selain dari antena yang ingin diukur dan harus memiliki frekuensi kerja yang sama. Antena yang ingin diukur dihubungkan dengan port 2 dan antena lain
tersebut dihubungkan dengan port 1. Konfigurasi pengukuran port ganda diperlihatkan pada Gambar 3.7.
port-1 port-2
Tx Rx
R
Gambar 3.7 Konfigurasi pengukuran port ganda
3.5 VARIABEL YANG DIAMATI
Variabel yang akan diamati dari penelitian ini adalah ukuran patch dan aperture, jarak gap udara, dan ukuran ground plane. Hasil yang optimal dari
variabel-variabel tersebut diperoleh berdasarkan pencapaian parameter kinerja antena berupa VSWR
≤ 2 dan return loss ≤ -9,54 dB dengan bandwidth yang paling lebar, pola radiasi dan gain yang paling maksimum.
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 HASIL SIMULASI
Berdasarkan rancangan antena mikrostrip yang telah dilakukan pada Subbab 3.3, selanjutnya dilakukan pemodelan dan simulasi dengan menggunakan
simulator AWR. Pada subbab ini akan dibahas hasil simulasi yang telah dilakukan.
4.1.1 Hasil Simulasi Antena Mikrostrip Patch Segiempat Konvensional
Gambar 4.1 menunjukkan grafik VSWR hasil simulasi rancangan awal yang merupakan hasil rancangan berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan
pada Subbab 3.3.1. Untuk penyesuaian grid pada simulator, dilakukan pembulatan menjadi L = 28 mm dan W = 38 mm.
Gambar 4.1 Hasil Simulasi Rancangan Awal Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Konvensional
Universitas Sumatera Utara
Dari hasil simulasi tersebut dapat dilihat bahwa frekuensi tengah dari resonansi yang dihasilkan adalah 2,52 GHz dengan VSWR sebesar 3,519.
Sedangkan pada frekuensi resonansi yang diharapkan yaitu pada 2,4 GHz, diperoleh VSWR sebesar 8,19. Hal ini masih jauh dari spesifikasi yang
diharapkan yaitu VSWR ≤ 2. Untuk mendapatkan rancangan yang optimal maka
dilakukan iterasi dengan mengubah beberapa nilai parameter hasil perhitungan. Proses iterasi ini dapat digambarkan dengan sebuah diagram alir seperti
diperlihatkan pada Gambar 4.2.
Mulai
Rancangan awal hasil perhitungan
Simulasi dengan AWR simulator
Apakah hasil telah optimal ?
Selesai tidak
ya Analisis dan optimasi dengan mengatur
ukuran patch, letak saluran pencatu, dan penggunaan stub
Rancangan antena yang optimal
Gambar 4.2 Diagram Alir Proses Iterasi untuk Mendapatkan Rancangan Antena
Mikrostrip Patch Segiempat Konvensional
Universitas Sumatera Utara
Proses iterasi yang dilakukan dengan menggunakan simulator AWR bertujuan untuk mendapatkan parameter kinerja yang optimal dari rancangan yaitu
nilai VSWR yang paling mendekati 1 pada frekuensi resonansi yang diharapkan yaitu 2,4 GHz. Hal yang dapat dilakukan untuk mendapatkan rancangan optimal
adalah dengan kombinasi pengaturan antara ukuran patch, letak titik pencatuan dan penggunaan stub sebagai penyesuai impedansi. Data hasil iterasi dapat dilihat
pada Lampiran A.1.
