Studi Perancangan Antena Mikrostrip Array Patch Segitiga Dual-Band untuk Aplikasi WLAN (2,45 GHz) dan WiMAX(3,35 GHz)

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Antena Mikrostrip

Antena merupakan komponen yang paling penting dalam antena komunikasi nirkabel dan strukturnya di rancang untuk meradiasikan dan menerima gelombang elektromagnetik. Antena adalah perangkat media transmisi wireless yang memanfaatkan udara atau ruang bebas sebagai media penghantar antena mempunyai fungsi untuk merubah energi elektromagnetik terbimbing menjadi gelombang elektromagnetik ruang bebas, seperti diilustrasikan pada Gambar 2.1.

Gelombang elektromagnetik

Tx Rx

Antena Antena

Gambar 2.1 Antena sebagai pengirim dan penerima

Antena mikrostrip merupakan salah satu dari beberapa jenis antena yang ada saat ini. Antena mikrostrip adalah salah satu jenis antena yang mempunyai kelebihan, bentuk yang sederhana, ringan dan dapat dibuat sesuai kebutuhan. Konsep antena mikrostrip diusulkan pertama kali oleh Deschamps pada awal tahun 1950 dan dibuat sekitar tahun 1970 oleh Munson dan Howell. Antena mikrostrip merupakan salah satu antena gelombang mikro yang digunakan sebagai radiator pada sejumlah sistem telekomunikasi modern.

Antena array adalah susunan dari beberapa antena yang identik. Dalam antena mikrostrip patch, yang disusun secara array adalah bagian patch. Untuk membentuk pola yang memiliki keterarahan tertentu, diperlukan medan dari setiap elemen array berinterferensi secara membangun pada arah yang diinginkan dan berinterferensi secara merusak pada arah yang lain.

Antena mikrostrip merupakan sebuah antena yang tersusun atas tiga elemen, yaitu: elemen peradiasi (radiator), elemen substrate dan elemen pentanahan (ground). Elemen peradiasi atau sering juga disebut sebagai patch berfungsi untuk meradiasi gelombang elektromagnetik dan terbuat dari lapisan logam yang memiliki ketebalan tertentu. Berdasarkan bentuknya, patch memiliki jenis yang bermacam-macam yaitu: bujur sangkar (square), persegi panjang (rectangular), garis tipis (dipole), lingkaran, elips dan segitiga.

Hal yang harus dipertimbanga dalam merancang patch segitiga yaitu pertimbangan memilih substrat, yang dimulai dengan memilih bahan dielektrik yang cocok dengan menyesuaikan tingkat ketebalan h dan rugi-rugi garis singgung. Di dalam merancang antena mikrostrip elemen substrat berfungsi sebagai bahan dielektrik dari antena mikrostrip yang membatasi elemen peradiasi dengan elemen pentanahan. Elemen ini memiliki jenis bervariasi yang dapat digolongkan berdasarkan nilai konstanta dielektrik dan ketebalannya. Kedua nilai tersebut mempengaruhi frekuensi kerja, bandwidth, dan juga efisiensi dari antena yang akan di buat. Semakin tebal substrat maka bandwidth akan semakin meningkat, tetapi berpengaruh terhadap timbulnya gelombang permukaan, akan lebih kuat, mengurangi rugi-rugi konduktor dan memperbaiki impedansi

ketebalan substrat. Nilai εr yang rendah akan meningkatkan daerah pinggir dari keliling patch, sehingga akan meradiasikan daya, nilai substrat sebesar εr ≥2.5 adalah niali yang lebih baik digunakan. Meningkatnya ketebalan substrat akan memiliki dampak yang sama ketika menurunnya nial εr dari karakteristik antena.

Rugi-rugi garis singgung yang tinggi akan meningkatkan rugi-rugi dielektrik dan oleh karena itu akan menurunkan efisiensi antena. Gelombang permukaan pada antena mikrostrip merupakan efek yang merugikan karena akan mengurangi sebagian daya yang seharusnya dapat digunakan untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik kearah yang diinginkan. Elemen pentanahan berfungsi sebagai pembumian bagian antena mikrostrip.

Antena mikrostrip mempunyai beberapa keuntungan, dibandingkan dengan antena lain, yaitu :

1. Low profile ( mempunyai ukuran yang kecil dan ringan)

2. Mudah difabrikasi dan tidak memakan biaya yang besar

3. Dapat berdiri dengan kuat ketika diletakkan pada benda yang rigid 4. Polarisasi linier dan sirkular mudah didapat hanya dengan feeding

yang sederhana

5. Dapat digunakan untuk aplikasi dual polarisasi, dual-frekuensi maupun tripel-frekuensi band

6. Feed line dan matching dapat difabrikasi langsung dengan struktur

antena

Selain dari segala kelebihan yang dimiliki antena mikrostrip, terdapat juga beberapa keterbatasan yaitu :

2. Bandwidth yang sempit, namun dapat diperbaiki dengan berbagai cara, salah satunya yaitu dengan menambah ketebalan dari substrat.

