BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Pada penelitian ini, dirancang antena mikrostrip patch segi empat (AMPSE)

Transkripsi

1 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Umum Pada penelitian ini, dirancang antena mikrostrip patch segi empat (AMPSE) dualband 1 elemen dan pengembangannya sehingga menjadi AMPSE dualband 2 elemen dengan optimasi pada saluran pencatu T-junction multiple section. AMPSE dualband 2 elemen ini diharapkan dapat mencapai bandwidth broadband yang dapat bekerja pada band frekuensi selular 1800 MHz dan WLAN b 2400 MHz Spesifikasi Perancangan Antena Mikrostrip Dualband Secara garis besar, rancangan yang digunakan pada penelitian ini adalah rancangan antena mikrostrip patch segi empat 1 elemen dan 2 elemen dengan optimasi saluran pencatu. Rancangan tersebut digunakan untuk mengetahui karakteristik dari parameter antena yang telah dicapai dan membandingkannya dengan target penelitian seperti pada Tabel 3.1. Tabel 3.1. Target spesifikasi rancangan AMPSE dualband Parameter Spesifikasi F R MHz F R MHz BW lower band 170 MHz (1710/1880) BW upper band 83,5 MHz (2400/2483.5) Gain > 3 db VSWR < 2 Return Loss (S 11 ) < - 10 db Beamwidth (HPBW) >

2 F R1 merupakan frekuensi resonansi pertama pada lower-band selular 1800 MHz. F R2 adalah frekuensi resonansi kedua pada band WLAN 2400 MHz. Bandwidth (BW) lower-band adalah target dari lebar band BW = 170 MHz pada band LTE 1800 MHz (1710 MHz 1880 MHz). Target BW upper-band adalah 83.5 MHz pada band WLAN 2400 MHz (2400 MHz MHz). Gain merupakan penguatan antena mikrostrip dualband 2 elemen dengan target gain > 3 db. Target VSWR AMPSE dualband adalah < 2, target return loss pada RL < - 10 db dan target lebar berkas antena mikrostrip dengan beamwidth > Diagram Alir Penelitian Parameter yang diperlukan untuk rancangan antena mikrostrip dengan patch segi empat konvensional adalah lebar dan panjang patch, termasuk juga lebar dan panjang dari saluran pencatu. Proses yang dilakukan secara keseluruhan dalam penelitian untuk mendapatkan rancangan antena mikrostrip dengan saluran pencatu dapat digambarkan dengan sebuah diagram alir dari penelitian AMPSE dualband 2 elemen, seperti diperlihatkan pada Gambar 3.1. Tahap perancangan antena mikrostrip patch segiempat dualband 2 elemen dengan optimasi saluran pencatu ini dapat dijelaskan sebagai berikut : a) Menentukan jenis substrat dan frekuensi kerja. Pada rancangan ini, frekuensi yang digunakan adalah frekuensi dualband untuk komunikasi selular 4G/LTE 1800 MHz dan komunikasi wireless LAN 2400 MHz. 42

3 Gambar 3.1. Diagram alir penelitian AMPSE dualband 2 elemen 43

4 b) Perhitungan dimensi patch rectangular dengan persamaan teoritis. Untuk menentukan dimensi antena mikrostrip adalah dengan menggunakan Persamaan (2.19) hingga Persamaan (2.23) dimana nilai f 1 = 1800 MHz dan f 2 = 2400 MHz. c) Penggunaan simulator untuk mendapatkan rancangan antena optimal dengan menggunakan dimensi rancangan awal antena mikrostrip patch segi empat. d) Melakukan iterasi simulasi dengan parameter yang diamati adalah nilai VSWR dan return loss. e) Menambahkan teknik iterasi (perubahan dimensi patch, pencatu, inset dan pergeseran posisi pencatu) untuk mendapatkan nilai parameter optimal dalam simulasi untuk AMPSE dualband 1 elemen. f) Merancang saluran pencatu untuk AMPSE dualband 2 elemen dengan T- junction multiple section. g) Merancang AMPSE dualband 2 elemen dengan menggunakan rancangan saluran pencatu dan dimensi patch dari AMPSE dualband 1 elemen. h) Melakukan pabrikasi antena setelah diperoleh nilai parameter optimal. i) Melakukan pengukuran antena mikrostrip hasil pabrikasi menggunakan alat ukur. j) Melakukan pengujian fungsi AMPSE hasil pabrikasi dengan perangkat yang bekerja pada teknologi LTE 1800 MHz dan WLAN 2400 MHz. 44

5 k) Melakukan pengamatan dan analisis parameter hasil pengukuran antena mikrostrip dengan hasil simulasi. l) Rancangan antena hasil pabrikasi secara keseluruhan sudah optimal Alat dan Bahan Peralatan dan bahan yang dibutuhkan dalam penelitian adalah sebagai berikut: 1. Tahap simulasi dibutuhkan perangkat keras komputer/laptop dengan perangkat lunak Simulator microwave office AWR 2004, microsoft excel, microsoft word dan microsoft office visio Tahap pabrikasi, dibutuhkan bahan material substrate FR4 (epoxy) double side. 3. Tahap pengukuran, diperlukan solder, timah putih, SMA connector (female) dan alat ukur Vector Network Analyzer (VNA) yang memiliki 2 port. 4. Tahap pengujian dibutuhkan smartphone android, signal shield, kabel pigtail dan perangkat lunak aplikasi android Dimensi Antena Mikrostrip Dimensi antena mikrostrip termasuk di dalam nya menentukan dimensi patch dan saluran pencatu. Perhitungan untuk mendapatkan dimensi antena mikrostrip disesuaikan dengan frekuensi resonansi dari kebutuhan antena yang akan diteliti. 45

6 Dimensi patch Dengan diketahui pengunaan substrate epoxy dengan = 4,4dan h = 1,6 mm serta nilai f 1 = 1800 MHz dan f 2 = 2400 MHz (f r = 2100 MHz), maka dapat dihitung dimensi patch sebagai berikut. Menentukan nilai lebar patch W dengan menggunakan Persamaan (2.19): = 2 ( + 1) 2 = 3 10 / 2(2,1 10 ) (4,4 + 1) 2 W = 4,347 cm = 43,35 mm Untuk keperluan penyesuaian pada grid simulator skala 1:1, maka lebar patch antena mikrostrip menjadi: W =, Menentukan panjang patch L digunakan Persamaan (2.20) sampai Persamaan (2.23): reff r 1 r h W 1/ 2 4,4 1 4,4 1 reff ,7 1,7 0, / 2 0,3465 2,7 (0,589) 3, 289 L eff 2 f r c 46 reff

7 30 30 L eff 3, 937cm 2(2,1) 3,289 7,62 L h ( 0,412 ( reff reff W 0,3) 0,264 h W 0,258) 0,8 h ΔL = 0,0798 cm Sehingga diperoleh nilai panjang patch L: L Leff 2 L L = 3,785 cm = 37,85 mm Untuk keperluan penyesuaian pada grid simulator skala 1:1, maka panjang patch antena mikrostrip menjadi: L = 37, Dimensi saluran pencatu Menentukan lebar saluran pencatu dengan impedansi Z 0 = 50 Ω dapat menggunakan Persamaan (2.5) : = 2 1 ln(2 1 )+ 1 2 ln( 1)+ 0,39 0,61 47

8 = = 377 2(50) 4,4 = 5,64 1,6 = 2 5,64 1 ln (2(5,64) 1)+ 4,4 1 ln(5,64 1)+ 0,39 0,61 2(4,4) 4,4 = 3 Panjang saluran pencatu adalah sepanjang quarter wave atau 1/4 λ g. Sehingga kebutuhan panjang saluran pencatu 1/4 λ g dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.28) [14]: = = 3 10 / 2,1 = 300 2,1 = 142,86 = 142,86 3,289 = 78,77 = 1 (78,77)= 19,

9 Untuk keperluan penyesuaian pada grid simulator maka panjang saluran pencatu 50 Ω menjadi: l = 19, Dimensi substrat Dimensi lebar dan panjang dari substrat antena mikrostrip dapat dihitung sesuai dengan Persamaan (2.29) dan (2.30), sehingga lebar substrat adalah. = 6h + = 6 (1,6)+ 43 = 9, = 52,6 53 Untuk panjang substrat dengan L adalah panjang patch + panjang pencatu, maka : = 6h + + = 6 (1,6)+ ( ) = 9, = 68,6 69 Lebar substrat adalah 53 mm dan panjang substrat adalah 69 mm Dimensi saluran T-junction Saluran T-junction diperlukan untuk perancangan antenna mikrostrip array 2 elemen yang dibentuk seperti huruf T (T-junction) atau disebut sebagai parallel feed atau corporate feed, dengan dua saluran mikrostrip 50 Ω dan diantaranya saluran mikrostrip penghubung. Quarter wave T-junction umumnya dipakai sebagai pembagi daya (power divider) pada antena 2 elemen. 49

