Analisis Antena Mikrostrip Patch Segiemp
SINGUDA ENSIKOM
VOL. 7 NO. 2/Mei 2014
ANALISIS ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGIEMPAT
DENGAN TEKNIK LINEAR ARRAY
Muhammad Ihsan, Ali Hanafiah Rambe
Konsentrasi Teknik Telekomunikasi, Departemen Teknik Elektro
Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara (USU)
Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 INDONESIA
e-mail: ihsantektro@gmail.com
Abstrak
Wireless Local Area Network (WLAN) merupakan salah satu aplikasi pengembangan dari
wireless yang digunakan untuk komunikasi data. Salah satu perangkat yang dibutuhkan pada
sistem WLAN adalah antena. Ada berbagai jenis antena yang dapat digunakan pada WLAN
diantaranya adalah antena mikrostrip. 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 jurnal ini akan dianalisis antena mikrostrip patch segiempat yang disusun secara
linear dan bekerja pada frekuensi 2,45 GHz. Jenis antena yang digunakan antena mikrostrip patch
segiempat linear array 2, 3, 4, 5, 6, 7, dan 8 elemen. Hasil gain yang diperoleh dari antena
mikrostrip yang disusun secara linear adalah 7,76 dB; 8,52 dB; 11,22 dB; 9,55 dB; 12,04 dB;
10,85 dB; 14,21 dB dan nilai VSWR yang diperoleh 1,379; 1,404; 1,347; 1,415; 1,444; 1,512;
1,123.
Kata kunci: Antena Mikrostrip, Linear Array, Gain
1.
Pendahuluan
Antena
mikrostrip
adalah
suatu
konduktor metal yang menempel di atas ground
plane yang diantaranya terdapat bahan
dielektrik. Antena mikrostrip tersusun atas
3 komponen yaitu: groundplane, substrate dan
patch peradiasi. Antena mikrostrip merupakan
salah satu antena gelombang mikro yang
digunakan sebagai radiator pada sejumlah sistem
telekomunikasi modern saat ini. Hal ini
disebabkan karena ukuran antena mikrostrip
yang kecil dan beratnya yang ringan membuat
jenis antena ini sederhana untuk dibuat dan
mudah untuk diintegrasikan. Gain dari antena
mikrostrip
dapat
diperbesar
dengan
menambahkan patch secara array, sehingga
membentuk antena mikrostrip array. Antena
mikrostrip array adalah pengembangan dari
antena mikrostrip yang merupakan gabungan
dari beberapa elemen peradiasi yang membentuk
suatu jaringan. Antena mikrostrip array dapat
berbentuk seri, paralel, atau gabungan keduanya.
Kelebihan antena mikrostrip array ini
dibandingkan antena mikrostrip biasa yaitu
memiliki bandwidth dan gain yang lebih besar.
Ada beberapa macam konfigurasi antena
array, di antaranya linear, planar, dan circular.
Masing
masing
konfigurasi
memiliki
keuntungan, misalnya planar array memiliki
kelebihan dalam pengaturan dan pengendalian
arah pola radiasi, sedangkan linear array
memiliki kelebihan dalam perhitungan yang
tidak terlalu rumit. Pada jurnal ini, akan
dianalisis antena mikrostrip patch segiempat
yang disusun secara linear. Jenis antena yang
digunakan antena mikrostrip patch segiempat
linear array 2, 3, 4, 5, 6, 7 dan 8 elemen.
Adapun hasil yang diharapkan adalah
diperolehnya karakteristik dari antena mikrostrip
yang disusun secara linear berupa gain, pola
radiasi, dan vswr. Analisis dilakukan dengan
menggunakan perangkat lunak AWR Microwave
Office 2004.
2.
Antena Mikrostrip
Antena mikrostrip merupakan sebuah
antena yang tersusun atas 3 komponen yaitu :
groundplane, substrate, dan patch peradiasi.
Beberapa parameter utama dari antena
mikrostrip adalah dimensi antena, bandwith,
VSWR, pola radiasi, dan gain [1].
Antena array adalah susunan dari beberapa
antena yang identik. Dalam antena mikrostrip,
yang disusun secara array adalah bagian patch.
