ANTENA MICROSTRIP DOUBLE LAYER UNTUK ...ANTENA MICROSTRIP DOUBLE LAYER UNTUK APLIKASI WLAN 802.11AC TESIS Diajukan sebagai Salah Satu Syarat untuk Menyelesaikan Program Pascasarjana

ANTENA MICROSTRIP DOUBLE LAYER UNTUK APLIKASI

WLAN 802.11AC

TESIS

Diajukan sebagai Salah Satu Syarat untuk Menyelesaikan

Program Pascasarjana Program Magister Teknik Elektro

Oleh :

AHMAD FIRDAUSI

55415110007

UNIVERSITAS MERCU BUANA

PROGRAM PASCASARJANA

2017

http://digilib.mercubuana.ac.id/

i

ANTENA MICROSTRIP DOUBLE LAYER UNTUK APLIKASI

WLAN 802.11AC

TESIS

Diajukan sebagai Salah Satu Syarat untuk Menyelesaikan

Program Pascasarjana Program Magister Teknik Elektro

Oleh :

AHMAD FIRDAUSI

55415110007

UNIVERSITAS MERCU BUANA

PROGRAM PASCASARJANA

2017


ii


iii


vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kepada Allah SWT, karena berkat rahmat dan

hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan dengan baik Tesis ini yang

berjudul “Antena Microstrip Double Layer untuk Aplikasi WLAN 802.11ac”.

Tesis yang saya buat, berupa penelitian atau karya ilmiah dalam mendesain

sebuah antena mikrostrip double layer serta menggunakan patch pada sisi atasnya

yang diberikan slot dengan saluran pencatu berbentuk transformer ¼ λ yang dapat

digunakan dalam aplikasi Wlan 802.11ac .Hal tersebut dikarenakan antena

mempunyai peranan sangat penting dalam sistem komunikasi nirkabel, sehingga

antena bisa dianggap sebagai salah satu pendukung tercapainya telekomunikasi

nirkabel.

Beberapa keunggulan antena mikrostrip adalah memiliki struktur kecil,

bobot ringan, gain tinggi, efisiensi tinggi, bandwidth lebar, sederhana dan murah

dalam proses pembuatannya. Sedangkan teknik dengan menggunakan slot sempit

atau slot lebar di istilahkan sebagai microstrip slot antenna (MSA).Sehingga teknik

pencatuan secara elektromagnetik dengan menggunakan slot lebih efisien dalam

penggunaan substrat untuk antena.Pada antenna mikrostrip slot memiliki mekanis

mekopling,dimana saluran mikrostrip memberikan imbas gelombang elektromagnetik

menuju elemen peradiasi (slot) melalui sebuah substrat.

Dalam penulisan tesis ini, penulis mengucapkan banyak terimakasih atas

segala dukungan, arahan, bimbingan, dan motivasinya dari berbagai pihak

diantaranya yaitu:

1. Prof. Dr. Ing. Mudrik Alaydrus, selaku Ketua Program Studi Magister Teknik

Elektro Universitas Mercu Buana dan juga sebagai Dosen Pembimbing ke-1;


viii

2. Ayah Anis Archam, Mamah Martini, serta adikku tersayang Ailin K.N. yang telah

memberikan kasih sayang, doa, dukungan material, moral dan semuanya yang

tidak akan bisa dibalas sepanjang umur saya;

3. Istri saya Dini Arini yang telah mendukung saya dalam kondisi apapun, serta

support yang selalu diberikan yang membuat saya termotivasi menyelesaikan gelar

master;

4. Sahabat seperjuangan Angkatan 17 MTE Universitas Mercu Buana sehingga

penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan baik walaupun dalam segala

keterbatasan yang dimiliki.

Akhirnya kami berharap dan berdo’a semoga Allah SWT, berkenan membalas

segala kebaikan semua pihak yang telah membatu. Dan semoga tesis ini dapat

bermanfaat dalam pengembangan keilmuan.

