Perbandingan Kinerja Antena Mikrostrip Susun Dua Elemen Patch Segi Empat Menggunakan Teknik DGS (Defected Ground Structure) dan Tanpa DGS Berbentuk Segitiga Sama Sisi

  PERBANDINGAN KINERJA ANTENA MIKROSTRIP SUSUN DUA ELEMEN PATCH SEGI EMPAT MENGGUNAKAN TEKNIK DGS (DEFECTED GROUND STRUCTURE) DAN TANPA DGS BERBENTUK SEGITIGA SAMA SISI Disusun Oleh : MEINARTY SINURAT 120422034 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015 ii

Puji dan syukur kepada Tuhan atas kasih-Nya yang begitu besar, sehingga Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  Penulisan Tugas Akhir ini merupakan satu kurikulum dalam rangka memperoleh gelar sarjana dari Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada kedua orang tua yang sangat mencintai penulis. Tak ada kata lain yang terucap, hanya terima kasih untuk segala kasih sayang yang telah kalian berikan selama penulis hidup.

  Selama Tugas Akhir ini banyak pihak yang memberikan motivasi dan dukungan kepada penulis, untuk itu perkenankanlah penulis dengan segala kerendahan hati mengucapkan terima kasih kepada: 1.

  Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan dan pengarahan serta motivasi dalam menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini.

  2. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S., selaku dosen wali penulis yang telah membimbing penulis selama masa perkuliahan.

  3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si., selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU dan Bapak Rahmat Fauzi, M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU.

  4. Bapak Zulfin, M.T., dan Bapak Dr. Maksum M.T., selaku dosen penguji dalam Tugas Akhir ini.

  5. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU.

  6. Bapak R. Sinurat dan Ibu M.Pasaribu, Abang Caprin Sinurat dan Adek Megah Sinurat. Terima kasih untuk segala perhatian dan kasih sayang yang telah kalian berikan.

  iii

  7. Teman-teman angkatan 2012 Teknik Elektro USU yang telah memberikan motivasi secara langsung maupun tidak langsung.

  8. Sahabat bestie Dona Luga dan Army Rajagukguk untuk dukungan dan semangat dengan cara yang lain.

  9. Sepupu terbaikku, Vebry Simorangkir, Teimakasih untuk semangat dan motivasimu.

  10. Safri Simanungkalit, terimakasih untuk dukungan dan kepedulian yang membuat Penulis semangat

  11. Adek-adekku, Heriani Simanjuntak dan Rafli Sihombing, terimakasih untuk dukungan dan semangat yang kalian berikan.

  12. Teman Hang out, Rinesia Amalia, Debora Sinaga dan Ummu Pohan 13.

  Semua senior khususnya kk Eva yang telah meluangkan waktu untuk membantu Penulis dan junior di Departemen Teknik Elektro.

  14. Mereka, yang tidak disebutkan, yang pernah menghabiskan detik hidupnya bagi Penulis.

  Usaha yang terbaik telah diberikan dalam penulisan Tugas Akhir ini, namun penulis menyadari ketidaksempurnaan dalam penulisan Tugas Akhir ini. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca guna menyempurnakan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan bagi pembaca.

  Medan, Maret 2015 Hormat Penulis,

  Meinarty Sinurat

  NIM. 120422034

  iv

  DAFTAR ISI KATA PENGANTAR .................................................................................. iii DAFTAR ISI ................................................................................................. v DAFTAR GAMBAR .................................................................................... vii DAFTAR TABEL......................................................................................... ix ABSTRAK .................................................................................................... x BAB I PENDAHULUAN ...........................................................................

  1 1.1.Latar Belakang ...................................................................................

  1 1.2.Rumusan Masalah ..............................................................................

  2 1.3.Tujuan Penelitian ................................................................................

  2 1.4.Batasan Masalah .................................................................................

  2 1.5.Metode Penelitian ...............................................................................

  3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................

  4

  2.1 Antena Mikrostrip .............................................................................. 4

  2.2 Parameter Antena Mikrostrip ............................................................. 5

  2.2.1 Bandwith ....................................................................... 5

  2.2.2 VSWR ........................................................................... 6

  2.2.3 Return Loss ................................................................... 7

  2.2.4 Gain ............................................................................... 8

  2.2.5 Pola Radiasi................................................................... 9

  2.2.6 Polarisasi ....................................................................... 10

  2.3 Defected Ground Structure dan Mutual Coupling ........................... 13

  2.3.1 Defected Ground Structure (DGS) ............................. 13

  2.4 Antena Mikrostrip Patch Persegi Panjang ......................................... 19

  v

  vi BAB III METODOLOGI PERANCANGAN ANTENA ........................

  33 4.3.1 Analisis Ukuran DGS ................................................................

  48 5.2. Saran ................................................................................................

  48 5.1. Kesimpulan ......................................................................................

  43 BAB V PENUTUP ........................................................................................

  41 4.5.Analisis Perbandingan Antena tanpa DGS dan dengan DGS ............

  38 4.4.Analisis Rancangan Optimal ..............................................................

  35 4.3.2 Analisis Posisi DGS ..................................................................

  32 4.3.Analisis DGS ......................................................................................

  21 Umum ................................................................................................. 21

  32 4.2.Analisis Antena Tanpa DGS ..............................................................

  32 4.1.Umum ................................................................................................

  3.6 Variabel yang Dianalisa ..................................................................... 30 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................

