Analisis Antena Mikrostrip Patch Segiempat Dengan Teknik Planar Array
ANALISIS ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGIEMPAT
DENGAN TEKNIK PLANAR ARRAY
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Telekomunikasi
Oleh:
NIM : 080402092
MARIA NATALIA SILALAHI
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
ANALISIS ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGIEMPAT
DENGAN TEKNIK PLANAR ARRAY
Oleh:
080402092
MARIA NATALIA SILALAHI
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Sidang pada Tanggal 27 Bulan Maret Tahun 2013 di depan penguji:
1.Ketua penguji : Ir. Arman Sani, MT 2. Anggota Penguji : Ir. M. Zulfin, MT
Disetujui Oleh:
Pembimbing Tugas Akhir
NIP. 197808262003121001
Ali Hanafiah Rambe, ST.MT
Diketahui Oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik USU
NIP.195405311986011002
Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si
ABSTRAK
Teknologi wireless adalah salah satu teknologi komunikasi yang banyak diminati sekarang ini. Ada banyak faktor yang mempengaruhi kinerja jaringan
wireless , salah satunya adalah antena. Antena adalah alat yang sering digunakan
untuk meningkatkan jangkauan dari sistem wireless LAN.Antena mikrostrip array adalah pengembangan dari antena mikrostrip yang merupakan gabungan dari beberapa elemen peradiasi yang membentuk suatu jaringan. Ada beberapa macam konfigurasi antena array, di antaranya linear, planar, dan circular.
Dalam Tugas Akhir ini dianalisis antena mikrostrip patch segiempat yang
disusun secara planar dan bekerja pada frekuensi 2,45 GHz. Jenis planar yang
digunakan adalah pola 1x1, 1x2, 2x2, dan 2x4 . Hasil yang diperoleh dari antena
mikrostrip yang disusun secara planar adalah nilai gain yang semakin meningkat
yaitu 5,9 dB; 9,59 dB; 10,23 dB; hingga 13 dB, nilai VSWR yang semakin
optimal yaitu 1,606; 1,543; 1,259; hingga 1,487, dan sudut main lobe pada pola
radiasi yang semakin kecil untuk masing-masing pola yang dibentuk.
Puji syukur yang begitu besar penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang memampukan penulis untuk melewati segala tahapan yang penuh dengan berbagai cobaan, halangan, dan rintangan untuk sampai ke dalam tahap penyelesaian Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang tercinta kedua orang tua penulis, Bapak Mindo Silalahi dan Ibu Rustina Simanjuntak. Serta kepada kakak dan abang-abang, Donna Ramona Silalahi, Roy Ramot Philips Silalahi, dan Frans Ronald Rafiko Silalahi, yang merupakan bagian teristimewa dalam hidup penulis, yang senantiasa menguatkan, serta memberikan cinta kasih, bantuan, dan dukungan kepada penulis hingga saat ini.
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:
ANALISIS ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGIEMPAT
DENGAN TEKNIK PLANAR ARRAY
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Ali Hanafiah Rambe ST, MT selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan selama ini.
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.SI dan Bapak Rachmad Fauzi ST, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Sahabat-sahabat terbaik satu pelayanan, kak Trina, kak Ingrid, bang Liston, Simson, Kiki, Dwi, Amel, serta seluruh anggota Pelayan Minggu Pagi yang telah banyak mendukung penulis dalam doa.
6. Teman-teman angkatan 2008 yang membantu penulis dari awal sampai akhir masa perkuliahan penulis.
7. Para senior angkatan 2006 dan 2007 yang telah banyak membantu dan mendukung penulis selama menyelesaikan Tugas Akhir ini.
8. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian.
