REALISASI ANTENA SUSUN MIKROSTRIP SEGITIGA EMPAT ELEMEN DENGAN DISTRIBUSI ARUS DOLPH CHEBYSHEV

Transkripsi

1 REALISASI ANTENA SUSUN MIKROSTRIP SEGITIGA EMPAT ELEMEN DENGAN DISTRIBUSI ARUS DOLPH CHEBYSHEV Realization of Four Element Triangular Microstrip Array Antenna with Dolph Chebyshev Current Distribution PROYEK AKHIR untuk memenuhi sebagian persyaratan menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro diajukan oleh: FITRA MARETA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2 LEMBAR PENGESAHAN

3 DAFTAR RIWAYAT HIDUP Nama : Fitra Mareta NIM : Tempat/Tanggal lahir : Bandung/27 Maret 1991 TK lulus tahun SD lulus tahun SMP lulus tahun SMA lulus tahun Tanggal permulaan kuliah :1997 di Bunda Asuh Nanda Bandung : 2003 di SDN Banjarsari II Bandung : 2006 di SMP Negeri 7 Bandung : 2009 di SMA Negeri 5 Bandung : 2009 di Politeknik Negeri Bandung Prestasi yang pernah dicapai : 1. Menjadi Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi (HIMATEL) POLBAN 2009 s/d sekarang. 2. Menjadi Sekretaris Divisi Pengembangan Sumber Daya Manusia (PSDM) Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi (HIMATEL) POLBAN 2010 s/d iii

4 LEMBAR PERSEMBAHAN Sahabat, Sukses tak akan datang bagi mereka yg hanya menunggu tak berbuat apa-apa, tapi akan datang bagi mereka yg selalu berusaha wujudkan mimpinya, orang yg cerdas hatinya, yg jernih pikirannya, yg yakin akan pertolongan Allah, yg sadar rahmat Allah itu luas, yg mengerti segalanya ada waktunya, maka ia tidak akan pernah merasa putus asa bila ditimpa kegagalan, keterpurukan, kesulitan hidup, kecemasan dan kegalauan Justru ia akan berbaik sangka kepada Allah dengan terus berikhtiar lahir batin dan yakin Allah bersamanya untuk menolongnya Kupersembahkan Karyaku ini untuk Bapa, Mamah, Uke, Triesty, para sahabat terbaikku Mpat, Tri, Osy, Tatika, Upay, Ari, Desti, Riri, Devi, Synthia, Senny, Tiara, Handrian, Ayuk dan Pedot, serta orang-orang yang telah menabur doa dan menanamkan semangat untukku iv

5 KATA PENGANTAR Syukur Alhamdulillah penulis ucapkan kehadirat هللا SWT, karena berkat rahmat dan karunia-nya lah penulis dapat menyelesaikan proyek akhir dengan judul Realisasi Antena Susun Mikrostrip Segitiga Empat Elemen dengan Distribusi Arus Dolph Chebyshev. Dalam merealisasikan proyek akhir serta dalam pembuatan laporan, penulis banyak sekali menerima dorongan, bantuan, motivasi baik materiil maupun spiritual. Untuk itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih dan penghormatan serta penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : 1. Orang tua tercinta yang selalu memberikan doa dan dukungannya yang begitu besar kepada penulis, serta adik-adik tercinta yang senantiasa selalu memberikan semangat dengan candaanya. 2. Ibu Hepi Ludiyati, ST., MT. selaku dosen Pembimbing Tunggal yang telah memberikan ilmu, dorongan, dan nasihatnya serta doa sehingga proyek akhir ini dapat selesai tepat pada waktunya. Terima kasih banyak Ibu. 3. Seluruh dosen Teknik Telekomunikasi POLBAN yang tidak dapat disebutkan satu per satu disini yang telah memberikan ilmu dan nasihat yang insya Allah selalu diingat dan bermanfaat. 4. Bapak Badu dan Bapak Aan yang telah banyak membantu.terima kasih banyak Bapak. 5. Partner proyek akhir Lia Rosliana dan Rani Refa Ninety atas kerjasama, ilmu, dukungan dan semangatnya sehingga penulis mampu bertahan hingga selesainya proyek akhir ini. 6. Kelompok pembuat antena yaitu Deti, Devi, Fauziyyah, Ilham, Senny, Tiara, Dafit, Mita, Teh Novel dan Teh Nunu yang telah memberikan ilmu, bantuan dan dukungannya. 7. Teman-teman kelas 3 TC B yang selalu memberi dukungan dan semangat. 8. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam pelaksanaan dan penyusunan proyek akhir ini, yang tidak dapat disebutkan satu persatu semoga mendapat balasan dan ridho dari Allah SWT. Amin. v

