STUDI PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGIEMPAT DENGAN PENCATUAN PROBE KOAXIAL MENGGUNAKAN SONNET LITE V.12

Transkripsi

1 STUDI PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGIEMPAT DENGAN PENCATUAN PROBE KOAXIAL MENGGUNAKAN SONNET LITE V.12 Oleh : Juandri Simamora NIM : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

2 Lembar pengesahan STUDI PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGIEMPAT DENGAN PENCATUAN PROBE KOAXIAL MENGGUNAKAN SONNET LITE V.12 Oleh : Juandri Simamora Tugas akhir ini diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Disetujui oleh : Dosen Pembimbing Ali Hanafiah Rambe ST, MT NIP : Diketahui oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU, Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. NIP : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

3 ABSTRAK Antena mikrostrip adalah sebuah tipe antena low profile yang dapat diletakkan pada berbagai bidang (planar). Ukurannya yang kecil dan beratnya yang ringan membuat jenis antena ini sederhana untuk dibuat dan mudah diintegrasikan. Ada banyak konfigurasi yang dapat digunakan untuk mencatu antena mikrostrip, diantaranya adalah line mikrostrip, probe koaxial, kopling aperture dan kopling proximity. Pemilihan konfigurasi pencatu sangat penting agar nantinya antena dapat bekerja dengan performa yang baik. Dalam tugas akhir ini dirancang antena mikrostrip patch segiempat dengan pencatuan probe koaxial untuk aplikasi WLAN, W-CDMA dan PCS. Perancangan ini menggunakan sonnet lite versi 12. Dari hasil rancangan diperoleh parameter antena berupa dimensi patch, lokasi titik pencatu, return loss, VSWR, bandwidth, impedansi masukan, gain dan pola radiasi. Untuk aplikasi WLAN didapat panjang patch 29,03728 mm, lebar patch 20, mm, lokasi titik pencatu 8, mm, gain 17,11 db, return loss -34 db, bandwidth 2,9%, impedansi masukan 48,309 Ω dan VSWR 1,04 db. Untuk aplikasi W-CDMA didapat panjang patch 35,6743 mm, lebar patch 25, mm, lokasi titik pencatu 10, mm, gain 18,06 db, return loss -47 db, bandwidth 3%, impedansi masukan 49,8275 Ω dan VSWR 1,01 db. Dan untuk aplikasi PCS didapat panjang patch 38,59784 mm, lebar patch 27,18562 mm, lokasi titik pencatu 10, mm, gain 18,4156 db, return loss -31 db, bandwidth 2,7%, impedansi masukan 47,2442 Ω dan VSWR 1,06 db.

4 KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan karunia-nya yang tak terhingga yang telah menuntun dan membimbing penulis dalam menyusun Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah: PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGIEMPAT DENGAN PENCATUAN PROBE KOAXIAL MENGGUNAKAN SONNET LITE V.12 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 ingin mengucapkan terimakasih kepada: 1. Ayah Ch. Simamora dan Ibu R. Sihotang serta adik-adik saya Reynelda Simamora, Dionstrano Simamora dan Cheptian Simamora atas kasih sayang, bimbingan dan motivasinya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Ali Hanafiah Rambe, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas bimbingan, pengarahan dan dukungannya. 3. Bapak Drs Hasdari Helmi, MT, selaku penasehat akademi penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan selama ini.

5 4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, Msi, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 5. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 6. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya. 7. Sahabat dan rekan sesama perompak Boja, Royen, Rudolf, Azhari, Firmanto, Mesakh, Tian, CEO GG management mas Rinaldo (angelo), rekan sekampus penikmat 3GP Gabe, Ryan, Royden, Antonius br Hartawan, Baim Wong br Siburian, Ginting, Tungkir, Jhon beserta seluruh mahasiswa teknik elektro stambuk Agan Devi Sibuea atas keonaran dan ulahnya selama ini yang telah menghibur dan memotivasi penulis selama penulisan tugas akhir ini. 9. Dan semua pihak yang tidak dapat dituliskan namanya satu per satu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih memiliki banyak kekurangan. Oleh karena itu sangat diharapkan saran dan kritik dengan tujuan mengembangkan kajian dalam bidang ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian. Medan, Oktober 2011 Penulis Juandri Simamora NIM