Jakarta,27 April 2017

Ahmad Firdausi


ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i

PENGESAHAN TESIS ......................................................................................... ii

PERNYATAAN .................................................................................................... iii

IJIN PENGGANDAAN DAN HARD COVER .................................................... iv

ABSTRAK ............................................................................................................. v

ABSTRACT ............................................................................................................. vi

KATA PENGANTAR ........................................................................................... vii

DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xiii

DAFTAR TABEL .................................................................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah .................................................................................. 1

1.2 Identifikasi Masalah ........................................................................................ 4

1.3 Tujuan ............................................................................................................. 4

1.4 Manfaat ............................................................................................................ 5

1.5 Batasan Masalah ............................................................................................. 5


x

1.6 Metodologi Penelitian ..................................................................................... 5

1.7 Sistematika Penulisan ..................................................................................... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Studi Jurnal ..................................................................................................... 7

2.1.1 Double-II Stub Proximity Feed U-Slot Patch Antenna [5] ................... 7

2.1.2 Bandwidth Enhancement of a Microstrip-Line-Fed Printed Wide-Slot

Antenna [6] ........................................................................................... 8

2.1.3 Antenna Array for 5th Generation 802.11 ac Wi-Fi Applications [7] .. 10

2.1.4 Compact Dual-band Antenna for IEEE 802.11ac [8] ............................ 12

2.1.5 A 1x2 Circular Patch Antenna Array For Next Generation

802.11ac WLAN Applications ............................................................. 14

2.1.6 Investigation of Reconfigurability for a Stacked Microstrip Patch Antenna

Pattern Targeting 5G Applications [9] .................................................. 15

2.2 Feeding Teknik ............................................................................................... 18

2.2.1 Mikrostrip Line Feed ............................................................................ 18

2.2.2 Saluran Transmisi ................................................................................. 20

2.2.3 Struktur Antena Mikrostrip .................................................................. 23

2.2.4 Konsep Array ........................................................................................ 25


xi

2.2.5 Parameter Umum Antena Mikrostrip ................................................... 27

2.3. Diagram Alir Antena Microstrip ..................................................................... 31

BAB III PERANCANGAN ANTENA

3.1 Pendahuluan ............................................................................................ 32

3.2 Perancangan Antena Patch Mikrostrip Array 1x2

Double Layer Tri Slot ............................................................................... 33

3.3 Perlengkapan Yang Digunakan .............................................................. 34

3.4 Diagram Alir Perancangan Antena Mikrostrip ........................................ 36

3.5 Menentukan Range Frekuensi Kerja ...................................................... 37

3.6 Menentukan Substrat yang Digunakan .................................................... 37

3.7 Penentuan Dimensi Antena ..................................................................... 37

3.7.1 Struktur rancangan antena mikrostrip ............................................ 39

3.8 Perancangan Antenna Microstrip Menggunakan HFSS .......................... 39

BAB IV ANALISIS ANTENA DAN PENGUKURAN

4.1 Rancangan Antena Mikrostrip ................................................................. 40

4.1.1 Rancangan 1 Elemen ...................................................................... 40

4.2 Perancangan Antena Array ...................................................................... 46


xii

4.2.1 Rancangan 2 Elemen ...................................................................... 50

4.2.2 Hasil Gain dan Radiation Pattern Antena ....................................... 54

4.2.3 Pengaruh Perubahan Pada Sisi Antenna ......................................... 56

4.3 Realisasi Antena ...................................................................................... 57

4.4 Pengukuran Karakteristik Antena ............................................................ 58

4.4.1 Hasil Pengukuran Return Loss, VSWR, Bandwidth ...................... 59

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 63

5.2 Saran ........................................................................................................ 64

DAFTAR PUSTAKA


xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Desain Antena Mikrostrip A Double-II Stub Proximity Feed

U-Slot Patch Antenna ..................................................................... 7

Gambar 2.2 Hasil Return Loss Antena Mikrostrip A Double-II Stub

Proximity Feed U-Slot Patch Antenna ........................................... 8

Gambar 2.3 Desain Antena Microstrip Bandwidth Enhancement

of a Microstrip-Line-Fed Printed Wide-Slot Antenna ..................... 9

Gambar 2.4 Hasil Return Loss Antena Microstrip Bandwidth Enhancement

of a Micros trip Line-Fed Printed Wide-Slot Antenna ................... 9

Gambar 2.5 Desain antena mikrostrip Antenna Single-element ......................... 11

Gambar 2.6 Hasil antenna microstrip single element dengan 2

simulator (MoM) dan (FDTD) ......................................................... 11

Gambar 2.7 Desain antena mikrostrip Antenna 8-element MIMO ..................... 11

Gambar 2.8 Hasil antena mikrostrip Antenna 8-element MIMO dengan

2 simulator (MoM) dan (FDTD) ...................................................... 12

Gambar 2.9 Desain antena mikrostrip dual band ................................................ 13

Gambar 2.10 Hasil return loss fabrikasi dan simulasi Antenna dual band ........... 13

Gambar 2.11 Desain antena mikrostrip Antenna array 1 x 2 circular .................. 14

