TUGAS AKHIR ANALISIS VSWR ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGI EMPAT DENGAN MODEL SALURAN TRANSMISI SEDERHANA PARULIAN SIBARANI

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISIS VSWR ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGI EMPAT DENGAN MODEL SALURAN TRANSMISI SEDERHANA Oleh : PARULIAN SIBARANI DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

2 ANALISIS VSWR ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGI EMPAT DENGAN MODEL SALURAN TRANSMISI SEDERHANA Oleh : PARULIAN SIBARANI Disetujui oleh: Pembimbing, Ali Hanafiah Rambe, ST., MT Diketahui oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU, Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si NIP DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

3 ABSTRAK Antena Mikrostrip Patch Segi Empat adalah jenis antena yang mempunyai bentuk seperti bilah / lembaran segi empat yang sangat tipis. Antena mikrostrip patch segi empat terdiri atas tiga bagian yaitu patch, substrat dan ground. Tugas Akhir ini menganalisis VSWR antena mikrostrip patch segi empat. Parameter-parameter yang akan dihitung terlebih dahulu adalah lebar saluran pencatu, dimensi (ukuran) patch, impedansi antena dan koefisien refleksi tegangan antena mikrostrip patch segi empat. Sedangkan parameter pendukungnya adalah nilai permitivitas relatif (ε r ), jenis substrat, tinggi substrat, frekuensi kerja Wi-Fi (2,4GHz 2,5GHz). Metode analisis yang digunakan adalah model saluran transmisi sederhana. Dari hasil analisis diperoleh nilai VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) sebuah antena mikrostrip patch segi empat. Dengan bertambahnya frekuensi dalam range frekuensi kerja Wi-Fi dapat meningkatkan nilai VSWR (Voltage Standing Wave Ratio).

4 KATA PENGANTAR Puji dan Syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, atas berkat dan rahmatnya sehingga penulis diberikan kemampuan untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Tugas Akhir ini berjudul: ANALISIS VSWR ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGI EMPAT MODEL SALURAN TRANSMISI SEDERHANA. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulis menyampaikan rasa hormat, bangga dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orangtua saya, Ayahanda M. Sibarani dan Ibunda Dra.M. br Sihombing (Alm) / E. br Sihombing yang telah membesarkan, mendidik dan selalu mendoakan saya serta rasa sayang kepada saudara-saudara saya Faber Zufrianton Sibarani, Westhyma br Sibarani, Lionel Teguh Sibarani, Keluarga Abang Sari Simanungkalit, Keluarga Opung Sibarani Perumnas Lingkar Timur Bengkulu, Keluarga Besar Sibarani Sipultak, Keluarga Besar Opung Sotarduga Sihombing, Keluarga Besar Opung Sihombing Pasar Lama Lintong Ni Huta, Keluarga Tulang Johannes Sihombing Lingkar Barat Bengkulu, Keluarga Bapatua Rolando Aritonang Bengkulu dan Keluarga Abang Deta Siringo-ringo Bengkulu. Dalam kesempatan ini juga penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

5 1. Bapak Ali Hanafiah Rambe, ST, MT selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang dengan ikhlas dan sabar memberikan masukan, dukungan, bimbingan dan motivasi dalam penulisan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir.Eddy Warman, selaku Dosen Pembimbing Akademik selama saya mengikuti perkuliahan. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Dosen Pembanding yang membantu dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini. 6. Seluruh staf pengajar di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan bekal ilmu kepada saya selama mengikuti perkuliahan. 7. Seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara. 8. Keluarga Abang dr. Josua Partogi Saing, Sp.BB / Kakak dr. Margaret Nelly Olynca Sibarani, M.Ked, Sp.KK atas perhatian, resep obat dan sharingnya selama saya di Medan serta Keluarga Ir.Jamso Haryono Pangaribuan, MM / br.silitonga. 9. Rekan rekan Laboratorium Elektronika Dasar, Bang Marthin Luther Tarigan, Teman teman, Basten Hutajulu, Esosia Benjamin Sibuea, Christian D. Simanjuntak, Elischa F. br Hutasoit, Darminton Y. Sinulingga, Risky Ferdinand Karo-Karo, Wenly Andalenta Sinulingga,

