Martinus Mareta Paska¹, Tengku Ahmad Riza², Yuyu Wahyu³. ¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom

Transkripsi

1 ANALISA ANTENA PATCH TRIANGULAR DENGAN MODEL PENCATUAN ELECTROMAGNETICALLY COUPLED (EMC) PADA FREKUENSI 2,4 GHZ UNTUK APLIKASI WIFI DENGAN METODE ARRAY Martinus Mareta Paska¹, Tengku Ahmad Riza², Yuyu Wahyu³ ¹Teknik Telekomunikasi,, Universitas Telkom Abstrak Antena mikrostrip banyak dikembangkan karena massanya yang ringan dan dapat menyesuaikan bentuk dengan tempat diletakkan. Metode pencatuan pada antena ini dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu pencatuan mikrostrip, pencatuan probe, dan pencatuan EMC (electromagneticallycoupled). Metode EMC pertama kali dikemukakan oleh K.F Lee, yang dirancang untuk menghasilkan bandwidth yang lebar. Pada tugas akhir ini antena yang dibuat beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz untuk mendukung teknologi wifi. Penelitian ini juga mengembangkan sebuah metode pencatuan untuk antena mikrostrip yaitu metode pencatuan electromagnetically coupled (EMC) bentuk patch segitiga dengan metode array. Dengan menggunakan EMC radiasi yang tidak diinginkan menjadi lebih sedikit dan memiliki keuntungan menawarkan karakteristik wideband tanpa beberapa rangkaian matching. Metode pencatuan EMC dapat mengatasi kelemahan dari antena mikrostrip konvensional yang memiliki karakteristik narrow bandwidth. Desain antena mikrostrip ini menggunakan metode EMC dengan struktur feeder L-strip. Antena ini dirancang kemudian disimulasikan dengan menggunakan software simulator.pada simulasi, dilakukan pengulangan ukuran dimensi antena untuk mendapatkan hasil yang yang sesuai dengan spesifikasi rancangan antena, yaitu dengan mengubah ukuran dimensi antena.hasil simulasi yang diperolehakan diimplementasikan dengan menggunakan vahan tembaga. Pada tugas akhir ini telah berhasil dibuat antena array triangular pencatuan EMC yang memiliki gain 13 dbi, bandwidth 100 MHz pada vswr 1,5 dengan frekuensi kerja 2,4GHz. Antena ini dirancang dengan pencatuan EMC yang tujuannya untuk mendapatkan bandwidth yang cukup lebar. Kata Kunci : wifi, emc, segitiga, dan feeder

2 Abstract Microstrip antenna has been developed as a light mass and can adjust the shape of the place is laid. Method of rationing on the antenna can be divided into three, namely microstrip rationing, rationing probe, and rationing EMC (electromagnetically coupled). EMC method was first proposed by KF Lee, which is designed to produce a wide bandwidth. In this final project made triangular antenna operating at a frequency of 2.4 GHz to support teknologiwifi. The study also developed a method for rationing rationing method microstrip antenna is electromagnetically coupled (EMC) with a triangular patch form array method. By using EMC unwanted radiation become less and has the advantage of offering wideband characteristics without a matching circuit. EMC rationing method can overcome the drawbacks of conventional microstrip antenna has a narrow bandwidth characteristics. The microstrip antenna design using EMC method with L-strip feeder structure. This antenna is designed and then simulated using software simulation simulator.pada, repetition antenna dimensions to obtain results that are in accordance with the design specifications of the antenna by changing the dimention of antenna. Simulation results obtained, implemented using materials, namely copper. In this final project has successfully created a triangular array antenna EMC rationing which has 13 dbi gain, 100MHz bandwidth at VSWR 1.5 with working frequency of 2.4 GHz. This antenna is designed with EMC to get bandwidth wide enough. Keywords : wifi, emc, triangular, dan feeder Powered by TCPDF (

