View
227
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
7/24/2019 Pola Radiasi Antena Dyah
1/5
JURNAL FISIKA MODERN Vol. 2, No. 1, (2013) 1-5 1
AbstrakSebuah percobaan analisa pola radiasi antenna
patch persegi dalam skala logaritmik dan linier ini telah
dilakukan. Percobaan ini bertujuan untuk menentukan
pola radiasi antenna dalam skala logaritmik dan linier.
Peralatan yang dibutuhkan yaitu network analyzer, kabel
prot penghubung, dan antenna patch persegi. Sinyal akan
ditampilkan pada network analyzer. Frekuensi yang
diambil yang paling efektif. Data yang diambil yang
tertinggi, dan posisi antenna diputar setiap 5 derajat
untuk mengukur tingkat sinyal. Dari percobaan ini
diketahui dari hubungan antara sudut dengan intensitas
linier bahwa dengan menggunakan antenna patch persegi
menghasilkan pola radiasi unidirectional.
Kata KunciAntena patch, pola radiasi
I. PENDAHULUAN
NTENA merupakan sebuah perangkat yang
digunakan untuk memancarkan dan/atau menerimagelombang elektromagnetik secara efisien. Antena
memiliki peranan penting dalam bidang komunikasi,aplikasi penggunaan antena yaitu sebagai alatkomunikasi tanpa kabel (Wireless Communication) yang
berupa sistem komunikasi personal (PCS), sistem Global
Positioning Satellite (GPS), Wireless Local AreaNetworks (WLAN), dan sebagainya[1].
Gelombang elektromagnetik merupakangelombang yang terdiri dari komponen medan listrik dan
komponen medan magnet, dimana keduanya salingtegak lurus terhadap arah rambatnya. Energi yang
dibawa oleh gelombang elektromagnetik tersebutmerupakan gabungan dari energi medan listrik danenergi medan magnet. Intensitas gelombang
elektromagnetik dinyatakan dengan persamaan berikut :
=1
22 (1)
Medan listrik maupun medan magnet tersebut dihasilkan
oleh benda yang bermuatan. Muatan yang diam maupunbergerak dengan kecepatan tetap maka tidak akan dapan
menghasilkan gelombang elektromagnetik, muatantersebut hanya akan mengeluarkan fluks magnetikdan/atau fluks listrik. Untuk menghasilkan gelombang
elektromagnetik maka muatan tersebut harus bergetardengan frekuensi tertentu, sehingga muatan tersebut
akan meradiasikan gelombang elektromagnetik denganfrekuensi yang sama dengan frekuensi getar muatansumber. Hal ini diimplementasikan pada pembuatan
antena. Antena disuplai menggunakan tegangan bolak-balik (AC), sehingga antena dapat memancarkangelombang elektromagnetik. Frekuensi yang biasadigunakan untuk mengeksitasi antena berada padaspektrum gelombang mikro. Dikarenakan antena
berhubungan dengan permasalahan elektrodinamikadimana muatan sumber berfluktuasi terhadap waktu,
sehingga medan listrik dirumuskan menggunakanpersamaan berikut ini :
=
(2)
Potensial skalar V diasumsikan sangat kecil apabiladiukur pada tempat yang jauh dari sumber sehingga
persamaan diatas dapat didekati dan dituliskanmenggunakan persamaan berikut ini :
(3)
Potensial vektor A dirumuskan seperti pada persamaan
berikut ini :
= 4
(4)
Persamaan potensial vektor A merupakan persamaan
dasar untuk menghitung pola radiasi suatu antenadengan dalam berbagai bentuk. Antena memiliki ragamyang cukup banyak mulai dari antena dipol yangmerupakan antena yang sederhan, antena patch, antenayagi, dan lain sebagainya. Pemilihan bentuk antena
ditentukan oleh beberapa hal yaitu arah radiasi utama(main lobe), kemampatan (robustness), gain, danefektivitas [3].
