Rancang Bangun Antena Mikrostrip 900 MHz

Transkripsi

1 Rancang Bangun Antena Mikostip 900 MHz Siska Novita Posma 1, M. Yanua Haiyawan 2, Adiyan Khabzli 3 1,2,3 Juusan Teknik Elekto Politeknik Caltex Riau Tel : ( ) Fax : ( ) siska@pc.ac.id 1, yanua@pc.ac.id 2, Aie doella@yahoo.com 3 Abstak Semakin bekembangnya peangkat selule membuat banyaknya penggunaan spektum fekuensi untuk komunikasi selule. Salah satu fekuensi yang banyak digunakan adalah fekuensi 900 MHz untuk sistem GSM. Fekuensi 900 MHz yang ada di bebagai aea dapat dipakai sebagai enegi altenatif untuk supply daya endah bagi peangkat mobile yang beada jauh dai sumbe daya listik. Pada pape ini dibahas tentang ancang bangun antena mikostip 900 MHz, yang nantinya akan digunakan sebagai ectenna (ectifie antenna) untuk menangkap fekuensi 900 MHz. Antena mikostip yang dibuat adalah antena mikostip ectangula patch dan jenis substat FR4 dengan dielektik 4.5 dan h=1,6. Peancangan dan pehitungan paamete antenna secaa numeic menggunakan softwae simulasi antena. Hasil peancangan diealisasikan dan diuku paametepaametenya. Dai hasil pengukuan, antena ini bekeja efektif pada entang fekuensi 850 MHz hingga 880 MHz, nilai ata-ata VSWR 3 dengan gain 7 db, dan mempunyai etun loss lebih kecil dai db. Kata Kunci : Antena Mikostip, Rectangula Patch, VSWR, Gain, Retun Loss 1. Pendahuluan Antena adalah salah satu komponen yang mempunyai peanan sangat penting dalam sistem komunikasi. Fungsi antena adalah untuk meubah gelombang elektomagnetik menjadi listik atau sebaliknya. Jenis antena bemacam-macam tegantung dai fungsi dan aplikasinya. Salah satu antena yang cocok dipakai untuk aplikasi peangkat kecil adalah antena mikostip yang mempunyai sifat low pofile [1]. Meskipun temasuk dalam antena dengan gain endah, kebeadaannya sangat cocok untuk digunakan pada peangkat-peangkat yang bedimensi kecil. Aplikasi peangkat ini banyak dipakai pada komunikasi selule hingga satelit nano. Peangkat komunikasi selula saat ini mengalami pekembangan yang sangat pesat. Mulai dai yang sedehana sampai dengan yang paling canggih, menjangkau hampe diseluuh wilayah, baik di desa maupun di kota. Salah satu fekuensi komunikasi sellule yang banyak digunakan adalah 900 MHz. Banyaknya pengguna fekuensi 900 MHz ini, menyebabkan banyak munculnya penelitian mengenai pemanfaatan enegi fekuensi 900 MHz ini. Untuk menangkap enegy ini digunakan antena mikostip yang low pofile sehingga dapat diaplikasikan pada peangkat-peangkat mini, misalnya handphone, senso, RFID, dan lain-lain. Gelombang elektomagnetik yang ditangkap oleh antena dimasukkan pada angkaian penyeaah yang akan mengubah gelombang elektomagnetik ini menjadi daya dc yang endah. 2. Peancangan Antena Mikostip Poses peancangan antena mikostip tunggal dilakukan secaa betahap. Peancangan diawali dengan menentukan fekuensi keja antena mikostip, jenis lapisan bahan, nilai konstanta dielektik lapisan bahan, dan tebal lapisan bahan. Simulasi dilakukan dengan bantuan peangkat lunak simulasi antena untuk mempeoleh bentuk dimensi dan dapat mengetahui bebeapa paamate antena mikostip yang telah didesain. Pada peancangan ini digunakan bahan dielektik FR4 yang memiliki konstanta dielektik 4,5. Ketinggian substat dielektik (h) antena mikostip yang akan digunakan adalah 1,6 mm. Nilai fekuensinya adalah 900 Mhz. Nilai-nilai ini dihitung dengan memakai pesamaan-pesamaan beikut [1],[2] Pehitungan Leba (W) 80

