Rancang Bangun Antena Mikrostrip Patch Array Segiempat Triple-Band ( 2,3 Ghz, 3,3 Ghz Dan 5,8 Ghz )

  

RANCANG BANGUN ANTENA MIKROSTRIP PATCH ARRAY

SEGIEMPAT TRIPLE-BAND (2,3 GHz, 3,3 GHz dan 5,8GHz)

Disusun

Oleh :

  

RAMLI QADAR

NIM : 110422007

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

  ABSTRAK

  Antena triple band merupakan suatu jenis antena yang dapat bekerja secara bersamaan pada 3 range frekuensi yang berbeda tanpa memerlukan 3 buah antena yang berbeda fisik. Kelebihan lainnya dapat mengurangi drop call dan gangguan network busy. Jenis antena ini dapat menjangkau lebih jauh lagi frekuensi gelombang elektromagnetik dibanding dengan antena single band dan

  

dual band sehingga hubungan internasional akan semakin meningkat karena

frekuensi akan semakin mudah untuk dijangkau.

  Tugas Akhir ini merancang antena mikrostrip patch segiempat yang bekerja pada tiga frekuensi yaitu 2,3 GHz, 3,3 GHz dan 5,8 GHz yang digunakan untuk aplikasi antena dengan bandwidth yang besar. Antena Mikrostrip ini terdiri dari tiga buah patch segiempat yang disusun secara array dan dihubungkan oleh junction pada saluran pencatunya

  Hasil yang didapatkan dalam pengukuran antena ini adalah antena bekerja pada frekuensi 2,3 GHz – 2,4GHz dengan gain pada simulasi 5,72 dB dan VSWR minimum 1,21 dan pola radiasi cenderung unidirectional. Frekuensi kedua bekerja dari 3,3 GHz – 3,4 GHz dengan gain pada simulasi 7,63 dB dan VSWR minimum 1,63 dan pola radiasi cenderung omniderctional. Frekuensi ketiga bekerja dari 5,7 GHz-5,8 GHz dengan gain pada simulasi 5,8 dB dan VSWR minimum pada simulasi 1,404.

  Kata kunci : Triple-Band, antena mikrostrip.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis ucapkan Kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat, pertolongan dan kasih-Nya penulis diberi pengetahuan, kekuatan dan kesehatan hingga mampu menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya.

  Tugas Akhir ini berjudul “ RANCANG BANGUN ANTENA MIKROSTRIP PATCH ARRAY SEGIEMPAT TRIPLE-BAND ( 2,3 GHz, 3,3 GHz dan 5,8 GHz )”. Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan pada Departemen Teknik Elektro Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara.

  Dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini penulis banyak menemukan berbagai kesulitan dan hambatan. Namun berkat bantuan, bimbingan dan arahan dari Dosen Pembimbing dan juga teman-teman. Oleh karena itu pada kesempatan ini dengan penuh rasa hormat dan hati yang tulus, penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1.

  Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe, ST, MT selaku dosen pembimbing Tugas Akhir atas bimbingan, dukungan dan motivasi kepada penulis.

  2. Bapak Ir.Arman Sani, MT selaku Dosen Pembimbing Akademik selama mengikuti perkuliahan, dan Dosen Pembanding yang membantu dalam penyempurnaan tugas akhir ini.

  4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dan sebagai dosen pembanding untuk penyempurnaan Tugas Akhir ini

  5. Seluruh staf pengajar di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah mengajar dan mendidik penulis.

  6. Seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara.

  7. Teman – teman Ekstensi Teknik Telekomunikasi angkatan 2011 Ibrahim Sinaga, Kak Eva, Ariswoyo, Chandra dan semua teman buat kebersamaan dalam mengikuti pendidikan. Serta untuk semua senior dan junior Ekstensi Teknik Telekomunikasi USU.