3. Mempunyai kemurnian polarisasi yang rendah 4. Mempunyai efisiensi yang rendah

5. Dapat terjadi radiasi yang tidak diinginkan pada feed line-nya 6. Timbulnya surface wave (gelombang permukaan)

Perkembangan antena mikrosrtip didasarkan pada pemikiran untuk mendapatkan teknologi printed circuit yang tidak dapat diterapkan pada komponen rangkaian dan saluran transmisi, tetapi juga untuk elemen peradiasi suatu sistem elektronik. Bentuk antena mikrostrip secara umum dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Adapun keterangan dari struktur gambar antena mikrostrip diatas yang terdiri dari lapisan dielektrik atau substrat dengan nilai permivitas tertentu yang berada diantara dua lapisan konduktor pada lapisan bawah dan lapisan atas. Lapisan konduktor atas dinamakan patch yang berfungsi sebagai elemen peradiasi sedangkan lapisan konduktor bawah berfungsi sebagai ground.

Bentuk patch dapat bermacam-macam, patch antena terhubung dengan feed line yang berfungsi sebagai saluran pancatu antena dapat dilihat seperti Gambar 2.3.

Circular ring circular elliptical

triangular Rectangular square

2. 2 Parameter-parameter Antena

Parameter-parameter antena digunakan untuk menguji atau mengukur performa antena yang digunakan, yaitu VSWR, frekuensi antena, bandwidth, gain antena, dan polaradiasi.

2.2.1 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)

Pada saat sinyal merambat ke arah tertentu dalam saluran transmisi, maka perbandingan antara tegangan dan arus sinyal dapat dilihat sebagai impedansi karakteristik saluran. Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) adalah sebagai perbandingan antara tegangan rms maksimum (|V|max) dan minimum (|V|min) yang terjadi pada saluran yang tidak match. Apabila saluran transmisi dengan beban tidak sesuai (missmatch), dimana impedansi saluran tidak sama dengan impedansi beban dan gelombang dibangkitkan dari sumber secara berkelanjutan, maka dalam saluran transmisi selain ada tegangan datang V0+ juga terjadi tegangan pantul V0-. Akibatnya, dalam saluran akan terjadi interferensi antara V0+ dan V0- yang membentuk gelombang berdiri (standing wave)

Perbandingan antara level tegangan yang datang menuju beban dan yang kembali ke sumbernya disebut koefisien pantul atau koefisien refleksi yang dinyatakan dengan simbol Г.

Harga koefisien pantul dapat bervariasi antar 0 sampai 1. Jika bernilai 0, artinya tidak ada pantulan dan jika bernilai 1 artinya sinyal yang datang ke beban seluruhnya dipantulkan kembali ke sumbernya. Dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut[1].

Γ= �0− �0+

Hubungan antara koefisien refleksi, impedansi karakteristik dan impedansi beban dapat dinyatakan seperti persamaan berikut[1].

Γ= �0− �0+

= ��−�0

��−�0

(2.2)

Dimana :

L

Z : impedansi beban (load)

0

Z : impedansi saluran lossess

Koefisien refleksi tegangan memiliki nilai kompleks, untuk beberapa kasus yang sederhana, ketika bagian imajiner dari Г adalah nol, maka:

Г = -1 : refleksi negatif maksimum, ketika saluran terhubung singkat Г = 0 : tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaan matched sempurna Г = +1 : refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian terbuka

Gelombang berdiri memiliki tegangan maksimum dan minimum dalam saluran yng besarnya tergantung pada tegangan maupun arus pantul. Secara sederhana rumus untuk menentukan VSWR[1].

τ τ − + = = 1 1 min max V V s (2.3)

Besar nilai VSWR yang ideal adalah bernilai 1, yang artinya tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna. Nilai dari VSWR menjadi salah satu acuan untuk melihat, apakah antena sudah dapat bekerja pada frekuensi yang diharapkan. Semakin besar nilai VSWR menunjukkan daya yang dipantulkan semakin besar. Kondisi yang paling baik adalah ketika VSWR bernilai 1, yang berarti tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna.

2.2.2 Frekuensi

Frekuensi resonansi adalah frekuensi dimana antena mikrostrip memiliki impedansi resitif (nilai reaktansi impedansi sama dengan nol). Tetapi sangat sulit untuk mendapatkan nilai reaktansi input nol, sehingga frekuensi resonansi antena mikrostrip dianggap terjadi ketika nilai reaktansi input minimum dengan nilai resistansi maksimum. Frekuensi resonansi tidak selalu sama dengan frekuensi kerja yang diinginkan sehingga pada frekuensi kerja nilai reaktansi memiliki nilai yang berpengaruh pada impedansi input antena mikrostrip. Pada umumnya frekuensi resonansi menjadi acuan frekuensi kerja antena. Frekuensi resonansi antena mikrostrip dapat diperoleh melalui persamaan berikut[1].

