Rancang Bangun Antena Mikrostrip Patch Segiempat Dengan Tipe Polarisasi Melingkar Menggunakan Metode Slot Diagonal
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Antena Mikrostrip Patch Segiempat
Antena mikrostrip adalah suatu konduktor metal yang menempel di atas
bidang pentanahan (ground plane) yang diantaranya terdapat bahan substrat
dielektrik (dielectric substrate). Elemen antena mikrostip terpancar secara efisien
sebagai alat pada papan tercetak mikrostrip [6]. Bentuk umum antena mikrostrip
terlihat pada Gambar 2.1.
h
L
Patch
W
Dielektric substrate (εr)
Ground Plane
Gambar 2.1 Bentuk Umum Antena Mikrostrip [Balanis]
Bagian antena mikrostrip terdiri dari:
1.
Radiating patch (patch antena elemen peradiasi), bagian yang terletak
paling atas dari antena dan terbuat dari bahan konduktor ini berfungsi untuk
meradiasikan gelombang elektromagnetik ke udara; patch dapat berbentuk
lingkaran, persegi panjang, segitiga.
2.
Dielectric substrate (substrat dielektrik), berfungsi sebagai media penyalur
gelombang elektromagnetik dari catuan. Ketebalan substrat berpengaruh
pada bandwidth dari antena.
3.
Ground plane (bidang pentanahan), yaitu lapisan paling bawah yang
berfungsi sebagai reflektor yang memantulkan sinyal yang tidak diinginkan
[7].
Universitas Sumatera Utara
Antena mikrostrip dalam perancangan ini menggunakan patch yang
berbentuk segiempat. Patch segiempat lebih banyak digunakan karena kemudahan
dalam analisis dan proses fabrikasi. Untuk mencari dimensi antena mikrostrip (W
dan L), harus diketahui terlebih dahulu parameter bahan yang digunakan yaitu
tebal dielektrik (h), konstanta dielektrik (�� ) dan rugi–rugi bahan. Panjang antena
mikrostrip harus disesuaikan, karena impedansi input dapat berubah.
Pendekatan yang digunakan untuk mencari panjang dan lebar antena
mikrostrip dapat menggunakan Persamaan (2.1) dan Persamaan (2.2) [5].
�
�=
(� +1)
2�0 � �
(2.1)
2
� = ���� − 2∆�
Sementara untuk mencari nilai Leff mengunakan Persamaan (2.3).
�
���� =
2�0 ������
(2.2)
(2.3)
Untuk mencari nilai ����� digunakan Persamaan (2.4).
����� =
1
�� + 1 �� − 1
⎛
⎞
+
2
2
�1 + 12ℎ��
⎝
⎠
(2.4)
Akibat adanya fringing effect, penampang pada patch mikrostrip terlihat
lebih besar secara elektrik daripada penampang fisiknya. Ukuran dari panjang
penampang bertambah pada setiap sisi dengan suatu jarak yang dinyatakan
dengan ΔL.
Δ� = 0,412ℎ
�
(����� + 0.3) � ℎ + 0.264�
(2.5)
�
(����� − 0.258 ) � ℎ − 0.8�
Gambar 2.2 menunjukkan perbedaan panjang antara L dan Leff.
Universitas Sumatera Utara
Δ�
Δ�
L
W
(a) Tampak atas
Patch
εr
h
(b) Tampak samping
Gambar 2.2 Bentuk Fisik dan Panjang Efektif Patch Antena Mikrostrip [11]
Keterangan :
W
: Lebar patch
L
: Panjang patch
��
: Konstanta dielektrik
�0
: Frekuensi kerja antena
Leff
: Panjang patch efektif
∆L
: Perbedaan panjang antara L dan Leff yang disebabkan karena adanya
�
: Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik di ruang bebas ( 3x108)m/s
fringing efects (efek medan tepi)
εreff
: Konstanta dielektrik relatif
Antena mikrostrip pertama kali diperkenalkan pada tahun 1950, dan
perkembangannya dilakukan secara serius pada tahun 1970. Melalui beberapa
dekade penelitian, diketahui bahwa kemampuan beroperasi antena mikrostrip
diatur oleh bentuknya. Antena mikrostrip merupakan salah satu antena yang
Universitas Sumatera Utara
paling populer saat ini. Hal ini disebabkan karena antena mikrostrip sangat cocok
digunakan untuk perangkat telekomunikasi yang sekarang ini memperhatikan
bentuk dan ukuran[8].
Adapun beberapa keuntungan antena mikrostrip adalah sebagai berikut[9]:
1. Memiliki beban yang ringan dan bentuk yang kecil
2. Memiliki biaya fabrikasi yang rendah maka dapat diproduksi dalam jumlah
yang banyak
3. Mendukung adanya linear serta polarisasi sirkular
4. Mampu beroperasi pada dua atau tiga frekuensi kerja
5. Memiliki mekanik kuat ketika dipasang pada permukaan kaku.
Sedangkan beberapa kelemahan antena mikrostrip adalah sebagai berikut:
1. Memiliki lebar pita yang sempit
2. Memiliki efisiensi yang rendah
3. Memiliki perolehan gain yang rendah
4. Terdapat radiasi asing dari penyambungan
5. Memiliki kapasitas pengaturan daya rendah.
2.2 Parameter Antena
Parameter antena merupakan suatu bagian
yang penting dalam
mendeskripsikan suatu antena. Dalam perancangan sebuah antena, ada beberapa
parameter yang harus dipahami. Diantaranya adalah VSWR (Voltage Standing
Wave Ratio), return loss, axial ratio dan gain. Nilai-nilai parameter dapat dihitung
dari S-Parameter (Scattering Parameter).
