Upload
doanhuong
View
263
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
27 Universitas Indonesia
BAB 3
ANTENA MIKROSTRIP SLOT SATU DAN DUA ELEMEN DENGAN
BENTUK RADIATOR SEGIEMPAT
3.1. Pendahuluan
Antena slot mikrostrip menggunakan slot berbentuk persegi panjang ini
merupakan modifikasi dari desain-desain antena sebelumnya untuk memperlebar
bandwidth. Desain antena slot mikrostrip pertama dirancang menggunakan slot
yang dicatu oleh saluran mikrostrip [5] seperti terlihat pada Gambar 3.1. Dimana
panjang saluran mikrostrip melintasi dari ukuran slot sepanjang Lm sebagai tuning
stub. Perancangan tersebut menghasilkan lebar bandwidth sebesar 900 MHz pada
jarak frekuensi dari 4,8 GHz sampai 5,7 GHz. Perancangan lain pada antenna slot
mikrostrip menggunakan pencatu saluran mikrostrip berbentuk seperti garpu yang
berfungsi sebagai tuning stub [7]. Tuning stub tersebut diletakan tepat dibawah
slot seperti terlihat pada Gambar 3,2. Antena tersebut menghasilkan bandwidth
yang lebih lebar sebesar 1,4 GHz pada jarak frekuensi dari 1,6 GHz sampai 3
GHz. Berdasarkan kedua antena acuan tersebut dilakukan modifikasi agar
menghasilkan bandwidth yang lebih lebar dengan cakupan frekuensi antara 1
sampai 6 GHz. Modifikasi yang dilakukan dengan menambahkan stub pendek
yang dihubungkan secara shunt pada pencatu saluran mikrostrip seperti terlihat
pada Gambar 3.3.
Gambar 3.1. Antena Slot Mikrostrip Dalam Acuan. Geometri antena (Ls = 44,3
mm, Ws = 2,9 mm, Wm = 4,8 mm, Lm = 12,8 mm dan Lf = 48,5 mm) dan Substrat
( rε =2,2 dan h = 1,6 mm) [5].
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.
28
Universitas Indonesia
Gambar 3.2. Antena Slot Mikrostrip Dalam Acuan [7]. Geometri Antenna (L = W
= 53,7 mm, wf = 0,152, l1 = 15 mm, l2 = 2 mm, l3 = 15,9 mm) dan Substrat ( rε =
4,4 dan h = 0,8 mm).
Perancangan antena slot mikrostrip ini dilakukan melalui tahap simulasi
menggunakan perangkat lunak microwave office 5.0, pengukuran parameter-
parameter antena dan analisa hasil pengukuran. Pengukuran antena yang
dirancang pada penelitian ini dilakukan di Labolatorium Telekomunikasi,
Departemen Teknik Elektro, Universitas Indonesia, Depok. Parameter-parameter
antena yang diukur meliputi; frekuensi resonansi, return loss, pola radiasi, gain,
lebar-pita (bandwidth) dan pola radiasi (beamwidth). Antena rancangan ini
merupakan antena mikrostrip dengan slot tunggal segiempat yang dicatu
menggunakan saluran mikrostrip dengan multi tuning stub. Setelah diperoleh
kesesuaian antara hasil simulasi dengan pengukuran, maka dilakukan
pengembangan dari antena tersebut menggunakan dua slot segiempat. Sehingga
antenna kedua membentuk suatu antenna array, dimana konfigurasi jaringan
impedansinya menggunakan teknik yang sama yaitu multi tuning stub.
Antena mikrostrip rancangan diukur sebagai penerima, sedangkan antenna
pemancarnya menggunakan antenna yang sama seperti antenna rancangan. Hasil
pengukuran dan karakterisasi antena tersebut selanjutnya dijadikan dasar analisis.
Alat ukur yang digunakan untuk melakukan pengukuran tersebut yaitu; network
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.
29
Universitas Indonesia
Analyzer, untuk pengukuran VSWR, frekuensi resonansi, Impedansi masukan,
refleksi / return loss, bandwidth, gain, dan pola radiasi. Kedua untuk pengukuran
pola radiasi diagunakan alat Spectrum Analyzer dan Sweep Oscillator. Selain itu
digunakan power meter untuk mengukur gain antena.