Teknik pencatuan pada antena mikrostrip
merupakan teknik untuk mentransmisikan energi
elektromagnetik ke antena mikrostrip. Pada
copyright DTE FT USU
2014
93
SINGUDA ENSIKOM
VOL. 7 NO. 2/Mei 2014
dasarnya saluran pencatu untuk antena
mikrostrip dibagi menjadi 2, yaitu pencatuan
secara langsung dan pencatuan secara tidak
langsung. Teknik pencatuan aperture coupled
termasuk teknik pencatuan secara tidak
langsung[2].
Salah satu teknik yang dapat mendukung
impedance matching pada saluran transmisi
khususnya untuk antena mikrostrip array adalah
power divider. Dalam hal ini metoda Wilkinson
merupakan teknik yang umum digunakan.
Gambar 1 memperlihatkan power divider
metoda Wilkinson[3].
sebuah antena mikrostrip array ada beberapa
parameter yang harus dihitung terlebih dahulu:
1. Menentukan panjang gelombang dari
antena yang dapat dibuat dengan
menggunakan Persamaan berikut:
(2)
=
2. Menentukan
lebar
patch
dengan
menggunakan Persamaan berikut[5][6]:
=
(3)
3. Menentukan panjang patch
menggunakan
Persamaan
berikut[5][6]:
L = Leff – 2 ΔL
Di mana:
dengan
sampai
(5)
=
Gambar 1. N-Way Wilkinson Combiner.
Pada metoda Wilkinson, nilai impedansi Z
diberikan dengan persaamaan berikut[3] :
(1)
Z = Z0√
dimana N adalah jumlah titik percabangan dan
Z0 adalah impedansi masukkan awal.
T-Junction merupakan sebuah teknik power
divider yang umum digunkan pada konfigurasi
antena array. Terdapat 2 jenis T-Junction 50 Ω
yang dapat digunakan sebagai power divider
seperti ditunjukkan pada Gambar 2[4].
Gambar 2. T-Junction 50 Ohm
3. Analisis Antena Mikrostrip
Dalam perancangan antena mikrostrip bahan
substrat yang digunakan memiliki spesifikasi
sebagai berikut :
1. Bahan dielektrik : epoxy fiberglass – FR 4
2. Konstanta dielektrik (ɛr) = 4.4
3. Ketebalan lapisan dileketrik (h) = 1.6 mm
4. Loss tangent = 0.02
5. Frekuensi kerja (fr) = 2.45 GHz
Sebelum merancang antena mikrostrip patch
segiempat 2 sampai dengan 8 elemen , lebih
dahulu ditentukan antena mikrostrip elemen
tunggal yang hasilnya akan digunakan dalam
merancang antena mikrostrip patch segiempat 2
sampai dengan 8 elemen. Dalam merancang
=
= 0,412 ℎ
(4)
+
(6)
/
,
,
(
,
(
)
, )
(7)
Dengan menggunakan persamaan (3) dan
(4), diperoleh panjang dan lebar patch masingmasing adalah 29,282 mm dan 37,6 mm, namun
dibulatkan menjadi 29 mm dan 38 mm.
Hasil perhitungan panjang dan lebar patch
selanjutnya disimulasikan dan dioptimasi
dengan
menggunakan
simulator
AWR
microwave Office 2004.
Saluran pencatu yang digunakan pada
perancangan antena mikrostrip elemen tunggal
mempunyai impedansi masukan sebesar 50 Ω.
Parameter dari panjang saluran pencatu dapat
diubah untuk memperoleh nilai yang optimal.
Gambar 3 merupakan rancangan antena
mikrostrip elemen tunggal dengan lebar saluran
3 mm dan panjang saluran 15 mm.
Gambar 3 Rancangan Antena Mikrostrip
Elemen Tunggal
copyright DTE FT USU
2014
94
SINGUDA ENSIKOM
VOL. 7 NO. 2/Mei 2014
Antena mikrostrip dianalisa setelah
memasukkan range frekuensi yang ditentukan
yaitu dari 2,3 GHz sampai 2,6 GHz. Hasil
keluaran ditampilkan dalam bentuk grafik
VSWR, gain, dan pola radiasi.
Dari hasil simulasi didapatkan nilai
VSWR sebesar 1,816 pada frekuensi 2,45 GHz
seperti pada Gambar 4.