10 Gambar 2.9 menunjukkan suatu T-junction simetrikal dengan pembagian impedansinya. Transformer ditunjukkan dengan pembagian pada junction. Transformer menunjukkan perubahan pada impedansi yang juga berpengaruh pada perubahan lebar saluran mikrostrip. Lebar saluran pencatu 100 ohm dapat diperoleh dengan menggunakan Persamaan (2.5). = 2 1 ln(2 1 )+ 1 2 ln( 1)+ 0,39 0,61 = = 377 2(100) 4,4 = 2,82 1,6 = 2 2,82 1 ln(2(2,82) 1)+ 4,4 1 ln(2,82 1)+ 0,39 0,61 2(4,4) 4,4 = 0,62 Untuk panjang saluran pencatu 100 Ω adalah ¼ λ g atau : = 1 (100)= 19,7 4 Saluran transformer power divider dapat dihitung sesuai dengan multiple section pada Bab 2 Gambar 2.11 dan Persamaan (2.32) sampai Persamaan (2.34), 50

11 dengan Z L =50 Ω dan Z 0 =100 Ω, maka Z A dan Z B dapat diperoleh nilai impedansi dan lebar saluran mikrostrip nya sebagai berikut. = = 0,5 = = 100 (0,5) = 84 Ω = 1,06 = = 100 (0,5)= 59,46 60 Ω = 2,2 Pada perancangan ini memiliki 2 tingkat saluran mikrostrip pada sumbu vertikal sehingga kebutuhan panjang saluran pencatu 1/8 λ g dengan Persamaan (2.28) [14]: = = 3 10 / 2,1 = 300 2,1 = 142,86 = 142,86 3,289 = 78,77 51

12 = 1 (78,77)= 9,85 8 Untuk keperluan penyesuaian pada grid simulator maka panjang saluran pencatu 50 Ω menjadi: l = 9,85 Sehingga dihasilkan rancangan saluran pencatu T-junction multiple section pada Gambar 3.2. Z = 50 Ω L = 1/8 λ Z A = 84 Ω L = 1/8 λ Z = 100 Ω L = 1/4 λ Z A = 84 Ω L = 1/8 λ Z = 50 Ω L = 1/8 λ Z B = 60 Ω L = 1/16 λ Z = 50 Ω L = 1/8 λ Z B = 60 Ω L = 1/16 λ Gambar 3.2. Rancangan saluran pencatu AMPSE 2 elemen Rancangan saluran pencatu dengan T-junction multiple section dari Gambar 3.2, dibutuhkan sebagai saluran pencatu pada AMPSE 2 elemen dengan tujuan untuk mendapatkan AMPSE dualband dengan bandwidth lebar (broadband) Metode Simulasi Antena Mikrostrip Hasil perhitungan AMPSE disimulasikan dengan menggunakan perangkat lunak simulator microwave office AWR

13 Berikut adalah tampilan simulator microwave office AWR 2004 dalam tampilan memulai suatu project baru. Gambar 3.3. Memulai project baru pada AWR microwave office 2004 Dalam membuat project baru, pilih tab project kemudian add EM structure, dilanjutkan new EM structure. Pilih create sehingga menampilkan jendela baru dengan sheet kosong yang dapat di isi dengan bentuk dimensi patch dan saluran pencatu dari hasil perhitungan Sub Bab dan Sub Bab Gambar 3.4. Tampilan AMPSE pada simulator 53

14 Memulai project baru dalam membentuk layout antena mikrostrip sesuai hasil perhitungan pada sub bab 3.5 yang diperlihatkan pada Gambar 3.4 dengan memilih tab rectangle conductor pada menu EM layout. Tahap selanjunya adalah menentukan grid pada enclosure, menentukan dielectric layer, menentukan boudaries dan menetukan frekuensi kerja dari AMPSE yang akan disimulasikan. Gambar 3.5. Menentukan substrate information dan frekuensi kerja Pada tahap ini ditentukan skala grid adalah 1:1 dengan lebar substrat sesuai perhitungan W s =53 mm dan panjang substrate L s = 66 mm. Penentuan layer 1 sebagai udara dan layer 2 adalah substrat dengan bahan epoxy. Untuk boundaries dipilih pada 54

15 enclosure top adalah approximate open (377 Ohm) dan enclosure bottom adalah sebagai perfect conductor. Parameter pengukuran dapat dibuat melalui tree menu yaitu graph untuk membuat parameter pengukuran VSWR dan return loss. Menentukan parameter dengan add measurement yang disesuaikan dengan kebutuhan analisis. Gambar 3.6. Menentukan parameter kinerja simulasi AMPSE Parameter yang dipilih adalah VSWR dan return loss dalam satuan db. Kedua parameter ini yang kemudian akan menampilkan grafik apabila proses simulasi dijalankan. Gambar 3.7. Proses simulasi AMPSE sedang dijalankan 55

16 Proses simulasi adalah menjalankan proses perhitungan dengan metoda MoM yang telah dijelaskan pada Bab 2. Setelah proses simulasi berakhir maka diperoleh grafik parameter yang sudah diatur sebelumnya yaitu grafik VSWR dan grafik return loss. Gambar 3.8 Grafik VSWR dan return loss hasil simulasi AMPSE Untuk mendapatkan frekuensi resonansi dualband dilakukan iterasi lanjutan dari AMPSE 1 elemen dan untuk meningkatkan bandwidth dari antena mikrostrip dualband digunakan metoda antena susun 2 elemen, sebagaimana hasil rancangan saluran pencatu dan power divider pada Sub Bab 3.5.3, berikut bentuk saluran pencatu yang akan dimodelkan pada simulator microwave office AWR 2004, dengan dimensi patch dan posisi pencatu disesuaikan dengan hasil rancangan optimal AMPSE 1 elemen. 56

17 Wg Wp Lp Patch 1 Patch 2 Lg Lf4 Lf2 Lf1 Lf2 Lf3 Lf Lf3 Gambar 3.9. Layout AMPSE 2 elemen dengan saluran T-junction multiple section Dimensi Wg dan Lg adalah lebar dan panjang ground plane, Wp dan Lp adalah lebar dan panjang patch, Lf, Lf1, Lf2, Lf3 dan Lf4 adalah panjang sections saluran pencatu hasil perhitungan awal. Gambar 3.9 adalah layout plan AMPSE 2 elemen yang merupakan penggunaan 2 unit patch hasil AMPSE 1 elemen dengan saluran pencatu T-junction multiple section, dengan tujuan untuk mendapatkan antena dualband dan rentang band yang lebar (broadband) Metode Pengukuran Antena Mikrostrip Untuk keperluan pengukuran, dipersiapkan alat ukur Anritsu MT8222A sebagai vector network analyzer yang bekerja pada rentang frekuensi 0 4 GHz dan aksesoris pendukung lainnya. 57

18 Metode pengukuran port tunggal Merupakan pengukuran parameter sebuah antena tanpa melibatkan antena lain sebagai pemancar atau penerima. Konfigurasi pengukuran port tunggal terlihat pada Gambar Antena Mikrostrip RF OUT Alat Ukur VNA Gambar Konfigurasi pengukuran antena mikrostrip dengan port tunggal Pengukuran port tunggal ini untuk mendapatkan nilai dari antena mikrostrip hasil pabrikasi pada parameter VSWR, return loss dan smith chart Metode pengukuran port ganda Pengukuran port ganda digunakan untuk mendapatkan parameter gain dan pola radiasi yang ilustrasikan seperti pada Gambar Antena pemancar dihubungkan pada port RF-out dan antena penerima dihubungkan pada port RF-in. Untuk pengukuran diberikan jarak tertentu r antara antena pemancar dengan antena penerima. 58

19 r Antena Penerima Antena Pemancar Alat Ukur VNA Gambar Konfigurasi pengukuran antena mikrostrip dengan port ganda Pengukuran port ganda, menggunakan 2 unit antena untuk mendapatkan nilai dari antena mikrostrip hasil pabrikasi pada nilai gain dan pola radiasi. Hasil pengukuran kemudian disimpan dalam file ekstensi vna yang dapat ditampilkan pada perangkat lunak Line Sweep Tools dari Anritsu Company. Gambar Perangkat lunak Line Sweep Tools 59

20 Perangkat lunak line sweep tools ini digunakan untuk melakukan analisis parameter hasil pengukuran dari antena mikrostrip hasil pabrikasi Metode Pengujian Antena Mikrostrip Pengujian antena mikrostrip dilakukan untuk pembuktian bahwa rancangan antena mikrostrip ini dapat bekerja pada perangkat yang sudah ditujukan penggunaan band frekuensi nya, yaitu band selular 4G/LTE 1800 MHz dan Wireless LAN 2400 MHz. Pengujian dilakukan dengan konfigurasi seperti pada Gambar Gambar Konfigurasi pengujian antena mikrostrip Gambar 3.13 menggambarkan konfigurasi pengujian hasil rancangan antena mikrostrip. Signal shield digunakan untuk mengisolasi smartphone dari sinyal band frekuensi yang diuji dan bekerja berdasarkan prinsip sangkar faraday. Sangkar faraday adalah salah satu fenomena kelistrikan yang unik, bila ada sebuah ruangan yang dilingkupi konduktor, walaupun di luar terdapat arus listrik maupun gelombang 60

