BAB 4 PENGUKURAN ANTENA, HASIL dan ANALISA

BAB 4 PENGUKURAN ANTENA, HASIL dan ANALISA 4.1

Alat-alat Pengukuran Berikut ini adalah peralatan utama yang digunakan pada proses pengukuran:

1. Network Analyzer Hewlett Packard 8719C (50 MHz – 13,5 GHz) Alat ini digunakan untuk mengukur frekuensi resonansi, VSWR, impedansi masukan, return loss, bandwidth, dan pola radiasi. 2. Spectrum Analyzer Advantest U3751 (9 KHz – 8 GHz) Alat ini digunakan untuk mengukur daya keluaran. Digunakan dalam pengukuran pola radiasi dan gain. Dalam pengukuran gain antena alat ini digunakan untuk mengukur daya keluaran dari antena pemancar dan penerima. 3. Dua buah tiang dan satu buah Rotator Alat ini digunakan untuk mengatur sudut antena penerima (dari 0o – 360o) selama pengukuran pola radiasi serta untuk menempatkan antena pemancar dan penerima pada posisi tertentu selama pengukuran gain antena.

4.2

Prosedur Pengukuran Parameter Antena Semua pengukuran antena dilakukan di dalam ruangan biasa, yang dinding-

dindingnya tidak bersifat menyerap gelombang elektromagnet, namun pengukuran diupayakan sesedikit mungkin terganggu oleh pantulan dan interferensi terhadap hasil pengukuran antena. 4.2.1

Pengukuran Port Tunggal Pengukuran port tunggal adalah pengukuran tanpa melibatkan antena lain

sebagai pemancar. Hal ini meliputi pengukuran frekuensi resonansi, return loss, VSWR, bandwidth, dan impedansi masukan. Return loss menunjukkan besarnya koefisien refleksi yang dipantulkan kembali oleh antena. Return loss dinyatakan dengan scattering parameter S11 [8]. VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) merupakan perbandingan nilai maksimum dan minimum dari pola gelombang sepanjang saluran transmisi dimana beban dihubungkan dengannya [16]. Kondisi match dicapai pada saat VSWR bernilai 1.

40

Parameter bandwidth dalam hal ini merupakan rentang frekuensi kerja antena dimana pada rentang tersebut VSWR yang dihasilkan  2, nilai ambang VSWR yang masih dapat ditoleransi. Selanjutnya bandwidth dalam tulisan ini dinyatakan dalam bentuk persentase bandwidth. Karena persentase bandwidth bersifat relatif lebih konstan terhadap frekuensi. Persentase bandwidth dinyatakan sebagai: BW 

fh  fl  100% fc

(4.1)

dimana fh : frekuensi tertinggi dalam band (GHz) fl : frekuensi terendah dalam band (GHz) fc : frekuensi tengah dalam band (GHz) Impedansi masukan merupakan impedansi yang timbul pada terminal antena [10]. Pengukuran port tunggal dilakukan dengan menggunakan network analyzer. Antena objek dipasang pada salah satu port sesuai dengan hasil setting kalibrasi. Konfigurasi pengukuran seperti Gambar 4.1, digunakan port S11, kemudian prosedur pengukurannya dilakukan sesuai dengan menu pada layar monitor network analyzer.

Network Analyzer

Antena mikrostrip, terpasang pada port-1

port-2

Gambar 4.1 Konfigurasi pengukuran port tunggal

4.2.2

Pengukuran Pola Radiasi Pola radiasi antena merupakan fungsi matematis atau visualisasi grafis dari

radiasi antena sebagai fungsi dari koordinat sumbu [10]. Secara umum pola radiasi antena diukur dalam daerah medan jauh dan direpresentasikan sebagai fungsi koordinat arah. Hal ini karena pada daerah medan jauh, distribusi medan angular tidak tergantung dari jarak antena.

41

Untuk pengukuran pola radiasi diperlukan jarak minimum medan jauh antara pengirim dan penerima, besarnya jarak minimum ini dirumuskan oleh Persamaan (4.2) [10]

rmin 

2D 2

(4.2)



rmin = jarak minimum pemancar dengan penerima (cm) D

= dimensi terbesar dari antena (cm)



= panjang gelombang (cm)

Dalam tesis ini, perancangan antena memiliki D = 29,155cm,  = 13,043cm, (pada f = 2,3 GHz) maka diperoleh jarak minimum sebesar 130,338cm. Pada pengukuran pola radiasi dilakukan dengan jarak pisah antara antena pemancar dan penerima sebesar 200cm. Jarak pisah ini merupakan jarak yang masih lebih jauh dari rmin untuk mengukur medan jauh pada pengukuran pola radiasi antena. Pada pengukuran pola radiasi ini dilakukan variasi sudut penerimaan antena penerima dari 00 hingga 3600 untuk bidang-E dan bidang-H antena, lihat Gambar 4.2. Alat ukur network analyzer digunakan sebagai generator sinyal antena pengirim, dan spectrum analyzer digunakan sebagai pendeteksi besarnya daya yang diterima oleh antena penerima. Konfigurasi peralatan selama proses pengukuran adalah seperti Gambar 4.3.

Gambar 4.2 Orientasi Bidang-E dan bidang-H pada antena

42

Gambar 4.3 Konfigurasi pengukuran pola radiasi dan gain

4.2.3

Pengukuran Gain Metode pengukuran yang digunakan adalah metode dua buah antena [10].

Dalam metode ini untuk mempermudah digunakan dua buah antena yang identik, dan gain dari antena tersebut ditentukan dengan rumus berikut:

(Gt ) dB  (Gr ) dB  dimana:

P 1  4R    10 log r 20 log 2     Pt

  

(4.3)

Gt = gain antena pengirim (dB) Gr = gain antena penerima (dB) Pt = daya yang dikirim antena pemancar (W) Pr = daya yang diterima antena penerima (W) R = jarak antara kedua antena (m)

 = panjang gelombang (m) Pengukuran gain antena dilakukan dengan jarak pisah antara antena pemancar dan penerima sebesar 200 cm. Konfigurasi peralatan selama proses pengukuran dapat dilihat pada Gambar 4.3.