r Leff

Vo fr

ε

2 =

(2.4)

Dimana :

fr = frekuensi resonansi 0

V = kecepatan cahaya di ruang bebas L = panjang antena

r

ε = konstanta dielektrik

2.2.3 Bandwidth

Bandwidth suatu antena di defenisikan sebagai rentang frekuensi yang berhubungan dengan beberapa karakteristik antena lain nya, seperti, impedansi masukan, bandwidth, polarisasi, gain. Bandwidth suatu antena ditentukan oleh parameter yang digunakan. Beberapa defenisi dari bandwidth yang berhubungan dengan antena mikrostrip adalah :

a. Impedance bandwidth, adalah rentang frekuesni tertentu dimana patch antena mattching dengan saluran catunya. Hal ini terjadi karena impedansi dari elemen antena bervariasi nilainya menurut frekuensi.

b. Pattern bandwidth, adalah rentang frekuensi dengan beamwidth, sidelobe,

atau gain memenuhi nilai tertentu.

c. Axial Ratio Bandwidth (ARBW), adalah rentang frekuensi dimana polarisi

(linier atau melingkar) masih terjadi.

Besarnya bandwidth dapat dinyatakan dalam persamaan berikut[1].

BW = 2 1 100%

x f

f f

c

−

2.5)

Dimana :

BW = bandwidth (%) 2

f = frekuensi tertinggi (Hz)

1

f = frekuensi terendah (Hz)

c

f = frekuensi tengah (Hz)

Bandwidth yang dinyatakan dalam persen seperti pada rumus di atas biasanyadigunakan untuk menyatakan bandwidth antena yang memiliki band sempit (narrow band). Sedangkan untuk band yang lebar (broad band) biasanya digunakan defenisi rasio antara batas frekuensi atas dengan frekuensi bawah.

2.2.4 Gain Antena

Gain adalah karakter antena yang terkait dengan kemampuan antena mengarahkan radiasi sinyal nya atau penerima sinyal dari arah tertentu. Satuan yang digunakan untuk gain, adalah besar suatu gain antena merupakan besaran relatif terhadap acuan gain antena yang mudah di hitung.

Untuk menentukan dimensi elemen peradiasi, maka terlebih dahulu harus ditentukan frekuensi kerja (fr) yang digunakan, agar dapat mencari panjang gelombang diruang bebas (

0

λ ) pada Persamaan 2.6 [3]. f

c

=

0

λ (2.6) Setelah nilai (

0

λ )diperoleh, maka λ_gdapat dihitung. Dimana λg merupakan panjang gelombang pada bahan dielektrik yang besarnya dapat dihitung dengan Persamaan 2.7 [3].

eff g

ε λ λ = 0

(2.7)

Gain didapat dengan menggunakan Persamaan 2.8 [3].

     = 2 4 2 axt G g λπ (2.8) Dimana : G = gain antena

g

λ = panjang gelombang bahan dielektrik

      2 axt

Ada dua jenis parameter penguatan (gain) yaitu absolute gain dan relative gain. Absolute gain pada sebuah antena didefenisikan sebagai perbandingan antara intesitas pada arah tertentu dengan intensitas radiasi yang diperoleh jika daya yang diterima oleh antena teradiasi secara isotropik. Intensitas radiasi yang berhubungan dengan daya yang diradiasikan secara tropik sama dengan daya diterima oleh antena (Pin) dibagi 4π. Absolute gain ini dapat dihitung dengan rumus [1].

( )

Pin U

Gain=4π θφ

(2.9)

Selain absolute gain juga ada relative gain. Relative gain didefenisikan sebagai perbandingan antara perolehan daya pada sebuah arah dengan perolehan daya pada antena referensi pada arah yang direferensikan juga. Daya masukan harus sama diantara kedua antena. Akan tetapi, antena refensi merupakan sumber isotroppic yang lossless (Pin (lossless)). Secara rumus dapat dihubungkan pada persamaan[1].

( )

s Pinlossles

U d

Gain= 4π θφ

(2.10)

Besar suatu gain antena merupakan besaran relatif terhadap acuan gain antena sesuai standart.

2.2.5 Pola Radiasi

Pola radiasi adalah fungsi matematika dari sifat radiasi antena sebagai fungsi ruang. Sifat radiasi tersebut meliputi kerapatan flux, intensitas radiasi, kuat medan. Sifat dari radiasi yang paling diutamakan adalah penyebaran secara tiga dimensi atau dua dimensi dari energi yang diradiasikan antena. Pola radiasi antena seperti diperlihatkan pada Gambar 2.4, biasanya terdiri dari [1]:

a. Lobe utama(mainlobe), yang memiliki arah radiasi maksimum. Mainlobe

merupakan gambaran kualitas antena yang menunjukkan energi yang tersalurkan sesuai dengan yang diharapkan.

b. Side lobe(cuping)

c. Back lobe, merupakan minor lobe yang keberadaannya tidak diharapkan

Beberapa macam pola radasi, diantaranya [1]: 1. Pola Isotropik

Antena isotropik adalah sebagai sebuah antena tanpa rugi-rugi secara hipotesis yang mempunyai radiasi sama besar ke setiap arah.

