ISSN : e-proceeding of Engineering : Vol.4, No.2 Agustus 2017 Page 2075

Transkripsi

1 ISSN : e-proceeding of Engineering : Vol.4, No.2 Agustus 2017 Page 2075 ANTENA MIKROSTRIP E-GANDA DENGAN CELAH T-GANDA UNTUK MULTI- PITA GHZ DOUBLE E SHAPED WITH DOUBLE T-SHAPED SLOTTED MICROSTRIP ANTENNA FOR MULTIBAND GHZ Hamd Mubarokah 1, Heroe Wijto 2, Yuyu Wahyu 3 1,2, Prodi S1 Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom, 3 Pusat Peneliti Elektronika Telekomunikasi (PPET) LIPI 1 hamdmubarokah@students.telkomuniversity.ac.id, 2 heroe@telkomuniversity.ac.id, 3 yuyu@ppet.lipi.go.id ABSTRAK Percg tenna mikrostrip sebagai salah satu komponen pendukung komunikasi nirkabel merupak salah satu solusi dalam pemenuh desain tenna yg memiliki berbagai keunggul. Salah satu keunggulnya adalah mikrostrip memiliki patch yg dapat dimodifikasi sesuai deng kebutuh. Double E-Shaped merupak salah satu bentuk modifikasi patch untuk tenna mikrostrip deng beberapa variasi elemen yg membuat tenna ini memungkink untuk bekerja pada beberapa frekuensi berbeda. Pada tugas akhir ini dircg d direalisasik tenna microstrip modifikasi patch Double E-Shaped yg bekerja pada frekuensi 2.4 GHz, 3.4 GHz, d 5.8 GHz dalam satu pergkat tena. Percg dilakuk deng menggunak tambah slot pada patch tenna serta menggunak pencatu microstrip line feed. Lalu dilakuk alisis deng menggunak software CST Studio Suite untuk mendapatk hasil berupa Return Loss < db, VSWR < 2, bdwidth MHz untuk 2.4 GHz d 3.4 GHz, 125 MHz untuk 5.8 GHz, gain > 3 dbi, pola radiasi unidireksional d polarisasi jenis linier. Bah yg digunak untuk substrat adalah FR-4 epoxy deng permitivitas relatif 4.4 d ketebal 1.6 mm. Hasil pengukur menghasilk Return Loss di masing-masing frekuensi kerja sebesar , , d deng nilai VSWR 1.774, 1.683, Impedsi yg didapatk ohm, ohm, ohm. Gain sebesar 3.47 db, 3.51 db, d 3.53 db, bdwidth 64.2 MHz, MHz, d.08 MHz, pola radiasi unidirectional d polarisasi elips. Kata Kunci : Double E-Shaped, mikrostrip, multibd ABSTRACT Microstrip tenna as one of the main components of wireless communication is one solution in complice with the tenna design has a variety of advtages. Double E-Shaped is one of the method to modify the microstrip tenna with some element variation so it c work in several different frequency in one device tenna. The design is done with use of extra slot on the design as well as with supply the microstrip line feeds.this final project have done a design, simulation, d realization of a double E shaped tenna with modified patch microstrip tenna working at a frequency of 2.4 GHz, 3.4 GHz, d 5.8 GHz. The design is done by using the CST Studio Suite to alyze the result, the results needs to meet the specification of Return Loss < db, VSWR < 2, bdwidth MHz for 2.4 GHz d 3.4 GHz, 125 MHz for 5.8 GHz, gain > 3 dbi, unidirectional radiation pattern d linear type of polarization. The materials used for the substrate is FR-4 epoxy with the relative permittivity 4.4 d thickness of 1.6 mm. As the measurements results showed this tenna generates a Return Loss in each of the working frequency of , -11,792, with a value of VSWR 1,774, 1,683, 1,157. Impedce obtained ohm,, 43,082 ohm 34,112 ohm. Each gain of 3.47 db, 3.51 db, d 3.53 db with 64.2 MHz, MHz, d.08 MHz of bdwidth, unidirectional radiation pattern d ellips type of polarization. Keywords: Double E-Shaped, microstrip, multibd

