ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGI EMPAT UNTUK MENGHASILKAN POLARISASI CIRCULAR DAN WIDEBAND

Transkripsi

1 ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGI EMPAT UNTUK MENGHASILKAN POLARISASI CIRCULAR DAN WIDEBAND Iskandar Fitri Telecommunication Department, Faculty of Informatics and Communication Technology University of Nasional, Jakarta ABSTRAK Dalam makalah ini telah dirancang sebuah antena mikrostrip patch segi empat untuk menghasilkan polarisasi sirkular dan wideband, antena ini terdiri dari patch segi empat yang dipotong salah satu ujung patch secara orthogonal dan slot lebar yang berada di tengah patch. Dengan menggunakan pencatuan coaxial probe. Polarisasi sikular yang terbaik dihasilkan pada nilai 6,32 db dengan perpotongan sudut DL 1 dan DL 2 = 4,6 mm. Antena ini menghasilkan bandwidth sebesar 2,269 GHz pada ukuran slot L 2 = 8 mm dan W 2 = 8 mm. Dalam perancangan ini dilakukan simulasi untuk mendapatkan polarisasi sirkular dan bandwidth menggunakan piranti lunak Microwave Office Kata Kunci : Karakteristik Wideband, antenna slot mikrostrip, polarisasi sirkular ABSTRACT In this paper had design a patch rectangular microstrip antenna for enhancement of circular polarization and wideband. The antenna consist of truncated corners in rectangular patch orthogonally and width slot that exist in clutter of the patch by using coaxial probe. The good result of circular polarization is 6,32 db with truncated corners art D L 1 and DL 2 = 4,6 mm. The antenna had result bandwidth of GHz in the goemetry of slot L 2 = 8 mm and W 2 = 8 mm. The design had simulated obtain circular polarization and wideband used sofware of Microwave Office Keywords : Wideband characterization, circular polarization 1. PENDAHULUAN Kemajuan teknologi komunikasi dengan menggunakan gelombang radio telah memacu perkembangan teknologi di bidang antena. Salah satu jenis antena yang telah lama dikembangkan melalui penelitian-penelitian adalah jenis antena mikrostrip. Antena mikrostrip saat ini merupakan salah satu antena yang sangat pesat perkembangannya di dalam sistem telekomunikasi. Sehingga mendapatkan banyak perhatian, baik dari kalangan akademis maupun industri. Perkembangan ini juga didorong dengan semakin meningkatnya kebutuhan desain antena yang ringkas dan praktis terutama pada komunikasi nirkabel. Hal ini dikarenakan bahwa antena mikrostrip merupakan jenis antena yang menjanjikan di masa sekarang dan masa depan. Jenis antena ini memiliki beberapa keunggulan terutama pada rancangan antenanya yang tipis, kecil, ringan dan dapat diterapkan ke dalam (Microwave Integrated Circuits MICs ). Secara intrinsik antena mikrostrip memiliki beberapa kelemahan dalam hal lebar-pita (bandwidth ) yang sempit, dan keterbatasan penguatan (gain ). Namun banyak penelitian dilakukan untuk mengatasi hal tersebut.. Dalam skripsi ini penulis menggunakan model antena 13

2 mikrostrip segi empat dengan sudut yang dipotong untuk menghasilakan polarisasi circular dengan teknik pencatuan probe koaksial (coaxial probe) dan menggunakan dua lapisan bahan dasar (substrate). Keuntungan dari pencatuan koaksial adalah karakteristik impedansi yang diinginkan dapat diperoleh di lokasi yang tepat pada konduktor antena dan dengan menggunakan dua lapisan bahan karena efek dari ketebalan dan konstanta dielektrik (e r ) dapat meningkatkan lebar pita dan mengurangi ukuran bentuk, dimana semakin tebal ketebalan bahan maka lebar pita dapat semakin lebar dan semakin tinggi konstanta dielektrik (ε r ) dapat mengurangi ukuran dari bentuk (patch). Keuntungan yang utama dari pencatuan tunggal, antena mikrostrip polarisasi circular adalah struktur sederhananya, yang tidak memerlukan suatu polarisator eksternal. Merancang dan menganalisa sebuah antena mikrostrip jenis patch segiempat dengan sudut yang dipotong untuk menghasilkan polarisasi circular. Dimana antena tersebut dapat bekerja pada frekuensi 20 GHz sampai dengan 23 GHz, dan juga diperoleh suatu lebar bandwidth yang optimal dari antena tersebut. dan juga menghitung parameter-parameter dari antena tersebut. Impedansi masukan yang digunakan sebesar 50 Ohm. 3. METODOLOGI PERANCANGAN Bab ini menjelaskan mengenai proses perancangan sampai pembuatan patch antena. Ide dasar dari perancangan antena dalam penelitian ini berangkat dari paper acuan. Dimana dalam paper tersebut telah terbukti dengan menggunakan saluran mikrostrip segi empat dengan sudut yang dipotong dapat menghasilkan bandwidth sebesar 2,269 GHz, dengan menggunakan jenis substrat e r = 2,2 dan h = 1,6 mm. Jarak frekuensi yang dianalisa mulai pada 20 GHz dan akhir 23 GHz dengan tahapan frekuensi 0.1 GHz. Untuk mendapatkan lebar-pita yang optimal dilakukan dengan merubah-rubah ukuran panjang dan lebar patch antena, serta merubah panjang sudut yang dipotong ( L 1 dan L 2 ). Perubahan ukuran pada panjang sudut yang dipotong sangat berpengaruh terhadap frekuensi kerja dan lebar bandwidth. Dari paper tersebut penulis membuat modifikasi perancangan pada geometri saluran catu dan radiator dengan menambahkan panjang sudut yang dipotong untuk menghasilkan lebar-pita yang lebih lebar. Kedua, penulis menggunakan substrate dengan tebal 4.4 mm untuk memberikan lebar-pita yang lebih baik, dengan nilai konstanta dielektrik yang sama. 14

