BAB IV HASIL SIMULASI DAN ANALISA PENGUKURAN 4.1 Hasil Simulasi Setelah dilakukan proses simulasi pada Ansoft HFSS 13 maka diperoleh hasil sebagai berikut: 4.1.1 SWR dan Bandwidth a. State 1 (switch 1, 2 on) Gbr. 4.1 VSWR dan Bandwidth state 1 Pada hasil simulasi HFSS 13 pada Gbr 4.1, ditunjukkan bahwa untuk VSWR 2 Bandwidth yang didapat adalah 30 MHz (2.31GHz-2.34GHz) dan dengan VSWR=1,78 pada frekuensi tengah 2.32GHz. Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 29
b. State 2 (switch 1, 2, 3, 4 on) Gbr. 4.2 VSWR dan Bandwidth state 2 Pada hasil simulasi HFSS 13 pada Gbr 4.2, ditunjukkan bahwa untuk VSWR 2 Bandwidth yang didapat adalah 30 MHz (1.45GHz-1.48GHz) dan dengan VSWR=1,13 pada frekuensi tengah 1.46GHz. c. State 3 (switch 1, 3 on) Gbr. 4.3 VSWR dan Bandwidth state 3 Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 30
Pada hasil simulasi HFSS 13 pada Gbr 4.3, ditunjukkan bahwa untuk VSWR 2 Bandwidth yang didapat adalah 40 MHz (2.11GHz-2.15GHz) dan dengan VSWR=1,06 pada frekuensi tengah 2.13GHz. d. State 4 (switch 1, 2, 3, 4 off) Gbr.4.4 VSWR dan Bandwidth state 4 Pada hasil simulasi HFSS 13 pada Gbr 4.4, ditunjukkan bahwa untuk VSWR 2 Bandwidth yang didapat adalah 40 MHz (2.24GHz-2.20GHz) dan dengan VSWR=1.52 pada frekuensi tengah 2.21GHz. Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 31
4.1.2 Pola radiasi Gambar plot pola radiasi pada hasil simulasi adalah sebagai berikut: State 1 State 2 State 3 State 4 Ket: = Elevasi = Azimuth Gbr.4.5 Pola Radiasi Hasil Simulasi Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 32
4.1.3 Gain Tabel. 4.1 Direktivitas Hasil Simulasi State 1 State 2 Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 33
State 3 State 4 Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 34
4.1.4 Return Loss a. State 1 (switch 1, 2 on) Gbr.4.6 Return Loss State 1 Dari hasil simulasi diperoleh nilai return loss yang terbaik pada frekuensi kerja 2.123 GHz yaitu -11.60 db. b. State 2 (switch 1, 2, 3, 4 on) Gbr.4.7 Return Loss State 2 Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 35
Dari hasil simulasi diperoleh nilai return loss yang terbaik pada frekuensi kerja 2.4 GHz yaitu -14.51 db. c. State 3 (switch 1, 3 on) Gbr.4.8 Return Loss State 3 Dari hasil simulasi diperoleh nilai return loss yang terbaik pada frekuensi kerja 2.1 GHz yaitu -30.76 db. d. State 4 (switch 1, 2, 3, 4 off) Gbr.4.9 Return Loss State 4 Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 36
Dari hasil simulasi diperoleh nilai return loss yang terbaik pada frekuensi kerja 2.2 GHz yaitu -13.66 db. 4.1.5 Pemodelan Prototipe Setelah dilakukan simulasi untuk mendapatkan hasil frekuensi resonansi yang sesuai dengan spesifikasi, maka prototipe modifikasi antena mikrostrip patch persegi dapat dibuat. Ukuran antena prototipe sesuai dengan antena hasil simulasi. Berikut prototipe modifikasi antena mikrostrip patch persegi Gbr 4.10 (a) State 1 Gbr 4.10 (b) State 2 Gbr 4.10(c) State 3 Gbr 4.10 (d) State 4 Gbr. 4.10 Prototipe Antena Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 37
4.2 Analisa Pengukuran Antena pabrikasi hasil simulasi selanjutnya diukur agar diketahui karakteristik dan performansinya. Pengukuran yang dilakukan terhadap modifikasi antena mikrostrip patch persegi yaitu pengukuran karakteristik antena. Hasil ukur yang didapatkan akan dijadikan bahan perbandingan dengan hasil simulasi, untuk kemudian dilakukan analisis terhadap setiap penyimpangan yang terjadi. Pengukuran karakteristik antena meliputi SWR, impedansi, pola radiasi, gain dan polarisasi. Dalam pengukuran antena, hal-hal yang perlu diperhatikan adalah kemampuan perangkat ukurnya, terutama rating maksimum dan frekuensi dari alat ukur itu sendiri. Dalam tugas akhir ini alat ukur yang digunakan adalah Network Analyzer, merek Anritsu, range 300 KHz - 3 GHz. Alat ukur ini digunakan dalam pengukuran VSWR, bandwidth, dan impedansi antena. Network analyzer akan menampilkan grafik hasil ukur berupa VSWR fungsi frekuensi, dan impedansi dalam bentuk smith chart. 