Analisis Antena Mikrostrip Susun 2 Elemen Patch Segiempat dengan Defected Ground Structure Berbentuk Segiempat
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Antena
sangat dibutuhkan dalam teknologi nirkabel baik untuk
komunikasi suara maupun untuk transmisi data. Antena adalah suatu alat yang
mengubah gelombang terbimbing dari saluran transmisi menjadi gelombang bebas
di udara, dan sebaliknya. Pada sistem komunikasi radio diperlukan adanya antena
sebagai pelepas energi elektromagnetik dari dan ke udara atau ruang bebas.
Pada tugas akhir ini akan dibahas mengenai antena mikrostrip. Struktur dari
antena mikrostrip terdiri atas 3 bagian, yaitu elemen peradiasi atau patch antena,
substrat dan ground plane . Semakin tebal substrat, maka bandwidth akan
meningkat, tetapi berpengaruh terhadap timbulnya gelombang permukaan [1].
Gelombang permukaan adalah gelombang yang disebabkan adanya gelombang
yang terjebak di dalam substrat [1]. Gelombang permukaan pada antena
mikrostrip merupakan efek yang merugikan karena akan mengurangi sebagian
daya yang seharusnya dapat digunakan untuk meradiasikan gelombang
elektromagnetik ke arah yang diinginkan serta dapat menimbulkan efek mutual
coupling yang terjadi pada antena susun atau dua antena yang berdekatan [1].
Mutual coupling adalah suatu fenomena yang terjadi pada array (susun)
dimana energi suatu antena bocor menuju antena lain sehingga mempengaruhi
kinerja antena. Efek mutual coupling ini berdampak negatif bagi antena karena
sebagian energi datang pada satu atau kedua elemen antena dapat dihamburkan
kembali ke arah yang berbeda seolah menjadi sebuah transmitter yang baru [2].
Selain itu efek mutual coupling berpengaruh terhadap parameter antena yang
diinginkan seperti Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), return loss, gain ,
impedansi antena ,dan bandwidth pada antena
susun atau dua antena yang
berdekatan [2].
1
Universitas Sumatera Utara
Oleh karena itu, untuk mengatasi efek mutual coupling ini adalah dengan
menggunakan teknik Defected Ground Structure (DGS). DGS adalah suatu cara
menekan gelombang permukaan dengan cara menghilangkan ( etching ) sebagian
bidang ground .
Pada Tugas Akhir ini akan dianalisis antena menggunakan DGS berbentuk
segi empat pada antena mikrostrip susun 2 elemen yang bekerja diantara rentang
frekuensi 3,3 GHz – 3,4 GHz dengan frekuensi tengah 3,35 GHz. Antena dengan
DGS ini dirancang untuk menekan gelombang permukaan agar dapat mengurangi
efek mutual coupling yang terjadi antara elemen antena susun sehingga kinerja
antena dapat meningkat [3].
1.2 Rumusan Masalah
Untuk mendapatkan hasil yang diinginkan, maka pada tugas akhir ini
ditetapkan rumusan masalah sebagai berikut :
1
Pengaruh mutual coupling terhadap kinerja antena mikrostrip susun 2 elemen
patch segi empat yang bekerja diantara rentang frekuensi 3,3 GHz – 3.4 GHz
dengan frekuensi tengah 3,35 GHz.
2
Teknik Defected Ground Structure (DGS) mengatasi pengaruh mutual
coupling pada antena mikrostrip 2 elemen patch segiempat yang bekerja
diantara rentang frekuensi 3,3 GHz – 3.4 GHz dengan frekuensi tengah 3,35
GHz.
3
Analisis parameter-parameter antena mikrostrip susun 2 elemen patch
segiempat tanpa atau dengan DGS juga berbentuk segiempat yang telah
didesain.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang diharapkan dari skripsi ini adalah untuk menghasilkan
desain antena yang optimum. Adapun parameter yang dianalisis untuk desain
optimum tersebut adalah VSWR, return loss, gain, dan bandwidth .
2
Universitas Sumatera Utara
1.4 Batasan Masalah
Penulisan Tugas Akhir ini memiliki batasan masalah dan ruang lingkup
sebagai berikut :
a.
Antena yang akan dibentuk pada tugas akhir ini adalah antena mikrostrip
patch segi empat dua elemen dengan defected ground structure (DGS)
berbentuk segi empat.
b.
Simulator yang digunakan adalah simulator Applied Wave Research ( AWR)
Microwave Office 2004.
c.