Hasil yang optimal dari rancangan antena mikrostrip patch segiempat konvensional dengan pengaturan terhadap ukuran patch dan letak titik pencatuan
tanpa penggunaan stub untuk parameter VSWR diperlihatkan pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Grafik VSWR Hasil Simulasi Antena Mikrostrip Patch Segiempat
Konvensional tanpa Stub Dari hasil simulasi tersebut dapat dilihat bahwa VSWR yang terbaik hanya
mencapai 1,7187. Frekuensi atas dan bawah untuk nilai VSWR ≤ 2 masing-
masing adalah 2,4305 GHz dan 2,3684 GHz. Dari nilai VSWR ini dapat diketahui bahwa bandwidth yang dicapai dari rancangan adalah sebesar :
2, 4305 2,3684 0,0621 62,1
atas bawah
bandwidth f
f GHz
GHz GHz
MHz =
− =
− =
=
atau
2, 4364 2,3656 100
2,95 2, 4
GHz GHz
bandwidth GHz
− =
× =
Universitas Sumatera Utara
Hasil ini masih dapat ditingkatkan dengan penggunaan stub sebagai penyesuai impedansi matching impedance. Data hasil iterasi pengaturan stub
dapat dilihat pada Lampiran A.2. Grafik VSWR yang dapat dicapai dengan
menggunakan sebuah single stub diperlihatkan pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Grafik VSWR Hasil Simulasi Antena Mikrostrip Patch Segiempat
Konvensional dengan Single Stub Dari Gambar 4.4 tersebut dapat dilihat bahwa nilai VSWR yang diperoleh
pada frekuensi 2,4 GHz adalah 1,086. Frekuensi atas dan bawah untuk nilai VSWR
≤ 2 masing-masing adalah 2,4364 GHz dan 2,3656 GHz. Dari nilai VSWR ini dapat diketahui bahwa bandwidth yang dicapai dari rancangan adalah sebesar :
2, 4364 2,3656 0,0708 70,8
atas bawah
bandwidth f
f GHz
GHz GHz
MHz =
− =
− =
=
atau
2, 4364 2,3656 100
2,95 2, 4
GHz GHz
bandwidth GHz
− =
× =
Untuk parameter return loss dan pola radiasi yang dihasilkan dari rancangan tersebut masing-masing diperlihatkan pada Gambar 4.5 dan 4.6.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.5 Hasil Simulasi Return Loss Antena Mikrostrip Patch Segiempat
Konvensional dengan Single Stub
Gambar 4.6 Hasil Simulasi Pola Radiasi Antena Mikrostrip Patch Segiempat
Konvensional dengan Single Stub Dari Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa nilai return loss yang diperoleh pada
frekuensi 2,4 GHz adalah -27,66 dB. Frekuensi atas dan bawah untuk nilai return loss
≤ -10 dB masing-masing adalah 2,4347 GHz dan 2,367 GHz. Dan dari
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6 dapat dilihat bahwa pola radiasi yang dihasilkan memiliki beamwidth sekitar 78
o
dan magnitude tertinggi sebesar 6,179 dB pada sudut 0
o
. Adapun geometri hasil rancangan yang memberikan nilai optimum tersebut ditunjukkan
pada Gambar 4.7.
Patch
29 40
3 57
60 9
17
Saluran mikrostrip
Patch
FR4
Patch
29 40
3
Stub
70
60 31
27 9
11
4
Saluran mikrostrip
Patch
FR4
a tanpa Stub b. dengan Single Stub
Gambar 4.7 Geometri Hasil Perancangan Optimum Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Konvensional
4.1.2 Hasil Simulasi Antena Mikrostrip Patch Segiempat Aperture Coupled
Konvensional
Gambar 4.8 menunjukkan grafik VSWR hasil simulasi rancangan awal antena mikrostrip patch segiempat aperture coupled yang merupakan hasil
rancangan berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan pada Subbab 3.3.2. Dari hasil simulasi tersebut dapat dilihat bahwa nilai VSWR terendah yang
diperoleh sebesar 2,767 pada frekuensi 4,3 GHz. Sedangkan pada frekuensi resonansi yang diharapkan yaitu pada 2,4 GHz, diperoleh VSWR mencapai 20,81.
Hal ini masih jauh dari spesifikasi yang diharapkan yaitu ≤ 2. Untuk mendapatkan
rancangan yang optimal maka dilakukan iterasi dengan mengubah beberapa nilai parameter hasil perhitungan. Proses iterasi ini dapat digambarkan dengan sebuah
diagram alir seperti diperlihatkan pada Gambar 4.9.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.8 Hasil Simulasi Rancangan Awal Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Aperture Coupled
Mulai
Rancangan awal hasil perhitungan
Simulasi dengan AWR Simulator
Apakah hasil telah optimal ?
Selesai tidak
ya Analisis dan optimasi dengan mengatur
ukuran patch, ukuran slot aperture, dan panjang saluran pencatu
Rancangan antena yang optimal
Gambar 4.9 Diagram Alir Proses Iterasi untuk Mendapatkan Rancangan Antena
Mikrostrip Patch Segiempat Aperture Coupled Konvensional
Universitas Sumatera Utara
Proses iterasi yang dilakukan dengan menggunakan simulator AWR ini bertujuan untuk mendapatkan parameter kinerja yang optimal dari rancangan yaitu
nilai VSWR yang paling mendekati 1 pada frekuensi resonansi yang diharapkan yaitu 2,4 GHz. Hal yang dapat dilakukan untuk mendapatkan rancangan optimal
adalah dengan kombinasi pengaturan antara ukuran patch, slot aperture dan
panjang saluran pencatu. Data hasil iterasi dapat dilihat pada Lampiran A.3.
