ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGI EMPAT UNTUK MENGHASILKAN POLARISASI CIRCULAR DAN WIDEBAND

Jurnal Terra Hertz, ICT Research Center UNAS Vol.3, No.1, Pebruari 2009

ISSN 1978 -9505

ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGI EMPAT UNTUK MENGHASILKAN POLARISASI CIRCULAR DAN WIDEBAND Iskandar Fitri Telecommunication Department, Faculty of Informatics and Communication Technology University of Nasional, Jakarta ABSTRAK Dalam makalah ini telah dirancang sebuah antena mikrostrip patch segi empat untuk menghasilkan polarisasi sirkular dan wideband, antena ini terdiri dari patch segi empat yang dipotong salah satu ujung patch secara orthogonal dan slot lebar yang berada di tengah patch. Dengan menggunakan pencatuan “ coaxial probe”. Polarisasi sikular yang terbaik dihasilkan pada nilai 6,32 dB dengan perpotongan sudut ∆L 1 dan ∆L 2 = 4,6 mm. Antena ini menghasilkan bandwidth sebesar 2,269 GHz pada ukuran slot L 2 = 8 mm dan W2 = 8 mm. Dalam perancangan ini dilakukan simulasi untuk mendapatkan polarisasi sirkular dan bandwidth menggunakan piranti lunak “Microwave Office 2002”. Kata Kunci : Karakteristik Wideband, antenna slot mikrostrip, polarisasi sirkular ABSTRACT In this paper had design a patch rectangular microstrip antenna for enhancement of circular polarization and wideband. The antenna consist of truncated corners in rectangular patch orthogonally and width slot that exist in clutter of the patch by using “coaxial probe”. The good result of circular polarization is 6,32 dB with truncated corners art ∆ L 1 and ∆L2 = 4,6 mm. The antenna had result bandwidth of 2.269 GHz in the goemetry of slot L2 = 8 mm and W2 = 8 mm. The design had simulated obtain circular polarization and wideband used sofware of “Microwave Office 2002”. Keywords : Wideband characterization, circular polarization

1. PENDAHULUAN Kemajuan teknologi komunikasi dengan menggunakan gelombang radio telah memacu perkembangan teknologi di bidang antena. Salah satu jenis antena yang telah lama dikembangkan melalui penelitian-penelitian adalah jenis antena mikrostrip. Antena mikrostrip saat ini merupakan salah satu antena yang sangat pesat perkembangannya di dalam sistem telekomunikasi. Sehingga mendapatkan banyak perhatian, baik dari kalangan akademis maupun industri. Perkembangan ini juga didorong dengan semakin meningkatnya kebutuhan desain antena yang ringkas dan praktis terutama pada komunikasi nirkabel. Hal ini dikarenakan bahwa antena mikrostrip merupakan jenis antena yang menjanjikan di masa sekarang dan masa depan. Jenis antena ini memiliki beberapa keunggulan terutama pada rancangan antenanya yang tipis, kecil, ringan dan dapat diterapkan ke dalam (Microwave Integrated Circuits – MICs ). Secara intrinsik antena mikrostrip memiliki beberapa kelemahan dalam hal lebar-pita Frekuensi (bandwidth ) yang sempit, dan keterbatasan penguatan (gain ). Namun banyak penelitian dilakukan untuk mengatasi hal tersebut.. Dalam skripsi ini penulis menggunakan model antena

13


ISSN 1978 -9505

mikrostrip segi empat dengan sudut yang dipotong untuk menghasilakan polarisasi circular dengan teknik pencatuan “probe” koaksial (coaxial probe) dan menggunakan dua lapisan bahan dasar (substrate). Keuntungan dari pencatuan koaksial adalah karakteristik impedansi yang diinginkan dapat diperoleh di lokasi yang tepat pada konduktor antena dan dengan menggunakan dua lapisan bahan karena efek dari ketebalan dan konstanta dielektrik (er ) dapat meningkatkan lebar pita dan mengurangi ukuran bentuk, dimana semakin tebal ketebalan bahan maka lebar pita dapat semakin lebar dan semakin tinggi konstanta dielektrik (ε r) dapat mengurangi ukuran dari bentuk (patch). Keuntungan yang utama dari pencatuan tunggal, antena mikrostrip polarisasi circular adalah struktur sederhananya, yang tidak memerlukan suatu polarisator eksternal. Merancang dan menganalisa sebuah antena mikrostrip jenis patch segiempat dengan sudut yang dipotong untuk menghasilkan polarisasi circular. Dimana antena tersebut dapat bekerja pada frekuensi 20 GHz sampai dengan 23 GHz, dan juga diperoleh suatu lebar bandwidth yang optimal dari antena tersebut. dan juga menghitung parameter-parameter dari antena tersebut. Impedansi masukan yang digunakan sebesar 50 Ohm.

3. METODOLOGI PERANCANGAN Bab ini menjelaskan mengenai proses perancangan sampai pembuatan patch antena. Ide dasar dari perancangan antena dalam penelitian ini berangkat dari paper acuan. Dimana dalam paper tersebut telah terbukti dengan menggunakan saluran mikrostrip segi empat dengan sudut yang dipotong dapat menghasilkan bandwidth sebesar 2,269 GHz, dengan menggunakan jenis substrat er = 2,2 dan h = 1,6 mm. Jarak frekuensi yang dianalisa mulai pada 20 GHz dan akhir 23 GHz dengan tahapan frekuensi 0.1 GHz. Untuk mendapatkan lebar-pita yang optimal dilakukan dengan merubah-rubah ukuran panjang dan lebar patch antena, serta merubah panjang sudut yang dipotong (∆L1 dan ∆L 2). Perubahan ukuran pada panjang sudut yang dipotong sangat berpengaruh terhadap frekuensi kerja dan lebar bandwidth . Dari paper tersebut penulis membuat modifikasi perancangan pada geometri saluran catu dan radiator dengan menambahkan panjang sudut yang dipotong untuk menghasilkan lebar-pita yang lebih lebar. Kedua, penulis menggunakan substrate dengan tebal 4.4 mm untuk memberikan lebar-pita yang lebih baik, dengan nilai konstanta dielektrik yang sama.

14


ISSN 1978 -9505

Mulai

Menentukan frekuensi kerja antena

Menentukan bahan dan parameter substrat (εr, σ, tanδ, dan t)

Menghitung ukuran patch dan panjang sudut persegi empat yang dipotong

Melakukan simulasi dalam perangkat lunak untuk mendapatkan parameter antenna ( FBW, Zin, polara diasi, axial ratio)

Mengubah geometri antenna : L1 , L 2, W 1 , W 2 , dan ∆L1 ,∆L2 Sesuai

Laporan akhir

Gambar 3.1 Bagan (Flowchart) Perancangan Antena

Perancangan dimulai dengan menentukan frekuensi kerja dari antena. Kemudian melakukan pemilihan jenis subsrate yang akan digunakan beserta parameter-parameter yang ada. Selanjutnya melakukan perhitungan lebar dan panjang patch antena yang disesuaikan dengan frekuensi kerja mulai pada 20 GHz hingga 23 GHz, dilanjutkan dengan lebar saluran catu untuk menentukan besar impedansi saluran sebesar 50 Ohm. Perhitungan lebar dan panjang patch antena dilakukan dengan bantuan piranti lunak TX-line. Dari hasil penghitungan patch dan saluran dimasukan ke dalam perangkat lunak microwave office 2002 untuk mendapatkan parameter-parameter antena yang diharapkan. Jika hasilnya sesuai maka dilakukan pabrikasi dan pengukuran. Jika tidak akan kembali pada tahap penghitungan patch dan lebar saluran. Secara ringkas proses perancangan ini dapat dilihat pada flow chart berikut ini :

15


ISSN 1978 -9505

Spesifikasi Antena Perancangan Perancangan antena mikrostrip segiempat dengan sudut yang dipotong yang dicatu oleh jaringan impedansi menggunakan multi batang penyetelan ditujukan untuk menghasilkan bandwidth yang lebar dan bekerja pada frekuensi 20 GHz hingga 23 GHz. Impedansi masukan yang digunakan pada saluran catu sebesar 50 Ohm. Dimana antena ini berfungsi sebagai sebuah antena penerima dan pengirim dengan gain minimal 10,01 dB.