43

4.3

Hasil Pengukuran Antena Mikrostrip Segiempat

4.3.1

Hasil Pengukuran Port Tunggal Antena Mikrostrip Segiempat Elemen Tunggal Antena yang telah dipabrikasi dengan menggunakan spesifikasi substrat untuk

pembuatan antena mikrostrip pada Tabel 3.1 dan beberapa optimasi yang terangkum dalam Tabel 3.2, dan Tabel 3.3, diperoleh hasil pengukuran pada network analyzer untuk antena mikrostrip segiempat elemen tunggal pada port tunggal (S11) sebagai berikut: Tabel 4.1 Hasil pengukuran port tunggal antena mikrostrip segiempat elemen tunggal Parameter

Nilai

Frekuensi resonansi (fr)

2,2875 GHz

VSWR pada saat fr Impedansi pada saat fr

1,0448 51,773- j0,764 Ω

Return loss (pada saat fr)

33,193 dB

Bandwidth

54,70 MHz

f bawah

2,2573 GHz

f tengah

2,2875 GHz

f atas

2,3120 GHz

Berdasarkan data pada Tabel 4.1 dapat dilakukan perhitungan persentase bandwidth, yaitu: f atas - f bawah  100 % f tengah 2.3120 - 2.2573   100% 2.2875  2,3913%

%bandwidth 

Gambar 4.4 dan Gambar 4.5 menunjukkan hasil plot pengukuran return loss dan Smith chart dari antena tersebut.

44

Gambar 4.4 Plot return loss antena mikrostrip segiempat elemen tunggal

Gambar 4.5

Plot Smith chart antena mikrostrip segiempat elemen tunggal

45

4.3.2

Hasil Pengukuran Port Tunggal Antena Mikrostrip Segiempat Susun Empat Elemen Dengan menggunakan spesifikasi substrat untuk pembuatan antena mikrostrip

pada Tabel 3.1 dan beberapa optimasi yang terangkum dalam Tabel 3.2, Tabel 3.3, dan Tabel 3.4. Dimana dimensi antena sesudah dipabrikasi terangkum dalam Tabel 3.6, diperoleh hasil pengukuran pada network analyzer untuk rancangan antena mikrostrip segiempat susun empat elemen pada port tunggal (S11) sebagai berikut: Tabel 4.2 Hasil pengukuran port tunggal antena mikrostrip segiempat susun empat elemen Parameter Nilai Frekuensi resonansi (fr)

2,3 GHz

VSWR pada saat fr Impedansi pada saat fr

1,0932 53,875+ j0,293 Ω

Return loss minimum (pada saat fr)

27,025 dB

Bandwidth

71,70 MHz

f bawah

2,2656 GHz

f tengah

2,3 GHz 2,3373 GHz

f atas

Berdasarkan data pada Tabel 4.2 dapat dilakukan perhitungan persentase bandwidth, yaitu: f atas - f bawah  100 % f tengah 2.3373 - 2.2656   100% 2.3  3,117%

%bandwidth 

Gambar 4.6 dan Gambar 4.7 menunjukkan hasil plot pengukuran return loss dan Smith chart dari antena tersebut.

46

Gambar 4.6 Plot return loss antena mikrostrip segiempat susun empat elemen

Gambar 4.7

Plot Smith chart antena mikrostrip segiempat susun empat elemen

47

Perbedaan antara semua hasil simulasi dan pengukuran direpresentasikan dalam persentase error. Pada Tabel 4.3, dapat kita lihat perbedaan frekuensi resonansi antara simulasi dan pengukuran hasil pabrikasi antena mikrostrip segiempat elemen tunggal dan susun empat elemen. Tabel 4.3 Perbandingan perolehan frekuensi resonansi hasil simulasi dan pengukuran antena mikrostrip segiempat susun empat elemen tanpa beban stub No 1 2

Frekuensi Resonansi (GHz)

Rancangan Antena Mikrostrip Segiempat Elemen Tunggal Susun Empat Elemen

Hasil Simulasi

Hasil Pengukuran

2,3 2,3

2,2875 2,3

Error (%) 0,54 0

Untuk perbedaan frekuensi resonansi, rata-rata nilainya relatif kecil yaitu kurang dari 1%. Perbedaan perolehan frekuensi resonansi pada antena mikrostrip segiempat yang dicatu dengan saluran mikrostrip dalam satu layer yang sama dengan patch peradiasi disebabkan karena perubahan/diskontinuitas pada lebar dari saluran mikrostrip yang menyentuh patch. Perubahan lebar secara tiba-tiba dapat mengakibatkan adanya medan listrik tepi/fringing field tambahan dari sisi open-circuit patch yang lebih lebar. Penjelasan secara grafis dapat dilihat pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8 Medan listrik tepi/fringing field pada daerah perubahan lebar dari saluran mikrostrip

Efek dari medan tepi tambahan ini menimbulkan capacitance pada daerah sambungan tersebut, sehingga disebut junction capacitance. Diketahui bahwa junction capacitance yang timbul dari penggunaan saluran mikrostrip dengan inset dapat mempengaruhi perolehan nilai frekuensi resonansi, yang pada umumnya mengalami pergeseran sekitar ± 1% [13]. Dengan toleransi pergeseran ± 1%, maka pada penelitian ini memungkinkan frekuensi resonansi akan berada pada rentang 2,3GHz ± 0,023GHz (2,277 -2,323GHz), maka kemungkinan kemunculan frekuensi resonansi kurang lebih di antara kedua nilai itu masih dapat ditoleransi. Dalam penelitian ini frekuensi resonansi antena mikrostip elemen tunggal adalah 2,2875GHz, dimana nilainya masih berada dalam range frekuensi resonansi tersebut. 48

Pada grafik return loss hasil pengukuran antena mikrostrip segiempat susun empat elemen tanpa beban stub dapat kita lihat munculnya ripple, hal ini juga terjadi pada hasil simulasi, dapat kita lihat pada Gambar 4.9.

Graph 1

0

-10

2.2156 GHz -10 dB

-20

2.3841 GHz -10 dB

-30

DB(|S[1,1]|) KF_1

2.3 GHz -39.219 dB -40 1

1.5

2 2.5 Frequency (GHz)

3

3.5

Gambar 4.9 Grafik return loss hasil simulasi antena mikrostrip segiempat susun empat elemen tanpa beban stub, ripple yang muncul di sekitar frekuensi operasi

Seperti yang telah dipaparkan sebelumnya, bahwa dalam tesis ini metode yang digunakan untuk peningkatan bandwidth dan gain adalah dengan menambahkan beban stub pada patch peradiasi antena mikrostip segiempat yang disusun empat elemen. Untuk sistem pencatuan dalam rancangan ini digunakan saluran mikrostrip teknik inset dan transformer λ/4. Penggunaan saluran mikrostrip ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan penggunaan saluran mikrostrip, baik dengan teknik tuning stubs atau transformer λ/4 atau active devices untuk matching network, adalah [6]: a. Dapat dengan mudah dipabrikasi, selama ada ruang/tempat di atas substrat. b. Lebih murah dan lebih mudah untuk match, c. Lebih reliable, karena antena bersifat monolithic. Namun penggunaanya juga memiliki beberapa kekurangan, yaitu [6]: a. Jika tidak ada ruang/tempat tersedia, hal ini menjadi sulit. b. Seiring dengan ketebalan substrat meningkat atau nilai permitivitas substrat yang tinggi, surface wave dan spurious radiation loss juga semakin meningkat. Sinyal spurious muncul dikarenakan adanya diskontinuitas, bengkokan-bengkokan (bends), atau komponen-komponen lain yang