Hasil VSWR yang optimal dari rancangan antena mikrostrip patch segiempat aperture coupled konvensional diperlihatkan pada Gambar 4.10.
Gambar 4.10 Hasil Simulasi VSWR Antena Mikrostrip Patch Segiempat
Aperture Coupled konvensional Dari Gambar 4.10 dapat dilihat bahwa nilai VSWR yang diperoleh pada
frekuensi 2,4 GHz adalah 1,146. Frekuensi atas dan bawah untuk nilai VSWR ≤ 2
masing-masing adalah 2,4429 GHz dan 2,359 GHz. Dari nilai VSWR ini dapat diketahui bahwa bandwidth yang dicapai dari rancangan adalah sebesar :
2, 4429 2,359 0,0839 83,9
atas bawah
bandwidth f
f GHz
GHz GHz
MHz =
− =
− =
=
atau
2, 4429 2,359 100
3, 496 2, 4
GHz GHz
bandwidth GHz
− =
× =
Untuk parameter return loss dan pola radiasi yang dihasilkan dari rancangan tersebut masing-masing diperlihatkan pada Gambar 4.11 dan 4.12.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.11 Hasil Simulasi Return Loss Antena Mikrostrip Patch Segiempat
Aperture Coupled Konvensional Dari Gambar 4.11 dapat dilihat bahwa nilai return loss yang diperoleh
pada frekuensi 2,4 GHz adalah -23,36 dB. Frekuensi atas dan bawah untuk nilai return loss
≤ -10 dB masing-masing adalah 2,4405 GHz dan 2,3612 GHz. Dan dari Gambar 4.12 dapat dilihat bahwa pola radiasi yang dihasilkan memiliki
beamwidth sekitar 82,21
o
dan magnitude tertinggi gain sebesar 5,691 dB pada sudut 0
o
. Adapun geometri hasil rancangan yang memberikan nilai optimum tersebut ditunjukkan pada Gambar 4.13.
Gambar 4.12 Hasil Simulasi Pola radiasi Antena Mikrostrip Patch Segiempat
Aperture Coupled
Universitas Sumatera Utara
a. Tampilan atas 34 mm
25 mm
W
f
= 3 mm L
a
= 14 mm Patch
W
a
= 2 mm FR4
47 mm
54 mm
b. Tampilan samping FR4
FR4 Patch
1,6 mm 1,6 mm
32 mm
Gambar 4.13
Geometri Hasil Perancangan Optimum Antena Mikrostrip Patch Segiempat Pencatuan Aperture Coupled Konvensional
4.1.3 Hasil Simulasi Antena Mikrostrip Patch Segiempat Aperture Coupled
dengan Gap Udara
Gambar 4.14 menunjukkan grafik VSWR hasil simulasi rancangan awal yang merupakan hasil rancangan berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan
pada Subbab 3.3.3.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.14 VSWR Hasil Simulasi Rancangan Awal Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Aperture Coupled dengan Gap Udara Dari hasil simulasi tersebut dapat dilihat bahwa nilai VSWR terendah yang
diperoleh adalah 1,141 pada frekuensi 3,15 GHz. Sedangkan pada frekuensi resonansi yang diharapkan yaitu pada 2,4 GHz diperoleh VSWR sebesar 5,276.
Hal ini masih jauh dari spesifikasi yang diharapkan yaitu ≤ 2. Untuk mendapatkan
rancangan yang optimal maka dilakukan iterasi dengan mengubah beberapa parameter hasil perhitungan. Proses iterasi ini dapat digambarkan dengan sebuah
diagram alir seperti diperlihatkan pada Gambar 4.15. Proses iterasi yang dilakukan dengan menggunakan simulator AWR
bertujuan untuk mendapatkan parameter kinerja antena yang optimal dari rancangan yaitu nilai VSWR yang paling mendekati 1 pada frekuensi resonansi
yang diharapkan yaitu 2,4 GHz. Hal yang dapat dilakukan untuk mendapatkan rancangan optimal adalah dengan kombinasi pengaturan antara ukuran patch, slot
aperture, panjang saluran pencatu dan ketinggian gap udara. Data hasil iterasi
dapat dilihat pada Lampiran A.4.
Hasil VSWR yang optimal dari rancangan antena mikrostrip patch segiempat aperture coupled dengan gap udara diperlihatkan pada Gambar 4.16.
Universitas Sumatera Utara
Mulai
Rancangan awal hasil perhitungan
Simulasi dengan AWR simulator
Apakah hasil telah optimal ?
