16
RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP ARRAY UNTUK APLIKASI GPS dan LTE Andi Asmi Pratiwi ( D41107087 ) dan Nadhifah ( D41107060) Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Abstrak Pada Tugas Akhir ini telah dirancang Antenna Lungs Microstrip Array yang ditujukan untuk aplikasi nirkabel generasi lanjut yang memiliki polarisasi sirkular, khususnya untuk GPS-SAR dan LTE dan mengimplementisakannya ke dalam bentuk prototipe. Perancangan menggunakan software Ansoft High Frequency Structural Simulator (HFSS) v11. Selanjutnya, menganalisis hasil simulasi parameter yang dihasilkan, yaitu Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), koefisien refleksi (S11), pola radiasi, dan axial ratio (AR). Untuk Aplikasi GPS, antena ini berbentuk lingkaran yang dicetak pada bahan dielektrik berbentuk rectangular dengan dimensi L=495 mm, W=280 mm dengan jari-jari patch antena sebesar 120mm yang kemudian dimodifikasi pada bentuk patch-nya sedangkan aplikasi LTE memiliki dimensi L=480 mm, W=300 mm dengan jari-jari patch antenna sebesar 120mm. Pada perancangannya antena Lungs Microstrip Array untuk aplikasi GPS beroperasi pada frekuensi 1.2 GHz dan menghasilkan S11= -17.96 dan VSWR = 1.28. Sedangkan untuk aplikasi LTE, beroperasi pada frekuensi 1.96 GHz dengan S11= -10.4 dB dan VSWR = 1.85. Di samping itu, dengan menggunakan HFSS v.11, didapatkan nilai axial ratio sebesar 2.3 dB untuk aplikasi GPS dan axial ratio sebesar 3 dB untuk aplikasi LTE. Kata Kunci : GPS-SAR, LTE, Antena Array, Microstrip, Pola Radiasi, S 11 , VSWR, Axial Ratio 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 tersebut akan jauh lebih meningkat daripada layanan suara. Karena itu, saat ini sedang dikembangkan teknologi akses dan sistem lainnya yang akan mampu menyesuaikan dengan kebutuhan tersebut. Namun, seharusnya perlu juga diberi perhatian lebih pada perancangan antena yang mampu melayani kebutuhan pada sistem komunikasi nirkabel tersebut. 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 Array yang bekerja di frekuensi 1.2 GHz dan 1.96 GHz. 2. Mendesain Antena Microstrip Array yang optimal dan cocok untuk aplikasi GPS-SAR dan LTE sesuai dengan parameter dan karakteristik yang diinginkan dengan menggunakan software High Frequency System Simulator 11 (HFSS 11). 3. Membuat prototype Antena Microstrip Array yang optimal dan cocok untuk aplikasi GPS- SAR dan LTE sesuai dengan hasil desain dengan menggunakan software High Frequency System Simulator 11 (HFSS 11). 4. Menganalisis dan mengevaluasi parameter S 11 , VSWR, pola radiasi, dan Axial Ratio dari hasil simulasi Antena Microstrip Array di frekuensi 1.2 GHz dan 1.96 GHz. I.3. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah : 1. Mendesain antena Microstrip Array untuk aplikasi GPS-SAR dan LTE sesuai dengan karakteristik antena yang diinginkan dengan menggunakan software High Frequency Structure Simulator 11 (HFFS v11) yang beroperasi pada frekuensi 1.2 GHz dan 1.96 GHz. 2. Mendapatkan karakteristik antena berupa S11, VSWR, pola radiasi, dan Axial Ratio .

RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar

  • Upload
    ledung

  • View
    253

  • Download
    5

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar

RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP ARRAY

UNTUK APLIKASI GPS dan LTE

Andi Asmi Pratiwi ( D41107087 ) dan Nadhifah ( D41107060)

Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin

Abstrak

Pada Tugas Akhir ini telah dirancang Antenna Lungs Microstrip Array yang ditujukan untuk aplikasi

nirkabel generasi lanjut yang memiliki polarisasi sirkular, khususnya untuk GPS-SAR dan LTE dan

mengimplementisakannya ke dalam bentuk prototipe. Perancangan menggunakan software Ansoft High Frequency

Structural Simulator (HFSS) v11. Selanjutnya, menganalisis hasil simulasi parameter yang dihasilkan, yaitu

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), koefisien refleksi (S11), pola radiasi, dan axial ratio (AR).

Untuk Aplikasi GPS, antena ini berbentuk lingkaran yang dicetak pada bahan dielektrik berbentuk

rectangular dengan dimensi L=495 mm, W=280 mm dengan jari-jari patch antena sebesar 120mm yang

kemudian dimodifikasi pada bentuk patch-nya sedangkan aplikasi LTE memiliki dimensi L=480 mm, W=300 mm

dengan jari-jari patch antenna sebesar 120mm.

Pada perancangannya antena Lungs Microstrip Array untuk aplikasi GPS beroperasi pada frekuensi 1.2

GHz dan menghasilkan S11= -17.96 dan VSWR = 1.28. Sedangkan untuk aplikasi LTE, beroperasi pada frekuensi

1.96 GHz dengan S11= -10.4 dB dan VSWR = 1.85. Di samping itu, dengan menggunakan HFSS v.11, didapatkan

nilai axial ratio sebesar 2.3 dB untuk aplikasi GPS dan axial ratio sebesar 3 dB untuk aplikasi LTE.

Kata Kunci : GPS-SAR, LTE, Antena Array, Microstrip, Pola Radiasi, S11, VSWR, Axial Ratio

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 tersebut akan jauh lebih

meningkat daripada layanan suara. Karena itu, saat

ini sedang dikembangkan teknologi akses dan

sistem lainnya yang akan mampu menyesuaikan

dengan kebutuhan tersebut. Namun, seharusnya

perlu juga diberi perhatian lebih pada perancangan

antena yang mampu melayani kebutuhan pada

sistem komunikasi nirkabel tersebut.

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 Array yang bekerja di frekuensi 1.2

GHz dan 1.96 GHz.

2. Mendesain Antena Microstrip Array yang

optimal dan cocok untuk aplikasi GPS-SAR

dan LTE sesuai dengan parameter dan

karakteristik yang diinginkan dengan

menggunakan software High Frequency System

Simulator 11 (HFSS 11).

3. Membuat prototype Antena Microstrip Array

yang optimal dan cocok untuk aplikasi GPS-

SAR dan LTE sesuai dengan hasil desain

dengan menggunakan software High Frequency

System Simulator 11 (HFSS 11).

4. Menganalisis dan mengevaluasi parameter S11,

VSWR, pola radiasi, dan Axial Ratio dari hasil

simulasi Antena Microstrip Array di frekuensi

1.2 GHz dan 1.96 GHz.

I.3. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah :

1. Mendesain antena Microstrip Array untuk

aplikasi GPS-SAR dan LTE sesuai dengan

karakteristik antena yang diinginkan dengan

menggunakan software High Frequency

Structure Simulator 11 (HFFS v11) yang

beroperasi pada frekuensi 1.2 GHz dan 1.96

GHz.

