REALISASI ANTENA MIKROSTRIP SUSUN DUA ELEMEN DENGAN TEKNIK PENCATUAN PROXIMITY COUPLING PADA FREKUENSI GHz

Transkripsi

1 REALISASI ANTENA MIKROSTRIP SUSUN DUA ELEMEN DENGAN TEKNIK PENCATUAN PROXIMITY COUPLING PADA FREKUENSI GHz Realization of Two Element Array Microstrip Antenna With Proximity Coupling for GHz Frequency PROYEK AKHIR Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro diajukan oleh : MITA MUSHLIHA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2

3 CURRICULUM VITAE Mita Mushliha Mobile Phone : Address : mita.canovus@gmail.com PERSONAL DATA Place / Date of Birth : Kuningan / May 13 th, 1991 Gender : Female Height / Weight : 159 cm /47 Kg Nationality : Indonesian Religion : Islam Marital Status : Single Current Address : Rt. 14, Rw. 03 Desa Cilowa Kec.Kramatmulya, Kab. Kuningan, West Java, Indonesia, EDUCATION Degree D3, Fresh Graduated University State Polytechnic of Bandung Major Telecommunication Engineering GPA 3.05 (until semester 5) Graduation Time September 2012 Thesis Realization of Two Elemen Array Microstrip Antenna With Proximity Coupling for GHz Frequency Additional Academic Qualifications Senior High School SMA Negeri 1 Kuningan Year of Graduation 2009 Junior High School MTs Negeri Jalaksana Year of Graduation 2006 Elementary School SD Negeri 1 Ciloa Year of Graduation 2003

4 EXTRA CURRICULAR ACTIVITIES Staff of Boy Scout of SD Negeri 1 Ciloa Staff of Boy Scout of MTs Negeri Jalaksana Staff of tourism of Student Organization MTs Negeri Jalaksana ( ) Staff of Boy Scout of SMA Negeri 1 Kuningan ( ) Staff of treasurer of Student Organization SMA Negeri 1 Kuningan ( ) Staff of HIMATEL (Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi) of 2 commission of MPH (Majelis Permusyawaratan Himpunan) (September September 2010). HIMATEL is student organization of POLBAN Telecommunication Engineering Major. Staff of HIMATEL (Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi) of B commission and treasurer of MPH (Majelis Permusyawaratan Himpunan) (September September 2011). HIMATEL is student organization of POLBAN Telecommunication Engineering Major. Committee of Seminar Everyone Can Be a Leader held by HIMATEL (Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi) (April 2011) JOB EXPERIENCE Practical Work in Bandara Husein Sastranegara - Bandung (July August 2011) TRAINING/WORKSHOP/SEMINAR Inspiring Moment A Moment to Change and Glory held by POLBAN (August 2009) Workshop Software Freedom Day held by HIMATEL POLBAN (October 2009) Outbond Student and Gathering held by POLBAN (October 2009) CCNA Exploration 1 : Network Fundamentals (February 2010) CCNA Exploration 2 : Routing and Protocols (May 2011) Moving Forward with Scada held by POLBAN HMJE (Himpunan Mahasiswa Jurusan Elektro) (September 2011) Communication Navigation Survillance and Air Traffic Management held by Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) (October 2011) Antenna Simulation Training (December 2011) Workshop Open BTS held by IT Telkom (Maret 2012) PERSONAL COMPETENCIES Telecommunication engineering knowledge. Adaptable and like to learning new knowledge. Good in doing team or individual job. Communicative and friendly. Can operate microsoft office, CST Studio Suite 2010, Pathloss 5.0