  3.5 Perancangan DGS .............................................................................. 29

  3.4 Perancangan Antena pada Simulator .................................................. 24

  3.3 Antena Dua Elemen Tanpa DGS........................................................ 23

  3.2 Diagram Alir Perancangan Antena..................................................... 21

  49 DAFTAR PUSTAKA

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Antena Mikrostrip ........................................................................ 4Gambar 2.2 Pola Radiasi Antena ..................................................................... 10Gambar 2.3 Polarisasi Linear ........................................................................... 11Gambar 2.4 Polarisasi Melingkar ..................................................................... 12Gambar 2.5 Polarisasi Elips ............................................................................. 12Gambar 2.6 Unit DGS ...................................................................................... 14Gambar 2.7 Patch mikrostrip segiempat dengan DGS segitiga samasisi......... 15Gambar 2.8 Desain dan analisis metode konvensional DGS ........................... 16Gambar 2.9 LC setara sirkuit ........................................................................... 17Gambar 2.10 RLC Rangkaian ekuivalen untuk unit DGS. .............................. 18Gambar 3.1 Flowchart antena dengan DGS .................................................... 22Gambar 3.2 Antena Dua Elemen Tanpa DGS ................................................. 23Gambar 3.3 Membuka EM structure yang baru............................................... 25Gambar 3.4 Patch dan pencatu antena tanpa DGS .......................................... 26Gambar 3.5 kotak Dialog Port ......................................................................... 26Gambar 3.6 Penentuan nilai Frekuensi yang dipakai ....................................... 27Gambar 3.7 tampilan mesh antena tanpa DGS................................................. 28

  vii

Gambar 3.8 Cara membuat Grafik baru ........................................................... 28Gambar 3.10 Penentuan posisi dan ukuran DGS ............................................. 30Gambar 3.11 Perubahan panjang sisi DGS ...................................................... 31Gambar 3.12 Perubahan Posisi DGS secara Vertikal ...................................... 31Gambar 4.1 VSWR Antena Tanpa DGS .......................................................... 33Gambar 4.2 Return Loss Antena Tanpa DGS .................................................. 33Gambar 4.3 Gain Antena Tanpa DGS.............................................................. 34Gambar 4.4 Impedansi Antena Tanpa DGS ..................................................... 34Gambar 4.5 VSWR variasi ukuran DGS.......................................................... 36Gambar 4.6 Return Loss variasi ukuran DGS .................................................. 36Gambar 4.7 Gain variasi ukuran DGS ............................................................. 37Gambar 4.8 Impedansi variasi ukuran DGS .................................................... 37Gambar 4.9 VSWR variasi Posisi DGS ........................................................... 39Gambar 4.10 Return Loss variasi posisi DGS ................................................. 39Gambar 4.11 Gain variasi posisi DGS ............................................................. 40Gambar 4.12 Impedansi variasi posisi DGS .................................................... 40Gambar 4.13 VSWR Optimasi ......................................................................... 42Gambar 4.14 Return loss Optimasi .................................................................. 43

  

viii

Gambar 4.15 Perbandingan VSWR ................................................................ 44Gambar 4.17 Rangkaian Antena Tanpa DGS .................................................. 46Gambar 4.18 Rangkaian Antena dengan DGS ................................................. 46Gambar 4.19 Perbandingan Impedansi ............................................................ 47Gambar 4.20 Perbandingan Gain ..................................................................... 47

  ix

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Parameter Antena Tanpa DGS ......................................................... 22Tabel 4.2 Nilai parameter dengan variasi ukuran DGS ................................... 35Tabel 4.3 Nilai parameter dengan variasi posisi DGS ................................... 38Tabel 4.4 Nilai Optimal Parameter DGS Menurut Ukuran.............................. 41Tabel 4.5 Nilai Optimal Parameter DGS Menurut Posisi ................................ 41Tabel 4.6 Optimasi nilai parameter .................................................................. 42Tabel 4.7 Perbandingan Antena dengan DGS dan Tanpa DGS ....................... 43

  

x

  

ABSTRAK

  dikembangkan dengan menerapkan defected ground structure(DGS) bentuk segitiga sama sisi. DGS ini diletakkan pada bidang pentanahan dari substrat dengan posisi diantara kedua elemen antena susun. Hal ini dilakukan agar dapat menekan efek mutual couplingyang timbul pada antena susun. Hasil simulasi dan ekstraksi dilakukan dengan membandingkan kinerja antena susun dua elemen tanpa dan dengan DGS. Dari hasil pengukuran antena dengan DGS dibandingkan dengan antena tanpa DGS diperoleh perbaikan VSWR sebesar 31.5%, perbaikan nilai return loss sebesar 75% yaitu dari -16.1 dB menjadi -34.04 dB dengan pelebaran axial ratio bandwidth sebesar 94 MHz. Pelebaran bandwidth ini diperoleh dari frekuensi kerja 3.32 GHz

• – 3.45 GHz pada antena tanpa DGS sedangkan pada antena dengan DGS dari 3.24 GHz
• – 3.48. GHz. Nilai impedansi mendekati nilai impedansi saluran pencatu dari 38.83-j8.37 menjadi 51.97 – j0.03.

  Hasil ini menunjukkan penerapan DGS bentuk segitiga sama sisi ini mampu meningkatkan kinerja antena dibandingkan tanpa DGS.

  Key words: defected ground structure, antenna mikrostrip array, segitiga sama sisi

  xi