49

digunakan pada matching network. Spurious radiation adalah radiasi yang tidak diinginkan yang mampu meningkatkan side lobe level c. Feed Line dapat meradiasi atau menerima sinyal dan konsumsi daya juga bisa melalui ohmic loss di sepanjang feed line. Dari penjelasan tersebut di atas, dapat disimpulkan bahwa penyebab kemunculan ripple yang merupakan spurious radiation/sinyal spurious adalah salah satu konsekuensi dari penggunaan saluran mikrostrip sebagai pencatu.

4.4

Hasil Pengukuran Antena Mikrostrip Segiempat dengan Beban Stub Pengukuran pada antena mikrostrip dengan beban stub akan memiliki satu

ukuran, yaitu panjang 0,5λd dan lebar 2mm. Posisi beban tegak lurus dan tepat di tengah-tengah patch. Berdasarkan Tabel 3.5, dilakukan beberapa variasi titik penempatan dan posisi beban. 4.4.1

Pengukuran Port Tunggal Antena Mikrostrip Segiempat Susun Empat Elemen dengan Beban Saluran Mikrostrip dengan Penempatan pada Titik 1 Hasil pengukuran port tunggal pada antena mikrostrip segiempat susun empat

elemen dengan beban stub ukuran 0,5d x 2 mm, dengan penempatan pada titik 1, terdapat pada Tabel 4.4. Tabel 4.4 Hasil pengukuran port tunggal antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan beban stub ukuran 0,5d x 2 mm, dengan penempatan pada titik 1 Return Posisi Frekuensi Resonansi Bandwidth Loss No (mm) fn fl; fc; fh (GHz) (dB) % MHz 1 0 f1 2,2607; 2,2875; 2,3257 22,39 2,84 65,00 2 4 f1 1,995; 2,0315; 2,0221 14,81 1,35 27,10 f2 2,2817; 2,3125; 2,4061 21,81 5,38 124,40 BW Total 6,73 151,50 3 8 f1 1,9636; 1,9875; 2,0059 30,59 2,13 42,30 f2 2,2886; 2,3121; 2,3571 20,85 2,96 68,50 f3 2,4579; 2,4879; 2,5188 14,30 2,38 59,10 BW Total 7,47 169,90 4 12 f1 1,988; 2,0125; 2,0267 24,38 1,92 38,70 f2 2,2978; 2,3233; 2,3437 13,23 1,98 45,90 f3 2,5129; 2,5382; 2,5622 14,18 1,94 49,30 BW Total 5,84 133,90 5 16 f1 2,03; 2,05; 2,07 14,12 1,95 40,00 6 20 f1 2,2675; 2,275; 2,294 11,27 1,17 26,50 7 22 f1 2,2524; 2,2875; 2,3195 22,31 2,93 67,10

50

Dari tujuh variasi posisi beban tersebut, yang menghasilkan peningkatan bandwidth dan memberikan nilai return loss/VSWR cukup optimal, yaitu pada posisi beban stub +4. Hasil plot pengukuran return loss dan Smith chart seperti pada Gambar 4.10 (a) dan (b).

(a)

(b) Gambar 4.10 Plot hasil pengukuran antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan ukuran beban 0,5d x 2 mm, penempatan titik 1 dan posisi + 4, (a) plot return loss untuk pita frekuensi kedua, (b) plot Smith chart untuk pita frekuensi kedua

51

4.4.2


elemen dengan beban stub ukuran 0,5d x 2 mm, dengan penempatan pada titik 2, terdapat pada Tabel 4.5. Dari tujuh variasi posisi beban tersebut, yang menghasilkan peningkatan bandwidth dan memberikan nilai return loss/VSWR cukup optimal, salah satunya yaitu pada posisi beban stub +22. Hasil plot pengukuran return loss dan Smith chart seperti pada Gambar 4.9 (a) dan (b). Konfigurasi lain yang menghasilkan peningkatan bandwidth adalah posisi 0 dan +16. Tabel 4.5 Hasil pengukuran port tunggal antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan beban stub ukuran 0,5d x 2 mm, dengan penempatan pada titik 2 Posisi Frekuensi Resonansi Return Loss Bandwidth No (mm) fn fl; fc; fh (GHz) (dB) % MHz 1 0 f1 2,2635; 2,3; 2,3429 20,45 3,45 79,40 2 4 f1 1,879; 1,888; 1,8997 12,00 1,10 20,70 f2 2,2785; 2,3185; 2,3497 26,52 3,08 71,20 BW Total 4,18 91,90 3 8 f1 2,281; 2,3125; 2,3479 20,36 2,90 67,10 4 12 f1 1,8927; 1,9004; 1,9113 11,59 0,98 18,60 f2 2,2902; 2,325; 2,3535 22,08 2,72 63,30 BW Total 3,70 81,90 5 16 f1 2,281; 2,325; 2,36 39,21 3,40 79,10 6 20 f1 2,2897; 2,325; 2,3567 16,50 2,88 67,00 7 22 f1 2,2587; 2,325; 2,3593 16,53 4,33 100,60

52

(a)

(b) Gambar 4.11 Plot hasil pengukuran antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan ukuran beban 0,5d x 2 mm, penempatan titik 2 dan posisi + 22, (a) plot return loss, (b) plot Smith chart

53

4.4.3


elemen dengan beban stub ukuran 0,5d x 2 mm, dengan penempatan pada titik 3, terdapat pada Tabel 4.6. Dari tujuh variasi posisi beban tersebut, yang menghasilkan peningkatan bandwidth dan memberikan nilai return loss/VSWR cukup optimal, yaitu pada posisi beban stub +22. Hasil plot pengukuran return loss dan Smith chart seperti pada Gambar 4.10 (a) dan (b). Konfigurasi lain yang menghasilkan peningkatan bandwidth adalah posisi 0 dan +20. Tabel 4.6 Hasil pengukuran port tunggal antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan beban stub ukuran 0,5d mm x 2 mm, dengan penempatan pada titik 3 Posisi Frekuensi Resonansi Return Loss Bandwidth No (mm) fn fl; fc; fh (GHz) (dB) % MHz 1 0 f1 2,26; 2,3; 2,335 22,26 3,26 75,00 2 4 f1 2,2766; 2,3125; 2,3488 20,12 3,12 72,20 3 8 f1 2,2782; 2,3125; 2,3462 21,19 2,94 68,00 f2 2,3918; 2,4088; 2,4224 11,38 1,27 30,60 BW Total 4,21 98,60 4 12 f1 1,8849; 1,925; 1,9523 17,45 3,50 67,40 f2 2,2824; 2,3134; 2,3445 17,06 2,68 62,10 f3 2,4289; 2,4448; 2,463 11,57 1,39 34,10 BW Total 6,18 163,60 5 16 f1 2,271; 2,3125; 2,3414 13,40 3,04 70,40 6 20 f1 2,2529; 2,275; 2,3345 14,75 3,59 81,60 7 22 f1 2,2524; 2,275; 2,3296 17,29 3,39 77,20