Karakteristik antena yang paling penting adalahpola radiasinya. Pola radiasi antena merupakan
pernyataan grafis yang menggambarkan sifat radiasisuatu antena pada medan jauh sebagai fungsi posisi
pada koordinat spheris (koordinat bola) untuk 3 dimensidan koordinat polar pada 2 dimensi. Jenis pola radiasiyang dihasilkan dari suatu antena menurut arah
pancarannya dibedakan menjadi beberapa macam yaitu1. Unidirectional
Pola radiasi ini cenderung memancarkangelombang elektromagnetik pada satu arah
2.
Bidirectional
Pola radiasi ini memancarkan gelombangelektromagnetik disekitar dua arah tertentu.
3. OmnidirectionalPola radiasi ini memancarkan gelombangelektromagnetik sama rata ke segala arah [2].
Analisa Pola Radiasi Antena Patch Persegi dalam
Skala Logaritmik dan LinierDyah Ayu Daratika, Belinda Prissy Farossa, Adhita Ferbi Irawati
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi
Sepuluh Nopember
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111E-mail: deeahayudaratikaa@yahoo.com
A
7/24/2019 Pola Radiasi Antena Dyah
2/5
JURNAL FISIKA MODERN Vol. 2, No. 1, (2013) 1-5 2
Antena dalam sistem komunikasi memerlukandesain yang ringan, ukuran yang kecil, sistem produksiyang sederhana, mudah terintegrasi dengan rangkaiandan memungkinkan untuk multifrekuensi. Karakteristikantena yang demikian merupak karakteristik dari antena
patc mikrostrip, dimana antena ini mempunyaibandwidth yang sempit. Salah satu pengukuran efektifdari suatu antena yaitu gain, dimana penambahan gainantena digunakan untuk menambah directivity. Antenamikrostrip patch persegi (rectangular) mengaplikasikan
substrat alumina sebagai bahan pembuatan antena yangbertujuan untuk memperbaiki gain, ketahanan radiasi,dan juga efisiensi. Alumina (Al2O3) yaitu aluminiumoksida yang merupakan senyawa kimia yang terdiri dari
aluminuim dan oksigen yang mempunyai titik leburtinggi, bersifat keras, dan tahan korosi. Dengankarakteristik yang dimiliki substrat alumina, maka akan
menghasilkan gain yang cukup tinggi dengan rangefrekuensi (93,3 GHz - 3,4 GHz). Pada antena patch
terdapat beberapa bagaian antara lain : patch yangterletak pada bagian atas dari antena yang terbuat dari
bahan konduktor yang berfungsi untuk meradiasikan
gelombang elektromagnetik ke udara, kemudian adabagian substrat yang berfungsi sebagai media penyalur
gelombang elektromagnetik dari sistem pencatuan,ketebalan substrat berpengaruh ada bandwidth dariantena, dan juga ada bagian garoundplane yang berada
pada lapisan bawah dan berfungsi sebagi reflektor yangmemantulkan sinyal yang tidak diinginkan
[3].
II.
METODE
Adapun cara kerja dalam percobaan ini, langkahyang pertama dilakukan yaitu dipersiapkan peralatan
dan bahan antara antena tipe patch, sebuah networkanalyzer, dan kabel prot penghubung. Peralatandirangkai seperti pada gambar 3.1. Tipe kabel prot
diperhatikan, tipe female atau tipe male. Kabel jenisfemale disambungkan dengan kabel jenis male.