2.2.1 S-Parameter
S-Parameter (Scattering Parameter) merupakan suatu konsep magnitude
dan phase gelombang berjalan dan juga dasar alat karakterisasi n-port
networks[13]. Jaringan n-port linear dikarakterisasi oleh sejumlah parameter
kontak yang ekivalen seperti transfer matrix, impedance matrix, admittance
matrix dan scattering matrix. Gambar 2.3 menunjukkan tipe jaringan 2-port.
Universitas Sumatera Utara
a1
b1
I1
+
V1
-
I2
2-port
network S
+
V2
-
a2
b2
Gambar 2.3 Two-Port Network [14]
Berdasarkan Gambar 2.3 transfer matrix dari 2-port network juga dikenal
sebagai maktriks ABCD, menghubungkan tegangan dan arus pada port 1 kepada
port 2 sebaliknya impedance matrix menghubungkan kedua tegangan V1, V2 ke
kedua arus I1, I2. Scattering matrix menghubungkan gelombang pergi b1, b2 ke
gelombang dating a1, a2.
�
�
� 1 � = � 11
�21
�2
�12 �1
�
� �� � , � = � 11
�22
�21
2
�12
� (���������� ������)
�22
(2.6)
Elemen matriks �11 , �12 , �12 , �22 scattering parameter atau S-Parameter.
Parameter �11 , �22 memiliki arti koefisien refleksi dan �12 , �22 memiliki arti koefisien
transmisi (gain)[14]. Dan untuk port yang lebih dari 2 dapat dibuat ke persamaan matriks
menjadi:
�11
�1
�
�
� 2 � = � 21
⋮
⋮
�N1
��
�1
|�
�1 2
�12
�22
⋮
�N2
… �1N �1
… �2N �2
�� ⋮ �
⋮
… �NN �N
(2.7)
= 0 = koefisien refleksi masukan Гin
(2.8)
�21 = �2 |�2 = 0 = koefisien refleksi datang (gain)
(2.9)
�11 =
�
�
1
�12 = �1 |�1 = 0 = koefisien refleksi pantul (gain)
�22 =
(2.10)
2
�2
|�
�2 1
= 0 = koefisien refleksi keluaran Гout
(2.11)
Universitas Sumatera Utara
2.2.2 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)
VSWR adalah kemampuan suatu antena untuk bekerja pada frekuensi
yang diinginkan. Pengukuran VSWR berhubungan dengan pengukuran koefisien
refleksi dari antena tersebut (Γ). Nilai VSWR merupakan representasi dari
peristiwa standing wave. Peristiwa standing wave terjadi jika terdapat dua
gelombang yang merambat pada arah berlawanan dalam media yang sama dan
frekuensi antara gelombang datang dengan gelombang yang dipantulkan besarnya
sama. Nilai VSWR antara 1 sampai tak hingga, apabila VSWR bernilai 1 berarti
tidak ada pantulan di dalam mikrostrip. Suatu antena dikatakan bekerja baik jika
VSWR bernilai antara 1 sampai dengan 2[5]. Persamaan matematis mencari nilai
koefisien tegangan refleksi (Γ) dapat dilihat pada Persamaan (2.12).
�� − �0
�0+
Γ= −=
�0
�� + �0
(2.12)
Dimana �� adalah impedansi beban (load) dan �0 adalah impedansi
saluran lossless. Koefisien refleksi tegangan (Γ) memiliki nilai kompleks, yang
merepresentasikan besarnya magnitudo dan fasa dari refleksi. Untuk beberapa
kasus yang sederhana, ketika bagian imajiner dari Γ adalah nol, maka :
• Γ = − 1 : refleksi negatif maksimum, ketika saluran terhubung singkat,
• Γ = 0 : tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaan matched sempurna,
• Γ = + 1 : refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian terbuka.
Adapun rumus untuk mencari nilai VSWR adalah terdapat pada Persamaan
(2.13)
���� =
|�|���
1 + |Γ|
=
|�|���
1 − |Γ|
(2.13)
Kondisi terbaik adalah ketika VSWR bernilai 1 (VSWR=1) yang berarti
tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna. Tetapi pada
praktiknya nilai tersebut sulit untuk didapat. Umumnya nilai VSWR dianggap
masih baik adalah VSWR ≤ 2[10].
Universitas Sumatera Utara
2.2.3
Return Loss (S11)
Return loss adalah besaran yang menunjukkan nilai loss (rugi) dari power
input terhadap power refleksi dari suatu antena. Nilai return loss diperoleh dari
hasil pengukuran pada alat vector network analyzer. Nilai return loss dinyatakan
dalam satuan dB berkisar antara -∞ sampai 0 dB. Suatu antena dikatakan bekerja
baik jika S11 ≤ -9,54 dB [2]. Hubungan return loss dengan daya yang dipantulkan
(Pr) dan daya yang datang (Pi) dapat dilihat pada Persamaan (2.14).
S11 (��) = 10 ���10 Γ
(2.14)
2.2.4 Polarisasi
Polarisasi antena adalah polarisasi dari gelombang yang ditransmisikan oleh
antena. Jika arah tidak ditentukan maka polarisasi merupakan polarisasi pada arah
gain maksimum. Pada praktiknya, polarisasi dari energi yang teradiasi bervariasi
dengan arah dari tengah antena, sehingga bagian lain dari pola radiasi mempunyai
polarisasi yang berbeda.