2. Mendapatkan karakteristik antena berupa S11,

VSWR, pola radiasi, dan Axial Ratio .

Page 2: RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar

3. Mengimplementasikan desain antena

Microstrip Array ke dalam bentuk fisik

4. Mengukur karateristik Prototype yang telah

dibuat.

5. Membandingkan dan menganalisis karakteristik

antara desain antena dengan Prototype antena

yang telah dibuat.

I.4. Batasan Masalah

Berdasarkan perumusan-perumusan masalah

dan tujuan penelitian di dalam tahap perancangan

antena ini, dan untuk menentukan arah studi

terkait, maka akan dibatasi sejumlah hal dalam

penelitian ini yakni diantaranya :

1. Perancangan desain Antena Microstrip Array

yang sesuai dengan parameter dan karakteristik

yang bekerja di frekuensi 1.2 GHz dan 1.96

GHz dengan menggunakan software HFSS v11.

2. Parameter yang dianalisis dan dievaluasi yaitu

S11, VSWR, pola radiasi, dan axial ratio dari

hasil simulasi dan pengukuran desain Antena

Microstrip Array di frekuensi 1.2 GHz dan 1.96

GHz.

3. Pembuatan protipe menggunakan bahan dan

alat yang tersedia umum di pasaran. Untuk

Antena Microstrip Array mengggunakan PCB

dengan bahan FR4 Epoxy dan mempunyai

ketebalan 1.6 mm.

I.5. Metodologi Penelitian

Tahapan-tahapan yang ditempuh dalam

penelitian untuk penyusunan Tugas Akhir ini

dimulai dengan studi pustaka menggunakan

beberapa literatur 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 (fo), permitivitas relatif

(εr), ketebalan dielectric(h), dan impedansi input

(Zo). 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

prototipe sebagai bahan analisis untuk

perbandingan antara simulasi menggunakan

softwareAnsoft HFSS v11 dengan hasil pengujian

prototipe. Tahapan akhir yang dilakukan adalah

membuat simpulan mengenai hasil yang dicapai

pada penelitian.

I.5.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Waktu penelitian pada studi ini dimulai

sejak November 2010 sampai Januari 2012

bertempat di Laboratorium Telematika Jurusan

Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas

Hasanuddin.

I.5.2 Objek Penelitian

Objek penelitian pada studi ini adalah

Antena Microstrip Array untuk aplikasi GPS-

SAR pada frekensi 1.2 GHz dan aplikasi LTE

pada frekuensi 1.96 GHz.

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 prototipe dengan

menggunakan alat Vector Network Analyzer

E5017C dan Antenna Trainer ED-3200.

b. Alat dan Bahan

Perancangan Antena Microstrip menggunakan

beberapa alat dan bahan antara lain :

1. Printed Circuit Board (PCB) dual Layer.

2. SMA Connector

3. Vector Network Analyzer E5017C

4. Antenna Trainer ED-3200

5. Soldering Tools

6. Ferrite Chloride

7. Software Ansoft HFSS v11

8. Software PCAAD 5

9. Software AutoCAD 2009

10. Sofware Matlab R2008a.

c. Teknik Pengolahan Data

Pada studi ini, diperoleh nilai parameter

koefisien refleksi (S11), 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. Selanjutnya data yang

diperoleh divalidasi menggunakan software

MATLAB R2008a. Proses validasi dilakukan

dengan membandingkan data yang diperoleh

dari hasil simulasi dengan hasil pengujian

prototipe. Dari hasil perbandingan, dianalisis

dan dibuat simpulan.

Page 3: RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar

I.6. Sistematika Penulisan

Laporan Tugas Akhir ini disusun dengan

menggunakan sistematika sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Merupakan bab yang membahas tentang latar

belakang penulisan, rumusan masalah, tujuan

penulisan, batasan masalah, metodologi penelitian,

serta sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Merupakan bab yang membahas tentang teori,

fungsi, struktur dan bagian-bagian mengenai

antena untuk aplikasi GPS-SAR dan LTE.

BAB III PERANCANGAN DAN

PEMBUATAN ANTENA ARRAY

Merupakan bab yang membahas tentang metode-

metode yang digunakan dalam perancangan

Antena Lungs Microstrip Array untuk aplikasi

GPS-SAR dan LTE.

BAB IV UNJUK KERJA ANTENA LUNGS

MICROSTRIP ARRAY

Merupakan bab yang membahas tentang hasil

perancangan Antena Lungs Microstrip Array untuk

aplikasi GPS-SAR dan LTE.

BAB V PENUTUP

Merupakan bab yang membahas tentang

kesimpulan dari uraian keseluruhan isi bab dan

saran-saran yang perlu dikemukakan.

II. LANDASAN TEORI

II.1 UMUM

Pada bab ini dijelaskan tentang Next

Generation Network dan pengenalan antena yaitu

parameter-parameter antena yang meliputi

parameter S, Voltage Standing Wave Ratio

(VSWR), pola radiasi antena, lebar beam

(beamwidth), keterarahan (directivity), penguatan

(gain), lebar pita (bandwidth), polarisasi,

impedansi input. Dan kemudian akan dijelaskan

juga mengenai Antena Microstrip dan Antena

Microstrip Array.

II.2 NEXT GENERATION NETWORK

Dalam era perkembangan teknologi informasi

dan komunikasi yang demikian cepat, masyarakat

modern memerlukan adanya sarana komunikasi

yang handal dan canggih. Sarana komunikasi yang

dibutuhkan tersebut harus berorientasi untuk

memenuhi kebutuhan layanan yang berlaku tidak

hanya saat ini, namun juga diorientasikan untuk

memenuhi kebutuhan layanan di masa mendatang.

[ 18]

Di samping itu berkembangnya jaringan

komunikasi bergerak dan permintaan yang tumbuh

dengan cepat terhadap komunikasi personal,

menyebabkan kebutuhan akan mobilitas tinggi

dalam berkomunikasi akan tumbuh makin kuat

diantara pengguna jasa telekomunikasi. Maka

dapat ditarik kesimpulan bahwa Next Generation

Network (NGN) harus mampu mendukung

karakteristik sistem komunikasi bergerak, dengan

terminal yang portable dan memenuhi persyaratan

komunikasi bergerak yang ada.[18 ]

II.3 GPS ( GLOBAL POSISSION SYSTEM )

Global Positioning Sistem (GPS) adalah sebuah

sistem navigasi radio yang sangat luas, yang

terbentuk dari kumpulan 24 satelit dan stasiun

monitornya di bumi. Ada 5 stasiun monitor yaitu :

Hawaii, Ascension Island, Diego Garcia,

Kwajalein, and Colorado Springs. Stasiun ini

bertugas mengawasi kedudukan satelit – satelit di

luar angkasa dan operasionalnya.