Penentuan Bahan Dasar (Substrate ) Jenis substrate yang digunakan untuk antena mikrostrip akan mempengaruhi parameter– parameter dalam perancangan karena dari tiap–tiap substrate memiliki parameter–parameter yang berbeda. Parameter yang sangat mempengaruhi adalah konstanta dielektrik relatif substrate (ε r), rugi-rugi tangensial (tan δ), tebal elemen penghantar (t), dan nilai konduktivitas elemen penghantar (σ), dan ketebalan substrate (h). Pada perancangan ini substrate yang digunakan adalah RT DUROID® 5880. • Konstanta Dielektrika Relatif Substrate (er) Konstanta dielektrika relatif substrate merupakan tulang punggung dari rangkaian antena mikrostrip, dimana konstanta dielektrika relatif terdapat diantara kedua lapisan penghantar dibedakan menurut jenis -jenis substrate . Konstanta dielektrika ini akan mempengaruhi besarnya parameter–parameter lain terutama ukuran elemen peradiasi, dimana semakin tinggi nilai konstanta dielektrika maka akan mengurangi ukuran elemen peradiasi. Substrate juga memenuhi suatu fungsi elektrik dari konsentrasi medan elektromagnetik dan pencegahan radiasi tak dikehendaki di dalam rangkaian. Ketebalan substrate antena mikrostrip diukur dari ketebalan bahan dielektrikanya, sedangkan tebal elemen penghantar merupakan tebal lapisan penghantar yang menghimpit bahan dielektrikanya. Ketebalan substrate dapat berpengaruh pada lebar pita. Semakin tebal substrate akan menghasilkan lebar pita yang lebar. • Rugi Tangensial Substrate Rugi tangensial pada suatu substrate didapat dari lembar data material yang digunakan. Besarnya rugi tangensial pada substrate diusahakan sekecil mungkin yaitu dibawah 0.001. • Konduktivitas Elemen Penghantar Konduktivitas elemen penghantar merupakan faktor yang menentukan baik tidaknya sifat penghantaran listrik bahan. Elemen penghantar untuk antena mikrostrip biasanya terbuat dari bahan tembaga (copper) dimana nilai konduktivitasnya adalah 5.88 x 107 S /m. Perancangan antena mikrostrip segi empat dengan sudut yang dipotong Rancang bangun patch antena segi empat yang dicatu oleh jaringan impedansi, bekerja pada frekuensi 20-23 GHz dengan menggunakan metode pencatuan saluran mikrostrip dan impedansi masukan (impedansi karakteristik) 50 Ohm. Penggunaan patch segiempat dikarenakan antena mikrostrip pada kedua polarisasinya bekerja pada frekuensi yang sama dan bentuk geometrinya memungkinkan digunakan pencatuan probe coaxial. Alasan memilih lebar frekuensi antara 20 GHz – 23 GHz adalah untuk diaplikasikan dalam beberapa sistem telekomunikasi.. Dimana macam-macam aplikasi dari sistem tersebut diharapkan dapat memakai hanya satu antena. Impedansi karakteristik 50 Ohm menyesuaikan dengan kabel koaksial dalam aplikasinya.

Validitasi Perancangan Dalam Piranti Lunak Dalam melakukan perancangan antena mikrostrip dengan bantuan piranti lunak ”Microwave Office 2002” penulis memandang dibutuhkan suatu validitasi untuk membuktikan bahwa apa yang 16


ISSN 1978 -9505

penulis lakukan dalam simulasi dengan piranti lunak tersebut telah memenuhi standar prosedur untuk sebuah perancangan, khususnya dalam menentukan settingan dalam piranti lunak. Berdasarkan paper acuan penulis melakukan perancangan dengan dasar spesifikasi yang terdapat dalam paper acuan. Pertama penulis mendesain ulang antena mikrostrip dalam piranti lunak kemudian memasukkan seluruh ukuran geometri (Gambar 1.7) dan substrate RT Duroid 5880. Selanjutnya setelah parameter-parameter dalam piranti lunak dipenuhi didapat lebar-pita versi penulis (Gambar 1.8). Lalu hasil simulasi tersebut dibandingkan dengan hasil yang terdapat dalam paper acuan.

Gambar 3.3 Bandwidth hasil simulasi

Gambar 3.4 Bandwidth hasil pengukuran return loss (dB) terhadap frekuensi (GHz) antena perancangan Setelah dilakukan perbandingan dapat disimpulkan bahwa hasil dari rancangan antena mikrostrip versi penulis tidak mengalami perubahan yang signifikan dengan hasil rancangan antena mikrostrip versi paper acuan seperti terlihat pada (Gambar 1.9.) Hal ini membuktikan bahwa setting-an yang penulis lakukan dalam piranti lunak Microwave Office 2002 sudah benar.

17


ISSN 1978 -9505

Langkah Pembuatan Simulasi Antena Microstrip persegi empat dengan sudut yang dipotong 1. Menghitung lebar saluran catu dengan menggunakan perangkat lunak TX-line dengan memasukan nilai ketebalan (1,6 mm) dan konstanta dielektrik (4,4) serta harga impedansi yaitu 50 Ohm. 2. Kemudian dengan menggunakan perangkat lunak Microwave Office 2002, digambar patch antena pada lapisan perrtama dan saluran catu di lapisan kedua dengan langkah-langkah sebagai berikut: a. Buat EM File Translator baru dan simpan dengan nama file yang diinginkan. b. Kemudian memasukkan informasi substrate yang akan dirancang dengan enclosure : 30/150 pada dimensi dan divisi X, 30/150 pada dimensi dan divisi Y; “dielectric layers” 1,6 mm untuk ketebalan masing-masing “substrate”, dan rugi tangensial 0,0009 pada masingmasing “substrate”; dan batasan (boundaries): udara 377 ohm pada bagian atas dan konduktor sempuran pada bagian bawah. c. Berikutnya setting frekuensi mulai pada 20 GHz dan akhir 23 GHz dengan step 0,1 GHz. d. Setting grafik dan parameter pada pengamatan antena jenis grafik rectangular dengan satuan dB untuk mengetahui lebar-pita yang dihasilkan antena. e. Untuk pola radiasi setting grafik dengan jenis antena plot dan parameter “E_Theta ” untuk pola radiasi Medan E dan “E_Phi” untuk pola radiasi Medan H. f. Untuk axial ratio setting grafik dengan jenis antena plot dan parameter ”E_RHCP ” untuk axial ratio medan E dan ”E_LHCP” untuk axial ratio medan H. g. Gambar hasil perancangan seperti yang telah diperlihatkan pada (Gambar 1.10) h. Jalankan proses simulasi dengan menggunakan perintah “analyze”. i. Untuk mendapatkan lebar-pita yang optimal dilakukan cara dengan mengubah-ubah panjang radiator (W), lebar radiator (L ), dan panjang sudut yang dipotong (∆L)Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada (Gambar 1.10) j. Terakhir didapat hasil yang optimal dengan ketebalan dan posisi titik catu yang tepat. Hasil rancang antena patch segi empat dengan sudut yang dipotong Hasil rancangan antena ini dapat dilihat pada gambar berikut ini: ? L11 ? L11

