RANCANG BANGUN ANTENA MIKROSTRIP PATCH ARRAY SEGIEMPAT TRIPLE-BAND (2,3 GHz, 3,3 GHz dan 5,8GHz) Disusun Oleh : RAMLI QADAR NIM :

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN ANTENA MIKROSTRIP PATCH ARRAY SEGIEMPAT TRIPLE-BAND (2,3 GHz, 3,3 GHz dan 5,8GHz) Disusun Oleh : RAMLI QADAR NIM : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2

3 ABSTRAK Antena triple band merupakan suatu jenis antena yang dapat bekerja secara bersamaan pada 3 range frekuensi yang berbeda tanpa memerlukan 3 buah antena yang berbeda fisik. Kelebihan lainnya dapat mengurangi drop call dan gangguan network busy. Jenis antena ini dapat menjangkau lebih jauh lagi frekuensi gelombang elektromagnetik dibanding dengan antena single band dan dual band sehingga hubungan internasional akan semakin meningkat karena frekuensi akan semakin mudah untuk dijangkau. Tugas Akhir ini merancang antena mikrostrip patch segiempat yang bekerja pada tiga frekuensi yaitu 2,3 GHz, 3,3 GHz dan 5,8 GHz yang digunakan untuk aplikasi antena dengan bandwidth yang besar. Antena Mikrostrip ini terdiri dari tiga buah patch segiempat yang disusun secara array dan dihubungkan oleh junction pada saluran pencatunya Hasil yang didapatkan dalam pengukuran antena ini adalah antena bekerja pada frekuensi 2,3 GHz 2,4GHz dengan gain pada simulasi 5,72 db dan VSWR minimum 1,21 dan pola radiasi cenderung unidirectional. Frekuensi kedua bekerja dari 3,3 GHz 3,4 GHz dengan gain pada simulasi 7,63 db dan VSWR minimum 1,63 dan pola radiasi cenderung omniderctional. Frekuensi ketiga bekerja dari 5,7 GHz-5,8 GHz dengan gain pada simulasi 5,8 db dan VSWR minimum pada simulasi 1,404. Kata kunci : Triple-Band, antena mikrostrip.

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan Kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat, pertolongan dan kasih-nya penulis diberi pengetahuan, kekuatan dan kesehatan hingga mampu menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Tugas Akhir ini berjudul RANCANG BANGUN ANTENA MIKROSTRIP PATCH ARRAY SEGIEMPAT TRIPLE-BAND ( 2,3 GHz, 3,3 GHz dan 5,8 GHz ). Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan pada Departemen Teknik Elektro Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara. Dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini penulis banyak menemukan berbagai kesulitan dan hambatan. Namun berkat bantuan, bimbingan dan arahan dari Dosen Pembimbing dan juga teman-teman. Oleh karena itu pada kesempatan ini dengan penuh rasa hormat dan hati yang tulus, penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe, ST, MT selaku dosen pembimbing Tugas Akhir atas bimbingan, dukungan dan motivasi kepada penulis. 2. Bapak Ir.Arman Sani, MT selaku Dosen Pembimbing Akademik selama mengikuti perkuliahan, dan Dosen Pembanding yang membantu dalam penyempurnaan tugas akhir ini. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5 4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dan sebagai dosen pembanding untuk penyempurnaan Tugas Akhir ini 5. Seluruh staf pengajar di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah mengajar dan mendidik penulis. 6. Seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara. 7. Teman teman Ekstensi Teknik Telekomunikasi angkatan 2011 Ibrahim Sinaga, Kak Eva, Ariswoyo, Chandra dan semua teman buat kebersamaan dalam mengikuti pendidikan. Serta untuk semua senior dan junior Ekstensi Teknik Telekomunikasi USU. 8. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu oleh penulis, yang selalu membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 9. Teristimewa penulis ucapkan banyak terima kasih kepada kedua Orangtua tercinta Mariani Nasution yang telah membesarkan, membimbing dan memberi dukungan sehingga dapat menyelesaikan gelar kesarjanaan pada Departemen Teknik Elektro Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara. 10. Terima kasih buat Abang dan Kakak yang selalu memberi Motivasi dalam pembuatan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam pembuatan Laporan Tugas Akhir ini. Untuk itu dengan segala kerendahan hati, penulis menerima kritik dan saran untuk membangun demi kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini.