21 elektromagnet tetapi medan listrik diruangan tersebut tetap nol. Gelombang elektromagnet yang mengenai ground melewati penghantar akan nol [28]. Efek ini ditemukan oleh Michael Faraday, seorang ilmuwan fisika dan kimia berkebangsaan Inggris. Faraday menyatakan bahwa muatan yang ada pada sangkar konduktor hanya terkumpul pada bagian luar konduktor saja, tidak berpengaruh terhadap bagian dalam. Untuk membuktikan hal ini dibuat sebuah sangkar yang dilapisi dengan logam tipis dan diletakkan didekatnya sebuah muatan tegangan tinggi yang berasal dari generator elektrostatis. Digunakan sebuah elektroskop untuk membuktikan bahwa tidak ada muatan di dalam sangkar. Sangkar faraday dipahami sangat baik sebagai sebuah pendekatan ke konduktor berongga yang ideal. Medan listrik yang diaplikasikan secara eksternal menghasilkan gaya pada berbagai pembawa muatan (biasanya elektron) di dalam konduktor, menimbulkan arus listrik yang menyusun kembali muatan. Begitu muatan telah tersusun kembali, maka medan terapan di bagian dalam akan terhapus. Jika muatan ditempatkan di dalam sebuah sangkar faraday yang tidak dihubungkan ke tanah, maka permukaan bagian dalam sangkar akan bermuatan, untuk mencegah eksistensi medan di bagian dalam tubuh sangkar. Namun, pemuatan permukaan bagian dalam ini akan mendistribusikan lagi muatan di dalam tubuh sangkar. Hal ini mengisi permukaan luar sangkar dengan muatan yang besarnya sama dengan permukaan bagian dalamnya sangkar. Begitu muatan internal dan permukaan bagian dalam saling menghapuskan, penyebaran muatan di permukaan luar tidak dipengaruhi 61

22 oleh posisi muatan internal di dalam sangkar. Jadi sangkar akan menimbulkan medan listrik yang sama, hanya dengan diisi oleh muatan yang berada di bagian dalam [28]. Smartphone dengan android operating system dimaksudkan untuk penggunaan perangkat komunikasi pada teknologi band LTE 1800 MHz dan WLAN 2400 MHz. Sehingga dapat membuktikan bahwa antena mikrostrip hasil penelitian dapat bekerja pada perangkat dual-system pada band 1800 MHz dan band 2400 MHz dengan optimal. Penggunaan kabel pigtail pada pengujian dimaksudkan sebagai saluran transmisi atau wave guide sinyal LTE 1800 MHz yang diterima antena mikrostrip dari enode B menuju smartphone yang berada di dalam signal shield dan sebagai wave guide sinyal hotspot tethering WLAN 2400 MHz yang dipancarkan smartphone yang berada di dalam signal shield menuju antena mikrostrip. Tahap awal, Smartphone1 dimasukkan ke dalam signal shield dan diukur kekuatan sinyalnya tanpa terhubung dengan antena mikrostrip untuk memastikan smartphone1 berada pada kondisi terisolasi dari frekuensi lingkungan sekitarnya Pengujian band frekuensi LTE 1800 MHz Smartphone1 dan antena mikrostrip hasil rancangan dihubungkan dengan kabel pigtail. Smartphone1 dimasukkan ke dalam signal shield yang bertujuan agar sinyal yang diterima smartphone1 adalah yang hanya berasal dari antena mikrostrip melalui kabel pigtail dengan cara induksi. Dengan metoda ini, smartphone1 menerima sinyal dari enode B pada band frekuensi LTE 1800 MHz dan dilakukan 62

23 pengukuran level sinyal terima pada smartphone1 dengan menggunakan aplikasi android 4G switcher Pengujian Band Frekuensi WLAN 2400 MHz Pada tahap selanjutnya, diaktifkan hotspot tethering WLAN 2400 MHz pada smartphone1 yang berada di dalam signal shield dan terhubung dengan antena mikrostrip melalui kabel pigtail dengan cara induksi, sehingga sinyal Wireless LAN 2400 MHz dapat dipancarkan dan diterima melalui antena mikrostrip. Smartphone2 dipersiapkan diluar signal shield dengan mengaktifkan fitur WLAN 2400 MHz (WiFi) dan dilakukan pengukuran level sinyal pada smartphone2 dengan menggunakan aplikasi android WiFi Analyzer. Pengujian hasil rancangan antena mikrostrip pada band LTE 1800 MHz dan band WLAN 2400 MHz ini, dilakukan uji download speed test data internet, sehingga dapat membuktikan bahwa antena hasil rancangan dapat bekerja sesuai fungsi dan target penelitian Variabel Penelitian Variabel yang diamati dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan nilai optimal dari ukuran patch dan saluran pencatu patch 1 lemen, konfigurasi patch 2 elemen dan konfigurasi saluran pencatu dengan T-junction multiple section. Hasil optimal dari variabel-variabel tersebut diperoleh berdasarkan pencapaian parameter kinerja antena dari simulasi berupa VSWR 2, return loss -10 db, bandwidth dan 63

24 pola radiasi / beamwidth yang disesuaikan dengan kebutuhan band selular 1800 MHz dan Wireless LAN 2400 MHz. Pada tahap pengukuran hasil pabrikasi antena mikrostrip, diperoleh parameter yang sama sebagai pembanding dari hasil simulasi termasuk pengamatan pada parameter pola radiasi dan gain. Pada tahap pengujian menggunakan perangkat smartphone yang dapat bekerja pada teknologi 4G-LTE 1800 MHz dan Wireless LAN 2400 MHz. Pada pengujian ini diperoleh nilai receive signal level / reference signal receive power (RSRP) untuk teknologi LTE dan Wireless LAN serta dibuktikan melalui komunikasi data internet. 64

25 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Umum Proses untuk mendapatkan hasil dan analisis penelitian antena mikrostrip patch segi empat (AMPSE) dualband, digambarkan seperti diagram pada Gambar 4.1. Pengukuran hasil Pabrikasi Simulasi hasil perhitungan Pengujian dengan Perangkat LTE dan WLAN Analisis Gambar 4.1. Diagram proses analisis hasil penelitian Gambar 4.1 merupakan diagram proses dari penelitian yang terdiri dari : a) Rancangan dari hasil perhitungan secara teoritis AMPSE, disimulasikan dengan perangkat lunak microwave office AWR 2004 untuk mendapatkan hasil AMPSE dualband yang optimal pada band frekuensi selular 1800 MHz dan WLAN 2400 MHz. 65

26 b) Hasil optimal simulasi AMPSE dualband 1 elemen dan AMPSE dualband 2 elemen, dipabrikasi dan dilakukan pengukuran dengan menggunakan alat ukur Anritsu MT8222A dengan metoda 1 port dan 2 port. c) Dilakukan pengujian fungsi secara nyata antena hasil pabrikasi dengan menggunakan perangkat yang bekerja pada band frekuensi teknologi LTE 1800 MHz dan WLAN 2400 MHz. Keseluruhan dari hasil penelitian, dilakukan analisis pada nilai parameter yang diperoleh untuk mendapatkan performansi optimal dan pengaruh dari variabelvariabel yang diteliti. Tahapan analisis terdiri dari: a) Analisis perbandingan antara hasil simulasi dan pengukuran untuk masingmasing AMPSE dualband (1 elemen dan 2 elemen). b) Analisis perbandingan pada hasil pengukuran dari AMPSE dualband 1 elemen dan 2 elemen. c) Analisis perbandingan dari hasil pengujian pabrikasi AMPSE dualband 1 elemen dan 2 elemen. d) Analisis menyeluruh pencapaian hasil penelitian AMPSE dualband 1 elemen dan 2 elemen. e) Hasil akhir capaian dari penelitian AMPSE dualband 2 elemen dengan optimasi saluran pencatu. 66

27 4.2. Hasil Simulasi Antena Mikrostrip Patch Segi Empat 1 Elemen Berdasarkan rancangan antena mikrostrip patch segi empat (AMPSE) yang telah dilakukan pada sub bab 3.3, selanjutnya dilakukan pemodelan pada simulator microwave office AWR 2004 dan dilakukan simulasi untuk mendapatkan nilai dari parameter yang dibutuhkan terhadap frekuensi kerja. Pada sub bab berikut adalah pembahasan hasil simulasi yang telah dilakukan untuk AMPSE dualband 1 elemen Iterasi perubahan dimensi patch Gambar 4.2 menunjukkan grafik VSWR terhadap frekuensi hasil simulasi rancangan awal dengan perubahan ukuran patch yang merupakan hasil rancangan berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan pada sub bab Untuk penyesuaian grid pada simulator, dilakukan pembulatan dimensi menjadi W = 43 mm dan L = 38 mm. Iterasi dilakukan dengan menambah dan mengurangi ukuran panjang dan lebar patch dari antena mikrostrip patch segi empat sampai dengan diperoleh hasil yang cukup optimal untuk tahapan iterasi selanjutnya. Gambar 4.2. Grafik VSWR perubahan dimensi patch 67