6 Sebagai manusia, tentunya penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan proyek akhir ini hingga terselesaikan penulis tidak luput dari berbagai kesalahan. Untuk itu, penulis mengharapkan segala kritik dan saran yang membangun dengan harapan dapat memperbaiki kekurangan-kekurangan yang ada dalam laporan proyek akhir ini. Semoga laporan proyek akhir ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis dan bagi para pembaca umumnya. Hanya kepada Allah SWT-lah penulis kembalikan segala urusan dan hanya kepada-nya lah penulis mohon petunjuk dan pertolongan serta perlindungan. Amin. Bandung, Juli 2012 Penulis vi

7 ABSTRAK Pada proyek akhir ini telah dirancang dan direalisasikan antena susun mikrostrip segitiga empat elemen dengan distribusi arus dolph chebyshev yang bekerja pada frekuensi MHz dengan menggunakan bahan FR4-epoxy. Untuk mencukupi kebutuhan bandwidth ditambahkan celah udara diantara dua substrat FR4-epoxy. Antena susun ini dicatu dengan menggunakan saluran transmisi mikrostrip yang distribusi arus ke masing-masing elemen antena memenuhi distribusi arus dolph chebyshev. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa antena ini mempunyai nilai VSWR 1,11 pada frekuensi tengah 1825,6 MHz dengan return loss 25,6 db dan bandwidth yang dihasilkan adalah 182,2 MHz untuk VSWR 1,5. Kata kunci : segitiga, bandwidth, dolph chebyshev ABSTRACT In this final project has been designed and realized of four element triangular microstrip array antenna that works at frequency MHz with use FR4-epoxys. To get more bandwith added air between two FR4-epoxys substrate. This array feed by microstrip transmission line which current distribution to each element of the antenna comply with a dolph chebyshev current distribution. The result of measurement shows that the antenna has a VSWR value 1,11 on center frequency 1825,6 MHz with return loss 25,6 db. The result of bandwidth is 182,2 MHz on VSWR 1,5. Keywords : triangular, bandwidth, dolph chebyshev vii

8 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN... ii DAFTAR RIWAYAT HIDUP... iii LEMBAR PERSEMBAHAN...iv KATA PENGANTAR... v ABSTRAK... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR GAMBAR...xi DAFTAR TABEL... xiii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Pemecahan Masalah Tujuan proyek Akhir Batasan Masalah Sistematika laporan... 2 BAB II TINJAUAN TEORITIS Pendahuluan Tinjauan Pustaka Teori Antena Mikrostrip Segitiga Patch Segitiga Dimensi Antena Mikrostrip Patch Segitiga Microstrip Transmission Line Saluran Mikrostrip Dimensi Saluran Transmisi Mikrostrip Quarter Wave Transformer Teori Susunan Antena Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis Berdasarkan Distribusi Arus Teori Susunan Uniform Teori Susunan Binomial Koefisen Eksitasi viii