L1 L W2

? L21 ? L21 W1

Gambar 3.5 Antena Mikrostrip Hasil Perancangan

18


ISSN 1978 -9505

4. HASIL DAN ANALISA SIMULASI Bagian ini menjelaskan proses perancangan Antena Patch Mikrostrip berbentuk segi empat dengan sudut yang dipotong dimana hasil simulasi perancangan didapatkan dari piranti lunak Microwave Office 2002 (MWO 2002), dengan menggunakan teknik analisa numerik metode momen (Method of Moment). Berdasarkan perancangan antena diperoleh hasil simulasi parameter-parameter antena. Parameter yang didapatkan dari hasil simulasi adalah Lebar pita (Bandwidth), Refleksi (Return Loss), Axial Ratio, Smithchart impedansi mas ukan, Polaradiasi medan E dan medan H pada frekuensi resonansi. Untuk mendapatkan lebar bandwidth yang optimal, penulis melakukan perancangan antena dengan cara melakukan perubahan-perubahan geometri yang antara lain : • Lebar Patch luar (L1) • Lebar Patch dalam (L 2) • Panjang Patch luar (W 1) • Panjang Patch dalam (W2) • Panjang sudut persegi empat yang dipotong atas (? L1) • Panjang sudut persegi empat yang dipotong bawah (? L2) Hasil Optimal Perancangan Antena Lebar bandwidth optimal didapat dengan cara melakukan simulasi berulang dan berurut serta melakukan banyak variasi perubahan pada bagian geometri antena sehingga didapat lebar bandwidth yang optimal. Dari beberapa cara perubahan bandwith yang telah disimulasikan secara urut dan acak dari mulai perubahan dengan bentuk secara seragam sampai dengan perubahan secara tak seragam, telah diambil satu hasil lebar bandwidth yang optimal yaitu sebesar 2.269 GHz. Hasil optimal tersebut diambil dengan melihat lebar bandwidth . Adapun hasil optimal dari antena perancangan di lihat pada Gambar 1.11. ? L1

? L1 A

L1

L2

W2 ? L2

(a)

(b) ? L2 W1

Gambar 4.1 (a) Gambar geometri antena patch segi empat dengan perubahan serempak ?L 1 dan ?L2 = 5.2 mm, (L1 = 28.4 mm; W 1 = 28.4 mm ; L2 = 8 mm; W2 = 8 mm ; ? L1 = 5.2 mm ; ?L2 = 5.2 mm) dan menghasilkan bandwidth sebesar 2.269 GHz. (b) Bandwidth hasil dari simulasi dari perubahan serempak ?L 1 dan ? L2 = 5.2 mm

19


Gambar Antena Perubahan Serempak ? L1,2 = 4.4 mm Perubahan Serempak ?L 1,2 = 4.6 mm Perubahan Serempak ? L 1,2 = 4.8 mm Perubahan Serempak ? L1,2 = 5 mm Perubahan Serempak ? L1,2 = 5.2 mm Perubahan Tak Serempak ? L2 = 4.4 mm Perubahan Tak Serempak ? L2 = 4.6 mm Perubahan Tak Serempak ? L2 = 4.8 mm Perubahan Tak Serempak ? L2 = 5 mm Perubahan Tak Serempak ? L2 = 5.2 mm

ISSN 1978 -9505

Axial Gain Ratio

Frekuensi Center

Geometri

(GHz)

(L1,L 2, ? L1, ? L2) mm

(dB)

(dB)

21.786

(28.4,8,4.4,4.4)

6.44

76.62

21.756

(28.8,8,4.6,4.6)

6.32

76.67

21.735

(29.2,8,4.8,4.8)

12.93 76.36

21.306

(29.6,8,5,5)

21.8425

(30,8,5.2,5.2)

21.792

(28.2,8.4.2,4.4)

6.61

39.39

21.7805

(28.4,8,4.2,4.6)

9.37

74.29

21.7675

(28.6,8,4.2,4.8)

7.64

40.67

21.754

(28.8,8,4.2,5)

6.53

69.48

21.799

(30,8,4.2,5.2)

6.53

74.6

11

33.66

10.29 74.35

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 21 .7 9 21 .7 6 21 .74 21 .3 1 21 .8 4 21 .79 21 .7 8 21 .7 7 21 .7 5 21 .80

gain

Tabel 4.1 Hasil Axial Ratio dan gain dari setiap perubahan

frekuensi center

Gambar 4.2 Grafik gain dari setiap perubahan

Table 4.2 Hasil bandwidth dari setiap perubahan 20

Jurnal Terra Hertz, ICT Research Center UNAS Vol.3, No.1, Pebruari 2009 NAMA GAMBAR Perubahan serempak ?L1, 2 = 4.4 mm Perubahan serempak ?L1, 2 = 4.6 mm Perubahan serempak ?L1, 2 = 4.8 mm Perubahan serempak ?L1, 2 = 5 mm Perubahan serempak ?L1, 2 = 5.2 mm Perubahan Tak Serempak ? L 2 = 4.4 mm Perubahan Tak Serempak ? L 2 = 4.6 mm Perubahan Tak Serempak ? L 2 = 4.8 mm Perubahan Tak Serempak ? L 2 = 5 mm Perubahan Tak Serempak ? L 2 = 5.2 mm

ISSN 1978 -9505

Frekuensi center (GHz)

FH (GHz)

FL (GHz)

FBW (%)

21.786

22.851

20.721

9.777

21.756

22.788

20.724

9.487

21.735

22.746

20.724

9.303

21.306

21.897

20.715

5.548

21.8425

22.977

20.708

10.388

21.792

22.876

20.708

9.949

21.7805

22.861

20.7

9.922

21.7675

22.848

20.687

9.928

21.7565

22.844

20.664

10.021

21.799

22.871

20.727

9.928

Perubahan Geometri Secara Serempak Terhadap Bandwidth. Maksud dari perubahan geometri secara serempak adalah perubahan yang dilakukan pada ukuran geometri yang meliputi panjang radiator, lebar radiator, dan panjang sudut persegi empat yang dipotong. Apabila salah satu geometri pada antena dirubah maka geometri yang lain akan dirubah sesuai dengan ukuran yang sama pada jenis geometri yang sejenis. Perubahan secara serempak dibagi menjadi dua tahap, yaitu, panjang sudut persegi empat yang dipotong atas dan bawah (?L 1 dan ? L2). Untuk lebih jelasnya mengenai perubahan-perubahan tersebut dapat dilihat pada penjelasan dibawah ini. Perubahan serempak ?L 1 dan ? L2 (4.4 mm) Dibawah ini diperlihatkan gambar antena dan bandwidth hasil simulasi dari perubahan serempak terhadap ? L1 dan ? L2, dimana ? L 1 dan ? L 2 pada posisi 4.4 mm dan menghasilkan bandwidth sebesar 2.13 GHz. q

? L1 ? L1 A

L1

L2

W2 ? L2

(a)

? L2

(b)