Secara umum langkah perancangan antena ini dimulai dengan menentukan
lebar dan panjang resonansi dari slot. Langkah berikutnya menentukan lebar
saluran catu mikrostrip sebagai fungsi nilai impedansi karakteristik. Kemudian
menempatkan posisi saluran catu mikrostrip terhadap panjang slot dimana saluran
ditempatkan pada pusat dari panjang slot atau simetris. Menentukan lebar dan
panjang dari saluran mikrostrip berbentuk seperti garpu yang disisipkan dibawah
slot dalam piranti lunak. Berikutnya menentukan jarak dan panjang tuning stub
untuk mendapatkan penyesuaian antara impedansi karakteristik dengan impedansi
slot. Setelah dibuat geometri antena dalam piranti lunak, dilakukan simulasi untuk
mendapatkan parameter antena; bandwidth, pola radiasi dan impedansi masukan.
Setelah diperoleh bandwidth yang paling lebar dilakukan pabrikasi antena dengan
ukuran geometri berdasarkan hasil simulasi. Terakhir dilakukan pengukuran
dalam laboratorium untuk memperoleh parameter bandwidth, pola radiasi,
impedansi masukan dan gain antena. Secara jelas prosedur perancangan tersebut
dijelaskan dalam sub-bab 3.2.
3.2. Rancangan MSA Dicatu Saluran Mikrostrip Multi Tuning Stub
Pada bagian ini hasil simulasi return loss vs frequency telah dilakukan
beberapa kemungkinan untuk mencapai bandwidth yang paling lebar pada antena
slot mikrostrip (MSA). Geometri antena slot yang dicatu menggunakan saluran
mikrostrip dengan rangkaian penyesuaian tuning stub seperti terlihat pada Gambar
3.3. Slot dan saluran catu dibuat pada satu lapis substrat dengan tebal 1,52 mm,
permitivitas dielektrik rε =3,2 dan rugi tangensial sebesar 0,0025. Saluran
mikrostrip multi tuning stub terdiri dari tuning stub berbentuk seperti garpu yang
disisipkan dibawah slot dan panjang tuning stub ls yang dihubungkan secara shunt
dengan saluran pencatu utama pada jarak ds dari pinggir slot. Tuning stub bentuk
garpu terdiri dari panjang stub l3, dua cabang stub dengan panjang yang sama l2,
dan jarak antara pusat saluran kedua cabang l1.
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.
30
Universitas Indonesia
Gambar 3.3. Ukuran Antena Perancangan Dari Hasil Pengukuran ( l1= 2,3 cm,
l2=1,9 cm , l3= 0,3 cm, ds= 2,3 cm, ls= 0,3 cm, wf = 0,4 cm, W = 4,3 cm, L = 6
cm). Lebar dan Panjang Substrate : 100 mm x 100 mm
Langkah pertama dalam merancang antena ini yaitu menentukan lebar slot
W menggunakan persamaan (4) diperoleh 41.4 mm dengan mempertimbangkan
konstanta permeativitas substrat 3,2 dan frekuensi resonansi 2,5 Ghz. Lebar W
digunakan untuk menghitung panjang ekivalen SL∆ menggunakan persamaan (3)
dengan mempertimbangkan tebal substrat 1,52 mm dan nilai permeativitas relatif
efektif menggunakan persamaan (27) diperoleh sebesar 3,0097. Setelah itu
ditentukan panjang resonansi slot antena menggunakan formulasi pada persamaan
(2) diperoleh sebesar 56,7 mm. Langkah kedua yaitu menentukan lebar saluran
catu mikrostrip wf untuk nilai impedansi karakteristik sebesar 50 Ohm
menggunakan formulasi pada persamaan (29) dengan mempertimbangkan nilai
permeativitas relatif efektif pada persamaan (27) diperoleh sebesar 3,33 mm.
Langkah ketiga menentukan nilai jarak stub ds dan panjang stub pendek ls
menggunakan formulasi pada persamaan (30) dan (31) dengan menggunakan nilai
SWR = 2. Kemudian antena slot mikrostrip untuk ukuran W, L, wf, ds dan ls
digambarkan dalam piranti lunak Microwave Ofiice dengan desain seperti terlihat
pada Gambar 3.1. Dimana saluran catu mikrostrip disisipkan dibawah slot pada
posisi sentral. Langkah keempat yaitu menentukan ukuran saluran mikrostrip
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.