Kemudian network analyzer dinyalakan. Antena dannetwork analyzer dihubungkan dengan kabel prot
penghubung. Sinyal yang tampil pada layar network
analyzer diperhatikan. Selanjutnya, diambil rentangfrekuensi yang diperkirakan paling efektif denganmenggunakan tombol start dan tombol stop frequency
pada network analyzer. Start frequency diatur pada 100
MHz dan stop frequency diatur pada 850 MHz. Setelahterlihat sinyal yang dihasilkan oleh pengaturan start danstop frequency, gambar sinyal diambil. Data tertinggi
pada masing-masing parameter diambil denganmenggunakan tombol marked yang terdapat pada
network analyzer. Kemudian posisi antena diputar setiap5 derajat hingga mencapai 360 derajat dan tingkat sinyal
yang terbaca di network analyzer diukur. Data yang
didapatkan berupa frekuensi dan intensitas. Dikarenakandata yang kita dapatka berupa data dalam skala radianmaka untuk mengkonversi menjadi skala linier dapatdigunakan persamaan
= 10
10 (5)Flow Chart :
Gambar 3.1Rangkaian alat untuk percobaan analisa pola
radiasi antena patch dalam skala logaritmik dan
linier
III. HASILDANPEMBAHASAN
Setelah dilakukan percobaan, didapatkan data berupa
frekuensi dan intensitas gelombang elektromagnetik.Berikut adalah tabel hasil percobaan analisa pola radiasi
antenna patch dalam skala logaritmik dan linier :
Alat dan Bahan disiapkan
Network Analyzer dinyalakan
Sinyal input diperhatikan
Rentang frekuensi yang paling efektif
diambil
Gambar sinyal dari rentang frekuensi tersebut
diambil
Data tertinggi dari masing-masing parameter
dicatat
Posisi antena diputar
setia 5 dera at
Hasil
Variasi sudut
Alat dan Bahan disiapkan
Network Analyzer dinyalakan
Sinyal input diperhatikan
Rentang frekuensi yang paling efektif
diambil
Gambar sinyal dari rentang frekuensi tersebut
diambil
Data tertinggi dari masing-masing parameter
dicatat
Posisi antena diputar
setia 5 dera at
7/24/2019 Pola Radiasi Antena Dyah
3/5
JURNAL FISIKA MODERN Vol. 2, No. 1, (2013) 1-5 3
Tabel 1. Data frekuensi dan intensitas gelombang EM
Tabel 1 diatas merupakan data dalam skala radian, danuntuk mendapatkan data dalam skala linier maka dapat
digunakan persamaan (5). Dari perhitungan yang telahdilakukan didapatkan data sebagai berikut :
Tabel 2. Data Intensitas dalam skala linier
Percobaan analisa pola radiasi antenna patchdalam skala logaritmik dan linier ini bertujuan untukmenentukan pola radiasi antenna dalam skala logaritmik
Sudut
()
frekuensi
(MHz)
Intensitas
(dBm)
f
(MHz)
I
(dBm)
0 100 51.16 185 100 50.72
5 106 47.43 190 100 50.91
10 106 48.74 195 104.5 50.63
15 106 50.32 200 106 51.2320 106 49.67 205 104.5 50.5
25 106 48.32 210 101.5 51.34
30 106 50.76 215 106 47.1
35 106 48.88 220 106 49.96
40 106 47.94 225 106 49.78
45 106 49.38 230 101.5 49.46
50 101.5 49.68 235 100 50.15
55 106 49.44 240 100 49.59
60 106 50.54 245 106 51.45
65 104.5 49.4 250 100 49.77
70 106 44.57 255 106 49.82
75 106 47.34 260 106 50.21
80 106 47.74 265 100 51.26
85 106 49.33 270 104.5 51.32
90 104.5 50.14 275 106 51.36
95 106 50.47 280 100 49.75
100 101.5 47.16 285 100 49.96
105 100 47.13 290 100 50.83
110 100 49.21 295 106 49.77
115 100 49.67 300 100 51.22
120 100 52.27 305 104.5 51.87
125 106 50.61 310 106 48.95
130 106 50.45 315 106 49.41
135 106 48.7 320 106 49.02
140 106 51.38 325 106 49.15
145 106 47.28 330 106 46.66
150 100 49.27 335 106 49.17
155 100 47.15 340 100 49.07
160 100 49.87 345 100 49.12
165 100 47.6 350 106 49.16