Selesai tidak
ya Analisis dan optimasi dengan mengatur
ukuran patch, ukuran slot aperture, panjang saluran pencatu dan ketinggian
gap udara.
Rancangan antena yang optimal
Gambar 4.15 Diagram Alir Proses Iterasi untuk Mendapatkan Rancangan
Optimal Antena Mikrostrip Patch Segiempat Aperture Coupled dengan Gap udara
Gambar 4.16
Hasil Simulasi VSWR Antena Mikrostrip Patch Segiempat Aperture Coupled dengan Gap Udara
Universitas Sumatera Utara
Dari Gambar 4.16 tersebut dapat dilihat bahwa nilai VSWR yang diperoleh pada frekuensi 2,4 GHz adalah 1,02. Frekuensi atas dan bawah untuk
nilai VSWR ≤ 2 masing-masing adalah 2,5598 GHz dan 2,2453 GHz. Dari nilai
VSWR ini dapat diketahui bahwa bandwidth yang dicapai dari rancangan adalah sebesar :
2,5598 2, 2453 0,3145 314,5
atas bawah
bandwidth f
f GHz
GHz GHz
MHz =
− =
− =
=
atau
2,5598 2, 2453 100 13,1
2, 4 GHz
GHz bandwidth
GHz −
= ×
=
Untuk parameter return loss dan pola radiasi yang dihasilkan dari rancangan tersebut masing-masing diperlihatkan pada Gambar 4.17 dan 4.18.
Gambar 4.17 Hasil Simulasi Return Loss Antena Mikrostrip Patch Segiempat
Aperture Coupled dengan Gap Udara
Dari Gambar 4.17 dapat dilihat bahwa nilai return loss yang diperoleh pada frekuensi 2,4 GHz adalah -40,21 dB. Frekuensi atas dan bawah untuk nilai
return loss ≤ -10 dB masing-masing adalah 2,5517 GHz dan 2,2526 GHz. Dan
dari Gambar 4.18 dapat dilihat bahwa pola radiasi yang dihasilkan memiliki beamwidth sebesar 76,79
o
dan magnitude tertinggi gain sebesar 6,383 dB pada sudut 0
o
. Adapun geometri hasil rancangan yang memberikan nilai optimum tersebut ditunjukkan pada Gambar 4.19.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.18 Hasil Simulasi Pola Radiasi Antena Mikrostrip Patch Segiempat
Aperture Coupled dengan Gap Udara
Patch Substrat 65 x 70 mm
4 mm 22 mm
3 mm 50
m m
40 mm
a . Tampilan atas
44 mm b . Tampilan samping
1,6mm FR4
udara FR4
1,6mm 3 mm
Gambar 4.19 Geometri Hasil Perancangan Optimum Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Pencatuan Aperture Coupled dengan Gap Udara
Universitas Sumatera Utara
4.2 HASIL PENGUKURAN
Rancangan-rancangan optimal yang telah dicapai berdasarkan hasil simulasi selanjutnya difabrikasi dan diukur. Fabrikasi dilakukan dengan
menggunakan sistem komputerisasi untuk mendapatkan hasil yang lebih presisi. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan Vector Analyzer merk Anritsu
MS2034B pada Laboratorium Telekomunikasi Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun parameter yang diukur
adalah VSWR, return loss, pola radiasi dan gain.
4.2.1 Hasil Pengukuran Antena Mikrostrip Patch Segiempat Konvensional
Gambar 4.20 dan Gambar 4.21 masing-masing menunjukkan grafik VSWR dan return loas hasil pengukuran antena mikrostrip patch segiempat
konvensional dengan single stub.
Gambar 4.20 Grafik VSWR Antena Mikrostrip patch Segiempat
Konvensional dengan Single Stub
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.21 Grafik Return Loss Antena Mikrostrip patch Segiempat
Konvensional dengan Single Stub
Dari Gambar 4.20 dan 4.21 tersebut dapat dilihat bahwa nilai VSWR yang terendah mencapai nilai 1 pada frekuensi 2,380 GHz. Frekuensi atas dan bawah
untuk nilai VSWR ≤ 2 masing-masing adalah 2,432 GHz dan 2,326 GHz. Nilai
return loss yang paling rendah adalah -45,61 dB. Dari nilai VSWR tersebut dapat diketahui bahwa bandwidth yang dicapai dari antena mikrostrip patch segiempat
konvensional dengan single stub adalah sebesar :
2, 432 2,326 0,106 106
atas bawah
bandwidth f
f GHz
GHz GHz
MHz =
− =
− =
=
atau
2, 432 2,326 100
4, 45 2,380
GHz GHz
bandwidth GHz
− =
× =
Gambar 4.22 memperlihatkan karakteristik pola radiasi antena mikrostrip patch segiempat dengan single stub. Data hasil pengukuran pola radiasi
ini dapat dilihat pada Lampiran B.1.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.22 Hasil Pengukuran Pola Radiasi Antena Mikrostrip Patch
Segiempat dengan Single Stub Pada Gambar 4.21 tersebut dapat dilihat bahwa berkas maksimum berada
pada sudut 0
o
dengan lebar berkas beamwidth sekitar 80
o
. Gain maksimum pada sudut 0
o
tersebut adalah 5,5808 dB.
