TUGAS AKHIR ANALISA ANTENA DIPOLE- /2 PADA MODUL B4520 MENGGUNAKAN SIMULATOR ANSOFT HFSS VERSI DAN CST MICROWAVE STUDIO 2010

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISA ANTENA DIPOLE- /2 PADA MODUL PRAKTIKUM B4520 MENGGUNAKAN SIMULATOR ANSOFT HFSS VERSI DAN CST MICROWAVE STUDIO 2010 Oleh: MUHAMMAD RUMI RAMADHAN DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARAA MEDAN 2013

2 LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ANALISA ANTENA DIPOLE- /2 PADA MODUL PRAKTIKUM B4520 MENGGUNAKAN SIMULATOR ANSOFT HFSS VERSI 10.0 DAN CST MICROWAVE STUDIO 2010 Oleh : NAMA : MUHAMMAD RUMI RAMADHAN NIM : Tugas akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN Sidang pada tanggal 27 bulan Juli tahun 2013 di depan penguji 1) Ali Hanafiah Rambe, ST,MT : Ketua Penguji 2) Rahmad Fauzi, ST, MT : Anggota Penguji Diketahui oleh : Disetujui Oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro Pembimbing Tugas Akhir Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si Ir. Arman Sani, MT NIP : NIP :

3 ABSTRAK Untuk mengetahui parameter suatu antena diperlukan analisis yang didasarkan pada berbagai macam asumsi yang bisa diterima secara praktis. Saat ini terdapat sejumlah perangkat lunak yang dapat membantu analisa dalam perancangan antena yang diinginkan. Masing-masing perangkat lunak tersebut menggunakan formulasi pendekatan yang berbeda-beda yang sekaligus menjadi kelebihan masing-masingnya. Dalam Tugas Akhir ini dianalisa Antena Dipole- /2 pada modul praktikum Antenna Trainer B4520 yang dimiliki oleh Laboratorium Sistem Komunikasi Radio (Lab. Antena dan Propagasi). Analisa menggunakan perangkat lunak Ansoft High Frequency Structure Simulator (HFSS) v10 dengan Computer Simulation Technology (CST) Microwave Studio 2010 dengan mengacu pada nilai parameter antena yang tercantum pada dokumen spesifikasi dan pengukuran langsung di laboratorium. Dari hasil simulasi diperoleh nilai Gain dan pengarahan yaitu db db dan db dengan menggunakan simulator CST dengan lama waktu simulasi 12 menit 56 detik. Sedangkan perangkat lunak HFSS db dan db dengan lama waktu simulasi 5 menit 14 detik. Kata Kunci : Antena Dipole- /2, HFSS, CST, gain, direktivitas, waktu simulasi i

4 KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis haturkan kehadirat Allah S.W.T yang telah memberikan kemampuan dan ketabahan dalam menghadapi segala cobaan, halangan, dan rintangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, serta shalawat beriring salam penulis sampaikan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad S.A.W. Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda Drs.H.Busra SH.MH dan ibunda Eldawati, S.Pd, serta kakanda Yulia Fadilah, drg, Sukma Faizah, SKM dan Ika Andryas,drg yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang. Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah : ANALISA ANTENA DIPOLE- /2 PADA MODUL PRAKTIKUM B4520 MENGGUNAKAN SIMULATOR ANSOFT HFSS VERSI 10.0 DAN CST MICROWAVE STUDIO 2010 Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Ir.Arman Sani, MT selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir saya, atas nasehat, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas ii

5 Akhir ini dan telah menjadi sosok inspirasi dalam kehidupan perkuliahan penulis selama ini. 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi ST, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 3. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya. 4. Sahabat-sahabat terbaik di Elektro : Habibi, Dina, Aulia, Syukur, Harmoko, Rhivki, Pindo, Rama, Rizal, Razi, Aji, Siska, Dian, Ihsan, Uki, Parlin, Ikbal, Muklis, Ari, Eka Rahmat, Edi, Eka, Rasyid, dan segenap angkatan 08 yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu, semoga silaturahmi kita terus terjaga. 5. Keluarga Besar Laboratorium Sistem Komunikasi Radio DTE USU. 6. Senior dan junior : Bg Roy, Bg Arif, Bg Komeni, Bg Ryan, Bg Fajar, Bg Hirzi, Kak Fitri, Haditia, Teguh, Arif, serta semua senior dan junior yang telah membantu selama proses penulisan Tugas Akhir ini. 7. Keluarga Besar MME-GS yang telah memberikan banyak sekali pembelajaran. 8. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. iii

6 Akhir kata penulis berserah diri pada Allah SWT, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri. Medan, Mei 2013 Penulis M.Rumi Ramadhan NIM iv

7 DAFTAR ISI ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii v viii xi I. PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penulisan Batasan Masalah Metode Penulisan Sistematika Penulisan... 3 II. TEORI DASAR Umum Gelombang Elektromagnetik Pengertian Antena Parameter Karakteristik Antena Direktivitas Antena Gain Antena Pola Radiasi Antena Polarisasi Antena Beamwidth Antena v