W1

Gambar 4.3

21


ISSN 1978 -9505

(a) Gambar geometri antena patch segiempat dengan perubahan serempak ? L1 dan ?L2 = 4.4 mm, (L1 = 28.4 mm; W1 = 28.4 mm ; L2 = 8 mm; W2 = 8 mm ; ? L1 = 4.4 mm ; ? L2 = 4.4 mm) dan menghasilkan bandwidth sebesar 2.13 GHz. (b) Bandwidth hasil dari simulasi dari perubahan serempak ?L 1 dan ? L2 = 4.4 mm

Frekuensi Center (Ghz)

E phi ( 0)

21.786

14.89 7 14.89 7 14.89 7

.1.1

E theta ( 0)

Gain (dB)

86.1

31.97

55.26

49.805

35.92

76.62

Tabel 4.3 Hasil Gain

(a)

(b) Gambar 4.4 (a) Hasil beamwidth E_Phi terhadap Perubahan serempak ? L1 dan ?L 2 ( 4.4 mm) (b) Hasil beamwidth E_Theta terhadap Perubahan serempak ? L1 dan ?L 2 ( 4.4 mm) Dari Tabel 1.3 diatas dapat dilihat bahwa Setelah dilakukan simulasi pada frekuensi center 21,786 GHz. pada E_Phi terjadi single beamwidth dan E_Theta multi beamwidth terha dap -3 dB (Gambar 4.4), Pada sudut E_Phi = 14.8970 dan sudut E_Theta = 86.10 menghasilkan gain sebesar 31,97 dB, masih dalam frekuensi center yang sama dimana E_phi dan E_theta mengalami penaikan perubahan yaitu E_phi = 14,8970 dan E_theta = 55,260 sehingga menghasilkan gain yang bertambah besar yaitu sebesar 49,805 dB. Sedangkan mengalami penaikan kembali pada saat E_phi = 14,8970 dan E_theta = 76,620 dan menghasilkan gain sebesar 76,62 dB.

Frekuensi Center E_RHCP E_LHCP (GHz) 78.37 27.841 21.786 14.8617 27.841 44.83 27.841

Axial Ratio (dB) 6.44 10.34 12.62

Tabel 4.4 Hasil Axial Ratio 22


ISSN 1978 -9505

(a)

(b) Gambar 4.5 (a) Hasil beamwidth E_RHCP terhadap Perubahan serempak ?L 1 dan ?L 2 ( 4.4 mm) (b) Hasil beamwidth E_LHCP terhadap Perubahan serempak ? L1 dan ?L 2 ( 4.4 mm) Pada hasil dari tabel axial ratio terhadap E_RHCP dan E_LHCP dengan menggunakan frekuensi center 21.786 GHz pada E_RHCP terjadi multi beamwidth dan E_LHCP single beamwidth terhadap -3 dB (Gambar 4.5), sudut E_RHCP sebesar 78.370 dan sudut E_LHCP sebesar 27.8410 sehingga menghasilkan axial ratio sebesar 6.44 dB. Masih dalam frekuensi center yang sama E_RHCP dan E_LHCP mengalami perubahan yaitu E_RHCP sebesar 14.86710 dan E_LHCP sebesar 27.841 0 sehingga menghasilkan axial ratio sebesar 10.34 dB. Sedangkan pada E_RHCP = 44.830 dan E_LHCP = 27.841 0 mengalami penaikan axial ratio sebesar 12.62 dB. Perubahan serempak ?L 1 dan ? L2 = 4.6 mm Dibawah ini diperlihatkan gambar antena dan bandwidth hasil simulasi dari perubahan serempak terhadap ? L1 dan ? L2 , dimana ? L 1 dan ? L 2 pada posisi 4.6 mm dan menghasilkan bandwidth sebesar 2.064 GHz. q

? L1 ?L1 A

L1

L2

W2 ? L2 ? L2 W1

(a)

(b) Gambar 4.6 (a) Gambar geometri antena patch segiempat dengan perubahan serempak ? L1 dan ?L 2 = 4.6 mm, (L1 = 28.8 mm; W1 = 28.8 mm ; L2 = 8 mm; W2 = 8 mm ; ? L1 = 4.6 mm ; ? L2 = 4.6 mm) dan menghasilkan bandwidth sebesar 2.064 GHz. (b) Hasil bandwidth dari perubahan serempak ? L1 dan ?L 2 (4.6 mm).

23

Jurnal Terra Hertz, ICT Research Center UNAS Vol.3, No.1, Pebruari 2009 E theta ( 0) 15.358 86.72 21.756 15.358 45.81 15.358 34.82 Tabel 4.5. Hasil Gain

Frekensi Center (Ghz)

E phi ( 0)

ISSN 1978 -9505 Gain (dB) 30.78 58.27 76.67

(a) (b) Gambar 4.7 (a) Hasil beamwidth E_Theta terhadap Perubahan serempak ? L1 dan ?L 2 (4.6 mm) (b) Hasil beamwidth E_Phi terhadap Perubahan serempak ? L1 dan ?L 2 (4.6 mm) Dari tabel hasil simulasi diatas diketahui bahwa pada frekuensi center 21. 756 GHz perubahan serempak ? L 1 dan ? L2 = 4.6 mm, pada E_Phi terjadi single beamwidth dan E_Theta terjadi multi beamwidth terhadap -3 dB (gambar 4.7). Pada E_Phi 15.3580 dan E_Theta 86.720 menghasilkan gain sebesar 30.78 dB, sedangkan mengalami penaikan gain pada E_Phi = 15.3580 dan E_Theta = 45.810 sehingga mendapatkan gain sebesar 58.27 dB. Masih dalam frekuensi yang sama pada E_Theta = 15.3580 dan pada E_Phi = 34.82 0 menghasilkan gain sebesar 76.67 dB. Frekuensi Center E_RHCP E_LHCP (GHz) 78.71 27.47 21.756 15.961 27.47 43.2 27.47

Axial Ratio (dB) 6.32 11.53 13.04

Tabel 4.6 Hasil Axial Ratio

(a)

(b) Gambar 4.8 24


ISSN 1978 -9505

(a) Hasil beamwidth E_RHCP pada Perubahan serempak ?L1 dan ? L2 (4.6 mm) (b) Hasil beamwidth E_LHCP pada Perubahan serempak ?L 1 dan ? L2 (4.6 mm) Pada hasil dari tabel axial ratio E_RHCP terjadi multi beamwidth dan E_LHCP single beamwidth terhadap -3 dB (gambar 4.8) dengan frekuensi center 21.756 GHz, pada E_RHCP = 78.710 dan E_LHCP = 27.470 sehingga menghasilkan axial ratio sebesar 6.32 dB. Masih pada frekuensi yang sama yaitu E_RHCP = 15.9610 dan E_LHCP = 27.470 sehingga mengalami penaikan axial ratio sebesar 11.53 dB. Pada E_RHCP = 43.20 dan E_LHCP = 27.470 mengalami penaikan tidak terlalu besar yaitu sebesar 13.04 dB. Perubahan serempak ?L 1 dan ? L2 = 4.8 mm Dibawah ini diperlihatkan gambar dan hasil bandwidth dari hasil simulasi perubahan serempak ?L1 dan ?L 2, dimana ? L1 dan ? L2 pada posisi 4.8 mm dan menghasilkan bandwidth sebesar 2.022 GHz. q