31
Universitas Indonesia
bentuk seperti garpu dengan nilai panjang l1, l2 dan l3 dilakukan perubahan ukuran
dalam simulasi sampai diperoleh bandwidth yang paling lebar. Secara lengkap
semua nilai perubahan geometri antena terhadap bandwidth dapat dilihat pada
Gambar 3.4 sampai 3.6.
Gambar 3.4. Variasi Perubahan Jarak Antara Pusat Saluran Kedua Cabang (l1 =
2,3 cm = 0,72 λ) Terhadap Bandwidth Pada Nilai L= 6 cm dan W= 4,3 cm.
Asumsi Ukuran l2=2 cm dan l3= 3,3 cm
Gambar 3.5. Variasi Perubahan Dua Cabang Stub Dengan Panjang Yang Sama (l2
= 1,9 cm = 0,62 λ) Terhadap Bandwidth Pada Nilai L= 6 cm dan W= 4,3 cm.
Asumsi Ukuran l1= 2,3 cm dan l3= 3,3 cm
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.
32
Universitas Indonesia
Pada saluran mikrostrip dengan multi tuning stub memberikan kontribusi
yang sangat signifikan terhadap lebar bandwidth dan return loss. Untuk saluran
mikrostrip dengan bentuk garpu yang berada dibawah slot memberikan efek
kopling ganda yang menghasilkan factor kualitas Q rendah sehingga lebar
bandwidth akan meningkat. Dari hasil simulasi pada Gambar 3.4 memperlihatkan
bahwa dua cabang l1 yang ukurannya kurang atau lebih dari 2,3 cm akan
menurunkan bandwidth sampai 2 GHz. Untuk panjang cabang l2 optimal pada 1,9
cm, jika panjangnya lebih pendek atau sebaliknya akan menurunkan bandwidth
sekitar 0.5 sampai 1 GHz seperti terlihat pada Gambar 3.5. Pada akhirnya, untuk
mengkompensasi bagian imajiner dari impedansi karakteristik saluran mikrostrip
digunakan batang penyesuaian yang terhubung secara shunt. Jarak batang
penyesuaian pada posisi ds=2,3 cm yang memberikan impedansi penyesuaian
maksimum ketika panjang batang ls dibuat sependek mungkin. Dalam Gambar
3,6, jika posisi batang penyesuaian dibuat lebih rendah atau lebih tinggi
bandwidth akan menyempit.
Gambar 3.6. Variasi Perubahan Jarak Batang Penyesuaian (ds = 2,3 cm) Terhadap
Bandwidth Pada Nilai L= 6 cm dan W= 4,3 cm. Asumsi Ukuran l1= 2,3 cm, l2=2
cm dan l3= 3,3 cm
Dari Gambar 3.4, 3.5, dan 3.6 menunjukan bahwa pelebaran bandwidth
sangat ditentukan oleh variabel l1 , l2 dan ds yang memberikan kontribusi cukup
besar. Setelah diperoleh bandwidth yang paling lebar maka dilakukan pabrikasi
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.
33
Universitas Indonesia
antena untuk dilakukan pengukuran. Dengan menggunakan Network Analyzer
telah diperoleh hasil pengukuran return loss yang sesuai dengan hasil simulasi.
Perbandingan hasil pengukuran dan simulasi karakteristik return loss terhadap
bandwidth dari antena tersebut seperti terlihat pada Gambar 3.7. Pencapaian
VSWR ≤ 2 diperoleh dari frekuensi 1,3 sampai 5,1 GHz. Lebar bandwidth
tersebut diperoleh dengan mengendalikan panjang dari l1 , l2 dan jarak ds.
Bandwidth optimal antena diperoleh dengan mengendalikan saluran mikrostrip
yang disisipkan dibawah slot sebesar S (l2 + l3 ). Panjang S memberikan efek
kopling yang menyebabkan faktor kualitas Q ketika mendekati L/2. Impedansi
akan menurun jika pajang S kurang atau lebih dari L/2. Untuk menurunkan
VSWR pada saluran digunakan batang penyesuaian untuk disesuaikan dengan
impedansi lot pada frekuensi yang sangat lebar. Impedansi bandwidth yang sangat
lebar ketika batang penyesuaian berada pada jarak ds= 2,3 cm. Bandwidth tersebut
akan menyempit ketika jarak ds lebih jauh atau lebih dekat dari ujung slot.
