gambar 4.2.

(59)

Setelah mendapatkan model antena, selanjutnya kita melakukan proses modifikasi pada patch antena. Seperti telah dijelaskan sebelumnya, bahwa kita akan melakukan 2 jenis modifikasi pada patch antena, oleh sebab itu, kita merancang 2 buah model antena. Berikut adalah langkah-langkah dalam modifikasi patch antena:

A. Patch segiempat dengan sudut yang dipotong 1. Pilih item Draw > Rectangle

2. Masukkan nilai ukurannya, dalam hal ini harus berbentuk persegi (panjang dan lebar sama)

3. Pilih item Edit>Arrange>Rotate, kemudian ketik 45

4. Pilih item Edit>Arrange>Move, klik tepat di tengah kotak, lalu drag kearah sudut patch yang telah dirancang sebelumnya, tepat pada tengah kotak.

5. Lakukan langkah 1.- 4. Dengan posisi kotak yang telah di drag sebelumnya berada pada sudut yang saling bersilangan, sehinngga pada kedua sudut patch telah ditambahkan 2 buah kotak.

6. Pilih item Edit>select>by name, kemudian pilih Patch dan Rectangle1 serta Rectangle1_1.

7. Pilih item Modeler>Boolean>Substract, tempatkan Patch pada blank parts dan Rectangle1 serta Rectangle1_1 pada tool part > OK.

Setelah selesai melakukan langkah-langkah tersebut, maka akan didapatkan model rancangan yang telah dimodifikasi, seperti yang terlihat pada Gambar 4.3.

(60)

Gambar 4.3 Model rancangan patch segiempat dengan sudut dipotong.

B. Patch segiempat dengan slot diagonal. 1. Pilih item Draw > Rectangle.

2. Masukkan nilai ukurannya (nilai ukuran dari slot pada patch yang telah ditentukan sebelumnya)

3. Pilih item Edit>Arrange>Rotate, kemudian ketik 450

4. Pilih item Edit>Arrange>Move, lalu drag kearah tengah patch yang telah dirancang sebelumnya.

5. Pilih item Edit>select>by name, kemudian pilih Patch dan Rectangle1. 6. Pilih item Modeler>Boolean>Substract, tempatkan Patch pada blank parts

dan Rectangle1 pada tool part > OK.

Jika telah selesai melakukan langkah-langkah diatas, maka diperoleh model antena seperti pada Gambar 4.4.

(61)

Gambar 4.4 Model rancangan patch segiempat dengan slot menyilang.

Setelah model antena selesai dibuat langkah selanjutnya adalah menjalankan simulasinya. Untuk menjalankan simulasi ini langkah selanjutnya adalah klik menu HFSS kemudian pilih analysis setup, lalu pilih add solution setup, maka akan muncul solution setup window. Lalu isi nama setup-nya, ikuti saja yang ada di dalam tab (misalnya setup1, setup2, dan seterusnya), kemudian isi nilai dari solution frequency, menjadi 2,45 GHz. Nilai solution frequency ini sama untuk tiap setup. Lalu isi nilai maximum number of passes menjadi 20. Kemudian isi nilai maximum delta S sebesar 0,02 lalu pilih OK.

Selanjutnya klik menu HFSS kemudian pilih analysis setup lalu pilih add Frequency sweep. Pilih solution setup-nya setup1 dan klik OK. Kemudian edit window sweep-nya, atur sweep type menjadi fast dan atur pula frequency setup type menjadi linear count. Kemudian atur frequency start sebesar 1 GHz, frequency stop 3,5 GHz dan atur nilai count menjadi 30 dan checklist pada Save Fields. Lalu klik OK.

Setelah itu langkah selanjutnya adalah klik menu HFSS lalu pilih validation check. Tujuan dari validation check ini adalah untuk memeriksa

(62)

apakah model yang kita buat sudah layak dan benar untuk dijalankan. Jika model yang kita buat sudah layak dan benar untuk dijalankan maka akan muncul tanda checklist berwarna hijau. Tetapi jika belum 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. Ada beberapa hal yang diperiksa pada validation check ini, yaitu:

1. 3D model

2. boundaries dan excitation 3. mesh operation

4. analaysis setup 5. optimetrics 6. radiation

Jika ada salah satu dari keenam hal ini tidak terpenuhi (dalam hal ini ada error) maka proses simulasi tidak dapat dilanjutkan.