Polarisasi dari gelombang yang teradiasi didefinisikan sebagai suatu
keadaan gelombang elektromagnet yang menggambarkan arah dan magnitudo
vektor medan elektrik yang bervariasi menurut waktu. Selain itu, polarisasi juga
dapat didefinisikan sebagai gelombang yang diradiasikan dan diterima oleh antena
pada suatu arah tertentu. Polarisasi dapat diklasifikasikan sebagai linear (linier),
circular (melingkar), atau elliptical (elips)[1].
a. Polarisasi Linier
Polarisasi linier (Gambar 2.4) terjadi jika suatu gelombang yang berubah
menurut waktu pada suatu titik di ruang memiliki vektor medan elektrik
(magnet) pada titik tersebut selalu berorientasi pada garis lurus yang sama pada
setiap waktu.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Polarisasi Linier [1]
Hal ini dapat terjadi jika vektor (elektrik maupun magnet) memenuhi :
• Hanya ada satu komponen
• Dua komponen yang saling tegak lurus secara linier yang berada pada
perbedaan fasa waktu atau 1800 atau kelipatannya.
b. Polarisasi Melingkar
Polarisasi melingkar (Gambar 2.5) terjadi jika suatu gelombang yang berubah
menurut waktu pada suatu titik memiliki vektor medan elektrik (magnet) pada
titik tersebut berada pada jalur lingkaran sebagai fungsi waktu. Kondisi yang
harus dipenuhi untuk mencapai jenis polarisasi ini adalah :
• medan harus mempunyai 2 komponen yang saling tegak lurus linier
• kedua komponen tersebut harus mempunyai magnitudo yang sama
• kedua komponen tersebut harus memiliki perbedaan fasa waktu pada
kelipatan ganjil 900.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5 Polarisasi Melingkar [1]
c. Polarisasi Elips
Polarisasi elips (Gambar 2.6) terjadi ketika gelombang yang berubah menurut
waktu memiliki vektor medan (elektrik atau magnet) berada pada jalur
kedudukan elips pada ruang.
Gambar 2.6 Polarisasi Elips [1]
Universitas Sumatera Utara
Kondisi yang harus dipenuhi untuk mendapatkan polarisasi ini adalah :
• Medan harus mempunyai dua komponen linier ortogonal
• Kedua komponen tersebut harus berada pada magnitudo yang sama atau
berbeda
• Jika kedua komponen tersebut tidak berada pada magnitudo yang sama
perbedaan fasa waktu antara kedua komponen tersebut harus tidak bernilai
00 atau kelipatan 1800 (karena akan menjadi linier). Jika kedua komponen
berada pada magnitudo yang sama makan perbedaan fasa diantara kedua
komponen tersebut harus tidak merupakan kelipatan ganjil dari 900 (karena
akan menjadi lingkaran).
2.2.5 Axial ratio
Axial ratio merupakan bagian dari parameter antena yaitu polarisasi yang
merupakan penggambaran arah medan listrik. Axial ratio adalah perbandingan
magnitudo mayor dengan magnitudo minor, yang dirumuskan pada Persamaan
(2.15).
����� ����� =
E(minor)
E(mayor)
(2.15)
Untuk mendapatkan polarisasi circular, axial ratio tidak boleh lebih dari 3
dB. Nilai 3 dB didapat dari adanya faktor rugi-rugi polarisasi dari adanya rugirugi daya yang terekstrak dikarenakan gelombang datang tidak sejajar dengan
polarisasi antena. Axial ratio selalu dijadikan ukuran kualitas pada sebuah antena
ketika polarisasi antena yang diinginkan adalah polarisasi melingkar. Axial ratio
adalah rasio dari sumbu mayor dan sumbu minor pada polarisasi elips. Sebagai
catatan bahwa polarisisasi melingkar dan linier adalah kasus khusus dari polarisasi
elips. Arah propagasi dan arah rotasi polarisasi elips dapat dilihat pada Gambar
2.7 [5].
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.7 Arah propagasi polarisasi elips
Rumus axial ratio secara teoritis dapat dilihat pada Persamaan (2.16)[5].
�� (��) = 20 ���
major axis
ΟA
= 20 ���
minor axis
ΟB
(2.16)
Daerah polarisasi melingkar terdiri dari dua komponen orthogonal medan
E pada amplitude yang sama dan memiliki perbedaan fasa sebesar 900. Karena
komponennya memiliki magnitude yang sama, maka pada polarisasi melingkar
axial ratio-nya adalah 1 (atau 0 dB). Namun pada sebagian besar aplikasi antena
mikrostrip axial ratio sebesar 3 dB sudah dianggap cukup untuk menggambarkan
polarisasi melingkar antena.
2.2.6 Gain
Gain (directive gain) adalah perbandingan antara intensitas radiasi suatu
antena pada suatu arah utama dengan intensitas radiasi dari antena isotropik yang
menggunakan sumber daya masukan yang sama [1]. Satuan yang digunakan untuk
gain adalah desibel. Ada 2 jenis parameter gain, yaitu absolute gain dan relative
gain. Absolute gain pada sebuah antena didefinisikan sebagai perbandingan antara
intensitas pada arah tertentu dengan intensitas radiasi yang diperoleh jika daya
yang diterima oleh antena teradiasi secara isotropik sama dengan daya yang
Universitas Sumatera Utara
diterima oleh antena ��� dibagi dengan 4π. Persamaan matematisnya dapat dilihat
pada Persamaan (2.17).
���� = �
���������� ������� ���� ���ℎ ��������
���������� ������� ���� ��������
���� = 4�
�(�, ∅)
���
(2.17)
Sedangkan relative gain didefinisikan sebagai perbandingan intensitas
radiasi sebuah antena pada arah tertentu dengan intensitas radiasi rata-rata pada
semua arah. Untuk menentukan dimensi elemen peradiasi, maka terlebih dahulu
harus ditentukan frekuensi kerja (f0) yang digunakan untuk mencari panjang
gelombang diruang bebas ( λ 0 )dirumuskan seperti Persamaan (2.18).
λ0 =
�
�0
(2.18)
Setelah nilai �0 diperoleh, maka λ� merupakan panjang gelombang pada
bahan dielektrik yang besarnya dapat dihitung dengan Persamaan (2.19).
λ� =
λ0
√� �
(2.19)
Gain antena mikrostrip patch segiempat dapat diperoleh dengan
menggunakan Persamaan (2.20).