28 Pada tahap ini diperoleh nilai optimum dimensi patch adalah panjang L = 29 mm dan lebar W = 40 mm. Nilai VSWR < 2 masih berada hanya pada band 2400 MHz pada nilai F 1 = 2432 MHz dan F 2 = 2477 MHz dengan nilai VSWR terbaik 1, Iterasi perubahan posisi pencatu Pada tahap selanjutnya dilakukan iterasi perubahan posisi dari pencatu searah sumbu horizontal dari patch, sehingga diperoleh nilai VSWR yang mulai terbentuk menjadi frekuensi dualband pada band 1800 MHZ dan 2400 MHz. Bentuk antena dapat dilihat pada Gambar 4.3. Wg Wp Lp Lg Wp Wf Lf Gambar 4.3. AMPSE dualband 1 elemen hasil perubahan posisi pencatu Pada Gambar 4.3 diperlihatkan dimensi antena mikrostrip segi empat dengan ukuran Wp = 40 mm, Lp = 29 mm, Wg=56 mm, Lg=57 mm, Wp1=32 mm, Lf=20 68

29 mm, Wf=3 mm. Pada iterasi lanjutan ini, rancangan optimal dari antena mikrostrip ini dilakukan pada posisi pencatu yang di geser searah sumbu horizontal, sehingga di peroleh hasil optimal digeser ke arah kanan sejauh 11 mm dari posisi awal yang sebelumnya berada di tengah sumbu horizontal dari patch. Nilai VSWR hasil simulasi diperlihatkan pada Gambar 4.4. Gambar 4.4. Grafik VSWR iterasi perubahan posisi pencatu Pada tahap ini diperoleh nilai optimum VSWR < 2 sudah berada pada frekuensi dualband pada nilai F 1 = 1783 MHz dan F 2 = 1820 MHz dengan nilai VSWR terbaik pada 1,487 untuk band frekuensi 1800 MHz. Diperoleh nilai F 1 = 2419 MHz dan F 2 = 2483 MHz dengan nilai VSWR terbaik pada 1,489 untuk band frekuensi 2400 MHz. 69

30 Iterasi perubahan dimensi inset dan pencatu Pada tahap iterasi selanjutnya dilakukan perubahan pada kombinasi dimensi inset dan dimensi saluran pencatu, sehingga diperoleh nilai VSWR yang optimal pada frekuensi band 1800 MHZ dan 2400 MHz. Nilai VSWR dan dimensi antena mikrostrip hasil simulasi diperlihatkan pada Gambar 4.5, Gambar 4.6 dan Gambar 4.7. Gambar 4.5. Grafik VSWR iterasi perubahan dimensi inset dan pencatu Pada Gambar 4.5 diperlihatkan hasil iterasi yang memperlihatkan perbaikan nilai bandwidth dari frekuensi dualband. Pada iterasi lanjutan ini, rancangan optimal dari antena mikrostrip ini dilakukan pada dimensi inset dan dimensi saluran pencatu. 70

31 Grafik VSWR hasil dari rancangan akhir AMPSE 1 elemen ini diperlihatkan pada Gambar 4.6. Gambar 4.6. Grafik VSWR rancangan akhir AMPSE dualband 1 elemen Gambar 4.6 memperlihatkan nilai VSWR optimal pada nilai F 1 = 1782 MHz dan F 2 = 1819 MHz dengan nilai VSWR terbaik pada 1,07 untuk band frekuensi 1800 MHz. Pada nilai F 1 = 2404 MHz dan F 2 = 2471 MHz dengan nilai VSWR terbaik pada 1,27 untuk band frekuensi 2400 MHz, yang dianggap sudah memadai dengan target nilai VSWR < 2, namun belum cukup optimal untuk target pencapaian lebar band / bandwidth. Gambar 4.7 merupakan hasil akhir rancangan AMPSE dualband 1 elemen. 71

32 W g W p L p L g l b w b w a w d l c w c Gambar 4.7. Rancangan akhir AMPSE dualband 1 elemen Lebar ground plane W g = 57 mm, panjang ground plane L g = 56 mm, lebar patch W p = 40 mm, panjang patch L p = 29 mm, lebar saluran pencatu w c = 2 mm, panjang saluran pencatu l c = 20 mm, w a = 29 mm, w b = 9 mm, l b = 1 mm, w d = 2 mm. Hasil optimal dari simulasi AMPSE dualband 1 elemen ini kemudian digunakan untuk merancang AMPSE dualband 2 elemen untuk meningkatkan bandwidth. Tabel 4.1 merupakan hasil akhir pencapaian dari antena mikrostrip patch segi empat dualband 1 elemen. 72

33 Tabel 4.1. Pencapaian AMPSE dualband 1 elemen Parameter Spesifikasi F band1 F band2 BW Lower Band BW Upper Band 1800 MHz 2400 MHz 37 MHz 67 MHz VSWR < 2 Tabel 4.1 memperlihatkan capaian bandwidth yang belum memenuhi target, dengan pencapaian bandwidth 21,76% (target 170 MHz) pada band frekuensi LTE 1800 MHz dan 80,24% (target 83,5 MHz) pada band frekuensi WLAN 2400 MHz Hasil Simulasi Antena Mikrostrip Patch Segi Empat 2 Elemen Antena mikrostrip dualband 1 elemen pada Gambar 4.7 dikembangkan menjadi antena mikrostrip 2 elemen. Menggunakan dimensi patch dan posisi pencatu yang sama dengan AMPSE 1 elemen dilakukan pengembangan dengan iterasi pada simulator AWR microwave office 2004 untuk menghasilkan antena mikrostrip patch segi empat 2 elemen yang tetap dapat bekerja pada frekuensi dualband dan dapat pula memenuhi bandwidth dari kebutuhan teknologi selular 1800 MHz dan WLAN 2400 MHz. Gambar 4.8 menunjukkan bentuk rancangan awal antena mikrostrip patch segi empat dualband 2 elemen. 73

34 Wp Wg Wp Lp Lp Lg Lf4 Lf2 Lf1 Lf2 Lf4 Lf3 Lf Lf3 Gambar 4.8. Rancangan awal AMPSE dualband 2 elemen Dimensi patch 1 = dimensi patch 2, hasil dari rancangan AMPSE 1 elemen. Lebar ground plane W g = 94 mm, panjang ground plane L g = 54 mm, lebar patch W p = 40 mm, panjang patch L p = 29 mm. Dimensi saluran pancatu T-junction multiple section Lf= 10 mm, L f1 = 20 mm, L f2 = 10 mm, L f3 = 5 mm, L f4 = 10 mm. Hasil rancangan awal saluran pencatu AMPSE 2 elemen merupakan hasil rancangan saluran pencatu T-junction multiple section yang berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan pada pada Bab 3. Rancangan ini selanjutnya dimodelkan dan disimulasikan pada simulator microwave office AWR Iterasi perubahan panjang saluran pencatu Rancangan awal AMPSE dualband 2 elemen disimulasikan dengan iterasi pada dimensi panjang saluran pencatu. Saluran pencatu yang merupakan saluran mikrostrip T-junction multiple section diiterasi dengan perubahan panjang pada masing-masing bagian saluran mikrostrip nya sampai diperoleh nilai optimal. 74

35 Gambar 4.9. Grafik VSWR iterasi perubahan panjang saluran pencatu Gambar 4.9 memperlihatkan perbaikan grafik nilai VSWR terhadap frekuensi kerja yang mengarah pada frekuensi dualband, yang ditunjukkan pada posisi grafik berada pada nilai VSWR < 2. Pada band 2400 MHz grafik VSWR sudah menunjukkan band yang lebar dari 2180 MHz 2550 MHz. Hasil iterasi ini cukup optimal untuk band frekuensi 2400 MHz, namun belum optimal pada band frekuensi kerja 1800 MHz yang masih berupa narrowband. Sehingga diperlukan iterasi lanjutan pada dimensi lebar saluran pencatu. Gambar 4.10 yang merupakan hasil rancangan dari iterasi perubahan panjang saluran pencatu. 75