Satelit-satelit tersebut mengirimkan sinyal ke

pesawat penerima GPS. Pesawat penerima GPS

sendiri telah dibuat sekecil mungkin dan sangat

ekonomis. [20]

II.4 LTE (LONG TERM EVOLUTION)

LTE didefinisikan dalam standar 3GPP (Third

Generation Partnership Project) release 8 dan juga

merupakan evolusi teknologi 1xEV-DO sebagai

bagian dari roadmap standar 3GPP2. Teknologi ini

diklaim dirancang untuk menyediakan efisiensi

spektrum yang lebih baik, peningkatan kapasitas

radio, latency dan biaya operasional yang rendah

bagi operator serta layanan mobile broadband

kualitas tinggi untuk para pengguna.[17]

II.5 TERMINOLOGI ANTENA

Antena (antenna atau areal) didefinisikan

sebagai suatu struktur yang berfungsi sebagai

media transisi antara saluran transmisi atau

pemandu gelombang dengan udara, atau

sebaliknya. Karena merupakan perangkat perantara

antara saluran transmisi dan udara, maka antena

harus mempunyai sifat yang sesuai (match) dengan

saluran pencatunya.[21]

Secara umum, antena dibedakan menjadi antena

isotropis, antena omnidirectional, antena

directional, antena phase array, antena optimal

dan antena adaptif. Antena isotropis (isotropic)

Page 4: RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar

merupakan sumber titik yang memancarkan daya

ke segala arah dengan intensitas yang sama,

seperti permukaan bola. Antena ini tidak ada

dalam kenyataan dan hanya digunakan sebagai

dasar untuk merancang dan menganalisa struktur

antena yang lebih kompleks. Antena

omnidirectional adalah antena yang

memancarkan daya ke segala arah dan bentuk pola

radiasinya digambarkan seperti bentuk donat

(doughnut) dengan pusat berimpit. Antena ini ada

dalam kenyataan dan dalam pengukuran sering

digunakan sebagai pembanding terhadap antena

yang lebih kompleks. Contoh antena ini adalah

antena dipole setengah panjang gelombang.

Antena directional merupakan antena yang

memancarkan daya ke arah tertentu. Gain antena

ini relatif lebih besar dari antena omnidirectional.

[21]

II.6 PARAMETER-PARAMETER ANTENA

Untuk menggambarkan unjuk kerja suatu

antena, sangat penting untuk memahami

parameter-parameter antena. Beberapa parameter

saling berhubungan dan tidak semua perlu

ditentukan untuk gambaran keseluruhan dari

kinerja antena. Jenis parameter-parameter antena

menurut IEEE Standard Definition of Terms for

Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi,

lebar beam (beamwidth), keterarahan (directivity),

penguatan (gain), lebar pita (bandwidth),

polarisasi, dan impedansi input [1]. Parameter lain

yang turut menentukan keberhasilan unjuk kerja

antena yaitu Voltage Standing Wave Ratio

(VSWR), dan koefisien refleksi (S11).

III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

ANTENA ARRAY

Secara umum, alur diagram research framework

perancangan antena microstrip array

diilustrasikan pada Gambar III.1

Gambar III.1 Framework perancangan Antena Microstrip

Array

Kualitas Pengukuran

Baik ?

Prototipe / Modifikasi

Selesai

Mulai

Studi Pustaka

Menentukan Parameter

Antena Microstrip untuk

GPS-SAR dan LTE

1. Frekuensi Kerja (fo)

2. Konstanta Dielektrik (εr)

3. Ketebalan Dielektrik (h)

4. Dimensi Patch (R)

5. Impedansi Input (Zo)

Mengatur Parameter Antena Array

Membuat Desain Antena Microstrip Array

Simulasi dengan HFSS untuk Mendapatkan Parameter

Koefisien Refleksi (S11), Voltage Standing Wave Ratio

(VSWR), dan Pola Radiasi

Menghitung Dimensi Antena Microstrip

Page 5: RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar

III.1 PERANCANGAN ANTENA MICROSTRIP

ARRAY UNTUK APLIKASI GPS-SAR

Antena Lungs Microstrip Array yang

dirancang ini berfungsi sebagai antena untuk

Global Posision System-Sinthetic Apperture Radar

(GPS-SAR). Perancangan Antena Lungs

Microstrip Array melewati tiga tahapan utama.

Pertama, menentukan spesifikasi dan dimensi

desain antena Lungs Microstrip Array. Kedua

adalah perancangan dengan software Ansoft HFSS

v.11 hingga diperoleh hasil yang diharapkan.

Ketiga adalah proses pembuatan prototipe untuk

menguji keberhasilan perancangan.

III.1.1 Perancangan awal Lung Microstrip Antenna

Parameter penting dalam mendesain antena

microstrip, yaitu :

Frekuensi operasi (fo) : Frekuensi resonansi dari

antena adalah 1.2 GHz dan 1.96 GHz.

Permitivitas relatif (εr) : Bahan dielektrik yang

dipakai dalam desain ini adalah FR4-Epoxy yang

memiliki εr = 4.4. Pemilihan bahan substrat ini

berdasarkan kemudahan memperolehnya, karena

sering digunakan untuk produksi massal produk-

produk konsumer elektronik. Sedangkan untuk

patch dan ground plane menggunakan Perfect

Electric Conductor (PEC) dengan εr = 1.

Tebal substrat dielektrik (h) : Bahan substrat

dielektrik yang digunakan memiliki ketebalan 1.6

mm. Alasan pemilihan dimensi ini adalah karena

banyak tersedia di pasaran sehingga lebih mudah

diperoleh.

Dimensi patch (a) : Patch terbentuk dari

beberapa bentuk patch yang di-substrate.

Dimensi patch diperoleh dari hasil perhitungan

matematis sesuai dengan rumus perhitungan

jari-jari antenna circular patch. Kemudian

dilakukan langkah modifikasi untuk memperoleh

hasil yang optimal.

Impedansi : Impedansi Input yang digunakan

dalam perancangan Antena Microstrip ini sebesar

50 Ω.

Dengan asumsi awal tebal substrat h = 1.6 mm,

εr = 4.4 dan fo = 1.2 GHz, dilakukan perancangan

desain dengan merujuk pada persamaan ( II.20) :

[ ( ) ]

III.1.2 Perancangan Akhir Antena Lungs Microstrip

Array

Hal yang penting dalam mendesain sebuah Antena

Microstrip Array adalah sebagai berikut:

Jarak antar elemen microstrip. Jarak antar

elemen dipilih yaitu sebesar λ/8. Jarak tersebut

dipilih karena untuk mengurangi efek dari

grating lobe.

Panjang feeder yang dipilih adalah λ/4 dan λ/2.

Konfigurasi Feeder Array yang digunakan

adalah parallel feed array. Konfigurasi ini

menggunakan power splitter yang berfungsi

membagi daya untuk impedansi 50 Ω pada

feeder.

Lebar feeder antara elemen adalah 0.68 mm.

Lebar feeder untuk Antena Microstrip Array

adalah 3mm. Kedua lebar feeder ini diperoleh

dari software PCAAD 5

Dengan asumsi awal penggunaan konfigurasi

λ/4 impedance transformer lines yang

menyesuaikan impedansi feeder elemen 100 Ω

dengan feeder antena 50 Ω, dilakukan

perancangan desain dengan merujuk pada

software PCAAD. Berdasarkan Software

tersebut, diperoleh lebar feeder elemen = 0.68

mm dan lebar feeder antenna = 3 mm. Panjang

feeder elemen adalah λ/8 = 31.25 mm. Dari

hasil perhitungan diperoleh gambar seperti pada

Gambar III.9.

