Antena Mikrostrip Patch e –Slot Double Layer Array 2 Elemen

7/24/2019 Antena Mikrostrip Patch e Slot Double Layer Array 2 Elemen

1/58

Tugas Makalah

Manajemen Bisnis ICT

ANTENA MIKROSTRIP PATCH E SLOT DOUBLE LAYER ARRAY2 ELEMEN

PROXIMITY COUPLED TEKNIK MULTI TUNNING STUB

FOR APPL ICATION 5G GENERATION

Oleh :

AHMAD FIRDAUSI

55415110007

DOSEN : DR.IR. IWAN KRISNADI, MBA

PROGRAM PASCA SARJANA TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS MERCU BUANA

2015


2/58

2

ANTENA MIKROSTRIP PATCH E SLOT DOUBLE LAYER

ARRAY2 ELEMEN

PROXIMITY COUPLED TEKNIK MULTI TUNNING STUB

FOR APPLICATION 5G GENERATION

2.1 Latar Belakang Masalah

Perkembangan teknologi komunikasi seluler generasi ke 2 (2G) berbasisTime Division Multiple Access (TDMA) seperti Global System For Mobile

Communication (GSM), generasi 2,5 (2,5G) berbasis seperti Global

System For Mobile Communication/general packet radio service

(GSM/GPRS) dan 3G berbasis code division multiple access 2000 (cdma

2000) dan WCDMA, telah menciptakan system komunikasi yang tidak

hanya untuk komunikasi suara (voice) tetapi juga untuk data,text,gambar

dan video. Sukses implementasi teknologi komunikasi seluler 2G dan

2,5G mendorong pengembangan teknologi seluler masa depan yang

memiliki kapasitas, kecepatan dan kualitas yang lebih baik serta lebar

bandwidth yang makin efisien. Perkembangan multimedia dewasa ini

semakin meningkat cukup pesat. Aplikasi multimedia yang pada awalnya

hanya jaringan computer telah berkembang untuk dapat diaplikasikan

pada jaringan wireless. Jika pada awalnya jaringan computer masih

menggunakan kabel, kini beralih ke teknologi tanpa kabel, seperti

Wireless Fidelity ( Wi-FI ) yang mampu membangun sebuah jaringan

computer tanpa kabel walau jarak jangkauan yang terbatas dan

kecepatan bit-nya rendah. Kecepatan rendah pada Wi-Fi telah

ditingkatkan pada Wimax dimana memiliki lebar bandwidth yang lebar

dengan jangkauan yang luas disbanding dg WLAN. Teknologi

telekomunikasi pun mengalami konvergensi dengan jaringan computer

yang ada,di mana teknologi 3G muncul untuk jaringan computer nirkabel

yang ada. Perkembangan teknologi seluler mengarah pada fungsi


3/58

3

perangkat telekomunikasi yang dapat diperuntukan sebagai computer

sekaligus perangkat telekomunikasi. PDA adalah contohnya. Tren

teknologi masa depan adalah teknologi baru yang benar benar

mengadopsi tren yang sedang berkembang, di mana computer dapat

berfungsi sebagai alat 2 telekomunikasi mobile dan begitu pula

sebaliknya.

Teknologi lebih lanjut pindah ke 4G yang disediakan streaming video

definisi tinggi dan memberikan kecepatan 100 Mbps. Sekarang teknologi

yang akan ada di pasar dan akan menjadi teknologi generasi masa depan

akan teknologi generasi ke-5 dan menyediakan kecepatan hingga 1

Gbps.