54

(a)


55

4.4.4


elemen dengan beban stub ukuran 0,5d x 2 mm, dengan penempatan pada titik 4, terdapat pada Tabel 4.7. Dari tujuh variasi posisi beban tersebut, yang menghasilkan peningkatan bandwidth dan memberikan nilai return loss/VSWR cukup optimal yaitu pada posisi beban stub +4 dan +8, karena hasilnya hampir serupa. Hasil plot pengukuran return loss dan Smith chart seperti pada Gambar 4.11 (a) dan (b). Konfigurasi lain yang menghasilkan peningkatan bandwidth adalah posisi +20. Tabel 4.7 Hasil pengukuran port tunggal antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan beban stub ukuran 0,5d x 2 mm, dengan penempatan pada titik 4 Posisi Frekuensi Resonansi Return Loss Bandwidth No (mm) fn fl; fc; fh (GHz) (dB) % MHz 1 0 f1 2,2633; 2,2875; 2,3319 22,17 3,00 68,60 2 4 f1 2,2807; 2,3125; 2,3581 18,10 3,35 77,40 3 8 f1 2,2795; 2,3125; 2,3582 20,29 3,40 78,70 f2 2,3921; 2,4051; 2,4172 10,75 1,04 25,10 4,45 103,80 BW Total 4 12 f1 2,2845; 2,3125; 2,3531 17,08 2,97 68,60 f2 2,4217; 2,4434; 2,4653 12,19 1,78 43,60 4,75 112,20 BW Total 5 16 f1 2,2887; 2,325; 2,3463 12,33 2,48 57,60 6 20 f1 2,2599; 2,325; 2,3437 11,76 3,60 83,80 7 22 f1 2,2525; 2,275; 2,3229 17,51 3,09 70,40

56

(a)


57

Dari keseluruhan hasil pengukuran pada konfigurasi beban satu titik, secara garis besar terdapat dua kondisi untuk setiap konfigurasi antena dengan beban yang diletakkan di salah satu titik, yaitu posisi beban tepat menyentuh dan kondisi bertumpuk/overlapping dengan patch peradiasi, sehingga seolah-olah panjang beban berkurang. Berikut adalah analisa untuk beberapa konfigurasi tersebut. Untuk kondisi tepat menyentuh patch peradiasi pada setiap titik menunjukkan kondisi yang berbeda. Bisa kita lihat perbandingannya pada Tabel 4.8. Dari Tabel 4.8 dapat kita ketahui, bahwa titik 1 memiliki kecenderungan yang sama dengan titik 4, yaitu perolehan frekuensi resonansi sedikit bergeser dari nilai awal 2,3GHz. Begitu juga dengan perolehan bandwidth yang mengalami penurunan. Pada hasil di titik 2 memiliki kecenderungan yang sama dengan titik 3, dimana perolehan frekuensi resonansi tetap dengan bandwidth yang mengalami peningkatan walau sedikit. Untuk hasil simulasi menunjukkan adanya perbedaan, pada setiap konfigurasi titik penempatan, beban yang berada pada posisi tepat menyentuh patch peradiasi memberikan dampak pengurangan bandwidth, namun frekuensi tengahnya tidak mengalami pergeseran nilai.

No 1

Tabel 4.8 Perbandingan perubahan hasil pengukuran port tunggal antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan beban stub posisi 0 Hasil Pengukuran Titik Frekuensi Resonansi (GHz) Return Loss Bandwidth Penempatan fn fl fc fh (dB) % MHz 1 f1 2,2607 2,2875 2,3257 -22,391 2,84 65 2 f1 2,2635 2,3 2,3429 -20,451 3,45 79,4 3 f1 2,26 2,3 2,335 -22,256 3,26 75 4 f1 2,2633 2,2875 2,3319 -22,169 2,998 68,6

Pada kondisi beban stub positip/overlapping dengan patch peradiasi, untuk berbagai konfigurasi titik dan posisi yang ada, hasil yang optimal dalam hal peningkatan bandwidth (bandwidth hasil pengukuran antena mikrostrip segiempat susun empat elemen tanpa beban, 3,12% / 71,70MHz), untuk setiap titik berbeda, namun ada kecenderungan yang juga serupa untuk titik-titik tertentu, yaitu titik 1 dengan 4, dan titik 2 dengan 3. Hasil pengukuran pada titik 1 atau 4, posisi beban yang dapat menghasilkan peningkatan bandwidth adalah pada saat +4 untuk titik 1, +4 dan +8 untuk titik 4. Dapat dilihat kecenderungan konfigurasi beban stub yang mampu menghasilkan peningkatan

58

bandwidth pada kedua titik ini adalah di area 4mm sampai 8mm, ke arah positip patch peradiasi. Sedangkan pada titik 2 atau 3, posisi beban yang dapat menghasilkan peningkatan bandwidth adalah pada saat 0, +16 dan +22 untuk titik 2, dan 0, +20, +22 untuk titik 3. Dapat dilihat kecenderungan konfigurasi beban stub yang mampu menghasilkan peningkatan bandwidth pada kedua titik ini adalah di area 0mm atau mulai 16mm sampai dengan 22mm ke arah positip patch peradiasi. Begitu juga jika kita lihat pada hasil simulasi, walau ada perbedaan hasil dengan pengukuran namun kecenderungannya tetap serupa. Konfigurasi yang menghasilkan peningkatan bandwidth (bandwidth hasil simulasi antena mikrostrip segiempat susun empat elemen tanpa beban, 7,33% / 168,5MHz), memiliki pola yang serupa untuk titiktitik tertentu, yaitu titik 1 dengan 4, dan titik 2 dengan 3. Hasil simulasi pada titik 1 atau 4, posisi beban yang dapat menghasilkan peningkatan bandwidth adalah pada saat +12, +16 dan +20. Sedangkan pada titik 2 atau 3, posisi beban yang dapat menghasilkan peningkatan bandwidth adalah sangat sedikit sekali, yaitu tidak satupun posisi beban stub untuk titik 2 dan hanya satu posisi beban stub untuk titik 3, yaitu pada +12mm. Merujuk pada hasil pengukuran konfigurasi satu titik ini, maka ditentukan konfigurasi dua dan empat titik dengan posisi beban yang diprediksikan mampu meningkatkan bandwidth. 4.4.5