5 KATA PENGANTAR Alhamdulillah puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek akhir dengan judul Realisasi Antena Mikrostrip Susun Dua Elemen dengan Teknik Pencatuan Proximity Coupling pada Frekuensi GHz. Penulis menyadari bahwa proyek akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Hal ini karena keterbatasan pengetahuan dan pengalaman yang dimiliki penulis. Namun proyek akhir ini tidak akan selesai tanpa bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Allah SWT yang telah senantiasa memberikan rahmat dan hidayah sehingga penulis dapat melalui rintangan dengan senyum dan ikhlas. 2. Kedua orang tua tercinta yang telah memberikan doa, kasih sayang, perhatian, suri tauladan, kesabaran, pengertian, mendengarkan semua cerita dan segalanya tiada tara demi kebaikan anaknya. 3. Adik-adikku tersayang yang selalu memberikan semangat kepada penulis. 4. Bapak Asep Barnas Simanjuntak, BSEE, M.T., selaku Pembimbing Tunggal yang telah berbagi ilmu, waktu, dan kesabarannya dalam membimbing penulis menyelesaikan proyek akhir ini. 5. Semua keluarga besar Al-Amin yang selalu mendukung dan mendoakan penulis. 6. Bapak Badu selaku teknisi yang telah membantu penulis di Laboratorium selama proyek akhir ini. 7. Seluruh Dosen dan Staff karyawan POLBAN yang telah memberikan ilmunya yang berguna bagi penulis selama kuliah, semoga ilmu yang bermanfaat menjadikan amal kebaikan yang tiada henti pahalanya. 8. Teman-teman seperjuangan Dafit Bagus Maha Bekti, Tiara Fitrina dan Nurul Amaral terima kasih atas kerjasamanya selama proyek akhir ini. 9. Temen-temen tim antena, Refa, Fitra, Lia, Fauziyah, Deti, Devi terimakasih atas kerjasamanya. 10. Muhammad Abdul Jabbar Hussein, yang selalu menemani, memberikan doa, dukungan, support, waktu, petuah dan semangat kepada penulis.

6 11. Santy Fauziyah, yang selalu memberikan semangat pada penulis. 12. Seluruh mahasiswa Teknik Telekomunikasi POLBAN angkatan 2009, khususnya Kelas 3A, kebersamaan ini takkan tergantikan. 13. Serta semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian proyek akhir dan laporan proyek akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, sehingga proyek akhir dan laporan proyek akhir ini dapat diselesaikan. Dari lubuk hati terdalam, bagaimanapun juga penulis tidak akan mampu membalas jasa-jasa mereka, akan tetapi penulis berharap semoga amal kebaikan mereka menjadi sumber pahala yang tiada hentinya. Akhir kata penulis mengucapkan Alhamdulillah dan dengan selalu mengharap ridho Allah SWT, penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak dan semoga dapat memperkaya ilmu pengetahuan terutama dalam bidang telekomunikasi. Bandung, Juli 2012 Penulis

7 ABSTRAK Antena mikrostrip merupakan antena yang sangat popular untuk teknologi wireless. Salah satu aplikasinya yaitu untuk WLAN (Wireless Local area Network). Keunggulan dari antena mikrostrip ini diantaranya memiliki ukuran yang kecil, ringan dan praktis. Namun, antena mikrostrip memiliki bebrapa kekurangan, yaitu bandwidth yang sempit dan gain yang rendah. Pada proyek akhir ini telah dilakukan perancangan dan realisasi antena mikrostrip persegi array dua elemen pada frekuensi GHz dengan menggunakan teknik pencatuan proximity coupling. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa frekuensi kerja MHz pada VSWR 2:1 dengan bandwidth MHz. Pola radiasi yang dihasilkan adalah direksional. Kata kunci : mikrostrip, array, proximity coupling. ABSTRACK Microstrip antenna is a popular antenna for wireless technology. The one of application for WLAN (Wireless Local area Network). The advantage of microstrip antenna is small size, light weight, and practical. But, microstrip antena has narrow bandwidth and low gain. In this final project has been realized rectangular microstrip antenna two array elemens in frequency range GHz by using proximity coupling feed technique. The result of measurement shows that the antenna works at frequency range GHz at VSWR 2:1 with bandwidth MHz. The result of the radiation pattern is directional. Keyword : Microstrip, WLAN, array, proximity coupling.