  8. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu oleh penulis, yang selalu membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  9. Teristimewa penulis ucapkan banyak terima kasih kepada kedua Orangtua tercinta Mariani Nasution yang telah membesarkan, membimbing dan memberi dukungan sehingga dapat menyelesaikan gelar kesarjanaan pada Departemen Teknik Elektro Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara.

  10. Terima kasih buat Abang dan Kakak yang selalu memberi Motivasi dalam pembuatan Tugas Akhir ini.

  Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam pembuatan Laporan Tugas Akhir ini. Untuk itu dengan segala kerendahan hati, penulis menerima kritik dan saran untuk membangun demi kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini.

  Akhirnya penulis kembali mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.

  Besar harapan penulis semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya.

  Medan, Januari 2015 Penulis RAMLI QADAR NIM: 110422007

  

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................... i

ABSTRAK ..................................................................................................... ... ii

KATA PENGANTAR ................................................................................. ...... iii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR ................................................................................... ... ix

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xi

  BAB I PENDAHULUAN

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

  1.2 Rumusan Masalah ................................................................................. 2

  1.3 Tujuan Penulisan .................................................................................. 2

  1.4 Batasan Masalah ................................................................................... 3

  1.5 Sistematika Penulisan ........................................................................... 3

  BAB II DASAR TEORI

  2.1 Antena Mikrostrip .............................................................................. 5

  2.2 Parameter – Parameter Antena Mikrostrip ......................................... 9

  2.2.1 VSWR …………………………………................................. 9

  2.2.2 Frekuensi................................................................................ 11

  2.2.3 Bandwidth……………… ..................................................... 12

  2.2.4 Gain Antena………............................................................... 13

  2.2.5

  2.2.6 Return Loss ......................................................................... 17

  3.2 Perangkat yang Digunakan ............................................................... 27

  4.1 Umum .............................................................................................. 35

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  3.8 VNA Master Anritsu MS2034B 9KHz-4GHz…………………….. 33

  3.7 Perancangan T-Junction ................................................................... 33

  3.6 Perancangan Lebar Saluran Pencatu ................................................. 32

  3.5 Jenis Substrat yang Digunakan ........................................................ 31

  3.4 Perancangan Elemen Antena .......................................................... 29

  3.3 Diagram Alir Perancangan Antena .................................................. 28

  3.1 Perancangan Antena.......................................................................... 26

  2.2.7 Impedansi Masukan.............................................................. 17

  BAB III PERANCANGAN ANTENA

  2.7 Perangkat Lunak AWR Microwave Office 2004 ............................. 22

  2.6 T-Junction.......................................................................................... 22

  2.5.2 Antena Mikrostrip Patch Segiempat array………………… 21

  2.5.1 Antena Mikrostrip Patch Segiempat …………..………….. 20

  2.5 Antena Triple-band……………………….…................................... 20

  2.4 Teknik Array………........................................................................... 19

  2.3 Lokasi Titik Pencatu......................................................................... 18

  4.2 Hasil Simulasi Pada masing-masing Patch tunggal ......................... 35

  4.2.1 Simulasi Pada Patch Tunggal untuk Frekuensi 2,3 GHz………………………………...………… 35

  4.2.2 Simulasi Pada Patch Tunggal untuk Frekuensi 3.3 GHz……………………………...…………… 36

  4.2.3 Simulasi Pada Patch Tunggal untuk Frekuensi 5.8 GHz………………...………………………… 37

  4.3 Hasil Simulasi Triple-band…… ....................................................... 38

  4.3.1 Analisis Hasil Simulasi Gain dan Pola Radiasi…................... 44

  4.4 Pengukuran antenna ......................................................................... 45

  4.5 Hasil dan Analisa antena setelah Fabrikasi………………………... 46

  4.5.1 Pengukuran VSWR…………………………………………. 46

  4.5.2 Pengukuran Return Loss…………………….………………. 48

  4.5.3 Pengukuran Pola Radiasi…………….……………………… 50

  4.6 Analisis Pencpaian antena…………………....………………….... 54

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1 Kesimpulan ....................................................................................... 55