9 Prosedur Desain Binomial Array Teori Susunan Dolph Chebyshev Polynom Chebyshev Pemahaman Grafik Polynom Prosedur Desain Dolph Chebyshev Array Diagram Arah Perbandingan Susunan Uniform, Binomial dan Dolph Chebyshev Teori Penambahan Celah Udara BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT Pendahuluan Spesifikasi Perancangan Karakteristik Bahan Perancangan Antena Tunggal Perancangan Dimensi Antena Mikrostrip Tunggal Perhitungan Dimensi Patch Antena Perhitungan Dimensi Saluran Antena Perhitungan Dimensi Ground Plane Penggunaan Celah Udara Hasil Simulasi Antena Tunggal Perancangan Antena Susun Dolph Chebyshev Perancangan Dimensi Antena Susun Dolph Chebyshev Perhitungan Perbandingan Distribusi Arus Dolph Chebyshev Perhitungan Impedansi Masing-Masing Saluran Perhitungan Panjang dan Lebar Masing-Masing Saluran Perhitungan Dimensi Jarak Antar Patch Perhitungan Dimensi Ground Plane Penggunaan Celah Udara Hasil Simulasi Antena Susun Dolph Chebyshev Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) dan Bandwidth Return Loss (RL) Impedansi Pola Radiasi ix

10 3.5.3 Hasil Realisasi Antena Susun Dolph Chebyshev BAB IV PENGUKURAN UNJUK KERJA DAN ANALISA Pendahuluan Pengukuran VSWR, Bandwidth, Return Loss dan Impedansi Peralatan yang Digunakan Prosedur Pengukuran Hasil Pengukuran Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) dan Bandwidth Return Loss Impedansi Pengukuran Pola Radiasi Peralatan yang Digunakan Prosedur Pengukuran Hasil Pengukuran Pengukuran H-Plane Pengukuran E-Plane Analisa Pengukuran VSWR, Bandwidth, Return Loss dan Impedansi Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) dan Bandwidth Return Loss (RL) Impedansi Analisa Performa Uniform, Binomial dan Dolph Chebyshev BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA x

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Antena Mikrostrip... 4 Gambar 2. Bentuk-Bentuk Patch... 4 Gambar 3. Struktur Antena Mikrostrip Patch Segitiga... 6 Gambar 4. Pola Medan Listrik pada Saluran Mikrostrip... 8 Gambar 5. Penyesuai Transformator / Gambar 6. Susunan Dua Sumber Isotropis Gambar 7. Distribusi Arus Uniform Gambar 8. Grafik Faktor Susunan dan Pola Medan Gambar 9. Prinsip Segitiga Pascal Gambar 10. Selisih Fasa Kuat Medan Gambar 11. Medan Total untuk N-Genap Gambar 12. Medan Total Untuk N-Ganjil Gambar 13. Distribusi Non-Uniform Optimum (Dolph chebyshev) Gambar 14. Grafik untuk Polynom-Polynom Chebyshev` Gambar 15. Grafik Polynom Chebyshev untuk Nilai m = 1 s/d Gambar 16. Contoh Grafik Polynom Gambar 17. Diagram Arah Kuat Medan Gambar 18. Struktur Antena Mikrostrip dengan Celah Udara Gambar 19. Return Loss Antena Gambar 20. Perbandingan Ketebalan Celah Udara Gambar 21. Diagram Alir Pembuatan Antena Susun Dolph Chebyshev Gambar 22. Perancangan Antena Tunggal Gambar 23. Dimensi Patch Antena Mikrostrip Gambar 24. Antena Mikrostrip Tunggal Sesuai Perhitungan Gambar 25. Simulasi Antena Tunggal pada CST SUITE STUDIO Gambar 26. Distribusi Impedansi Gambar 27. Corners pada saluran 94,65 Ω Gambar 28. Corners pada saluran 44, Gambar 29. Corners pada saluran 63,24 Ω Gambar 30. Antena Mikrostrip Susun Dolph Chebyshev Sesuai Perhitungan xi