170 106 48.43 355 106 48.79
175 106 51.63 360 100 51.75
180 101.5 50.15
Sudut
()
Intensitasradian
(dBm)
Intensitas
Linier
Sudut
()
Intensitasradian
(dBm)
Inten
Lin
0 51.16 1.45E+50 185 50.72 5.25E
5 47.43 2.69E+46 190 50.91 8.13E
10 48.74 5.5E+47 195 50.63 4.27E
15 50.32 2.09E+49 200 51.23 1.7E
20 49.67 4.68E+48 205 50.5 3.16E
25 48.32 2.09E+47 210 51.34 2.19E
30 50.76 5.75E+49 215 47.1 1.26E
35 48.88 7.59E+47 220 49.96 9.12E
40 47.94 8.71E+46 225 49.78 6.03E
45 49.38 2.4E+48 230 49.46 2.88E
50 49.68 4.79E+48 235 50.15 1.41E
55 49.44 2.75E+48 240 49.59 3.89E
60 50.54 3.47E+49 245 51.45 2.82E
65 49.4 2.51E+48 250 49.77 5.89E
70 44.57 3.72E+43 255 49.82 6.61E
75 47.34 2.19E+46 260 50.21 1.62E
80 47.74 5.5E+46 265 51.26 1.82E
85 49.33 2.14E+48 270 51.32 2.09E
90 50.14 1.38E+49 275 51.36 2.29E
95 50.47 2.95E+49 280 49.75 5.62E
100 47.16 1.45E+46 285 49.96 9.12E
105 47.13 1.35E+46 290 50.83 6.76E110 49.21 1.62E+48 295 49.77 5.89E
115 49.67 4.68E+48 300 51.22 1.66E
120 52.27 1.86E+51 305 51.87 7.41E
125 50.61 4.07E+49 310 48.95 8.91E
130 50.45 2.82E+49 315 49.41 2.57E
135 48.7 5.01E+47 320 49.02 1.05E
140 51.38 2.4E+50 325 49.15 1.41E
145 47.28 1.91E+46 330 46.66 4.57E
150 49.27 1.86E+48 335 49.17 1.48E
155 47.15 1.41E+46 340 49.07 1.17E160 49.87 7.41E+48 345 49.12 1.32E
165 47.6 3.98E+46 350 49.16 1.45E
170 48.43 2.69E+47 355 48.79 6.17E
175 51.63 4.27E+50 360 51.75 5.62E
180 50.15 1.41E+49
7/24/2019 Pola Radiasi Antena Dyah
4/5
JURNAL FISIKA MODERN Vol. 2, No. 1, (2013) 1-5 4
dan linier. Percobaan ini menggunakan sebuah antenna
patch, dan dalam pengambilan datanya, dicatat setiapperubahan sudut sebesar 5
odimulai dari 0
o sampai
dengan 360o.Pada percobaan ini digunakan peralatan seperti
antena tipe patch, sebuah network analyzer, dan kabel
prot penghubung. Antena tipe patch merupakan antenapemancar yang dihubungkan dengan network analyzersebagai pembangkit sinyal sehingga dapat diamati polaradiasi antenanya. Karakteristik dari antenna patch
persegi empat ini yaitu antenna ini bkerja pada frekuensi
3,3 3,4 GHz, terbuat dari bahan dielektrik aluminaceramic (Al2O3) dimana karakteristik dari bahan inisendiri memiliki ketebalan dielektrik 0,637 mm,ketebalan konduktor 0,0008 mm. Spesifikasi antenna ini
memiliki nilai impedansi input 50, VSWR (VoltageStanding Wave Ratio) kurang dari 1,5, dengan polaradiasi unidirectional, polarisasi circular, dan gain
(penguat) lebih besar dari 2 dB. Desain dari antennapatch ini dipengaruhi oleh bahan substrat dan frekuensi
kerja dari antenna, karena 2 faktor ini akanmempengaruhi ukuran fisik dari antenna. Disamping ituada kabel prot berfungsi untuk menghubungkan antenna
dengan network analyzer, dimana pada penggunaankabel ini perlu diperhatikan jenis ujungnya male atau
female. Network Analyzer berfungsi untuk menganalisadan menangkap paket-paket data yang masuk dan keluar
pada jaringan, dimana jaringan yang dimaksudkan
adalah antenna patch. Pada network analyzer ini dapatdiamati sinyal yang ada pada antenna, beruba grafiksinusoidal yang dapat diamati pada gambar berikut ini :
Gambar 2. Sinyal antenna patch
Dari sinyal yang ada pada antenna patch yang berupa
grafik sinusoidal diatas, dicari sinyal tertinggi padaselang 850 MHz, dimana sinyal tersebut diamati yang
paling tinggi dan paling rapat sehingga dapatdiasumsikan bahwa pada gelombang tersebut merupakangelombang yang memiliki return loss paling kecil.