Pada perancangan array, hal yang
diperhatikan adalah jarak antar elemen patch
antena yang diberikan oleh persamaan [8]
(8)
d= =
Jarak tersebut diukur dari titik tengah
antara satu patch dengan patch lain yang
terdekat. Akan tetapi jarak tersebut dapat
diubah-ubah untuk mendapatkan hasil yang
lebih optimal.
a.
Perancangan Antena Mikrostrip
Segiempat Linear Array 2 Elemen
Patch
Rancangan antena mikrostrip dua
elemen array terlihat pada Gambar 6, dengan
jarak antar elemen sebesar 62 mm.
Gambar 4 Grafik VSWR Hasil Simulasi
Elemen Tunggal
Dari hasil Simulasi didapat bentuk pola radiasi
dan besar gain seperti pada Gambar 5.
Gambar 6 Rancangan Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Linear Array 2 Elemen
b. Perancangan Antena Mikrostrip
Segiempat Linear Array 3 Elemen
Gambar 5 Hasil Simulasi Pola Radiasi Elemen
Tunggal
Patch
Rancangan antena mikrostrip tiga
elemen array terlihat pada Gambar 7, dengan
jarak antar elemen sebesar 62 mm.
Dari Gambar 5 dapat diketahui bahwa
nilai gain yang diperoleh dari hasil simulasi
adalah 6.155 dB dan pola radiasi yang
dihasilkan adalah pola radiasi directional.
4. Perancangan Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Linear Array
Perancangan ini akan menggunakan
data-data yang telah diperoleh dari perancangan
antena mikrostrip element tunggal. Data tersebut
antara lain : jenis substrat yang digunakan,
dimensi patch antena, panjang saluran pencatu,
dan letak saluran pencatu.
Pada proses perencanaan ini terdapat 2
patch yang memiliki data yang sama disusun
secara linear. Sebelum merancang konfigurasi
saluran pencatu, tentukan dahulu jarak antar
elemen (patch) terdekat.
Gambar 7 Rancangan Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Linear Array 3 Elemen
c.
Perancangan Antena Mikrostrip
Segiempat Linear Array 4 Elemen
Patch
Rancangan antena mikrostrip empat
elemen array terlihat pada Gambar 8, dengan
jarak antar elemen sebesar 62 mm.
copyright DTE FT USU
2014
95
SINGUDA ENSIKOM
VOL. 7 NO. 2/Mei 2014
Gambar 8 Rancangan Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Linear Array 4 Elemen
d.
Perancangan Antena Mikrostrip
Segiempat Linear Array 5 Elemen
Gambar 11 Rancangan Antena Mikrostrip
Patch Segiempat Linear Array 7 Elemen
Patch
Rancangan antena mikrostrip lima
elemen array terlihat pada Gambar 9, dengan
jarak antar elemen sebesar 62 mm.
g.
Perancangan Antena Mikrostrip
Segiempat Linear Array 8 Elemen
Patch
Rancangan antena mikrostrip delapan
elemen array terlihat pada Gambar 12, dengan
jarak antar elemen sebesar 62 mm.
Gambar 9 Rancangan Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Linear Array 5 Elemen
e.
Perancangan Antena Mikrostrip
Segiempat Linear Array 6 Elemen
Gambar 12 Rancangan Antena Mikrostrip
Patch Segiempat Linear Array 8 Elemen
Patch
Rancangan antena mikrostrip enam
elemen array terlihat pada Gambar 10, dengan
jarak antar elemen sebesar 62 mm.
5.
Hasil Simulasi dan Analisis Pencapaian
Parameter Antena
Hasil simulasi yang didapatkan dari
perhitungan dan perancangan secara teori
tersebut belum tentu merupakan hasil yang
optimum. Untuk mendapatkan hasil yang
optimum maka dapat dilakukan dengan cara
iterasi jarak antar elemen (patch) yang
terdekat sehingga terjadi perubahan jarak
antar elemen.
Gambar 10 Rancangan Antena Mikrostrip
Patch Segiempat Linear Array 6 Elemen
f.
Perancangan Antena Mikrostrip
Segiempat Linear Array 7 Elemen
Patch
Parameter optimal yang didapat dari
hasil simulasi dapat dibandingkan antara satu
elemen dengan elemen yang lain. Tabel 1
memperlihatkan perbandingan nilai VSWR,
gain, dan beamwidth (HPBw) dari tiap-tiap
konfigurasi.