3 Mulai Menentukan frekuensi kerja antena Menentukan bahan dan parameter substrat (εr, σ, tanδ, dan t) Menghitung ukuran patch dan panjang sudut persegi empat yang dipotong Melakukan simulasi dalam perangkat lunak untuk mendapatkan parameter antenna ( FBW, Zin, polara diasi, axial ratio) Sesuai Mengubah geometri antenna : L1, L2, W 1, W 2, dan L1, L2 Laporan akhir Gambar 3.1 Bagan (Flowchart) Perancangan Antena Perancangan dimulai dengan menentukan frekuensi kerja dari antena. Kemudian melakukan pemilihan jenis subsrate yang akan digunakan beserta parameter-parameter yang ada. Selanjutnya melakukan perhitungan lebar dan panjang patch antena yang disesuaikan dengan frekuensi kerja mulai pada 20 GHz hingga 23 GHz, dilanjutkan dengan lebar saluran catu untuk menentukan besar impedansi saluran sebesar 50 Ohm. Perhitungan lebar dan panjang patch antena dilakukan dengan bantuan piranti lunak TX-line. Dari hasil penghitungan patch dan saluran dimasukan ke dalam perangkat lunak microwave office 2002 untuk mendapatkan parameter-parameter antena yang diharapkan. Jika hasilnya sesuai maka dilakukan pabrikasi dan pengukuran. Jika tidak akan kembali pada tahap penghitungan patch dan lebar saluran. Secara ringkas proses perancangan ini dapat dilihat pada flow chart berikut ini : 15

4 Spesifikasi Antena Perancangan Perancangan antena mikrostrip segiempat dengan sudut yang dipotong yang dicatu oleh jaringan impedansi menggunakan multi batang penyetelan ditujukan untuk menghasilkan bandwidth yang lebar dan bekerja pada frekuensi 20 GHz hingga 23 GHz. Impedansi masukan yang digunakan pada saluran catu sebesar 50 Ohm. Dimana antena ini berfungsi sebagai sebuah antena penerima dan pengirim dengan gain minimal 10,01 db. Penentuan Bahan Dasar (Substrate) Jenis substrate yang digunakan untuk antena mikrostrip akan mempengaruhi parameter parameter dalam perancangan karena dari tiap tiap substrate memiliki parameter parameter yang berbeda. Parameter yang sangat mempengaruhi adalah konstanta dielektrik relatif substrate (ε r ), rugi-rugi tangensial (tan δ), tebal elemen penghantar (t), dan nilai konduktivitas elemen penghantar (σ), dan ketebalan substrate (h). Pada perancangan ini substrate yang digunakan adalah RT DUROID Konstanta Dielektrika Relatif Substrate (e r ) Konstanta dielektrika relatif substrate merupakan tulang punggung dari rangkaian antena mikrostrip, dimana konstanta dielektrika relatif terdapat diantara kedua lapisan penghantar dibedakan menurut jenis -jenis substrate. Konstanta dielektrika ini akan mempengaruhi besarnya parameter parameter lain terutama ukuran elemen peradiasi, dimana semakin tinggi nilai konstanta dielektrika maka akan mengurangi ukuran elemen peradiasi. Substrate juga memenuhi suatu fungsi elektrik dari konsentrasi medan elektromagnetik dan pencegahan radiasi tak dikehendaki di dalam rangkaian. Ketebalan substrate antena mikrostrip diukur dari ketebalan bahan dielektrikanya, sedangkan tebal elemen penghantar merupakan tebal lapisan penghantar yang menghimpit bahan dielektrikanya. Ketebalan substrate dapat berpengaruh pada lebar pita. Semakin tebal substrate akan menghasilkan lebar pita yang lebar. Rugi Tangensial Substrate Rugi tangensial pada suatu substrate didapat dari lembar data material yang digunakan. Besarnya rugi tangensial pada substrate diusahakan sekecil mungkin yaitu dibawah Konduktivitas Elemen Penghantar Konduktivitas elemen penghantar merupakan faktor yang menentukan baik tidaknya sifat penghantaran listrik bahan. Elemen penghantar untuk antena mikrostrip biasanya terbuat dari bahan tembaga (copper) dimana nilai konduktivitasnya adalah 5.88 x 10 7 S /m. Perancangan antena mikrostrip segi empat dengan sudut yang dipotong Rancang bangun patch antena segi empat yang dicatu oleh jaringan impedansi, bekerja pada frekuensi GHz dengan menggunakan metode pencatuan saluran mikrostrip dan impedansi masukan (impedansi karakteristik) 50 Ohm. Penggunaan patch segiempat dikarenakan antena mikrostrip pada kedua polarisasinya bekerja pada frekuensi yang sama dan bentuk geometrinya memungkinkan digunakan pencatuan probe coaxial. Alasan memilih lebar frekuensi antara 20 GHz 23 GHz adalah untuk diaplikasikan dalam beberapa sistem telekomunikasi.. Dimana macam-macam aplikasi dari sistem tersebut diharapkan dapat memakai hanya satu antena. Impedansi karakteristik 50 Ohm menyesuaikan dengan kabel koaksial dalam aplikasinya. Validitasi Perancangan Dalam Piranti Lunak Dalam melakukan perancangan antena mikrostrip dengan bantuan piranti lunak Microwave Office 2002 penulis memandang dibutuhkan suatu validitasi untuk membuktikan bahwa apa yang 16

5 penulis lakukan dalam simulasi dengan piranti lunak tersebut telah memenuhi standar prosedur untuk sebuah perancangan, khususnya dalam menentukan settingan dalam piranti lunak. Berdasarkan paper acuan penulis melakukan perancangan dengan dasar spesifikasi yang terdapat dalam paper acuan. Pertama penulis mendesain ulang antena mikrostrip dalam piranti lunak kemudian memasukkan seluruh ukuran geometri (Gambar 1.7) dan substrate RT Duroid Selanjutnya setelah parameter-parameter dalam piranti lunak dipenuhi didapat lebar-pita versi penulis (Gambar 1.8). Lalu hasil simulasi tersebut dibandingkan dengan hasil yang terdapat dalam paper acuan. Gambar 3.3 Bandwidth hasil simulasi Gambar 3.4 Bandwidth hasil pengukuran return loss terhadap frekuensi (GHz) antena perancangan Setelah dilakukan perbandingan dapat disimpulkan bahwa hasil dari rancangan antena mikrostrip versi penulis tidak mengalami perubahan yang signifikan dengan hasil rancangan antena mikrostrip versi paper acuan seperti terlihat pada (Gambar 1.9.) Hal ini membuktikan bahwa setting-an yang penulis lakukan dalam piranti lunak Microwave Office 2002 sudah benar. 17