Pengukuran Port Tunggal Antena Mikrostrip Segiempat Susun Empat Elemen dengan Beban Saluran Mikrostrip dengan Penempatan pada Titik 1 dan 2 Hasil pengukuran port tunggal pada antena mikrostrip segiempat susun empat

elemen dengan beban stub ukuran 0,5d x 2 mm, dengan penempatan pada lebih dari satu titik dilakukan untuk beberapa konfigurasi posisi. Berikut pada Tabel 4.9, adalah hasil pengukuran untuk penempatan pada titik 1 dan 2.

59

Tabel 4.9 Hasil pengukuran port tunggal antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan beban stub ukuran 0,5d x 2 mm, dengan penempatan pada titik 1 dan 2 Posisi Frekuensi Resonansi Return Loss Bandwidth No (mm) fn fl; fc; fh (GHz) (dB) % MHz 1 4&4 f1 2,3563; 2,375; 2,4163 17,72 2,53 60,00 f2 2,4521; 2,4889; 2,517 14,49 2,61 64,90 5,14 124,90 BW Total 2 4 & 22 f1 2,268; 2,2871; 2,2999 12,08 1,40 31,90 f2 2,383; 2,4; 2,4252 13,41 1,76 42,20 f3 2,4537; 2,4813; 2,5049; 12,84 2,06 51,20 5,21 125,30 BW Total 3 22 & 4 f1 2,266; 2,2875; 2,3162 20,61 2,20 50,20 4 22 & 22 f1 2,2549; 2,2875; 2,3162 15,89 2,68 61,30

Dari empat variasi posisi beban tersebut, tidak ada yang menghasilkan peningkatan bandwidth dan memberikan nilai return loss/VSWR cukup optimal. 4.4.6


elemen dengan beban stub ukuran 0,5d x 2 mm, dengan penempatan pada titik 1 dan 4, terdapat pada Tabel 4.10. Dari dua variasi posisi beban tersebut, yang menghasilkan peningkatan bandwidth dan memberikan nilai return loss/VSWR cukup optimal yaitu pada posisi beban stub +4, +4. Hasil plot pengukuran return loss dan Smith chart seperti pada Gambar 4.14 (a) dan (b).

Tabel 4.10 Hasil pengukuran port tunggal antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan beban stub ukuran 0,5d x 2 mm, dengan penempatan pada titik 1 dan 4 Posisi Frekuensi Resonansi Return Loss Bandwidth No (mm) fn fl; fc; fu (GHz) (dB) % MHz 1 4&4 f1 2,0146; 2,0257; 2,0398 14,15 1,58 25,20 f2 2,3048; 2,323; 2,3532 13,18 1,12 48,40 f3 2,4084; 2,45; 2,497 24,23 3,62 88,60 2,70 73,60 BW Total 2 22 & 22 f1 2,2257; 2,25; 2,2772 19,82 2,29 51,50

60

(a)

(b) Gambar 4.14 Plot hasil pengukuran antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan ukuran beban 0,5d x 2 mm, penempatan titik 1 dan 4, posisi + 4, +4, (a) plot return loss, (b) plot Smith chart

61

4.4.7


elemen dengan beban stub ukuran 0,5d x 2 mm, dengan penempatan pada titik 2 dan 3, terdapat pada Tabel 4.11. Tabel 4.11 Hasil pengukuran port tunggal antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan beban stub ukuran 0,5d x 2 mm, dengan penempatan pada titik 2 dan 3 Posisi Frekuensi Resonansi Return Loss Bandwidth No (mm) fn fl; fc; fh (GHz) (dB) % MHz 1 4&4 f1 2,299; 2,325; 2,3942 23,23 4,10 95,20 2 22 & 22 f1 2,2249; 2,2375; 2,2626 12,27 1,69 37,70 f2 2,3221; 2,3354; 2,3507 11,75 1,23 28,60 2,91 66,30 BW Total

Dari dua variasi posisi beban tersebut, yang menghasilkan peningkatan bandwidth dan memberikan nilai return loss/VSWR cukup optimal yaitu pada posisi beban stub +4, +4. Hasil plot pengukuran return loss dan Smith chart seperti pada Gambar 4.15 (a) dan (b).

62

(a)

(b) Gambar 4.15 Plot hasil pengukuran antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan ukuran beban 0,5d x 2 mm, penempatan titik 2 dan 3, posisi + 4, +4, (a) plot return loss, (b) plot Smith chart

63

4.4.8


elemen dengan beban stub ukuran 0,5d mm x 2 mm, dengan penempatan pada titik 3 dan 4, terdapat pada Tabel 4.12. Dari empat variasi posisi beban tersebut, yang menunjukkan peningkatan bandwidth dan memberikan nilai return loss/VSWR cukup optimal tidak ada. Tabel 4.12 Hasil pengukuran port tunggal antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan beban stub ukuran 0,5d x 2 mm, dengan penempatan pada titik 3 dan 4 Posisi Frekuensi Resonansi Return Loss Bandwidth No (mm) fn fl; fc; fh (GHz) (dB) % MHz 1 4&4 f1 2,3462; 2,375; 2,4104 22,69 2,70 64,20 2 4 & 22 f1 2,2526; 2,275; 2,3019 16,21 2,17 49,30 f2 2,3674; 2,3862; 2,406 13,45 1,62 38,60 3,79 87,90 BW Total 2,2558; 2,2769; 3 22 & 4 f1 13,91 1,94 44,10 2,2999 2,4189; 2,4375; f2 14,40 1,93 47,00 2,4659 3,87 91,10 BW Total 4 22 & 22 f1 2,25; 2,275; 2,3029 16,36 2,33 52,90