-40
-30
-20
-10
0
1 2 3 4 5 6
Frequency (GHz)
Ret
urn
Lo
ss (
dB
)
Measured
Calculated
Gambar 3.7. Hasil Pengukuran dan Simulasi Nilai Return Loss Terhadap
Frekuensi Untuk Antena Mikrostrip Slot Segiempat Tunggal
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.
34
Universitas Indonesia
Dari grafik return loss pada Gambar 3.7 menunjukan perbandingan lebar
bandwidth antara hasil pengukuran dan simulasi. Terdapat dua frekuensi resonansi
pada grafik return loss dari hasil simulasi dan pengukuran. Dari kedua grafik
tersebut terjadi pergeseran frekuensi resonansi, baik di frekuensi rendah maupun
frekuensi tinggi. Frekuensi resonansi rendah berada pada frekuensi 2,1 GHz dan
frekuensi tinggi pada 3,7 GHz untuk hasil simulasi. Hasil pengukuran
menunjukan frekuensi resonansi rendah berada di 1,6 GHz dan frekuensi tinggi di
3,9 GHz. Sehingga terjadi penyimpangan frekuensi resonansi antara hasil
pengukuran dan simulasi sebesar 0,5 GHz (23%) pada frekuensi rendah dan 0,2
GHz (5,4 %) pada frekuensi tinggi. Dari data-data hasil pengukuran bab
sebelumnya menunjukkan bahwa antena mikrostrip rancangan mengalami deviasi
atau pergeseran frekuensi sebesar 1,36 % dari frekuensi rancangan 5,1 GHz.
Faktor pergeseran frekuensi resonansi disebabkan oleh perbedaan ukuran
slot dalam simulasi dengan ukuran slot hasil pabrikasi. Kesalahan fabrikasi
dimungkinkan terjadi berupa ketidaktepatan pencetakan ukuran dimensi slot
antena dalam ukuran milli meter. Mengingat teknologi pabrikasi menggunakan
teknik konvensional yaitu Photo Etching dimana terjadi perbedaan ukuran slot
pada saat membuat lay out dan pelarutan. Dalam perancangan ini menggunakan
jenis substrat copper clad dari GIL Technologies yang mana cukup rentan terjadi
kesalahan pada saat proses pabrikasi.
Pola radiasi antenna ini diukur menggunakan Spectrum Analyzer dan
Network Analyzer. Pola radiasi diukur pada frekuensi 1,3 GHz, 2,3 GHz, 3,2 GHz
and 4,5 GHz. Gambar 3.9 menunjukan bidang-H dan bidang-E pada setiap step
frekuensi dimana kedua bidang memiliki pola radiasi yang hampir sama. Pola
radiasi tersebut mempunyai pola broadside untuk semua step frekuensi.
Gain antenna pada Gambar 3.1 diukur menggunakan model antenna yang
sama pada jarak 1 meter. Gain antena diukur di setiap step frekuensi dari 3,5 GHz
sampai 5,3 GHz. Gain antenna tersebut tertinggi 8,9 dB pada 4,5 GHz dan
terendah sebesar 6,87 dB pada 3,7 GHz seperti terlihat pada Gambar 3.8.
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.
35
Universitas Indonesia
Gain A nt enna
0
2
4
6
8
10
3.5 3.7 4.1 4.5 5 5.3
Frequency (GHz)
Gai
n (dB)
Gambar 3.8. Gain Antena Slot Tunggal
Ultrawideband Slot Antenna at 1.3 GHz
-40
-20
0
H-plane E-plane
a.
Ultrawideband Slot antenna at 2.3 GHz
-40
-20
0
H-plane E-plane
b.
Ultrawideband Slot Antena at 3.2 GHz
-40
-20
0
H-plane E-plane
c.
Ultrawideband Slot Antenna at 4.5 GHz
-40
-20
0
H-plane E-plane
d.
Gambar 3.9 (lanjutan). Hasil Pengukuran Pola Radiasi Untuk Antena Mikrostrip
Slot Tunggal.
a. Untuk frekuensi 1,3 GHz
b. Untuk frekuensi 2,3 GHz
c. Untuk frekuensi 3,2 GHz
d. Untuk frekuensi 4,5 GHz
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.