6 Langkah Pembuatan Simulasi Antena Microstrip persegi empat dengan sudut yang dipotong 1. Menghitung lebar saluran catu dengan menggunakan perangkat lunak TX-line dengan memasukan nilai ketebalan (1,6 mm) dan konstanta dielektrik (4,4) serta harga impedansi yaitu 50 Ohm. 2. Kemudian dengan menggunakan perangkat lunak Microwave Office 2002, digambar patch antena pada lapisan perrtama dan saluran catu di lapisan kedua dengan langkah-langkah sebagai berikut: a. Buat EM File Translator baru dan simpan dengan nama file yang diinginkan. b. Kemudian memasukkan informasi substrate yang akan dirancang dengan enclosure : 30/150 pada dimensi dan divisi X, 30/150 pada dimensi dan divisi Y; dielectric layers 1,6 mm untuk ketebalan masing-masing substrate, dan rugi tangensial 0,0009 pada masingmasing substrate ; dan batasan (boundaries): udara 377 ohm pada bagian atas dan konduktor sempuran pada bagian bawah. c. Berikutnya setting frekuensi mulai pada 20 GHz dan akhir 23 GHz dengan step 0,1 GHz. d. Setting grafik dan parameter pada pengamatan antena jenis grafik rectangular dengan satuan db untuk mengetahui lebar-pita yang dihasilkan antena. e. Untuk pola radiasi setting grafik dengan jenis antena plot dan parameter E_Theta untuk pola radiasi Medan E dan E_Phi untuk pola radiasi Medan H. f. Untuk axial ratio setting grafik dengan jenis antena plot dan parameter E_RHCP untuk axial ratio medan E dan E_LHCP untuk axial ratio medan H. g. Gambar hasil perancangan seperti yang telah diperlihatkan pada (Gambar 1.10) h. Jalankan proses simulasi dengan menggunakan perintah analyze. i. Untuk mendapatkan lebar-pita yang optimal dilakukan cara dengan mengubah-ubah panjang radiator (W), lebar radiator (L), dan panjang sudut yang dipotong ( L)Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada (Gambar 1.10) j. Terakhir didapat hasil yang optimal dengan ketebalan dan posisi titik catu yang tepat. Hasil rancang antena patch segi empat dengan sudut yang dipotong Hasil rancangan antena ini dapat dilihat pada gambar berikut ini:? L 11? L 11 L 1 L W 2? L 21? L 21 W 1 Gambar 3.5 Antena Mikrostrip Hasil Perancangan 18

7 4. HASIL DAN ANALISA SIMULASI Bagian ini menjelaskan proses perancangan Antena Patch Mikrostrip berbentuk segi empat dengan sudut yang dipotong dimana hasil simulasi perancangan didapatkan dari piranti lunak Microwave Office 2002 (MWO 2002), dengan menggunakan teknik analisa numerik metode momen (Method of Moment). Berdasarkan perancangan antena diperoleh hasil simulasi parameter-parameter antena. Parameter yang didapatkan dari hasil simulasi adalah Lebar pita (Bandwidth), Refleksi (Return Loss), Axial Ratio, Smithchart impedansi mas ukan, Polaradiasi medan E dan medan H pada frekuensi resonansi. Untuk mendapatkan lebar bandwidth yang optimal, penulis melakukan perancangan antena dengan cara melakukan perubahan-perubahan geometri yang antara lain : Lebar Patch luar (L 1 ) Lebar Patch dalam (L2) Panjang Patch luar (W 1 ) Panjang Patch dalam (W 2 ) Panjang sudut persegi empat yang dipotong atas (? L 1 ) Panjang sudut persegi empat yang dipotong bawah (? L 2 ) Hasil Optimal Perancangan Antena Lebar bandwidth optimal didapat dengan cara melakukan simulasi berulang dan berurut serta melakukan banyak variasi perubahan pada bagian geometri antena sehingga didapat lebar bandwidth yang optimal. Dari beberapa cara perubahan bandwith yang telah disimulasikan secara urut dan acak dari mulai perubahan dengan bentuk secara seragam sampai dengan perubahan secara tak seragam, telah diambil satu hasil lebar bandwidth yang optimal yaitu sebesar GHz. Hasil optimal tersebut diambil dengan melihat lebar bandwidth. Adapun hasil optimal dari antena perancangan di lihat pada Gambar A L 1 L 2 W 2?L2 W 1 Gambar 4.1 Gambar geometri antena patch segi empat dengan perubahan serempak dan = 5.2 mm, (L 1 = 28.4 mm; W 1 = 28.4 mm ; L 2 = 8 mm; W 2 = 8 mm ;? L 1 = 5.2 mm ; = 5.2 mm) dan menghasilkan bandwidth sebesar GHz. Bandwidth hasil dari simulasi dari perubahan serempak dan? L 2 = 5.2 mm 19

8 Gambar Antena Perubahan Serempak, 2 = 4.4 mm Perubahan Serempak, 2 = 4.6 mm Perubahan Serempak, 2 = 4.8 mm Perubahan Serempak, 2 = 5 mm Perubahan Serempak, 2 = 5.2 mm Perubahan Tak Serempak? L 2 = 4.4 mm Perubahan Tak Serempak? L 2 = 4.6 mm Perubahan Tak Serempak? L 2 = 4.8 mm Perubahan Tak Serempak? L 2 = 5 mm Perubahan Tak Serempak? L 2 = 5.2 mm (GHz) Geometri (L 1,L 2,, ) mm Axial Ratio Gain (28.4,8,4.4,4.4) (28.8,8,4.6,4.6) (29.2,8,4.8,4.8) (29.6,8,5,5) (30,8,5.2,5.2) (28.2,8.4.2,4.4) (28.4,8,4.2,4.6) (28.6,8,4.2,4.8) (28.8,8,4.2,5) (30,8,4.2,5.2) Tabel 4.1 Hasil Axial Ratio dan gain dari setiap perubahan gain frekuensi center Gambar 4.2 Grafik gain dari setiap perubahan Table 4.2 Hasil bandwidth dari setiap perubahan 20