4.2.2 Hasil Pengukuran Antena Mikrostrip Patch Segiempat Aperture
Coupled Konvensional
Gambar 4.23 dan Gambar 4.24 masing-masing menunjukkan grafik VSWR dan return loas hasil pengukuran antena mikrostrip patch segiempat
aperture coupled konvensional.
-3 -2
-1 1
2 3
4 5
6
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
110 120
130 140
150 160
170 180
190 200
210 220
230 240
250 260
270 280
290 300
310 320
330 340
350
Radiation Pattern
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.23 Grafik VSWR Antena Mikrostrip patch Segiempat
Aperture Coupled Konvensional
Gambar 4.24 Grafik Return Loss Antena Mikrostrip patch Segiempat
Aperture Coupled Konvensional Dari Gambar 4.23 dan 4.24 tersebut dapat dilihat bahwa nilai VSWR yang
terendah adalah 1,04 pada frekuensi 2,386 GHz. Frekuensi atas dan bawah untuk nilai VSWR
≤ 2 masing-masing adalah 2,442 GHz dan 2,329 GHz. Nilai return loss yang paling rendah adalah -35,60 dB. Dari nilai VSWR tersebut dapat
Universitas Sumatera Utara
diketahui bahwa bandwidth yang dicapai dari antena mikrostrip patch segiempat aperture coupled konvensional adalah sebesar :
2, 442 2,329 0,113 113
atas bawah
bandwidth f
f GHz
GHz GHz
MHz =
− =
− =
=
atau
2, 442 2,329 100
4, 74 2,386
GHz GHz
bandwidth GHz
− =
× =
Gambar 4.25 memperlihatkan karakteristik pola radiasi antena mikrostrip patch segiempat aperture coupled konvensional. Data hasil
pengukuran pola radiasi ini dapat dilihat pada Lampiran B.2.
Gambar 4.25 Hasil Pengukuran Pola Radiasi Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Aperture Coupled Konvensional Pada Gambar 4.25 tersebut dapat dilihat bahwa berkas maksimum berada
pada sudut 0
o
dengan lebar berkas beamwidth sekitar 90
o
. Gain maksimum yang dicapai pada sudut 0
o
tersebut adalah 4,1208 dB.
-3 -2
-1 1
2 3
4 5
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
110 120
130 140
150 160
170 180
190 200
210 220
230 240
250 260
270 280
290 300
310 320
330 340
350
Radiation Pattern
Universitas Sumatera Utara
4.2.3 Hasil Pengukuran Antena Mikrostrip Patch Segiempat Aperture
Coupled dengan Gap Udara
Gambar 4.26 dan Gambar 4.27 masing-masing menunjukkan grafik VSWR dan return loas hasil pengukuran antena mikrostrip patch segiempat
aperture coupled dengan gap udara.
Gambar 4.26 Grafik VSWR Antena Mikrostrip patch Segiempat
Aperture Coupled dengan Gap Udara
Gambar 4.27 Grafik Return Loss Antena Mikrostrip Patch Segiempat
Aperture Coupled dengan Gap Udara
Universitas Sumatera Utara
Dari Gambar 4.26 dan 4.27 tersebut dapat dilihat bahwa nilai VSWR yang terendah adalah 1,02 pada frekuensi 2,419 GHz. Frekuensi atas dan bawah untuk
nilai VSWR ≤ 2 masing-masing adalah 2,556 GHz dan 2,044 GHz. Nilai return
loss yang paling rendah adalah -42,65 dB. Dari nilai VSWR tersebut dapat diketahui bahwa bandwidth yang dicapai dari antena mikrostrip patch segiempat
aperture coupled dengan gap udara adalah sebesar :
2,556 2,044 0,512 512
atas bawah
bandwidth f
f GHz
GHz GHz
MHz =
− =
− =
=
atau
2, 556 2, 044 100
21,17 2, 419
GHz GHz
bandwidth GHz
− =
× =
Gambar 4.28 memperlihatkan karakteristik pola radiasi antena mikrostrip patch segiempat aperture coupled dengan gap udara. Berkas
maksimum berada pada sudut 0
o
dengan lebar berkas beamwidth sekitar 75
o
. Gain maksimum yang dicapai pada sudut 0
o
tersebut adalah 5,8458 dB. Data hasil
pengukuran pola radiasi ini dapat dilihat pada Lampiran B.3.