2 ISSN : e-proceeding of Engineering : Vol.4, No.2 Agustus 2017 Page Pendahulu Kemaju dari perkembg teknologi informasi d komunikasi, khususnya telekomunikasi mendorong pengembg teknologi pergkat kearah yg lebih maju. Saat ini, pergkat tidak bisa hya dilihat dari segi teknologi pergkat itu sendiri, melaink juga kompatibilitas serta dimensi dari pergkat tersebut untuk mendukung kemampu mobilitas yg tinggi, deng memiliki bdwidth d kecepat yg baik pula. Untuk menjawab kebutuh ak tingginya kebutuhn pelgg ak komunikasi nirkabel yg hdal maka dibutuhk salah satu pergkat yaitu tenna. Antena mikrostrip merupak salah satu pengembg deng berbagai keunggul yg dimiliki tara lain rcg tena yg tipis, kecil, ring d proses produksi yg cukup mudah, d bah pembuatnya cukup byak di pasar. Dalam tugas akhir ini ak dircg d direalisasik tena mikrostrip menggunak slot berbentuk double E-shaped yg bekerja pada tiga frekuensi yg berbeda. Kebutuh ak pergkat yg bisa bekerja deng multi frekuensi membuat sebuah pergkat tenna microstrip harus dimodifikasi agar bisa menghasilk multi frekuensi. Oleh karena itu pada Tugas Akhir ini dilakuk modifikasi bentuk patch menyerupai bentuk double E-Shaped agar memiliki variasi bentuk elemen peradiasi sehingga memungkink tenna ini bekerja pada multi frekuensi pada 2.4 GHz, 3.4 GHz, d 5.8 GHz. Antena dircg deng target spesifikasi Return Loss < 10 db, VSWR < 2, Gain > 3dBi, bdwidth > MHz untuk 2.4 GHz d 3.4 GHz, 125 MHz untuk 5.8 GHz, Pola Radiasi unidireksional, serta polarisasi linier pada setiap frekuensi kerja. Antena ditargetk untuk bekerja pada aplikasi WLAN/WIMAX d digunak untuk daerah dalam rug (indoor). 2. Dasar Teori 2.1 WLAN (Wireless Local Area Network) WLAN (Wireless Local Area Network) merupak suatu jneis gelombg radio yg dipakai untuk mentrsmisik data. Sering disebut juga deng jaring nirkabel, atau wireless network, dalam proses trsmisi jaring nirkabel ini membutuhk beberapa pergkat pendukung, yg salah satunya adalah tenna yg ak dircg pada tugas akhir ini. Jenis tenna yg dircg pada tugas akhir ini digunak pada sisi penerima, yg dikhususk untuk WLAN yg frekuensi kerjya ada pada 2.4 GHz, serta WIMAX pada 3.4 GHz d 5.8 GHz. Stdar yg digunak adalah IEEE 2.11 b/g/n untuk 2.4 GHz d 3.4 GHz, IEEE 2.16 untuk 5.8 GHz. 2.2 Antena Mikrostrip Antena pada umumnya merupak pergkat yg bertuju untuk melakuk konversi suatu besar listrik dari guided wave menjadi gelombg elektromagnetik, yg ma pengubah ini ditujuk agar bisa dilakuk proses trsmisi ke rug bebas. Sedgk tenna microstrip merupak salah satu pengembg tenna, terutama dari segi dimensi dima tenna ini ak memiliki dimensi yg lebih kecil sehingga ak meningkatk mobilitas dari pengguna tenna tersebut 2.3 Dimensi Antena Mikrostrip Untuk mencari dimensi tena mikrostrip (W d L) harus diketahui terlebih dahulu parameter bah yg ak digunak yaitu tebal dielektrik (h), konstta dielektrik (ε r) tebal konduktor (t) d rugi-rugi bah. Struktur dasar salur mikrostrip terdiri atas pjg strip konduktor L, lebar strip konduktor W, tinggi substrat dielektrik h, d tebal strip konduktor mikrostrip t deng konstta permitivitas dielektrik relatif ε r c 2 W (1) 2 1 f r r Kemudi menghitung konstta dielektrik efektif (ε reff) yg dirumusk sebagai berikut [1][2] : 2 r 1 r 1 h reff W Lalu untuk menghitung pjg patch yg digunak menggunak persama [1][2] : c L 2 L 2 f r reff 1 (2) (3) Deng nilai koefisien dirumusk sebagai [1][2] : L 0,412 h 0,3 Untuk pjg (W) d lebar (L) Substrat di rumusk : reff W 0,264 h W 0,258 0,8 reff h (4)