Gambar 2.12 Hasil return loss antena mikrostrip Antenna array 1 x 2 circular ... 15


xiv

Gambar 2.13 Desain antena mikrostrip Investigation of Reconfigurability

far a Stacked Microstrip Patch Antenna Pattern

Targeting 5G Applications .............................................................. 16

Gambar 2.14 Hasil return loss tanpa pin dan dengan pin pada = 0.5 mm ....... 16

Gambar 2.15 Mikrostrip Line Feed ...................................................................... 18

Gambar 2.16 Saluran Proximity Coupled ............................................................ 20

Gambar 2.17 Saluran Transmisi Mikrostrip ......................................................... 21

Gambar 2.18 Serial Stub ...................................................................................... 21

Gambar 2.19 Rangkaian Transformer .................................................................. 23

Gambar 2.20 Struktur Antena Mikrostrip ............................................................ 24

Gambar 2.21 Contoh antena array 4 elemen ........................................................ 25

Gambar 2.22 Rentang Frekuensi .......................................................................... 27

Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Antena Array 2 Elemen ....................... 36

Gambar 3.2 Struktur rancangan antenna mikrostrip double layer ....................... 39

Gambar 4.1 (a) Dimensi perancangan radiator patch dengan Tri slot (b)

Dimensi perancangan pencatu feeding (c) Dimensi ground dengan

menggunakan slot ............................................................................ 41


xv

Gambar 4.2 Dimensi antena mikrostrip slot element tunggal,

(a) Dimensi perancangan pencatu feeding (b)dimensi perancangan

radiator patch dengan Tri slot .......................................................... 44

Gambar 4.3 Hasil simulasi Return loss element tunggal no slot dan

withslot di ground ............................................................................ 44

Gambar 4.4 Hasil simulasi Return loss element tunggal perhitungan

dan optimasi .................................................................................... 44

Gambar 4.5 Hasil simulasi satu element Return loss menggunakan slot dan

tidak menggunakan pada patch ....................................................... 45

Gambar 4.6 Hasil simulasi gain satu element yang sudah berada

di frewkensi 5.8 GHz ....................................................................... 46

Gambar 4.7 Dimensi antena mikrostrip slot array 2 element,

(a) Dimensi perancangan pencatu feeding

(b) dimensi perancangan radiator patch dengan Tri slot

(c) dimensi ground dengan menggunakan slot ................................ 48

Gambar 4.8 Dimensi antena mikrostrip slot dua element,

(a) Dimensi perancangan pencatu feeding

(b) dimensi perancangan radiator patch dengan Tri slot ................. 50

Gambar 4.9 Hasil simulasi Return loss dua elemen with transformer

dan no transformer di feeding.......................................................... 51


xvi

Gambar 4.10 Hasil simulasi dua element Return loss menggunakan slot

dan tidak menggunakan pada patch ................................................. 52

Gambar 4.11 Hasil simulasi dua element Return loss menggunakan slot

dan tidak menggunakan pada ground .............................................. 52

Gambar 4.12 Hasil Simulasi Impedance Antenna ......................................................... 53

Gambar 4.13 Hasil simulasi gain satu element yang sudah berada di range

Frekuensi WLAN 802.11ac GHz ................................................... 54

Gambar 4.14 Hasil simulasi pola radiasi antena array 2D ................................... 55

Gambar 4.15 Antena Sisi Patch ............................................................................ 57

Gambar 4.16 Antena Sisi Ground ........................................................................ 57

Gambar 4.17 Antena Sisi Feeding ........................................................................ 58

Gambar 4.18 Konfigurasi VNA RS ZVL 13 untuk pengukuran return loss,

dan bandwidth ................................................................................ 59

Gambar 4.19 Hasil perbandingan Faktor Refleksi Simulasi vs Faktor

Refleksi Pengukuran ........................................................................ 60

Gambar 4.20 Hasil perbandingan Faktor Refleksi Simulasi FR4 εr 4.4 ,FR4

εr 3.6 vs Faktor Refleksi Pengukuran .............................................. 60


xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Perbandingan Jurnal ................................................................................. 17

Tabel 3.1 Parameter substrat yang digunakan ...................................................... 37

Tabel 4.1 Dimensi Antena Berdasarkan Peritungan Matematis ........................... 42

Tabel 4.2 Dimensi Antena Dua Element ............................................................... 49

Tabel 4.3 Perbandingan antara simulasi dengan hasil pengukuran ....................... 61


Documents

ANTENA MICROSTRIP DOUBLE LAYER UNTUK ...ANTENA MICROSTRIP DOUBLE LAYER UNTUK APLIKASI WLAN 802.11AC TESIS Diajukan sebagai Salah Satu Syarat untuk Menyelesaikan Program Pascasarjana