REALISASI ANTENA ARRAY MIKROSTRIP

SQUARE PATCH PADA RANGE FREKUENSI 2.4

GHZ – 2.483 GHZ UNTUK APLIKASI WLAN

Realization Of Square Patch Array Microstrip Antenna at

Frequency 2.4 GHz - 2.483 GHz for WLAN Application

PROYEK AKHIR untuk memenuhi sebagian persyaratan menyelesaikan

pendidikan Diploma III

Program Studi Teknik Telekomunikasi

Jurusan Teknik Elektro

diajukan oleh:

FAUZIYYAH

091331045

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2012

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ii

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Nama : Fauziyyah

NIM : 091331045

Tempat/Tanggal lahir : Cirebon, 22 September 1991

TK lulus tahun : 1997 di TK Aisyah Kota Cirebon

SD lulus tahun : 2003 di SD Negeri Bima Kota Cirebon

SLTP lulus tahun : 2006 di SMP Negeri 1 Kota Cirebon

SLTA lulus tahun : 2009 di SMA Negeri 1 Kota Cirebon

Tanggal permulaan kuliah : 2009

Prestasi yang pernah dicapai:

1. Anggota News Director UKM ELTRAS (Radio Kampus) periode 2010

2. Anggota Divisi Kesejahteraan Himpunan HIMATEL periode 2010

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iii

“Allah menyatakan bahwasanya tidak ada Tuhan (yang berhak disembah) melainkan

Dia, Yang menegakkan keadilan. Para malaikat dan orang-orang yang berilmu

(juga menyatakan yang demikian itu). Tak ada Tuhan (yang berhak disembah)

melainkan Dia, Yang Maha Perkasa lagi Maha Bijaksana.” ( Surat Ali Imran : 18)

Kupersembahkan karyaku ini

Untuk Bapakku yang Terbaik Nomor 1 di dunia

Mamahku tersayang yang semangat kasihnya selalu menopangku

Para motivatorku yang setia Ang leman, Ang Isal, Dila dan Lukman

Serta semua teman – teman yang selalu mensupport dan mendoakanku

-Just Fauziyyah-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iv

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur Alhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Allah SWT.

Melalui perjalanan panjang yang penuh tantangan dan hambatan yang tiada berarti

jika dibandingkan dengan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat

melaksanakan dan menyelesaikan Laporan Proyek Akhir yang berjudul “Realisasi

Antena Array Mikrostrip Square Patch Pada Range Frekuensi 2,4 GHz – 2,483

GHz Untuk Aplikasi WLAN”.

Dalam penyusunan laporan ini penulis banyak mendapatkan bantuan dan

bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis

mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak dan Mama tersayang yang selalu mengiringi bantuan baik moril

maupun materiil selama pengerjaan tugas akhir ini.

2. Kedua kakakku Sulaeman Faisal dan kedua adikku Nurfaadhilah serta

Lukman yang selalu memberikan doa dan motivasi yang berharga.

3. Bapak Sanam, ST, MT selaku dosen pembimbing yang telah banyak

membantu dan membimbing penulis dalam menyelesaikan proyek akhir ini

dengan sabar. Terimakasih Pak.

4. Bapak Andry Haidar, ST, MT. sebagai ketua Program Studi Teknik

Telekomunikasi.

5. Seluruh Staf Dosen dan Teknisi Prodi Teknik Telekomunikasi.

6. Teman-teman 3TCB “Buduks Squrepants” 09 “Ini dimulai dengan mimpi

yang indah kawan karena Tuhan akan memeluk mimpi kita”. Terimakasih

untuk mendapatkan cerita indah bersama kalian teman.

7. Teman – teman kosan yang telah bersama-sama berjuang pada waktu yang

terakhir kita. Semoga kita selalu diberikan kemudahan dan mendapat

perlindungan dari Allah SWT. Amin.

8. Satwika Narindra Dhipa yang telah mengisi serangkaian mozaik kehidupan

indah dengan penulis. Terimakasih Safa.