12 Gambar 31. Hasil Simulasi Antena Susun Dolph Chebyshev Gambar 32. Hasil Simulasi VSWR dan Bandwidth Gambar 33. Hasil Simulasi Return Loss Gambar 34. Hasil Simulasi Impedansi Gambar 35. Hasil Simulasi Pola Radiasi 2D Gambar 36. Hasil Simulasi Pola Radiasi 3D Gambar 37. Realisasi Antena Susun Dolph Chebyshev Tampak Atas Gambar 38. Realisasi Antena Susun Dolph Chebyshev Tampak Samping Gambar 39. Konfigurasi Pengukuran Gambar 40. Hasil Pengukuran VSWR dan Bandwidth Gambar 41. Hasil Pengukuran Return Loss Gambar 42. Hasil Pengukuran Impedansi Gambar 43. Konfigurasi Pengukuran Gambar 44. Plot Pola Radiasi H-Plane Gambar 45. Plot Pola Radiasi E-Plane Gambar 46. Penyesuaian Impedansi xii

13 DAFTAR TABEL Tabel 1. Keterangan Gambar Tabel 2. Tabel Diagram Arah Kuat Medan Tabel 3. Perbandingan Tiga Jenis Distribusi Arus: Uniform, Binomial, dan Dolph Chebyshev Tabel 4. Perbandingan Dimensi Hasil Perhitungan dengan Hasil Simulasi Antena Tunggal Tabel 5. Impedansi Input Antena Tunggal Hasil Simulasi Tabel 6. Perbandingan Dimensi Hasil Perhitungan dengan Hasil Simulasi Antena Susun Tabel 7. Hasil Simulasi VSWR Tabel 8. Hasil Simulasi Return Loss Tabel 9. Hasil Simulasi Impedansi Tabel 10. Hasil Pengukuran VSWR Tabel 11. Hasil Pengukuran Return Loss Tabel 12. Hasil Pengukuran Impedansi Tabel 13. Hasil Pengukuran H-Plane Tabel 14. Hasil Pengukuran E-Plane Tabel 15. Pergeseran Frekuensi untuk VSWR 1,5 dan Bandwidth Tabel 16. Perbandingan Hasi Return Loss Tabel 17. Perbandingan Hasil Impedansi Tabel 18. Analisa Performa Uniform, Binomial dan Dolph Chebyshev xiii

14 DAFTAR PUSTAKA [1] Abdullah, RSA Raja, D Yoharaaj dan A Ismail. Bandwidth Enhancement for Microstrip Antenna in Wireless Applications. Department of Computer and Communication Engineering Universiti Putra Malaysia (UPM). [2] Adriansyah, Nachwan Mufti. Module 4 : Susunan antena EE 3253 A. Sekolah Tinggi Teknologi Telkom [3] Balanis, Constantine A. Antenna Theory : Analysis and Design, THIRD EDITION. John Wiley & Sons, Ltd [4] Bekhti, Mohammed. Analisis Antena Microstrip Rectangular dengan Air Substrat. Centre National des Techniques Spatiales, Division Instrumentation Spatiale. [5] Damayanto, Reza. Realisasi Antena Mikrostrip Patch Segitiga Untuk Aplikasi Wimax. Laporan Tugas Akhir, Program Studi Teknik Telekomunikasi, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung [6] Garg, R.; Bhartia, P.; Bahl, I.; dan Ittipibon, A., Microstrip Antenna Design Handbook. Artech House, Boston, London [7] Kumar, Girish dan Ray, K.P. Broadband Microstrip Antennas. Artech House, Boston, London [8] Mulyani, Sifa. Realisasi Antena Array Mikrostrip Empat Persegi Panjang dengan Distribusi Arus Binomial. Laporan Tugas Akhir, Program Studi Teknik Telekomunikasi, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung [9] Nuraeni, Tri Aulia. Design dan Implementasi Antena Susun Mikrostrip Empat Persegi Panjang dengan Distribusi Arus Dolph Chebyshev. Laporan Tugas Akhir, Program Diploma IV Teknik Telekomunikasi, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung [10] Sulaeman, Enceng. Buku Ajar HF dan Gelombang Mikro : Bab IV Saluran Planar. Politeknik Negeri Bandung. [11] Sulaeman, Enceng. Buku Ajar HF dan Gelombang Mikro : Bab VI Penyesuaian Impedansi. Politeknik Negeri Bandung. 55