Rancang Bangun Antena Mikrostrip Patch Segiempat Dengan Tipe Polarisasi Melingkar Menggunakan Metode Slot Diagonal
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Antena adalah suatu alat atau perangkat dalam sebuah sistem
telekomunikasi yang berfungsi sebagai struktur transisi antara gelombang
terbimbing dengan gelombang bebas, ataupun sebaliknya. Perkembangan antena
telah sangat berpengaruh ke berbagai aspek kehidupan manusia. Penggunaan dan
pemanfaatannya sudah sangat mutakhir di kalangan masyarakat. Salah satu antena
yang banyak digunakan secara komersial dan sistem komunikasi saat ini adalah
antena mikrostrip karena sangat ringan, sederhana dalam pembuatannya dan
murah [1]. Di samping itu, antena mikrostrip merupakan radiator yang efisien.
Pada co-polarization, antena mikrostrip mendukung kedua polarisasi linier dan
sirkular
serta
mudah
diintegrasikan
dengan
gelombang
mikro
tanpa
memperhatikan polarisasi pada pemancar dan penerima [2].
Polarisasi antena didefinisikan sebagai arah vektor medan listrik yang
diradiasikan oleh antena pada arah propagasi. Jika jalur dari vektor medan listrik
maju dan kembali pada suatu garis lurus dikatakan berpolarisasi linier. Jika vektor
medan listrik konstan dalam panjang tetapi berputar di sekitar jalur lingkaran,
dikatakan berpolarisasi lingkaran atau sirkular. Jika vektornya berputar
berlawanan arah jarum jam dinamakan polarisasi tangan kanan (right hand
polarize) dan yang searah jarum jam dinamakan polarisasi tangan kiri (left hand
polarize). Aplikasi yang memiliki polarisasi melingkar adalah RADAR (Radio
Detection and Ranging), satelit, PCS (Personal Comunications System), DBS
(Direct Broadcast Television), GPS (Global Positioning System) dan RFID (Radio
Frequency Identification) [1].
GPS merupakan sistem radio navigasi dan penentuan posisi dengan
menggunakan satelit. GPS menggunakan frekuensi 1,575 GHz dan terdapat di
setiap permukaan bumi [3]. Perancangan antena mikrostrip ini bertujuan sebagai
pengembangan teknologi mikrostrip yang mendukung sistem komunikasi satelit
dan menangkap sinyal gelombang elektromagnetik termasuk yang berasal dari
Universitas Sumatera Utara
satelit. GPS sangat membutuhkan polarisasi sirkular agar dapat menerima
gelombang peradiasi lebih cepat dan akurat [4].
Salah satu teknik membentuk polarisasi sirkular adalah dengan metode slot
diagonal, yaitu dengan membuat celah secara diagonal pada patch. Jika bentuk
patch dasar dicatu menggunakan slot diagonal, maka polarisasi yang dihasilkan
adalah sirkular atau melingkar. Maka, untuk membentuk polarisasi sirkular, harus
dilakukan modifikasi dengan pemberian slot diagonal dari sumbu pencatunya.
Teknik ini dinilai lebih sederhana dalam perancangan karena memiliki sedikit
parameter untuk membentuk polarisasi sirkular dan menggunakan slot diagonal
sehingga tidak memiliki kompleksitas dari segi pencatuan serta tidak dibutuhkan
pencatuan daya.
Penelitian yang terkait tentang jenis antena dengan polarisasi melingkar
sudah pernah dilakukan, diantaranya adalah pada [5] dan [4]. Pada penelitian [5],
tentang antena mikrostrip dengan tipe melingkar menggunakan teknik truncated
corner dan slot diagonal yang dilakukan hanya masih secara simulasi. Adapun
pada penelitian [4], Dual-band circularly polarize antenna combining slot and
microstrip modes for GPS with HIS ground plane. Penelitian ini juga dilakukan
secara simulasi.
Pada tugas akhir ini akan dirancang bangun antena mikrostrip patch
segiempat dengan polarisasi melingkar menggunakan metode slot diagonal.
Perancangan dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak AWR Microwave
Office 2004.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang pada perancangan ini, terdapat beberapa
masalah yang dapat dirumuskan antara lain yaitu:
1.
Bagaimana mendeskripsikan spesifikasi antena yang dibutuhkan untuk sistem
GPS (1,575 GHz)?
2.