6 Akhirnya penulis kembali mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. Besar harapan penulis semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya. Medan, Januari 2015 Penulis RAMLI QADAR NIM:

7 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN... i ABSTRAK ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR ix DAFTAR TABEL... xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penulisan Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 3 BAB II DASAR TEORI 2.1 Antena Mikrostrip Parameter Parameter Antena Mikrostrip VSWR Frekuensi Bandwidth Gain Antena Pola Radiasi... 15

8 2.2.6 Return Loss Impedansi Masukan Lokasi Titik Pencatu Teknik Array Antena Triple-band Antena Mikrostrip Patch Segiempat Antena Mikrostrip Patch Segiempat array T-Junction Perangkat Lunak AWR Microwave Office BAB III PERANCANGAN ANTENA 3.1 Perancangan Antena Perangkat yang Digunakan Diagram Alir Perancangan Antena Perancangan Elemen Antena Jenis Substrat yang Digunakan Perancangan Lebar Saluran Pencatu Perancangan T-Junction VNA Master Anritsu MS2034B 9KHz-4GHz.. 33 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum Hasil Simulasi Pada masing-masing Patch tunggal... 35

9 4.2.1 Simulasi Pada Patch Tunggal untuk Frekuensi 2,3 GHz Simulasi Pada Patch Tunggal untuk Frekuensi 3.3 GHz Simulasi Pada Patch Tunggal untuk Frekuensi 5.8 GHz Hasil Simulasi Triple-band Analisis Hasil Simulasi Gain dan Pola Radiasi Pengukuran antenna Hasil dan Analisa antena setelah Fabrikasi Pengukuran VSWR Pengukuran Return Loss Pengukuran Pola Radiasi Analisis Pencpaian antena BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA... xii LAMPIRAN

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Antena sebagai pengirim dan penerima... 5 Gambar 2.2 Antena Mikrostrip... 8 Gambar 2.3 Bentuk Patch Antena Mikrostrip... 9 Gambar 2.4 Pola radiasi antena mikrostrip Gambar 2.5 Struktur Antena Mikrostrip Gambar 2.6 T-junction Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Antena Triple Band Gambar 3.2 Tampilan TXLine 2003 untuk Dimensi Saluran Pencatu Gambar 4.1 Nilai VSWR hasil iterasi elemen tunggal frekuensi 2.3 GHz Gambar 4.2 Pola Radiasi dan Gain Elemen Tunggal frekuensi 2,3 GHz Gambar 4.3 Nilai VSWR rancangan awal elemen tunggal frekuensi 3.3 GHz Gambar 4.4 Pola Radiasi dan Gain Elemen Tunggal frekuensi 3,3 GHz Gambar 4.5 Nilai VSWR rancangan awal elemen tunggal frekuensi 5,8 GHz Gambar 4.6 Pola Radiasi dan Gain Elemen Tunggal frekuensi 5,8 GHz... 38

11 Gambar 4.7 Model Antena Mikrostrip Patch Array Segiempat Triple-Band Gambar 4.8 Nilai VSWR Awal Antena Triple - Band Patch Segiempat Array Gambar 4.9 Nilai VSWR yang optimal untuk bandwidth yang diinginkan Gambar 4.10 Pola Radiasi dan Gain frekuensi 2,3 GHz Gambar 4.11 Pola Radiasi dan Gain frekuensi 3,3 GHz Gambar 4.12 Pola Radiasi dan Gain frekuensi 5,8 GHz Gambar 4.13 Antena yang sudah di fabrikasi Gambar 4.14 Pengukuran VSWR dengan Menggunakan VNA meter Gambar 4.15 Grafik VSWR Gambar 4.16 Pengukuran Return Loss dengan Menggunakan VNA meter Gambar 4.17 Grafik Return Loss. 50 Gambar 4.18 Pola Radiasi Frekuensi 2,3 GHz 51 Gambar 4.19 Pola Radiasi Frekuensi 3,3 GHz 51

12 DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Spesifikasi Antena Tabel 3.2 Spesifikasi Substrat Tabel 4.1 Data Pergeseran patch dengan mengurangi jarak patch Tabel 4.2 Data Pergeseran patch dengan Menambahi jarak patch Tabel 4.3 Data Perubahan ukuran patch Tabel 4.4 Data Hasil Iterasi Perubahan Jarak Letak Titik Pencatu Setiap Elemen Tabel 4.5 Hasil Pengukuran VSWR Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Return Loss Tabel 4.7 Perbandingan hasil untuk frekuensi 2,3 GHz 52 Tabel 4.8 Perbandingan hasil untuk frekuensi 3,3 GHz 52 Tabel 4.9 Perbandingan hasil untuk frekuensi 3,3 GHz 53 Tabel 4.10 Analisis Capaian Antena untuk Frekuensi 2,3 GHz Tabel 4.11 Analisis Capaian Antena untuk Frekuensi 3,3 GHz... 54