6 DAFTAR ISI ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... i ii iv vii I. PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penulisan Batasan Masalah Metode Penulisan Sistematika Penulisan... 3 II. ANTENA MIKROSTRIP Pengertian Antena Antena Mikrostrip Antena Mikrostrip Patch Segi empat Kelebihan dan Kekurangan Antena Mikrostrip Parameter Umum Antena Mikrostrip Bandwith VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) Return Loss Pola Radiasi Impedansi Masukan Gain... 13

7 2.5.7 Frekuensi Resonansi Lokasi Titik Pencatu Metode Analisa Model Saluran Transmisi Model Cavity Method of Moment Teknik Pencatuan Antena Mikrostrip Probe Koaxial Desain Antena Mikrostrip dengan Pencatuan Probe Koaxial III. SONNET LITE Umum Sonnet Lite Instalasi MATLAB Diagram Alir Perancangan Prosedur Kerja IV. PERANCANGAN ANTENA Umum WLAN W-CDMA PCS Parameter Perancangan Rancangan yang Ditawarkan... 38

8 4.6.1 Hasil rancangan antena mikrostrip untuk WLAN Hasil rancangan antena mikrostrip untuk W-CDMA Hasil rancangan antena mikrostrip untuk PCS V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Antena sebagai struktur transisi... 5 Gambar 2.2 Antena mikrostrip... 8 Gambar 2.3 Antena mikrostrip patch segiempat... 8 Gambar 2.4 Bentuk nyata patch mikrostrip segiempat... 9 Gambar 2.5 Bentuk fisik dan panjang efektif dari patch mikrostrip segiempat Gambar 2.6 Antena mikrostrip dengan menggunakan model saluran Transmisi Gambar 2.7 Distribusi muatan dan densitas arus yang terbentuk pada patch mikrostrip Gambar 2.8 Model analisa antena mikrostrip patch segiempat Gambar 2.9 Kopling Probe Gambar 2.10 Antena mikrostrip yang dirakit dengan pencatu probe koaxial.. 24 Gambar 2.11 Antena mikrostrip patch segiempat dengan pencatuan probe koaxial Gambar 3.1 Tampilan GUI Gambar 3.2 Diagram alir perancangan antena mikrostrip patch segiempat dengan pencatuan probe Gambar 3.3 Bentuk geometri dari antena mikrostrip hasil simulasi Gambar 3.4 Bentuk geometri dari patch segiempat hasil simulasi Gambar 4.1 Bentuk patch antena mikrostrip untuk WLAN Gambar 4.2 Grafik return loss vs frekuensi antena mikrostrip untuk

10 WLAN Gambar 4.3 Grafik VSWR vs frekuensi antena mikrostrip untuk WLAN Gambar 4.4 Grafik impedansi masukan vs frekuensi antena mikrostrip untuk WLAN Gambar 4.5 Pola radiasi dari antena antena mikrostrip untuk WLAN Gambar 4.6 Bentuk patch antena mikrostrip untuk W-CDMA Gambar 4.7 Grafik return loss vs frekuensi antena mikrostrip untuk W-CDMA Gambar 4.8 Grafik VSWR vs frekuensi antena mikrostrip untuk W-CDMA Gambar 4.9 Grafik impedansi masukan vs frekuensi antena mikrostrip untuk W-CDMA Gambar 4.10 Pola radiasi dari antena antena mikrostrip untuk W-CDMA Gambar 4.11 Bentuk patch antena mikrostrip untuk PCS Gambar 4.12 Grafik return loss vs frekuensi antena mikrostrip untuk PCS Gambar 4.13 Grafik VSWR vs frekuensi antena mikrostrip untuk PCS Gambar 4.14 Grafik impedansi masukan vs frekuensi antena mikrostrip untuk PCS Gambar 4.15 Pola radiasi dari antena antena mikrostrip untuk PCS... 45