DESAIN dan IMPLEMENTASI PATCH ANTENNA DENGAN PENCATUAN L-SHAPED PROBE UNTUK APLIKASI WLAN

Transkripsi

1 DESAIN dan IMPLEMENTASI PATCH ANTENNA DENGAN PENCATUAN L-SHAPED PROBE UNTUK APLIKASI WLAN (DESIGN and IMPLEMENTATION OF PATCH ANTENNA USING L-SHAPED PROBE FOR WLAN APPLICATIONS) Tugas Akhir untuk memenuhi sebagian persyaratan menyelesaikan pendidikan Diploma IV Program Diploma IV Teknik Telekomunikasi Wireless Jurusan Teknik Elektro diajukan oleh: Nurul Amaral Istiqomah POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2

3 DAFTAR RIWAYAT HIDUP Nama : Nurul Amaral Istiqomah NIM : Tempat/Tanggal lahir : Cirebon, 4 Februari 1990 SD lulus tahun SLTP lulus tahun SLTA lulus tahun : 2001 di SD Negeri Kramat 1 Cirebon : 2005 di SMP Negeri 4 Cirebon : 2008 di SMA Negeri 5 Cirebon Prestasi yang pernah dicapai: 1. Anggota Divisi Infokom Himpunan Mahasiswa Telekomunikasi periode Sebagai peserta dalam Karya Tulis di HIMATEL 3. Juara ketiga Karya Ilmiah Remaja di SMA Negeri 5 Cirebon 4. Sebagai Finalis Perlombaan Matematika tingkat Cirebon 5. Sebagai peserta dalam English Debate di SMP 4 Cirebon iv

4 Segala puji bagi Allah yang memiliki apa yang di langit dan apa yang ada di bumi dan bagi-nya pula segala puji di akhirat. Dan Dia-lah Yang Maha Bijaksana lagi Maha Mengetahui (Q.S Saba 34: 1) Dalam langkah kecilku, Selalu ada keyakinan dan kesabaran Menggapai mimpi yang tidak sekedar mimpi, Tetapi mimpi mimpi yang harus dan yakin dapat diraih... Yakinlah setelah kesulitan akan selalu disertai kemudahan, Teruslah berusaha, berdoa, dan bertawakal untuk berserah diri padanya... Yakin dan percaya kita selalu bersamanya, Menuju langkah kebaikan dan keberhasilan... Dunia dan akhirat... Jangan Menyerah, Kawan... Kupersembahkan Karya ku ini untuk Papi, Mami Tersayang, Adik-adikku dan Keluarga Tercinta, Serta orang - orang yang selalu mendo akan dan selalu memberikan dukungan. v

5 Kata Pengantar Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia- Nya sehingga penulis dapat menyesaikan Laporan Tugas Akhir yang berjudul Desain dan Implementasi Patch Antena Dengan Pencatuan L-Shaped Probe Untuk Aplikasi WLAN. Laporan ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan menyelesaikan Diploma IV. Tidak lupa penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Orangtua tercinta yang selalu memberikan kasih sayang, dorongan, dan doa yang tiada henti kepada penulis serta adikku-adikku tersayang yang selalu menghibur penulis di saat penulis butuh penyemangat. 2. Bapak Asep Barnas Simanjuntak BSEE., MT. selaku Pembimbing utama yang telah meluangkan waktu dan memberikan ilmu, nasihat, kritikan, doa sehingga tugas ahir ini dapat terselesaikan. 3. Bapak Sutrisno, BSEE, M.T. selaku Penguji I yang telah menguji dan memberikan memberikan ilmu dan arahan kepada penulis. 4. Bapak Ir. Enceng Sulaeman, MT. selaku Penguji II yang telah menguji dan memberikan memberikan ilmu dan arahan kepada penulis. 5. Ibu Hepi Ludiyati ST., MT. selaku Penguji III yang telah menguji dan memberikan memberikan ilmu dan arahan kepada penulis. 6. Seluruh dosen Teknik Telekomunikasi D4 - POLBAN yang tidak dapat disebutkan satu per satu di sini yang telah memberikan ilmu dan nasehatnya. 7. Bapak Badu selaku teknisi yang selalu membantu saat melakukan pengukuran. 8. Keluarga Nirkabel 2008, terimakasih atas bantuan dan dukungannya. 9. Seluruh keluarga besar HIMATEL, baik alumni, rekan seangkatan, angkatan 2009, 2010, 2011, juga angkatan baru Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu atas jasanya telah membantu penulis dalam tugas akhir ini, semoga mendapat balasan dan yang indah dari Allah SWT. Penulis menyadari sebagai manusia masih banyak kekurangan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini. Untuk itu saran dan kritik yang membangun vi