Seperti yang telah dipaparkan sebelumnya, bahwa pada penentuan konfigurasi dua titik penempatan dan posisi beban, dipilih beberapa konfigurasi titik dan posisi beban yang diprediksikan dapat memberikan hasil peningkatan bandwidth. Hal ini merujuk dari hasil pengukuran pada konfigurasi satu titik, sehingga dipilihlah konfigurasi dua titik, yaitu titik 1 dan 2, 1 dan 4, 2 dan 3, 3 dan 4, sedangkan untuk penentuan posisi beban dilakukan pengukuran hanya untuk beberapa posisi beban saja. Pada konfigurasi titik 1 dan 2, posisi yang menghasilkan peningkatan bandwidth diharapkan sama dengan konfigurasi titik 3 dan 4. Hal ini memang tidak terjadi sepenuhnya, bisa dibandingkan antara Tabel 4.7 dan Tabel 4.9. Pada konfigurasi titik 1 dan 2, posisi beban yang menghasilkan peningkatan bandwidth tidak ada, begitu juga untuk konfigurasi titik 3 dan 4. Namun kecenderungan perolehan frekuensi resonansi untuk masing-masing posisi beban tetap sama/dekat. Berikut pada Tabel 4.13 dirangkum perbandingan antara keduanya. Pada konfigurasi titik 1 dan 4, dilakukan pengukuran untuk dua posisi beban saja, yaitu +4, +4 dan +22, +22. Posisi yang menghasilkan peningkatan bandwidth 64

adalah posisi +4, +4. Hal ini sudah bisa diprediksi, karena pada saat pengukuran konfigurasi satu titik, yaitu titik 1 atau 4, posisi beban yang dapat menghasilkan peningkatan bandwidth adalah +4. Pada konfigurasi titik 2 dan 3, juga dilakukan pengukuran untuk dua posisi beban saja, yaitu +4, +4 dan +22, +22. Posisi yang menghasilkan peningkatan bandwidth adalah posisi beban +4, +4. Tabel 4.13 Perbandingan hasil pengukuran port tunggal antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan beban stub konfigurasi dua titik, 1 dan 2 dengan 3 dan 4

No

Titik 1 dan 2 Posisi (mm)


Return Loss

fn

fl

fc

fh

(dB)

2,375

2,416

17,72

1

4&4

f1

2,3563

f2

2,4521

2,4889

2,517

14,49

2

4 & 22

f1

2,268

2,2871

2,2999

12,09

f2

2,383

2,4

2,4252

13,41

f3

2,4537

2,4813

2,5049

12,84

f1

2,266

2,2875

2,3162

20,61

3

22 & 4

Titik 3 dan 4 Posisi (mm) 4&4

22 & 22

f1

2,2549

2,2875

2,3162

15,89

Return Loss

ERROR (%)

fn

fl

fc

fh

(dB)

fl

fc

fh

f1

2,3462

2,375

2,4104

22,69

0,43

0,00

0,24

f1

2,2526

2,275

2,3019

16,21

0,68

0,53

0,09

f2

2,3674

2,3862

2,406

13,45

0,66

0,58

0,80

f1

2,2558

2,2769

2,2999

13,91

0,45

0,47

0,71

f2

2,4189

2,4375

2,4659

14,4

f1

2,25

2,275

2,3029

16,36

0,22

0,55

0,58

f2 4 & 22

f3 22 & 4

f2 4


22 & 22

Untuk hasil simulasi memang ada perbedaan dengan hasil pengukuran, namun pola kecenderungannya hampir sama. Hasil simulasi pada konfigurasi titik 1 dan 2 cenderung sama dengan hasil simulasi pada konfigurasi titik 3 dan 4, dimana konfigurasi posisi beban yang dapat menghasilkan peningkatan bandwidth adalah pada posisi +22 +4 untuk titik 1 dan 2, dan +4 +22 untuk titik 3 dan 4. Sedangkan untuk titik 1 dan 4 serta titik 2 dan 3, tidak ada konfigurasi posisi beban yang mampu menghasilkan peningkatan bandwidth.

65

4.4.9

Pengukuran Port Tunggal Antena Mikrostrip Segiempat Susun Empat Elemen dengan Beban Saluran Mikrostrip dengan Penempatan pada Titik 1, 2, 3, dan 4 Hasil pengukuran port tunggal pada antena mikrostrip segiempat susun empat

elemen dengan beban stub ukuran 0,5d x 2 mm, dengan penempatan pada titik 1, 2, 3 dan 4, terdapat pada Tabel 4.14. Dari empat variasi posisi beban tersebut, yang menghasilkan peningkatan bandwidth dan memberikan nilai return loss/VSWR cukup optimal yaitu pada posisi beban stub +4, +4, +4, +4. Hasil plot pengukuran return loss dan Smith chart seperti pada Gambar 4.16 (a) dan (b). Konfigurasi lain yang menghasilkan peningkatan bandwidth adalah posisi +4, +22, +22, +4. Tabel 4.14 Hasil pengukuran port tunggal antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan beban stub ukuran 0,5d x 2 mm, dengan penempatan pada titik 1,2, 3, dan 4 Posisi Frekuensi Resonansi Return Loss Bandwidth No (mm) fn fl; fc; fh (GHz) (dB) % MHz 1 4, 4, 4, 4 f1 2,0067; 2,0248; 2,0437 19,51 1,83 37,00 f2 2,3568; 2,3875; 2,506 31,47 6,14 149,20 BW Total 7,96 186,20 2 4, 22, 22, 4 f1 2,0158; 2,0263; 2,0424 13,60 1,31 26,60 f2 2,4238; 2,4625; 2,5 27,44 3,12 76,90 BW Total 4,44 103,50 3 22, 4, 4, 22 f1 1,8914; 1,9019; 1,9164 11,70 1,31 25,00 f2 1,965; 1,975; 1,9903 13,67 1,28 25,30 f3 2,26; 2,2867; 2,3 12,81 1,75 40,00 BW Total 4,34 90,30 4 22, 22, 22, 22 f1 2,2171; 2,2375; 2,273 17,64 2,50 55,90

66

(a)

(b) Gambar 4.16 Plot hasil pengukuran antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan ukuran beban 0,5d x 2 mm, penempatan titik 1,2, 3 dan 4, posisi + 4, +4, +4, +4, (a) plot return loss, (b) plot Smith chart