9. Semua teman seperjuangan proyek akhir antena atas canda dan tawanya.

10. Mahasiswa Telekomunikasi POLBAN 2008, 2009, 2010, dan 2011.

11. Dan berbagai pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu dalam

menyelesaikan proyek akhir ini.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

Akhir kata penulis mengucapkan Alhamdulillah dan dengan selalu

mengharap ridho هللا SWT. Penulisan Laporan Proyek Akhir ini masih jauh dari

sempurna, oleh sebab itu penulis mengharapkan kritik dan saran untuk

menyempurnakan laporan ini. Penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat

bagi semua pihak dan semoga dapat memperkaya ilmu pengetahuan terutama dalam

bidang telekomunikasi.

Bandung, Juni 2012

Penulis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vi

ABSTRAK

Pada proyek akhir ini, telah direalisasikan antena mikrostrip untuk aplikasi

WLAN pada range frekuensi 2,4 – 2,483 GHz. Antena ini menggunakan substrat

epoxy FR-4 yang konstanta dielektriknya 4,3. Antena mikrostrip ini dirancang

menjadi antena array menggunakan bentuk square patch dengan perturbasi sudut

(truncated corner) serta teknik pencatuan mikrostrip line. Hal ini bertujuan agar

menghasilkan gain yang cukup baik dan polarisasi lingkaran. Perancangan simulasi

ini menggunakan software CST Studio Suite 2010. Berdasarkan hasil pengukuran

antena diperoleh bandwidth sebesar 174,4 MHz pada range frekuensi 2381,80 MHz–

2556,20 MHz pada VSWR ≤ 2 dan return loss 32,96.

Kata kunci : Antena mikrostrip, WLAN, square patch, polarisasi lingkaran

ABSTRACT

In this final project has been realized mikrostrip antenna for WLAN

Applications at 2,4 GHz – 2,483 GHz range frequencies. This antena used FR4

Epoxy substrate which dielectric constant is 4,3. This microstrip antenna is arranged

in array methode with truncated corners square patch and feeding technique is

mikrostrip line. That aims to get gain a reasonably good and circular polarization.

This simulation project used CST Studio Suite 2010 Software. Based on the results

obtained by the measurement the bandwidth is 174,4 MHz on range frequency from

2381,80 MHz to 2556,20 MHz at VSWR ≤ 2 and return loss 32,96.

keywords : Microstrip antenna, WLAN , Square patch, Circular Polarization

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................................... i

DAFTAR RIWAYAT HIDUP ................................................................................. ii

KATA PENGANTAR .............................................................................................iv

ABSTRAK ..............................................................................................................vi

DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ x

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii

BAB I PENDAHULUAN ......................................................................................... 1

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

1.2 Perumusan Masalah .................................................................................... 1

1.3 Pemecahan Masalah.................................................................................... 2

1.4 Tujuan Proyek Akhir .................................................................................. 2

1.5 Batasan Masalah ......................................................................................... 2

1.6 Sistematika Laporan ................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN TEORITIS ................................................................................ 4

2.1 WLAN (Wireless Local Area Network)....................................................... 4

2.2 Antena ........................................................................................................ 5

2.3 Antena Mikrostrip ...................................................................................... 6

2.4 Karakteristik Dasar ..................................................................................... 7

2.5 Parameter – Parameter Antena .................................................................... 8

2.5.1 Pola Radiasi ......................................................................................... 9

2.5.2 Directivity ......................................................................................... 11

2.5.3 Gain .................................................................................................. 12

2.5.4 Bandwidth ......................................................................................... 12

2.5.5 VSWR ............................................................................................... 13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

viii

2.5.6 Return Loss ....................................................................................... 14

2.5.7 Impedansi Input Antena ..................................................................... 14

2.5.8 Polarisasi Antena ............................................................................... 15

2.6 Antena Array ............................................................................................ 16

2.7 Teknik Pencatuan ..................................................................................... 16

2.8 Antena Mikrostrip Polarisasi Sirkuler ....................................................... 20

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT ........................................... 23