9 NAMA GAMBAR Perubahan serempak, 2 = 4.4 mm Perubahan serempak, 2 = 4.6 mm Perubahan serempak, 2 = 4.8 mm Perubahan serempak, 2 = 5 mm Perubahan serempak, 2 = 5.2 mm Perubahan Tak Serempak? L2 = 4.4 mm Perubahan Tak Serempak? L 2 = 4.6 mm Perubahan Tak Serempak? L 2 = 4.8 mm Perubahan Tak Serempak? L 2 = 5 mm Perubahan Tak Serempak? L 2 = 5.2 mm center (GHz) FH (GHz) FL (GHz) FBW (%) Perubahan Geometri Secara Serempak Terhadap Bandwidth. Maksud dari perubahan geometri secara serempak adalah perubahan yang dilakukan pada ukuran geometri yang meliputi panjang radiator, lebar radiator, dan panjang sudut persegi empat yang dipotong. Apabila salah satu geometri pada antena dirubah maka geometri yang lain akan dirubah sesuai dengan ukuran yang sama pada jenis geometri yang sejenis. Perubahan secara serempak dibagi menjadi dua tahap, yaitu, panjang sudut persegi empat yang dipotong atas dan bawah ( dan? L 2 ). Untuk lebih jelasnya mengenai perubahan-perubahan tersebut dapat dilihat pada penjelasan dibawah ini. Perubahan serempak dan? L 2 (4.4 mm) Dibawah ini diperlihatkan gambar antena dan bandwidth hasil simulasi dari perubahan serempak terhadap dan, dimana dan pada posisi 4.4 mm dan menghasilkan bandwidth sebesar 2.13 GHz. A L 1 L 2 W 2 W 1 Gambar

10 Gambar geometri antena patch segiempat dengan perubahan serempak? L 1 dan = 4.4 mm, (L1 = 28.4 mm; W1 = 28.4 mm ; L2 = 8 mm; W2 = 8 mm ;?L1 = 4.4 mm ;?L2 = 4.4 mm) dan menghasilkan bandwidth sebesar 2.13 GHz. Bandwidth hasil dari simulasi dari perubahan serempak dan? L 2 = 4.4 mm (Ghz) E phi.1.1 E theta Gain Tabel 4.3 Hasil Gain Gambar 4.4 Hasil beamwidth E_Phi terhadap Perubahan serempak? L 1 dan ( 4.4 mm) Hasil beamwidth E_Theta terhadap Perubahan serempak? L 1 dan ( 4.4 mm) Dari Tabel 1.3 diatas dapat dilihat bahwa Setelah dilakukan simulasi pada frekuensi center 21,786 GHz. pada E_Phi terjadi single beamwidth dan E_Theta multi beamwidth terha dap -3 db (Gambar 4.4), Pada sudut E_Phi = dan sudut E_Theta = menghasilkan gain sebesar 31,97 db, masih dalam frekuensi center yang sama dimana E_phi dan E_theta mengalami penaikan perubahan yaitu E_phi = 14,897 0 dan E_theta = 55,26 0 sehingga menghasilkan gain yang bertambah besar yaitu sebesar 49,805 db. Sedangkan mengalami penaikan kembali pada saat E_phi = 14,897 0 dan E_theta = 76,62 0 dan menghasilkan gain sebesar 76,62 db. (GHz) Axial E_RHCP E_LHCP Ratio Tabel 4.4 Hasil Axial Ratio 22

11 Gambar 4.5 Hasil beamwidth E_RHCP terhadap Perubahan serempak?l1 dan?l2 ( 4.4 mm) Hasil beamwidth E_LHCP terhadap Perubahan serempak? L 1 dan ( 4.4 mm) Pada hasil dari tabel axial ratio terhadap E_RHCP dan E_LHCP dengan menggunakan frekuensi center GHz pada E_RHCP terjadi multi beamwidth dan E_LHCP single beamwidth terhadap -3 db (Gambar 4.5), sudut E_RHCP sebesar dan sudut E_LHCP sebesar sehingga menghasilkan axial ratio sebesar 6.44 db. Masih dalam frekuensi center yang sama E_RHCP dan E_LHCP mengalami perubahan yaitu E_RHCP sebesar dan E_LHCP sebesar sehingga menghasilkan axial ratio sebesar db. Sedangkan pada E_RHCP = dan E_LHCP = mengalami penaikan axial ratio sebesar db. Perubahan serempak dan? L 2 = 4.6 mm Dibawah ini diperlihatkan gambar antena dan bandwidth hasil simulasi dari perubahan serempak terhadap?l1 dan?l2, dimana?l1 dan?l2 pada posisi 4.6 mm dan menghasilkan bandwidth sebesar GHz. A L1 L 2 W 2 W 1 Gambar 4.6 Gambar geometri antena patch segiempat dengan perubahan serempak? L 1 dan = 4.6 mm, (L1 = 28.8 mm; W1 = 28.8 mm ; L2 = 8 mm; W2 = 8 mm ;?L1 = 4.6 mm ;?L2 = 4.6 mm) dan menghasilkan bandwidth sebesar GHz. Hasil bandwidth dari perubahan serempak? L 1 dan (4.6 mm). 23