Gambar III.9 Struktur Desain Akhir Antena Lungs Microstrip

Array

Page 6: RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar

0.01

0.02

0.03

0.04

90

60

30

0

-30

-60

-90

-120

-150

-180

150

120

Ansoft Corporation HFSSDesign1Radiation Pattern 2

Curve Info

GainTotal

Setup1 : LastAdaptive

-24.00

-18.00

-12.00

-6.00

90

60

30

0

-30

-60

-90

-120

-150

-180

150

120

Ansoft Corporation HFSSDesign1Radiation Pattern 1

Curve Info

dB10normalize(GainTotal)

Setup1 : LastAdaptive

1.00 1.50 2.00 2.50 3.00Freq [GHz]

-25.00

-20.00

-15.00

-10.00

-5.00

-0.00

5.00

dB

(S(L

um

pP

ort

1,L

um

pP

ort

1))

Ansoft Corporation HFSSDesign1XY Plot 1

m 1

Curve Info

dB(S(LumpPort1,LumpPort1))

Setup1 : Sw eep1

Name X Y

m1 1.2000 -17.9697

1.00 1.50 2.00 2.50 3.00Freq [GHz]

-60.00

-50.00

-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

VS

WR

(Lu

mp

Po

rt1

)

Ansoft Corporation HFSSDesign1XY Plot 3

m 1

Curve Info

VSWR(LumpPort1)

Setup1 : Sw eep1

Name X Y

m1 1.2000 1.2892

0.01

0.02

0.03

0.04

90

60

30

0

-30

-60

-90

-120

-150

-180

150

120

Ansoft Corporation HFSSDesign1Radiation Pattern 2

Curve Info

GainTotal

Setup1 : LastAdaptive

-24.00

-18.00

-12.00

-6.00

90

60

30

0

-30

-60

-90

-120

-150

-180

150

120

Ansoft Corporation HFSSDesign1Radiation Pattern 1

Curve Info

dB10normalize(GainTotal)

Setup1 : LastAdaptive

III.1.3 Simulasi Rancangan Akhir Antena Lungs

Microctrip Array

Secara umum, dalam perancangan antena

ini, unjuk kerja antena hasil simulasi ditinjau

dari 4 parameter, antara lain:

Koefisien Refleksi (S11)

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)

Pola Radiasi, dan

Axial Ratio (AR)

Nilai S11 dan VSWR menunjukkan

kemampuan antena yang dirancang mampu bekerja

pada frekuensi yang diinginkan sedangkan nilai

axial ratio (AR) menunjukkan kemampuan

antenna memiliki polarisasi melingkar. Antena

dianggap bekerja dengan baik pada frekuensi

tertentu jika S11 menunjukkan nilai di bawah -10

dB dan VSWR di bawah 2. Sementara,

karakteristik polarisasi melingkar dari antena dapat

diketahui dari unjuk kerja dengan nilai axial ratio

≤ 3 dB. Dengan desain akhir perancangan antenna

seperti Gambar III.9 di atas, diperoleh hasil

simulasi karakteristik dan unjuk kerja antena

sebagai berikut:

III.1.3.1 Koefisien Refleksi (S11)

Gambar III.10 Plot S11 Simulasi hasil akhir Antena Lungs

Microstrip Array

Gambar III.10 menunjukkan hasil simulasi

akhir dari antena Microstrip Array yang

merupakan hasil modifikasi bentuk patch. Dapat

diperhatikan bahwa koefisien refleksi (S11) sesuai

dengan hasil yang diharapkan. Dengan acuan -10

dB, antena ini bekerja pada frekuensi 1.2 GHz

dengan lebar pita 1.12 GHz hingga 1.24 GHz.

III.1.3.2 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)

Gambar III.11 Plot VSWR Simulasi Akhir Antena Lungs

Microstrip Array

Nilai VSWR yang ditunjukkan pada Gambar

III.11 menunjukkan unjuk kerja yang memenuhi

standar antenna bekerja dengan baik pada

frekuensi 1.2GHz dengan nilai ≤ 2.

III.1.3.3 Pola Radiasi

Pada Gambar III.12 diperlihatkan pola radiasi

dari dimensi akhir Antena Lungs Microstrip Array.

Pada bidang azimuth, pola radiasinya berbentuk

lingkaran dan pada bidang elevation pola

radiasinya berbentuk angka 8 sehingga disebut

pola radiasi omni directional.

Pada bidang Azimutal, di sudut 0o nilai gain

ternormalisasi adalah 0 dB dan pada sudut 90o

nilai gain ternormalisasi adalah -12.774 dB.

Sedangkan pada bidang Elevation, di sudut 0o nilai

gain ternormalisasi adalah -0.087 dB dan pada

sudut 90o nilai gain ternormalisasi adalah

-7.949 dB.

Pola radiasi dalam dua dimensi diperlihatkan

pada Gambar III.12 (a) dan Gambar III.12 (b). dan

dalam 3 dimensi diperlihatkan pada Gambar III.13.

(a) (b)

Gambar III.12 Pola radiasi dua dimensi untuk Antena Lungs

Microstrip Array (a) Medan Listrik (b) Medan Magnet

Page 7: RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar

Gambar III.13 Pola Radiasi Tiga Dimensi untuk Antena

Lungs Microstrip Array

Pada Gambar III.13 menunjukkan pola radiasi

3 dimensi. Pancaran pola radiasi maksimum

berwarna merah, sedangkan pancaran pola radiasi

mínimum berwarna biru.

III.1.3.4 Axial Ratio ( AR )

Gambar III.14 Plot AR Simulasi Akhir Antena Lungs

Microstrip Array

Axial Ratio pada plot di atas menentukan

performansi polarisasi melingkar dari antena hasil

perancangan pada frekuensi 1.2 GHz.

III.2 PERANCANGAN ANTENA LUNGS

MICROSTRIP ARRAY untuk APLIKASI LTE

Antena Lungs Microstrip Array yang akan

dirancang ini berfungsi sebagai antena untuk 4G

Long Term Evolution (LTE). Perancangan Antena

Lungs Microstrip Array akan melewati tiga tahap

utama. Pertama, menentukan spesifikasi dan

dimensi desain Antena Lungs Microstrip Array.

Kedua adalah perancangan dengan software Ansoft

HFSS v.11 hingga diperoleh hasil yang

diharapkan. Ketiga adalah proses pembuatan

prototipe untuk menguji keberhasilan perancangan.

III.2.1 Perancangan Akhir Antena Lungs Microstrip

Array

Hal yang penting dalam mendesain sebuah

Antena Microstrip Array adalah sebagai

berikut:

Jarak antar elemen microstrip. Jarak antar

elemen dipilih yaitu sebesar λ/8. Jarak tersebut

dipilih karena untuk mengurangi efek dari

grating lobe.

