PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP MODEL BOWTIE DENGAN PROXIMITY COUPLING UNTUK MEMPERLEBAR BANDWIDTH

Transkripsi

1 PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP MODEL BOWTIE DENGAN PROXIMITY COUPLING UNTUK MEMPERLEBAR BANDWIDTH TUGAS AKHIR OLEH : DICKY SANTOSO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2006 i

2 PENGESAHAN Laporan tugas akhir dengan judul PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP MODEL BOWTIE DENGAN PROXIMITY COUPLING UNTUK MEMPERLEBAR BANDWIDTH diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Laporan tugas akhir ini disetujui pada tanggal dan siap untuk diajukan ke ujian tugas akhir. Menyetujui, Semarang, 2006 Pembimbing I Pembimbing II ( FX. Hendra Prasetya, ST. MT. ) ( Bernardinus Harnadi, ST. MT. ) Mengetahui, Dekan Fakultas Teknologi Industri ( Yulianto Tejo, ST. MT. ) ii

3 ABSTRAK Pertumbuhan teknologi telekomunikasi dengan gelombang mikro telah berkembang pesat terutama sistem dalam wireless communication dan mobile communication. Telekomunikasi ini menggunakan antenna mikrostrip. Antena mikrostrip memiliki beberapa keuntungan antara lain berbentuk sederhana (low profile), ringan, lebih ekonomis, dan mudah pembuatannya. Namun keterbatasannya adalah bandwidth yang sempit. Untuk memperlebar bandwidth dapat dengan memakai antena mikrostrip model bowtie. Cara yang lain adalah dengan pencatuan proximity coupling yaitu pencatuan dengan menempatkan saluran transmisi di bawah lapisan substrat elemen peradiasi antenna. Teknik ini memberikan efek kopling yang lebuh besar sehingga menghasilkan bandwidth yang lebih lebar. iii

4 KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus, Allah Yang Maha Kuasa, atas seluruh kasih karunia dan anugrahnya sehingga laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan. Sungguh, aku tak dapat hidup tanpamu Tuhan. Antena mikrostrip dan gelombang mikro terus berkembang penggunaannya. Untuk perancangan antenna mikrostrip sendiri di Indonesia belum banyak berkembang. Laporan tugas akhir ini membahas dasar mengenai antenna mikrostrip dan perancangannya untuk menghasilkan bandwidth yang lebar. Meskipun sederhana, penulis tidak sanggup meyelesaikan laporan ini tanpa bantuan dari pihak-pihak yang telah sangat membantu dan menolong. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Yulianto Tejo ST. MT. selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. 2. Bapak FX. Hendra Prasetya, ST. MT. selaku pembimbing I dan Bapak Bernardinus Harnadi, ST. MT. selaku pembimbing II. 3. Seluruh staff dosen dan karyawan di FTI, yang telah membimbing dan menolong penulis. 4. Keluarga yang memberikan dukungan dan doa. 5. Adrian Septiadi dan Dovi Kurniawan yang banyak membantu dan mendukung dalam pembuatan laporan tugas akhir ini. iv

5 6. Seluruh teman-teman Elektro angkatan 2002, terima kasih untuk dukungan dan persahabatan selama ini. Dalam menyusun laporan ini penulis telah berusaha semaksimal mungkin, untuk memperoleh hasil yang terbaik. Namun karena adanya keterbatasan, penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan mengucapkan banyak terima kasih atas segala saran dan kritik yang membangun. Akhir kata, semoga laporan ini dapat membantu dan menyumbangkan pengetahuan bagi siapapun. Semarang, Agustus 2006 Penulis v

6 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL. i PENGESAHAN ii ABSTRAK. iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI.. vi DAFTAR GAMBAR. ix DAFTAR TABEL.. xiii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Batasan Masalah Tujuan Sistematika Laporan BAB II LANDASAN TEORI Ukuran Elemen Peradiasi Proximity Coupling Antena Array Penyesuai Impedansi (Impedance Matching) Patch Bowtie Bandwidth Directivity 13 vi

7 2.8 Gain BAB III PERANCANGAN ANTENA Gambaran Umum Perancangan Penentuan Frekuensi Kerja dan Substrat Perancangan Antena Mikrostrip Persegi Perancangan Patch Antena Mikrostrip Persegi Perancangan Saluran Transmisi Perancangan Antena Array Perancangan Antena Mikrostrip Bowtie Patch Bowtie dari Segitiga Sama Sisi Patch Bowtie dengan Luas 21 cm BAB IV ANALISA Antena Mikrostrip dengan Patch Persegi Antena Mikrostrip Persegi Antena Mikrostrip Persegi dengan Proximity Coupling Antena Mikrostrip Array Planar Empat Elemen Persegi Antena Mikrostrip Array Planar Empat Elemen Persegi dengan Proximity Coupling Antena Mikrostrip dengan Patch Bowtie Antena Mikrostrip Bowtie Sama Sisi Antena Mikrostrip Bowtie Sama Sisi dengan Proximity Coupling 42 vii

