BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Saat ini perkembangan teknologi nirkabel mengalami kemajuan yang sangat pesat. Di masa yang akan datang diperkirakan komunikasi data akan lebih banyak membutuhkan perhatian khusus karena kebutuhan akan itu jauh lebih meningkat daripada layanan suara. Karena itu, saat ini dikembangkan teknologi akses dan system lainnya yang akan mampu menyesuaikan dengan kebutuhan tersebut. Namun, seharusnya perlu juga diberi perhatian lebih pada perancangan antena yang mampu melayani kebutuhan pada aplikasi generasi lanjut sistem komunikasi nirkabel tersebut. Antena untuk aplikasi generasi lanjut tersebut dapat dibayangkan adalah antena yang memiliki karakter simply smart. Maksudnya adalah antena yang memilki kesederhanaan, baik dalam segi bentuk maupun pada penggunaannya. Salah satu jenis antena yang memilki karakter tersebut dan akan banyak digunakan untuk aplikasi generasi lanjut system komunikasi nirkabel dan berpotensi untuk dikembangkan menjadi antena cerdas adalah Antena Array. Antena Microstrip Tunggal adalah sejumlah antena Microstrip yang dibuat dalam bentuk tunggal, sedangkan Antena Microstrip Array adalah sejumlah Antena Microstrip yang dibuat tersusun sedemikian rupa. Antena Microstrip adalah sebuah antenna yang difabrikasi dengan menggunakan teknologi Printed Circuit Board (PCB) dan digunakan untuk sinyal frekuensi gelombang mikro (microwave). Antena Microstrip terdiri atas conduction strip I- 1
sebagai radiating patch dan ground plane dimana keduanya dipisahkan oleh sebuah bahan dielectric. Antena Microstrip Array mempunyai bentuk yang compact, dapat disesuaikan pada permukaan yang rata dan tidak rata, sederhana dan mudah dalam pembuatan dengan menggunakan teknologi cetak sirkit yang modern. Serta kelebihannya dibandingkan dengan Antena Microstrip adalah kemudahan dalam penyesuaian pola radiasi. Karena mempunyai struktur konformal dan low profile, Antena Microstrip tunggal dan Microstrip Array menjadi murah dan bisa diproduksi massal dengan mudah. Selain itu materialnya ringan dan mudah untuk dibuat miniaturnya. Dan juga mudah untuk dipergunakan sebagai frekuensi ganda. Dan yang utama adalah Antena Microsrip Tunggal dan Microstrip Array mudah dirangkai dengan rangkaian aktif menjadi integrated antenna atau antena aktif. Dari kelebihan Antena Microstrip Tunggal Dan Microstrip Array tersebut, maka antena tersebut sesuai bila digunakan untuk berbagai macam aplikasi generasi lanjut sistem komunikasi nirkabel. Baik itu untuk penggunaan di mobile station maupun untuk penggunaan di base station. Aplikasi generasi lanjut yang dimaksud adalah berbagai layanan nirkabel yang menggunakan frekuensi tinggi salah satunya adalah WiMAX. Dengan adanya software HFFS v11 dapat dirancang dan dilihat parameter dari sebuah antena yang akan dibuat sebelum membangunnya agar lebih mudah di dalam pembuatannya. Selain itu dengan adanya software MATLAB 7.4 lebih dapat memudahkan dalam mengolah berbagai parameter I- 2
antena yang didapatkan. Pengembangan dari software software ini sangat diperlukan seiring dengan semakin meningkatnya kebutuhan komunikasi data lewat komputer yang digunakan baik oleh kalangan anak-anak sampai dewasa. Apalagi teknologi komputer sekarang sudah bukan teknologi yang baru lagi. Beranjak dari hal-hal tersebut di atas, maka Tugas Akhir ini telah dirancang dua antena yaitu Antena Microstrip Tunggal dan Antena Micristrip array untuk aplikasi generasi lanjut sistem komunikasi nirkabel dengan menggunakan software HFFS v11 dan MATLAB 7.4. I.2 Perumusan Masalah Permasalahan yang dijadikan sebagai fokus studi dalam penelitian terkait rancang bangun antena ini akan mencakup beberapa hal yaitu : 1. Menentukan beberapa parameter dari Antena Microstrip Tunggal dan Antena Microstrip Array yang bekerja di frekuensi 5,8 GHz. 2. Mendesain Antena Microstrip Tunggal dan Antena Microstrip Array yang optimal dan cocok untuk aplikasi nirkabel generasi lanjut sesuai dengan parameter dan karakteristik yang diinginkan dengan menggunakan software High Frequency Simulator 11(HFSS v11). 3. Bagaimana menganalisa dan mengevaluasi parameter S 11, VSWR, dan pola radiasi dari hasil simulasi Antena Microstrip Tunggal dan Antena Microstrip Array yang bekerja di frekuensi 5,8 GHz. I- 3