67

Pada penentuan konfigurasi empat titik penempatan dan posisi beban, juga dipilih beberapa konfigurasi titik dan posisi beban yang diprediksikan dapat memberikan hasil peningkatan bandwidth. Hal ini juga merujuk dari hasil pengukuran pada konfigurasi satu titik, sehingga dipilihlah konfigurasi empat titik dengan variasi posisi +4, +4, +4, +4, dan +4, +22, +22, +4, dan +22, +4, +4, +22 dan +22, +22, +22, +22. Dari keempat variasi posisi beban tersebut yang dapat memberikan hasil peningkatan bandwidth adalah +4, +4, +4, +4, dan +4, +22, +22, +4. Pada Tabel 4.14 dapat kita lihat peningkatan bandwidth yang cukup optimal adalah saat posisi beban +4, +4, +4, +4. Kecenderungan ini juga dapat diprediksi dari hasil pengukuran konfigurasi dua titik, bahwa posisi beban +4, +4 memberikan hasil yang cukup optimal. Untuk hasil simulasi terdapat perbedaan, dimana pada konfigurasi empat titik ini, tidak ada satupun variasi posisi beban yang dapat menghasilkan peningkatan bandwidth. 4.4.10 Respon setiap Patch Peradiasi terhadap penambahan Beban Stub Dari keseluruhan hasil pengukuran yang telah dianalisa, dapat kita ketahui beberapa hal, antara lain: 1. Hasil pengukuran untuk penambahan beban stub pada antena mikrostrip segiempat susun empat elemen konfigurasi satu titik dan dua titik memiliki pola tertentu, yaitu: a. Kecenderungan respon patch peradiasi di titik 1 terhadap penambahan beban, serupa dengan patch peradiasi di titik 4. b. Kecenderungan respon patch peradiasi di titik 2 terhadap penambahan beban, serupa dengan patch peradiasi di titik 3. c. Kecenderungan respon patch peradiasi di titik 1 dan 2 terhadap penambahan beban, serupa dengan patch peradiasi di titik 3 dan 4. 2. Hasil pengukuran untuk penambahan beban stub pada antena mikrostrip segiempat susun empat elemen, konfigurasi dua titik yaitu pada titik 1 dan 4 dengan titik 2 dan 3, pada posisi beban tertentu, keduanya mampu menghasilkan peningkatan bandwidth. 3. Hasil pengukuran untuk penambahan beban stub pada antena mikrostrip segiempat susun empat elemen konfigurasi empat titik memberikan peningkatan bandwidth terbesar pada posisi +4, +4, +4, +4, yaitu dua kali bandwidth antena 68

mikrostrip segiempat susun empat elemen tanpa beban. Namun ada juga yang menghasilkan peningkatan bandwidth tidak lebih besar dari konfigurasi beban pada satu atau dua titik, yaitu pada posisi +4, +22, +22, +4. Beberapa kondisi di atas menunjukkan adanya ketidakseragaman respon tiap-tiap elemen patch peradiasi terhadap penambahan beban. Jika kita mengharapkan respon yang sama dari setiap patch peradiasi seperti respon saat bekerja sebagai elemen tunggal (tidak terangkai dalam antena susun), hal ini tidak terwujud. Kondisi yang terjadi adalah munculnya ketidakseragaman namun bersifat simetris. Hal ini terjadi karena patch peradiasi sudah terangkai dalam antena susun, dimana mutual coupling antar elemen terjadi. Seperti yang telah kita pahami bersama bahwa antena mikrostrip merubah daya menjadi surface wave dan space wave. Eksitasi surface wave pada substrat dengan ketebalan atau nilai permitivitas yang relatif tinggi akan semakin kuat. Dalam antena susun/array, surface wave inilah yang menyebabkan coupling antar elemen. Selain itu, dari keseluruhan analisa yang telah dilakukan, terdapat suatu kondisi yang berulang dan pada bagian ini akan dibahas sekaligus. Kondisi tersebut adalah mengenai perbedaan-perbedaan antara hasil simulasi dengan hasil pengukuran terhadap rancangan antena yang telah dibuat, tabel perbandingannya dapat di lihat pada Lampiran A.2. Perbedaan-perbedaan tersebut antara lain meliputi: 1. Perbedaan/persentase error yang relatif besar antara bandwidth hasil simulasi dengan hasil pengukuran untuk antena mikrostrip segiempat elemen tunggal tanpa beban maupun antena mikrostrip segiempat susun empat elemen tanpa beban. 2. Perbedaan/persentase error yang relatif kecil antara frekuensi resonansi hasil simulasi dengan hasil pengukuran untuk antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan beban, dalam berbagai konfigurasi titik penempatan dan posisi beban. 3. Perbedaan/persentase error yang relatif besar antara bandwidth hasil simulasi dengan hasil pengukuran untuk antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan beban, dalam berbagai konfigurasi titik penempatan dan posisi beban. 4. Tidak

munculnya

hasil

perolehan

beberapa

frekuensi

resonansi

pertama/kedua/ketiga, baik pada hasil simulasi atau pada hasil pengukuran pada 69

antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan beban, karena pita frekuensi yang memiliki nilai VSWR > 2 / bandwidth yang sangat kecil bukan kategori pita frekuensi sehingga datanya tidak dimasukkan. Beberapa faktor yang dianggap menjadi penyebab adanya perbedaan tersebut di atas, adalah: 1. Ketidak homogenan material substrat yang dapat menimbulkan variasi loss tangent dan permitivitas pada substrat. 2. Keterbatasan akurasi pada proses produksi sehingga menyebabkan beberapa hal, yaitu ketidakrataan tepi-tepi patch peradiasi, tepi-tepi saluran mikrostrip sebagai pencatu, lebar celah dan kedalaman inset, tepi-tepi beban stub sehingga dapat menimbulkan mekanisme refleksi dan difraksi di sekitar permukaan tersebut. Selain itu hal tersebut juga dapat menimbulkan ketidakseragaman ketelitian yang menggangu kesempurnaan dari keidentikan tiap komponen patch peradiasi dan pencatunya, sehingga simetrisitas tidak terwujud 100%. 3. Keterbatasan akurasi simulator, terutama untuk antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dengan beban stub, yang terjadi akibat adanya pembatasan salah satu parameter simulasi (dimensi grid untuk proses komputasi) karena keterbatasan memori komputer untuk simulasi. 4. Keterbatasan fasilitas pengukuran karena tidak dilakukan di anechoic chamber. Hal ini dapat menyebabkan kemungkinan adanya gelombang pantul yang dihasilkan oleh dinding atau benda-benda di sekitar objek pengukuran. Faktor pertama adalah sesuatu yang sulit untuk dihindari, namun untuk faktor kedua sampai dengan keempat, sudah diminimalkan melalui pengerjaan dan pengukuran yang cermat dan hati-hati. Selain itu dari hasil pengukuran dapat dilihat bahwa perbandingan untuk perolehan bandwidth untuk konfigurasi satu titik, dua titik dan empat titik tidak menunjukkan pola tertentu. Untuk peningkatan bandwidth juga tidak selalu tergantung pada banyaknya jumlah beban yang diletakkan pada lebih dari satu atau dua atau empat titik.