36
Universitas Indonesia
Impedansi masukan yang diinginkan dalam perancangan antena ini adalah
sebesar 50 Ω. Dari hasil simulasi pada jarak frekuensi dari 1,3 GHz sampai 5,1
GHz diperoleh nilai impedansi masukan yang mendekati yaitu -5 dan +5 dari nilai
50 Ω. Frekuensi yang mendekati nilai impedansi tersebut adalah 1,47 GHz dan
3,87 GHz. Secara lengkap nilai impedansi tersebut seperti terlihat pada Gambar
3.10 dan Tabel 3.1.
Gambar 3.10. Impedansi Masukan Antena Perancangan Pada Gambar 3.1.
Tabel 3.1. Nilai Imajiner dan Ril Dari Impedansi Masukan Pada Gambar 3.3.
3.3. Rancangan Antena Mikrostrip slot Array Dua Elemen
Gambar 3.11 merupakan geometri antenna mikrostrip dua slot dengan bentuk
segiempat. Antena tersebut menghasilkan lebar bandwidth sebesar 5,85 GHz dari
jarak frekuensi 0,90 GHz sampai 6,75 GHz. Antena ini menggunakan substrat
dengan konstanta dielektrik 3,2 dan ketebalan 1,52 mm dan total ukuran sebesar
16 x 16 cm.
Frekuensi
(GHz)
ZIN
(Real)
ZIN
(Imaginer)
1,3 77,8 34,00
1,47 51,29 1,47
3,87 52,38 -13,47
5,18 29,92 -17,99
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.
37
Universitas Indonesia
Langkah awal dalam menentukan jarak antar elemen dihitung menggunakan
pendekatan dengan formulasi sebagai berikut [3] :
4
1 λ
−=N
Nd (3.2)
Atau
4
λ≅d (3.3)
Dimana N merupakan jumlah elemen dalam array dan λ merupakan panjang
gelombang pada slot. Namun dalam simulasi, nilai d mengalami perubahan pada
saat optimalisasi antena untuk mendapatkan bandwidth yang paling lebar.
Gambar 3.11. Geometri Antena Mikrostrip Array Dua Slot Segiempat Dari Hasil
Simulasi (l1= 2,3 cm, l2=1,9 cm , l3= 0,3 cm, ds= 2,3 cm, ls= 0,3 cm, wf = 0,4 cm,
W = 4,3 cm, L = 6 cm , do = 2,25 cm, lo = 0,3 cm, D= 0,3 cm ). Substrat : 16 x 16
cm (ε = 3,2, t = 1,52 mm).
3.3.1. Pengaruh Perubahan Tuning Stub Terhadap Bandwidth
Untuk mengetahui sejauh mana pengaruh saluran mikrostrip tuning stub
dalam pengendalian kondisi penyesuaian antara saluran transmisi dan radiator
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.
38
Universitas Indonesia
(slot), maka dilakukan perubahan pada jarak tuning stub (ds) pada saluran utama
dan jarak antara slot (D).
Gambar 3.12. Variasi Perubahan d0 Secara Serempak Terhadap Bandwidth.
Pada perubahan jarak stub d0 juga terjadi perubahan lebar bandwidth
dimana d0 = 2,3 cm akan mendapatkan lebar bandwidth yang optimal sebesar
5,85 GHz. Jika d0 < 2,3 cm terjadi pengecilan lebar bandwidth terhadap lebar
bandwidth yang optimal dimana untuk d0 = 1,6 cm terjadi pengecilan lebar
bandwidth sebesar 2,36 GHz dan untuk d0 = 1,3 cm terjadi pengecilan lebar
bandwidth sebesar 1,3 GHz.
Jika ds1 > 2,3 cm terjadi pengecilan lebar bandwidth terhadap lebar
bandwidth yang optimal dimana untuk d0 = 2,6 cm terjadi pengecilan lebar
bandwidth sebesar 0,01 GHz dan untuk d0 = 3,3 cm terjadi pengecilan lebar
bandwidth sebesar 1,35 GHz. Secara lengkap perubahan jarak stub d0 tersebut
dapat dilihat pada Gambar 3.12.
Gambar 3.13. Variasi Perubahan Panjang Antara Cabang Saluran Pencatu
Dengan Pinggir Slot D Terhadap Bandwidth.