4. Bagaimana menganalisa dan mengevaluasi parameter S 11, VSWR, dan pola radiasi dari hasil pengukuran prototype Antena Microstrip Tunggal dan Antena Microstrip Array yang bekerja di frekuensi 5,8 GHz. I.3. Tujuan Penulisan Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membuat prototype Antena Microstrip Tunggal dan Antena Microstrip Array untuk aplikasi Generasi Lanjut Sistem Komunikasi Nirkabel yang beroperasi pada frekuensi 5,8 GHz. I.4 Batasan Masalah Berdasarkan perumusan-perumusan masalah dan tujuan penelitian di dalam tahap perancangan kedua antena ini, dan untuk menentukan arah studi terkait, maka akan dibatasi sejumlah hal dalam riset ini yakni diantaranya : 1. Perancangan desain dua Antena Microstrip Tunggal dan Array yang sesuai yang dengan parameter dan karakteristik yang bekerja di frekuensi 5,8 GHz dengan menggunakan software HFSS v11. 2. Parameter yang dianalisa dan dievaluasi yaitu S 11, VSWR, dan pola radiasi dari hasil simulasi dan pengukuran desain kedua Antena Microstrip di frekuensi 5,8 GHz. 3. Pembuatan prototype menggunakan bahan dan alat yang tersedia umum di pasaran. Untuk kedua Antena Microstrip menggunakan PCB dengan bahan FR4 Epoxy dan mempunyai ketebalan 1,6 mm. I- 4
I.5. Metodologi Penelitian Tahapan-tahapan yang ditempuh dalam penelitian untuk penyusunan Tugas Akhir ini dimulai dengan studi pustaka menggunakan beberapa literature berupa buku-buku teks dan jurnal internasional yang relevan dengan permasalahan yang dikaji dan software yang digunakan. Mengacu pada hasil studi pustaka, ditentukan frekuensi kerja (f o), permivitas relatife (ε r ), ketebalan dielectric (h), dan impedansi input (Z o ). Berdasarkan dimensi yang telah ditentukan, dihitung dimensi patch. Langkah selanjutnya adalah perancangan dan simulasi menggunakan software Ansoft High Frequency Structural Simulator (Ansoft HFSS) v11. Hasil simulasi yang optimal selanjutnya dibuat dalam bentuk sebuah prototype sebagai bahan analisa untuk perbandingan antara simulasi menggunakan software Ansoft HFSS v11 dengan hasil pengujian prototype. Tahapan akhir yang dilakukan adalah membuat kesimpulan mengenai hasil yang dicapai pada penelitian. I.5.1 Waktu dan Tempat Penelitian Waktu penelitian pada studi ini dimulai sejak februari 2010 sampai april 2011 bertempat di Laboratorium Telematika Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin. I.5.2 Objek Penelitian Objek penelitian pada studi ini adalah Antena Microstrip Tunggal dan Antena Microstrip Array untuk aplikasi nirkabel generasi lanjut. I- 5
I.5.3 Teknik Penelitian a. Jenis Penelitian Pada studi dihitung dimensi antena yang sesuai dengan frekuensi yang digunakan kemudian melakukan langkah modifikasi pada software Ansoft HFSS v11. Selain itu juga melakukan pengujian prototype pada Virtual Network Analyzer 5017C dan Antenna Trainer ED-3200. b. Alat dan Bahan Perancangan Antena Microstrip Aray menggunakn beberapa alat dan bahan antara lain : 1. Printed Circuit Board (PCB) dual layer 2. SMA connector 3. Virtual Network Analyzer 5017C 4. Antenna Trainer ED-3200 5. Gergaji 6. Alat bor c. Teknik Pengolahan Data Pada studi ini, diperoleh nilai parameter koefisien refleksi (S 11 ), Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) serta pola radiasi menggunakan software Ansoft HFSS v11. Hasil simulasi dianalisa berdasarkan referensi dari beberapa hasil penelitian dan jurnal-jurnal internasional. I- 6
Selanjutnya data yang diperoleh divalidasi menggunakn software MATLAB 7.4. Proses validasi dilakukan dengan membandingkan data yang diperoleh dari hasil simulasi dengan hasil pengujian prototype. Dari hasil perbandingan, dianalisa dan dibuat kesimpulan. d. Analisis Data Pada studi ini, diperoleh hasil analisis data dari hasil pengujian simulasi dan hasil pengukuran prototype antena microstrip. e. Kesimpulan Berdasarkan dari tahapan - tahapan penelitian yang telah dilakukan, maka dibuat kesimpulan dari hasil penelitian. I.6 Sistematika Penulisan sebagai berikut : Laporan Tugas Akhir ini disusun dengan menggunakan sistematika BAB I PENDAHULUAN Merupakan bab yang membahas tentang latar belakang penulisan, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penlitian, serta sistematika penulisan. I- 7
BAB II ANTENA ARRAY Merupakan bab yang membahas teori, fungsi, struktur dan bagian-bagian mengenai antena untuk aplikasi generasi lanjut sistem komunikasi nirkabel. BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ANTENA ARRAY Merupakan bab yang membahas tentang metode-metode yang digunakan dalam perancangan Antena Microstrip Tunggal dan Array untuk aplikasi generasi lanjut sistem komunikasi nirkabel. BAB IV EVALUASI UNJUK KERJA RANCANGAN ANTENA Merupakan bab yang membahas tentang hasil perancangan Antena Microstrip Tunggal dan Antena Microstrip Array untuk aplikasi generasi lanjut system komunikasi nirkabel. BAB V PENUTUP Merupakan bab yang membahas tentang kesimpulan dari uraian keseluruhan isi bab dan saran-saran yang perlu dikemukakan. I- 8