Panjang feeder yang dipilih adalah λ/4 dan λ/2.

Konfigurasi Feeder Array yang digunakan

adalah parallel feed array. Konfigurasi ini

menggunakan power splitter yang berfungsi

membagi daya untuk impedansi 50 Ω pada

feeder.

Lebar feeder antara elemen adalah 0.7mm.

Lebar feeder untuk Antena Microstrip Array

adalah 3mm. Kedua lebar feeder ini diperoleh

dari hasil software PCAAD.

Dengan asumsi awal penggunaan konfigurasi

λ/4 impedance transformer lines yang

menyesuaikan impedansi feeder elemen 100 Ω

dengan feeder antena 50 Ω, dilakukan

perancangan desain dengan merujuk pada software

PCAAD. Berdasarkan Software tersebut, diperoleh

lebar feeder elemen = 0.7 mm dan lebar feeder

antenna = 3 mm. Panjang feeder elemen adalah λ/8

= 19.125 mm. Hasil dimensi Akhir diperoleh tabel

seperti Tabel III.6. Dan diperoleh gambar III.23.

Gambar III.22 Struktur desain akhir Antena Lungs

Microstrip Array

III.2.2 Simulasi Rancangan Akhir Antena Lungs

Microctrip Array

Secara umum, dalam perancangan antenna ini,

unjuk kerja antenna hasil simulasi ditinjau dari 4

parameter, antara lain:

Koefisien Refleksi (S11)

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)

1.00 1.50 2.00 2.50 3.00Freq [GHz]

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

dB

(Axia

lRa

tio

Va

lue

)

Ansoft Corporation HFSSDesign1XY Plot 2

m 1

Curve Info

dB(AxialRatioValue)

Setup1 : Sw eep1Name X Y

m1 1.2000 2.3039

Page 8: RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar

0.08

0.16

0.24

0.32

90

60

30

0

-30

-60

-90

-120

-150

-180

150

120

Ansoft Corporation HFSSDesign1Azimuth

Curve Info

GainTotal

Setup1 : LastAdaptive

1.00 1.50 2.00 2.50 3.00Freq [GHz]

0.00

5.00

10.00

15.00

VS

WR

(W

ave

Po

rt1

)

Ansoft Corporation HFSSDesign1VSWR

m 1

Curve Info

VSWR(WavePort1)

Setup1 : Sw eep1

Name X Y

m1 1.9600 1.8583

-28.00

-21.00

-14.00

-7.00

90

60

30

0

-30

-60

-90

-120

-150

-180

150

120

Ansoft Corporation HFSSDesign1Elevation

Curve Info

dB10normalize(GainTotal)

Setup1 : LastAdaptive

1.00 1.50 2.00 2.50 3.00Freq [GHz]

-35.00

-30.00

-25.00

-20.00

-15.00

-10.00

-5.00

0.00

dB

(S(W

ave

Po

rt1

,Wa

ve

Po

rt1

))

Ansoft Corporation HFSSDesign1S11

m 1

Curve Info

dB(S(WavePort1,WavePort1))

Setup1 : Sw eep1

Name X Y

m1 1.9600 -10.4496

Pola Radiasi, dan

Axial Ratio (AR)

Nilai S11 dan VSWR menunjukkan

kemampuan antenna yang dirancang mampu

bekerja pada frekuensi yang diinginkan sedangkan

nilai axial ratio (AR) menunjukkan kemampuan

antenna memiliki polarisasi melingkar. Antena

dianggap bekerja dengan baik pada frekuensi

tertentu jika S11 menunjukkan nilai di bawah -10

dB dan VSWR di bawah 2. Sementara,

karakteristik polarisasi melingkar dari antena dapat

diketahui dari unjuk kerja dengan nilai axial ratio ≤

3 dB. Dengan desain akhir perancangan antenna

seperti Gambar III.23 di atas, diperoleh hasil

simulasi karakteristik dan unjuk kerja antenna

sebagai berikut.

III.2.2.1 Koefisien Refleksi (S11)

Gambar III.23 Plot S11 Simulasi akhir Antena Lungs

Microstrip Array

Gambar III.3 menunjukkan hasil simulasi

akhir dari antena Microstrip Array yang

merupakan hasil modifikasi bentuk patch. Dapat

diperhatikan bahwa koefisien refleksi (S11) sesuai

dengan hasil yang diharapkan. Dengan acuan -10

dB, antena ini bekerja pada frekuensi 1.96 GHz

dengan lebar pita 1.92 GHz hingga 2.02 GHz

III.2.3.2 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)

Gambar III.24 Plot VSWR Simulasi Akhir Antena Lungs

Microstrip Array

Nilai VSWR yang ditunjukkan pada Gambar

III.24 menunjukkan unjuk kerja yang memenuhi

standar antenna bekerja dengan baik pada

frekuensi 1.96 GHz dengan nilai ≤ 2.

III.2.3.3 Pola Radiasi Dimensi

Pada Gambar III.25 diperlihatkan pola radiasi

dari dimensi akhir Antena Microstrip. Pada bidang

azimuth, pola radiasinya hampir menyerupai

lingkaran dan pada bidang elevation pola

radiasinya berbentuk 2 buah angka 8 hanya saja

memiliki lobe yang tidak diinginkan.

Pada bidang Azimutal, di sudut 0o nilai gain

ternormalisasi adalah -14.425 dB dan pada sudut

90o nilai gain ternormalisasi adalah -10.769 dB.

Sedangkan pada bidang Elevation, di sudut 0o nilai

gain ternormalisasi adalah -11.309 dB dan pada

sudut 90o nilai gain ternormalisasi adalah

-7.762 dB.

Pola radiasi dalam dua dimensi diperlihatkan pada

Gambar III.25 (a) dan Gambar III.25 (b). dan dala

3 dimensi diperlihatkan pada Gambar III.26

(a) (b)

Gambar III.25 Pola radiasi dua dimensi untuk Antena Lungs

Microstrip Array (a) Medan Magnet (b) Medan Listrik

Gambar III.26 Pola radiasi tiga dimensi untuk Antena Lungs

Microstrip Array

Gambar III.26 menunjukkan pola radiasi 3 dimensi.

Pancaran pola radiasi maksimum berwarna merah,

Page 9: RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar

1.00 1.50 2.00 2.50 3.00Freq [GHz]

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

dB

(A

xia

lRa

tio

Va

lue

)

Ansoft Corporation HFSSDesign1AR

m 1

Curve Info

dB(AxialRatioValue)

Setup1 : Sw eep1

Name X Y

m1 1.9600 2.2908

sedangkan pancaran pola radiasi minimum berwarna

biru.

III.2.3.4 Axial Ratio ( AR )

Gambar III.27 Plot AR Simulasi Akhir Antena Lungs

Microstrip Array

Axial Ratio pada plot di atas menentukan

performansi polarisasi melingkar dari antenna hasil

perancangan pada frekuensi 1.96 GHz.