12 Frekensi (Ghz) E phi E theta Gain Tabel 4.5. Hasil Gain Gambar 4.7 Hasil beamwidth E_Theta terhadap Perubahan serempak? L 1 dan (4.6 mm) Hasil beamwidth E_Phi terhadap Perubahan serempak? L 1 dan (4.6 mm) Dari tabel hasil simulasi diatas diketahui bahwa pada frekuensi center GHz perubahan serempak dan = 4.6 mm, pada E_Phi terjadi single beamwidth dan E_Theta terjadi multi beamwidth terhadap -3 db (gambar 4.7). Pada E_Phi dan E_Theta menghasilkan gain sebesar db, sedangkan mengalami penaikan gain pada E_Phi = dan E_Theta = sehingga mendapatkan gain sebesar db. Masih dalam frekuensi yang sama pada E_Theta = dan pada E_Phi = menghasilkan gain sebesar db. (GHz) Axial E_RHCP E_LHCP Ratio Tabel 4.6 Hasil Axial Ratio Gambar

13 Hasil beamwidth E_RHCP pada Perubahan serempak dan? L 2 (4.6 mm) Hasil beamwidth E_LHCP pada Perubahan serempak?l1 dan? L2 (4.6 mm) Pada hasil dari tabel axial ratio E_RHCP terjadi multi beamwidth dan E_LHCP single beamwidth terhadap -3 db (gambar 4.8) dengan frekuensi center GHz, pada E_RHCP = dan E_LHCP = sehingga menghasilkan axial ratio sebesar 6.32 db. Masih pada frekuensi yang sama yaitu E_RHCP = dan E_LHCP = sehingga mengalami penaikan axial ratio sebesar db. Pada E_RHCP = dan E_LHCP = mengalami penaikan tidak terlalu besar yaitu sebesar db. Perubahan serempak dan? L 2 = 4.8 mm Dibawah ini diperlihatkan gambar dan hasil bandwidth dari hasil simulasi perubahan serempak dan, dimana? L 1 dan? L 2 pada posisi 4.8 mm dan menghasilkan bandwidth sebesar GHz. A L 1 L 2 W 2 W 1 Gambar 4.9 Gambar geom etri antena patch segiempat dengan perubahan serempak? L 1 dan = 4.8 mm (L 1 = 29.2 mm, W 1 = 29.2 mm L 2 = 8 mm, W 2 = 8 mm = 4.8 mm, = 4.8 mm) Hasil bandwidth simulasi dari perubahan serempak? L 1 dan = 4.8 mm. yang menghasilkan lebar bandwidth sebesar GHz. (Ghz) E phi E theta Gain Tabel 4.7. Hasil Gain Gambar

14 Hasil beamwidth pada Perubahan serempak dan? L 2 (4.8 mm) Hasil beamwidth pada Perubahan serempak?l1 dan? L2 (4.8 mm) Dari hasil simulasi diatas table gain pada frekuensi center GHz pada perubahan serempak dan = 4.8 mm, E_Phi mendapat single beamwidth dan E_Theta terjadi multi beamwidth terhadap -3 db (Gambar 4.20). Pada E_Phi = dan E_Theta menghasilkan gain sebesar db. Masih pada frekuensi yang sama E_Phi = dan E_Theta mengalami penaikan gain sebesar db. Sedangkan mengalami penaika n gain kembali pada E_Phi = dan E_Theta = gain yang dihasilkan sebesar db. Frequency (GHz) E_RHCP E_LHCP Axial Ratio Table 4.8. Hasil Axial Ratio Gambar Hasil beamwidth E_RHCP pada Perubahan serempak dan? L 2 (4.8 mm) Hasil beamwidth E_LHCP pada Perubahan serempak?l1 dan? L2 (4.8 mm) Setelah melakukan simulasi pada perubahan serempak dan = 4.8 mm pada frekuensi center GHz didapat E_RHCP dan E_LHCP dengan hasil keduanya single beamwidth terhadap -3 db (Gambar 1.21). Pada E_RHCP = dan E_LHCP = menghasilkan axial ratio sebesar db. Perubahan serempak?l1 dan? L2 = 5 mm Dibawah ini gambar antenna dan hasil bandwidth dari simulasi perubahan serempak dan, dimana dan? L 2 pada posisi 5 mm dengan menghasilkan bandwidth sebesar GHz. A L 1 L 2 W 2 W 1 Gambar

15 Gambar geometri antena patch segiempat pada perubahan serempak dan = 5 mm (L 1 = 29.6 mm, W1 = 29.6 mm L2 = 8 mm, W2 = 8 mm?l1 = 5 mm,?l2 = 5 mm) Hasil bandwidth dari simulasi perubahan serempak dan? L 2 = 5 mm. yang menghasilkan lebar bandwidth sebesar GHz. (c) (Ghz) E phi E theta Gain Table 4.9. Hasil Gain Gambar Hasil beamwidth E_Phi pada Perubahan serempak?l1 dan?l2 (5 mm) Hasil beamwidth E_Theta pada Perubahan serempak dan (5 mm) Pada table gain diatas setelah dilakukan simulasi didapat hasil dengan menggunakan frekuensi center GHz, Pada E_Phi hanya mendapat single beamwidth dan pada E_Theta terjadi multi beamwidth terhadap -3 db. Pada E_Phi = 47 0 dan E_Theta = menghasilkan gain sebesar db, masih dengan frekuensi yang sama E_Phi = 47 0 dan E_Theta = mengalami kenaikan gain sebesar db dan pada E_Phi = 47 0, E_Theta = mengalami penurunan gain sebesar db. (GHz) E_RHCP E_LHCP Axial Ratio Tabel Hasil Axial Ratio 27

16 Gambar Hasil beamwidth E_RHCP pada Perubahan serempak dan? L 2 (5 mm) Hasil beamwidth E_LHCP pada Perubahan serempak dan? L 2 (5 mm) Dari tabel diatas E_RHCP terjadi single beamwidth dan E_LHCP multi beamwidth pada frekuensi center GHz terhadap -3 db (gambar 4.14), dimana pada saat E_RHCP = dan E_LHCP = menghasilkan axial ratio sebesar 11 db, sedangkan mengalami penaikan axial ratio pada posisi E_RHCP = dan E_LHCP = menghasilkan axial ratio sebesar db. Perubahan serempak dan? L 2 = 5.2 mm Dibawah ini diperlihatkan gambar antena dan hasil bandwidth dari perubahan serempak terhadap?l1 dan?l2, dimana? L1 dan?l2 pada posisi 5.2 mm dan menghasilkan bandwidth sebesar GHz. A L 1 L 2 W 2 W 1 Gambar a) Geometri antena patch segi empat pada perubahan serempak dan? L 2 = 5.2 mm (L 1 = 30 mm, W 1 = 30 mm L 2 = 8 mm, W 2 = 8 mm = 5.2 mm, = 5.2 mm) dan menghasilkan bandwidth sebesar GHz. b) Hasil bandwidth dari simulasi perubahan serempak dan? L 2 = 5.2 mm. 28