6 sangat penulis harapkan untuk perbaikan kekurangan-kekurangan pada laporan tugas akhir ini. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis dan bagi pembaca umumnya. Bandung, Juli 2012 Penulis vii

7 ABSTRAK Pada tugas akhir ini dirancang dan direalisasikan antenna patch untuk aplikasi WLAN (Wireless Local Area Network). Masalahnya adalah antena mikrostrip pada umumnya mempunyai bandwidth sempit, untuk mengatasi hal tersebut digunakan suatu teknik pencatuan yaitu EMC (Electromagnetically Coupled) untuk menaikan bandwidth antena. Teknik EMC dapat menaikan bandwith antena menjadi 20% - 40% dari frekuensi tengahnya sedangkan antena mikrostrip konvensional mempunyai bandwidth 1% - 5% dari frekuensi tengahya, oleh karena itu teknik pencatuan EMC ini dapat digunakan untuk aplikasi WLAN. Penulis melakukan perancangan menggunakan software simulator Antena Magus Provesional V1.0.2 dan CST Studio Suite Kata kunci : EMC, WLAN, Antena Magus Profesional V1.0.2, CST Studio Suite 2010 ABSTRACT In this final project, Patch Antenna for WLAN applications (Wireless Local Area Networks) is designed and implemented. The problem is microstrip antennas have narrow bandwidth, EMC (Electromagnetically Coupled) for increase bandwidth antennas is used. EMC can increase a bandwidth antenna 20% - 40% for middle frequency while conventional microstrip antenna has a bandwidth 1% - 5% for middle frequency, so EMC can be used for WLAN applications. Writer design using software simulation Antenna Magus Provesional V1.0.2 software and CST Studio Suite Keyword : EMC, WLAN, Antena Magus Profesional V1.0.2, CST Studio Suite 2010 viii

8 DAFTAR ISI Hal ABSTRAK... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Perumusan Masalah Pemecahan Masalah Tujuan Batasan Masalah Manfaat Laporan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1 Pendahuluan WLAN Antena Mikrostrip Pendahuluan RMSA (Rectangular Mikrostrip Antenna) Dimensi Fisik Impedansi Input Saluran Mikrostrip Pola Radiasi Antena Mikrostrip Teknik Pencatuan Antena Mikrostrip Teknik Pencatuan Langsung Teknik Pencatuan Tidak Langsung BAB III DESAIN DAN IMPLEMENTASI 3.1 Pendahuluan Spesifikasi Antena Karakteristik Bahan Konstruksi dan Teknik Pencatuan Antena ix

9 3.5 Perancangan Antena Perhitungan Dimensi Patch Antena Perhitungan Dimensi Groundplane Perancangan Antena melalui Antena Magus Perancangan Antena melalui CST Studio Simulasi melalui CST Studio Hasil simulasi melalui CST Studio Analisa Δg Analisa Δl Analisa Δg Δl BAB IV PENGUKURAN UNJUK KERJA DAN ANALISA 4.1 Pendahuluan Pengukuran Return Loss, VSWR, dan Bandwidth Peralatan yang Digunakan Prosedur Pengukuran Hasil Pengukuran Analisa Hasil Pengukuran Pengukuran Pola Radiasi Peralatan yang digunakan Prosedur Pengukuran Hasil Pengukuran Pola Radiasi BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA x

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Konstruksi Antena Mikrostrip Gambar 2. 2 Panjang efektif antena mikrostrip... 7 Gambar 2. 3 Antena Mikrostrip dengan inset feed... 9 Gambar 2. 4 Pola medan listrik pada saluran mikrostrip Gambar 2. 5 Tansformator λ Gambar 2. 6 Sistem Koordinat Bola Gambar 2. 7 Teknik Pencatuan Langsung Coaxial Probe Gambar 2. 8 Teknik Pencatuan Langsung Microstrip Line Gambar 2. 9 Teknik Pencatuan Tidak Langsung Electromagnetically Coupled Gambar 3. 1 Diagram Alir Pembuatan Antena Mikrostrip Gambar 3. 2 Bentuk dan Teknik Pencatuan Antena Gambar 3. 3 Flowchart proses simulasi Antena Magus Gambar 3. 4 Hasil Pengukuran Antena Magus Gambar 3. 5 Flowchart proses simulasi Antena melalu CST Studio Gambar 3. 6 Lp = 50mm dan Wp = 62.5mm Gambar 3. 7 Lp = 68mm dan Wp = 70mm Gambar 3. 8 Lp = 65mm dan Wp = 70mm Gambar 3. 9 Lp = 47mm dan Wp = 60mm.. 31 Gambar Lp = 48mm dan Wp = 59mm 32 Gambar Lp = 49mm dan Wp = 62mm Gambar Lp = 52mm dan Wp = 62 mm Gambar Lp = 53mm dan Wp = 61mm Gambar Lp = 54mm dan Wp = 58mm Gambar Lp = 55mm dan Wp = 60mm Gambar Lp = 50 dan Wp = 60mm Gambar Δg Gambar g = 10mm dan Δl = 22mm xi