Rancangan antena mikrostrip tujuh
elemen array terlihat pada Gambar 11, dengan
jarak antar elemen sebesar 62 mm.
copyright DTE FT USU
2014
96
SINGUDA ENSIKOM
VOL. 7 NO. 2/Mei 2014
Tabel 1 Perbandingan Pencapaian Parameter
Antena
Jarak
Pola
Jumlah
Antar
Gain HPBw
Radiasi
Elemen Elemen
(dB)
(ᵒ)
(mm)
2
54
7,76
56,17
3
54
8,52
39,33
4
66
11,22
25,88
Gambar 13 Perbandingan Nilai VSWR dari
masing-masing antena
6.
5
54
9,55
41,16
6
62
12,05
17,26
7
58
10,85
17,17
8
66
14,21
12,67
Tabel 1 memperlihatkan perbandingan
nilai VSWR dan gain yang diperoleh tiap-tiap
konfigurasi. Tiap konfigurasi memiliki nilai
VSWR ≤ 2, akan tetapi nilai gain yang diperoleh
berbeda-beda. Hal ini tergantung dari jarak antar
elemen dan jumlah elemen antena yang
dirancang.
Dari Tabel 1 Semakin banyak elemen
yang terdapat dalam suatu antena, maka semakin
besar nilai gain yang diperoleh. Akan tetapi
pada jumlah antena 5 elemen dan 7 elemen
didapati nilai Gain yang menurun. Hal ini
dikarenakan pada pola radiasi 5 elemen dan 7
elemen, main lobe terlihat menyebar dan tidak
fokus seperti yang diharapkan sehingga gain
yang didapat tampak mengalami penurunan.
Gambar 13 merupakan perbandingan
VSWR dari masing-masing antena.
Kesimpulan
Dari analisa yang telah dilakukan, maka
diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Jarak antar elemen pada antena mikrostrip
patch segiempat linear array dapat
mempengaruhi nilai VSWR. Pemilihan
jarak antar elemen yang tepat, akan
menghasilkan
nilai
VSWR
yang
maksimal.
2. Antena mikrostrip dengan susunan linear
(linear array) dapat dibentuk dengan
susunan 2 elemen, 3 elemen dan
seterusnya,
tetapi
apabila
jumlah
elemennya bernilai ganjil akan terjadi
ketidakseimbangan dalam pencatuan.
3. Semakin banyak elemen yang terdapat
dalam suatu antena, maka semakin besar
nilai gain yang diperoleh. Nilai gain
masing-masing sebesar 7,76 dB; 8,52 dB;
11,22 dB; 9,55 dB; 12,04 dB; 10,85 dB;
14,21 dB. Akan tetapi pada jumlah antena
5 elemen dan 7 elemen didapati nilai Gain
yang menurun. Hal ini dikarenakan pada
pola radiasi 5 elemen dan 7 elemen, main
lobe terlihat menyebar dan tidak fokus
seperti yang diharapkan sehingga gain
yang
didapat
tampak
mengalami
penurunan.
copyright DTE FT USU
2014
97
SINGUDA ENSIKOM
7.
VOL. 7 NO. 2/Mei 2014
Daftar Pustaka
[1] Surjati, Indra. 2010. Antena Mikrostrip :
Konsep dan Aplikasinya. Jakarta :
Universitas Trisakti.
[2] Young, Daniel. 2008. UHF Microstrip
Antena Design and Simulation. First
Edition, Sim University Press.
[3] Julio A. Navarro dan Kai Chang. 1996.
Integrated Active Antennas and Spatial
Power Combining. USA : John Willey
[4] Adel Bedair Abdel Mooty Abdel-Rahman,
2005. Design and Development of High
Gain Wideband Microstrip Antenna and
DGS
Filters
Using
Numerical
Experimentation Approach. Disertasy,
University Magdeburg
[5] Constantine A. Balanis 1997. “Antenna
Theory : Analysis and Design”. Jhon
Willy and Sons. USA
[6] Ramesh Garg, Et Al. 2001. “Micostrip
Design Handbook”. Artech House.