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.
39
Universitas Indonesia
Pada perubahan jarak antara slot juga mempengaruhi terhadap peningkatan
bandwidth. Pada jarak antar slot D = 0,3 cm akan mendapatkan lebar bandwidth
yang optimal sebesar 5,85 GHz. Jika D > 0,3 cm terjadi penyempitan lebar
bandwidth terhadap lebar bandwidth yang optimal dimana untuk D = 1.6 cm
terjadi penyempitan lebar bandwidth sebesar 0,09 GHz. Selanjutnya untuk D = 1,9
cm terjadi pengecilan lebar bandwidth sebesar 0,9 GHz dan pada D = 2,6 cm
terjadi pengecilan lebar bandwidth sebesar 3,09 GHz. Secara lengkap perubahan
tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.13.
Dari semua perubahan pada setiap geometri antenna dua slot array
diperoleh lebar bandwidth yang paling lebar sebesar 5,85 GHz pada jarak
frekuensi dari 0,9 GHz sampai 6,75 GHz seperti terlihat pada Gambar 3.14.
0.5 2.5 4.5 6.5 8Frequency (GHz)
Return Loss vs Frequency
-50
-40
-30
-20
-10
00.90132 GHz-10 dB
6.7544 GHz-10 dB
DB(|S(1,1)|)Two Slots Array
Gambar 3.14. Hasil Simulasi Antenna Mikrostrip Array Dual Slot Segiempat
3.3.2. Pola Radiasi
Hasil simulasi pola radiasi dari antena ini pada frekuensi operasi 1,5 GHz,
2,5 GHz, 3,5 GHz, 4,5 GHz, 5,5 GHz diperlihatkan pada Gambar 3.15. Pola
radiasi bersifat broadside pada setiap step frekuensi. Bidang horizontal (bidang-H)
ditunjukan pada grafik dengan simbol . Sedangkan pada bidang vertikal
(bidang-E) ditunjukan pada grafik dengan simbol .
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.
40
Universitas Indonesia
0-10-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
-160
-170 1
80
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
2010
Radiation Pattern at 1 5 GHzMag Max
10 dB
Mag Min-40 dB
10 dBPer Div
DB(E_Phi(0,2))[2]Two Slots Array
DB(E_Theta(60,2))[2]Two Slots Array
0-10-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
-160
-170 1
80
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
2010
Radiation Pattern at 2 5 GHzMag Max
10 dB
Mag Min-40 dB
10 dBPer Div
DB(E_Theta(60,2))[3]Two Slots Array
DB(E_Phi(0,2))[3]Two Slots Array
0-10-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
-160
-170 1
80
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
2010
Radiation Pattern at 3 5 GHzMag Max
10 dB
Mag Min-40 dB
10 dBPer Div
DB(E_Theta(60,2))[4]Two Slots Array
DB(E_Phi(0,2))[4]Two Slots Array
0-10-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
-160
-170 1
80
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
2010
Radiation Pattern at 4 5 GHzMag Max
10 dB
Mag Min-40 dB
10 dBPer Div
DB(E_Phi(0,2))[5]Two Slots Array
DB(E_Theta(60,2))[4]Two Slots Array
0-10-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
-160
-170 1
80
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
2010
Radiation Pattern at 5 5 GHzMag Max
10 dB
Mag Min-40 dB
10 dBPer Div
DB(E_Theta(60,2))[6]Two Slots Array
DB(E_Phi(0,2))[6]Two Slots Array
Gambar 3.15. Pola Radiasi Antena Perancangan Pada Gambar 3.10 Untuk Setiap
Tahap Frekuensi (a) 1,5 GHz (b) 2,5 GHz (c) 3,5 GHz (d) 4,5 GHz (e) 5,5 Ghz
3.3.3. Gain Antena
Dari Gambar 3.16 terlihat bahwa gain antena ini bervariasi pada rentang
frekuensi dari 0,9 Ghz sampai 6,7 Ghz. Sementara pada rentang frekuensi tersebut
nilai return loss berada diatas -14 dB sampai -20 dB. Terdapat nilai gain yang
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.