5G akan membuat perbedaan yang penting dan akan menambah layanan

dan manfaat lebih untuk seluruh dunia 4G. Ini akan menjadi lebih canggih

yang akan menghubungkan seluruh dunia dan itu akan melahirkan

WordWide Wireless Web. Kita bahkan dapat menghubungkan ponsel kita

dengan laptop kita untuk akses internet broadband. Teknologi 5G akan

memberikan lebar pita yang sangat tinggi bahwa pengguna tidak pernah

mengalami sebelumnya. 5G teknologi memiliki semua jenis fitur canggih

yang membuatnya menjadi alat yang paling kuat dari wireless

communications. Dengan 5G perangkat VOIP diaktifkan, orang akan

mengalami tingkat volume panggilan dan transmisi data tidak pernah

alami sebelumnya. Teknologi 5G akan menawarkan layanan berkualitas

tinggi di bidang Engineering, Dokumentasi, dan mendukung transaksi

elektronik (e-Pembayaran, e-transaksi) dll. sekarang dapat menemukan

sebagian besar ponsel memiliki mp3 player dengan memori penyimpanan

yang besar dan kamera. Anda bahkan dapat menggunakan teknologi 5G

ini untuk menghubungkan ponsel ke laptop Anda untuk akses Internet

broadband.

Untuk menunjang teknologi tersebut dibutuhkan antena yang

mempunyai karakteristik yang dapat bekerja pada frekuensi Teknologi 5G

(3 GHz- 300 GHz) yang sekaligus ringkas untuk mendukung komunikasi


4/58

4

bergerak. Salah satu jenis antena yang dapat menunjang teknologi

tersebut dengan beberapa keuntungan adalah antena mikrostrip. Jenis

antena ini memiliki beberapa keunggulan terutama pada rancangan

antenanya yang tipis, kecil, ringan dan dapat diterapkan ke dalam

Microwave Integrated Circuit(MICs).

Pada prinsipnya antena mikrostrip memiliki karakteristikbandwidth

yang sempit. Penggunaan dua lapisan (double layer) dengan saluran

mikrostrip sebagai pencatu elemen pencatu berada pada lapisan yang

berbeda dengan elemen peradiasi (antena bentukpatch) dapat

menghasilkan efek kopling yang tinggi,bandwidth yang lebar serta multi

frekuensi (multiband). Teknik pencatuan tersebut menggunakanelektromagnetik kopel antara saluran dan elemen peradiasi secara fisik

tidak saling berhubungan (berhubungan secara elektromagnetik).

Teknik dengan menggunakan slot lebar (wide slot) diistilahkan

sebagaimicrostrip slot antenna (MSA). Sehingga

teknik pencatuan secara elektromagnetik dengan menggunakan

slot lebih efisien dalam penggunaan substrat untuk antena. Pada

antenna mikrostrip slot memiliki mekanisme kopling, dimana saluranmikrostrip memberikan imbas gelombang elektromagnetik menuju

elemen peradiasi (slot) melalui sebuah substrat. Efek kopling diberikan

antara saluran mikrostrip dan elemen peradiasi sebagai transformer

ideal. Pada penelitian ini difokuskan pada perancangan antena mikrostrip

menggunakan slot tunggal dan dengan konfigurasi array atau disebut

dengan antena mikrostrip slot array.

Dalam Hal ini Peneliti ingin sekali membandingkan beberapa

antenna mikrostrip yang bisa digunakan oleh system Komunikasi.dari

beberapa hasil yang terdapat oleh acuan dan hasil yang di buat oleh

peneliti lain,dari beberapa referensi peneliti mengambil beberapa sampel

antenna Dari berbagai penelitian yang telah dilakukan, dual frequency

dengan menggunakan sebuah bentuk antena mikrostrip dengan

sepasang slot yang kecil dapat menghasilkan frekuensi ratio 1,6 2,0(Maci S., 1995: 225-232). Dengan sepasang step slot yang dibuat pada