6 Eykel Boy S.Ginting, Bayu Perdana P. Karo-Karo, Army F. Tampubolon, William Sijabat, Wilvian, Jhonson Tanadi, Antonius Siswanto dan Seluruh Elektro USU Angkatan Kawan-kawan lama, Iren V.Sipayung, Nazrul Munir, Hamid Silitonga dan Chrislisias Purba 11. Seluruh Junior Elektro USU Angkatan Keluarga The Blessed Family dan HKBP Sudirman Medan. 13. Keluarga Besar Sibarani Sipartano Naiborngin Se-Dunia. 14. Rekan-Rekan Kosan Pembangunan 122 USU 15. Teman-teman mahasiswa dan semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih sangat jauh dari sempurna, baik dari segi materi maupun cara penyajiannya. Oleh karena itu, penulis siap menerima saran dan kritik dari pembaca yang sifatnya membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap agar Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan penulis. Medan, Juli 2012 Penulis ` Parulian Sibarani

7 DAFTAR ISI ABSTRAK i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... viii ix BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Masalah... 1 I.2 Rumusan Masalah... 2 I.3 Tujuan Penulisan...2 I.4 Batasan Masalah...3 I.5 Metode Penulisan...3 I.6 Sistematika Penulisan...4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Umum Pengertian Antena Parameter Antena Impedansi Masukan Koefisien Refleksi Tegangan VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) Antena Mikrostrip...9

8 2.4.1 Pengertian Antena Mikrostrip Kelebihan dan kekurangan Antena Mikrostrip Patch Segi Empat Teknik Pencatuan Jenis-Jenis Antena Mikrostrip Karateristik Saluran Transmisi Lumped Constant Distributed Constant Impedansi Saluran Transmisi Persamaan Umum Saluran Transmisi...21 BAB III ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGI EMPAT MODEL SALURAN TRANSMISI SEDERHANA 3.1 Umum Model Saluran Transmisi Sederhana Antena Mikrostrip Patch Segi Empat Lebar Saluran Pencatu Dimensi Patch Antena Mikrostrip Admitansi Karakteristik Saluran (Y 0 ) Dan Impedansi Karakteristik Saluran (Z 0 ) Admitansi Panjang Patch (Yp) Admitansi Lebar Patch (Ys) Dan Impedansi Beban (Z L ) Penggunaan Antena Mikrostrip Patch Segi Empat...30

9 BAB IV ANALISIS ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGI EMPAT MODEL SALURAN TRANSMISI SEDERHANA 4.1 Umum Parameter Asumsi Perhitungan Lebar Saluran Pencatu dan Ukuran Patch Antena Mikrostrip Patch Segi Empat dengan Model Saluran Transmisi Sederhana Perhitungan Lebar Saluran Pencatu Perhitungan Dimensi Patch Perhitungan Impedansi Antena Mikrostrip Segi Empat Perhitungan Koefisien Refleksi Tegangan Analisis VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) Analisis Perbandingan VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)...37 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran...41 DAFTAR PUSTAKA...42

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Antena Sebagai Peralatan Transmisi... 7 Gambar 2.2. Struktur Antena Mikrostrip Gambar 2.3. Jenis-Jenis Patch Antena Mikrostrip Gambar 2.4. Distributed Inductance Gambar 2.5 Distributed Capacitance...16 Gambar 2.6 Distributed Resistance...17 Gambar 2.7 Distributed Conductance.17 Gambar 2.8 Pengukuran Impedansi Saluran...18 Gambar 2.9 Potongan Elemen Saluran Transmisi Sepanjang Δx 21 Gambar 3.1 Struktur Antena Mikrostrip Patch Segi Empat...24 Gambar 3.2 Sketsa Antena Mikrostrip Dengan Model Saluran Transmisi Sederhana...25 Gambar 4.1 Desain Antena Mikrostrip Patch Segi Empat Dengan Simulator Ansoft HFSS v Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Hasil VSWR Perhitungan Model Saluran Transmisi Sederhana dan Hasil VSWR Simulator Ansoft HFSS v

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Nilai Konstanta Dielektrik Beberapa Bahan Dielektrik Tabel 2.2 Impedansi Karakteristik Saluran Transmisi Tabel 4.1 Impedansi Antena Mikrostrip Patch Segi Empat Tabel 4.2 Koefisien Refleksi Tegangan Tabel 4.3 Tabel 4.4 VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)...35 Spesifikasi Desain Antena Mikrostrip Patch Segi Empat Dengan Simulator Ansoft HFSS v Tabel 4.5 Perbandingan Hasil VSWR Perhitungan Model Saluran Transmisi Dan Hasil VSWR Simulator Ansoft HFSS v