Gambar 4.28 Hasil Pengukuran Pola Radiasi Antena Mikrostrip Patch
Segiempat Aperture Coupled dengan Gap Udara
-3 -2
-1 1
2 3
4 5
6
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
110 120
130 140
150 160
170 180
190 200
210 220
230 240
250 260
270 280
290 300
310 320
330 340
350
Radiation Pattern
Universitas Sumatera Utara
4.3 ANALISIS HASIL SIMULASI DAN PENGUKURAN
Berdasarkan hasil simulasi yang telah diperoleh pada Subbab 4.1 dan hasil pengukuran pada Subbab 4.2, diperoleh sebuah analisis perbandingan antara
keduanya.
4.3.1 Analisis Antena Mikrostrip Patch Segiempat Konvensional
Gambar 4.29 dan Gambar 4.30 masing-masing menunjukkan grafik VSWR dan return loss dari hasil simulasi dan hasil pengukuran antena mikrostrip
patch segiempat konvensional dengan single stub.
Gambar 4.29 Perbandingan Grafik VSWR antara Hasil Simulasi dan Pengukuran
Antena Mikrostrip Patch Segiempat Konvensional dengan Single Stub
Gambar 4.30 Perbandingan Grafik Return Loss antara Hasil Simulasi dan
Pengukuran Antena Mikrostrip Patch Segiempat Konvensional dengan Single Stub
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
2.2 2.25
2.3 2.35
2.4 2.45
2.5 2.55
2.6
VSW R
Frekuensi GHz
VSWR
Pengukuran Simulasi
-50 -45
-40 -35
-30 -25
-20 -15
-10 -5
2.2 2.25
2.3 2.35
2.4 2.45
2.5 2.55
2.6
M a
g n
it u
d e
d B
Frekuensi GHz
Return Loss
Pengukuran Simulasi
Universitas Sumatera Utara
Dari Gambar 4.29 dan 4.30 dapat dilihat bahwa terdapat pergeseran bandwidth dan frekuensi tengah antara hasil simulasi dan hasil pengukuran.
bandwidth pada VSWR ≤ 2 hasil simulasi adalah 2,4364 - 2,3656 GHz 70,8
MHz. Sedangkan bandwidth pada VSWR ≤ 2 hasil pengukuran adalah 2,432 -
2,326 GHz 106 MHz. Frekuensi tengah pada simulasi adalah 2,4 GHz dengan nilai return loss dan VSWR minimum masing-masing adalah -27,66 dB dan
1,086. Sedangkan frekuensi tengah hasil pengukuran adalah 2,38 GHz dengan return loss dan VSWR minimum masing-masing adalah -45,61 dB dan 1. Dari
perbedaan frekuensi tengah ini dapat dihitung kesalahan galat relatifnya sebagai berikut:
frek. tengah hasil pengukuran - frek. tengah hasil simulasi galat =
100 frek. tengah hasil simulasi
2, 38 2, 4 100
0,83 2, 4
× −
= ×
=
4.3.2 Analisis Antena Mikrostrip Patch Segiempat Aperture Coupled
Konvensional
Gambar 4.31 dan Gambar 4.32 masing-masing menunjukkan grafik VSWR dan return loss dari hasil simulasi dan hasil pengukuran antena mikrostrip
patch segiempat aperture coupled konvensional.