41
Universitas Indonesia
paling besar pada frekuensi 2,5 GHz yaitu sebesar 8,9 dB dan yang terendah
sebesar 1,1 dB pada frekuensi 4,5 GHz. Hal menunjukan bahwa gain antenna
merupakan fungsi luas slot dan frekuensi. Karena luas slot adalah tetap sedangkan
nilai frekuensi bervariasi.
0.5 2.5 4.5 6.5 8Frequency (GHz)
Gain
-5
0
5
10
4.523 GHz1.146 dB
2.508 GHz8.916 dB
0.957 GHz4.938 dB
6.767 GHz6.135 dB
DB(|SF_TPwr(0,0)|)[*]Two Slots Array
Gambar 3.16. Hasil Simulasi Gain (dB) Terhadap Frekuensi (GHz) Antena
Mikrostrip Empat Slot Array.
3.3.4. Impedansi Masukan
Impedansi masukan yang diinginkan dalam perancangan antena ini adalah
sebesar 50 Ω. Dari hasil simulasi pada jarak frekuensi antara 0,4 GHz sampai 6,6
GHz diperoleh nilai impedansi masukan yang mendekati yaitu -5 dan +5 dari nilai
50 Ω. Frekuensi yang mendekati nilai impedansi 50 Ω terdapat pada rentang 0,5
GHz sampai 5,5 GHz. Secara lengkap nilai impedansi tersebut seperti terlihat
pada Gambar 3.17 dan Tabel 3.2.
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.
42
Universitas Indonesia
0 1.0
1.0
-1.0
10.0
10.0
-10.0
5.0
5.0
-5.0
2.0
2.0
-2.0
3.0
3.0
-3.0
4.0
4.0
-4.0
0.2
0.2
-0.2
0.4
0.4
-0.4
0.6
0.6
-0.6
0.8
0.8
-0.8
Impedansi MasukanSwp Max
8GHz
Swp Min0.5GHz
Z(1,1)Two Slots Array
Gambar 3.17. Impedansi Masukan Antena Perancangan Pada Gambar 3.11.
Tabel 3.2. Nilai Imajiner dan Ril Dari Impedansi Masukan Dari Gambar 3.11.
ZIN(1) (GHz) ZIN(1) (Ohm) ZIN(1) (Ohm)
Frequency (Real) (Imag)
0.5 47.104 70.76
1.5 51.048 10.331
2.5 47.582 -16.222
3.5 46.924 24.818
4.5 46.712 3.5294
5.5 56.594 33.013
6.5 81.983 1.7956
7.5 10.205 -12.807
8 34.64 7.7159
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.
43
Universitas Indonesia
3.4. Kesimpulan
Hasil perancangan antena mikrosrip slot tunggal (Gambar 3.3) dan
mikrostrip slot array dua elemen (Gambar 3.11) untuk menghasilkan karakteristik
pancaran jalur lebar. Pada antena slot mikrostrip tunggal menggunakan saluran
pencatu mikrostrip berbentuk seperti garpu yang ditambah dengan tuning stub
dapat menghasilkan lebar bandwidth sebesar 3,8 GHz. Antena ini menghasilkan
bandwidth yang lebih lebar dari perancangan acuan [7] yang menggunakan
saluran pencatu mikrostrip berbentuk seperti garpu tanpa menggunakan tuning
stub yang dihubung secara shunt (lihat Gambar 3.2) yaitu sebesar 1,4 GHz. Pada
geometri antena mikrostrip tunggal ini faktor yang sangat besar pengaruhnya
terhadap pelebaran bandwidth yaitu ukuran dua cabang stub dengan panjang yang
sama l2, jarak antara pusat saluran kedua cabang l1 dan jarak stub dari pinggir slot
ds.
Jika teknik pencatuan multi tuning stub dikembangkan dalam konfigurasi
dua elemen slot menghasilkan pelebaran bandwidth sebesar 5,8 GHz. Sehingga
perancangan ini menghasilkan bandwidth lebih lebar sebesar 2 GHz dibandingkan
meggunakan slot tunggal. Faktor yang sangat mempengaruhi dalam pelebaran
bandwidth pada antena mikrostrip slot array dua elemen yaitu jarak tuning stub
pada saluran utama (d0) dan jarak antara slot ( D ). Sehingga dari kedua
perancangan tersebut bahwa dengan menambahkan jumlah rangkaian tuning
(multiple-tuned circuits) dapat memperlebar impedansi bandwidth antena slot.
Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.