? L1 ? L1 A

L1

L2

W2 ? L2 ? L2 W1

Gambar 4.9 (a) Gambar geom etri antena patch segiempat dengan perubahan serempak ? L1 dan ?L2 = 4.8 mm (L1 = 29.2 mm, W1 = 29.2 mm L2 = 8 mm, W2 = 8 mm ?L1 = 4.8 mm, ?L2 = 4.8 mm) (b) Hasil bandwidth simulasi dari perubahan serempak ? L1 dan ?L 2 = 4.8 mm. yang menghasilkan lebar bandwidth sebesar 2.022 GHz. Frekuensi Center (Ghz)

E phi (0)

21.735

15.424 15.424 15.424

E theta ( 0) 86.72 46.33 34.81

Gain (dB) 30.65 57.37 76.36

Tabel 4.7. Hasil Gain

(a) Gambar 4.10

(b)

25


ISSN 1978 -9505

(a) Hasil beamwidth pada Perubahan serempak ?L1 dan ? L2 (4.8 mm) (b) Hasil beamwidth pada Perubahan serempak ?L1 dan ? L2 (4.8 mm) Dari hasil simulasi diatas table gain pada frekuensi center 21.735 GHz pada perubahan serempak ?L1 dan ?L 2 = 4.8 mm, E_Phi mendapat single beamwidth dan E_Theta terjadi multi beamwidth terhadap -3 dB (Gambar 4.20). Pada E_Phi = 15.4240 dan E_Theta 86.720 menghasilkan gain sebesar 30.65 dB. Masih pada frekuensi yang sama E_Phi = 15.4240 dan E_Theta 46.330 mengalami penaikan gain sebesar 57.37 dB. Sedangkan mengalami penaika n gain kembali pada E_Phi = 15.4240 dan E_Theta = 34.810 gain yang dihasilkan sebesar 76.36 dB. Frequency Center E_RHCP E_LHCP (GHz) 21.735 17.115 27.082

Axial Ratio (dB) 12.93

Table 4.8. Hasil Axial Ratio

(a) (b) Gambar 4.11. (a) Hasil beamwidth E_RHCP pada Perubahan serempak ?L1 dan ? L2 (4.8 mm) (b) Hasil beamwidth E_LHCP pada Perubahan serempak ?L 1 dan ? L2 (4.8 mm) Setelah melakukan simulasi pada perubahan serempak ?L 1 dan ?L 2 = 4.8 mm pada frekuensi center 21.735 GHz didapat E_RHCP dan E_LHCP dengan hasil keduanya single beamwidth terhadap -3 dB (Gambar 1.21). Pada E_RHCP = 17.1150 dan E_LHCP = 27.0820 menghasilkan axial ratio sebesar 12.93 dB. Perubahan serempak ?L 1 dan ? L2 = 5 mm Dibawah ini gambar antenna dan hasil bandwidth dari simulasi perubahan serempak ?L 1 dan ?L 2, dimana ?L1 dan ? L2 pada posisi 5 mm dengan menghasilkan bandwidth sebesar 1.182 GHz. q

? L1 ? L1 A L1

L2

W2 ? L2 ? L2 W1

Gambar 4.12.

26


ISSN 1978 -9505

(a) Gambar geometri antena patch segiempat pada perubahan serempak ?L1 dan ?L 2 = 5 mm (L 1 = 29.6 mm, W 1 = 29.6 mm L 2 = 8 mm, W2 = 8 mm ?L1 = 5 mm, ?L2 = 5 mm) (b) Hasil bandwidth dari simulasi perubahan serempak ?L 1 dan ? L2 = 5 mm. yang menghasilkan lebar bandwidth sebesar 1.182 GHz. (c) E Frekuensi E phi Gain theta Center 0 ( ) (dB) (Ghz) ( 0) 47 87.12 10.01 21. 306 47 25.919 33.66 47 33.777 25.83 Table 4.9. Hasil Gain

(a) (b) Gambar 4.13. (a) Hasil beamwidth E_Phi pada Perubahan serempak ?L 1 dan ?L2 (5 mm) (b) Hasil beamwidth E_Theta pada Perubahan serempak ?L 1 dan ?L2 (5 mm) Pada table gain diatas setelah dilakukan simulasi didapat hasil dengan menggunakan frekuensi center 21.306 GHz, Pada E_Phi hanya mendapat single beamwidth dan pada E_Theta terjadi multi beamwidth terhadap -3 dB. Pada E_Phi = 470 dan E_Theta = 87.120 menghasilkan gain sebesar 10.01 dB, masih dengan frekuensi yang sama E_Phi = 470 dan E_Theta = 25.9190 mengalami kenaikan gain sebesar 33.66 dB dan pada E_Phi = 470 , E_Theta = 33.7770 mengalami penurunan gain sebesar 25.83 dB. Frekuensi Center .1.1.1 (GHz) 21.306

E_RHCP E_LHCP

18.985 33.86 18.985 26.846 Tabel 4.10. Hasil Axial Ratio

Axial Ratio (dB) 11 15.31

27


ISSN 1978 -9505

(a)

(b) Gambar 4.14. (a) Hasil beamwidth E_RHCP pada Perubahan serempak ?L1 dan ? L2 (5 mm) (b) Hasil beamwidth E_LHCP pada Perubahan serempak ?L 1 dan ? L2 (5 mm) Dari tabel diatas E_RHCP terjadi single beamwidth dan E_LHCP multi beamwidth pada frekuensi center 21.306 GHz terhadap -3 dB (gambar 4.14), dimana pada saat E_RHCP = 18.9850 dan E_LHCP = 33.860 menghasilkan axial ratio sebesar 11 dB, sedangkan mengalami penaikan axial ratio pada posisi E_RHCP = 18.985 0 dan E_LHCP = 26.8460 menghasilkan axial ratio sebesar 15.31 dB. Perubahan serempak ?L 1 dan ? L2 = 5.2 mm Dibawah ini diperlihatkan gambar antena dan hasil bandwidth dari perubahan serempak terhadap ?L 1 dan ?L 2 , dimana ? L1 dan ?L2 pada posisi 5.2 mm dan menghasilkan bandwidth sebesar 2.269 GHz. q

? L1 ? L1 A

L1

L2

W2 ? L2 ? L2 W1

(a)

(b) Gambar 4.15. a) Geometri antena patch segi empat pada perubahan serempak ?L 1 dan ? L2 = 5.2 mm (L1 = 30 mm, W1 = 30 mm L2 = 8 mm, W2 = 8 mm ?L 1 = 5.2 mm, ?L2 = 5.2 mm) dan menghasilkan bandwidth sebesar 2.269 GHz. b) Hasil bandwidth dari simulasi perubahan serempak ?L1 dan ? L2 = 5.2 mm.

28

Jurnal Terra Hertz, ICT Research Center UNAS Vol.3, No.1, Pebruari 2009 Frekuensi Center (Ghz)

E phi (0)

21.8425

14.308 14.308 14.308

ISSN 1978 -9505 E theta (0) 84.76 46.35 38.54

Gain (dB) 33.81 61.82 74.35

Table 4.11. Hasil Gain

(a)

(b) Gambar 4.16. (a) Hasil beamwidth E_Theta pada Perubahan serempak ?L 1 dan ?L2 (5.2 mm) (b) Hasil beamwidth E_LHCP pada Perubahan serempak ?L 1 dan ? L2 (5.2 mm) Dari tabel diatas dapat kita lihat bahwa setelah dilakukan simulasi pada frekuensi center 21.8425 GHz pada E_Phi hanya terjadi single beamwidth dan pada E_Theta terjadi multi beamwidth terhadap -3 dB (Gambar 4.16). Pada. E_Phi = 14.3080 dan E_Theta = 84.760 menghasilkan gain sebesar 33.81 dB dan mengalami penaikan gain yang sangat signifikan pada posisi E_Phi = 14.3080 dan E_Theta = 46.350 gain yang dihasilkan sebesar 61.82 dB. Sedangkan pada E_Phi = 14.3080 dan E_Theta = 38.540 menghasilkan gain sebesar 74.35 dB.