Bagaimana mendefenisikan antena dengan tipe polarisasi melingkar dan
menganalisis cara mengetahui bahwa sebuah antena memiliki karakteristik
polarisasi melingkar?
Universitas Sumatera Utara
3.
Bagaimana perancangan antena mikrostrip patch segi empat dengan metode
slot diagonal untuk menghasilkan tipe polarisasi melingkar menggunakan
simulator AWR Microwave Office 2004?
4.
Bagaimana pengujian hasil rancangan antena mikrostrip patch segi empat
dengan metode slot diagonal yang memiliki tipe polarisasi melingkar?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk merancang antena
mikrostrip patch segiempat dengan tipe polarisasi melingkar menggunakan
metode slot diagonal untuk aplikasi GPS (1,575 GHz).
1.4 Batasan Masalah
Agar isi dan pembahasan tugas Akhir ini menjadi terarah maka penulis
membuat batasan masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah pada
Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
1.
Perancangan antena mikrostrip patch segiempat dan menganalisis parameter
antena yang ingin dicapai menggunakan bantuan simulator AWR Microwave
Office 2004.
2.
Menggunakan metode slot diagonal untuk mendapatkan karakteristik
polarisasi melingkar.
3.
Parameter yang dianalisis adalah ukuran slot, VSWR, axial ratio, return loss
dan gain.
4.
Frekuensi resonansi yang digunakan adalah 1,575 GHz berdasarkan aplikasi
pada GPS.
5.
Jenis substrat yang digunakan pada perancangan adalah jenis FR 4, dengan
konstanta dielektrik substrat (�� )= 4,4 dan tebal substrat (h) = 1,6 mm
Universitas Sumatera Utara
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran tentang Tugas Akhir ini secara singkat,
maka penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan
penulisan, batasan masalah dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisi penjelasan tentang antena mikrostrip, parameter antena,
sistem GPS / global positioning system, polarisasi melingkar dengan
metode slot diagonal.
BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini berisi tentang penjelasan secara umum dari penelitian yang
dilakukan, diagram alir penelitian, variabel yang diamati, dan jadwal
penelitian
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi hasil simulasi perancangan menggunakan simulator AWR
Microwave Office 2004.
BAB V PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari penelitian yang
dilakukan.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Antena adalah suatu alat atau perangkat dalam sebuah sistem
telekomunikasi yang berfungsi sebagai struktur transisi antara gelombang
terbimbing dengan gelombang bebas, ataupun sebaliknya. Perkembangan antena
telah sangat berpengaruh ke berbagai aspek kehidupan manusia. Penggunaan dan
pemanfaatannya sudah sangat mutakhir di kalangan masyarakat. Salah satu antena
yang banyak digunakan secara komersial dan sistem komunikasi saat ini adalah
antena mikrostrip karena sangat ringan, sederhana dalam pembuatannya dan
murah [1]. Di samping itu, antena mikrostrip merupakan radiator yang efisien.
Pada co-polarization, antena mikrostrip mendukung kedua polarisasi linier dan
sirkular
serta
mudah
diintegrasikan
dengan
gelombang
mikro
tanpa
memperhatikan polarisasi pada pemancar dan penerima [2].
Polarisasi antena didefinisikan sebagai arah vektor medan listrik yang
diradiasikan oleh antena pada arah propagasi. Jika jalur dari vektor medan listrik
maju dan kembali pada suatu garis lurus dikatakan berpolarisasi linier. Jika vektor
medan listrik konstan dalam panjang tetapi berputar di sekitar jalur lingkaran,
dikatakan berpolarisasi lingkaran atau sirkular. Jika vektornya berputar
berlawanan arah jarum jam dinamakan polarisasi tangan kanan (right hand
polarize) dan yang searah jarum jam dinamakan polarisasi tangan kiri (left hand
polarize). Aplikasi yang memiliki polarisasi melingkar adalah RADAR (Radio
Detection and Ranging), satelit, PCS (Personal Comunications System), DBS
(Direct Broadcast Television), GPS (Global Positioning System) dan RFID (Radio
Frequency Identification) [1].