17 (Ghz) E phi E theta Gain Table Hasil Gain Gambar Hasil beamwidth E_Theta pada Perubahan serempak dan (5.2 mm) Hasil beamwidth E_LHCP pada Perubahan serempak dan? L 2 (5.2 mm) Dari tabel diatas dapat kita lihat bahwa setelah dilakukan simulasi pada frekuensi center GHz pada E_Phi hanya terjadi single beamwidth dan pada E_Theta terjadi multi beamwidth terhadap -3 db (Gambar 4.16). Pada. E_Phi = dan E_Theta = menghasilkan gain sebesar db dan mengalami penaikan gain yang sangat signifikan pada posisi E_Phi = dan E_Theta = gain yang dihasilkan sebesar db. Sedangkan pada E_Phi = dan E_Theta = menghasilkan gain sebesar db (GHz) E_RHCP Axial Ratio Table Hasil Axial Ratio 29

18 Gambar Hasil beamwidth E_RHCP pada Perubahan serempak dan? L 2 (5.2 mm) Hasil beamwidth E_LHCP pada Perubahan serempak dan? L 2 (5.2 mm) Pada hasil dari tabel axial ratio E_RHCP terjadi multi beamwidth dan E_LHCP single beamwidth terhadap -3 db (Gambar 4.17) dengan frekuensi center GHz, pada E_RHCP = dan E_LHCP = sehingga menghasilkan axial ratio sebesar db. Masih pada frekuensi yang sama yaitu E_RHCP = dan E_LHCP = mengalami penurunan axial ratio sebesar db. Pada E_RHCP = dan E_LHCP = mengalami penaikan axial ratio yang tidak terlalu besar yaitu sebesar db. Perubahan Geometri Secara Tidak Serempak Terhadap Bandwidth Maksud dari perubahan geometri secara serempak adalah perubahan yang dilakukan pada ukuran geometri yang meliputi panjang radiator, lebar radiator, dan panjang sisi. Apabila salah satu geometri pada antena dirubah maka geometri yang lain tidak akan dirubah sesuai dengan ukuran yang sama pada jenis geometri yang sejenis. Perubahan secara serempak dibagi menjadi enam tahap, yaitu panjang radiator (W 1 dan W 2 ), tinggi radiator (L 1 dan L 2 ), panjang sudut yang dipotong (? L 2 ). Untuk lebih jelasnya mengenai perubahan-perubahan tersebut dapat dilihat pada penjelasan dibawah ini. Perubahan Tidak Serempak?L2 = 4.4 mm Dibawah ini diperlihatkan gambar antena dan bandwidth hasil simulasi dari perubahan tidak serempak terhadap, dimana pada posisi 4.4 mm dan menghasilkan lebar bandwidth sebesar GHz. A L 1 L 2 W 2 W 1 Gambar

19 Geometri antena patch segi empat pada perubahan tidak serempak? L 2 = 4.4 mm (L 1 = 28.2 mm, W 1 = 28.2 mm L2 = 8 mm, W2 = 8 mm?l1 = 4.2 mm,?l2 = 4.4 mm) Hasil bandwidth dari simulasi perubahan tidak serempak? L 2 = 4.4 mm, sebesar GHz. (c) (Ghz) E phi E theta Gain Tabel Hasil Gain Gambar Hasil beamwidth E_Phi pada Perubahan Tidak Serempak? L 2 = 4.4 mm Hasil beamwidth E_Theta pada Perubahan Tidak Serempak? L 2 = 4.4 mm Pada tabel gain diatas dapat dilihat hasil simulasi dengan menggunakan frekuensi center GHz, pada E_Phi terjadi single beamwidth dan pada E_Theta terjadi multi beamwidth terhadap -3 db (gambar 4.19). Dimana E_Phi = dan E_Theta = menghasilkan gain sebesar db, masih pada frekuensi yang sama E_Phi = dan E_Theta = gain mengalami penaikan sebesar db, dan mengalami penurunan pada E_Phi = dan E_Theta = gain yang dihasilkan sebesar db. (GHz) E_RHCP E_LHCP Axial Ratio Table Hasil Axial Ratio 31

20 Gambar Hasil beamwidth E_RHCP pada perubahan Tidak Serempak = 4.4 mm Hasil beamwidth E_LHCP pada perubahan Tidak Serempak = 4.4 mm Pada tabel axial ratio diatas pada frekuensi center GHz, E_RHCP terjadi multi beamwidth dan E_RHCP single beamwidth terhadap -3 db (Gambar 4.20), dimana E_RHCP = dan E_LHCP = menghasilkan axial ratio sebesar 6.61 db, masih pada frekuensi yang sama E_RHCP = dan E_LHCP = mengalami penaikan axial ratio sebesar 9.51 db, dan terus mengalami penaikan axial ratio pada E_RHCP = dan E_LHCP = menghasilkan axial ratio sebesar db. Perubahan Tidak Serempak?L2 = 4.6 mm Gambar dibawah ini memperlihatkan gambar geometri antena dan hasil bandwidth dari perubahan tidak serempak terhadap? L 2, dimana? L 2 pada posisi 4.6 mm dan menghasilkan bandwidth sebesar GHz. A L 1 L2 W 2?L2 W 1 Gambar Geometri antena patch segi empat pada perubahan tidak serempak? L 2 = 4.6 mm (L 1 = 28.4 mm, W 1 = 28.4 mm L 2 = 8 mm, W 2 = 8 mm = 4.2 mm, = 4.6 mm). Hasil bandwidth dari simulasi perubahan tidak serempak? L 2 = 4.6 mm. (Ghz) E phi E theta Gain Table Hasil Gain 32