5/58

5

antena mikrostrip segiempat akan dihasilkan frekuensi ratio 1,23 dan

frekuensi yang dihasilkan adalah f1 = 1878 MHz dan f2 = 2320

MHz. Dengan mengubah-ubah step slotnya akan dihasilkan frekuensi

ratio dan frekuensi resonansi yang berbeda-beda (Jui Han Lu, 1999: 354-

355). Menambahkan bent slot dengan sudut 600 pada setiap ujung

segitiga sama sisi akan dihasilkan frekuensi ratio 1,41 untukf1 = 2068

MHz danf2 = 2928 MHz. Dengan mengubah-ubah panjang bent slot

akan dihasilkan frekuensi ratio dan frekuensi resonansi yang berbeda-

beda (Jui Han Lu, 1999: 133-136)

2.2 Batasan Masalah

Dalam Tesis, pembahasan akan dibatasi pada hal-hal berikut :

1. Pada penelitian ini penulis membuat rancangan antena pasif.

2. Pada penelitian ini penulis memfokuskan rancangan antena untuk

mendapatkan hasil untuk tecnologi 5G pada frekuensi kerja di range 3GHz-

10GHz serta pelebaranbandwidth yang maksimal.

3. Pada penelitian ini penulis memfokuskan pada peningkatan jumlah

bandwidth pada range frekwensi 5G di 3GHz-10GHz dan pelebaranbandwidth dengan tekniktuning stub.

4. Perancangan menggunakan perangkat lunak (High Frequency Structure

Simulation v.10 danPersonal Computer Aided Antena Design 3.0)

3.1 Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas permasalahan dapat

diidentifikasi sebagai berikut :

Berdasarkan latar belakang diatas permasalahan dapat diidentifikasi

yaitu perancanganantenamikrostrip menjadi kebutuhan perangkat

komunikasiwireless yang membutuhkan akan transfer data yang besar

namun harus dapat tetap bergerak(mobile), maka membutuhkan model

antenna mikrostrip dengan karakteristik yang dapat dipakai aplikasi

Technology 5G. Antena Mikrostrip memiliki beberapa kekurangan yaitu

memiliki bandwidth dan gain yang kecil. Dan untuk menutupi kekurangan


6/58

6

tersebut maka antenna ini akan dimodifikasi sehingga dapat mengatasi

kekurangan yang ada.

3.2 Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk melakukan rancang

bangun antena microstrip dengan teknik mikrostrippatch E-slot2 elemen

menggunakan teknik MPA, MSA, dan proximity coupleduntuk

menghasilkan pelebaran bandwith dengan Range frekwensi kerja 3 GHz-

10 GHz,VSWR


7/58

7

PENDAHULUAN

Pendahuluan, latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan

masalah, tujuan penelitian, metodologi penelitian, serta sistematika

penulisan.

TINJAUAN PUSTAKA

Membahas dasar teori yang berkaitan dengan : antena mikrostrippatch

E-slot2 elemen menggunakanproximity coupled dan menggunakan

saluran catuplanardengan elemen yang di-arraydan mengunakanteknik

multi tunning stub untuk memperlebar bandwithnya.

SIMULASI PERANGKAT LUNAK DAN HASIL SIMULASI

Pada bab ini menjelaskan tentang perancangan antena antena mikrostrip

slot arraymenggunakan jaringan saluran catuplanardan simulasinya

pada perangkat lunak. Penulis menggunakan perhitungan matematis

serta perangkat lunakHigh Frequency Structure Simulation v.10 dan

Personal Computer Aided Antena Design 3.0.

PENUTUP DAN KESIMPULAN

Merupakan bab penutup, dalam bab ini penulis akan mengemukan

kesimpulan berdasarkan masalah yang telah dibahas.