.1.1.3 .1.1.2

Frekuensi Center (GHz)

21.8425

E_RHCP

31.6 15.0471 47.085

28.3 28.3 28.3

Axial Ratio (dB) 25.18 10.29 12.06


29


(a)

ISSN 1978 -9505

(b)

Gambar 4.17. (a) Hasil beamwidth E_RHCP pada Perubahan serempak ?L1 dan ? L2 (5.2 mm) (b) Hasil beamwidth E_LHCP pada Perubahan serempak ?L 1 dan ? L2 (5.2 mm) Pada hasil dari tabel axial ratio E_RHCP terjadi multi beamwidth dan E_LHCP single beamwidth terhadap -3 dB (Gambar 4.17) dengan frekuensi center 21.8425 GHz, pada E_RHCP = 31.60 dan E_LHCP = 28.30 sehingga menghasilkan axial ratio sebesar 25.18 dB. Masih pada frekuensi yang sama yaitu E_RHCP = 15.04710 dan E_LHCP = 28.30 mengalami penurunan axial ratio sebesar 10.29 dB. Pada E_RHCP = 47.0850 dan E_LHCP = 28.30 mengalami penaikan axial ratio yang tidak terlalu besar yaitu sebesar 12.06 dB. Perubahan Geometri Secara Tidak Serempak Terhadap Bandwidth Maksud dari perubahan geometri secara serempak adalah perubahan yang dilakukan pada ukuran geometri yang meliputi panjang radiator, lebar radiator, dan panjang sisi. Apabila salah satu geometri pada antena dirubah maka geometri yang lain tidak akan dirubah sesuai dengan ukuran yang sama pada jenis geometri yang sejenis. Perubahan secara serempak dibagi menjadi enam tahap, yaitu panjang radiator (W1 dan W 2), tinggi radiator (L 1 dan L2), panjang sudut yang dipotong (? L2). Untuk lebih jelasnya mengenai perubahan-perubahan tersebut dapat dilihat pada penjelasan dibawah ini. Perubahan Tidak Serempak ?L 2 = 4.4 mm Dibawah ini diperlihatkan gambar antena dan bandwidth hasil simulasi dari perubahan tidak serempak terhadap ?L 2, dimana ?L 2 pada posisi 4.4 mm dan menghasilkan lebar bandwidth sebesar ?L 2.168 GHz. q

1

? L1 A

L1

L2

W2 ? L2 ? L2 W1

(a)

(b) Gambar 4.18.

30


ISSN 1978 -9505

(a) Geometri antena patch segi empat pada perubahan tidak serempak ? L2 = 4.4 mm (L1 = 28.2 mm, W 1 = 28.2 mm L 2 = 8 mm, W2 = 8 mm ?L1 = 4.2 mm, ?L2 = 4.4 mm) (b) Hasil bandwidth dari simulasi perubahan tidak serempak ? L2 = 4.4 mm, sebesar 2.168 GHz. (c) E Frekuensi E phi Gain theta Center ( 0) (dB) (Ghz) ( 0) 43.85 85.99 10.87 21.792 43.85 23.737 39.39 43.85 36.76 25.44 Tabel 4.13. Hasil Gain

(b)

(b) Gambar 4.19. (a) Hasil beamwidth E_Phi pada Perubahan Tidak Serempak ? L2 = 4.4 mm (b) Hasil beamwidth E_Theta pada Perubahan Tidak Serempak ? L2 = 4.4 mm Pada tabel gain diatas dapat dilihat hasil simulasi dengan menggunakan frekuensi center 21.792 GHz, pada E_Phi terjadi single beamwidth dan pada E_Theta terjadi multi beamwidth terhadap -3 dB (gambar 4.19). Dimana E_Phi = 43.850 dan E_Theta = 85.990 menghasilkan gain sebesar 10.87 dB, masih pada frekuensi yang sama E_Phi = 43.850 dan E_Theta = 23.7370 gain mengalami penaikan sebesar 39.39 dB, dan mengalami penurunan pada E_Phi = 43.850 dan E_Theta = 36.760 gain yang dihasilkan sebesar 25.44 dB. Frekuensi Cente r .1.1.4 (GHz) 21.792

Axial E_RHCP E_LHCP Ratio (dB) 77.05 27.997 6.61 13.951 27.997 9.51 46.06 27.997 12.25


31


ISSN 1978 -9505

(a)

(b) Gambar 4.20. (a) Hasil beamwidth E_RHCP pada perubahan Tidak Serempak ?L 2 = 4.4 mm (b) Hasil beamwidth E_LHCP pada perubahan Tidak Serempak ?L 2 = 4.4 mm Pada tabel axial ratio diatas pada frekuensi center 21.792 GHz, E_RHCP terjadi multi beamwidth dan E_RHCP single beamwidth terhadap -3 dB (Gambar 4.20), dimana E_RHCP = 77.050 dan E_LHCP = 27.9970 menghasilkan axial ratio sebesar 6.61 dB, masih pada frekuensi yang sama E_RHCP = 13.9510 dan E_LHCP = 27.9970 mengalami penaikan axial ratio sebesar 9.51 dB, dan terus mengalami penaikan axial ratio pada E_RHCP = 46.060 dan E_LHCP = 27.9970 menghasilkan axial ratio sebesar 12.25 dB. Perubahan Tidak Serempak ?L 2 = 4.6 mm Gambar dibawah ini memperlihatkan gambar geometri antena dan hasil bandwidth dari perubahan tidak serempak terhadap ? L2 , dimana ? L2 pada posisi 4.6 mm dan menghasilkan bandwidth sebesar 2.161 GHz. q

?L1 ? L1 A L1

L2

W2 ? L2 ? L2 W1

(a)

(b)

Gambar 4.21. (a) Geometri antena patch segi empat pada perubahan tidak serempak ? L2 = 4.6 mm (L1 = 28.4 mm, W 1 = 28.4 mm L2 = 8 mm, W 2 = 8 mm ?L1 = 4.2 mm, ?L2 = 4.6 mm). (b) Hasil bandwidth dari simulasi perubahan tidak serempak ? L2 = 4.6 mm. Frekuensi Center (Ghz)

E phi (0)

21.7805

15.107 15.107 15.107

E theta (0) 86.21 43.94 36.53

Gain (dB) 31.48 61.76 74.29


32


ISSN 1978 -9505

(a) (b) Gambar 4.22. (a) Hasil beamwidth E_Phi pada perubahan Tidak Serempak ? L2 = 4.6 mm (b) Hasil beamwidth E_Theta pada perubahan Tidak Serempak ? L2 = 4.6 mm Dari tabel diatas dapat dilihat hasil gain dengan frekuensi center 21.7805 GHz, pada E_Phi terjadi single beamwidth dan pada E_Theta terjadi multi beamwidth. Dimana E_Phi = 15.1070 dan E_Theta = 86.210 sehingga menghasilkan gain sebesar 31.48 dB. Dan mengalami penaikan gain yang signifikan pada E_Phi = 15.1070 dan E_Theta = 43.94 0 menghasilkan gain sebesar 61.76 GHz. Dan pada E_Phi = 15.1070 dan pada E_Theta = 36.530 menghasilkan gain sebesar 74.29 GHz.