8 DAFTAR ISI Hal DAFTAR RIWAYAT HIDUP... iv LEMBAR PERSEMBAHAN... v KATA PENGANTAR... vi ABSTRAK... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiv DAFTAR SINGKATAN... xv DAFTAR ISTILAH... xvi DAFTAR LAMPIRAN... xvii i BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Perumusan dan Pemecahan Masalah Tujuan Proyek Akhir Batasan Masalah Sistematika Laporan... 3 BAB II TINJAUAN TEORITIS 2.1 Tinjauan Pustaka WLAN Antena Mikrostrip Karakteristik Dasar Dimensi Fisik Impedansi Input Saluran Mikrostrip Pola Radiasi Antena Mikrostrip Persegi Teknik Pencatuan Proximity Coupling... 12

9 2.6 Linear Array:Uniform Spacing and Amplitude Pendahuluan Array Faktor Teknik Penyesuai Impedansi dengan Stub BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT 3.1 Diagram Alir Realisasi Antena Penentuan Spesifikasi Antena Karakteristik Bahan Kontruksi dan Teknik Pencatuan Antena Perancangan Awal Dimensi Antena Dimensi Patch Dimensi Pencatuan Proximity Coupling Jarak Antar Elemen Simulasi dengan CST Studio Suite Hasil Simulasi Dimensi Antena Hasil Simulasi Return Loss Bandwidth VSWR Impedansi Input Fungsi Frekuensi Pola Radiasi Dua Dimensi Pola Radiasi Tiga Dimensi BAB IV PENGUKURAN UNJUK KERJA DAN ANALISA 4.1 Pengukuran Return Loss, VSWR, dan Bandwidth Peralatan yang Digunakan Prosedur Pengukuran Hasil Pengukuran a. Return Loss b. VSWR dan Bandwidth Analisis Hasil Pengukuran Pengukuran Pola Radiasi... 34

10 4.2.1 Peralatan yang Digunakan Prosedur Pengukuran Hasil Pengukuran Analisis Hasil Pengukuran BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 42

11 DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 1. Struktur Antena Mikrostrip... 7 Gambar 2. Panjang Efektif Antenna Mikrostrip... 8 Gambar 3. Antena Mikrostrip dengan Inset Feed... 9 Gambar 4. Pola Medan Listrik pada Saluran Mikrostrip Gambar 5. Transformator Gambar 6. Sistem Koordinat Bola Gambar 7. Antena Mikrostrip dengan Teknik Pencatuan Proximity Coupling Gambar 8. Linier Mikrostrip Array Gambar 9. Saluran Catu dengan menggunakan Stub Pendek Gambar 10. Diagram Alir Pembuatan Antena Mikrostrip Gambar 11. Bentuk dan Teknik Pencatuan Antena Mikrostrip Gambar 12. Dimensi Patch Antena Mikrostrip Gambar 13. Directivity Array dengan Berbagai Nilai d dan N Gambar 14. Jarak antar Elemen Antena Gambar 15. Dimensi Feedline Antena Mikrostrip Gambar 16. Flowchart Proses Simulasi Gambar 17.a. Tampilan CST Studio Suite 2010 beserta Pemodelan Antena Mikrostrip Gambar 17.b. Layer Atas bagian Patch Gambar 17.c. Layer Bawah bagian Feed line Gambar 17.d. Tampak Samping dengan Mikrostripline Gambar 18. Respon Return Loss pada Frekuensi GHz Gambar 19. Hasil Plot VSWR Menggunakan CST Studio Suite Gambar 20. Matching Antena Menggunakan CST Studio Suite Gambar 21. Hasil Plot Pola Radiasi θh P Menggunakan CST Studio Suite Gambar 22. Hasil Plot Pola Radiasi φh P Menggunakan CST Studio Suite