8/58

8

4.3 Diagram Alir Perancangan Antena Mikrostrip E-Slot Dou ble Layer

Berikut ini merupakan flowchartatau diagram alir dari langkah-langkah proses

rancangan antena mikrostripE-slot double layer :

Ya

Tidak

Hasil Desain Gambar 1

Elemen Patch

Membuat Rekonstruksi Ulang 1x4

Elemen Patch Resonansi 2,25 Ghz

Implementasi Desain Antena Mikrostrip

(Aplikasi Software MWO )

Parameter :

Return Loss ? - 10 dB

VSWR : range 1-2

Gain > 8 dB

Axial Ratio ? 3 dB

Membuat Struktur Feed Network 1x4

Dengan 3 Rangkaian Transformer ?g

Menjalankan Simulasi

Pada software MWO

Selesai

Start

Atur Jarak Penempatan Antar

Patch dan Panjang Saluran INPU T

Karakteristik Substrate :

RT Duroid 5880

?r= 2 ,2 h= 1,57 mm

loss tangent= 0,002

AsdasdaKarakteristik Subtrate :

FR4 Epoxy

er=4.4 h=1.6 mm

Membuat Rekontruksi Ulang 1x2

Elemen Patch yang bekerja di range

frekwensi 3GHz-10 GHz

Membuat Struktur feed Network 1x2

dengan 1 rangkaian Transformer G

dan 2 rangkaian stub

Implementasi Desain Antena

Mikrostrip (Aplikasi Software HFSS

v10)

Menjalankan Simulasi Pada

Software HFSS v10

Parameter :

Return Loss = < -10

VSWR :Range 1-2

Karakteristiknya

:Untuk Aplikasi 5G

Gambar 4.1. Diagram Alir Perancangan Antena Array 2 Elemen


9/58

9

5.1 A Reconfigurable Wideband and Multiband Antenna Using Dual-Patch

Elements for Compact Wireless Devices

Oleh : [Hattan F.abutarboush, R.Nilavalan, S.W Cheung, Karim

M.Nasr,Thomas Peter,Djaradj Budimir,And Hamed Al-raweshidy IEEE]

Sebuah wideband dan multiband reconfigurable C-Slot patch

antena dengan dual-patch elemen diusulkan dan dipelajari. itu menempati

volume kompak 50x50x1.57 (3925 mm3), termasuk bidang tanah. antena

dapat beroperasi dalam dua mode dual-band dan mode wideband dari 5

sampai 7 GHz. Dua C-Slot paralel pada elemen patch digunakan untuk

mengganggu jalur permukaan saat eksitasi band dual-mode dan

wideband. dua switch, diimplementasikan dengan menggunakan dioda

PIN, ditempatkan pada garis yang menghubungkan dari jaringan umpan

sederhana untuk elemen patch. Dual-band mode dicapai dengan beralih

"ON" salah satu dari dua elemen patch, sedangkan modus wideband

dengan bandwidth impedansi dari 33.52% diperoleh dengan beralih "ON"

kedua elemen patch. frekuensi dalam mode dual-band dapat mandiri

dikontrol menggunakan posisi dan dimensi dari C-Slots tanpa

mempengaruhi modus wideband. Keuntungan dari antena yang diusulkan

adalah bahwa dua dual-band operasi dan satu operasi wideband dapat

dicapai dengan menggunakan dimensi yang sama. ini mengatasi

kebutuhan untuk meningkatkan luas permukaan biasanya terjadi ketika

merancang patch antena wideband. Hasil simulasi divalidasi

eksperimental melalui prototipe. keuntungan patternsand puncak radiasi

diukur menunjukkan respon yang stabil dan berada dalam perjanjian yangbaik. Penghubung antara dua elemen patch yang memainkan peran

utama untuk mencapai bandwidth yang lebar dan efek mutual coupling

antara elemen patch yang juga dipelajari.


10/58

10

Gambar 5.1 Desain Antena Mikrostrip A Reconfigurable Wideband and

Multiband Antenna Using Dual-Patch Elements for Compact Wireless

Devices


11/58

11

Gambar 5.2 Hasil return Loss Antena Mikrostrip A Reconfigurable

Wideband and Multiband Antenna Using Dual-Patch Elements for

Compact Wireless Devices

5.2 Broad-Band U-Slot Patch Antenna With a Proximity-Coupled Double

II-Shaped Feed Line for Arrays

Oleh : [Chad Kidder, Ming-yi Li, and Kai Chang, Fellow, IEEE]