Medan, April 2013 Penulis
Maria Natalia Silalahi NIM. 080402092
DAFTAR ISI
ABSTRAK ................................................................................................... i DAFTAR ISI ................................................................................................ v DAFTAR GAMBAR ................................................................................... viii DAFTAR TABEL ....................................................................................... x2.2 Antena Mikrostrip ...................................................................... 7
2.6.2 VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) .......................... 13
2.6.1 Bandwidth ....................................................................... 12
2.6 Parameter Umum Antena Mikrostrip ......................................... 12
2.5 Antena Mikrostrip Patch Segiempat .......................................... 11
2.4 Kelebihan dan Kekurangan Antena Mikrostrip ........................ 10
2.3 Struktur Antena Mikrostrip ........................................................ 9
2.1 Pengertian Antena ...................................................................... 6
I. PENDAHULUAN ............................................................................... 1
II. ANTENA MIKROSTRIP ................................................................. 6
1.6 Sistematika Penulisan ................................................................. 4
1.5 Metode Penulisan ........................................................................ 3
1.4 Batasan Masalah ......................................................................... 3
1.3 Tujuan Penulisan ......................................................................... 3
1.2 Rumusan Masalah ....................................................................... 2
1.1 Latar Belakang Masalah .............................................................. 1
2.6.3 Return Loss ..................................................................... 14
2.6.4 Pola Radiasi ..................................................................... 14
2.6.5 Direktivitas Antena ......................................................... 17
2.6.6 Impedansi Masukan ........................................................ 18 Gain ................................................................................. 18
2.7 Dimensi Antena Mikrostrip ........................................................ 19
III. TEKNIK ARRAY ................................................................................ 21
3.1 Umum ......................................................................................... 21
3.2 Antena Mikrostrip Array ............................................................ 21
3.3 Impedance Matching .................................................................. 23
3.4 Power Divider ........................................................................... 24
3.5 T-Junction 50 Ohm .................................................................... 25
3.6 Perangkat Lunak Sonnet 11.54 ................................................... 26
IV. ANALISIS ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGIEMPAT DENGAN TEKNIK PLANAR ARRAY ............................................ 27
4.1 Umum .......................................................................................... 27
4.2 Asumsi Parameter yang Digunakan ............................................ 27
4.3 Perhitungan Ukuran Patch Antena.............................................. 28
4.4 Antena Mikrostrip Patch Segiempat Elemen Tunggal .............. 29
1
4.5 Array (Dua Elemen) .... 33 Antena Mikrostrip Patch Segiempat 2
2
4.6 Antena Mikrostrip Patch Segiempat 2 Planar Array (Empat Elemen) ....................................................................................... 37
3
4.7 Antena Mikrostrip Patch Segiempat 2 Planar Array (Delapan Elemen) ....................................................................................... 40
4.8 Hasil Perhitungan ........................................................................ 43
4.9 Perbandingan Parameter .............................................................. 44
V. KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 47
5.1 Kesimpulan ................................................................................. 47
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Bentuk Patch Antena Mikrostrip .........................................31 Gambar 4.3 VSWR Antena Mikrostrip Elemen Tunggal ........................
36 Gambar 4.10 Pola Radiasi Antena Mikrostrip Dua Elemen Array .............
35 Gambar 4.9 Gain Antena Mikrostrip Dua Elemen Array .........................
35 Gambar 4.8 VSWR Antena Mikrostrip Dua Elemen Array .....................
33 Gambar 4.6 Diagram Alir Perancangan Antena Mikrostrip Patch Segiempat Dua Elemen Array .................................................................. 34 Gambar 4.7 Rancangan Antena Mikrostrip Dua Elemen Array ...............
32 Gambar 4.5 Pola Radiasi Antena Mikrostrip Elemen Tunggal ................
32 Gambar 4.4 Gain Antena Mikrostrip Elemen Tunggal.............................
25 Gambar 4.1 Diagram Alir Perancangan Antena Mikrostrip Patch Segiempat Elemen Tunggal ..................................................................... 30 Gambar 4.2 Rancangan Antena Mikrostrip Elemen Tunggal ..................
8 Gambar 2.3 Antena Mikrostrip Patch Segiempat ....................................
25 Gambar 3.1 T-Junction Untuk Mikrostrip ...............................................
23 Gambar 3.2 Transformator /4 ................................................................ 24 Gambar 3.3 N-way Wilkinson Combiner ................................................
17 Gambar 3.1 Antena Mikrostrip Dengan Teknik Array ............................
15 Gambar 2.5 Perbandingan Direktivitas Antena ........................................
12 Gambar 2.5 Pola Radiasi Antena ..............................................................
12 Gambar 2.4 Bentuk Nyata Patch Mikrostrip Segiempat .........................
36
Gambar 4.11 Diagram Alir Perancangan Antena Mikrostrip Patch SegiempatEmpat Elemen Planar Array .................................................. 37
Gambar 4.12 Rancangan Antena Mikrostrip Empat Elemen Planar Array38 Gambar 4.14 Gain Antena Mikrostrip Empat Elemen Planar Array .........
39 Gambar 4.15 Pola Radiasi Antena Mikrostrip Empat Elemen Planar Array ............................................................................................... 39
Gambar 4.16 Diagram Alir Perancangan Antena Mikrostrip Patch SegiempatDelapan Elemen Planar Array ............................................... 40
Gambar 4.17 Rancangan Antena Mikrostrip Delapan Elemen Planar Array............................................................................................... 41 Gambar 4.18 VSWR Antena Mikrostrip Delapan Elemen Planar Array ...
41 Gambar 4.19 Gain Antena Mikrostrip Delapan Elemen Planar Array ......
42 Gambar 4.20 Pola Radiasi Antena Mikrostrip Delapan Elemen Planar Array ............................................................................................... 42
Gambar 4.21 Grafik Perbandingan Gain Hasil Simulasi Dengan Hasil Perhitungan ...........................................................................43
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Spesifikasi Parameter yang Diasumsikan Digunakan ..........27 ............................................................................................... 45