Rancang Bangun Antena Mikrostrip Spiral Archimedean Untuk Aplikasi Ultra Wideband (UWB) Pada Daerah Pita Frekuensi UltraTinggi (UHF)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Majunya perkembangan teknologi di bidang telekomunikasi khususnya
teknologi tanpa kabel (wireless) menyebakan para perancang antena agar merancang
suatu antena yang dapat mendukung teknologi tersebut. Salah satu permasalahan
teknologi tersebut adalah kebutuhan akan bandwidth yang lebar.
Kebutuhan akan bandwidth yang lebar diakomodasi pada sebuah antena untuk
digunakan pada beberapa aplikasi yang terdapat pada sistem telekomunikasi
khususnya pada daerah pita ferkuensi ultra tinggi (UHF) yaitu pendeteksian partial
discharge, televisi, GPS, CDMA, GSM, WiMAX, WiFi, Bluetooth dan high
frequency detector (HFD). Aktifitas partial discharge yang dideteksi adalah
mempunyai pulsa dengan frekuensi antara 300 MHz sampai 3 GHz, saluran televisi
menggunakan frekuensi 700 MHz, GPS menggunakan frekuensi 1500 MHz, CDMA
menggunakan frekuensi 850 MHz, GSM menggunakan frekuensi 900 MHz, 1800
MHz dan 2100 MHz, WiMAX menggunakan frekuensi 2300 MHz dan WiFi
menggunakan frekuensi 2400 MHz. Bluetooth beroperasi dalam pita frekuensi 2400
MHz unlicensed ISM (Indutrial, Scientific and Medical). HFD itu sendiri adalah
perangkat yang dapat mengukur frekuensi radio pada perangkat yang menghasilkan
medan elektromagnetik. Daerah frekuensi ultra tinggi (UHF) itu memiliki bandwidth
sebesar 2700 MHz, untuk itu diperlukan antena dengan bandwidth yang lebar.
1
Universitas Sumatera Utara
Berbagai macam jenis antena yang dapat digunakan pada sistem komunikasi,
namun tidak semuanya memiliki karakteristik yang sama. Salah satu contoh antena
dengan karakteristik bandwidth lebar adalah antena spiral. Penggunaan bandwidth
yang sangat lebar menggunakan antena berbentuk spiral pertama kali dipopulerkan
oleh Ed Turner pada tahun 1950an. Keuntungan dari antena spiral adalah mempunyai
bandwidth yang sangat lebar namun memilki gain yang rendah [1]. Spiral
Archimedean adalah jenis antena spiral dengan broadband yang lebar. Oleh karena itu
ini secara luas telah digunakan pada komunikasi satelit dan komunikasi mobile.
Pada Tugas Akhir ini akan dirancang bangun antena mikrostrip spiral
archimedean untuk aplikasi UWB pada daerah pita frekuensi ultra tinggi (300 MHz –
3GHz). Adapun parameter yang diamati adalah VSWR < 2 dan return loss ≤ -10 dB.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang pada penelitian ini, terdapat beberapa masalah
yang dapat dirumuskan antara lain yaitu :
1. Apa yang dimaksud dengan Ultra Wideband (UWB).
2. Apa yang dimaksud dengan antena Spiral Archimedean.
3. Bagaimana merancang bangun antena mikrostrip spiral archimedean untuk
aplikasi ultra wideband (UWB) pada daerah pita frekuensi ultra tinggi (UHF).
2
Universitas Sumatera Utara
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk merancang bangun antena
mikrostrip Spiral Archimedean untuk aplikasi UWB pada daerah pita frekuensi ultra
tinggi (UHF) yaitu pada rentang frekuensi 300 MHz - 3 GHz.
1.4 Manfaat
Dari penulisan tugas akhir ini diharapkan mendapatkan hasil rancang bangun
antena yang dapat beroperasi pada daerah pita frekuensi ultra tinggi (UHF) yaitu pada
rentang frekuensi 300 MHz -3 GHz sehingga dapat diaplikasikan pada beberapa
aplikasi yang frekuensi kerjanya berada pada pita frekuensi ultra tinggi (UHF). Selain
itu juga dapat menmbah ilmu pengetahuan terutama bagi penulis dan pembaca tugas
akhir ini.
1.5 Batasan Masalah
Agar isi dan pembahasan Tugas Akhir ini menjadi terarah maka penulis
membuat batasan masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah pada Tugas
Akahir ini adalah sebagai berikut:
1. Parameter yang dianalisis dari antena adalah Voltage Standing Wave Ratio
(VSWR) dan Return Loss (RL).
2. Jenis bahan substrat yang digunakan pada perancangan antena adalah FR4 Epoxy
(єr = 4,4 dan tebal h= 1,6 mm).
3. Impedansi input yang digunakan adalah 50 ohm.
3
Universitas Sumatera Utara
4. Tidak membahas secara detail tentang aplikasi-aplikasi UWB.
5. Pengukuran antena dilakukan dengan menggunakan alat ukur VNA (Vector
Network Analyzer) Anritsu MS 2034B.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran mengenai Tugas Akhir ini secara singkat, maka
penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan tentang latar belakang masalah, rumusan
masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, tujuan penulisan dan
sistematika penulisan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisi penjelasan tentang ultra wideband, antena mikrostrip,
parameter antena antena, antena spiral Archimedean dan aplikasiaplikasi sistem telekomunikasi pada daerah pita frekuensi ultra tinggi
(UHF).
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi tentang penjelasan secara umum dari penelitian yang
dilakukan, diagram alir penelitian, variabel yang diamati, perancangan
antena, serta metode pengukuran yang dilakukan.
4
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi pengukuran parameter antena menggunakan alat ukur
VNA serta analisa pengukuran parameternya.