Pengukuran return loss bertujuan untuk mengetahuibesarnya daya yang tidak kembali ke unit pemancar atau
terserap oleh antenna. Dilakukan pengukuran gelombang
yang memiliki return loss kecil sehingga dapat
diasumsikan bahwa pada antenna dayanya konstan.Dari data pada table 1 diatas dapat dibuat grafikhubungan antara sudut dan intensitas radian yang dapatdiamati pada gambar berikut ini :
Gambar 3. Hubungan antara sudut dengan intensitasradian
Gambar 4. Hubungan antara sudut dengan intensitas
linier
Pada gambar 3 dapat dilihat hubungan antara
sudut dengan intensitas radian. Tetapi untuk mengetahuijenis pola radiasinya merupakan hubungan antara sudut
dengan intensitas liniernya sehingga dilakukanperhitungan menggunakan persamaan (5), dan
didapatkan data seperti yang dapat dilihat pada table 2.Dari table 2 tersebut dapat dibuat hubungan antara sudutdengan intensitas liniernya. Berdasarkan gambar 4
diatas, hubungan antara sudut dengan intensitas linieryang diperoleh dari antenna patch ini merupakan pola
radiasi unidirectional. Hal ini dikarenakan pola radiasiyang ada pada gambar diatas menunjukkan bahwa pola
0
100
200
300
400
1
23456789101112131415161718192021222324
2526
272829303132333435363738394041
42434445
464748
4950
51525354555657585960616263646566
67686970717273
teta
I (dBm)
0
5E+50
1E+51
1.5E+51
2E+511
234567891011121314151617181920212223
2425
2627
28293031323334353637383940414243
44454647
4849
50515253
54555657585960616263646566
6768697071
7273
teta
I
7/24/2019 Pola Radiasi Antena Dyah
5/5
JURNAL FISIKA MODERN Vol. 2, No. 1, (2013) 1-5 5
radiasinya memancarkan gelombang elektromagnetik
dominan pada satu arah saja.
IV. KESIMPULAN
Dari percobaan analisa pola radiasi antena patch dalam
skala logaritmik dan linier diketahui dari hubungan
antara sudut dengan intensitas linier bahwa dengan
menggunakan antenna patch persegi menghasilkan pola
radiasi unidirectional.
UCAPANTERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada asistenlaboratorium optik, Belinda Prissy Farossa, dan AdhitaFerbi Irawati (asisten dalam percobaan analisa pola
radiasi antena patch dalam skala logaritmik dan linier),yang telah bersedia membantu baik sebelum maupun
pada saat percobaan hingga laporan ini selesai ditulis.
DAFTARPUSTAKA
[1] Collin, R.E.1985. Antennas and RadiowavePropagation .McGraw-Hill:New York.
[2] Julysar, Rizal P.D dan Santoso, Budi.2005.Perancangan dan Pembuatan Antena Horn DualPiramidal Dula Polarisasi untuk Aplikasi Wimax di
Indonesia.EEPIS:Surabaya.[3] J. R. James and P.S.Hall.1989.Handbook of
Microstrip Antena.Peter Pelegrinus:London[4] Modul praktikum antenna.Fisika Laboratorium
Optik.2014
Recommended