11 Gambar g = 11mm dan Δl = 22mm Gambar g = 9mm dan Δl = 22mm Gambar g = 8mm dan Δl = 22mm Gambar g = 7mm dan Δl = 22mm Gambar g = 6mm dan Δl = 22mm Gambar Δl Gambar l1 = 23mm dan Δg = 10mm Gambar l1 = 24mm dan Δg = 10mm Gambar l1 = 25mm dan Δg = 10mm Gambar l1 = 26mm dan Δg = 10mm Gambar l1 = 27mm dan Δg = 10mm Gambar l0 = 22mm dan Δg = 10mm Gambar l_1 = 21mm dan Δg = 10mm Gambar l_2 = 20mm dan Δg = 10mm Gambar l_3 = 19mm dan Δg = 10mm Gambar l_4 = 18mm dan Δg = 10mm Gambar l_5 = 17mm dan Δg = 10mm Gambar Δg Δl Gambar g1 = 11mm dan l5 = 27mm Gambar g1= 11mm dan l_3 = 19mm Gambar g0 = 10mm dan l0 = 22mm Gambar g_1= 9mm dan l1 = 23mm Gambar g_1 = 9mm dan l0 = 20mm Gambar g_2= 8mm dan l4 = 26mm Gambar g_2 = 8mm dan l_4 = 18mm Gambar g_3= 7mm dan l1 = 23mm Gambar g_3 = 7mm dan l_1 = 21mm Gambar g_4= 6mm dan l5 = 27mm Gambar g_4 = 6mm dan l_4 = 18mm xii

12 Gambar 4. 1 Skema Pengukuran Return Loss, VSWR, dan Bandwidth Gambar 4. 2 Respon Return Loss fungsi frekuensi Gambar 4. 3 Respon VSWR fungsi frekuensi Gambar 4. 4 Pola Radiasi E-Plane Gambar 4. 5 Pola Radiasi H-Plane Gambar 4. 6 Pola Radiasi Cross xiii

13 DAFTAR TABEL Tabel 3. 1 Perbandingan Dimensi Antena Tabel 3. 2 Perbandingan Tinggi Probe Tabel 3. 3 Perbandingan Panjang Probe Tabel 3. 4 Perbandingan Panjang dan Tinggi Probe Tabel 4. 1 Nilai return loss hasil pengukuran Tabel 4. 2 Nilai VSWR hasil pengukuran Tabel 4. 3 Hasil Pengukuran Pola Radiasi E-Plane Tabel 4. 4 Hasil Pengukuran Pola Radiasi H-Plane Tabel 4. 5 Hasil Pengukuran Pola Radiasi Cross xiv

14 DAFTAR PUSTAKA [1] Kumar, Girish and Ray, K.P. Broadband Microstrip Antennas. London: Artech House Boston [2] Simanjuntak, Asep B. Modul Matakuliah Antena. POLBAN. Bandung [3] Wardana, Lingga, 2G/3G RF Planning and Optimization for Consultant, [4] Antena Magus Professional, V1.0.2, L-proximity coupled info, 2010 [5] Balanis, Constantine A. Antenna Theory : Analysis and Design, 2 nd ed. John Wiley & Sons, Ltd [6] Joo seong jeon. Design of wideband Patch Antennas for PCS and IMT-2000 service. Seoul-Korea. [7] Widyantara, Muhammad Ridwan. Realisasi Antena Mikrostrip Rectangular Patch dengan Teknik Pencatuan EMC (Electromagnetically Coupled) untuk Aplikasi WiMax [8] E. Sulaeman, Modul Kuliah HF dan Gelombang Mikro Bab IV Saluran Planar, Program Studi Teknik Telekomunikasi. Jurusan Teknik Elektro. Politeknik Negeri Bandung. [9] Jaringan Komputer Wireless LAN. Jurusan Sistem Informasi, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Pelita Harapan. April evanescene.bravehost.com/paper.htm [10] [11] Hirasawa, Kazuhiro and Haneishi, M. Analysis, Design, and Measurement of Small and Low-Profile Antennas, London : Artech House