Substrat yang digunakan dalam perancangan antena ini adalah epoxy fR4
(εr = 4,4) dengan ketebalan h= 1,6 mm.
1.5
Metodologi Penelitian
Adapun metode penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut :
a. Studi Literatur : membahas pengertian dan pengaplikasian DGS atau Defected
Ground Structure dalam menangani gelombang permukaan dan menekan
mutual coupling pada antena mikrostrip dengan resensi dari beberapa buku-
buku yang terkait.
b. Desain DGS : Merancang antena mikrostrip susun 2 elemen patch segiempat
yang bekerja pada frekuensi 3,3 GHz – 3,4 GHz dengan dan tanpa DGS
berbentuk segiempat.
c. Simulasi : simulasi dilakukan untuk mendapatkan nilai parameter antena
mikrostip tanpa dan dengan DGS dengan simulator AWR. Pengukuran yang
dilakukan meliputi, pengukuran VSWR, gain, return loss, impedansi antena,
dan bandwidth.
d. Analisis : Membandingkan kelebihan yang didapat untuk antena dua elemen
menggunakan DGS segiempat terhadap antena tanpa DGS.
e. Optimasi desain berdasarkan perubahan ukuran DGS dan perubahan posisi
DGS.
3
Universitas Sumatera Utara
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran mengenai tugas akhir ini, secara singkat
penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar
belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan
masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan dari
Tugas Akhir ini.
BAB II
DASAR TEORI
Bab ini berisi penjelasan tentang antena secara umum dan
penjelasan mengenai antena Mikrostrip, Wifi dan Teknik DGS
dalam memperbaiki kinerja antena mikrostrip.
BAB III
METODOLOGI PERANCANGAN ANTENA DENGAN DAN
TANPA DGS
Bab ini membahas perancangan antena tanpa DGS dan antena
dengan DGS dengan simulator AWR Microwave Office 2004
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas mengenai hasil dari perancangan antena
mikrostrip susun dua elemen patch segiempat tanpa atau dengan
teknik DGS berbentuk segiempat dan parameter – parameter hasil
simulasi antena mikrostrip tanpa atau dengan teknik DGS.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari hasil pembahasan Tugas
Akhir.
4
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Antena
sangat dibutuhkan dalam teknologi nirkabel baik untuk
komunikasi suara maupun untuk transmisi data. Antena adalah suatu alat yang
mengubah gelombang terbimbing dari saluran transmisi menjadi gelombang bebas
di udara, dan sebaliknya. Pada sistem komunikasi radio diperlukan adanya antena
sebagai pelepas energi elektromagnetik dari dan ke udara atau ruang bebas.
Pada tugas akhir ini akan dibahas mengenai antena mikrostrip. Struktur dari
antena mikrostrip terdiri atas 3 bagian, yaitu elemen peradiasi atau patch antena,
substrat dan ground plane . Semakin tebal substrat, maka bandwidth akan
meningkat, tetapi berpengaruh terhadap timbulnya gelombang permukaan [1].
Gelombang permukaan adalah gelombang yang disebabkan adanya gelombang
yang terjebak di dalam substrat [1]. Gelombang permukaan pada antena
mikrostrip merupakan efek yang merugikan karena akan mengurangi sebagian
daya yang seharusnya dapat digunakan untuk meradiasikan gelombang
elektromagnetik ke arah yang diinginkan serta dapat menimbulkan efek mutual
coupling yang terjadi pada antena susun atau dua antena yang berdekatan [1].
Mutual coupling adalah suatu fenomena yang terjadi pada array (susun)
dimana energi suatu antena bocor menuju antena lain sehingga mempengaruhi
kinerja antena. Efek mutual coupling ini berdampak negatif bagi antena karena
sebagian energi datang pada satu atau kedua elemen antena dapat dihamburkan
kembali ke arah yang berbeda seolah menjadi sebuah transmitter yang baru [2].
Selain itu efek mutual coupling berpengaruh terhadap parameter antena yang
diinginkan seperti Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), return loss, gain ,
impedansi antena ,dan bandwidth pada antena
susun atau dua antena yang
berdekatan [2].
1
Universitas Sumatera Utara
Oleh karena itu, untuk mengatasi efek mutual coupling ini adalah dengan
menggunakan teknik Defected Ground Structure (DGS). DGS adalah suatu cara
menekan gelombang permukaan dengan cara menghilangkan ( etching ) sebagian
bidang ground .