36 Wp Wg Wp Lp Lp Lg Wp1 Lf5 Lf3 Lf4 Lf1 Lf Wp1 Lf2 Lf4 Lf5 Gambar Rancangan AMPSE 2 elemen perubahan panjang pencatu Dimensi patch 1 = dimensi patch 2, hasil dari rancangan AMPSE 1 elemen. Lebar ground plane W g = 94 mm, panjang ground plane L g = 54 mm, lebar patch W p = 40 mm, panjang patch L p = 29 mm. Dimensi saluran pancatu T-junction multi section Lf= 13 mm, L f1 = 18,5 mm, L f2 = 17 mm, L f3 = 5 mm, L f4 = 2,5 mm dan L f5 =12 mm. Pada proses iterasi ini telah dilakukan perubahan hanya pada panjang saluran pencatu. Pada Gambar 4.10 terlihat bahwa section vertikal pertama pencatu terjadi penambahan ukuran panjang dari rancangan awal saluran. Saluran multiple section posisi horizontal terdapat perubahan kombinasi dari pengurangan dan penambahan panjang saluran mikrostrip Iterasi perubahan lebar saluran pencatu Langkah selanjutnya dari hasil simulasi perubahan panjang saluran pencatu, dilakukan iterasi perubahan pada dimensi lebar saluran pencatu T-junction pada 76

37 masing-masing section nya. Saluran pencatu yang merupakan saluran mikrostrip T- junction multiple section diiterasi dengan perubahan panjang pada masing-masing bagian saluran mikrostrip nya sampai diperoleh nilai optimal. Gambar 4.11 merupakan grafik VSWR terhadap frekuensi kerja hasil simulasi iterasi perubahan lebar saluran pencatu T-junction multiple section. Gambar Grafik VSWR iterasi perubahan lebar saluran pencatu Gambar 4.11 memperlihatkan grafik nilai VSWR terhadap frekuensi kerja yang mengarah pada perbaikan frekuensi dualband, yang ditunjukkan pada posisi grafik berada pada nilai VSWR < 2. Pada band 1800 MHz grafik VSWR sudah menunjukkan band yang lebar. Grafik VSWR pada band 2400 MHz juga sudah menunjukkan bandwidth yang lebar untuk VSWR < 2. Hasil iterasi ini cukup optimal untuk frekuensi dualband 1800 MHz dan 2400 MHz. 77

38 Gambar 4.12 merupakan grafik VSWR AMPSE dualband 2 elemen optimal hasil simulasi dari iterasi perubahan panjang dan lebar saluran pencatu terhadap rancangan awal. Gambar Grafik VSWR hasil akhir simulasi AMPSE dualband 2 elemen Gambar 4.12 memperlihatkan perbaikan grafik nilai VSWR terhadap frekuensi kerja yang mengarah pada frekuensi dualband, yang ditunjukkan pada posisi grafik berada pada nilai VSWR < 2. Pada band 1800 MHz grafik VSWR sudah menunjukkan band yang lebar dari 1705 MHz 1880 MHz. Nilai VSWR terbaik band 1800 MHz berada pada nilai 1,297 pada frekuensi 1738 MHz. Grafik VSWR pada band 2400 MHz sudah sesuai dengan target capaian band frekuensi kerja yaitu pada 2339 MHz 2568 MHz untuk nilai VSWR < 2. Nilai VSWR terbaik band 2400 MHz berada pada nilai 1,25 pada frekuensi 2434 MHz. 78

39 Gambar 4.13 merupakan hasil rancangan akhir dari simulasi optimasi saluran pencatu T-junction multiple section antena mikrostrip patch segi empat dualband 2 elemen. Wg Wp1 Wp2 Lp1 Patch 1 Patch 2 Lp2 Lg g d b c h w i2 f a e Gambar Rancangan akhir AMPSE dualband 2 elemen Dimensi patch 1 = dimensi patch 2, hasil dari rancangan AMPSE 1 elemen. Lebar ground plane W g = 94 mm, panjang ground plane L g = 54 mm, lebar patch W p = 40 mm, panjang patch L p = 29 mm, gap antar patch G = 7,5 mm. Dimensi saluran pancatu T-junction multi section, w a = 2,5 mm, l a = 13 mm, w b = 1 mm, l b = 18,5 mm, w c = 1,5 mm, l c = 17 mm, w d = 1,5 mm, l d = 5 mm, w e = 2,5 mm, l e = 4,5 mm, w f = 2,5 mm, l f = 4,5 mm, w g = w h = 2 mm, l g = l h = 9,5 mm. Hasil simulasi optimal AMPSE dualband 2 elemen ini kemudian dipabrikasi untuk dilakukan pengukuran dengan menggunakan alat ukur Anritsu MT8222A dan 79

40 selanjutnya dilakukan pengujian fungsi dan kinerja pada perangkat yang bekerja pada teknologi band selular 1800 MHz dan band WLAN 2400 MHz. Berikut adalah hasil akhir impedansi karakteristik dari bagian-bagian saluran pencatu T-junction multi section seperti yang di perlihatkan pada Gambar Ω Ω 89.3 Ω Ω Ω Ω Ω Ω Gambar Rancangan akhir optimasi saluran pencatu AMPSE dualband 2 elemen Gambar 4.14 menunjukkan hasil akhir impedansi karakteristik rancangan optimasi saluran pencatu dari setiap section nya untuk antena mikrostrip patch segi empat dualband 2 elemen pada band selular 1800 MHz dan WLAN 2400 MHz Hasil Pengukuran AMPSE 1 Elemen Dan 2 Elemen Rancangan optimal yang telah dicapai berdasarkan hasil simulasi, selanjutnya dipabrikasi dan dilakukan pengukuran. Pabrikasi dilakukan dengan menggunakan sistem komputerisasi untuk mendapatkan hasil yang lebih presisi yang diperlihatkan pada Gambar Pengukuran dilakukan dengan menggunakan Vector Network Analyzer Anritsu MT8222A di lokasi Magister Teknik Elektro Fakultas Teknik 80

41 . Adapun parameter yang diukur adalah VSWR, return loss, pola radiasi dan gain. AMPSE dualband 1 elemen AMPSE dualband 2 elemen Gambar AMPSE 1 elemen dan 2 elemen hasil pabrikasi Gambar 4.15 merupakan antena mikrostrip patch segi empat dualband 1 elemen dan 2 elemen hasil pabrikasi yang merupakan representasi dari hasil akhir simulasi optimal. Ukuran dimensi AMPSE 1 elemen seperti pada Gambar 4.7 dan ukuran AMPSE 2 elemen seperti pada Gambar Antena ini yang kemudian dilakukan pengukuran dengan menggunakan alat ukur VNA Anritsu MT8222A, baik pengukuran dengan metode 1 port maupun pengukuran dengan metode 2 port. Hasil pengukuran dibagi menjadi 2 bagian, yaitu hasil pengukuran AMPSE 1 elemen dan hasil pengukuran AMPSE 2 elemen dengan optimasi saluran pencatu. Hasil pengukuran kedua antena ini kemudian dianalisis untuk mendapatkan 81

42 performansi terbaik dan pengaruh dari optimasi dalam mendapatkan parameter optimal Hasil pengukuran AMPSE 1 elemen Hasil pengukuran menggunakan alat ukur VNA Anritsu MT8222A metoda satu port, menghasilkan grafik capaian VSWR, return loss dan smith chart seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.17 Gambar Masing-masing Gambar menunjukkan grafik pencapaian parameter yang dibutuhkan untuk menentukan performansi antena mikrostrip patch segi empat dualband 1 elemen dengan pengukuran seperti Gambar 4.16 berikut. Gambar Pengukuran AMPSE dualband 1 elemen dengan alat ukur VNA Gambar 4.16 memperlihatkan tampilan layar dari alat ukur VNA Anritsu MT8222A untuk pengukuran 1 port AMPSE dualband 1 elemen. Hasil pengukuran 82

43 ini kemudian disimpan dalam file dengan ekstensi vna yang selanjutnya dapat dibaca dan dianalisis pada perangkat lunak Line Sweep Tools produk dari Anritsu Company. Dari hasil pengukuran, diperoleh grafik parameter antena yang dapat dianalisis performansinya terhadap frekuensi kerja yang dibutuhkan dalam penelitan, yaitu pada band selular 1800 MHz dan WLAN 2400 MHz. Gambar Grafik VSWR pengukuran AMPSE dualband 1 elemen Gambar 4.17 memperlihatkan grafik VSWR dari hasil pengukuran AMPSE dualband 1 elemen dengan VSWR < 2 pada nilai F 1 = 1817 MHz dan F 2 = 1862 MHz dengan nilai VSWR terbaik pada 1,01 untuk band frekuensi 1800 MHz. Kemudian, pada nilai F 1 = 2413 MHz dan F 2 = 2508 MHz dengan nilai VSWR terbaik pada 1,01 untuk band frekuensi 2400 MHz. Grafik VSWR hasil pengukuran ini dianggap sudah memadai dengan target nilai VSWR < 2 untuk frekuensi kerja dualband, namun belum cukup optimal untuk target pencapaian lebar band / bandwidth. Capaian 83