Dalam mempertimbangkan desain antena U-slot Patch broadband

menggunakan kedekatan-coupled baru ganda II berbentuk line feed. feed

baru adalah perbaikan atas garis II berbentuk dan memungkinkan elemen

yang akan Menghasilkan desain array dua dimensi (2-D). bandwidth dari

elemen tunggal terbukti 21,5% untuk kembali kerugian lebih baik dari

10dB. Yang bekerja pada frekwensi 4.3 GHz dengan menghasilkan

impedansi 20 %,untuk hasil ulang di dapat frekuensi 9,5 GHz

menggunakan dua substrat dari Duroid 5880.


12/58

12

Gambar 5.3 Desain Antena Mikrostrip Broad-Band U-Slot Patch Antenna

With a Proximity-Coupled Double II-Shaped Feed Line for Arrays


13/58

13

Gambar 5.4 Hasil Return Loss Antena Mikrostrip Broad-Band U-Slot

Patch Antenna With a Proximity-Coupled Double II-Shaped Feed Line for

Arrays

5.3 A Double-II Stub Proximity Feed U-Slot Patch Antenna

Oleh: [Ban-Leong Ooi]

hasil desain dan diukur dari kedekatan U-slot persegi panjang

antena patch diberi oleh stub ganda-II. menggunakan sekitar 0,09 dari

celah udara yang memisahkan dielektrik atas dan bawah, bandwidth

impedansi dari 26% berpusat di 4,4 GHz dan gain dari 6 dBi telah dicapai.

antena diusulkan dicatat untuk menjadi ditoleransi untuk perpindahan

lateral pakan dan menghasilkan impedansi yang lebih baik pencocokan

selain antena II-stub tunggal . pola radiasi yang diperoleh stabil.


14/58

14

Gambar 5.5 Desain Antena Mikrostrip A Double-II Stub Proximity Feed U-

Slot Patch Antenna

Gambar 5.6 Hasil Return Loss Antena Mikrostrip A Double-II Stub

Proximity Feed U-Slot Patch Antenna


15/58

15

5.4 A Single Layer Wideband U-Slot Microstrip Patch Antenna Array

Oleh : [H. Wang, X. B. Huang, and D. G. Fang, Fellow, IEEE]

hasil desain dan diukur mikrostrip 2x2 U-slot antena array persegi

panjang. U-slot patch dan jaringan ditempatkan pada lapisan yang sama,

sehingga struktur yang sangat sederhana. keuntungan dari patch garis

microstrip makan U-slot adalah bahwa hal itu mudah untuk membentuk

array. Bandwidth impedansi (VSWR


16/58

16

Gambar 5.7 Desain Antena Mikrostrip A Single Layer Wideband U-Slot

Microstrip Patch Antenna Array

Gambar 5.8 Hasil Gain Antena Mikrostrip A Single Layer Wideband U-Slot

Microstrip Patch Antenna Array


17/58

17

Gambar 5.9 Hasil VSWR Antena Mikrostrip A Single Layer Wideband U-

Slot Microstrip Patch Antenna Array

5.5 A Y-Shaped Stub Proximitiy Coupled V-Slot Microstrip Patch Antenna

Oleh : [Shi-Wei Qu and Quan Xue, Senior Member, IEEE]

Sebuah kedekatan Y berbentuk ditambah V-slot mikrostrip patch

antena (MPA) yang disajikan dalam sebuah antenna mikrostrip.

memisahkan patch dari Y berbentuk oleh lapisan busa dengan ketinggian

0,05 o (o adalah panjang gelombang ruang bebas pada frekuensi

tengah), MPA yang diusulkan menunjukkan bandwidth impedansi (BW)

dari 21%, struktur sederhana dan keuntungan yang tinggi dari sekitar

9dBi, yang tidak sensitif terhadap kesalahan febrication dan konstruksi.