Norwood
copyright DTE FT USU
2014
98
VOL. 7 NO. 2/Mei 2014
ANALISIS ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGIEMPAT
DENGAN TEKNIK LINEAR ARRAY
Muhammad Ihsan, Ali Hanafiah Rambe
Konsentrasi Teknik Telekomunikasi, Departemen Teknik Elektro
Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara (USU)
Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 INDONESIA
e-mail: ihsantektro@gmail.com
Abstrak
Wireless Local Area Network (WLAN) merupakan salah satu aplikasi pengembangan dari
wireless yang digunakan untuk komunikasi data. Salah satu perangkat yang dibutuhkan pada
sistem WLAN adalah antena. Ada berbagai jenis antena yang dapat digunakan pada WLAN
diantaranya adalah antena mikrostrip. 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 jurnal ini akan dianalisis antena mikrostrip patch segiempat yang disusun secara
linear dan bekerja pada frekuensi 2,45 GHz. Jenis antena yang digunakan antena mikrostrip patch
segiempat linear array 2, 3, 4, 5, 6, 7, dan 8 elemen. Hasil gain yang diperoleh dari antena
mikrostrip yang disusun secara linear adalah 7,76 dB; 8,52 dB; 11,22 dB; 9,55 dB; 12,04 dB;
10,85 dB; 14,21 dB dan nilai VSWR yang diperoleh 1,379; 1,404; 1,347; 1,415; 1,444; 1,512;
1,123.
Kata kunci: Antena Mikrostrip, Linear Array, Gain
1.
Pendahuluan
Antena
mikrostrip
adalah
suatu
konduktor metal yang menempel di atas ground
plane yang diantaranya terdapat bahan
dielektrik. Antena mikrostrip tersusun atas
3 komponen yaitu: groundplane, substrate dan
patch peradiasi. Antena mikrostrip merupakan
salah satu antena gelombang mikro yang
digunakan sebagai radiator pada sejumlah sistem
telekomunikasi modern saat ini. Hal ini
disebabkan karena ukuran antena mikrostrip
yang kecil dan beratnya yang ringan membuat
jenis antena ini sederhana untuk dibuat dan
mudah untuk diintegrasikan. Gain dari antena
mikrostrip
dapat
diperbesar
dengan
menambahkan patch secara array, sehingga
membentuk antena mikrostrip array. Antena
mikrostrip array adalah pengembangan dari
antena mikrostrip yang merupakan gabungan
dari beberapa elemen peradiasi yang membentuk
suatu jaringan. Antena mikrostrip array dapat
berbentuk seri, paralel, atau gabungan keduanya.
Kelebihan antena mikrostrip array ini
dibandingkan antena mikrostrip biasa yaitu
memiliki bandwidth dan gain yang lebih besar.
Ada beberapa macam konfigurasi antena
array, di antaranya linear, planar, dan circular.
Masing
masing
konfigurasi
memiliki
keuntungan, misalnya planar array memiliki
kelebihan dalam pengaturan dan pengendalian
arah pola radiasi, sedangkan linear array
memiliki kelebihan dalam perhitungan yang
tidak terlalu rumit. Pada jurnal ini, akan
dianalisis antena mikrostrip patch segiempat
yang disusun secara linear. Jenis antena yang
digunakan antena mikrostrip patch segiempat
linear array 2, 3, 4, 5, 6, 7 dan 8 elemen.
Adapun hasil yang diharapkan adalah
diperolehnya karakteristik dari antena mikrostrip
yang disusun secara linear berupa gain, pola
radiasi, dan vswr. Analisis dilakukan dengan
menggunakan perangkat lunak AWR Microwave
Office 2004.
2.
Antena Mikrostrip
Antena mikrostrip merupakan sebuah
antena yang tersusun atas 3 komponen yaitu :
groundplane, substrate, dan patch peradiasi.
Beberapa parameter utama dari antena
mikrostrip adalah dimensi antena, bandwith,
VSWR, pola radiasi, dan gain [1].
Antena array adalah susunan dari beberapa
antena yang identik. Dalam antena mikrostrip,
yang disusun secara array adalah bagian patch.