44 Bandwidth adalah sebesar 45 MHz atau 26,47% untuk lower-band selular 1800 MHz dan untuk upper-band WLAN 2400 MHz sebesar 95 MHz atau 84,43% dari target. Gambar Grafik return loss pengukuran AMPSE dualband 1 elemen Gambar 4.18 memperlihatkan grafik return loss (RL) dari hasil pengukuran AMPSE dualband 1 elemen dengan target RL < -10 db, diperoleh nilai F 1 = 1817 MHz dan F 2 = 1862 MHz dengan nilai RL terbaik pada -44,62 db untuk band frekuensi 1800 MHz. Kemudian, pada nilai F 1 = 2413 MHz dan F 2 = 2508 MHz dengan nilai RL terbaik pada -44,86 db untuk band frekuensi 2400 MHz. Grafik RL hasil pengukuran cukup memadai untuk nilai RL < -10 db yang bekerja pada frekuensi dualband, namun belum cukup optimal untuk target pencapaian total bandwidth. Pencapaian bandwidth pada AMPSE dualband 1 elemen adalah sebesar 26,47% untuk lower-band LTE 1800 MHz dan sebesar 84,43% untuk upper-band Wireless LAN 2400 MHz. 84

45 Gambar 4.19 merupakan diagram smith chart dari hasil pengukuran AMPSE dualband 1 elemen. Gambar Smith chart pengukuran AMPSE dualband 1 elemen Gambar 4.19 merupakan nilai impedansi karakteristik AMPSE dualband 1 elemen Z 1 = 26,973 j14,106 Ω pada frekuensi 1817 MHz, Z 2 = 54,472 - j36,34 Ω pada frekuensi 1863 MHz, Z 3 = 30,385 + j20,126 Ω pada frekuensi 2414 MHz dan Z 4 = 61,69 + j38,58 Ω pada 2508 MHz. Nilai impedansi optimal band 1800 MHz berada pada Z 5 = 49,68 j0,495 Ω di frekuensi 1841 MHz, untuk band 2400 MHz optimal berada pada Z 6 = 49,70 + j0,486 Ω di frekuensi 2450 MHz. 85

46 Hasil pengukuran AMPSE dualband 2 elemen Hasil pengukuran AMPSE dualband 2 elemen menggunakan alat ukur VNA Anritsu MT2888A satu port, menghasilkan grafik pencapaian VSWR, return loss dan smith chart seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.21 Gambar AMPSE dualband 2 elemen ini merupakan pengembangan dari AMPSE dualband 1 elemen dengan optimasi saluran pencatu. Masing-masing grafik menunjukkan pencapaian parameter yang dibutuhkan untuk menentukan performansi antena mikrostrip patch segi empat 2 elemen dengan optimasi saluran pencatu. Gambar 4.20 menampilkan gambar pengukuran antena mikrostrip patch segi empat dualband 2 elemen dengan menggunakan alat ukur Anritsu MT8222A pada metode pengukuran 1 port. Gambar Pengukuran AMPSE dualband 2 elemen dengan alat ukur VNA 86

47 Gambar 4.20 memperlihatkan tampilan layar dari alat ukur VNA Anritsu MT8222A untuk pengukuran 1 port AMPSE dualband 2 elemen. Hasil pengukuran ini kemudian disimpan dalam file ekstensi vna yang selanjutnya dapat dibaca dan dianalisis pada perangkat lunak line sweep tools produk dari Anritsu Company. Dari hasil pengukuran, diperoleh grafik dari parameter antena yang dapat dianalisis performansinya terhadap frekuensi kerja yang dibutuhkan dalam penelitan, yaitu pada frekuensi band selular 1800 MHz dan band WLAN 2400 MHz. Parameter yang diperoleh dari hasil pengukuran adalah VSWR, return loss (RL), pola radiasi dan gain. Gambar Grafik VSWR pengukuran AMPSE dualband 2 elemen Gambar 4.21 memperlihatkan grafik VSWR dari hasil pengukuran AMPSE dualband 2 elemen dengan VSWR < 2 pada nilai F 1 = 1656 MHz dan F 2 = 1909 MHz dengan nilai VSWR terbaik pada 1,11 untuk band frekuensi 1800 MHz. Pada band frekuensi 2400 MHz, nilai F 1 = 2379 MHz dan F 2 = 2597 MHz dengan nilai VSWR 87

48 terbaik pada 1,26. Grafik VSWR hasil pengukuran ini dianggap sudah sesuai dengan target nilai VSWR < 2 untuk frekuensi kerja dualband dan optimal dalam target pencapaian lebar band / bandwidth. Pencapaian bandwidth adalah sebesar 100% untuk lower-band 1800 MHz dan sebesar 100% untuk upper-band 2400 MHz. Gambar 4.22 adalah grafik pencapaian AMPSE dualband 2 elemen pada parameter return loss (RL). Gambar Grafik Return loss (RL) pengukuran AMPSE dualband 2 elemen Gambar 4.22 memperlihatkan grafik return loss (RL) dari hasil pengukuran AMPSE dualband 2 elemen dengan target RL < -10 db, diperoleh nilai F 1 = 1656 MHz dan F 2 = 1909 MHz dengan nilai RL terbaik pada -25,46 db untuk band frekuensi 1800 MHz. Untuk band frekuensi 2400 MHz bekerja pada nilai F 1 = 2379 MHz dan F 2 = 2597 MHz dengan nilai RL terbaik pada -18,79. Grafik RL hasil 88

49 pengukuran ini cukup memadai untuk nilai RL < -10 db yang bekerja pada frekuensi dualband. Gambar 4.23 merupakan diagram smith chart dari hasil pengukuran AMPSE dualband 2 elemen. Gambar Smith chart pengukuran AMPSE dualband 2 elemen Dari Gambar 4.23, diperoleh nilai impedansi karakteristik AMPSE dualband 2 elemen Z 1 = 38,27 j28,58 Ω pada frekuensi 1656 MHz, Z 2 = 75,96 - j34,665 Ω pada frekuensi 1909 MHz, Z 3 = 25,27 + j4,24 Ω pada frekuensi 2379 MHz dan Z 4 = 83,18 - j31,61 Ω pada 2597 MHz. Nilai impedansi optimal band 1800 MHz berada pada Z 5 = 48,23 + j4,94 Ω di frekuensi 1862 MHz, untuk band 2400 MHz berada pada Z 6 = 40,15 + j3,24 Ω di frekuensi 2438 MHz. 89

50 4.5. Analisis Hasil Simulasi Dan Pengukuran Antena Mikrostrip Berdasarkan hasil simulasi pada Sub Bab 4.1 dan hasil pengukuran pada Sub Bab 4.2, dilakukan analisis perbandingan antara keduanya untuk mendapatkan faktor dan peningkatan nilai variabel dari parameter antena mikrostrip Analisis AMPSE dualband 1 elemen Berikut ini adalah analisis dari AMPSE dualband 1 elemen yang menunjukkan hasil dari simulasi dan hasil pengukuran serta perbandingan dari keduanya dalam mendapatkan faktor peningkatan nilai dari parameter antena mikrostrip. VSWR vs Frekuensi VSWR Frekuensi (GHz) Gambar Grafik VSWR simulasi dan pengukuran AMPSE dualband 1 elemen 90

51 Gambar 4.24 memperlihatkan perbandingan grafik VSWR hasil simulasi dan hasil pengukuran AMPSE dualband 1 elemen. Frekuensi kerja dualband dapat dicapai baik dari hasil simulasi maupun hasil pengukuran. Hal ini menunjukkan proses simulasi sudah sesuai dengan prosedur dalam memperoleh antena mikrostrip yang bekerja pada frekuensi dualband yang dibuktikan dengan hasil dengan pola yang hampir sama dengan pengukuran. Tabel 4.2 berikut adalah perbandingan hasil simulasi dengan hasil pengukuran pada AMPSE dualband 1 elemen. Tabel 4.2. VSWR hasil simulasi dan pengukuran AMPSE dualband 1 elemen Hasil Lower-band 1800 MHz F1 F2 VSWR (MHz) (MHz) Optimal BW (MHz) F1 (MHz) Upper-band 2400 MHz F2 VSWR (MHz) Optimal BW (MHz) Simulasi , ,27 67 Pengukuran , ,01 95 Pada band selular 1800 MHz, hasil pengukuran bergeser ke arah kanan sebesar 35 MHz dan bandwidth terbaik berada pada hasil pengukuran dengan selisih perbedaan sebesar 8 MHz. Nilai VSWR hasil pengukuran adalah terbaik dengan VSWR 1,01 pada frekuensi 1841 MHz. Untuk band WLAN 2400 MHz, dibandingkan dengan hasil simulasi, hasil pengukuran bergeser sedikit ke arah kanan sebesar 9 MHz dan bandwidth optimal berada pada hasil pengukuran, dengan selisih perbedaan sebesar 28 MHz. Nilai VSWR hasil pengukuran adalah paling optimal dengan nilai VSWR 1,01 pada frekuensi 2449 MHz. 91