3 BAB 1 Pendahuluan BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Komunikasi merupakan proses pemindahan atau penyaluran informasi dari satu titik dalam ruang pada waktu tertentu atau titik sumber ke titik yang lain yang merupakan tujuan atau pemakai. Dan tujuan komunikasi itu sendiri adalah menyediakan replika atau message yang merupakan salah satu manifestasi (bentuk fisik) informasi pada tempat tujuan. Salah satu elemen penting dalam sistem komunikasi radio adalah antena karena antena berfungsi sebagai media pelepas gelombang elektromagnetik ke udara atau ruang bebas dan sekaligus sebagai penerima gelombang elektromagnetik dari ruang bebas atau dengan kata lain antena merupakan transformator antara gelombang terbimbing dengan gelombang bebas atau sebaliknya. Sekarang ini, kebanyakan riset tentang antena mikrostrip terfokus pada metode untuk meningkatkan bandwidthnya. Telah dikemukakan bahwa antena slot U menghasilkan bandwidth yang relatif lebar tanpa parasitic patch (patch yang bersifat mengganggu). Bandwidth yang lebih besar diperoleh dengan menggunakan pengembangan metode pencatuan, juga telah dikemukakan. Sekalipun antena mikrostrip ini sangat rumit dalam desain namun memiliki keuntungan seperti, mudah difabrikasi, memiliki dimensi yang kecil, ringan, dan dapat disesuaikan dengan berbagai bentuk permukaan yg diinginkan. Bila harga bahan dan ongkos fabrikasi dapat ditekan, maka harga antena inipun sangat murah. Pencatuan probe, yang merupakan metode pencatuan yang sering digunakan untuk mikrostrip antena tidak mampu menghasilkan wideband karena adanya reaktansi parasitic yang dihasilkan oleh struktur pencatuan. Oleh karena itu penyusun tertarik untuk merancang bangun sebuah antena mikrostrip Triangular Patch yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz dengan menggunakan teknik pencatuan EMC (Electromagnetically Coupled). Pencatuan EMC berbeda dengan metode pencatuan yang lain. Tidak terjadi radiasi spurious dan mempunyai keuntungan dengan memberikan karakteristik wideband tanpa beberapa rangkaian matching dan pada patch triangular mempunyai keuntungan mengurangi kopling antara elemen radiasi yang berdekatan pada susunan antena. Selanjutnya, karena Institut teknologi telkom Page 1

4 BAB 1 Pendahuluan mudah dalam fabrikasi maka dapat dilakukan produksi secara besar dengan karakteristik yang sama. 1.2 Tujuan Penelitian Penelitian Tugas Akhir ini yaitu merancang patch triangular antenna pada frekuensi 2,4 GHz untuk Aplikasi wifi dengan menggunakan teknik pencatuan EMC (Electromagnetically Coupled). Menganalisa VSWR, gain, pola radiasi, dan polarisasi dari antena. 1.3 Rumusan Penelitian Setelah diamati yang menjadi kendala sistem pencatuan probe yang sering digunakan untuk antena mikrostrip adalah tidak mampu menghasilkan wideband karena adanya reaktansi parasitic yang dihasilkan oleh struktur pencatuan dan memerlukan beberapa rangkaian matching impedansi. 1. Penelitian ini akan menggunakan teknik pencatuan EMC (Electromagnetically Coupled) sehingga masalah di atas dapat diatasi. 2. Bagaimana merancang dan mendesain antena wifi sesuai dengan karakteristik yang diingginkan. 3. Bagaimana mendapatkan karakteristik yang tepat agar antena dapat bekerja pada frekuensi 2,4 GHz. 4. Melakukan perbandingan antara simulasi menggunakan software dengan pengukuran antena secara langsung. 1.4 Batasan Penelitian Untuk menghindari agar pembahasannya tidak meluas, maka penyusun perlu membatasi masalahnya agar lebih terarah dan sesuai dengan yang diharapkan. Adapun batasan masalahnya adalah sebagai berikut : 1. Perancangan antena patch triangular dengan pada frekuensi 2,4 GHz. 2. Pengujian/pengetesan dilakukan dengan mengukur level sinyal atau daya, sehingga memperoleh grafik pola radiasi, polarisasi dan gain, selanjutnya mengukur bandwidth. 3. Antena dipasang di sisi modem 4. Bahan substrat yang digunakan adalah tembaga 5. Konektor SMA Female Page 2

5 BAB 1 Pendahuluan 6. Impedansi Terminal 50Ω unbalance 7. Sistem pencatuan menggunakan EMC (Electromagnetically Coupled). 8. Tidak membahas mengenai teknologi WIFI lebih jauh. 1.5 Metodologi Penelitian Untuk menyelesaikan tugas akhir ini, dilakukan langkah-langkah sebagai berikut: Mempelajari konsep tentang sistem antena mikrostrip (Patch triangular). Dengan metode studi literatur dan membaca banyak referensi dari buku, Studi tersebut dilakukan dengan cara mencari data di internet dan membaca buku tentang antena mikrostrip. Perancangan antena dimulai dengan simulasi menggunakan Software CST Microwave Setelah itu realisasi pada bahan yang akan digunakan. Pengujian antena, dengan alat bantuan berupa komputer untuk mengukur besar sinyal yang dihasilkan oleh antena tersebut yang sudah tercatu oleh komputer itu sendiri dan pengukuran dengan Spektrum Analyzer. Menganalisa dan menyimpulkan hasil-hasil pengukuran. Menyusun buku laporan Tugas Akhir. 1.7 Sistematika Penulisan Buku laporan Tugas akhir ini terdiri dari 5 (lima) bab, dimana masingmasing bab mempunyai kaitan satu sama lain, yaitu: BAB I : PENDAHULUAN Pendahuluan, memberikan latar belakang tentang permasalahan, tujuan, masalah dan batasan masalah yang dibahas dalam Tugas akhir ini. BAB II : DASAR TEORI Teori Dasar, memberikan dasar teori untuk menunjang penyelesaian masalah dalam tugas akhir ini. Teori dasar yang diberikan meliputi: pengertian tentang antena, penjelasan tentang antena mikrostrip, distribusi arus antena, pola radiasi antena, gain, VSWR dan impedansi antenna, dan pencatuan EMC. Page 3