4.2.1. Pengukuran Return Loss Return Loss adalah parameter yang mengindikasikan seberapa matching antena yang didesain. Adapun peralatan yang digunakan pada pengukuran return loss adalah: a. Network Analyzer b. Antena Mikrostrip reconfigurable c. Kabel coaxial Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 38
Langkah langkah pengukuran Return Loss adalah sebagai berikut : a. Merangkai antena dan alat ukur seperti gambar 4.11 b. Menghidupkan Network analyzer c. Menghubungkan antena mikrostrip reconfigurable yang telah dihubungkan dengan SMA connector dengan kabel coaxial dengan network analyzer. d. Mengambil data untk nilai return loss berupa gambar ynag tampil di network analyzer kemudian file disimpan. Gbr. 4.11 Konfigurasi pengukuran Return Loss antena Gambar 4.11 menunjukkan konfigurasi pengukuran antena untuk pengukuran return loss. Pada konfigurasinya antena yang diukur (antenna under test) terhubung melalui kabel koaxial 50 ohm pada port 1 network analyzer. Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 39
a. Hasil Pengukuran dan Analisa 1. Return Loss State 1 Gbr. 4.12 Hasil Pengkuran Return Loss State 1 Dari gambar dapat dilihat nilai return loss yang dihasilkan: Marker 1 Marker 2 Marker 3 : - 10.21 db pada frekuensi 5.673 GHz : - 20.50 db pada frekuensi 4.115 GHz : - 3.72 db pada frekuensi 2.231 GHz Dari pembacaan data pada network analyzer, dapat dilihat dari hasil pengukuran impedansi input pada range frekuensi antara 2.2 GHz 5.6 GHz dengan nilai return loss sbb: Tabel 4.2 No Frekuensi (GHz) Return Loss (db) 1 5.673-10.21 2 4.415-20.5 3 2.231-3.72 Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 40
Ketika dilakukan pengukuran pada frekuensi 2.2 GHz yang dilihat pada network analyzer, nilai return loss yang dihasilkan-3.72, dimana hasil ini menunjukan nilai return loss yang tidak baik, karena menurut teori return loss yang baik adalah dibawah -9.54 db, nilai yang diperoleh untuk VSWR < 2 sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan. Return Loss yang sangat baik yang dihasilkan pada state 1 ini adalah pada frekuensi kerja 4.415 GHz. 2. Return Loss State 2 Gbr. 4.13 Hasil Pengkuran Return Loss State 2 Dari gambar dapat dilihat nilai return loss yang dihasilkan: Marker 1 Marker 2 : - 12.57 db pada frekuensi 5.684 GHz : - 1.33 db pada frekuensi 2.471 GHz Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 41
Marker 3 : - 10.57 db pada frekuensi 4.115 GHz Dari pembacaan data pada network analyzer, dapat dilihat dari hasil pengukuran impedansi input pada range frekuensi antara 2.4 GHz 5.6 GHz dengan nilai return loss sbb: Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Return Loss Pada State 2 No Frekuensi (GHz) Return Loss (db) 1 5.684-12.57 2 2.471-1.33 3 4.115-10.57 Ketika dilakukan pengukuran pada frekuensi 2.4 GHz yang dilihat pada network analyzer, nilai return loss yang dihasilkan-1.33, dimana hasil ini menunjukan nilai return loss yang tidak baik, karena menurut teori return loss yang baik adalah dibawah -9.54 db, nilai yang diperoleh untuk VSWR < 2 sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan. Return Loss yang sangat baik yang dihasilkan pada state 1 ini adalah pada frekuensi kerja 5.684 GHz. Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 42