3 ISSN : e-proceeding of Engineering : Vol.4, No.2 Agustus 2017 Page Microstrip Line Feed W=6h + W patch (5) L=6h + L patch (6) Pada tipe pencatu ini, bagi konduktor dihubungk secara lgsung deng bagi tepi patch mikrostrip. Lebar strip konduktor lebih kecil dari pada elemen peradiasi tena mikrostrip. Tipe pengatur pencatu semacam ini mempunyai keuntung yaitu pencatu dapat diberik pada substrat yg sama untuk menyediak suatu struktur plar. Untuk mencari dimensi salur trsmisi maka dirumusk sebagai berikut [1][2] : W f { h 2 8e A e 2A 2 [B 1 ln(2b 1) + ε r 1 π Dima nilai B dapat dirumusk sebagai berikut : B = 377π 2Z 0 εr 3. Percg Antena 3.1 Spesifikasi Antena for W f < 2 h {ln(b 1) + 0,39 0,61 } ] for W f > 2 (7) 2ε r ε reff h Untuk mercg Antenna deng spesifikasi yg diingink, maka pada percg tenna double E-Shaped ini dibutuhk spesifikasi deng ketentu sebagai berikut : Frekuensi kerja : 2.4 GHz, 3.4 GHz, 5.8 GHz. Gain : 3dBi Bdwidth : MHz untuk 2.5 GHZ d 3.4 GHz, 125 MHz untuk 5.8 GHz VSWR : 2 Impedsi masukk : 50 ohm Pola Radiasi : Unidirectional Polarisasi : Linear Return Loss : db Untuk bah substrat yg digunak pada percg ini menggunak FR-4 epoxy deng permitivitas relatif 4.4 d ketebal 1.6 mm. 3.2 Rcg Antena Double E-Shaped (8) Gambar 3. 1 Antena Double E-Shaped Setelah melakuk perhitung dimensi awal untuk menentuk berapa dimensi untuk memodifikasi patch untuk membentuk model double E-shaped yg tepat agar tenna ini bekerja pada 3 frekuensi berbeda, dilakuk optimasi parameter sehingga tena ini dircg deng dimensi seperti pada tabel berikut :

4 ISSN : e-proceeding of Engineering : Vol.4, No.2 Agustus 2017 Page Hasil Frekuensi 2.4 GHz Tabel 3. 1 Dimensi Antena Parameter Dimensi (mm) Keterg t tebal konduktor h 1.6 tebal dielektrik wf lebar feedline lc 8.5 pjg patch 5.8 lb pjg patch 3.4 lf 13 pjg feedline wc 13.4 lebar patch 5.8 la 17.3 pjg patch 2.4 wb lebar patch 3.4 wa 24.2 lebar patch 2.4 wg lebar substrat lg pjg substrat x 76 pengatur groundple Gambar 3. 2 Return Loss 2.4 GHz Gambar 3. 3 VSWR 2.4 GHz Gambar 3. 4 Bdwidth 2.4 GHz Gambar 3. 5 Gain 2.4 GHz Berdasark data pada gambar 3.2, 3.3, 3.4, d 3.5 untuk simulasi pada 2.4 GHz didapatk hasil sebagai berikut : Return Loss , VSWR 1., bdwidth 70.1 MHz, gain 1.91 dbi Frekuensi 3.4 GHz Data hasil simulasi yg didapatk pada frekuensi 3.4 GHz adalah sebagai berikut : Gambar 3. 6 Return Loss 3.4 GHz Gambar 3. 7 VSWR 3.4 GHz