3.1 Diagram Alir Perancangan Antena ............................................................ 23

3.2 Spesifikasi Antena .................................................................................... 23

3.3 Karakteristik Bahan .................................................................................. 24

3.4 Konstruksi dan Teknik Pencatuan Antena ................................................. 24

3.5 Perancangan Dimensi Antena ................................................................... 25

3.5.1 Dimensi Patch ................................................................................... 25

3.5.2 Perhitungan Dimensi Antena Mikrostrip Array .................................. 26

3.5.3 Dimensi Groundplane ........................................................................ 26

3.5.4 Dimensi Pencatu Antena .................................................................... 27

3.5.5 Dimensi Microstrip Line (Pembagi Daya) .......................................... 28

3.6 Simulasi Menggunakan CST Studio Suite 2010 ........................................ 33

3.7 Hasil Simulasi .......................................................................................... 33

3.8 Realisasi Alat............................................................................................ 37

BAB IV PENGUKURAN UNJUK KERJA DAN ANALISA ................................. 39

4.1 Pendahuluan ............................................................................................. 39

4.2 Pengukuran Return Loss, VSWR, dan Bandwidth ..................................... 39

4.2.1 Peralatan yang digunakan .................................................................. 40

4.2.2 Prosedur Pengukuran ......................................................................... 40

4.2.3 Hasil Pengukuran .............................................................................. 41

4.2.4 Analisa Hasil Pengukuran .................................................................. 47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ix

4.3 Pengukuran Pola radiasi ............................................................................ 48

4.3.1 Peralatan yang digunakan .................................................................. 48

4.3.2 Prosedur Pengukuran ......................................................................... 49

4.3.3 Hasil Pengukuran Pola Radiasi .......................................................... 50

4.3.4 Analisa Hasil Pengukuran Pola Radiasi ............................................. 53

BAB V PENUTUP ................................................................................................. 55

5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 55

5.2 Saran ........................................................................................................ 55

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 56

LAMPIRAN ........................................................................................................... 57

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Struktur antena mikrostrip ....................................................................... 6

Gambar 2. Bentuk fisik antena mikrostrip ................................................................. 7

Gambar 3. Contoh bentuk patch antena mikrostrip .................................................... 7

Gambar 4. Pola Radiasi Isotropis (a) H-plane (b) E-plane ......................................... 9

Gambar 5. Pola Radiasi Directional ........................................................................ 10

Gambar 6. Pola Radiasi Omnidirectional ................................................................ 10

Gambar 7. Parameter Pola Radiasi .......................................................................... 11

Gambar 8. Ilustrasi bandwidth pada VSWR ≤ 2 ...................................................... 13

Gambar 9. Jenis polarisasi ...................................................................................... 15

Gambar 10. Mikrostrip Line .................................................................................... 16

Gambar 11. Coaxial probe ...................................................................................... 17

Gambar 12. Aperture Coupling .............................................................................. 17

Gambar 13. Proximity Coupling.............................................................................. 18

Gambar 14. Corners dan rangkaian penggantinya ................................................... 18

Gambar 15. Corners dengan pengurangan luas daerah ............................................ 19

Gambar 16. Step in width dan rangkaian penggantinya ............................................ 19

Gambar 17. T - Junction dan rangkaian penggantinya ............................................. 20

Gambar 18. T - Junction dengan pengurangan luas daerah ...................................... 20

Gambar 19. Jenis Polarisasi Circular ...................................................................... 20

Gambar 20. Berbagai macam modifikasi konfigurasi antena mikrostrip persegi

polarisasi lingkaran ................................................................................................. 21

Gambar 21. Lokasi pencatuan yang dibutuhkan untuk polarisasi lingkaran ............. 22

Gambar 22. Diagram alir perancangan antena mikrostrip ........................................ 23

Gambar 23. Dimensi antenna square truncated patch ............................................. 25

Gambar 24. Dimensi Patch Antenna Mikrostrip ...................................................... 26

Gambar 25. Jarak Antar Elemen Antena ................................................................. 26

Gambar 26. Dimensi Microstrip Line ...................................................................... 28

Gambar 27. Corners pada saluran 100Ω ................................................................. 30

Gambar 28. T - Junction ......................................................................................... 31

Gambar 29. Corners pada saluran 50Ω ................................................................... 31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi

Gambar 30. Hasil perancangan susunan antena mikrostrip persegi truncated patch

beserta matching networknya (tampak atas) ............................................................ 32

Gambar 31. Tampilan CST 2010 beserta pemodelan antena mikrostrip ................... 33

Gambar 32. Respon Return Loss ............................................................................. 34

Gambar 33. Respon VSWR .................................................................................... 35