GPS merupakan sistem radio navigasi dan penentuan posisi dengan
menggunakan satelit. GPS menggunakan frekuensi 1,575 GHz dan terdapat di
setiap permukaan bumi [3]. Perancangan antena mikrostrip ini bertujuan sebagai
pengembangan teknologi mikrostrip yang mendukung sistem komunikasi satelit
dan menangkap sinyal gelombang elektromagnetik termasuk yang berasal dari
Universitas Sumatera Utara
satelit. GPS sangat membutuhkan polarisasi sirkular agar dapat menerima
gelombang peradiasi lebih cepat dan akurat [4].
Salah satu teknik membentuk polarisasi sirkular adalah dengan metode slot
diagonal, yaitu dengan membuat celah secara diagonal pada patch. Jika bentuk
patch dasar dicatu menggunakan slot diagonal, maka polarisasi yang dihasilkan
adalah sirkular atau melingkar. Maka, untuk membentuk polarisasi sirkular, harus
dilakukan modifikasi dengan pemberian slot diagonal dari sumbu pencatunya.
Teknik ini dinilai lebih sederhana dalam perancangan karena memiliki sedikit
parameter untuk membentuk polarisasi sirkular dan menggunakan slot diagonal
sehingga tidak memiliki kompleksitas dari segi pencatuan serta tidak dibutuhkan
pencatuan daya.
Penelitian yang terkait tentang jenis antena dengan polarisasi melingkar
sudah pernah dilakukan, diantaranya adalah pada [5] dan [4]. Pada penelitian [5],
tentang antena mikrostrip dengan tipe melingkar menggunakan teknik truncated
corner dan slot diagonal yang dilakukan hanya masih secara simulasi. Adapun
pada penelitian [4], Dual-band circularly polarize antenna combining slot and
microstrip modes for GPS with HIS ground plane. Penelitian ini juga dilakukan
secara simulasi.
Pada tugas akhir ini akan dirancang bangun antena mikrostrip patch
segiempat dengan polarisasi melingkar menggunakan metode slot diagonal.
Perancangan dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak AWR Microwave
Office 2004.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang pada perancangan ini, terdapat beberapa
masalah yang dapat dirumuskan antara lain yaitu:
1.
Bagaimana mendeskripsikan spesifikasi antena yang dibutuhkan untuk sistem
GPS (1,575 GHz)?
2.
Bagaimana mendefenisikan antena dengan tipe polarisasi melingkar dan
menganalisis cara mengetahui bahwa sebuah antena memiliki karakteristik
polarisasi melingkar?
Universitas Sumatera Utara
3.
Bagaimana perancangan antena mikrostrip patch segi empat dengan metode
slot diagonal untuk menghasilkan tipe polarisasi melingkar menggunakan
simulator AWR Microwave Office 2004?
4.
Bagaimana pengujian hasil rancangan antena mikrostrip patch segi empat
dengan metode slot diagonal yang memiliki tipe polarisasi melingkar?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk merancang antena
mikrostrip patch segiempat dengan tipe polarisasi melingkar menggunakan
metode slot diagonal untuk aplikasi GPS (1,575 GHz).
1.4 Batasan Masalah
Agar isi dan pembahasan tugas Akhir ini menjadi terarah maka penulis
membuat batasan masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah pada
Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
1.
Perancangan antena mikrostrip patch segiempat dan menganalisis parameter
antena yang ingin dicapai menggunakan bantuan simulator AWR Microwave
Office 2004.
2.
Menggunakan metode slot diagonal untuk mendapatkan karakteristik
polarisasi melingkar.
3.
Parameter yang dianalisis adalah ukuran slot, VSWR, axial ratio, return loss
dan gain.
4.
Frekuensi resonansi yang digunakan adalah 1,575 GHz berdasarkan aplikasi
pada GPS.
5.
Jenis substrat yang digunakan pada perancangan adalah jenis FR 4, dengan
konstanta dielektrik substrat (�� )= 4,4 dan tebal substrat (h) = 1,6 mm
Universitas Sumatera Utara
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran tentang Tugas Akhir ini secara singkat,
maka penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan
penulisan, batasan masalah dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisi penjelasan tentang antena mikrostrip, parameter antena,
sistem GPS / global positioning system, polarisasi melingkar dengan
metode slot diagonal.
BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini berisi tentang penjelasan secara umum dari penelitian yang
dilakukan, diagram alir penelitian, variabel yang diamati, dan jadwal
penelitian
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi hasil simulasi perancangan menggunakan simulator AWR
Microwave Office 2004.
BAB V PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari penelitian yang
dilakukan.
Universitas Sumatera Utara