18/58

18

Gambar 5.10 Desain Antena Mikrostrip A Y-Shaped Stub Proximitiy

Coupled V-Slot Microstrip Patch Antenna


19/58

19

Gambar 5.11 Hasil Return Loss Antena Mikrostrip A Y-Shaped Stub

Proximitiy Coupled V-Slot Microstrip Patch Antenna


20/58

20

TABEL 2.1 PERBANDINGAN

Berdasarkan Tabel perbandingan di atas peneliti akan

menyimpulkan bahwa belum ada antena mikrostrip dengan teknik

Proximit iy Coupledyang bekerja pada range frekwensi 5G (3GHz-

10GHz) dan dengan menggunakan Stubhasil nya akan bisa di dapat di

atas -10dB. Oleh karena itu peneliti ingin akan merancang perancangan

antennaMikrostrip untuk aplikasi Wireless 5G karena telah menjadi

tuntutan kebutuhan perangkat komunikasi wireless kebutuhan akan

transfer data yang besar namun harus tetap dapat bergerak (mobile), maka

dibutuhkan modelantenna mikrostri pyang dapat dipakai dalam beberapa

teknologi komunikasiwireless bergerak yaitu Teknologi 5G pada Range

frekuensi 3GHz-10GHz Dan juga antenna yang berkarakteristik gainnya

besar karena untuk komunikasi wireless yang baik dan tidak bisa di sadap

oleh perangkat lain. Oleh karena itu peneliti dalam Thesis ini ingin meneliti

Judul Penelitian Bandwith Gain VSWR Band Desain

A Reconfigurable

Wideband and

Multiband Antenna

Using Dual-Patch

Elements for Compact

Wireless Devices

33.52% -


21/58

21

sebuah antenna mikrostrip yang di beri judul ANTENA MIKROSTRIP

PATCH E SLOT DOUBLE LAYER ARRAY2 ELEMEN PROXIMITY

COUPLED TEKNIK MULTI TUNNING STUBFOR APPLICATION 5G

GENERATION

5.6 Tahap Rancangan

Terdapat banyak penelitian dalam upaya meningkatkan bandwidth antenna

mikrostrip. Diantaranya salah satunya yaitu dengan menggunakan pencatu

beberbentuk seperti garpu ( Jia-Yi Sze dan Kin-Lu Wong). Pencatu berbentuk

seperti garpu tersebut berfungsi sebagai tun ing stub. Tunning stub tersebut

diletakan tepat di bawah slot yang berbentuk persegi, seperti tampak pada

gambar 3.1. Antena tersebut menghasilkan bandwidth sebesar 1,4 GHz pada

jarak frekuensi dari 1,6 GHz sampai 3 GHz. Perancangan lain menggunaan U-slot

dalam perancangan antenna mikrostripnya untuk mengatasi sifat bandwidth

sempit pada antenna mikrostrip. Penelitian yang menggunakan U-slot yang

menjadi acuan (Ban-Leong Ooi) mengahasilkan bandwidth sebesar 1.135 GHz

pada frekuensi kerja 3-6 Ghz dengan frekunsi tengah 4,5 Ghz. Dalam penilitian

tersebut, antenna mikrostrip terdiri dari dua layer dan pencatu berbentuk

menyerupai pagar, seperti tampak pada gambar.

Gambar 5.12 Antena Slot Mikrostrip Dalam Acuan (Jia-Yi dan Wong). Geometri

antenna (L=W=53,7mm,wf= 0,152,l1=15 mm, l2= 2 mm, l3=15,9 mm ) dan

substrat (r= 4,4 danh=0.8 mm)


22/58

22

Berdasarkan dari antenna acuan tersebut dilakukan modifikasi agar

menghasilkan bandwidth yang lebih lebar sekaligus bekerja Pada range frekuensi

teknologi 5G 3Ghz-10Ghz,yang dimaksud diharapkan dapat dihasilkan VSWR

Documents

Antena Mikrostrip Patch e –Slot Double Layer Array 2 Elemen