8 2.4.6 Bandwidth Antena Impedansi Antena Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) Antena Isotropis Antena Directional Antena Unidirectional Antena Omnidirectional Antena Dipole - / Komponen pada Antena Dipole- / Panjang Antena Dipole- / Bahan Antena Dipole- / Parameter Antena Dipole - / Pola Radiasi Antena Dipole Aplikasi Metoda Numerik pada Antena III. SIMULATOR DAN SUMBER DATA Umum HFSS Instalasi Ansoft HFSS Cara Kerja Ansoft HFSS Perancangan Dasar Model pada Ansoft HFSS Aplikasi Ansoft HFSS CST Microwave Studio Instalasi CST Microwave Studio Cara Kerja CST Microwave Studio vi

9 3.3.3 Perancangan Dasar Model pada CST Microwave Studio Aplikasi CST Microwave Studio Antena Dipole Modul B4520 Antenna Trainer Modul B4520 Antenna Trainer Antena Dipole- /2 Modul B IV. DATA DAN ANALISA Prosedur Analisa Blok Diagram Pengukuran Hasil Pengukuran Spesifikasi Komputer Simulasi dan Setting Simulator Antena Simulator Ansoft HFSS v Simulator CST Microwave Studio Analisa Antena Dipole- /2 menggunakan Ansoft HFSS v.10 dan CST Microwave Studio V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA vii

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Antena Sebagai Pengirim dan Penerima... 8 Gambar 2.2 Pola Radiasi Antena Directional Gambar 2.3 Polarisasi Linier Gambar 2.4 Polarisasi Eliptis Gambar 2.5 Polarisasi Circular Gambar 2.6 Beamwidth Antena Gambar 2.7 Bandwidth Antena Gambar 2.8 Voltage Standing Wave Ratio Gambar 2.9 Antena Isotropis Gambar 2.10 Contoh Antena Unidirectional Gambar 2.11 Contoh Antena Omnidirectional Gambar 2.12 Struktur Antena Dipole / Gambar 2.13 Beamwidth -3dB Gambar 2.14 Sketsa Medan Radiasi pada Antena Dipole Gambar 2.15 Koordinat-koordinat Bola Gambar 2.16 Pola Radiasi Antena dalam Dua Dimensi Gambar 2.17 Diskretisasi Elemen menggunakan Metode Elemen Hingga Gambar 2.18 Diskretisasi Elemen pada CST Microwave Studio Gambar 3.1 Tampilan Awal Ansoft HFSS Gambar 3.2 Diagram Alir yang Menunjukkan Cara Pencarian Solusi Simulator Ansoft HFSS Gambar 3.3 Geometri yang Disediakan Oleh Simulator Ansoft HFSS viii

11 Gambar 3.4 Bentuk yang Muncul Setelah Menekan Bidang Balok pada Ansoft HFSS Gambar 3.5 Property Window yang keluar setelah Model dibuat Gambar 3.6 Property Window dengan tab attribute Gambar 3.7 Project Manager Window Pada Ansoft HFSS Gambar 3.8 Salah satu aplikasi dari Ansoft HFSS yaitu Antena Horn Gambar 3.9 Tampilan Awal CST Studio Suite Gambar 3.10 Diagram Alir yang menunjukkan Cara Pencarian Solusi Simulator CST Microwave Studio Gambar 3.11 Bentuk Dasar Model Gambar 3.12 Bentuk yang muncul setelah menekan bidang pada CST Microwave Studio Gambar 3.13 Window Unit Gambar 3.14 Geometri Model CST Microwave Studio Gambar 3.15 Window Pengaturan Balok Gambar 3.16 Model Balok pada CST Microwave Studio Gambar 3.17 Navigation Tree CST Microwave Studio Gambar 3.18 Model Antena Horn Gambar 3.19 Model B4520 Antenna Trainer Gambar 3.20 Dimensi Antena Dipole- / Gambar 3.21 SWR Antena Dipole- / Gambar 3.22 Return Loss Gambar 4.1 Diagram Alir Analisa Antena Dipole- / Gambar 4.2 Blok Diagram Modul B ix

12 Gambar 4.3 Skema Modul B Gambar 4.4 Pola radiasi Pengukuran Antena Dipole- / Gambar 4.5 Diagram Simulasi Antena Dipole /2 menggunakan Ansoft HFSS Gambar 4.6 Pola radiasi Antena Dipole- /2 dari simulasi HFSS Gambar 4.7 Waktu Simulasi HFSS Gambar 4.8 Diagram Simulasi Antena Dipole /2 menggunakan CST Gambar 4.9 Pola radiasi Antena Dipole- /2 dari simulasi CST MWS Gambar 4.10 Gain Antena Dipole- /2 pada CST MWS Gambar 4.11 Data Direktivitas CST MWS Gambar 4.12 Waktu Simulasi CST Microwave Studio x

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Bahan Antena Tabel 3.1 Spesifikasi Antena Dipole /2 B Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Radiasi Antena Tabel 4.2 Gain Antena pada Ansoft HFSS Tabel 4.3 Data Direktivitas HFSS Tabel 4.4 Tabel Teoritis dan Pengukuran dan Simulasi Tabel 4.5 Waktu Simulasi xi