6 BAB 1 Pendahuluan BAB III : PERANCANGAN DAN SIMULASI Perancangan Antena, berisi tentang penjelasan mengenai perencanaan dan perancangan antena patch triangular dengan simulasi menggunakan software simulator yang diterapkan pada band frekuensi 2,4 GHz. BAB IV : PENGUKURAN DAN ANALISA Bab ini berisi tentang pengukuran dari perancangan yang dilakukan serta analisis berdasarkan perbandingan dari simulasi dan hasil pengukuran. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Berisikan kesimpulan dari hasil kerja dan penelitian yang telah dilakukan beserta rekomendasi dan saran untuk pengembangan topik yang bersangkutan. Powered by TCPDF ( Page 4

7 Bab 5 Kesimpulan dan Saran BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Setelah melakukan semua proses perancangan, modifikasi, dan implementasi antena patch triangular array pencatuan EMC dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Antena triangular dengan patch berbentuk array memiliki bandwidth yang sangat lebar untuk direalisasikan dalam aplikasi mobile WiFI pada channel 1 10 ( )GHz 2. Hasil simulasi, dan pengukuran ditabelkan sebagai berikut Karakteristik Antena Simulasi Pengukuran Bandwidth 92 MHz 100 MHz Pola radiasi unidireksional unidireksional Impedansi (Ω) 47, ,480 j j2.894 Linear Elips 12.1 dbi dbi VSWR f=2.4 MHz Polarisasi Gain (dbi) 3. Hasil simulasi dengan pengukuran tidak begitu jauh perbedaannya. 4. Antena ini memiliki koefisien pantul 0.04 dari hasil pengukuran. 5. Pengukuran polarisasi berbeda dengansimuasi bisa dibilang tidak ideal karena tidak dilakukan di anechoic chamber sehingga banyak pantulan-pantulan yang terjadi. 6. Bentuk Polaradiasi yang diperoleh adalah unidireksional, walaupun ada terjadi sedikit perbedaan hasil simulasi dan pengukuran yang dikarenakan kondisi pengukuran yang kurang sempurna akibat adanya pantulan sinyal. 7. Gain pengukuran yang didapat lebih besar dibanding hasil simulasi yaitu dbi dikarenakan tidak kondusifnya tempat pengukuran. Page 52

8 Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.2 Saran Dalam perancangan antena biasanya terdapat penyimpangan terhadap karakteristik yang diinginkan, sehingga untuk mendapatkan performansi antena yang cukup baik, maka ada beberapa hal yang bisa dijadikan saran sebagai perkembangan kedepannya, antara lain: 1. Untuk mendapatkan gain yang lebih besar lagi coba untuk di array lebih banyak. 2. Bisa di coba untuk menggunakan bentuk patch lain. 3. Pengukuran dilakukan di suatu ruangan yang benar-benar memenuhi syarat pengukuran seperti anechoic chamber. 4. Bisa di coba memakai bahan selain tembaga. Powered by TCPDF ( Page 53

9 DAFTAR PUSTAKA [1] [Balanis, 97] C.A. Balanis, AntennaTheory:analysis and design, 2ndedn, John Wiley, Chichester, ISBN , [2] J.R. James, P.S., Hall, Handbook of MicrostripAntennas, Peter PeregrinusLtd, 1989 [3] [Stutzman, 81] W.L. Stutzman& G.A. Thiele, AntennaTheory and Design, John Wiley, Chicester, ISBN , [4] J. D. Kraus: Antennas, Mcgraw-Hills International Edition, Singapore, 1988 [5] Saunders, Simon R, Antennas AndPropagationForWirelessCommunicationsSystems, JhonWiley and Son, [6] Milligan, Thomas; Modern AntennaDesign ISBN ,1985 [7] Dase, Sulwan: Antena Susunan Mikrostrip Rectangular Patch Elemen Pada Band Frekuensi 6 GHz Tesis Magister ITB, Bandung, 2003 [8] Eldrina, Enzi: Perancangan dan Implementasi Patch Antena Mikrostrip Segitiga Menggunakan Dielektrik Udara pada Frekuensi 3400 MHz-3600 MHz Tugas Akhir, STT Telkom, Bandung [9] S.J. Joo, Design Of WidebandPatchAntennasFor PCS and IMT 2000 Service,TechnicalFeature. [10] Artikel non-personal, 21 juni 2012, Wifi, diakses24 juni 2013 Powered by TCPDF (