�=
4�
λ�2
(� × �)
(2.20)
dimana :
G
= Gain antena
��
= Panjang gelombang bahan dielektrik
� x � = Luas patch segiempat
Universitas Sumatera Utara
2.3 Teknik Pencatuan Antena Mikrostrip
Ada banyak konfigurasi yang dapat digunakan untuk mencatu antena
mikrostrip. Ada 4 yang paling popular, diantaranya microstrip line, coaxial probe,
aperture coupling dan proximity coupling [11]. Dalam hal ini perancangan
dilakukan dengan teknik pencatu mikrostrip line. Bentuk dari antena ini dapat
dilihat pada Gambar 2.8.
W
L
Gambar 2.8 Antena Mikrostrip Patch Segiempat dengan Slot Diagonal [11]
Antena mikrostrip ini memiliki bentuk patch segiempat, memiliki panjang
(L) dan lebar (W). Bentuknya juga sederhana dengan slot tipis menyilang pada
tengah patch-nya, seperti yang terlihat pada Gambar 2.8. Pada bagian tengah
patch dipotong secara diagonal sehingga membentuk sebuah slot diagonal.
Pemilihan saluran pencatu dengan saluran mikrostrip adalah karena
kemudahan dalam hal fabrikasi dan penentuan matching dari saluran mikrostrip
dapat dengan mudah dilakukan. Untuk mematchingkan antena, hal yang perlu
dilakukan cukup dengan mengubah-ubah panjang dari elemen pencatu atau
dengan memberikan stub dan mengubah-ubah posisinya.
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Perhitungan Lebar Saluran Mikrostrip
Lebar saluran mikrostrip (W) tergantung dari impedansi karakteristik (Zo)
yang diinginkan. Adapun rumus untuk menghitung lebar saluran mikrostrip dapat
dilihat pada Persamaan (2.21)
�=
2ℎ
�� − 1
0,61
�� − 1 − ��(2� − 1) +
���(� − 1) + 0,39 −
��
�
2��
��
(2.21)
Dengan �� adalah konstanta dielektrik relative, dan nilai B dapat diketahui
dari Persamaan (2.22)
�=
60� 2
�0 √��
(2.22)
2.3.2 Karakteristik Saluran Mikrostrip (Microstrip Line) untuk W/h < 1
Konstanta dielektrik efektif (εreff) dapat dilihat pada Persamaan (2.23)
�����
⎡
⎤
�� + 1 �� − 1
1
� 2
⎢
=
+
+ 0,04 �1 − � ⎥
2
2 ⎢
ℎ ⎥
�1 + 12ℎ��
⎣
⎦
(2.23)
Dan karakteristrik impedansi dapat dilihat pada Persamaan (2.24)
�0 =
60
������
8ℎ �
�� � + �
� 4ℎ
(2.24)
2.3.3 Karakteristik Saluran Mikrostrip (Microstrip Line) untuk W/h > 1
Konstanta dielektrik efektif εreff dapat dilihat pada Persamaan (2.4)
sebelumnya. Dan karakteristik impedansi dapat dilihat pada Persamaan (2.25).
�0 = �
ℎ
120�/������
�
+ 1,393 + 2/3ln
( ℎ + 1,44)
(2.25)
Universitas Sumatera Utara
2.4 Sistem GPS (Global Positioning System)
Global Positioning System merupakan bidang aplikasi yang sangat luas
digunakan pada saat ini. Di darat digunakan berupa paparan rute-rute jalan dan
keberadaan posisi pemakai secara real time. Di laut berupa posisi kapal berada
dan di udara berupa posisi kapal terbang yang sedang melintas dan juga berfungsi
membantu penerbangan mode otomatis tanpa ditangani pilot secara langsung.
sedangkan dari pemakaian militer, bidang ini justru sangat menonjol karena
berkaitan dengan pengarahan senjata secara akurat dan juga mengarahkan secara
otomatis senjata ke sasaran tanpa campur tangan operator dengan ketelitian yang
luar biasa bahkan di bawah jarak meter.
Sinyal yang ditransmisikan satelit-satelit GPS sekarang mengirim sinyalsinyal L1 dan L2 dengan frekuensi tengah 1575.42 MHz untuk L1 dan 1227.6
MHz untuk L2. Dalam menjalankan fungsinya, sistem GPS dibagi menjadi 3
segmen yaitu segmen luar angkasa (space segment), segmen darat (ground
segment) dan segmen pengguna.
Segmen ruang angkasa GPS dibangun dengan 24 satelit yang
didistribusikan pada 6 bidang orbit yang membutuhkan 12 jam untuk mengorbit
bumi, selama itu satelit telah melintasi jarak 20.200 km, berarti sekali
mengelilingi bumi tiap harinya atau tiap satelit akan melewati titik yang sama
sekali tiap hari normalnya, 5 satelit selalu berada pada jarak pemakai setiap saat.
Segmen darat terdiri dari stasiun yang menyebar ke seluruh dunia. Induknya
adalah di Colorado (USA) yang mengendalikan segmen ruang angkasa. Data yang
dikumpulkan oleh stasiun monitor digunakan untuk menghitung koreksi posisi
bagi satelit. Proses ini menjamin sinkronisasi satelit-satelit dan keakuratan sinyal
yang dikirim ke bumi [3].
2.5 Applied Wave Research (AWR) Microwave 2004
Dalam tugas akhir ini, simulator yang digunakan adalah AWR Microwave
2004. AWR Microwave Office 2004 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 AWR
Universitas Sumatera Utara
Microwave Office 2004, simulator linier, 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 Office 2004
adalah 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 Office 2004 ini, adalah mensimulasikan
rancangan dan data yang masukkan kedalam simulator dengan memberikan hasil
yang sesuai dengan parameter yang kita inginkan. Adapun langkah-langkah yang
Universitas Sumatera Utara
dilakukan untuk mendapatkan hasil perancangan antena mikrostrip patch segitiga
array menggunakan simulator AWR Microwave Office 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 perancangan 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 sampai 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[12].