Setelah melewati validation check, langkah selanjutnya adalah menganalisis model. Untuk menganalisis model ini caranya adalah dengan menekan menu HFSS lalu pilih analyze all. Proses analisis ini berlangsung sekitar 30 menit. Untuk menampilkan grafik VSWR, caranya adalah dengan menekan tombol HFSS lalu pilih result dan kemudian pilih Create Modal Solution Data Report > Rectangular Plot. Atur solution menjadi setup1:sweep1. Kemudian atur category menjadi VSWR, atur juga quantity menjadi VSWR (lumport1), kemudian tekan New Report lalu tekan Close maka akan muncul grafik VSWR.

(63)

Untuk menampilkan grafik Axial Ratio, caranya adalah dengan menekan tombol HFSS lalu pilih result dan kemudian pilih Create Far Field Report > Rectangular Plot. Atur solution menjadi setup1:sweep1. Kemudian atur category menjadi Axial Ratio, atur juga quantity menjadi AxialRatioValue, kemudian tekan New Report lalu tekan Close akan muncul grafik Axial Ratio. Adapun flowchart dari simulasi perancangan ini dapat dilihat pada Gambar 4.5

tidak tidak

Gambar 4.5 Flowchart simulasi dan perancangan antena Tentukan model

awal antena

Lakukan modifikasi pada antena

Ubah nilai x pada antena sudut dipotong dan besar slot pada antena slot diagonal

Dimensi antena sudah ideal? Dimensi antena ideal disimpan Dimensi antena ideal Selesai Mulai

(64)

4.4 Simulasi Rancangan Awal

Pada tahap ini, antena hasil rancangan akan disimulasikan dengan simulator Ansoft HFSS v.10. Dari nilai dan panjang lebar patch yang telah diperoleh melalui perhitungan kemudian iterasi, maka diperoleh hasil seperti berikut ini:

1. VSWR

Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, maka diperoleh nilai VSWR sebesar 1,89 pada frekeuensi 2,4 GHz, 1,22 pada frekuensi 2,45 GHz, dan 1,88 pada frekuensi 2,5 GHz., seperti yang terlihat pada Gambar 4.6.

Gambar 4.6 Grafik VSWR vs Frekuensi simulasi antena rancangan awal.

2. Axial Ratio

Dari simulasi awal yang dilakukan diperoleh axial ratio pada rancangan antena awal, seperti yang terlihat pada Gambar 4.7. Axial ratio pada frekuensi 2,4 GHz sebesar 24,18 dB, pada frekuensi 2,45 GHz sebesar 5,04 dB, dan pada frekuensi 2,5 GHz sebesar 5,09 dB.

(65)

Gambar 4.7 Grafik Axial ratio simulasi antena rancangan awal.

3. Gain

Dari simulasi yang dilakukan pada antena rancangan, diperoleh gain antena sebesar 4,8 dB pada frekuensi 2,4 GHz, 4,1 dB pada frekuensi 2,45 GHz, dan 3,06 dB pada frekuensi 2,5 GHz, seperti yang terlihat pada Gambar 4.8.

(66)

4.5 Simulasi Rancangan Modifikasi Patch Antena.

Setelah diperoleh hasil VSWR dan axial ratio pada antena rancangan awal, maka akan dilakukan simulasi pada rancangan antena awal yang telah dimodifikasi pada bagian patchnya.

A. Patch antena dengan sudut dipotong.

Dalam hal ini, besar sudut yang dipotong (nilai x), akan dilakukan secara iterasi. Besarnya nilai x akan diubah-ubah dimulai dari 4 mm hingga 10 mm.

Dari simulasi akan terlihat hasil axial ratio yang paling optimum pada panjang x = 6 mm. Untuk hasil simulasi dari perubahan besar x dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3 axial ratio antena dengan sudut patch dipotong.

Dari Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa axial ratio yang paling optimum terdapat pada panjang x = 6 mm. Pada Gambar 4.9 dapat dilihat grafik axial

X (mm)

AXIAL RATIO (dB)

2.4 GHz 2.45 GHz 2.5 GHz

4 2,81 2,50 2,43

5 2,80 2,73 2.39

6 2,23 1,54 1,18

7 2,78 2,07 2,39

8 3,12 3,05 4,73

9 6,15 4,44 4,5

(67)

ratio pada panjang x = 6mm. Pada Gambar 4.10 dapat dilihat grafik VSWR pada saat axial ratio optimum, dan pada Gambar 4.11 adalah grafik gain pada saat axial ratio optimum.