21 Gambar Hasil beamwidth E_Phi pada perubahan Tidak Serempak? L 2 = 4.6 mm Hasil beamwidth E_Theta pada perubahan Tidak Serempak? L2 = 4.6 mm Dari tabel diatas dapat dilihat hasil gain dengan frekuensi center GHz, pada E_Phi terjadi single beamwidth dan pada E_Theta terjadi multi beamwidth. Dimana E_Phi = dan E_Theta = sehingga menghasilkan gain sebesar db. Dan mengalami penaikan gain yang signifikan pada E_Phi = dan E_Theta = menghasilkan gain sebesar GHz. Dan pada E_Phi = dan pada E_Theta = menghasilkan gain sebesar GHz. (GHz) E_R HCP E_LHCP Axial Ratio Table Hasil Axial Ratio Gambar Hasil beamwidth E_RHCP pada perubahan Tidak Serempak = 4.6 mm Hasil beamwidth E_LHCP pada perubahan Tidak Serempak = 4.6 mm Hasil dari tabel axial ratio pada frekuensi center = GHz dimana E_RHCP terjadi multi beamwidth dan E_LHCP single beamwidth terhadap -3 db (Gambar 4.23), E_RHCP = dan E_LHCP = menghasilkan axial ratio sebesar 9.37 db, sedangkan pada E_RHCP = 46.3 dan E_LHCP = axial ratio yang didapat sebesar db. Perubahan Tidak Serempak = 4.8 mm Dibawah ini gambar geometri antena dan hasil bandwidth dari perubahan tidak serempak terhadap? L 2, dimana pada posisi 4.8 mm dan menghasilkan bandwidth sebesar GHz. 33

22 A L 1 L 2 W 2?L2 W 1 Gambar Geometri antena patch segi empat pada perubahan tidak serempak? L 2 = 4.8 mm (L 1 = 28.6 mm, W 1 = 28.6 mm L 2 = 8 mm, W 2 = 8 mm = 4.2 mm, = 4.8 mm) dan menghasilkan bandwidth sebesar GHz. Hasil bandwidth dari simulasi perubahan tidak serempak? L2 = 4.8 mm. (Ghz) E phi E theta Gain Table Hasil Gain Gambar Hasil beamwidth E_Phi pada Perubahan Tidak Serempak? L 2 = 4.8 mm Hasil beamwidth E_Theta pada Perubahan Tidak Serempak? L2 = 4.8 mm Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa setelah dilakukan simulasi pada frekuensi center GHz pada E_Theta terjadi multi beamwidth dan E_Theta single beamwidth terhadap -3 db (Gambar 4.25). Dimana E_Phi = dan E_Theta = sehingga menghasilkan gain sebesar db. Masih dalam frekuensi center yang sama E_Phi = dan E_Theta = mengalami kenaikan gain sebesar db. Sedangkan mengalami penurunan gain pada E_Phi = dan E_Theta = gain yang dihasilkan sebesar db. 34

23 (GHz) E_RHC P E_LHCP Axial Ratio Table Hasil Axial Ratio Gambar Hasil beamwidth E_RHCP pada Perubahan Tidak Serempak = 4.8 mm Hasil beamwidth E_LHCP pada Perubahan Tidak Serempak = 4.8 mm Dari tabel Axial Ratio diatas dapat dilihat bahwa pada frekuensi center = GHz dimana E_RHCP terjadi single beamwidth dan E_LHCP multi beamwidth terhadap -3 db (Gambar 4.26). Dimana E_RHCP = dan E_LHCP = axial ratio yang didapat sebesar 7.64 db. Masih pada frekuensi center yang sama dimana E_RHCP = dan E_LHCP = mengalami kenaikan axial ratio sebesar 9.28 db. Perubahan Tidak Serempak = 5 mm Dibawah ini gambar geometri antena dan hasil bandwidth dari simulasi perubahan tidak serempak?l2, dimana?l2 pada posisi 5 mm dan menghasilkan bandwidth sebesar 2.18 GHz. A L 1 L2 W 2 W 1 Gambar

24 Geometri antena patch persegi empat pada perubahan tidak serempak L2 = 5 mm, (L1 = 28.8 mm, W 1 = 28.8 mm L 2 = 8 mm, W 2 = 8 mm = 4.2 mm, = 5 mm) Hasil bandwidth dari simulasi perubahan tidak serempak L 2 = 5 mm. Frequency (Ghz) E phi E theta.1.2 Gain Table Hasil Gain Gambar Hasil beamwidth E_Theta pada Perubahan Tidak Serempak? L 2 = 5 mm Hasil beamwidth E_Phi pada Perubahan Tidak Serempak? L 2 = 5 mm Pada tabel diatas didapat hasil gain pada frekuensi center GHz, dimana E_Phi terjadi simgle beamwidth dan E_Theta multi beamwidth terhadap -3 db. Pada saat E_Phi = dan E_Theta = menghasilkan gain sebesar db. Mengalami penaikan gain yang sangat signifikan pada E_Phi = dan E_Theta = menghasilkan gain sebesar db. Masih pada frekuensi center yang sama dimana E_Phi = dan E_Theta = gain yang dihasilkan sebesar db. (GHz) E_RH CP E_LH CP Axial Ratio Table Hasil Axial Ratio 36

25 Gambar Hasil beamwidth E_RHCP pada Perubahan Tidak Serempak = 5 mm Hasil beamwidth E_LHCP pada Perubahan Tidak Serempak = 5 mm Dari tabel diatas dapat dilihat hasil axial ratio dengan frekuensi center GHz, pada E_RHCP terjadi multi beamwidth dan pada E_LHCP terjadi single beamwidth terhadap -3 db (Gambar 4.29). Dimana E_RHCP = dan E_LHCP = sehingga menghasilkan axial ratio sebesar 6.53 db. Dan mengalami penaikan axial ratio pada E_RHCP = dan E_LHCP = axial ratio sebesar db. Masih pada frekuensi center yang sama dimana E_RHCP = dan pada E_LHCP = menghasilkan axial ratio sebesar db. Perubahan Tidak Serempak = 5.2 mm Dibawah ini diperlihatkan gambar geometri antena dan hasil bandwidth dari perubahan tidak serempak terhadap L 2, dimana L 2 pada posisi 5.2 mm dan menghasilkan bandwidth sebesar GHz. A L 1 L 2 W 2 W 1 Gambar geometri antena patch segi empat pada perubahan tidak serempak L 2 = 1 mm (L 1 = 30 mm, W 1 = 30 mm L2 = 8 mm, W2 = 8 mm?l1 = 4.2 mm,?l2 = 5.2 mm) hasil bandwidth dari simulasi perubahan tidak serempak L 2 = 1 mm 37