Teknik pencatuan pada antena mikrostrip
merupakan teknik untuk mentransmisikan energi
elektromagnetik ke antena mikrostrip. Pada
copyright DTE FT USU
2014
93
SINGUDA ENSIKOM
VOL. 7 NO. 2/Mei 2014
dasarnya saluran pencatu untuk antena
mikrostrip dibagi menjadi 2, yaitu pencatuan
secara langsung dan pencatuan secara tidak
langsung. Teknik pencatuan aperture coupled
termasuk teknik pencatuan secara tidak
langsung[2].
Salah satu teknik yang dapat mendukung
impedance matching pada saluran transmisi
khususnya untuk antena mikrostrip array adalah
power divider. Dalam hal ini metoda Wilkinson
merupakan teknik yang umum digunakan.
Gambar 1 memperlihatkan power divider
metoda Wilkinson[3].
sebuah antena mikrostrip array ada beberapa
parameter yang harus dihitung terlebih dahulu:
1. Menentukan panjang gelombang dari
antena yang dapat dibuat dengan
menggunakan Persamaan berikut:
(2)
=
2. Menentukan
lebar
patch
dengan
menggunakan Persamaan berikut[5][6]:
=
(3)
3. Menentukan panjang patch
menggunakan
Persamaan
berikut[5][6]:
L = Leff – 2 ΔL
Di mana:
dengan
sampai
(5)
=
Gambar 1. N-Way Wilkinson Combiner.
Pada metoda Wilkinson, nilai impedansi Z
diberikan dengan persaamaan berikut[3] :
(1)
Z = Z0√
dimana N adalah jumlah titik percabangan dan
Z0 adalah impedansi masukkan awal.
T-Junction merupakan sebuah teknik power
divider yang umum digunkan pada konfigurasi
antena array. Terdapat 2 jenis T-Junction 50 Ω
yang dapat digunakan sebagai power divider
seperti ditunjukkan pada Gambar 2[4].
Gambar 2. T-Junction 50 Ohm
3. Analisis Antena Mikrostrip
Dalam perancangan antena mikrostrip bahan
substrat yang digunakan memiliki spesifikasi
sebagai berikut :
1. Bahan dielektrik : epoxy fiberglass – FR 4
2. Konstanta dielektrik (ɛr) = 4.4
3. Ketebalan lapisan dileketrik (h) = 1.6 mm
4. Loss tangent = 0.02
5. Frekuensi kerja (fr) = 2.45 GHz
Sebelum merancang antena mikrostrip patch
segiempat 2 sampai dengan 8 elemen , lebih
dahulu ditentukan antena mikrostrip elemen
tunggal yang hasilnya akan digunakan dalam
merancang antena mikrostrip patch segiempat 2
sampai dengan 8 elemen. Dalam merancang
=
= 0,412 ℎ
(4)
+
(6)
/
,
,
(
,
(
)
, )
(7)
Dengan menggunakan persamaan (3) dan
(4), diperoleh panjang dan lebar patch masingmasing adalah 29,282 mm dan 37,6 mm, namun
dibulatkan menjadi 29 mm dan 38 mm.
Hasil perhitungan panjang dan lebar patch
selanjutnya disimulasikan dan dioptimasi
dengan
menggunakan
simulator
AWR
microwave Office 2004.
Saluran pencatu yang digunakan pada
perancangan antena mikrostrip elemen tunggal
mempunyai impedansi masukan sebesar 50 Ω.
Parameter dari panjang saluran pencatu dapat
diubah untuk memperoleh nilai yang optimal.
Gambar 3 merupakan rancangan antena
mikrostrip elemen tunggal dengan lebar saluran
3 mm dan panjang saluran 15 mm.
Gambar 3 Rancangan Antena Mikrostrip
Elemen Tunggal
copyright DTE FT USU
2014
94
SINGUDA ENSIKOM
VOL. 7 NO. 2/Mei 2014
Antena mikrostrip dianalisa setelah
memasukkan range frekuensi yang ditentukan
yaitu dari 2,3 GHz sampai 2,6 GHz. Hasil
keluaran ditampilkan dalam bentuk grafik
VSWR, gain, dan pola radiasi.
Dari hasil simulasi didapatkan nilai
VSWR sebesar 1,816 pada frekuensi 2,45 GHz
seperti pada Gambar 4.