Frekuensi Center (GHz) 21.7805

.1.1.5

E_R HCP

13.718 46.3

E_LHCP

Axial Ratio (dB)

27.838 27.838

9.37 12.08


(a) (b) Gambar 4.23. (a) Hasil beamwidth E_RHCP pada perubahan Tidak Serempak ?L 2 = 4.6 mm (b) Hasil beamwidth E_LHCP pada perubahan Tidak Serempak ?L 2 = 4.6 mm Hasil dari tabel axial ratio pada frekuensi center = 21.7805 GHz dimana E_RHCP terjadi multi beamwidth dan E_LHCP single beamwidth terhadap -3 dB (Gambar 4.23), E_RHCP = 13.7180 dan E_LHCP = 27.8380 menghasilkan axial ratio sebesar 9.37 dB, sedangkan pada E_RHCP = 46.3 dan E_LHCP = 27.838 axial ratio yang didapat sebesar 12.08 dB. Perubahan Tidak Serempak ? L 2 = 4.8 mm Dibawah ini gambar geometri antena dan hasil bandwidth dari perubahan tidak serempak terhadap ? L2 , dimana ?L 2 pada posisi 4.8 mm dan menghasilkan bandwidth sebesar 2.161 GHz. q

33


ISSN 1978 -9505

?L1 ? L1 A L1

L2

W2 ?L2 ?L2 W1

(a)

(b)

Gambar 4.24. (a) Geometri antena patch segi empat pada perubahan tidak serempak ? L2 = 4.8 mm (L1 = 28.6 mm, W1 = 28.6 mm L2 = 8 mm, W2 = 8 mm ?L1 = 4.2 mm, ?L2 = 4.8 mm) dan menghasilkan bandwidth sebesar 2.161 GHz. (b) Hasil bandwidth dari simulasi perubahan tidak serempak ? L2 = 4.8 mm. Frekuensi Center (Ghz)

E phi ( 0)

21.7675

41.28 41.28 41.28

E theta ( 0) 86.01 24.42 36.59

Gain (dB) 11.55 40.67 27.14


(a)

(b)

Gambar 4.25. (a) Hasil beamwidth E_Phi pada Perubahan Tidak Serempak ? L2 = 4.8 mm (b) Hasil beamwidth E_Theta pada Perubahan Tidak Serempak ? L2 = 4.8 mm Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa setelah dilakukan simulasi pada frekuensi center 21.7675 GHz pada E_Theta terjadi multi beamwidth dan E_Theta single beamwidth terhadap -3 dB (Gambar 4.25). Dimana E_Phi = 41.280 dan E_Theta = 86.010 sehingga menghasilkan gain sebesar 11.55 dB. Masih dalam frekuensi center yang sama E_Phi = 41.280 dan E_Theta = 24.420 mengalami kenaikan gain sebesar 40.67 dB. Sedangkan mengalami penurunan gain pada E_Phi = 41.280 dan E_Theta = 36.590 gain yang dihasilkan sebesar 27.14 dB.

34

Jurnal Terra Hertz, ICT Research Center UNAS Vol.3, No.1, Pebruari 2009 .1.1.6

Frekuensi .1.1.7 Center (GHz)

E_RHC P

E_LHCP

13.489 32.588 13.489 27.643 Table 4.18. Hasil Axial Ratio

21.7675

ISSN 1978 -9505 Axial Ratio (dB) 7.64 9.28

(a)

(b)

Gambar 4.26. (a) Hasil beamwidth E_RHCP pada Perubahan Tidak Serempak ?L 2 = 4.8 mm (b) Hasil beamwidth E_LHCP pada Perubahan Tidak Serempak ?L 2 = 4.8 mm Dari tabel Axial Ratio diatas dapat dilihat bahwa pada frekuensi center = 21.7675 GHz dimana E_RHCP terjadi single beamwidth dan E_LHCP multi beamwidth terhadap -3 dB (Gambar 4.26). Dimana E_RHCP = 13.4890 dan E_LHCP = 32.588 0 axial ratio yang didapat sebesar 7.64 dB. Masih pada frekuensi center yang sama dimana E_RHCP = 13.4890 dan E_LHCP = 27.6430 mengalami kenaikan axial ratio sebesar 9.28 dB. Perubahan Tidak Serempak ?L 2 = 5 mm Dibawah ini gambar geometri antena dan hasil bandwidth dari simulasi perubahan tidak serempak ?L 2, dimana ?L2 pada posisi 5 mm dan menghasilkan bandwidth sebesar 2.18 GHz. q

?L1 ? L1 A

L1

L2

W2 ?L2 ?L2 W1

(a)

(b) Gambar 4.27.

35


ISSN 1978 -9505

(a) Geometri antena patch persegi empat pada perubahan tidak serempak ∆L 2 = 5 mm, (L 1 = 28.8 mm, W 1 = 28.8 mm L 2 = 8 mm, W2 = 8 mm ?L1 = 4.2 mm, ?L2 = 5 mm) (b) Hasil bandwidth dari simulasi perubahan tidak serempak ∆L2 = 5 mm. Frequency Center (Ghz)

E phi (0)

21.754

16.16 6 16.16 6 16.16 6

E theta (0)

.1.2

Gain (dB)

85.38

29.70

47.3

53.61

36.5

69.48


(a) Gambar 4.28.

(b)

(a) Hasil beamwidth E_Theta pada Perubahan Tidak Serempak ? L2 = 5 mm (b) Hasil beamwidth E_Phi pada Perubahan Tidak Serempak ? L2 = 5 mm Pada tabel diatas didapat hasil gain pada frekuensi center 21.754 GHz, dimana E_Phi terjadi simgle beamwidth dan E_Theta multi beamwidth terhadap -3 dB. Pada saat E_Phi = 16.1660 dan E_Theta = 85.38 0 menghasilkan gain sebesar 29.70 dB. Mengalami penaikan gain yang sangat signifikan pada E_Phi = 16.1660 dan E_Theta = 47.30 menghasilkan gain sebesar 53.61 dB. Masih pada frekuensi center yang sama dimana E_Phi = 16.1660 dan E_Theta = 36.50 gain yang dihasilkan sebesar 69.48 dB. Frekuensi E_RH Center CP (GHz) 76.66 21.754 15.267 48.49

E_LH .1.2.1 CP 27.461 27.461 27.461

Axial Ratio (dB) 6.53 10.88 11.15


36


ISSN 1978 -9505

(a)

(b) Gambar 4.29. (a) Hasil beamwidth E_RHCP pada Perubahan Tidak Serempak ?L 2 = 5 mm (b) Hasil beamwidth E_LHCP pada Perubahan Tidak Serempak ?L 2 = 5 mm Dari tabel diatas dapat dilihat hasil axial ratio dengan frekuensi center 21.754 GHz, pada E_RHCP terjadi multi beamwidth dan pada E_LHCP terjadi single beamwidth terhadap -3 dB (Gambar 4.29). Dimana E_RHCP = 76.660 dan E_LHCP = 27.4610 sehingga menghasilkan axial ratio sebesar 6.53 dB. Dan mengalami penaikan axial ratio pada E_RHCP = 15.267 0 dan E_LHCP = 27.4610 axial ratio sebesar 10.88 dB. Masih pada frekuensi center yang sama dimana E_RHCP = 48.490 dan pada E_LHCP = 27.4610 menghasilkan axial ratio sebesar 11.15 dB. Perubahan Tidak Serempak ? L 2 = 5.2 mm Dibawah ini diperlihatkan gambar geometri antena dan hasil bandwidth dari perubahan tidak serempak terhadap ∆L 2 , dimana ∆L 2 pada posisi 5.2 mm dan menghasilkan bandwidth sebesar 2.144 GHz. q