BAB V
PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan dari penelitian yang dilakukan
beserta saran untuk penelitian kedepannya.
5
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Majunya perkembangan teknologi di bidang telekomunikasi khususnya
teknologi tanpa kabel (wireless) menyebakan para perancang antena agar merancang
suatu antena yang dapat mendukung teknologi tersebut. Salah satu permasalahan
teknologi tersebut adalah kebutuhan akan bandwidth yang lebar.
Kebutuhan akan bandwidth yang lebar diakomodasi pada sebuah antena untuk
digunakan pada beberapa aplikasi yang terdapat pada sistem telekomunikasi
khususnya pada daerah pita ferkuensi ultra tinggi (UHF) yaitu pendeteksian partial
discharge, televisi, GPS, CDMA, GSM, WiMAX, WiFi, Bluetooth dan high
frequency detector (HFD). Aktifitas partial discharge yang dideteksi adalah
mempunyai pulsa dengan frekuensi antara 300 MHz sampai 3 GHz, saluran televisi
menggunakan frekuensi 700 MHz, GPS menggunakan frekuensi 1500 MHz, CDMA
menggunakan frekuensi 850 MHz, GSM menggunakan frekuensi 900 MHz, 1800
MHz dan 2100 MHz, WiMAX menggunakan frekuensi 2300 MHz dan WiFi
menggunakan frekuensi 2400 MHz. Bluetooth beroperasi dalam pita frekuensi 2400
MHz unlicensed ISM (Indutrial, Scientific and Medical). HFD itu sendiri adalah
perangkat yang dapat mengukur frekuensi radio pada perangkat yang menghasilkan
medan elektromagnetik. Daerah frekuensi ultra tinggi (UHF) itu memiliki bandwidth
sebesar 2700 MHz, untuk itu diperlukan antena dengan bandwidth yang lebar.
1
Universitas Sumatera Utara
Berbagai macam jenis antena yang dapat digunakan pada sistem komunikasi,
namun tidak semuanya memiliki karakteristik yang sama. Salah satu contoh antena
dengan karakteristik bandwidth lebar adalah antena spiral. Penggunaan bandwidth
yang sangat lebar menggunakan antena berbentuk spiral pertama kali dipopulerkan
oleh Ed Turner pada tahun 1950an. Keuntungan dari antena spiral adalah mempunyai
bandwidth yang sangat lebar namun memilki gain yang rendah [1]. Spiral
Archimedean adalah jenis antena spiral dengan broadband yang lebar. Oleh karena itu
ini secara luas telah digunakan pada komunikasi satelit dan komunikasi mobile.
Pada Tugas Akhir ini akan dirancang bangun antena mikrostrip spiral
archimedean untuk aplikasi UWB pada daerah pita frekuensi ultra tinggi (300 MHz –
3GHz). Adapun parameter yang diamati adalah VSWR < 2 dan return loss ≤ -10 dB.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang pada penelitian ini, terdapat beberapa masalah
yang dapat dirumuskan antara lain yaitu :
1. Apa yang dimaksud dengan Ultra Wideband (UWB).
2. Apa yang dimaksud dengan antena Spiral Archimedean.
3. Bagaimana merancang bangun antena mikrostrip spiral archimedean untuk
aplikasi ultra wideband (UWB) pada daerah pita frekuensi ultra tinggi (UHF).
2
Universitas Sumatera Utara
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk merancang bangun antena
mikrostrip Spiral Archimedean untuk aplikasi UWB pada daerah pita frekuensi ultra
tinggi (UHF) yaitu pada rentang frekuensi 300 MHz - 3 GHz.
1.4 Manfaat
Dari penulisan tugas akhir ini diharapkan mendapatkan hasil rancang bangun
antena yang dapat beroperasi pada daerah pita frekuensi ultra tinggi (UHF) yaitu pada
rentang frekuensi 300 MHz -3 GHz sehingga dapat diaplikasikan pada beberapa
aplikasi yang frekuensi kerjanya berada pada pita frekuensi ultra tinggi (UHF). Selain
itu juga dapat menmbah ilmu pengetahuan terutama bagi penulis dan pembaca tugas
akhir ini.
1.5 Batasan Masalah
Agar isi dan pembahasan Tugas Akhir ini menjadi terarah maka penulis
membuat batasan masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah pada Tugas
Akahir ini adalah sebagai berikut:
1. Parameter yang dianalisis dari antena adalah Voltage Standing Wave Ratio
(VSWR) dan Return Loss (RL).
2. Jenis bahan substrat yang digunakan pada perancangan antena adalah FR4 Epoxy
(єr = 4,4 dan tebal h= 1,6 mm).
3. Impedansi input yang digunakan adalah 50 ohm.
3
Universitas Sumatera Utara
4. Tidak membahas secara detail tentang aplikasi-aplikasi UWB.
5. Pengukuran antena dilakukan dengan menggunakan alat ukur VNA (Vector
Network Analyzer) Anritsu MS 2034B.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran mengenai Tugas Akhir ini secara singkat, maka
penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan tentang latar belakang masalah, rumusan
masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, tujuan penulisan dan
sistematika penulisan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisi penjelasan tentang ultra wideband, antena mikrostrip,
parameter antena antena, antena spiral Archimedean dan aplikasiaplikasi sistem telekomunikasi pada daerah pita frekuensi ultra tinggi
(UHF).
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi tentang penjelasan secara umum dari penelitian yang
dilakukan, diagram alir penelitian, variabel yang diamati, perancangan
antena, serta metode pengukuran yang dilakukan.
4
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi pengukuran parameter antena menggunakan alat ukur
VNA serta analisa pengukuran parameternya.
BAB V
PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan dari penelitian yang dilakukan
beserta saran untuk penelitian kedepannya.
5
Universitas Sumatera Utara