  5.2 Saran ................................................................................................. 56

  

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ xii

LAMPIRAN

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Antena sebagai pengirim dan penerima......................................... 5Gambar 2.2 Antena Mikrostrip ........................................................................ 8Gambar 2.3 Bentuk Patch Antena Mikrostrip .................................................. 9Gambar 2.4 Pola radiasi antena mikrostrip ..................................................... 16Gambar 2.5 Struktur Antena Mikrostrip……………………………………... 22Gambar 2.6 T-junction .................................................................................... 23Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Antena Triple Band ......................... 28Gambar 3.2 Tampilan TXLine 2003 untuk Dimensi Saluran Pencatu ............ 32Gambar 4.1 Nilai VSWR hasil iterasi elemen tunggal frekuensi 2.3 GHz......................................................................... 35Gambar 4.2 Pola Radiasi dan Gain Elemen Tunggal frekuensi 2,3 GHz........ 36Gambar 4.3 Nilai VSWR rancangan awal elemen tunggal frekuensi 3.3 GHz …………………………………………........ 36Gambar 4.4 Pola Radiasi dan Gain Elemen Tunggal frekuensi 3,3 GHz......... 37Gambar 4.5 Nilai VSWR rancangan awal elemen tunggal frekuensi 5,8 GHz……………………………………………..... 37Gambar 4.6 Pola Radiasi dan Gain Elemen Tunggal frekuensi 5,8 GHz......... 38Gambar 4.7 Model Antena Mikrostrip Patch Array

  Segiempat Triple-Band ………………………………................ 38

Gambar 4.8 Nilai VSWR Awal Antena

  Triple - Band Patch Segiempat Array ………………………...... 39

Gambar 4.9 Nilai VSWR yang optimal untuk bandwidth yang diinginkan……………………………………………........ 43Gambar 4.10 Pola Radiasi dan Gain frekuensi 2,3 GHz…………………...... 44Gambar 4.11 Pola Radiasi dan Gain frekuensi 3,3 GHz………………….... .. 44Gambar 4.12 Pola Radiasi dan Gain frekuensi 5,8 GHz……………. ............ 45Gambar 4.13 Antena yang sudah di fabrikasi…………................................... 45Gambar 4.14 Pengukuran VSWR dengan Menggunakan

  VNA meter……………………………….................................. 46

Gambar 4.15 Grafik VSWR…………............................................................. 48Gambar 4.16 Pengukuran Return Loss dengan Menggunakan

  VNA meter…………………..................................................... 48

Gambar 4.17 Grafik Return Loss……………………………………………. 50Gambar 4.18 Pola Radiasi Frekuensi 2,3 GHz……………………………… 51Gambar 4.19 Pola Radiasi Frekuensi 3,3 GHz……………………………… 51

  

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Spesifikasi Antena............................................................................. 27Tabel 3.2 Spesifikasi Substrat........................................................................... 32Tabel 4.1 Data Pergeseran patch dengan mengurangi jarak patch…............... 40Tabel 4.2 Data Pergeseran patch dengan Menambahi jarak patch.................. 40Tabel 4.3 Data Perubahan ukuran patch……………………………............... 41Tabel 4.4 Data Hasil Iterasi Perubahan Jarak Letak Titik

  Pencatu Setiap Elemen………………………................................. 43

Tabel 4.5 Hasil Pengukuran VSWR…………………………………............. 46Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Return Loss………………................................. 49Tabel 4.7 Perbandingan hasil untuk frekuensi 2,3 GHz……………………… 52Tabel 4.8 Perbandingan hasil untuk frekuensi 3,3 GHz……………………… 52Tabel 4.9 Perbandingan hasil untuk frekuensi 3,3 GHz……………………… 53Tabel 4.10 Analisis Capaian Antena untuk

  Frekuensi 2,3 GHz............................................................................. 53