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Antena Mikrostrip Patch Segiempat
Antena mikrostrip adalah suatu konduktor metal yang menempel di atas
bidang pentanahan (ground plane) yang diantaranya terdapat bahan substrat
dielektrik (dielectric substrate). Elemen antena mikrostip terpancar secara efisien
sebagai alat pada papan tercetak mikrostrip [6]. Bentuk umum antena mikrostrip
terlihat pada Gambar 2.1.
h
L
Patch
W
Dielektric substrate (εr)
Ground Plane
Gambar 2.1 Bentuk Umum Antena Mikrostrip [Balanis]
Bagian antena mikrostrip terdiri dari:
1.
Radiating patch (patch antena elemen peradiasi), bagian yang terletak
paling atas dari antena dan terbuat dari bahan konduktor ini berfungsi untuk
meradiasikan gelombang elektromagnetik ke udara; patch dapat berbentuk
lingkaran, persegi panjang, segitiga.
2.
Dielectric substrate (substrat dielektrik), berfungsi sebagai media penyalur
gelombang elektromagnetik dari catuan. Ketebalan substrat berpengaruh
pada bandwidth dari antena.
3.
Ground plane (bidang pentanahan), yaitu lapisan paling bawah yang
berfungsi sebagai reflektor yang memantulkan sinyal yang tidak diinginkan
[7].
Universitas Sumatera Utara
Antena mikrostrip dalam perancangan ini menggunakan patch yang
berbentuk segiempat. Patch segiempat lebih banyak digunakan karena kemudahan
dalam analisis dan proses fabrikasi. Untuk mencari dimensi antena mikrostrip (W
dan L), harus diketahui terlebih dahulu parameter bahan yang digunakan yaitu
tebal dielektrik (h), konstanta dielektrik (�� ) dan rugi–rugi bahan. Panjang antena
mikrostrip harus disesuaikan, karena impedansi input dapat berubah.
Pendekatan yang digunakan untuk mencari panjang dan lebar antena
mikrostrip dapat menggunakan Persamaan (2.1) dan Persamaan (2.2) [5].
�
�=
(� +1)
2�0 � �
(2.1)
2
� = ���� − 2∆�
Sementara untuk mencari nilai Leff mengunakan Persamaan (2.3).
�
���� =
2�0 ������
(2.2)
(2.3)
Untuk mencari nilai ����� digunakan Persamaan (2.4).
����� =
1
�� + 1 �� − 1
⎛
⎞
+
2
2
�1 + 12ℎ��
⎝
⎠
(2.4)
Akibat adanya fringing effect, penampang pada patch mikrostrip terlihat
lebih besar secara elektrik daripada penampang fisiknya. Ukuran dari panjang
penampang bertambah pada setiap sisi dengan suatu jarak yang dinyatakan
dengan ΔL.
Δ� = 0,412ℎ
�
(����� + 0.3) � ℎ + 0.264�
(2.5)
�
(����� − 0.258 ) � ℎ − 0.8�
Gambar 2.2 menunjukkan perbedaan panjang antara L dan Leff.
Universitas Sumatera Utara
Δ�
Δ�
L
W
(a) Tampak atas
Patch
εr
h
(b) Tampak samping
Gambar 2.2 Bentuk Fisik dan Panjang Efektif Patch Antena Mikrostrip [11]
Keterangan :
W
: Lebar patch
L
: Panjang patch
��
: Konstanta dielektrik
�0
: Frekuensi kerja antena
Leff
: Panjang patch efektif
∆L
: Perbedaan panjang antara L dan Leff yang disebabkan karena adanya
�
: Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik di ruang bebas ( 3x108)m/s
fringing efects (efek medan tepi)
εreff
: Konstanta dielektrik relatif
Antena mikrostrip pertama kali diperkenalkan pada tahun 1950, dan
perkembangannya dilakukan secara serius pada tahun 1970. Melalui beberapa
dekade penelitian, diketahui bahwa kemampuan beroperasi antena mikrostrip
diatur oleh bentuknya. Antena mikrostrip merupakan salah satu antena yang
Universitas Sumatera Utara
paling populer saat ini. Hal ini disebabkan karena antena mikrostrip sangat cocok
digunakan untuk perangkat telekomunikasi yang sekarang ini memperhatikan
bentuk dan ukuran[8].
Adapun beberapa keuntungan antena mikrostrip adalah sebagai berikut[9]:
1. Memiliki beban yang ringan dan bentuk yang kecil
2. Memiliki biaya fabrikasi yang rendah maka dapat diproduksi dalam jumlah
yang banyak
3. Mendukung adanya linear serta polarisasi sirkular
4. Mampu beroperasi pada dua atau tiga frekuensi kerja
5. Memiliki mekanik kuat ketika dipasang pada permukaan kaku.
Sedangkan beberapa kelemahan antena mikrostrip adalah sebagai berikut:
1. Memiliki lebar pita yang sempit
2. Memiliki efisiensi yang rendah
3. Memiliki perolehan gain yang rendah
4. Terdapat radiasi asing dari penyambungan
5. Memiliki kapasitas pengaturan daya rendah.
2.2 Parameter Antena
Parameter antena merupakan suatu bagian
yang penting dalam
mendeskripsikan suatu antena. Dalam perancangan sebuah antena, ada beberapa
parameter yang harus dipahami. Diantaranya adalah VSWR (Voltage Standing
Wave Ratio), return loss, axial ratio dan gain. Nilai-nilai parameter dapat dihitung
dari S-Parameter (Scattering Parameter).
2.2.1 S-Parameter
S-Parameter (Scattering Parameter) merupakan suatu konsep magnitude
dan phase gelombang berjalan dan juga dasar alat karakterisasi n-port
networks[13]. Jaringan n-port linear dikarakterisasi oleh sejumlah parameter
kontak yang ekivalen seperti transfer matrix, impedance matrix, admittance
matrix dan scattering matrix. Gambar 2.3 menunjukkan tipe jaringan 2-port.