5 ISSN : e-proceeding of Engineering : Vol.4, No.2 Agustus 2017 Page 2079 Gambar 3. 8 Bdwidth 3.4 GHz Gambar 3. 9 Gain 3.4 GHz Berdasark data pada gambar 3.6, 3.7, 3.8, d 3.9 untuk simulasi pada 3.4 GHz didapatk hasil sebagai berikut : Return Loss , VSWR 1.19, bdwidth 75.9 MHz, gain 6.91 dbi Frekuensi 5.8 GHz Gambar Return Loss 5.8 GHz Gambar VSWR 5.8 GHz Gambar Bdwidth 5.8 GHz Gambar Gain 5.8 GHz Berdasark data pada gambar 3.10, 3.11, 3.12, d 3.13 untuk simulasi pada 5.8 GHz didapatk hasil sebagai berikut : Return Loss , VSWR 1.616, bdwidth MHz, gain 5.59 dbi. Sedgk untuk hasil impedsi didapatk Impedsi pada 2.4 GHz senilai ohm, pada 3.4 GHz senilai ohm d pada 5.8 GHz adalah senilai ohm. 4. d Analisis Gambar Impedsi 4.1 Perbding Parameter d Berikut adalah data perbding hasil pengukur d simulasi dari parameter Return Loss, VSWR, d impedsi

6 ISSN : e-proceeding of Engineering : Vol.4, No.2 Agustus 2017 Page 20 Tabel 4. 1 Perbding Return Loss Returnloss Frekuensi Tabel 4. 2 Perbding VSWR Tabel 4. 3 Perbding Impedsi Dari data tabel 4.1, 4.2, d 4.3 menunjukk bahwa hasil pengukur yg dilakuk tidak berbeda jauh deng hasil simulasi, ini menunjukk bahwa kerja tenna sudah cukup optimal sesuai deng spesifikasi yg telah dircg di awal. Perbeda yg tidak terlalu signifik umumnya disebabk karena fabrikasi d pemasg port tenna yg mempengaruhi konduktor feedline sehingga mempengaruhi hasil pengukur yg dilakuk. 4.2 Pola Radiasi d Polarisasi S GHz S GHz S GHz VSWR Frekuensi GHz GHz GHz Impedsi Frekuensi ke GHz Ω Ω GHz Ω Ω GHz Ω Ω Azimuth 2.4 GHz Elevasi 2.4 GHz Gambar 4. 1 Pola Radiasi Azimuth 2.4 GHz Azimuth 3.4 GHz Gambar Pola Radiasi Azimuth 3.4 GHz Gambar 4. 2 Pola Radiasi Elevasi 2.4 GHz Elevasi 3.4 GHz Gambar Pola Radiasi Elevasi 3.4 GHz

7 ISSN : e-proceeding of Engineering : Vol.4, No.2 Agustus 2017 Page 2081 Azimuth 5.8 Elevasi 5.8 GHz Gambar 4. 5 Pola Radiasi Azimuth 5.8 GHz Gambar 4. 6 Pola Radiasi Elevasi 5.8 GHz Polarisasi 2.4 GHz Polarisasi 3.4 GHz Polarisasi Polarisasi Gambar 4. 7 Polarisasi 2.4 GHz Polarisasi 5.8 GHz Polarisas i Gambar 4. 9 Polarisasi 5.8 GHz Gambar 4. 8 Polarisasi 3.4 GHz Parameter Spesifikasi Return Loss (db) < VSWR < 2 Gain (dbi) Impedsi (ohm) Bdwidth (MHz) > 3 dbi 50 ohm > MHz untuk 2.4 GHz d 3.4 GHz, 125 MHz untuk MHz 75.9 MHz MHz GHz Tabel 4. 4 Hasil Perbding d