70

4.5

Pengukuran Pola Radiasi dan Gain Antena Mikrostrip Segiempat Susun Empat Elemen

4.5.1

Pengukuran Pola Radiasi Antena Mikrostrip Segiempat Susun Empat Elemen Pengukuran pola radiasi pada tesis ini hanya dilakukan pada antena mikrostrip

segiempat susun empat elemen tanpa beban stub. Hasil numerik pengukuran pola radiasi pada frekuensi tersebut dapat dilihat pada Lampiran A.3. Bentuk pola radiasi dalam dua dimensi dapat dilihat pada Gambar 4.17. Pada Gambar 4.17, kita dapat melihat hasil plot pengukuran pola radiasi antenna mikrostrip segiempat susun empat elemen tanpa beban. Gambar tersebut menunjukkan antena bersifat unidirectional. Garis

♦

menunjukkan plot radiasi bidang E, dimana nilai ±3dB beamwidth

ada di antara 10°-15° dan antara 350°-355°. Garis

■

menunjukkan plot radiasi

bidang H, dimana nilai ±3dB beamwidth ada di antara 45°-50° dan antara 340°-345°.

Gambar 4.17

Pola radiasi antena mikrostrip segiempat susun empat elemen

Pada bidang E, terdapat adanya side lobe dan back lobe, dimana nilai keduanya maksimal mencapai nilai -43,94dBm. Kemunculan side lobe dan back lobe juga diakibatkan oleh adanya feeding network di layer yang sama dengan patch peradiasi, dimana hal ini telah dijabarkan pada bagian 4.3 71

4.5.2

Pengukuran Gain Antena Mikrostrip Segiempat Susun Empat Elemen Pengukuran gain pada tesis ini hanya dilakukan pada antena mikrostrip

segiempat susun empat elemen tanpa beban stub. Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali, yaitu pada frekuensi bawah, frekuensi tengah dan frekuensi atas dari antena. Hasil pengukuran untuk ketiga frekuensi tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.15, dan grafik gain sebagai fungsi frekuensi dapat dilihat pada Gambar 4.18. Tabel 4.15 Hasil pengukuran gain antena mikrostrip segiempat susun empat elemen

No

Frekuensi (GHz)

Jarak Pengukuran (m)

Pt (dbm)

Pr (dbm)

Gain (db)

Asumsi Loss di 2 kabel & konektor (db)

1 2 3

2,2695 2,3 2,3452

2 2 2

0 0 0

-31,64 -32,22 -35,99

6,968 6,7364 4,936

1 1 1

Gain+ Loss kabel & konektor (db) 7,968 7,7364 5,936

Gambar 4.18 Grafik gain antena mikrostrip segiempat susun empat elemen

Pengukuran gain dilakukan dengan menggunakan metode dua antena identik seperti dijelaskan pada bagian 4.2.3. Contoh perhitungan gain diberikan sebagai berikut: Gain pada antena mikrostrip segiempat susun empat elemen tanpa beban stub. Antena bekerja pada frekuensi 2,3GHz, Maka panjang gelombang,  = 0,13043m, Jarak pisah, R = 2m, Asumsi loss pada dua kabel yang digunakan ± 1dB, Data Pengukuran: Pemancar: Antena mikrostrip segiempat susun empat elemen tanpa beban stub. 72

Penerima: Antena mikrostrip segiempat susun empat elemen tanpa beban stub. Daya yang dikirim rata-rata, Pt = 0 dB/m = 1mW Daya yang diterima rata-rata, Pr = -32,22dBm = 0,00059979 mW

(Gt ) dB  (G r ) dB 

1  4  2   0,00059979    10. log   6,7364dB 20. log 2 1    0,13043 

maka diperoleh nilai gain dari antena mikrostrip segiempat susun empat elemen tanpa beban stub adalah 6,7364dB + 1 dB = 7,7364dB. Sedangkan gain antena pada frekuensi bawah dan frekuensi atas diperoleh dengan proses perhitungan yang sama, di mana nilainya dapat dilihat pada Tabel 4.15. Perolehan gain dari hasil simulasi untuk antena mikrostrip segiempat susun empat elemen dapat dilihat pada Gambar 3.10, yaitu berkisar pada nilai 10,244dB untuk frekuensi 2,2156GHz, 10,087dB untuk frekuensi 2,304GHz dan 9,7681dB untuk frekuensi 2,3841GHz. Namun dapat kita lihat bahwa hasil pengukuran mengalami perbedaan, perbandingannya dapat dilihat pada Tabel 4.16. Tabel 4.16 Perbandingan perolehan gain hasil simulasi dan pengukuran antena mikrostrip segiempat susun empat elemen tanpa beban stub No 1 2 3

Hasil Simulasi Frekuensi Gain (GHz) (dB) 2,2156 10,244 2,3 10,087 2,3841 9,7681

Hasil Pengukuran Frekuensi Gain (GHz) (dB) 2,2695 7,968 2,3 7,7364 2,3452 5,936

No 1 2 3

Perbedaan (%) 22,22 23,30 39,23

Hal ini dapat diakibatkan oleh beberapa hal, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya di dalam Bab 2, bahwa pencatuan antena susun menggunakan susunan paralel dengan ukuran path yang seimbang memberikan bandwidth yang lebih besar dibanding susunan seri, namun di sisi lain dapat memunculkan rugi-rugi yang lebih besar dan hal ini dapat membatasi gain yang dicapai. Selain itu, berkaitan dengan apa yang sudah di bahas pada sub bab sebelumnya mengenai kelebihan dan kekurangan penggunaan saluran mikrostrip sebagai pencatu, terutama yang berkaitan dengan konsumsi daya yang dapat menurunkan efisiensi pada antena sehingga nilai gain menjadi terbatas. Kemungkinan lain adalah bahwa karakteristik FR4 tidak sepenuhnya ideal, jika digunakan dalam frekuensi tinggi. Pada penelitian [17] telah dilakukan evaluasi karakteristik dari FR4 untuk aplikasi pada frekuensi microwave, yaitu antara 1-15GHz. Telah disimpulkan pada penelitian tersebut bahwa FR4 tidak dianjurkan digunakan 73

sebagai struktur pencatu dari antena karena sifat high loss, namun demikian FR4 bisa digunakan untuk microwave circuit dengan densitas tinggi dimana panjang path/jalur yang ada pendek dan juga bisa untuk element antena broadband, dimana rugi-rugi dan nilai konstanta dielektrik yang bersifat absolut/tetap tidak terlalu penting. Oleh karena itu dalam penelitian ini digunakan FR4, karena yang diutamakan adalah peningkatan bandwidth. Selain itu diharapkan juga dengan penggunaan FR4 dapat memberikan alternatif rancangan antena dengan bandwidth lebar yang murah.

74

BAB 4 PENGUKURAN ANTENA, HASIL dan ANALISA

Recommend Documents