Pada perancangan array, hal yang
diperhatikan adalah jarak antar elemen patch
antena yang diberikan oleh persamaan [8]
(8)
d= =
Jarak tersebut diukur dari titik tengah
antara satu patch dengan patch lain yang
terdekat. Akan tetapi jarak tersebut dapat
diubah-ubah untuk mendapatkan hasil yang
lebih optimal.
a.
Perancangan Antena Mikrostrip
Segiempat Linear Array 2 Elemen
Patch
Rancangan antena mikrostrip dua
elemen array terlihat pada Gambar 6, dengan
jarak antar elemen sebesar 62 mm.
Gambar 4 Grafik VSWR Hasil Simulasi
Elemen Tunggal
Dari hasil Simulasi didapat bentuk pola radiasi
dan besar gain seperti pada Gambar 5.
Gambar 6 Rancangan Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Linear Array 2 Elemen
b. Perancangan Antena Mikrostrip
Segiempat Linear Array 3 Elemen
Gambar 5 Hasil Simulasi Pola Radiasi Elemen
Tunggal
Patch
Rancangan antena mikrostrip tiga
elemen array terlihat pada Gambar 7, dengan
jarak antar elemen sebesar 62 mm.
Dari Gambar 5 dapat diketahui bahwa
nilai gain yang diperoleh dari hasil simulasi
adalah 6.155 dB dan pola radiasi yang
dihasilkan adalah pola radiasi directional.
4. Perancangan Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Linear Array
Perancangan ini akan menggunakan
data-data yang telah diperoleh dari perancangan
antena mikrostrip element tunggal. Data tersebut
antara lain : jenis substrat yang digunakan,
dimensi patch antena, panjang saluran pencatu,
dan letak saluran pencatu.
Pada proses perencanaan ini terdapat 2
patch yang memiliki data yang sama disusun
secara linear. Sebelum merancang konfigurasi
saluran pencatu, tentukan dahulu jarak antar
elemen (patch) terdekat.
Gambar 7 Rancangan Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Linear Array 3 Elemen
c.
Perancangan Antena Mikrostrip
Segiempat Linear Array 4 Elemen
Patch
Rancangan antena mikrostrip empat
elemen array terlihat pada Gambar 8, dengan
jarak antar elemen sebesar 62 mm.
copyright DTE FT USU
2014
95
SINGUDA ENSIKOM
VOL. 7 NO. 2/Mei 2014
Gambar 8 Rancangan Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Linear Array 4 Elemen
d.
Perancangan Antena Mikrostrip
Segiempat Linear Array 5 Elemen
Gambar 11 Rancangan Antena Mikrostrip
Patch Segiempat Linear Array 7 Elemen
Patch
Rancangan antena mikrostrip lima
elemen array terlihat pada Gambar 9, dengan
jarak antar elemen sebesar 62 mm.
g.
Perancangan Antena Mikrostrip
Segiempat Linear Array 8 Elemen
Patch
Rancangan antena mikrostrip delapan
elemen array terlihat pada Gambar 12, dengan
jarak antar elemen sebesar 62 mm.
Gambar 9 Rancangan Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Linear Array 5 Elemen
e.
Perancangan Antena Mikrostrip
Segiempat Linear Array 6 Elemen
Gambar 12 Rancangan Antena Mikrostrip
Patch Segiempat Linear Array 8 Elemen
Patch
Rancangan antena mikrostrip enam
elemen array terlihat pada Gambar 10, dengan
jarak antar elemen sebesar 62 mm.
5.
Hasil Simulasi dan Analisis Pencapaian
Parameter Antena
Hasil simulasi yang didapatkan dari
perhitungan dan perancangan secara teori
tersebut belum tentu merupakan hasil yang
optimum. Untuk mendapatkan hasil yang
optimum maka dapat dilakukan dengan cara
iterasi jarak antar elemen (patch) yang
terdekat sehingga terjadi perubahan jarak
antar elemen.
Gambar 10 Rancangan Antena Mikrostrip
Patch Segiempat Linear Array 6 Elemen
f.
Perancangan Antena Mikrostrip
Segiempat Linear Array 7 Elemen
Patch
Parameter optimal yang didapat dari
hasil simulasi dapat dibandingkan antara satu
elemen dengan elemen yang lain. Tabel 1
memperlihatkan perbandingan nilai VSWR,
gain, dan beamwidth (HPBw) dari tiap-tiap
konfigurasi.