8 ISSN : e-proceeding of Engineering : Vol.4, No.2 Agustus 2017 Page 2082 Dari data gambar d tabel diatas menunjuk bahwa pola radiasi yg dihasilk adalah unidireksional karena daya terbesar mengarah pada salah satu sudut, sedgk polarisasi yg dihasilk adalah elips. 5. Kesimpul d Sar 5.1 Kesimpul Setelah melakuk percg, simulasi, d pengukur, pada tenna microstrip double E-Shaped, kesimpul yg dapat ditarik dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Antena yg dircg d di fabrikasi mampu menghasilk 3 frekuensi kerja yaitu pada 2.38 GHz, 3.39 GHz, d 5.82 GHz 2. Return Loss yg dihasilk pada realisasi tenna yaitu masing masing db, db, d db yg menunjuk bahwa target pada percg tenna ini sudah tercapai. 3. Penyusun bentuk patch deng 3 dimensi berbeda ak menghasilk variasi frekuensi kerja yg ak bekerja pada tenna. 4. VSWR yg didapat yaitu 1.774, 1.683, pada masing-masing frekuensi kerja yg ditargetk yg menunjuk level ptul pada tenna ini cukup rendah d sudah sesuai deng percg. 5. Gain yg didapat yaitu 3.47 dbi, 3.51 dbi, d 3.53 dbi dima gain yg ditargetk pada percg awal adalah 3 dbi. Kriteria gain ini sudah memenuhi kondisi pemasg tenna dalam kondisi indoor. 6. Bdwidth yg dihasilk belum cukup lebar yakni 64.2 MHz, MHz, d.08 MHz. 7. Bentuk Polarisasi yg dihasilk pada masing masing frekuensi kerja yg diingink adalah elips Sar Untuk pengembg kedepnya, ada beberapa parameter pada tenna microstrip double E-Shaped ini yg masih dapat diperbaiki. Ditarya adalah : 1. sebaiknya dilakuk di echoic chamber agar tidak terlalu byak gggu dari luar. 2. Untuk mendapatk hasil yg lebih baik dalam sisi dimensi, sebaiknya menggunak bah Rogers (Duroid) yg memiliki permitivitas relative yg lebih kecil dibdingk deng FR-4 Epoxy. 3. Pendimensi pada saat pencetak d pemasg port konektor harus diperhatik karena cukup mempengaruhi hasil pengukur. 4. Untuk memperbaiki Bdwidth bisa dikombinasik deng metode Inset Feed. 5. Untuk meningkatk nilai gain bisa mencoba pencatu metode selain microstrip line feed serta mengubah ukur substrat. DAFTAR PUSTAKA [1] Balis, C. A. (2005). Antena Theory Analisis d Design 3rd Edition. United Science: Wiliey Inter Science. [2] Krauss, J. D. (1998). Antennas. United Stated: Wiliey Inter Science. [3] Laboratorium Antena Universitas Telkom. (2016). Modul Praktikum Antena d Propagasi S1 Teknik Telekomunikasi. [4] Nakar, P. S. (2004). Design of a Compact Microstrip Patch Antenna for use in Wireless/Cellular Devices. The Florida State University. [5] P.Hamsagayathri, M. (2016). Design d Simulation of slotted double E-shaped Microstrip Patch Antenna for Multibd Applications. International Journal of Advced Research in Electronics d Communication Engineering (IJARECE), 03(5). [6] P.K. Matthew, S. M. (2014). A DOUBLE E SHAPED MICROSTRIP PATCH ANTENNA FOR MULTIBAND APPLICATIONS. ICTACT JOURNAL ON COMMUNICATION TECHNOLOGY: SPECIAL ISSUE ON ADVANCES IN WIRELESS SENSOR NETWORKS, 05(02). [7] P.L. Shu, Q. Y. (2012). COMPACT TRI-BAND MONOPOLE ANTENNA WITH A PARASITIC E- SHAPED STRIP FOR WLAN/WIMAX APPLICATIONS. Progress In Electromagnetics Research C. [8] Radoue Karli, H. A. (2013). A SIMPLE AND ORIGINAL DESIGN OF MULTI-BAND MICROSTRIP PATCH ANTENNA FOR WIRELESS APLICATIONS. International Journal of Microwaves Applications. [9] Sohag Kumar Saha, A. I. (2013). E-SHAPE MICROSTRIP PATCH ANTENNA DESIGN FOR WIRELESS APLICATIONS. International Journal of Science, Engineering d Technology Research (IJSETR). [10] Sujati, I. (2010). Antena Mikrostrip : Konsep d Aplikasinya. Jakarta: Universitas Trisakti. [11] Microstrip Patch Antenna Calculator. (2015). Retrieved from everythingrf: [12] Ramesh Garg, P. B. (2001). Microstrip Antenna Design Hdbook. Artech House Inc.

9 ISSN : e-proceeding of Engineering : Vol.4, No.2 Agustus 2017 Page 2083