12 Gambar 23. Hasil Plot Pengukuran Gain Menggunakan CST Studio Suite Gambar 24. Setup Pengukuran Return Loss Gambar 25. Hasil Pengukuran Return Loss Fungsi Frekuensi Gambar 26. Hasil Pengukuran VSWR Fungsi Frekuensi Gambar 27. Perbandingan Return Loss Antena Hasil Simulasi Gambar 28. Setup Pengukuran Pola Radiasi Gambar 29. Plot Pola Radiasi Bidang H-Plane Gambar 30. Plot Pola Radiasi Bidang E-Plane Gambar 31. Pot Pola Radiasi Cross Polarization Gambar 32. Perbandingan antara H-Pane, E-Plane dan Cross Polarization.. 39 Gambar 33. Plot Pola Radiasi a) E-Plane b)h-plane... 39

13 DAFTAR TABEL Hal Tabel 1. Dimensi Antena Hasil Simulasi Tabel 2. Hasil Pengukuran Return Loss Tabel 3. Hasil Pengukuran VSWR Tabel 4. Hasil Pengukuran Pola Radiasi H-Plane Tabel 5. Hasil Pengukuran Pola Radiasi E-Plane Tabel 6. Hasil Pengukuran Pola Radiasi Cross Polarization... 38

14 DAFTAR SINGKATAN WLAN VSWR EM WIMAX LAN SMA CST : Wireless Local Area Network : Voltage Standing Wave Ratio : Gelombang elektromagnetik : Worldwide Interoperability for Microwave Access : Local Area Network : Sub Miniature versi A : Computer Simulator Technology

15 DAFTAR ISTILAH Angular width Aperture coupling Bandwidth Circular ring Coaxial probe Compact Cross polarization Directivity E-Plane Feedline Flowchart Fringing effect Fringing field Gain Ground plane H-Plane Inset feed Linear Array Load source : lebar sudut : celah kopling : lebar pita frekuensi : salah satu bentuk patch yang berupa cincin lingkaran : salah satu teknik pencatuan yang.dilakukan dengan cara melubangi patch untuk dihubungkan dengan konektor : kecil : perbandingan daya ketika antena menerima polarisasi vertikal dan horizontal : perbandingan intensitas radiasi pada arah tertentu terhadap intensitas radiasi rata-rata pada semua arah : bidang yang berisi vektor medan listrik dan arah radiasi maksimum : saluran pencatu : gambar atau bagan yang memperlihatkan urutan dan hubungan antar proses beserta instruksinya : suatu kondisi dimana sebagian medan elektromagnetik akan meradiasi, dan sebagian lagi ada yang masuk kembali ke dalam substrat dielektrik : medan limpahan : perbandingan intensitas radiasi maksimum suatu antena dengan intensitas maksimum antena referensi yang daya inputnya sama : bidang tanah : bidang yang berisi vektor medan magnet dan arah radiasi maksimum : input menjuruk ke dalam sebagai matching impedance : konfigurasi elemen dari antena array dapat disusun berbentuk suatu garis lurus disebut array linier : diberi beban 50 Ω

16 Low profile Multi band Open source Patch Principle plane Proximity coupling Rectangular Return loss Ring sector Shielding Short source Shunt Single band Spherical coordinate Spherical Stub Susceptance Wireless : sederhana : berbagai frekuensi : diberi impedansi tak terhingga : komponen utama antena mikrostrip : pola dimensi dua dimensi : kedekatan kopling : salah satu bentuk patch yang berupa persegi panjang : perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan : salah satu bentuk patch melingkar : pelindung : dihubung singkat : tegangan : pita tunggal : koordinat bola : bentuk bola : potongan : kerentanan : jaringan tanpa kabel yang menggunakan udara sebagai media transmisinya untuk menghantarkan gelombang elektromagnetik

17 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Realisasi Antena Lampiran 2. Pengukuran Return Loss dan Bandwidth Hal