Rancangan antena mikrostrip tujuh
elemen array terlihat pada Gambar 11, dengan
jarak antar elemen sebesar 62 mm.
copyright DTE FT USU
2014
96
SINGUDA ENSIKOM
VOL. 7 NO. 2/Mei 2014
Tabel 1 Perbandingan Pencapaian Parameter
Antena
Jarak
Pola
Jumlah
Antar
Gain HPBw
Radiasi
Elemen Elemen
(dB)
(ᵒ)
(mm)
2
54
7,76
56,17
3
54
8,52
39,33
4
66
11,22
25,88
Gambar 13 Perbandingan Nilai VSWR dari
masing-masing antena
6.
5
54
9,55
41,16
6
62
12,05
17,26
7
58
10,85
17,17
8
66
14,21
12,67
Tabel 1 memperlihatkan perbandingan
nilai VSWR dan gain yang diperoleh tiap-tiap
konfigurasi. Tiap konfigurasi memiliki nilai
VSWR ≤ 2, akan tetapi nilai gain yang diperoleh
berbeda-beda. Hal ini tergantung dari jarak antar
elemen dan jumlah elemen antena yang
dirancang.
Dari Tabel 1 Semakin banyak elemen
yang terdapat dalam suatu antena, maka semakin
besar nilai gain yang diperoleh. Akan tetapi
pada jumlah antena 5 elemen dan 7 elemen
didapati nilai Gain yang menurun. Hal ini
dikarenakan pada pola radiasi 5 elemen dan 7
elemen, main lobe terlihat menyebar dan tidak
fokus seperti yang diharapkan sehingga gain
yang didapat tampak mengalami penurunan.
Gambar 13 merupakan perbandingan
VSWR dari masing-masing antena.
Kesimpulan
Dari analisa yang telah dilakukan, maka
diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Jarak antar elemen pada antena mikrostrip
patch segiempat linear array dapat
mempengaruhi nilai VSWR. Pemilihan
jarak antar elemen yang tepat, akan
menghasilkan
nilai
VSWR
yang
maksimal.
2. Antena mikrostrip dengan susunan linear
(linear array) dapat dibentuk dengan
susunan 2 elemen, 3 elemen dan
seterusnya,
tetapi
apabila
jumlah
elemennya bernilai ganjil akan terjadi
ketidakseimbangan dalam pencatuan.
3. Semakin banyak elemen yang terdapat
dalam suatu antena, maka semakin besar
nilai gain yang diperoleh. Nilai gain
masing-masing sebesar 7,76 dB; 8,52 dB;
11,22 dB; 9,55 dB; 12,04 dB; 10,85 dB;
14,21 dB. Akan tetapi pada jumlah antena
5 elemen dan 7 elemen didapati nilai Gain
yang menurun. Hal ini dikarenakan pada
pola radiasi 5 elemen dan 7 elemen, main
lobe terlihat menyebar dan tidak fokus
seperti yang diharapkan sehingga gain
yang
didapat
tampak
mengalami
penurunan.
copyright DTE FT USU
2014
97
SINGUDA ENSIKOM
7.
VOL. 7 NO. 2/Mei 2014
Daftar Pustaka
[1] Surjati, Indra. 2010. Antena Mikrostrip :
Konsep dan Aplikasinya. Jakarta :
Universitas Trisakti.
[2] Young, Daniel. 2008. UHF Microstrip
Antena Design and Simulation. First
Edition, Sim University Press.
[3] Julio A. Navarro dan Kai Chang. 1996.
Integrated Active Antennas and Spatial
Power Combining. USA : John Willey
[4] Adel Bedair Abdel Mooty Abdel-Rahman,
2005. Design and Development of High
Gain Wideband Microstrip Antenna and
DGS
Filters
Using
Numerical
Experimentation Approach. Disertasy,
University Magdeburg
[5] Constantine A. Balanis 1997. “Antenna
Theory : Analysis and Design”. Jhon
Willy and Sons. USA
[6] Ramesh Garg, Et Al. 2001. “Micostrip
Design Handbook”. Artech House.
Norwood
copyright DTE FT USU
2014
98