Gambar 4.31 Perbandingan Grafik VSWR antara Hasil Simulasi dan
Pengukuran Antena Mikrostrip Patch Segiempat Aperture Coupled Konvensional
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
2.2 2.25
2.3 2.35
2.4 2.45
2.5 2.55
2.6
VSW R
Frekuensi GHz
VSWR
Pengukuran Simulasi
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.32 Perbandingan Grafik Return Loss antara Hasil Simulasi dan
Pengukuran Antena Mikrostrip Patch Segiempat Apeture Coupled Konvensional Dari Gambar 4.31 dan 4.32 dapat dilihat bahwa terdapat pergeseran
bandwidth dan frekuensi kerja antara hasil simulasi dan hasil pengukuran. bandwidth pada VSWR
≤ 2 hasil simulasi adalah 2,4429 - 2,359 GHz 83,9 MHz. Sedangkan impedance bandwidth pada VSWR
≤ 2 hasil pengukuran adalah 2,442 - 2,329 GHz 113 MHz. Frekuensi tengah pada simulasi adalah 2,4 GHz dengan
nilai return loss dan VSWR minimum masing-masing adalah -23,36 dB dan 1,146. Sedangkan frekuensi tengah hasil pengukuran adalah 2,386 GHz dengan
return loss dan VSWR minimum masing-masing adalah -35,60 dB dan 1,04. Dari perbedaan frekuensi tengah ini dapat dihitung kesalahan galat relatifnya sebagai
berikut:
frek. tengah hasil pengukuran - frek. tengah hasil simulasi galat =
100 frek. tengah hasil simulasi
2, 386 2, 4
100 0, 58
2, 4 ×
− =
× =
4.3.3 Analisis Antena Mikrostrip Patch Segiempat Aperture Coupled dengan
Gap Udara
Gambar 4.33 dan Gambar 4.34 masing-masing menunjukkan grafik VSWR dan return loss dari hasil simulasi dan hasil pengukuran antena mikrostrip
patch segiempat aperture coupled dengan gap udara.
-40 -35
-30 -25
-20 -15
-10 -5
2.2 2.25
2.3 2.35
2.4 2.45
2.5 2.55
2.6
M a
g n
it u
d e
d B
Frekuensi GHz
Return Loss
Pengukuran Simulasi
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.33 Perbandingan Grafik VSWR antara Hasil Simulasi dan Pengukuran
Antena Mikrostrip Patch Segiempat Aperture Coupled dengan Gap Udara
Gambar 4.34
Perbandingan Grafik Return Loss antara Hasil Simulasi dan Pengukuran Antena Mikrostrip Patch Segiempat Aperture Coupled dengan Gap
Udara Dari Gambar 4.33 dan 4.34 dapat dilihat bahwa terdapat pergeseran
bandwidth dan frekuensi kerja antena hasil simulasi dan hasil pengukuran. bandwidth pada VSWR
≤ 2 hasil simulasi adalah 2,5598 - 2,2453 GHz 314,5 MHz. Sedangkan bandwidth pada VSWR
≤ 2 hasil pengukuran adalah 2,585 -
1.00 1.25
1.50 1.75
2.00 2.25
2.50 2.75
3.00
2.2 2.25
2.3 2.35
2.4 2.45
2.5 2.55
2.6
VSW R
Frekuensi GHz
VSWR
Pengukuran Simulasi
-43 -38
-33 -28
-23 -18
-13 -8
-3 2
2.2 2.25
2.3 2.35
2.4 2.45
2.5 2.55
2.6
M a
g n
it u
d e
d B
Frekuensi GHz
Return Loss
Pengukuran Simulasi
Universitas Sumatera Utara
2,142 GHz 443 MHz. Frekuensi tengah pada simulasi adalah 2,4 GHz dengan nilai return loss dan VSWR minimum masing-masing adalah -40,21 dB dan 1,02.
Sedangkan frekuensi tengah hasil pengukuran adalah 2,419 GHz dengan return loss dan VSWR minimum masing-masing adalah -42,65 dB dan 1,02. Dari
perbedaan frekuensi tengah ini dapat dihitung kesalahan galat relatifnya sebagai berikut:
frek. tengah hasil pengukuran - frek. tengah hasil simulasi galat =
100 frek. tengah hasil simulasi
2, 419 2, 4
100 0, 79
2, 4 ×
− =
× =
4.3.4 Analisis Kesalahan Umum
Secara garis besar ada beberapa penyebab yang menyebabkan hasil pengukuran parameter antena tidak akurat. Penyebab-penyebab itu antara lain :
1. Perancangan dengan Simulator AWR tidak memperhitungkan tebal tembaga dari substrat yang dipakai, tetapi kenyataannya tembaga pada substrat
memiliki ketebalan walaupun kecil 2. Bahan substrat memiliki nilai toleransi konstanta dielektrik substrat yaitu
sekitar
4, 4 0,02 =
±
r
ε
.
3. Simulasi tidak memperhitungkan tingkat temperatur dan kelembapan udara, tetapi pada saat pengukuran temperatur dan tingkat kelembapan berpengaruh
pada propagasi gelombang dan resistansi udara.