2 c W ( 1) 2 f o 2 Dengan substitusi nilai fo = 900 Mhz, ε = 4.5 dan c = 3e8 m/s, dipeoleh W = m = mm. Pehitungan nilai Efektif dielektik konstan(ε) 1 1 h W Dengan nilai ε = 4.5, h =1.6 mm seta W = mm, dipeoleh : ε = Pehitungan Effective length ( L ) c = 3e8 m/s and fo = 900 MHz, dipeoleh : L = m = mm L c 2 f o Pehitungan length extension (ΔL ) ΔL = 7.20e(-4) m = mm L 0,412h Pehitungan panjang patch ( L ) L L 2 L W 0,3 h 0,264 W 0,258 0,8 L = m = mm Pehitungan dimensi goundplane ( Lg and Wg ) Untuk desain dimensi gound plane menggunakan pesamaan di bawah ini: Lg = 6h + L Wg = 6h + W Lg = mm Wg = mm Dengan menggunakan simulato antenna, didapatkan hasil dan bentuk dimensi antena yang telah dibuat. h Gamba 1 Tampilan antena mikostip hasil simulasi 81

3 Sedangkan bentuk pola adiasinya dapat dilihat pada Gamba 2. Gamba 2 Pola adiasi 3. Hasil dan Analisa 3.1 Pengukuan VSWR (Voltage Standing Wave Ratio). Pada pengukuan VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), digunakan alat site analyze SA Pengukuan nilai VSWR diuku dai bebeapa fekuensi dimana antena tesebut bekeja dengan efektif. Hasil pengukuan dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1 Hasil Pengukuan VSWR Antena Mikostip No. Fekuensi (MHz) Nilai VSWR Nilai VSWR tekecil yang didapat adalah pada fekuensi MHz sebesa Sedangkan pada fekuensi MHz, VSWR yang dihasilkan cukup besa nilainya Antena ini belum dikatakan sempuna kaena untuk VSWR yang diancang 2.5. Secaa teoi untuk nilai VSWR yang ideal benilai 1 kaena daya yang diadiasikan tekiim sempuna kepada peneima. Sedangkan nilai Vsw yang semakin besa beati antena tesebut dalam kondisi yang tidak (macth) yang mana besanya daya yang diadiasikan tidak tekiim sempuna kaena adanya pantulan sinyal (daya panca kembali) menuju tansmitte. Hal ini dapat disebabkan kaena pegesean dimensi patch antena saat pabikasi, tidak matchnya saluan penghubung antena dengan alat uku, adanya attenuasi pada sinyal di uang bebas dan dipantulkan atau diseap oleh benda-benda yang ada pada uangan. 3.2 Pengukuan Gain Pengukuan gain dilakukan dengan menggunakan pesamaan : Ga(dBi)= Pa (dbm) - Ps (dbm) + Gs (dbi) Keteangan : Ga (dbi) : Gain antena yang diuku (mikostip) Pa (dbm) : Level daya yang antena mikostip Ps(dBm) :Level daya yang diteima antena efeensi Gs (dbi) : Gain antena efeensi sebesa 7.01 dbi 82