Universitas Sumatera Utara
a1
b1
I1
+
V1
-
I2
2-port
network S
+
V2
-
a2
b2
Gambar 2.3 Two-Port Network [14]
Berdasarkan Gambar 2.3 transfer matrix dari 2-port network juga dikenal
sebagai maktriks ABCD, menghubungkan tegangan dan arus pada port 1 kepada
port 2 sebaliknya impedance matrix menghubungkan kedua tegangan V1, V2 ke
kedua arus I1, I2. Scattering matrix menghubungkan gelombang pergi b1, b2 ke
gelombang dating a1, a2.
�
�
� 1 � = � 11
�21
�2
�12 �1
�
� �� � , � = � 11
�22
�21
2
�12
� (���������� ������)
�22
(2.6)
Elemen matriks �11 , �12 , �12 , �22 scattering parameter atau S-Parameter.
Parameter �11 , �22 memiliki arti koefisien refleksi dan �12 , �22 memiliki arti koefisien
transmisi (gain)[14]. Dan untuk port yang lebih dari 2 dapat dibuat ke persamaan matriks
menjadi:
�11
�1
�
�
� 2 � = � 21
⋮
⋮
�N1
��
�1
|�
�1 2
�12
�22
⋮
�N2
… �1N �1
… �2N �2
�� ⋮ �
⋮
… �NN �N
(2.7)
= 0 = koefisien refleksi masukan Гin
(2.8)
�21 = �2 |�2 = 0 = koefisien refleksi datang (gain)
(2.9)
�11 =
�
�
1
�12 = �1 |�1 = 0 = koefisien refleksi pantul (gain)
�22 =
(2.10)
2
�2
|�
�2 1
= 0 = koefisien refleksi keluaran Гout
(2.11)
Universitas Sumatera Utara
2.2.2 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)
VSWR adalah kemampuan suatu antena untuk bekerja pada frekuensi
yang diinginkan. Pengukuran VSWR berhubungan dengan pengukuran koefisien
refleksi dari antena tersebut (Γ). Nilai VSWR merupakan representasi dari
peristiwa standing wave. Peristiwa standing wave terjadi jika terdapat dua
gelombang yang merambat pada arah berlawanan dalam media yang sama dan
frekuensi antara gelombang datang dengan gelombang yang dipantulkan besarnya
sama. Nilai VSWR antara 1 sampai tak hingga, apabila VSWR bernilai 1 berarti
tidak ada pantulan di dalam mikrostrip. Suatu antena dikatakan bekerja baik jika
VSWR bernilai antara 1 sampai dengan 2[5]. Persamaan matematis mencari nilai
koefisien tegangan refleksi (Γ) dapat dilihat pada Persamaan (2.12).
�� − �0
�0+
Γ= −=
�0
�� + �0
(2.12)
Dimana �� adalah impedansi beban (load) dan �0 adalah impedansi
saluran lossless. Koefisien refleksi tegangan (Γ) memiliki nilai kompleks, yang
merepresentasikan besarnya magnitudo dan fasa dari refleksi. Untuk beberapa
kasus yang sederhana, ketika bagian imajiner dari Γ adalah nol, maka :
• Γ = − 1 : refleksi negatif maksimum, ketika saluran terhubung singkat,
• Γ = 0 : tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaan matched sempurna,
• Γ = + 1 : refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian terbuka.
Adapun rumus untuk mencari nilai VSWR adalah terdapat pada Persamaan
(2.13)
���� =
|�|���
1 + |Γ|
=
|�|���
1 − |Γ|
(2.13)
Kondisi terbaik adalah ketika VSWR bernilai 1 (VSWR=1) yang berarti
tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna. Tetapi pada
praktiknya nilai tersebut sulit untuk didapat. Umumnya nilai VSWR dianggap
masih baik adalah VSWR ≤ 2[10].
Universitas Sumatera Utara
2.2.3
Return Loss (S11)
Return loss adalah besaran yang menunjukkan nilai loss (rugi) dari power
input terhadap power refleksi dari suatu antena. Nilai return loss diperoleh dari
hasil pengukuran pada alat vector network analyzer. Nilai return loss dinyatakan
dalam satuan dB berkisar antara -∞ sampai 0 dB. Suatu antena dikatakan bekerja
baik jika S11 ≤ -9,54 dB [2]. Hubungan return loss dengan daya yang dipantulkan
(Pr) dan daya yang datang (Pi) dapat dilihat pada Persamaan (2.14).
S11 (��) = 10 ���10 Γ
(2.14)
2.2.4 Polarisasi
Polarisasi antena adalah polarisasi dari gelombang yang ditransmisikan oleh
antena. Jika arah tidak ditentukan maka polarisasi merupakan polarisasi pada arah
gain maksimum. Pada praktiknya, polarisasi dari energi yang teradiasi bervariasi
dengan arah dari tengah antena, sehingga bagian lain dari pola radiasi mempunyai
polarisasi yang berbeda.