Pada Tugas Akhir ini akan dianalisis antena menggunakan DGS berbentuk
segi empat pada antena mikrostrip susun 2 elemen yang bekerja diantara rentang
frekuensi 3,3 GHz – 3,4 GHz dengan frekuensi tengah 3,35 GHz. Antena dengan
DGS ini dirancang untuk menekan gelombang permukaan agar dapat mengurangi
efek mutual coupling yang terjadi antara elemen antena susun sehingga kinerja
antena dapat meningkat [3].
1.2 Rumusan Masalah
Untuk mendapatkan hasil yang diinginkan, maka pada tugas akhir ini
ditetapkan rumusan masalah sebagai berikut :
1
Pengaruh mutual coupling terhadap kinerja antena mikrostrip susun 2 elemen
patch segi empat yang bekerja diantara rentang frekuensi 3,3 GHz – 3.4 GHz
dengan frekuensi tengah 3,35 GHz.
2
Teknik Defected Ground Structure (DGS) mengatasi pengaruh mutual
coupling pada antena mikrostrip 2 elemen patch segiempat yang bekerja
diantara rentang frekuensi 3,3 GHz – 3.4 GHz dengan frekuensi tengah 3,35
GHz.
3
Analisis parameter-parameter antena mikrostrip susun 2 elemen patch
segiempat tanpa atau dengan DGS juga berbentuk segiempat yang telah
didesain.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang diharapkan dari skripsi ini adalah untuk menghasilkan
desain antena yang optimum. Adapun parameter yang dianalisis untuk desain
optimum tersebut adalah VSWR, return loss, gain, dan bandwidth .
2
Universitas Sumatera Utara
1.4 Batasan Masalah
Penulisan Tugas Akhir ini memiliki batasan masalah dan ruang lingkup
sebagai berikut :
a.
Antena yang akan dibentuk pada tugas akhir ini adalah antena mikrostrip
patch segi empat dua elemen dengan defected ground structure (DGS)
berbentuk segi empat.
b.
Simulator yang digunakan adalah simulator Applied Wave Research ( AWR)
Microwave Office 2004.
c.
Substrat yang digunakan dalam perancangan antena ini adalah epoxy fR4
(εr = 4,4) dengan ketebalan h= 1,6 mm.
1.5
Metodologi Penelitian
Adapun metode penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut :
a. Studi Literatur : membahas pengertian dan pengaplikasian DGS atau Defected
Ground Structure dalam menangani gelombang permukaan dan menekan
mutual coupling pada antena mikrostrip dengan resensi dari beberapa buku-
buku yang terkait.
b. Desain DGS : Merancang antena mikrostrip susun 2 elemen patch segiempat
yang bekerja pada frekuensi 3,3 GHz – 3,4 GHz dengan dan tanpa DGS
berbentuk segiempat.
c. Simulasi : simulasi dilakukan untuk mendapatkan nilai parameter antena
mikrostip tanpa dan dengan DGS dengan simulator AWR. Pengukuran yang
dilakukan meliputi, pengukuran VSWR, gain, return loss, impedansi antena,
dan bandwidth.
d. Analisis : Membandingkan kelebihan yang didapat untuk antena dua elemen
menggunakan DGS segiempat terhadap antena tanpa DGS.
e. Optimasi desain berdasarkan perubahan ukuran DGS dan perubahan posisi
DGS.
3
Universitas Sumatera Utara
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran mengenai tugas akhir ini, secara singkat
penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar
belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan
masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan dari
Tugas Akhir ini.
BAB II
DASAR TEORI
Bab ini berisi penjelasan tentang antena secara umum dan
penjelasan mengenai antena Mikrostrip, Wifi dan Teknik DGS
dalam memperbaiki kinerja antena mikrostrip.
BAB III
METODOLOGI PERANCANGAN ANTENA DENGAN DAN
TANPA DGS
Bab ini membahas perancangan antena tanpa DGS dan antena
dengan DGS dengan simulator AWR Microwave Office 2004
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas mengenai hasil dari perancangan antena
mikrostrip susun dua elemen patch segiempat tanpa atau dengan
teknik DGS berbentuk segiempat dan parameter – parameter hasil
simulasi antena mikrostrip tanpa atau dengan teknik DGS.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari hasil pembahasan Tugas
Akhir.
4
Universitas Sumatera Utara