? L1 ?L1 A L1

L2

W2 ? L2 ? L2 W1

(a)

(b)

Gambar 4.30. (a) geometri antena patch segi empat pada perubahan tidak serempak ∆L2 = 1 mm (L 1 = 30 mm, W1 = 30 mm L 2 = 8 mm, W2 = 8 mm ?L1 = 4.2 mm, ?L2 = 5.2 mm) (b) hasil bandwidth dari simulasi perubahan tidak serempak ∆L2 = 1 mm

37

Jurnal Terra Hertz, ICT Research Center UNAS Vol.3, No.1, Pebruari 2009 Frekuensi Center (Ghz)

.1.2.1.1

E phi 0 ( )

23.08 21.799

ISSN 1978 -9505

23.08 23.08

E theta ( 0) 81.01 23.81 3 31.80 9

Gain (dB) 21.93 74.60 55.85


(a)

(b) Gambar 4.31. (a) Hasil beamwidth E_Phi pada Perubahan Tidak Serempak ? L2 = 5.2 mm (b) Hasil beamwidth E_Theta pada Perubahan Tidak Serempak ? L2 = 5.2 mm Dari tabel gain diatas dapat dilihat pada frekuensi center = 21.799 GHz pada E_Phi terjadi single beamwidth dan pada E_Theta terjadi multi beamwidth terhadap -3 dB (Gambar 4.31). Dimana E_Phi = 23.080 dan E_Theta = 81.010 menghasilkan gain sebesar 21.93 dB. Dan mengalami penaikan gain pada E_Phi = 23.080 dan E_Theta = 23.8130 gain yang dihasilkan sebesar 74.60 dB sedangkan mengalami penurunan gain pada E_Phi = 23.080 dan E_Theta = 31.8090 menghasilkan gain sebesar 55.85 dB. Frekuensi Center (GHz) 21.799

27.943

Axial Ratio (dB) 6.53

27.943 27.943

10.26 12.79

E_RH E_LH CP CP 77.8 14.82 2 44.56


38


ISSN 1978 -9505

(a)

(b) Gambar 4.32. (a) Hasil beamwidth E_RHCP pada Perubahan Tidak Serempak ?L 2 = 5.2 mm (b) Hasil beamwidth E_LHCP pada Perubahan Tidak Serempak ?L 2 = 5.2 mm Pada tabel axial ratio diatas pada frekuensi center 21.799 GHz, E_RHCP terjadi multi beamwidth dan E_LHCP single beamwidth terhadap -3 dB (Gambar 4.32), dimana E_RHCP = 77.80 dan E_LHCP = 27.9430 menghasilkan axial ratio sebesar 6.53 dB, masih pada frekuensi yang sama E_RHCP = 14.822 0 dan E_LHCP = 27.9430 mengalami penaikan axial ratio sebesar 10. 26 dB, dan terus mengalami penaikan axial ratio pada E_RHCP = 44.560 dan E_LHCP = 27.9430 menghasilkan axial ratio sebesar 12.79 dB. Dari setiap perubahan baik serempak maupun tidak serempak telah didapat hasil antena yang optimal yaitu, pada perubahan serempak ∆L1 dan ∆L 2 (5.2 mm). Dengan hasil bandwidth yang lebar sebesar 2.269 GHz dan gain sebesar 126.36 dB.

5. PENUTUP Kesimpulan Pada percobaan ini telah dilakukan perancangan antena segiempat dengan sudut yang dipotong untuk menghasilkan polarisasi circulaty, dengan pencatuan “probe” koaksial dan menggunakan dua lapisan “substrate” pada batasan frekuensi 20 GHz – 23 GHz untuk menghasilkan lebar pita frekuensi (“bandwidth ”) mencapai sebesar 2.269 GHz dengan impedansi masukan sebesar 50 Ohm, dari hasil simulasi menunjukkan: 1. Bahwa pada posisi titik catu di 4.6 mm impedansi masukan sebesar 50 Ohm dapat tercapai. 2. Di ketahui bahwa antena mikrostrip segi empat dengan sudut yang dipotong dapat menghasilkan polarisasi circulary. 3. Penguatan “Gain” antena yang dihasilkan oleh antena mikrostrip ini sebesar 76.67 dB. Saran Antena ini dapat dikembangkan untuk menghasilkan antena mikrostrip yang lebih ringkas dengan menggunakan bahan dasar yang memiliki nilai (εr) yang tinggi, sehingga dapat digunakan untuk aplikasi komunikasi bergerak.

39


ISSN 1978 -9505

DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4]

[5]

[6]

[7] [8] [9] [10] [11] [12] [13]

J.R, James and P.S. Hall, Eds., Handbook of Microstrip Antennas, vol. 1, chap. 1, London: Peter Peregrinus, 1989 H. Iwasaka, “A circulary polarized small-size microstrip antenna with a cross slot.” IEEE trans, antennas propagat. 44. 1399 -1401.oct. 1996 J. H. Lu. C. I. Tang and K. L. Wong. “Single -feed sloted equilateral- triangular microstrip antenna for circular polarization. “IEEE trans, antennas propagat.47. 1174-1178. July 1999 Ministry of Economic Development Manatu Ohanga, “An Engneering Discussion paper on Spectrum Allocations for Ultra Wide Band Devices”, Radio Spectrum Policy and Planning Resources and Networks Branch Ministry of Economic Development, POP Box 1473, Wellington, New Zealand, 2005. Y. Suzuki, N. Miyano, and T. Chiba. “Circulary polarized radiaton from singly fed equilateral-triangular microstrip antena .” IEE Proc. Microw. Antenna Propagat. 134. 194198, April 1987. Fitri, Iskandar. Dan Tjipto Rahardjo, Eko,. “Antena Celah Wideband Menggunakan Pencatu Saluran Mikrostrip Berbentuk Garpu dengan Batang Penyesuaian”. MilleniumMajalah Ilmiah Elektronika, Telkom dan Komputer, Vol.VIII, 2005 E-mail : [email protected], dan: [email protected] K. L. Wong W. H. And C. K. Wu. “single feed circulary polarized mikrostrip antenna with a slit. “microwave opt. Technol. Lett. 18. 306-308, july 1998. http://www.google.com/ allocation + frequency John, D. Kraus, “Antennas”, Second Edition, Mc Graw – Hill International Edition (Electrical Engineering Series). H. M. Chen and K. L. Wong. “on circular polarization design of annular-ring microstrip antennas. “IEEE Trans antennas propagat. 47. 1289-1292.aug.1999 Garg, R., Bhartia, P., Bahl, I., and Ittipiboon, A., Microstrip Antenna Design Handbook , Artech House, London, 2001 K. L. Wong and J. Y. Wu, “single feed small circulary polarized square microstrip antenna. “electron, Lett.33. 1833-1834. oct. 23. 1997 L,Shafai and A.A., Kishk, “Analysis of Circular Microstrip Antennas ”, in J.R, James and P.S. Hall, Eds., Handbook of Microstrip Antennas, vol. 1, chap. 1, London: Peter Peregrinus, 1989.

40

ANTENA MIKROSTRIP PATCH SEGI EMPAT UNTUK MENGHASILKAN POLARISASI CIRCULAR DAN WIDEBAND

Recommend Documents