III.3 PEMBUATAN PROTOTIPE ANTENA

LUNGS MICROSTRIP ARRAY Berdasarkan hasil perancangan pada software

Ansoft HFSS v.11 seperti pada Gambar III.9 dan

Gambar III.22, maka dibuat prototipe Antena

Microstrip Array Model lungs.

Antena Microstrip ini merupakan potongan

(patch) logam yang biasanya terbuat dari tembaga

yang dicetak tipis pada dasar dielektrik yang

ditanahkan. Patch sebagai pelat yang meradiasikan

daya dari sebuah dielectric dengan ketebalan h.

Ground plane dan patch dihubungkan oleh sebuah

SMA Connector yang biasanya terbuat dari bahan

tembaga. Teknik feeding yang digunakan dalam

perancangan ini adalah Microstrip line.

Adapun tahap-tahap yang dilakukan adalah sebagai

berikut :

Meng-convert model desain sesuai Gambar

III.9 dan Gambar III.22 pada software Auto Cad

2009

Desain yang diperoleh berdasarkan hasil

perancangan pada software Ansoft HFSS v11

selanjutnya dibuat layout pada Printed Circuit

Board (PCB).

Gambar III.28 Hasil Lay Out Desain Antena Lungs

Microstrip Array untuk aplikasi GPS-SAR

Gambar III.29 Hasil Lay Out Desain Antena Lungs

Microstrip Array untuk aplikasi LTE

Men-sablon PCB sesuai model yang telah

dibuat dengan menggunakan Software

AutoCad 2009

Mengeringkan PCB yang telah disablon.

Setelah hasil sablon didapatkan, maka dilakukan

tahap pembuatan prototipe. Bahan dan alat yang

digunakan meliputi PCB FR4-Epoxy dual layer,

tinta sablon, , software Auto Cad 2009, SMA

Connector, timah, Ferrite Chloride / pelarut PCB,

dan solder.

Tahap-tahap yang dilakukan dalam pembuatan

prototipe Antena Microstrip sebagai berikut :

Melarutkan Ferrite Chloride dengan

menggunakan air panas dalam suatu wadah.

Merendam desain yang telah tersablon dalam

larutan tersebut selama ± 15 menit hingga

daerah yang tidak tersablon terangkat.

Mengangkat PCB dari larutan kemudian

mencucinya dengan air hangat. Selanjutnya,

menggosok bagian PCB yang tersablon dengan

menggunakan ampelas halus.

Memasang SMA Connector pada ujung PCB,

kemudian mensolder bagian atas dan bawah

PCB untuk dilekatkan dengan SMA Connector.

Page 10: RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar

Berikut merupakan hasil prototipe antena Lungs

Microstrip Array yang telah dibuat melalui

tahapan-tahapan yang telah dijelaskan sebelumnya.

Gambar III.30 Hasil rancangan prototipe Antena Lungs

Microstrip Array untuk aplikasi GPS-SAR

Gambar III.31 Hasil rancangan prototipe Antena Lungs

Microstrip Array untuk aplikasi LTE

IV. UNJUK KERJA ANTENA LUNGS

MICROSTRIP ARRAY

Setelah proses perancangan dan pembuatan

antena, perlu dilakukan pengujian untuk menilai

unjuk kerja keberhasilan perancangan suatu antena.

Dalam mengujinya, diperlukan beberapa

parameter. Parameter tersebut antara lain adalah

koefisien refleksi (S11), Voltage Standing Wave

Ratio (VSWR), pola radiasi berdasarkan sudut

pandang dua dimensi (2D). Beberapa hal yang

perlu diperhatikan dalam pengujian ini adalah:

Salah satu karakteristik Antena Microstrip yaitu

memiliki penguatan yang kecil.

Pengukuran dilakukan bukan di dalam ruangan

yang bebas interferensi (anechoic chamber)

sehingga pengaruh interferensi tidak dapat

dihindari pada saat melakukan pengujian

kinerja prototipe.

Antena Microstrip ini menggunakan Antenna

Trainner System ED-3200 sebagai main

controller-nya.

Transmitter yang digunakan adalah Monopole

Antenna 2 GHz.

IV.1 Alat Ukur Pengujian Rancang Bangun Sistem-

Sistem Antena

Beberapa karakteristik antena yang akan diukur

yaitu S11, VSWR, dan pola radiasi. Alat ukur yang

digunakan adalah Vector Network Analyzer ENA

E5071C dan ED 3200. Vector Network Analyzer

ENA E5071C

IV.2 KONFIGURASI PENGUKURAN

Untuk pengukuran koefisien refleksi (S11) ,

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) dan pola

radiasi menggunakan Vector Network Analyzer

5017C. Pertama – tama saluran dari prototipe

antenna Lungs Microstrip Array dan Circular

Waveguide dihubungkan dan dikalibrasi pada

Vector Network Analyzer. 5017C (untuk keadaan

open circuit, short circuit dan load).

Sedangkan untuk pengukuran pola radiasi,

prototipe Antena Lung Microstrip Array

bertindak sebagai receiver dan yang bertindak

sebagai transmitter adalah antena Monopole 2

GHz. Pengukuran ini dilakukan dalam dua kondisi

yaitu, kondisi pengukuran pola radiasi medan

listrik dan kondisi pengukuran pola radiasi

medan magnet. Pengukuran ini dilakukan dengan

merotasi tower antena penerima secara otomatis

melalui kontrol PC 3600 dan pengambilan data

dilakukan setiap kenaikan 1o.

IV.3 PENGUKURAN PROTOTIPE ANTENA

LUNGS MICROSTRIP ARRAY

IV.3.1 PENGUKURAN GPS

IV.3.1.1 Koefisien Refleksi (S11)

Berdasarkan hasil pengukuran yang

ditunjukkan pada Gambar IV.3, antena Microstrip

memiliki koefisien refleksi (S11) sesuai dengan

hasil yang diharapkan yaitu -12.032 dB. Dengan

acuan -10 dB, antena Microstrip ini bekerja di

Page 11: RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar

frekuensi 1.2 GHz dengan lebar pita dari 1.19 GHz

hingga 1.27 GHz.

Gambar IV.3 Koefisien Refleksi (S11) hasil pengukuran

antenaLungs Microstrip Array

IV.3.1.2 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)

Gambar IV.5 VSWR untuk pengukuran Antena Lungs

Microstrip Aray

VSWR pada Gambar IV.5 yang merupakan

hasil pengukuran antena hasil prototipe Lungs

Microstrip Array. VSWR dari hasil pengukuran

telah memberikan nilai yang ideal (VSWR ≤ 2).

Pada frekuensi 1.2 GHz menujukkan nilai 1.6955.

Perbandingan VSWR dari hasil simulasi dan

pengukuran dapat dilihat pada Gambar IV.6.

VSWR yang dihasilkan pada hasil pengukuran

menunjukkan nilai yang hampir sama namun pada

frekuensi sekitar 2.1 GHz - 2.2 GHz terdapat

perbedaan yang signifikan.