Gambar 4.9 Grafik axial ratio pada panjang x = 6 mm.

Gambar 4.10 Grafik VSWR pada axial ratio optimum.

(68)

B. Patch antena dengan slot diagonal.

Berdasarkan Persamaan (3.1) dan (3.2), maka diperoleh nilai panjang slot dan lebar slot masing-masing 10 mm dan 1,1 mm. Setelah dilakukan simulasi pada antena dengan patch yang diberi slot dengan panjang dan lebar masing-masing 10 mm dan 1 mm, maka diperoleh nilai axial ratio antena yaitu sebesar 1,68 dB pada frekuensi 2,4 GHz, 1,74 dB pada frekuensi 2,45 GHz, dan 2,28 dB pada frekuensi 2,5 GHz, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 4.12.

Gambar 4.12 Grafik Axial ratio antena dengan slot diagonal pada patch.

Pada Gambar 4.13 dapat dilihat grafik VSWR pada saat antena diberi slot dengan panjang 10 mm dan lebar 1 mm pada patchnya.

(69)

Pada Gambar 4.14 dapat dilihat grafik gain antena yang diberi slot menyilang dengan panjang 10 mm dan lebar 1 mm pada patchnya.

(70)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang diperoleh dari Tugas Akhir ini:

1. Antena mikrostrip patch segiempat dengan polarisasi melingkar dapat dirancang dengan memodifikasi patch antena, yaitu dengan sudut patch dipotong dan memberi slot diagonal pada patch.

2. Nilai axial ratio dan VSWR pada rancangan antena awal adalah 5,04 dB dan 1,88. Nilai axial ratio antena setelah dilakukan modifikasi antena yaitu 1,54 dB dengan VSWR sebesar 1,43 dan gain sebesar 4,14 dB pada antena dengan sudut patch yang dipotong. Nilai axial ratio pada antena yang diberi slot diagonal pada patchnya adalah sebesar 2.28 dB dengan VSWR sebesar 1,34 dan gain paling maksimum sebesar 4,9 dB.

3. Antena dengan sudut patch yang dipotong memiliki nilai axial ratio lebih optimum dibandingkan dengan antena yang diberi slot menyilang pada patchnya.

(71)

5.2 Saran

Beberapa saran yang bisa penulis berikan dalam penulisan Tugas Akhir ini:

1. Perancangan Antena Mikrostrip Patch Segiempat berpolarisasi melingkar dapat dilakukan dengan teknik-teknik yang lain, agar dapat dibandingkan dan dilihat hasil yang lebih optimum.

2. Akan lebih baik jika perancangan antena ini tidak hanya pada perancangan dan simulasi, tetapi dapat dilakukan proses fabrikasi agar segala teorinya dapat dipraktekkan secara langsung.

(72)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Balanis, C.A, 2005, Antena Theory Analysis and Design, Third Edition, Willey, Hal: 859-871

[2] Garg R. , 2001, Microstrip Antenna Design Handbook, First Edition, Artech House, Hal: 17-24

[3] James J.R. dan Hall P.S. , 1989, Handbook of Microstrip Antennas, First Edition, Peter Peregrinus Ltd, Hal: 815-824

[4] Amritesh dan Singh K.M. ,2008, Design of Square Patch Microstrip Antenna for Circular Polarization Using IE3D Software, National Institute of Technology, Rourkella Orissa, India, Hal: 21-24 [5] Saeed R.A dan Khatun S. ,2005, Design of MIcrostrip Antenna for WLAN,

Jurnal, Department of Computer and Comunnications, Universiti Putra Malaysia, Malaysia, Hal: 1-5

[6] Jackson dan David R. , 2007, Microstrip Antenna, Antenna Engineering Handbook, Chapter 7, University of Houston, Hal: 22-24

[7] Marwa S. , 2010, Circularly Polarized Microstrip Antennas, Thesis, Department of Electrical and Computer Engineering, Concordia University, Canada, Hal: 22-26

[8] Lagerqvis J. , 2002, Design and Analysis of an Electrically Steerable Microstrip Antenna for Ground to Air Use, Thesis, Lulea University of Technology, Swedia, Hal: 12-15

[9] Surjati I., 2001, Antena Mikrostrip, Bentuk Segiempat, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Trisakti, Hal: 69-76

[10] Nikolova N.K. , 2007, Polarization and Related Antenna Parameters, Jurnal

(1)

ratio pada panjang x = 6mm. Pada Gambar 4.10 dapat dilihat grafik VSWR pada saat axial ratio optimum, dan pada Gambar 4.11 adalah grafik gain pada saat axial ratio optimum.