52 Return loss Gambar Grafik RL simulasi dan pengukuran AMPSE dualband 1 elemen Gambar 4.25 memperlihatkan grafik return loss (RL) perbandingan hasil simulasi dan hasil pengukuran AMPSE dualband 1 elemen. Frekuensi kerja dualband dapat dicapai, baik dari hasil simulasi maupun hasil pengukuran. Hal ini menunjukkan proses simulasi sudah sesuai dengan prosedur dalam memperoleh antena mikrostrip yang bekerja pada frekuensi dualband yang dibuktikan dengan hasil grafik return loss (RL) yang memiliki pola hampir sama dengan pengukuran. Tabel 4.3 berikut adalah hasil perbandingan hasil simulasi dengan hasil pengukuran pada AMPSE dualband 1 elemen. Tabel 4.3. RL hasil simulasi dan pengukuran AMPSE dualband 1 elemen Hasil F1 (MHz) Lower-band 1800 MHz F2 (MHz) RL Optimal (db) F1 (MHz) Upper-band 2400 MHz F2 (MHz) RL Optimal (db) Simulasi , ,32 Pengukuran , ,86 92

53 Pada band selular 1800 MHz, hasil pengukuran bergeser ke arah kanan sebesar 57 MHz dan bandwidth paling optimal berada pada hasil simulasi dengan selisih perbedaan sebesar 36 MHz. Nilai return loss optimal hasil pengukuran adalah -44,62 db pada frekuensi 1841 MHz. Untuk band WLAN 2400 MHz yang dibandingkan dengan hasil simulasi, hasil pengukuran bergeser sedikit ke arah kanan sebesar 9 MHz dan bandwidth terbaik berada pada hasil pengukuran dengan perbedaan sebesar 14 MHz. Nilai return loss optimal hasil pengukuran adalah -44,86 db pada frekuensi 2449 MHz. Pengukuran dengan metode 2 port menggunakan alat ukur Anritsu MT8222A, diperoleh parameter pola radiasi. Gambar 4.26 berikut adalah pola radiasi dari hasil pengukuran dan hasil simulasi AMPSE dualband 1 elemen. (a) (b) Gambar Pola radiasi AMPSE dualband 1 elemen (a) 1800 MHz (b) 2400 MHz 93

54 Gambar 4.26 (a) merupakan tampilan pola radiasi AMPSE dualband 1 elemen pada band frekuensi 1800 MHz dan (b) pada band frekuensi 2400 MHz. Untuk band 1800 MHz terdapat perbedaan pola dan arah posisi main lobe antara hasil pengukuran dengan simulasi. Gambar 4.26 (a) hasil pengukuran band frekuensi 1800 MHz menunjukkan pola radiasi dengan penguatan maksimum main lobe berada pada sudut 20 0 (kuadran I) dan untuk hasil simulasi menunjukkan pola radiasi dengan penguatan maksimum main lobe berada pada sudut atau pada kuadran ke-iv. Hal ini disebabkan proses pengukuran tidak dilakukan pada ruang khusus anechoic chamber (ruang bebas echo), sehingga mengakibatkan banyaknya gangguan interferensi dari sinyal dengan frekuensi yang sama yaitu band 1800 MHz dari BTS operator selular disekitar lokasi pengukuran dan refleksi sinyal akibat benda-benda dan dinding di dalam ruangan pengukuran. Untuk pola radiasi pada band 2400 MHz memperlihatkan pola main lobe yang seragam yang terfokus pada sumbu tegak sudut 0 o. Data lengkap hasil pengukuran dan simulasi dapat dilihat pada Lampiran Analisis AMPSE dualband 2 elemen Berikut ini adalah analisis dari AMPSE dualband 2 elemen dengan optimasi saluran pencatu yang menunjukkan hasil dari simulasi dan pengukuran serta perbandingan dari keduanya dalam mendapatkan faktor peningkatan nilai dari parameter antena mikrostrip. 94

55 AMPSE dualband 2 elemen ini merupakan pengembangan dari AMPSE dualband 1 elemen dengan optimasi saluran pencatu. Gambar 4.27 memperlihatkan perbandingan grafik VSWR hasil simulasi dan hasil pengukuran pabrikasi AMPSE dualband 2 elemen dengan optimasi saluran pencatu. VSWR vs Frekuensi VSWR Frekuensi (GHz) Gambar Grafik VSWR simulasi dan pengukuran AMPSE dualband 2 elemen Gambar 4.27 memperlihatkan frekuensi kerja dualband dapat tercapai, baik dari hasil simulasi maupun hasil pengukuran. Hal ini membuktikan proses simulasi sudah sesuai dengan prosedur dalam memperoleh antena mikrostrip yang bekerja pada frekuensi dualband yang ditunjukkan dengan hasil simulasi yang memiliki pola hampir sama dengan pengukuran. Tabel 4.4 adalah hasil perbandingan hasil simulasi dengan hasil pengukuran pada AMPSE dualband 2 elemen. 95

56 Tabel 4.4. VSWR hasil simulasi dan pengukuran AMPSE dualband 2 elemen Hasil F1 (MHz) Lower-band 1800 MHz F2 (MHz) VSWR Optimal BW (MHz) F1 (MHz) Upper-band 2400 MHz F2 (MHz) VSWR Optimal BW (MHz) Simulasi , , Pengukuran , , Pada band frekuensi kerja selular 1800 MHz, hasil pengukuran melebar ke kiri 50 MHz dan kanan sumbu horizontal sebesar 29 MHz. Bandwidth terbaik berada pada hasil pengukuran dengan selisih perbedaan sebesar 79 MHz. Nilai VSWR hasil pengukuran adalah optimal dengan VSWR 1,12 pada frekuensi 1863 MHz. Untuk band frekuensi kerja WLAN 2400 MHz, dibandingkan hasil simulasi, hasil pengukuran bergeser sedikit kearah kanan sebesar 40 MHz dan bandwidth optimal berada pada hasil simulasi dengan selisih perbedaan sebesar 12 MHz. Nilai VSWR hasil simulasi diperoleh lebih optimal dengan VSWR 1,25 pada frekuensi 2434 MHz. Gambar 4.28 memperlihatkan grafik return loss (RL) perbandingan hasil simulasi dan hasil pengukuran AMPSE dualband 2 elemen dengan optimasi saluran pencatu. Frekuensi kerja dualband dapat dicapai baik dari hasil simulasi maupun hasil pengukuran (RL < -10 db). Hal ini menunjukkan proses simulasi sudah sesuai dengan prosedur dalam memperoleh antena mikrostrip yang bekerja pada frekuensi dualband yang dibuktikan dengan hasil simulasi yang memiliki pola hampir sama dengan pengukuran. 96

57 Return loss (db) Gambar 4.28 Grafik RL simulasi dan pengukuran AMPSE dualband 2 elemen Tabel 4.5 adalah nilai pencapaian dari perbandingan hasil simulasi dengan hasil pengukuran pada AMPSE dualband 2 elemen. Tabel 4.5. RL hasil simulasi dan pengukuran AMPSE dualband 2 elemen Hasil F1 (MHz) Band LTE 1800 MHz F2 (MHz) RL Optimal (db) BW (MHz) F1 (MHz) Band WLAN 2400 MHz F2 (MHz) RL Optimal (db) BW (MHz) Simulasi Pengukuran Pada band selular 1800 MHz, hasil pengukuran return loss < -10 db dari AMPSE 2 elemen melebar ke arah kiri 43 MHz dan kanan sumbu horizontal sebesar 28 MHz dengan bandwidth terbaik berada pada hasil pengukuran dengan selisih 97

58 perbedaan sebesar 71 MHz. Nilai RL hasil pengukuran adalah terbaik dengan RL - 25,46 db pada frekuensi 1862 MHz. Untuk band WLAN 2400 MHz, hasil pengukuran bergeser sedikit kearah kanan sebesar 31 MHz dari hasil simulasi. Bandwidth optimal berada pada hasil simulasi dengan selisih perbedaan sebesar 4 MHz. Nilai RL hasil simulasi adalah terbaik dengan RL -19,27 db pada frekuensi 2430 MHz. Hasil analisis parameter VSWR dan return loss, diperoleh hasil pengukuran dari AMPSE dualband 2 elemen lebih baik dibandingkan dari hasil simulasi. Gambar 4.29 berikut adalah pola radiasi dari hasil pengukuran dan hasil simulasi AMPSE dualband 2 elemen. (a) (b) Gambar Pola radiasi AMPSE dualband 2 elemen (a) 1800 MHz (b) 2400 MHz Gambar 4.29 (a) merupakan tampilan pola radiasi AMPSE dualband 2 elemen pada band frekuensi 1800 MHz dan (b) pada band frekuensi 2400 MHz. Untuk band 98

59 1800 MHz terdapat keseragaman pola main lobe antara hasil pengukuran dengan simulasi yang terfokus pada arah sumbu datar. Pola radiasi pada band 2400 MHz memperlihatkan pola main lobe yang seragam yang terfokus pada arah sumbu tegak sudut 0 o Perbandingan AMPSE dualband 1 elemen dan 2 elemen Berikut ini adalah analisis dari perbandingan AMPSE dualband 1 elemen dan 2 elemen dengan optimasi saluran pencatu yang menunjukkan hasil pengukuran serta perbandingan dari keduanya dalam mendapatkan faktor peningkatan nilai dari parameter antena mikrostrip. AMPSE dualband 2 elemen hasil pabrikasi merupakan pengembangan dari AMPSE dualband 1 elemen dengan optimasi saluran pencatu. Gambar Grafik VSWR pengukuran AMPSE dualband 1 elemen dan 2 elemen 99