2. Pola Directiol

Pola antena yang menerima gelombang elektromagnetik yang lebih efektif pada arah-arah tertentu.

3. Pola radiasi lobe (cuping)

Bagian-bagian dari polaradiasi ditujukkan sebagai cuping-cuping yang dapat diklasifikasikan menjadi main, side dan back.

2.2.6 Return Loss

Return loss adalah perbandingan antara amplitude dari gelombang yang direfleksikan terhadap amplitude gelombang yang dikirim. Return loss digambarkan sebagai peningkatan amplitude dari gelombang yang direfleksikan (Vo-) sebanding dengan gelombang yang dikirim (Vo+). Return loss dapat terjadi akibat adanya diskontinuitas diantara saluran transmisi dengan impedansi masukan beban. Pada rangkaian gelombang mikro yang memiliki diskontinuitas (mismatched), besarnya return loss bervariasi tergantung pada frekuensi dengan menggunakan Persamaan [1].

2.2.7 Impedansi Masukan

Impedansi masukan dari suatu antena dapat dilihat sebagai impedansi dari antena tersebut pada terminalnya. Impedansi masukan, (Z

in) terdiri dari bagian real (R

in) dan imajiner (Xin) dengan Persaamaan 2.12 [1].

(

+

)

Ω

= in in

in R jX

Z (2.12)

2.3 Lokasi Titik Pencatu

Teknik pencatuan pada antena mikrostrip dapat dilakukan dengan beberapa metode. Metode-metode yang dapat digunakan di bagi dalam dua kategori, yaitu terhubung (contacting) dan tidak terhubung (non-contacting). Untuk metode terhubung, daya frekuensi radio dicatukan secara langsung ke patch radiator dengan menggunakan elemen penghubung. Untuk metode tidak terhubung, dilakukan pengkopelan medan elektromagnetik untukk menyalurkan daya di antena saluran mikrostrip dengan patch. Beberapa teknik pencatu yang sering digunakan, yaitu : teknik microstrip line, coaxial probe, aperature coupling dan proximity coupling.

2.4 Teknik Array

Antena mikrostrip memiliki beberapa kelebihan, namun juga memiliki kelemahan yang sangat mendasar, yaitu bandwidth yang sempit keterbatasan gain dan daya yang rendah. Hal ini dapat diatasi dengan menambah patch secara array. Antena array merupakan gabungan dari beberap eleman peradiasi yang membentuk suatu jaringn. Antena mikrostrip array dapat berbentuk seri, pararel

atau gabungan keduanya. Dalam antena mikrostrip patch, yang disusun secara array adalah bagian patch.

2.5 Antena Mikrostrip Patch Segitiga Sama Sisi

Dalam Tugas Akhir ini, akan dibahas mengenai perancangan antena mikrostrip segitiga sama sisi, yang merupakan salah satu bentuk antena

mikrostrip. Bentuk ini berdasarkan besar ketiga sudut nya yaitu, 450,-450, -900, 300, -600, -900 dan 600, -600. Bentuk segitiga memiliki kelebihan

dibandingkan dengan bentuk segi empat, yaitu untuk menghasilkan karakteristik radiasi yang sama, luas yang dibutuhkan oleh bentuk segitiga lebih kecil dibandingkan luas yang dibutuhkan pada mikrostrip berbentuk segiempat.

Panjang sisi bidang segitiga sama sisi dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut [1].

r fr

c a

ε

3 2

= (2.13)

2.5.1 Antena Mikrostrip Patch Segitiga Array

Antena array adalah susunan dari beberapa antena yang identik. Dalam antena mikrostrip yang di susun secara array adalah bagian patch. Medan total dari antena array ditentukan oleh penjumlahan vektor dari medan yang diradiasikan oleh elemen tunggal. Proses perancangan antena yang dilakukan untuk mendapatkan antena array pada dasarnya sama dengan pendesainan antena elemen tunggal. Hal yang membedakan pada sistem array adalah peletakan masing-masing patch pada jarak tertentu yang sesuai dengan panjang gelombang

menggunakan frekuensi 2,45 GHz dan 3,35 GHz. Bentuk patch antena segitiga elemen tunggal dan segitiga array dapat dilihat seperti pada Gambar 2.6.

(a) (b)

Gambar 2.6 Struktur Antena Mikrostrip (a) patch segitiga elemen tunggal,

(b) patch segitiga dua elemen

2.5.2 Lokasi Pencatuan Antena mikrostrip Patch Segitiga

Setelah diperoleh panjang sisi segitiga dari patch untuk substrat yang telah diberikan, langkah selanjutnya adalah menentukan feed point (feed line) atau titik pencatu dimana dalam hal ini harus ada kesesuaian antara impedansi input dari patch dan impedansi generator.