26 (Ghz) E phi E theta Gain Table Hasil Gain Gambar Hasil beamwidth E_Phi pada Perubahan Tidak Serempak? L 2 = 5.2 mm Hasil beamwidth E_Theta pada Perubahan Tidak Serempak? L 2 = 5.2 mm Dari tabel gain diatas dapat dilihat pada frekuensi center = GHz pada E_Phi terjadi single beamwidth dan pada E_Theta terjadi multi beamwidth terhadap -3 db (Gambar 4.31). Dimana E_Phi = dan E_Theta = menghasilkan gain sebesar db. Dan mengalami penaikan gain pada E_Phi = dan E_Theta = gain yang dihasilkan sebesar db sedangkan mengalami penurunan gain pada E_Phi = dan E_Theta = menghasilkan gain sebesar db. (GHz) E_RH CP E_LH CP Axial Ratio Table Hasil Axial Ratio 38

27 Gambar Hasil beamwidth E_RHCP pada Perubahan Tidak Serempak = 5.2 mm Hasil beamwidth E_LHCP pada Perubahan Tidak Serempak = 5.2 mm Pada tabel axial ratio diatas pada frekuensi center GHz, E_RHCP terjadi multi beamwidth dan E_LHCP single beamwidth terhadap -3 db (Gambar 4.32), dimana E_RHCP = dan E_LHCP = menghasilkan axial ratio sebesar 6.53 db, masih pada frekuensi yang sama E_RHCP = dan E_LHCP = mengalami penaikan axial ratio sebesar db, dan terus mengalami penaikan axial ratio pada E_RHCP = dan E_LHCP = menghasilkan axial ratio sebesar db. Dari setiap perubahan baik serempak maupun tidak serempak telah didapat hasil antena yang optimal yaitu, pada perubahan serempak L 1 dan L 2 (5.2 mm). Dengan hasil bandwidth yang lebar sebesar GHz dan gain sebesar db. 5. PENUTUP Kesimpulan Pada percobaan ini telah dilakukan perancangan antena segiempat dengan sudut yang dipotong untuk menghasilkan polarisasi circulaty, dengan pencatuan probe koaksial dan menggunakan dua lapisan substrate pada batasan frekuensi 20 GHz 23 GHz untuk menghasilkan lebar pita frekuensi ( bandwidth ) mencapai sebesar GHz dengan impedansi masukan sebesar 50 Ohm, dari hasil simulasi menunjukkan: 1. Bahwa pada posisi titik catu di 4.6 mm impedansi masukan sebesar 50 Ohm dapat tercapai. 2. Di ketahui bahwa antena mikrostrip segi empat dengan sudut yang dipotong dapat menghasilkan polarisasi circulary. 3. Penguatan Gain antena yang dihasilkan oleh antena mikrostrip ini sebesar db. Saran Antena ini dapat dikembangkan untuk menghasilkan antena mikrostrip yang lebih ringkas dengan menggunakan bahan dasar yang memiliki nilai (εr) yang tinggi, sehingga dapat digunakan untuk aplikasi komunikasi bergerak. 39

28 DAFTAR PUSTAKA [1] J.R, James and P.S. Hall, Eds., Handbook of Microstrip Antennas, vol. 1, chap. 1, London: Peter Peregrinus, 1989 [2] H. Iwasaka, A circulary polarized small-size microstrip antenna with a cross slot. IEEE trans, antennas propagat oct [3] J. H. Lu. C. I. Tang and K. L. Wong. Single -feed sloted equilateral-triangular microstrip antenna for circular polarization. IEEE trans, antennas propagat July 1999 [4] Ministry of Economic Development Manatu Ohanga, An Engneering Discussion paper on Spectrum Allocations for Ultra Wide Band Devices, Radio Spectrum Policy and Planning Resources and Networks Branch Ministry of Economic Development, POP Box 1473, Wellington, New Zealand, [5] Y. Suzuki, N. Miyano, and T. Chiba. Circulary polarized radiaton from singly fed equilateral-triangular microstrip antena. IEE Proc. Microw. Antenna Propagat , April [6] Fitri, Iskandar. Dan Tjipto Rahardjo, Eko,. Antena Celah Wideband Menggunakan Pencatu Saluran Mikrostrip Berbentuk Garpu dengan Batang Penyesuaian. Millenium- Majalah Ilmiah Elektronika, Telkom dan Komputer, Vol.VIII, tektel2001@yahoo.com, dan: eko@eng.ui.ac.id [7] K. L. Wong W. H. And C. K. Wu. single feed circulary polarized mikrostrip antenna with a slit. microwave opt. Technol. Lett , july [8] allocation + frequency [9] John, D. Kraus, Antennas, Second Edition, Mc Graw Hill International Edition (Electrical Engineering Series). [10] H. M. Chen and K. L. Wong. on circular polarization design of annular-ring microstrip antennas. IEEE Trans antennas propagat aug.1999 [11] Garg, R., Bhartia, P., Bahl, I., and Ittipiboon, A., Microstrip Antenna Design Handbook, Artech House, London, 2001 [12] K. L. Wong and J. Y. Wu, single feed small circulary polarized square microstrip antenna. electron, Lett oct [13] L,Shafai and A.A., Kishk, Analysis of Circular Microstrip Antennas, in J.R, James and P.S. Hall, Eds., Handbook of Microstrip Antennas, vol. 1, chap. 1, London: Peter Peregrinus,