4. Proses penyolderan konektor SMA dengan saluran pencatu mikrostrip yang kurang baik
5. Adanya pengaruh frekuensi-frekuensi dan benda-benda yang ada di sekitar pengukuran antena yang dapat menyebabkan interferensi dan refleksi
gelombang yang dipancarkan antena. 6. Adanya rugi-rugi pada kabel penghubung, port SMA, tembagakonduktor
pada substrat, dan konektor pada network analyzer.
Universitas Sumatera Utara
4.4 ANALISIS CAPAIAN SPESIFIKASI ANTENA
Berdasarkan hasil simulasi dan pengukuran yang telah dicapai dari rancangan antena mikrostrip patch segiempat konvensional, antena mikrostrip
patch segiempat aperture coupled konvensional dan antena mikrostrip patch segiempat aperture coupled dengan gap udara, dapat diperoleh sebuah tabel
perbandingan antara ketiganya seperti diperlihatkan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Perbandingan Kinerja Antena
Parameter antena mikrostrip
patch segiempat konvensional
antena mikrostrip patch segiempat
aperture coupled konvensional
antena mikrostrip patch segiempat
aperture coupled dengan
gap udara Simulasi
Pengukuran Simulasi
Pengukuran Simulasi
Pengukuran Bandwidth
pada VSWR
≤ 2 70,8
MHz 106 MHz
83,9 MHz
113 MHz 314,5
MHz 512 MHz
VSWR minimum
1,086 1,0
1,146 1,04
1,02 1,02
Return Loss min.
dB -27,66
-45,61 -23,36
-35,60 -40,21
-42,65
Beamwidth
78 80
o
82,21
o
90
o
76,79
o
75
o
Gain
o
6,179 5,58
5,691 4,12
6,383 5,85
Ukuran patch
40 x 29 mm 34 x 25 mm
2
50 x 40 mm
2 2
Dari Tabel 4.1 tersebut dapat dilihat bahwa diperoleh peningkatan bandwidth yang cukup signifikan diperoleh dari rancangan antena mikrostrip
patch segiempat aperture coupled dengan gap udara. Berdasarkan hasil simulasi, peningkatan bandwidth yang diperoleh oleh antena mikrostrip aperture coupled
konvensional mencapai 18,5 terhadap antena mikrostrip patch segiempat konvensional, sedangkan berdasarkan pengukuran hanya mencapai 6,6 .
Peningkatan bandwidth yang dicapai oleh antena mikrostrip patch segiempat aperture coupled dengan gap udara berdasarkan simulasi adalah 344,2
Universitas Sumatera Utara
terhadap antena mikrostrip patch segiempat konvensional, sedangkan berdasarkan pengukuran mencapai sekitar 383 .
Peningkatan bandwidth yang dicapai oleh antena mikrostrip patch segiempat aperture coupled dengan gap udara berdasarkan simulasi adalah 274,9
terhadap antena mikrostrip patch segiempat aperture coupled konvensional, sedangkan berdasarkan pengukuran mencapai sekitar 353 .
Pada perolehan gain dapat terlihat bahwa gain antena mikrostrip patch segiempat aperture coupled konvensional lebih rendah dibandingkan dengan
kedua antena lainnya. Hal ini disebabkan karena luas permukaan fisik dari antena tersebut lebih kecil, dimana berdasarkan Persamaan 2.22, gain akan sebanding
dengan luas permukaan patch antena. Beberapa perbandingan perolehan bandwidth dari modifikasi antena
mikrostrip patch segiempat dengan pencatuan aperture coupled dapat dilihat pada Tabel 4.2. Tanda minus - berarti parameter tersebut tidak ada pembahasannya.
Tabel 4.2 Perolehan bandwidth dari hasil modifikasi antena mikrostrip patch
segiempat dengan pencatuan aperture coupled
No Jenis Modifikasi
Frekuensi Resonansi
Bandwidth Peningkatan
Bandwidth
1 Aperture coupled dengan
konfigurasi patch yang berlapis stacked Marg
dan Jacob, 1995 1,8 Ghz
- 90
2 Aperture coupled dengan
refflectarray ground plane ganda Venneri et
al, 2008 20 GHz
- 16,5
3 Aperture coupled dengan
slot aperture berbentuk H Hemrajani et al, 2012
2,21 GHz 3,73
35,63 4
Aperture coupled dengan patch ganda dual band
Kaur et al, 2013 2 GHz dan 5,8
GHz 21,57 dan
9,77 -
5 Aperture coupled dengan
gap udara diantara substrate patch dan
ground plane 2,4 GHz
21,17 353
Universitas Sumatera Utara
4.5 ANALISIS PENGARUH GAP UDARA TERHADAP BANDWIDTH