Polarisasi dari gelombang yang teradiasi didefinisikan sebagai suatu
keadaan gelombang elektromagnet yang menggambarkan arah dan magnitudo
vektor medan elektrik yang bervariasi menurut waktu. Selain itu, polarisasi juga
dapat didefinisikan sebagai gelombang yang diradiasikan dan diterima oleh antena
pada suatu arah tertentu. Polarisasi dapat diklasifikasikan sebagai linear (linier),
circular (melingkar), atau elliptical (elips)[1].
a. Polarisasi Linier
Polarisasi linier (Gambar 2.4) terjadi jika suatu gelombang yang berubah
menurut waktu pada suatu titik di ruang memiliki vektor medan elektrik
(magnet) pada titik tersebut selalu berorientasi pada garis lurus yang sama pada
setiap waktu.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Polarisasi Linier [1]
Hal ini dapat terjadi jika vektor (elektrik maupun magnet) memenuhi :
• Hanya ada satu komponen
• Dua komponen yang saling tegak lurus secara linier yang berada pada
perbedaan fasa waktu atau 1800 atau kelipatannya.
b. Polarisasi Melingkar
Polarisasi melingkar (Gambar 2.5) terjadi jika suatu gelombang yang berubah
menurut waktu pada suatu titik memiliki vektor medan elektrik (magnet) pada
titik tersebut berada pada jalur lingkaran sebagai fungsi waktu. Kondisi yang
harus dipenuhi untuk mencapai jenis polarisasi ini adalah :
• medan harus mempunyai 2 komponen yang saling tegak lurus linier
• kedua komponen tersebut harus mempunyai magnitudo yang sama
• kedua komponen tersebut harus memiliki perbedaan fasa waktu pada
kelipatan ganjil 900.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5 Polarisasi Melingkar [1]
c. Polarisasi Elips
Polarisasi elips (Gambar 2.6) terjadi ketika gelombang yang berubah menurut
waktu memiliki vektor medan (elektrik atau magnet) berada pada jalur
kedudukan elips pada ruang.
Gambar 2.6 Polarisasi Elips [1]
Universitas Sumatera Utara
Kondisi yang harus dipenuhi untuk mendapatkan polarisasi ini adalah :
• Medan harus mempunyai dua komponen linier ortogonal
• Kedua komponen tersebut harus berada pada magnitudo yang sama atau
berbeda
• Jika kedua komponen tersebut tidak berada pada magnitudo yang sama
perbedaan fasa waktu antara kedua komponen tersebut harus tidak bernilai
00 atau kelipatan 1800 (karena akan menjadi linier). Jika kedua komponen
berada pada magnitudo yang sama makan perbedaan fasa diantara kedua
komponen tersebut harus tidak merupakan kelipatan ganjil dari 900 (karena
akan menjadi lingkaran).
2.2.5 Axial ratio
Axial ratio merupakan bagian dari parameter antena yaitu polarisasi yang
merupakan penggambaran arah medan listrik. Axial ratio adalah perbandingan
magnitudo mayor dengan magnitudo minor, yang dirumuskan pada Persamaan
(2.15).
����� ����� =
E(minor)
E(mayor)
(2.15)
Untuk mendapatkan polarisasi circular, axial ratio tidak boleh lebih dari 3
dB. Nilai 3 dB didapat dari adanya faktor rugi-rugi polarisasi dari adanya rugirugi daya yang terekstrak dikarenakan gelombang datang tidak sejajar dengan
polarisasi antena. Axial ratio selalu dijadikan ukuran kualitas pada sebuah antena
ketika polarisasi antena yang diinginkan adalah polarisasi melingkar. Axial ratio
adalah rasio dari sumbu mayor dan sumbu minor pada polarisasi elips. Sebagai
catatan bahwa polarisisasi melingkar dan linier adalah kasus khusus dari polarisasi
elips. Arah propagasi dan arah rotasi polarisasi elips dapat dilihat pada Gambar
2.7 [5].
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.7 Arah propagasi polarisasi elips
Rumus axial ratio secara teoritis dapat dilihat pada Persamaan (2.16)[5].
�� (��) = 20 ���
major axis
ΟA
= 20 ���
minor axis
ΟB
(2.16)
Daerah polarisasi melingkar terdiri dari dua komponen orthogonal medan
E pada amplitude yang sama dan memiliki perbedaan fasa sebesar 900. Karena
komponennya memiliki magnitude yang sama, maka pada polarisasi melingkar
axial ratio-nya adalah 1 (atau 0 dB). Namun pada sebagian besar aplikasi antena
mikrostrip axial ratio sebesar 3 dB sudah dianggap cukup untuk menggambarkan
polarisasi melingkar antena.
2.2.6 Gain
Gain (directive gain) adalah perbandingan antara intensitas radiasi suatu
antena pada suatu arah utama dengan intensitas radiasi dari antena isotropik yang
menggunakan sumber daya masukan yang sama [1]. Satuan yang digunakan untuk
gain adalah desibel. Ada 2 jenis parameter gain, yaitu absolute gain dan relative
gain. Absolute gain pada sebuah antena didefinisikan sebagai perbandingan antara
intensitas pada arah tertentu dengan intensitas radiasi yang diperoleh jika daya
yang diterima oleh antena teradiasi secara isotropik sama dengan daya yang
Universitas Sumatera Utara
diterima oleh antena ��� dibagi dengan 4π. Persamaan matematisnya dapat dilihat
pada Persamaan (2.17).
���� = �
���������� ������� ���� ���ℎ ��������
���������� ������� ���� ��������
���� = 4�
�(�, ∅)
���
(2.17)
Sedangkan relative gain didefinisikan sebagai perbandingan intensitas
radiasi sebuah antena pada arah tertentu dengan intensitas radiasi rata-rata pada
semua arah. Untuk menentukan dimensi elemen peradiasi, maka terlebih dahulu
harus ditentukan frekuensi kerja (f0) yang digunakan untuk mencari panjang
gelombang diruang bebas ( λ 0 )dirumuskan seperti Persamaan (2.18).
λ0 =
�
�0
(2.18)
Setelah nilai �0 diperoleh, maka λ� merupakan panjang gelombang pada
bahan dielektrik yang besarnya dapat dihitung dengan Persamaan (2.19).
λ� =
λ0
√� �
(2.19)
Gain antena mikrostrip patch segiempat dapat diperoleh dengan
menggunakan Persamaan (2.20).