Gambar 4.9 Grafik axial ratio pada panjang x = 6 mm.

Gambar 4.10 Grafik VSWR pada axial ratio optimum.

(2)

B. Patch antena dengan slot diagonal.

Berdasarkan Persamaan (3.1) dan (3.2), maka diperoleh nilai

panjang slot dan lebar slot masing-masing 10 mm dan 1,1 mm. Setelah

dilakukan simulasi pada antena dengan patch yang diberi slot dengan

panjang dan lebar masing-masing 10 mm dan 1 mm, maka diperoleh nilai

axial ratio antena yaitu sebesar 1,68 dB pada frekuensi 2,4 GHz, 1,74 dB pada frekuensi 2,45 GHz, dan 2,28 dB pada frekuensi 2,5 GHz, seperti

yang dapat dilihat pada Gambar 4.12.

Gambar 4.12 Grafik Axial ratio antena dengan slot diagonal pada patch.

Pada Gambar 4.13 dapat dilihat grafik VSWR pada saat antena

diberi slot dengan panjang 10 mm dan lebar 1 mm pada patchnya.

(3)

Pada Gambar 4.14 dapat dilihat grafik gain antena yang diberi slot

menyilang dengan panjang 10 mm dan lebar 1 mm pada patchnya.

(4)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang diperoleh dari Tugas Akhir ini:

1. Antena mikrostrip patch segiempat dengan polarisasi melingkar dapat

dirancang dengan memodifikasi patch antena, yaitu dengan sudut patch

dipotong dan memberi slot diagonal pada patch.

antena dengan sudut patch yang dipotong. Nilai axial ratio pada antena yang diberi slot diagonal pada patchnya adalah sebesar 2.28 dB dengan

VSWR sebesar 1,34 dan gain paling maksimum sebesar 4,9 dB.

3. Antena dengan sudut patch yang dipotong memiliki nilai axial ratio lebih

optimum dibandingkan dengan antena yang diberi slot menyilang pada

(5)

5.2 Saran

Beberapa saran yang bisa penulis berikan dalam penulisan Tugas Akhir

ini:

1. Perancangan Antena Mikrostrip Patch Segiempat berpolarisasi melingkar

dapat dilakukan dengan teknik-teknik yang lain, agar dapat dibandingkan

dan dilihat hasil yang lebih optimum.

2. Akan lebih baik jika perancangan antena ini tidak hanya pada perancangan

dan simulasi, tetapi dapat dilakukan proses fabrikasi agar segala teorinya

(6)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Balanis, C.A, 2005, Antena Theory Analysis and Design, Third Edition, Willey, Hal: 859-871

[2] Garg R. , 2001, Microstrip Antenna Design Handbook, First Edition, Artech House, Hal: 17-24

[3] James J.R. dan Hall P.S. , 1989, Handbook of Microstrip Antennas, First Edition, Peter Peregrinus Ltd, Hal: 815-824

[4] Amritesh dan Singh K.M. ,2008, Design of Square Patch Microstrip Antenna for Circular Polarization Using IE3D Software, National Institute of Technology, Rourkella Orissa, India, Hal: 21-24

[5] Saeed R.A dan Khatun S. ,2005, Design of MIcrostrip Antenna for WLAN, Jurnal, Department of Computer and Comunnications, Universiti Putra Malaysia, Malaysia, Hal: 1-5

[6] Jackson dan David R. , 2007, Microstrip Antenna, Antenna Engineering Handbook, Chapter 7, University of Houston, Hal: 22-24

[7] Marwa S. , 2010, Circularly Polarized Microstrip Antennas, Thesis, Department of Electrical and Computer Engineering, Concordia University, Canada, Hal: 22-26

[8] Lagerqvis J. , 2002, Design and Analysis of an Electrically Steerable Microstrip Antenna for Ground to Air Use, Thesis, Lulea University of Technology, Swedia, Hal: 12-15

[9] Surjati I., 2001, Antena Mikrostrip, Bentuk Segiempat, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Trisakti, Hal: 69-76

[10] Nikolova N.K. , 2007, Polarization and Related Antenna Parameters, Jurnal

Studi Perancangan Antena Mikrostrip Patch Segiempat Dengan Tipe Polarisasi Melingkar Menggunakan Ansoft

TUGAS AKHIR