Saluran pencatu yang digunakan pada perancangan ini diharapkan mempunyai atau paling tiak mendekati impedansi masukan sebesar 50. Untuk mendapatkan nilai impedasni sebesar 50 dilakukan pengaturan lebar dari saluran pencatu dengan menggunakan persamaan berikut :

          _{− + −} − + − − − = r B r r B B h W ε ε ε π 61 , 0 39 , 0 ) 1 ln( 2 1 ) 1 2 ln( 1 2 (2.14)

r Z B

ε π 0

2

60

= (2.15)

2.6 T-Junction

T-junction merupakan sebuah teknik power divider yang umum digunakan pada konfigurasi antena array. Berikut ini adalah jenis T-junction 50 Ω yang dapat digunakan sebagai power divider.

Gambar 2.7 T-junction 50Ω

2.7 Power Divider

Salah satu teknik yang dapat mendukung impedance matching pada saluran transmisi khususnya untuk antena mikrostrip array adalah power divider (combiner). Dalam hal ini metoda Wilkinson merupakan teknik yang umum digunakan. Gambar 2.8 merupakan power divider metoda Wilkinson [2].

2.8 Applied Wave Research (AWR) Microwave 2004

Dalam tugas akhir ini, simulator yang digunakan adalah AWR Microwave 2004. Microwave Office memungkinkan untuk merancang sirkuit terdiri dari skema dan elektromagnetik ( EM ) struktur dari database model listrik yang luas , kemudian menghasilkan tata letak representasi dari perancangan ini. Simulasi dapat digunakan menggunakan salah satu mesin simulasi Microwave Office, simulator linear, keseimbangan harmonik simulator canggih, 3D-planar EM simulator yang menampilkan output dalam berbagai grafis bentuk berdasarkan analisis kebutuhan, dapat menyesuaikan atau mengoptimalkan perancangan dan perubahan secara otomatis dan langsung tercermin dalam tata letak. Adapun tampilan dari AWR Microwave 2004 adaalh seperti terlihat pada Gambar 2.9

Gambar 2.9 Tampilan Awal AWR Microwave 2004

Elektromagnetik (EM) simulator menggunakan persamaan Maxwell untuk menghitung respon struktur geometri dari fisiknya. Simulasi EM ideal karena dapat mensimulasikan struktur yang sangat sewenang-wenang dan masih memberikan hasil yang sangat akurat. Selain itu, EM simulator tidak terpengaruh

terhadap banyak kendala model sirkuit karena menggunakan persamaan dasar untuk menghitung respon. Salah satu keterbatasan EM simulator adalah simulasi waktu berjalan secara eksponensial dengan ukuran masalah, sehingga penting untuk meminimalkan kompleksitas masalah untuk mencapai hasil yang tepat waktu. Mekanisme dari AWR Microwave ini, adalah mensimulasikan rancangan dan data yang masukkan kedalam simulator dengan memberikan hasil yang sesuai dengan parameter yang kita inginkan. Adapun langkah-langkah yang dilakukan untuk mendapatkan hasil perancangan antena mikrostrip patch segitiga array menggunakan simulator AWR Microwave 2004, adalah:

1. Menyediakan layout baru untuk meracang antena, seperti terlihat pada Gambar 2.9

2. Membuat struktur EM.

Dalam perancangan struktur EM tersebut, hal yang perlu diperlu diperhatikan adalah melengkapi enclouser pada EM structure, untuk mendapatkan ukuran substrat, patch , bounderies dari antena yang akan dirancang. Setelah setiap elemen dilengkapi, perancangan antena mikrostrip segitiga dapat dirancang pada lembar kerja EM sturktur yang tersedia.

3. Setelah perancanga selesai dilakukan, simulator AWR akan memperoleh hasil simulasi parameter yang ingin dihasilkan, yaitu frekuensi, VSWR, Pola radiasi dari menu graph.

Untuk menghasilkan parameter yang diinginkan simulator AWR melakukan proses simulasi samapi beberapa waktu, dimana dalam proses simulasi tersebut, tidak terjadi perubahan data apabila simulasi dilakukan berulang-ulang dengan

bentuk, susunan dan data yang sama, namun apabila dilakukan perubahan bentuk, susunan, dan data hasil simulasi akan berubah sesuai dengan perubahan yang dilakukan.

2.9 WLAN

Jaringan lokal tanpa kabel atau WLAN adalah suatu jaringan area lokal tanpa kabel dimana media transmisi nya menggunakan frekuensi radio (RF) dan infrared (IR), untuk memberi sebuah koneksi jaringan keseluruh pengguna dalam area disekitarnya. Pada tahun 1997, sebuah lembaga independen bernama IEEE membuat spesifikasi/standar WLAN pertama yang diberikode 802.11. Peralatan yang sesuai standar 802.11 dapat bekerja pada frekuensi 2,4 GHz, dan kecepatan transfer data (throughput) teoritis maksimal 2Mbps [4].