Gambar 34. Plot Pola Radiasi 2 Dimensi Menggunakan Software CST 2010 .......... 36

Gambar 35. Plot Pola Radiasi 3 Dimensi Menggunakan Software CST 2010 .......... 36

Gambar 36. Realisasi Pencetakan Antena Array Mikrostrip Square Patch .............. 37

Gambar 37. Realisasi Pencetakan Antena Array Mikrostrip Square Patch Tampak

Samping ................................................................................................................. 38

Gambar 38. Setup pengukuran Return Loss, VSWR dan Bandwidth Antena ........... 40

Gambar 39. Skema pengukuran Return Loss, VSWR dan Bandwidth...................... 41

Gambar 40. Respon Pengukuran Frekuensi Return Loss 1 ....................................... 41

Gambar 41. Respon Pengukuran VSWR 1 .............................................................. 42

Gambar 42. Respon Pengukuran Frekuensi Return Loss 2 ....................................... 43

Gambar 43. Respon Pengukuran VSWR 2 .............................................................. 44

Gambar 44. Hasil Perbedaan Return Loss Antara Simulasi dan Pengukuran ........... 45

Gambar 45. Hasil Perbedaan VSWR Antara Simulasi dan Pengukuran ................... 45

Gambar 46. Setup Pengukuran Pola Radiasi ............................................................ 48

Gambar 47. Hasil Plot Pola Radiasi E plane ............................................................ 50

Gambar 48. Hasil Plot Pola Radiasi H plane ........................................................... 51

Gambar 49. Hasil Plot Pola Radiasi Cross Polarization .......................................... 52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Spesifikasi WiFi .......................................................................................... 4

Tabel 2. Keuntungan dan Kerugian Antena Mikrostrip ............................................. 8

Tabel 3. Perbandingan dimensi hasil perancangan dengan simulasi ......................... 34

Tabel 4. Parameter Hasil Simulasi Return Loss ....................................................... 35

Tabel 5. Parameter Hasil Simulasi VSWR .............................................................. 35

Tabel 6. Parameter Hasil Simulasi .......................................................................... 37

Tabel 7. Hasil Pengukuran Return Loss 1 ................................................................ 41

Tabel 8. Hasil Pengukuran VSWR 1 ....................................................................... 42

Tabel 9. Hasil Pengukuran Return Loss 2 ............................................................... 43

Tabel 10. Hasil Pengukuran VSWR 2 .................................................................... 44

Tabel 11. Hasil Perbandingan Return Loss, VSWR dan Bandwidth Antara Simulasi

dan Pengukuran ...................................................................................................... 46

Tabel 12. Hasil pengukuran Pola radiasi E Plane..................................................... 50

Tabel 13. Hasil Pengukuran Pola Radiasi H Plane ................................................... 51

Tabel 14. Hasil Pengukuran Cross Polarization ...................................................... 52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xiii

DAFTAR PUSTAKA

[1] A. B. Simanjuntak.Teknik Antena (Modul Kuliah). Politeknik Negeri Bandung.

Bandung. 2008.

[2] Alaydrus, Mudrik . Antena Prinsip dan Aplikasi. Graha Ilmu. Yogyakarta,

2011.

[3] Arisani, Dewi. Realisasi Antena Mikrostrip Persegi Susun dengan Teknik

Pencatuan Coaxial Probe Feed Pada Frekuensi 3,5 GHz. Politeknik Negeri

Bandung. 2011.

[4] A.Sauki. Dasar Antena. Universitas Sumatra Utara. Medan. 2009.

[5] Balanis, Constantine A. Antenna Theory Analysis Design, Third Edition. New

York: John Wiley & Sons, Inc. 2005

[6] J. R. James and P. S. Hall. Handbook of Microstrip Antennas vol 1. London :

Peter Peregrinus, 1989.

[7] Pasaribu, Parlin. Wireless LAN. Parlin Publications. 2006

[8] Prayitno, Sutris. Perancangan dan Implementasi Antena Mikrostrip Persegi

(RMSA) 1B4T Menggunakan Susunan Multiresonator Pada Frekuensi 2.4GHz,

Tugas Akhir. IT Telkom. 2008.

[9] http://chemandy.com/calculators/microstrip-transmission-line-calculator-

hartley27.htm , 19 April 2012.