4 Hasil Pengukuan dapat dilihat pada tabel 4.2 dibawah ini. Tabel 2 Hasil Pengukuan Gain Antena Mikostip Level Peneimaan Daya Fekuensi No. (MHz) Antena Mikostip (Pa) (dbm) Antena Refeansi (Ps) (dbm) Gain Antena Mikostip (Ga) (dbm) Pada Tabel 2 pengukuan gain dilakukan dai bebeapa fekuensi. Hal ini menandakan untuk setiap fekuensi yang bebeda memiliki nilai penguatan yang bebeda, ini dipengauhi level daya yang diteima dan dipancakan oleh antena. 3.3 Retun Loss Pada pengukuan etun loss juga dilakukan dai bebeapa fekuensi, dapat dilihat pada table 3. Nilai etun loss yang didapat temasuk baik kaena lebih kecil dai -9,54 db yang mana sinyal yang diefleksikan tidak telalu besa dibandingkan sinyal yang dikiimkan. Tabel 3 Hasil Pengukuan Retun Loss No. Fekuensi (MHz) Retun Loss (db) Untuk nilai etun loss tekecil pada fekuensi MHz hingga fekuensi MHz, jelas pada fekuensi MHz antena tesebut bekeja dengan baik yang memiliki nilai etun loss tekecil db. Sebaiknya nilai gelombang yang diefleksikan tidak telalu besa dibandingkan dengan gelombang yang dikiimkan dengan kata lain saluan tansmisi tesebut sudah matching bila nilai etun loss nya kecil dai db [3]. 3.4 Pengukuan Level Daya di Lua Ruangan (Outdoo). Pengukuan dilakukan dilua uangan menggunakan spectum analyze R3131 yang tehubung pada antena. Level Daya (dbm) Tabel 4 Hasil Pengukuan Level Daya Fekuensi (MHz)

5 Data diambil bebeapa kali disetiap fekuensi yang bebeda, pengambilan data ini untuk setiap fekuensi yang lebih kuat ditangkap atau diteima antena tesebut. Dai tabel 4 hasil pengukuan yang didapat pengambilan data dimana antena tesebut bekeja pada fekuensi MHz hingga fekuensi MHz. Pada fekuensi tesebut sinyal yang diteima telihat jelas. Pada peancangan, fekuensi keja dai antena yang dibuat untuk fekuensi 900 MHz. Sedangkan fekuensi yang diteima saat pengukuan dilua uangan antena bekeja pada fekuensi MHz, beati memiliki entang fekuensi keja sebesa 24 MHz. Pada pengukuan dalam uangan, sinyal yang ditangkap diedam oleh pealatan yang ada sekita pengukuan dan adanya noise saat pengukuan belangsung. Saat fekuensi MHz level daya diambil bebeapa kali dan dapat dilihat level daya yang tebesa dbm, pada fekuensi MHz daya yang tebesa dbm, fekuensi MHz sebesa dbm, fekuensi MHz sebesa dbm, fekuensi MHz sebesa dbm, fekuensi MHz sebesa dbm dan pada fekuensi MHz sebesa dbm. 5. Kesimpulan Dai hasil dan analisa didapatkan bahwa gain hasil dai pengukuan adalah 7 dbi, nilai ini sudah temasuk kiteia yang baik. Antena bekeja efektif pada fekuensi 850 MHz hingga 880 MHz. Maka nilai bandwidth dai antena tesebut 30 MHz. Pola adiasi omnidiectional dan memiliki polaisasi mendekati cicula kaena bentuknya seolah-olah menyeupai lingkaan. Nilai VSWR yang baik dipeoleh dai hasil pengukuan bekeja pada fekuensi 870 MHz yaitu sebesa 1,69. Sedangkan pada peancangan 900 MHz nilai VSWR kuang begitu baik, yaitu sebesa Daffta Pustaka [1] Vea gianfanco andia, Efficient Rectenna Design fo Ambient Micowave Enegy Recycling, Thesis. Univesitat Politecnica De Catalunya.2009 [2] Inda Sujati. (2009). Antena Mikostip Bentuk Segi Empat. Jakata: Fakultas Teknik Elekto, Univesitas Tisakti. [3] Si Hadiati.Aplikasi Substat Alumina Pada Antena Mikostip Patch Pesegi Untuk Komunikasi Begeak Pada fekuensi( GHz). Bandung: Fakultas Teknik Elekto, Intitut Teknologi Telkom Bandung. 84