Standar 802.11b saat ini yang paling banyak digunakan satu. Menawarkan thoroughput maksimum dari 11 Mbps (6 Mbps dalam praktek) dan jangkauan hingga 300 meter di lingkungan terbuka. Standar ini menggunakan rentang frekuensi 2,4 GHz, dengan 3 saluran radio yang tersedia.

Spesifikasi yang digunakan dalam WLAN adalah 802.11 dari IEEE dimana ini juga sering disebut dengan WiFi (wireless fidelity) standar yang berhubungan dengan kecepatan akses data.

WiMAX merupakan singkatan dari Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) adalah teknologi telekomunikasi dengan transmisi data nirkabel yang juga dapat digunakan untuk akses internet.

Teknologi yang dikembangkan sesuai dengan standart spesifikasi IEEE 802.16 ini juga dikenal dengan sebutan Broadband Wireless Access (BWA). Sebutan WiMAX sendiri diperkenalkan oleh WiMAX forum yang berdiri pada tahun 2001 untuk menentukan standarisasi teknologi dan perangkat yang digunakan. Standar WiMax pada awalnya dirancang untuk rentang frekuensi 10 s.d. 66 GHz. 802.16a, diperbaharui pada 2004 menjadi 802.16-2004 (dikenal juga dengan 802.16d) menambahkan rentang frekuensi 2 sampai dengan 11 GHz dalam spesifikasi. 802.16d dikenal juga dengan fixed WiMax, diperbaharui lagi menjadi 802.16e pada tahun 2005 (yang dikenal dengan mobile WiMax) dan menggunakan orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) yang lebih memiliki skalabilitas dibandingkan dengan standar 802.16d yang menggunakan OFDM 256 sub-carriers.

Spesifikasi WiMax membawa perbaikan atas keterbatasan-keterbatasan standar WiFi dengan memberikan lebar pita yang lebih besar dan enkripsi yang lebih bagus. Standar WiMax memberikan koneksi tanpa memerlukan Line of Sight (LOS) dalam situasi tertentu. Alokasi frekuensi WiMAX secara global di implementasikan pada pita 2,3 GHz, 2,5 GHz, 3,3 GHz, 3,5 GHz, 5,8 GHz dan 10,5 GHz. Alokasi frekuensi tersebut dibagi atas regional-regional negara[5].

WiMAX forum menetapkan 2 band frekuensi utama pada certication profile untuk fixed WiMAX (band 3,5 GHz dan 5,8 GHz), sementara untuk

mobile WiMAX ditetapkan 4 band frekuensi pada system profile release-1, yaitu band 2,3 GHz, 2,5 GHz, 3,3 GHz dan 3,5 GHz.

Secara umum terdapat beberapa alternative frekuensi untuk teknologi WiMAX sesuai dengan peta frekuensi dunia. Dari alternative tersebut band frekuensi 3,5 GHz menjadi frekuensi mayoritas fixed WiMAX di beberapa negara, terutama untuk negara-negara di Eropa, Kanada, Timur-Tengah, Australia dan sebagian Asia. Sementara frekuensi yang mayoritas digunakan untuk Mobile WiMAX adalah 2,5 GHz. Frekuensi fixed WiMAX di band 3,3 GHz hanya muncul di negara-negara Asia. Hal ini terkait dengan penggunaan band 3,5 GHz untuk komunikasi satelit, demikian juga dengan di Indonesia. Band 3,5 GHz di Indonesia digunakan oleh satelit Telkom. Dengan demikian penggunaan secara bersamaan antara satelit dan wireless terrestrial di frekuensi 3,5 GHz akan menimbulkan potensi interferensi terutama di sisi satelit.

2.10.1 Kelebihan WiMAX

Adapun beberapa kelebihan WiMAX, antara lain [3] :

1. WiMAX merupakan teknologi broadband wireless acess yang menawarkan standar open, dengan aplikasi fixed dan mobile (portable). 2. Lisensi WiMAX berbasis regional, bukan nasional seperti 3G sehingga

biaya lisensi lebih murah dan akhirnya mudah di terima pasar.

3. Terminal WiMAX akan banyak digunakan seperti komputer notebook, smart phone, karena didukung oleh banyak pihak yang setingkat otorisasinya kemungkinan WiMAX lebih cepat diterima pasar.

2.10.2 Kekurangan WiMAX

Ada beberapa kekurangan WiMAX, antara lain [3]:

1. Karena menggunakan pita spektrum frekuensi tinggi, maka cakupan layanan WiMAX lebih kecil dibanding 3G sehingga jumlah base station yang dibutuhkan untuk mencakup luas yang sama dibutuhkan lebih banyak jumlah base station.

2. Alokasi spektrum frekuensi WiMAX memerlukan penyesuaian terhadap alokasi frekuensi eksisting di setiap negara. Ketidak seragamana lokasi frekuensi menyebabkan harga perangkat menjadi mahal.