3. Return Loss State 3 Gbr. 4.14 Hasil Pengkuran Return Loss State 3 Dari gambar dapat dilihat nilai return loss yang dihasilkan: Marker 1 Marker 2 Marker 3 : - 7.43 db pada frekuensi 2.307 GHz : - 10.76 db pada frekuensi 4.159 GHz : - 20.74 db pada frekuensi 5.695 GHz Dari pembacaan data pada network analyzer, dapat dilihat dari hasil pengukuran impedansi input pada range frekuensi antara 2.3 GHz 5.6 GHz dengan nilai return loss sbb: Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 43
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Return Loss Pada State 3 No Frekuensi (GHz) Return Loss (db) 1 2.307-7.43 2 4.159-10.76 3 5.695-20.74 Ketika dilakukan pengukuran pada frekuensi 2.3 GHz yang dilihat pada network analyzer, nilai return loss yang dihasilkan-7.43, dimana hasil ini menunjukan nilai return loss yang tidak baik, karena menurut teori return loss yang baik adalah dibawah -9.54 db, nilai yang diperoleh untuk VSWR < 2 sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan. Return Loss yang sangat baik yang dihasilkan pada state 1 ini adalah pada frekuensi kerja 5.695 GHz. 4. Return Loss State 4 Gbr. 4.15 Hasil Pengkuran Return Loss State 4 Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 44
Dari gambar dapat dilihat nilai return loss yang dihasilkan: Marker 1 Marker 2 Marker 3 : - 5.58 db pada frekuensi 2.231 GHz : - 10.23 db pada frekuensi 4.115 GHz : - 21.20 db pada frekuensi 5.673 GHz Dari pembacaan data pada network analyzer, dapat dilihat dari hasil pengukuran impedansi input pada range frekuensi antara 2.2 GHz 5.6 GHz dengan nilai return loss sbb: Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Return Loss Pada State 4 No Frekuensi (GHz) Return Loss (db) 1 2.231-5.58 2 4.115-10.23 3 5.675-21.20 Ketika dilakukan pengukuran pada frekuensi 2.2 GHz yang dilihat pada network analyzer, nilai return loss yang dihasilkan-7.43, dimana hasil ini menunjukan nilai return loss yang tidak baik, karena menurut teori return loss yang baik adalah dibawah -9.54 db, nilai yang diperoleh untuk VSWR < 2 sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan. Return Loss yang sangat baik yang dihasilkan pada state 1 ini adalah pada frekuensi kerja 5.675 GHz. Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 45
4.2.2. Perbandingan Hasil Simulasi dan Hasil Pengukuran Setelah diperoleh hasil pengukuran parameter antena, selanjutnya hasil tersebut dibandingkan dengan hasil simulasi apakah hasil pengukuran sama dengan hasil simulasi dan apakah lebih kecil atau lebih besar dari hasil simulasi. Tabel 4.6 berikut ini menunjukan perbandingan pengukura return loss pada ke empat state. Tabel.4.6 Perbandingan Hasil Simulasi dan Pengukuran Hasil Simulasi Hasil Pengukuran State Frekuensi (GHz) Return Loss (db) Frekuensi (GHz) Return Loss (db) 1 2.33-11.1 4.11-20.5 2 2.4-14.51 5.68-12.57 3 2.13-30.76 5.69-20.74 4 2.21-13.66 5.67-21.2 Pada hasil simulasi return loss diperoleh sangat baik pada frekuensi kerja antara 2.1 GHz 2.4 GHz, sedangkan untuk hasil pengukuran diperoleh return loss yang baik pada frekuensi kerja antara 4.1 GHz 5.69 GHz. Hal ini dapat disebakan oleh beberapa faktor antara lain: a. Pada saat realisasi radiasi sinyal yang dipancarkan sangat peka terhadap lingkungan sekitarnya, karena sinyal akan mengalami anntenuasi di ruang Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 46
bebas dan dipantulkan atau diserap oleh benda benda di ruangan. Sedangkan pada saat simulasi tidak ada faktor faktor attenuasi. b. Tingkat fabrikasi yang kurang baik karena dibuat dengan tangan. c. System conector/ penyambung dan penyolderan koaksial pencatu pacth d. Pemilihan tebal substrat, direktifitas material dan dimensi patch. Rekonfigurasi Antena Mikrostrip Patch Persegi BAB IV 47