IV.3.1.3 Pola Radiasi Kedua antena yakni receiver dan transmitter

yang telah telah diatur dan terhubung ke perangkat

dihadapkan dengan jarak 1 m kemudian diputar

tiap 1o searah jarum jam. Pengukuran ini dilakukan

dalam dua kondisi yaitu, kondisi pengukuran

pola radiasi medan listrik dan kondisi pengukuran

pola radiasi medan magnet.

a. Pola Radiasi Antena pada Medan Magnet

Pola radiasi pada medan magnet dapat diukur

dengan melihat daya penerimaan antena pada

arah Azimuthnya. Kedua antena tersebut diatur

seperti terlihat pada gambar di bawah.

Gambar IV.7 Konfigurasi pengukuran pola radiasi antena

pada medan magnet

Gambar IV.8 Posisi antena pada pengukuran pola radiasi

medan magnet

b. Pola Radiasi Antena pada Medan Listrik

Pola radiasi pada medan listrik dapat diukur

dengan melihat daya penerimaan antena pada

arah elevasinya.

Gambar IV.9 Konfigurasi pengukuran pola radiasi antena

pada medan listrik

Page 12: RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar

Gambar IV.10 Posisi antena pada pengukuran pola radiasi

medan listrik

Data yang telah diperoleh dari hasil pengukuran diolah

melalui software Matlab 7.6 (Matlab R2008a) untuk

gambar pola radiasi seperti di bawah ini

(a) (b)

Gambar IV.11 Gambar Hasil Pengukuran Pola Radiasi 2D

(a) Azimuth (b) Elevation

Pola radiasi pada hasil pengukuran terlihat tidak

menyerupai pola radiasi hasil simulasi disebabkan oleh

sulitnya mencapai dimensi yang tepat pada proses

pembuatan prototipe sesuai dimensi pada simulasi.

IV.3.2 PENGUKURAN LTE

IV.3.2.1 Koefisien Refleksi (S11)

Berdasarkan hasil pengukuran yang

ditunjukkan pada Gambar IV.11, antena Microstrip

memiliki koefisien refleksi (S11) sesuai dengan

hasil yang diharapkan yakni -11.355 dB.

Karakteristik multiband berhasil diperoleh dengan

acuan jumlah frekuensi yang beresonansi di bawah

nilai -10 dB. Dengan acuan -10 dB, antena

Microstrip ini bekerja di frekuensi 1.96 GHz

dengan lebar pita dari 1.91 GHz hingga 1.99 GHz.

Gambar IV.12 Koefisien Refleksi (S11) hasil pengukuran

Antena Lungs Microstrip Array

IV.3.2.2 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)

Gambar IV.14 VSWR untuk pengukuran Antena Lungs

Microstrip Array

VSWR pada Gambar IV.12 yang merupakan

hasil pengukuran antena hasil prototipe Lungs

Microstrip Array. VSWR dari hasil pengukuran

telah memberikan nilai yang ideal (VSWR ≤ 2).

Pada frekuensi 1.96 GHz menujukkan nilai 1.721.

Perbandingan VSWR dari hasil simulasi dan

pengukuran dapat dilihat pada Gambar IV.13.

VSWR yang dihasilkan pada hasil pengukuran

menunjukkan nilai yang hampir sama

IV.3.2.3 Pola Radiasi

Sama seperti pengukuran antena sebelumnya,

kedua antena yakni receiver dan transmitter yang

telah telah diatur dan terhubung ke perangkat

dihadapkan dengan jarak 1 m kemudian diputar

tiap 1o searah jarum jam. Pengukuran ini dilakukan

Page 13: RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar

dalam dua kondisi yaitu, kondisi pengukuran

pola radiasi medan listrik dan kondisi pengukuran

pola radiasi medan magnet.

a. Pola Radiasi Antena pada Medan Magnet

Pola radiasi pada medan magnet dapat diukur

dengan melihat daya penerimaan antena pada

arah Azimuthnya. Kedua antena tersebut diatur

seperti terlihat pada gambar di bawah.

Gambar IV.16 Konfigurasi pengukuran pola radiasi antena

pada medan magnet

Gambar IV.17 Posisi antena pada pengukuran pola radiasi

medan magnet

b. Pola Radiasi Antena pada Medan Listrik.

Pola radiasi pada medan listrik dapat diukur

dengan melihat daya penerimaan antena pada

arah elevasinya.

Gambar IV.18 Konfigurasi pengukuran pola radiasi antena

pada medan listrik

Gambar IV.19 Posisi antena pada pengukuran pola radiasi

medan listrik

Data yang telah diperoleh dari hasil pengukuran diolah

melalui software Matlab 7.6 (Matlab R2008a) untuk

gambar pola radiasi seperti di bawah ini :

(a) (b)

Gambar IV.20 Gambar Hasil Pengukuran Pola Radiasi 2D

(a) Azimuth (b) Elevation

.

Pola radiasi pada hasil pengukuran terlihat tidak

menyerupai pola radiasi hasil simulasi disebabkan oleh

sulitnya mencapai dimensi yang tepat pada proses

pembuatan prototipe sesuai dimensi pada simulasi.

V. PENUTUP

V.1 SIMPULAN

Berdasarkan analisis hasil simulasi dan hasil

pengukuran prototipe Antena Lungs Microstrip

Array dengan menggunakan Software Ansoft High

Frequency Structural Simulator (HFSS) v11, dan

MATLAB R2008a, maka dapat disimpulkan

sebagai berikut :

1. Perancangan pada simulasi Antena Lungs

Microstrip Array untuk aplikasi GPS-SAR

Page 14: RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar

menghasilkan antena yang sesuai dengan

frekuensi yang diinginkan. Band frekuensi

Antena Lungs Microstrip Array yang

didapatkan terletak pada frekuensi 1.12 GHz -

1.24 GHz dengan frekuensi resonansi yaitu

pada 1.2 GHz. Sedangkan dari hasil

pengukuran, Antena Lungs Microstrip Array

bekerja pada band frekuensi 1.19 GHz hingga

1.27 GHz.

2. Perancangan pada Antena Lungs Microstrip

Array untuk aplikasi LTE menghasilkan antena

yang beroperasi pada frekuensi yang

diinginkan. Band frekuensi Antena Lungs

Microstrip Array terletak pada frekuensi 1.94

GHz sampai 1.98 GHz dengan frekuensi

resonansi 1.96 GHz. Sedangkan pada hasil

pengukuran, band frekuensinya terletak pada

frekuensi 1.91 GHz hingga 1.99 GHz.

3. VSWR yang diperoleh pada simulasi

perancangan antena dengan software Ansoft

HFSS v11 untuk aplikasi GPS dan LTE telah

memenuhi standar ideal (VSWR ≤ 2). VSWR

untuk aplikasi GPS adalah sebesar 1.2 untuk

hasil simulasi dan 1.6 untuk hasil pengukuran.

Sedangkan VSWR untuk aplikasi LTE adalah

1.8 untuk hasil simulasi dan 1.7 untuk hasil

pengukuran.

4. Simulasi Axial Ratio pada Software Ansoft

High Frequency Structural Simulator (HFSS)

v11 untuk aplikasi GPS adalah 2.3 dB,

sedangkan untuk aplikasi LTE adalah 2.2 dB.

Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa

untuk aplikasi GPS dan LTE memiliki

polarisasi melingkar.

V.2 SARAN

1. Perlu pengetahuan lebih dalam mengenai teori

Antena Array, khususnya Lungs Microstrip

Array dan software simulasi perancangan serta

metode optimalisasi lain yang digunakan untuk

perancangan.

2. Dibutuhkan antena standar yang memiliki

polarisasi circular dengan Right Hand Circular

Polarization (RHCP) dan Left Hand Circular

Polarization (LHCP) untuk digunakan dalam

pengukuran nilai axial ratio dari suatu antena

yang ingin diketahui karakteristik dan jenis

polarisasinya.

3. Perlu pengetahuan lebih dalam mengenai teori

circular polarized dan software simulasi

perancangan dan metode optimalisasi lain

yang digunakan untuk perancangan.

4. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang

antena circular polarized dan teknik

perancangannya untuk memaksimalkan kinerja

penerimaan antena internal terminal bergerak.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Balanis, Cosntantine A. 2005. Antenna Theory –

Analisis and Design, Third Edition. New

jersey : John Wiley and Sons.

[2] Diyah P.A, Roose. 2007. “Rancang Bangun

Antena Yagi Uda Berbasis Algoritma Genetika dan

Implementasinya Pada Wireless LAN 2,4 GHz”.

Surabaya : Politeknik Elektronika Negeri

Surabaya.

[3] Paramita, Rizqi. 2008. “Desain dan Implementasi

Antena Horn Piramidal untuk Link Line Of Sight

Wireless LAN 2,4 GHz”. Surabaya : Politeknik

Negeri Elektronika Surabaya Institut Teknologi

Sepuluh November.

[4] Bin Razin, Zulhani. 2007. “Performance Study of

Proximity Coupled Staked Configuration For

Wideband Microstrip Antenna”. Malaysia:

Universiti Teknologi Malaysia

[5] Suryono, Dian R.S dan Buwarda Sukriyah 2009.

“Perancangan Microstrip Antenna Untuk Aplikasi

Base Station Dan Mobile Station Pada Sistem

WiMAX (Worldwide Interoperability for

Microwave Access)”. Makassar : Universitas

Hasanuddin.

[6] Andrew Corporation. “Application/Engineering

Notes”. www.andrew.com, Balanis, C.A.

“Antenna Theory : Analysis and Design”. New

York. NY: Willey, 1982 Schrank, H. 1993. “IEEE

Antenna and Propagation Magazine”. 35;5, 50-1

[7] D.R. Lide, Ed. CRC Handbook of Chemistry and

Physics, 85th Ed. CRC Press. Boca Raton. 2004.

halaman 8-141

[8] J.R. Aguilar, M. Beadle, P.T. Thompson and

M.W.Shelley. The Microwave And Rf

Charactefustics of Fr4 Substrates.

[9] Rahmatullah dan Putra Eka Anton 2010. “Rancang

Bangun Antena Array untuk Aplikasi Generasi

Lanjut Sistem Komunikasi Nirkabel”. Makassar :

Universitas Hasanuddin

[10] Maliang, Sudirman dan Ardiyansyah 2011.

“Rancang Bangun Antena Microstrip Multiband

Page 15: RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar

dengan Polarisasi Circular untuk Aplikasi Antena

Internal Terminal Bergerak”. Makassar :

Universitas Hasanuddin

[11] Rambe, Hanafiah Ali 2008. “Rancang Bangun

Antena”. FT UI

[12] Siburian, Sandi 2011. “Evaluasi Kinerja MIMO-

OFDM dengan Modulasi Adaptif pada Long Term

Evolution dalam Arah Downlink”. Medan :

Universitas Sumatra Utara

[13] Kumar, Girish. 2003. “Broadband Microstrip

Antennas”. Griffith University

[14] Online Available (July 2004):

http://etd.lib.fsu.edu/theses/available/etd04102004

143656/unrestricted/Chapter3.pdf

[15] Abdelaziz, A.A. 2006. “Bandwidth Enhancement

Of Microstrip Antenna”. Misr University for

Science and Technology. Department of

Electronics and Communication Faculty of

Engineering.

[16] Andersen JB, Vaughan RG. “Transmitting,

receiving, and scattering properties of antennas”.

IEEE Antennas and Propagation Magazine.

2003;45(4):93-98.

[17] Nuzulia, Grifina. “Teknologi Antena MIMO pada

Long Term Evolution (LTE)”. Universitas

Diponegoro

[18] Yunda Kumala Nasution. “Arsitektur dan Konsep

Radio Access pada Long Term Evolution”.

Universitas Diponegoro

[19] Bambang Hutomo.2006”Bahan Ajar Antena

Propagasi”. Jakarta : Universitas Mercu

Buana

[20] Herman dan Saktiadi. 2010. “Pelacakan Posisi

Kendaraan Secara Online Menggunakan

Teknologi GPS dan GPRS”. Makassar:Universitas

Hasanuddin

[21] Tawabi, Ahmad Robby.2009.”Rancang Bangun

Antena Horn Konical utuk Aplikasi WLAN 2.4

GHz”.Surabaya:Institute Teknologi Sepuluh

Nopember

A.Asmi Pratiwi, lahir di Ujung

Pandang, 1989, Provinsi Sulawesi

Selatan, Indonesia. Anak pertama

dari pasangan Drs.A.Amirullah dan

Dra.Hj.A.Sainarwana. Memulai

Pendidikan di SD Muhammadiyah

Karuwisi Makassar pada tahun

1995, pendidikan lanjutan di SMP

Muhammadiyah 1 Makassar pada

tahun 2001, dan SMAN 5 Makassar pada tahun 2004.

Kemudian pada tahun 2007-sekarang menjalankan studi

S1 di Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas

Hasanuddin Makassar, subjurusan Teknik

Telekomunikasi dan Informasi.

Nadhifah, lahir di Wiringtasi, 1988,

Kelurahan Mangkoso, Kecamatan

Soppeng Riaja, Kabupaten Barru,

Provinsi Sulawesi Selatan, Indonesia.

Anak Kedua dari pasangan Sakka

Talitti, S.Pd dan Hj. Darmawati.

Memulai pendidikan di SD INP

Wiringtasi Barru pada tahun 1994,

pendidikan lanjutan di I’dadiyah DDI-AD Mangkoso

Barru pada tahun 2000, melanjutkan pendidikannnya di

tingkat MTs DDI-AD Mangkoso Barru pada tahun

2001, dan MA DDI-AD Mangkoso Barru pada tahun

2004. Kemudian pada tahun 2007-sekarang

menjalankan studi S1 di Jurusan Elektro Fakultas

Teknik Universitas Hasanuddin Makassar dengan

subjurusan Teknik Telekomunikasi dan Informasi.

Page 16: RANCANG BANGUN ANTENA LUNGS MICROSTRIP … · Jenis parameter-parameter antena menurut IEEE Standard Definition of Terms for Antennas, yaitu pola radiasi, intensitas radiasi, lebar