3. Kemampuan WiMAX untuk mobilitas tidak sebagus sistem seluler dan konsumsi baterai akan lebih boros.

2.11 Dual Band

Dual band memiliki dua frekuensi gelombang radio. Kelebihan dual band dibandingkan dengan single band adalah dapat mengurangi drop call dan gangguan network busy. Karena jangkauannnya yang lebih luas dibanding single band, dengan dual band hubungan international meningkat sebab frekuensi semakin mudah dijangkau. Kelebihan dual band dibandingkan dengan single band adalah dapat mengurangi dibandingkan single band, dan mengurangi ganggua jangkauannnya yang lebih luas dibanding single band, dengan dual band hubunga

2.8 Applied Wave Research (AWR) Microwave 2004

Dalam tugas akhir ini, simulator yang digunakan adalah AWR Microwave 2004. Microwave Office memungkinkan untuk merancang sirkuit terdiri dari skema dan elektromagnetik ( EM ) struktur dari database model listrik yang luas , kemudian menghasilkan tata letak representasi dari perancangan ini. Simulasi dapat digunakan menggunakan salah satu mesin simulasi Microwave Office, simulator linear, keseimbangan harmonik simulator canggih, 3D-planar EM simulator yang menampilkan output dalam berbagai grafis bentuk berdasarkan analisis kebutuhan, dapat menyesuaikan atau mengoptimalkan perancangan dan perubahan secara otomatis dan langsung tercermin dalam tata letak. Adapun tampilan dari AWR Microwave 2004 adaalh seperti terlihat pada Gambar 2.9

Gambar 2.9 Tampilan Awal AWR Microwave 2004

Elektromagnetik (EM) simulator menggunakan persamaan Maxwell untuk menghitung respon struktur geometri dari fisiknya. Simulasi EM ideal karena dapat mensimulasikan struktur yang sangat sewenang-wenang dan masih memberikan hasil yang sangat akurat. Selain itu, EM simulator tidak terpengaruh

terhadap banyak kendala model sirkuit karena menggunakan persamaan dasar untuk menghitung respon. Salah satu keterbatasan EM simulator adalah simulasi waktu berjalan secara eksponensial dengan ukuran masalah, sehingga penting untuk meminimalkan kompleksitas masalah untuk mencapai hasil yang tepat waktu. Mekanisme dari AWR Microwave ini, adalah mensimulasikan rancangan dan data yang masukkan kedalam simulator dengan memberikan hasil yang sesuai dengan parameter yang kita inginkan. Adapun langkah-langkah yang dilakukan untuk mendapatkan hasil perancangan antena mikrostrip patch segitiga array menggunakan simulator AWR Microwave 2004, adalah:

1. Menyediakan layout baru untuk meracang antena, seperti terlihat pada Gambar 2.9

2. Membuat struktur EM.

Dalam perancangan struktur EM tersebut, hal yang perlu diperlu diperhatikan adalah melengkapi enclouser pada EM structure, untuk mendapatkan ukuran substrat, patch , bounderies dari antena yang akan dirancang. Setelah setiap elemen dilengkapi, perancangan antena mikrostrip segitiga dapat dirancang pada lembar kerja EM sturktur yang tersedia.

3. Setelah perancanga selesai dilakukan, simulator AWR akan memperoleh hasil simulasi parameter yang ingin dihasilkan, yaitu frekuensi, VSWR, Pola radiasi dari menu graph.

Untuk menghasilkan parameter yang diinginkan simulator AWR melakukan proses simulasi samapi beberapa waktu, dimana dalam proses simulasi tersebut, tidak terjadi perubahan data apabila simulasi dilakukan berulang-ulang dengan

bentuk, susunan dan data yang sama, namun apabila dilakukan perubahan bentuk, susunan, dan data hasil simulasi akan berubah sesuai dengan perubahan yang dilakukan.

2.9 WLAN

Jaringan lokal tanpa kabel atau WLAN adalah suatu jaringan area lokal tanpa kabel dimana media transmisi nya menggunakan frekuensi radio (RF) dan infrared (IR), untuk memberi sebuah koneksi jaringan keseluruh pengguna dalam area disekitarnya. Pada tahun 1997, sebuah lembaga independen bernama IEEE membuat spesifikasi/standar WLAN pertama yang diberikode 802.11. Peralatan yang sesuai standar 802.11 dapat bekerja pada frekuensi 2,4 GHz, dan kecepatan transfer data (throughput) teoritis maksimal 2Mbps [4].

Standar 802.11b saat ini yang paling banyak digunakan satu. Menawarkan thoroughput maksimum dari 11 Mbps (6 Mbps dalam praktek) dan jangkauan hingga 300 meter di lingkungan terbuka. Standar ini menggunakan rentang frekuensi 2,4 GHz, dengan 3 saluran radio yang tersedia.

Spesifikasi yang digunakan dalam WLAN adalah 802.11 dari IEEE dimana ini juga sering disebut dengan WiFi (wireless fidelity) standar yang berhubungan dengan kecepatan akses data.