8 4.2.3 Antena Mikrostrip Array Planar Empat Elemen Bowtie Sama Sisi Antena Mikrostrip Array planar Empat Elemen Bowtie Sama Sisi dengan Proximity Coupling Antena Mikrostrip Bowtie 21 cm Antena Mikrostrip Bowtie 21 cm 2 dengan Proximity Coupling Antena Mikrostrip Array Planar Empat Elemen Bowtie 21 cm Antena Mikrostrip Array Planar Empat Elemen Bowtie 21 cm 2 dengan Proximity Coupling Medan Antena Array Distribusi Arus 62 BAB V : PENUTUP Kesimpulan Saran 66 DAFTAR PUSTAKA 67 LAMPIRAN I 69 LAMPIRAN II.. 71 viii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Medan E dan Medan H Gambar 2.2 Antena Mikrostrip dengan Proximity Coupling Gambar 2.3 Pola Radiasi... 8 Gambar 2.4 Dua Antena yang Diletakkan pada Sumbu X. 9 Gambar 2.5 Belokan dan T-junction.. 12 Gambar 3.1 Diagram Blok Perancangan Antena Gambar 3.2 Antena Mikrostrip Persegi. 20 Gambar 3.3 Lapisan Substrat Model Proximity Coupling 21 Gambar 3.4 T ransformasi ë/4 Saluran Mikrostrip. 22 Gambar 3.5 Perancangan Belokan dan T-junction 23 Gambar 3.6 Antena Mikrostrip Array 24 Gambar 3.7 Bowtie Sama Sisi 26 Gambar 3.8 Bowtie Luas 21 cm Gambar 4.1 Antena Persegi Gambar 4.2 Bandwidth Antena Persegi. 28 Gambar 4.3 Medan E Antena Persegi 29 Gambar 4.4 Medan H Antena Persegi Gambar 4.5 Antena Persegi dengan Proximity Coupling.. 31 Gambar 4.6 Bandwidth Antena Persegi dengan Proximity Coupling Gambar 4.7 Medan E Antena Persegi dengan Proximity Coupling.. 32 ix

10 Gambar 4.8 Medan H Antena Persegi dengan Proximity Coupling.. 33 Gambar 4.9 Antena Array Persegi. 34 Gambar 4.10 Bandwidth Antena Array Persegi.. 34 Gambar 4.11 Medan E Antena Array Persegi. 35 Gambar 4.12 Medan H Antena Array Persegi Gambar 4.13 Antena Array Persegi dengan Proximity Coupling 36 Gambar 4.14 Bandwidth Antena Array Persegi dengan Proximity Coupling 37 Gambar 4.15 Medan E Antena Array Persegi dengan Proximity Coupling. 37 Gambar 4.16 Medan H Antena Array Persegi dengan Proximity Coupling. 38 Gambar 4.17 Antena Bowtie 39 Gambar 4.18 Bandwidth Antena Bowtie SS. 40 Gambar 4.19 Medan E Antena Bowtie SS 41 Gambar 4.20 Medan H Antena Bowtie SS 41 Gambar 4.21 Antena Bowtie SS dengan Proximity Coupling Gambar 4.22 Bandwidth Antena Bowtie SS dengan Proximity Coupling Gambar 4.23 Medan E Antena Bowtie SS dengan Proximity Coupling.. 43 Gambar 4.24 Medan H Antena Bowtie SS dengan Proximity Coupling. 44 Gambar 4.25 Antena Array Bowtie SS. 45 Gambar 4.26 Bandwidth Antena Array Bowtie SS.. 45 x

11 Gambar 4.27 Medan E Antena Array Bowtie SS. 46 Gambar 4.28 Medan H Antena Array Bowtie SS. 46 Gambar 4.29 Antena Array Bowtie SS dengan Proximity Coupling 47 Gambar 4.30 Bandwidth Antena Array Bowtie SS dengan Proximity Coupling. 48 Gambar 4.31 Medan E Antena Array Bowtie SS dengan Proximity Coupling. 48 Gambar 4.32 Medan H Antena Array Bowtie SS dengan Proximity Coupling. 49 Gambar 4.33 Antena Bowtie Gambar 4.34 Bandwidth Antena Bowtie Gambar 4.35 Medan E Antena Bowtie Gambar 4.36 Medan H Antena Bowtie Gambar 4.37 Antena Bowtie 21 dengan Proximity Coupling Gambar 4.38 Bandwidth Antena Bowtie 21 dengan Proximity Coupling Gambar 4.39 Medan E Antena Bowtie 21 dengan Proximity Coupling.. 54 Gambar 4.40 Medan H Antena Bowtie 21 dengan Proximity Coupling.. 54 Gambar 4.41 Antena Array Bowtie Gambar 4.42 Bandwidth Antena Array Bowtie Gambar 4.43 Medan E Antena Array Bowtie Gambar 4.44 Medan H Antena Array Bowtie Gambar 4.45 Antena Array Bowtie 21 dengan Proximity Coupling 58 xi

12 Gambar 4.46 Bandwidth Antena Array Bowtie 21 dengan Proximity Coupling. 58 Gambar 4.47 Medan E Antena Array Bowtie 21 dengan Proximity Coupling.. 59 Gambar 4.48 Medan H Antena Array Bowtie 21 dengan Proximity Coupling.. 60 Gambar 4.49 Array planar Gambar 4.50 Distribusi Arus Patch Persegi Gambar 4.51 Distribusi Arus Patch Bowtie Gambar L2.1 Perancangan Patch Bowtie 21 dengan Variasi Sudut.. 72 xii

13 DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Jenis Substrat Antena Mikrostrip 17 Tabel L1.1 Hasil Simulasi Antena Tunggal.. 69 Tabel L1.2 Hasil Simulasi Antena Tunggal Proximity Coupling. 69 Tabel L1.3 Hasil Simulasi Antena Array.. 70 Tabel L1.4 Hasil Simulasi Antena Array Proximity Coupling Tabel L2.1 Bandwidth Patch Bowtie dengan Variasi Sudut. 73 xiii