�=
4�
λ�2
(� × �)
(2.20)
dimana :
G
= Gain antena
��
= Panjang gelombang bahan dielektrik
� x � = Luas patch segiempat
Universitas Sumatera Utara
2.3 Teknik Pencatuan Antena Mikrostrip
Ada banyak konfigurasi yang dapat digunakan untuk mencatu antena
mikrostrip. Ada 4 yang paling popular, diantaranya microstrip line, coaxial probe,
aperture coupling dan proximity coupling [11]. Dalam hal ini perancangan
dilakukan dengan teknik pencatu mikrostrip line. Bentuk dari antena ini dapat
dilihat pada Gambar 2.8.
W
L
Gambar 2.8 Antena Mikrostrip Patch Segiempat dengan Slot Diagonal [11]
Antena mikrostrip ini memiliki bentuk patch segiempat, memiliki panjang
(L) dan lebar (W). Bentuknya juga sederhana dengan slot tipis menyilang pada
tengah patch-nya, seperti yang terlihat pada Gambar 2.8. Pada bagian tengah
patch dipotong secara diagonal sehingga membentuk sebuah slot diagonal.
Pemilihan saluran pencatu dengan saluran mikrostrip adalah karena
kemudahan dalam hal fabrikasi dan penentuan matching dari saluran mikrostrip
dapat dengan mudah dilakukan. Untuk mematchingkan antena, hal yang perlu
dilakukan cukup dengan mengubah-ubah panjang dari elemen pencatu atau
dengan memberikan stub dan mengubah-ubah posisinya.
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Perhitungan Lebar Saluran Mikrostrip
Lebar saluran mikrostrip (W) tergantung dari impedansi karakteristik (Zo)
yang diinginkan. Adapun rumus untuk menghitung lebar saluran mikrostrip dapat
dilihat pada Persamaan (2.21)
�=
2ℎ
�� − 1
0,61
�� − 1 − ��(2� − 1) +
���(� − 1) + 0,39 −
��
�
2��
��
(2.21)
Dengan �� adalah konstanta dielektrik relative, dan nilai B dapat diketahui
dari Persamaan (2.22)
�=
60� 2
�0 √��
(2.22)
2.3.2 Karakteristik Saluran Mikrostrip (Microstrip Line) untuk W/h < 1
Konstanta dielektrik efektif (εreff) dapat dilihat pada Persamaan (2.23)
�����
⎡
⎤
�� + 1 �� − 1
1
� 2
⎢
=
+
+ 0,04 �1 − � ⎥
2
2 ⎢
ℎ ⎥
�1 + 12ℎ��
⎣
⎦
(2.23)
Dan karakteristrik impedansi dapat dilihat pada Persamaan (2.24)
�0 =
60
������
8ℎ �
�� � + �
� 4ℎ
(2.24)
2.3.3 Karakteristik Saluran Mikrostrip (Microstrip Line) untuk W/h > 1
Konstanta dielektrik efektif εreff dapat dilihat pada Persamaan (2.4)
sebelumnya. Dan karakteristik impedansi dapat dilihat pada Persamaan (2.25).
�0 = �
ℎ
120�/������
�
+ 1,393 + 2/3ln
( ℎ + 1,44)
(2.25)
Universitas Sumatera Utara
2.4 Sistem GPS (Global Positioning System)
Global Positioning System merupakan bidang aplikasi yang sangat luas
digunakan pada saat ini. Di darat digunakan berupa paparan rute-rute jalan dan
keberadaan posisi pemakai secara real time. Di laut berupa posisi kapal berada
dan di udara berupa posisi kapal terbang yang sedang melintas dan juga berfungsi
membantu penerbangan mode otomatis tanpa ditangani pilot secara langsung.
sedangkan dari pemakaian militer, bidang ini justru sangat menonjol karena
berkaitan dengan pengarahan senjata secara akurat dan juga mengarahkan secara
otomatis senjata ke sasaran tanpa campur tangan operator dengan ketelitian yang
luar biasa bahkan di bawah jarak meter.
Sinyal yang ditransmisikan satelit-satelit GPS sekarang mengirim sinyalsinyal L1 dan L2 dengan frekuensi tengah 1575.42 MHz untuk L1 dan 1227.6
MHz untuk L2. Dalam menjalankan fungsinya, sistem GPS dibagi menjadi 3
segmen yaitu segmen luar angkasa (space segment), segmen darat (ground
segment) dan segmen pengguna.
Segmen ruang angkasa GPS dibangun dengan 24 satelit yang
didistribusikan pada 6 bidang orbit yang membutuhkan 12 jam untuk mengorbit
bumi, selama itu satelit telah melintasi jarak 20.200 km, berarti sekali
mengelilingi bumi tiap harinya atau tiap satelit akan melewati titik yang sama
sekali tiap hari normalnya, 5 satelit selalu berada pada jarak pemakai setiap saat.
Segmen darat terdiri dari stasiun yang menyebar ke seluruh dunia. Induknya
adalah di Colorado (USA) yang mengendalikan segmen ruang angkasa. Data yang
dikumpulkan oleh stasiun monitor digunakan untuk menghitung koreksi posisi
bagi satelit. Proses ini menjamin sinkronisasi satelit-satelit dan keakuratan sinyal
yang dikirim ke bumi [3].
2.5 Applied Wave Research (AWR) Microwave 2004
Dalam tugas akhir ini, simulator yang digunakan adalah AWR Microwave
2004. AWR Microwave Office 2004 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 AWR
Universitas Sumatera Utara
Microwave Office 2004, simulator linier, 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 Office 2004
adalah 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 Office 2004 ini, adalah mensimulasikan
rancangan dan data yang masukkan kedalam simulator dengan memberikan hasil
yang sesuai dengan parameter yang kita inginkan. Adapun langkah-langkah yang
Universitas Sumatera Utara
dilakukan untuk mendapatkan hasil perancangan antena mikrostrip patch segitiga
array menggunakan simulator AWR Microwave Office 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 perancangan 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 sampai 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[12].
Universitas Sumatera Utara