WiMAX merupakan singkatan dari Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) adalah teknologi telekomunikasi dengan transmisi data nirkabel yang juga dapat digunakan untuk akses internet.

Teknologi yang dikembangkan sesuai dengan standart spesifikasi IEEE 802.16 ini juga dikenal dengan sebutan Broadband Wireless Access (BWA). Sebutan WiMAX sendiri diperkenalkan oleh WiMAX forum yang berdiri pada tahun 2001 untuk menentukan standarisasi teknologi dan perangkat yang digunakan. Standar WiMax pada awalnya dirancang untuk rentang frekuensi 10 s.d. 66 GHz. 802.16a, diperbaharui pada 2004 menjadi 802.16-2004 (dikenal juga dengan 802.16d) menambahkan rentang frekuensi 2 sampai dengan 11 GHz dalam spesifikasi. 802.16d dikenal juga dengan fixed WiMax, diperbaharui lagi menjadi 802.16e pada tahun 2005 (yang dikenal dengan mobile WiMax) dan menggunakan orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) yang lebih memiliki skalabilitas dibandingkan dengan standar 802.16d yang menggunakan OFDM 256 sub-carriers.

Spesifikasi WiMax membawa perbaikan atas keterbatasan-keterbatasan standar WiFi dengan memberikan lebar pita yang lebih besar dan enkripsi yang lebih bagus. Standar WiMax memberikan koneksi tanpa memerlukan Line of Sight (LOS) dalam situasi tertentu. Alokasi frekuensi WiMAX secara global di implementasikan pada pita 2,3 GHz, 2,5 GHz, 3,3 GHz, 3,5 GHz, 5,8 GHz dan 10,5 GHz. Alokasi frekuensi tersebut dibagi atas regional-regional negara[5].

WiMAX forum menetapkan 2 band frekuensi utama pada certication profile untuk fixed WiMAX (band 3,5 GHz dan 5,8 GHz), sementara untuk

mobile WiMAX ditetapkan 4 band frekuensi pada system profile release-1, yaitu band 2,3 GHz, 2,5 GHz, 3,3 GHz dan 3,5 GHz.

Secara umum terdapat beberapa alternative frekuensi untuk teknologi WiMAX sesuai dengan peta frekuensi dunia. Dari alternative tersebut band frekuensi 3,5 GHz menjadi frekuensi mayoritas fixed WiMAX di beberapa negara, terutama untuk negara-negara di Eropa, Kanada, Timur-Tengah, Australia dan sebagian Asia. Sementara frekuensi yang mayoritas digunakan untuk Mobile WiMAX adalah 2,5 GHz. Frekuensi fixed WiMAX di band 3,3 GHz hanya muncul di negara-negara Asia. Hal ini terkait dengan penggunaan band 3,5 GHz untuk komunikasi satelit, demikian juga dengan di Indonesia. Band 3,5 GHz di Indonesia digunakan oleh satelit Telkom. Dengan demikian penggunaan secara bersamaan antara satelit dan wireless terrestrial di frekuensi 3,5 GHz akan menimbulkan potensi interferensi terutama di sisi satelit.

2.10.1 Kelebihan WiMAX

Adapun beberapa kelebihan WiMAX, antara lain [3] :

1. WiMAX merupakan teknologi broadband wireless acess yang menawarkan standar open, dengan aplikasi fixed dan mobile (portable). 2. Lisensi WiMAX berbasis regional, bukan nasional seperti 3G sehingga

biaya lisensi lebih murah dan akhirnya mudah di terima pasar.

3. Terminal WiMAX akan banyak digunakan seperti komputer notebook, smart phone, karena didukung oleh banyak pihak yang setingkat otorisasinya kemungkinan WiMAX lebih cepat diterima pasar.

2.10.2 Kekurangan WiMAX

Ada beberapa kekurangan WiMAX, antara lain [3]:

1. Karena menggunakan pita spektrum frekuensi tinggi, maka cakupan layanan WiMAX lebih kecil dibanding 3G sehingga jumlah base station yang dibutuhkan untuk mencakup luas yang sama dibutuhkan lebih banyak jumlah base station.

2. Alokasi spektrum frekuensi WiMAX memerlukan penyesuaian terhadap alokasi frekuensi eksisting di setiap negara. Ketidak seragamana lokasi frekuensi menyebabkan harga perangkat menjadi mahal.

3. Kemampuan WiMAX untuk mobilitas tidak sebagus sistem seluler dan konsumsi baterai akan lebih boros.

2.11 Dual Band

Dual band memiliki dua frekuensi gelombang radio. Kelebihan dual band dibandingkan dengan single band adalah dapat mengurangi drop call dan gangguan network busy. Karena jangkauannnya yang lebih luas dibanding single band, dengan dual band hubungan international meningkat sebab frekuensi semakin mudah dijangkau. Kelebihan dual band dibandingkan dengan single band adalah dapat mengurangi dibandingkan single band, dan mengurangi ganggua jangkauannnya yang lebih luas dibanding single band, dengan dual band hubunga