60 Gambar 4.30 memperlihatkan perbandingan grafik VSWR < 2 hasil pengukuran pabrikasi AMPSE dualband 1 elemen dan 2 elemen dengan optimasi saluran pencatu. Frekuensi kerja dualband dapat dicapai, baik dari AMPSE 1 elemen maupun AMPSE 2 elemen. Peningkatan bandwidth tejadi pada AMPSE 2 elemen, hal ini membuktikan optimasi saluran pencatu sudah sesuai dengan target penelitian dalam memperoleh antena mikrostrip yang bekerja pada frekuensi dualband, yang ditunjukkan dengan tercapainya kebutuhan bandwidth pada band frekuensi kerja selular 1800 MHz dan WLAN 2400 MHz. Pencapaian bandwidth pada batas atas dan batas bawah frekuensi kerja dualband adalah tujuan utama dari penelitian ini. Tabel 4.6 berikut adalah nilai-nilai pencapaian grafik VSWR berupa bandwidth dan frekuensi batas bawah dan batas atas dari perbandingan hasil pengukuran pada AMPSE dualband 1 elemen dan 2 elemen dengan optimasi saluran pencatu. Tabel 4.6. VSWR hasil pengukuran AMPSE dualband 1 elemen dan 2 elemen Hasil AMPSE 1 Elemen AMPSE 2 Elemen F1 (MHz) Lower-band 1800 MHz Upper-band 2400 MHz Pada VSWR < 2 Pada VSWR < 2 F2 (MHz) VSWR BW (MHz) F1 (MHz) F2 (MHz) VSWR BW (MHz) , , , , Pada band frekuensi kerja LTE 1800 MHz, hasil pengukuran AMPSE dualband 2 elemen melebar kearah kiri dan kanan sumbu horizontal sebesar

61 MHz dan 47 MHz. Bandwidth terbaik berada pada hasil pengukuran AMPSE dualband 2 elemen dengan selisih perbedaan sebesar 209 MHz. Nilai VSWR < 2 hasil pengukuran AMPSE 1 elemen lebih optimal dengan VSWR 1,01 pada frekuensi 1841 MHz. Untuk band frekuensi kerja WLAN 2400 MHz, hasil pengukuran AMPSE dualband 2 elemen melebar ke arah kiri dan kanan sebesar 34 MHz dan 88 MHz. Bandwidth optimal berada pada hasil pengukuran AMPSE 2 elemen dengan selisih perbedaan sebesar 122 MHz. Nilai VSWR < 2 hasil pengukuran AMPSE 1 elemen lebih optimal dengan VSWR 1,01 pada frekuensi 2449 MHz. Secara keseluruhan, hasil analisis VSWR < 2 dengan target pencapaian bandwidth, diperoleh hasil pengukuran pabrikasi antena dari AMPSE dualband 2 elemen lebih optimal dibandingkan dengan AMPSE 1 elemen. Return loss (db) Gambar Grafik return loss pengukuran AMPSE dualband 1 dan 2 elemen 101

62 Gambar 4.31 memperlihatkan perbandingan grafik return loss < -10 db hasil pengukuran pabrikasi AMPSE dualband 1 elemen dan AMPSE 2 elemen dengan optimasi saluran pencatu. Frekuensi kerja dualband dapat dicapai, baik dari AMPSE 1 elemen maupun AMPSE 2 elemen. Peningkatan bandwidth tejadi pada AMPSE 2 elemen, hal ini membuktikan optimasi saluran pencatu sudah sesuai dengan target penelitian dalam memperoleh antena mikrostrip yang bekerja pada frekuensi dualband, yang ditunjukkan dengan tercapainya kebutuhan bandwidth pada band frekuensi kerja selular 1800 MHz dan WLAN 2400 MHz. Pencapaian bandwidth pada batas atas dan batas bawah frekuensi kerja dualband adalah tujuan utama dari penelitian ini. Tabel 4.7 berikut adalah pencapian bandwidth dan frekuensi batas bawah dan batas atas dari AMPSE dualband 1 elemen dan AMPSE dualband 2 elemen dengan optimasi pada saluran pencatu berdasarkan grafik return loss < -10 db Gambar Tabel 4.7. RL hasil pengukuran AMPSE dualband 1 elemen dan 2 elemen Hasil Lower-band 1800 MHz RL < -10dB F1 (MHz) F2 (MHz) RL Optimal (db) Upper-band 2400 MHz RL < -10dB F1 (MHz) F2 (MHz) RL Optimal (db) AMPSE 1 Elemen , ,86 AMPSE 2 Elemen , ,75 Pada band frekuensi kerja selular 1800 MHz, hasil pengukuran returm loss AMPSE dualband 2 elemen dengan optimasi saluran pencatu melebar ke arah kiri dan kanan sumbu horizontal sebesar -154 MHz dan 43 MHz. Nilai RL hasil 102

63 pengukuran AMPSE 1 elemen lebih optimal dengan RL -44,62 db pada frekuensi 1840 MHz. Untuk band frekuensi kerja WLAN 2400 MHz, hasil pengukuran AMPSE dualband 2 elemen melebar ke arah kiri dan kanan sebesar -30 MHz dan 78 MHz. Nilai RL hasil pengukuran AMPSE 1 elemen lebih optimal dengan VSWR -44,86 pada frekuensi 2449 MHz. Berikut adalah grafik pola radiasi hasil pengukuran AMPSE dualband 1 dan 2 elemen pada band LTE 1800 MHz. Gambar Pola radiasi AMPSE dualband 1 dan 2 elemen band 1800 MHz Dari grafik pola radiasi Gambar 4.32 dapat ditentukan lebar berkas (beamwidth) dari AMPSE dualband 1 elemen dan 2 elemen pada band frekuensi 1800 MHz. Untuk AMPSE dualband 1 elemen diperoleh beamwidth sebesar 80 o dan 103

64 untuk AMPSE dualband 2 elemen diperoleh beamwidth sebesar 140 o. Nilai beamwidth ini di peroleh dari lebar berkas main lobe pola radiasi antena mikrostrip. Berikut adalah grafik pola radiasi hasil pengukuran AMPSE dualband 1 dan 2 elemen pada band WLAN 2400 MHz Gambar Pola radiasi AMPSE dualband 1 dan 2 elemen band 2400 MHz Dari grafik pola radiasi Gambar 4.33, dapat ditentukan lebar berkas (beamwidth) dari AMPSE dualband 1 elemen dan 2 elemen pada band frekuensi 2400 MHz. Untuk AMPSE dualband 1 elemen diperoleh beamwidth sebesar 150 o dan untuk AMPSE dualband 2 elemen diperoleh beamwidth sebesar 90 o. Nilai beamwidth ini di peroleh dari lebar berkas main lobe pola radiasi antena mikrostrip. Secara keseluruhan hasil analisis, hasil pengukuran pabrikasi antena dari AMPSE dualband 2 elemen lebih optimal dibandingkan dengan AMPSE 1 elemen. 104

65 4.6. Hasil Pengujian Pengujian dilakukan untuk membuktikan fungsi dan manfaat dari antena dapat bekerja pada praktek penggunaan perangkat yang menggunakan teknologi LTE dan WLAN. Gambar 4.34 menunjukkan bagian-bagian dari peralatan yang dibutuhkan dalam pengujian antena mikrostrip. Kabel Pigtail AMPSE Signal shield bag Smartphone1 Smartphone2 Gambar Perlengkapan pengujian AMPSE dualband Peralatan yang diperlukan dalam pengujian adalah sebagai berikut: a) 1 unit antena mikrostrip patch segi empat dualband 1 elemen b) 1 unit antena mikrostrip patch segi empat dualband 2 elemen c) 1 unit signal shield bag d) 1 unit kabel pigtail e) 2 unit smartphone android 105

66 Tahap awal pengujian adalah tahap penggunaan signal shield bag tanpa penggunaan antena mikrostrip. Unit smartphone android (smartphone1) yang diaktifkan pada jaringan LTE 1800 MHz dan hotspot tethering WLAN 2400 MHz, dimasukkan ke dalam signal shied bag untuk mendapatkan level kuat sinyal dan network type seperti pada Gambar Unit smartphone kedua (smartphone2) yang diaktifkan pada jaringan WLAN/WiFi, digunakan sebagai penerima hotspot WLAN dari smartphone1. Gambar 4.35 menunjukkan tampilan aplikasi WiFi connection manager pada smartphone2 yang menunjukkan hasil pengukuran untuk level sinyal WLAN yang dipancarkan dari smartphone Gambar Level sinyal LTE dan WLAN pada smartphone 1 dan 2 tanpa AMPSE 106