BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Wimax adalah pilihan tepat saat ini untuk memenuhi kebutuhan masyarakat akan jasa telekomunikasi yang cepat dan mudah di akses kapanpun dimanapun. WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) merupakan teknologi akses nirkabel pita lebar (Broadband Wireless Access atau disingkat BWA) yang memiliki kecepatan akses yang tinggi dengan jangkauan yang luas [13]. Dengan WiMAX, berbagai aplikasi meliputi suara, video, dan data dapat di akses dengan kecepatan tinggi serta dengan cakupan area yang luas, WiMAX dapat melayani dengan keadaan Line Of Sight (LOS) maupun Non-Line Of Sight (NLOS) [12]. Dalam realisasinya, teknologi WiMAX membutuhkan perangkat pendukung pada sisi transmisi yaitu antena. Antena ini harus dapat menyesuaikan dengan kebutuhan
penggunanya
(user)
dan
menjadi
transformator
gelombang
elektromagnetik dari dan ke udara. Salah satu jenis antena yang sesuai di sisi user adalah mikrostrip karena memiliki beberapa keunggulan terutama pada rancangan antena yang tipis, kecil, ringan, dan mudah dalam pabrikasi. Pada tugas akhir ini telah dirancang dan direalisasikan antena untuk disisi penerima (receiver) yang digunakan sebagai penangkap frekuensi WiMAX dan dapat diintegrasikan pada user equipment. Antena yang di rancang yaitu antena susun mikrostrip persegi panjang dengan pencatuan inset feed dan celah udara untuk aplikasi wimax pada frekuensi 2,3 GHz - 2,4 GHz. Pemilihan rentang frekuensi antena sesuai dengan keputusan Menteri Komunikasi dan Informatika Republik Indonesia yaitu penetapan Peraturan Dirjen Sumber Daya dan Perangkat Pos dan Informatika No. 213/DIRJEN/2011 tentang Persyaratan Teknis Alat dan Perangkat Telekomunikasi Subscriber Station Untuk Keperluan Layanan Pita Lebar Nirkabel (Wireless Broadband) Berbasis Netral Teknologi Pada Pita Frekuensi Radio 2.3 GHz pada tanggal 26 Oktober 2011. [15] Beberapa realisasi antena yang beroperasi pada teknologi WiMAX berhasil penulis temukan dalam literatur Tugas/Proyek Akhir diantaranya:
1. Mohammad Rizal Gaffar. 2011. Karakterisasi Antena Mikrostrip Patch U Frekuensi 2,3 – 2,4 GHz : Studi Kasus Realisasi untuk Aplikasi WiMAX. Pada Tugas Akhir ini telah direalisasikan antena mikrostrip dengan empat elemen patch U dengan teknik pencatuan microstrip line yang juga beroperasi pada frekuensi 2300MHz-2400MHz (WiMAX). Realisasi antena mikrostrip ini menghasilkan bandwidth 26 MHz pada VSWR ≤ 1,5. Hal ini menunjukkan bahwa bandwidth yang dihasilkan tidak lebar dengan persentase bandwidth sebesar 1,1% [3]. 2. Widya Sri Wahyuni. 2010. Perancangan Dan Implementasi Rectangular Microstrip Antenna (RMSA) Linier Array 8 Elemen Menggunakan Metode Inset Feed Untuk Aplikasi WiMAX. Tugas Akhir ini telah merealisasikan antena persegi panjang yang bekerja pada aplikasi WiMAX dengan disusun sebanyak 8 elemen dengan pencatuan microstrip line. Untuk meminimalisir saluran impedansi antena, Tugas Akhir ini menggunakan teknik inset feed pada setiap elemen. Hasil akhir dari Tugas Akhir tersebut adalah sebuah antena dengan bandwidth ≥ 400 MHz pada VSWR ≤ 2 [11]. Dari literature tersebut, penulis akhirnya mencoba membuat antena mikrostrip satu patch persegi dengan metode pencatuan inset feed dan penambahan celah udara. Teknik ini diharapkan dapat menghasilkan bandwidth yang lebih lebar dari antena mikrostrip persegi biasa. Dengan merujuk ke referensi jurnal dari Universiti Putra Malaysia oleh RSA Raja Abdullah, D Yoharaaj & A Ismail, 2008. Bandwidth Enhancement for Microstrip Antenna in Wireless Applications. Dalam jurnal tersebut dikatakan bahwa, keuntungan dari menggunakan celah udara yaitu untuk meningkatkan ketebalan total dari antena mikrostrip yang penting bagi peningkatan bandwidth.[1] Pada dasarnya antena mikrostip persegi biasa tanpa metode-metode peningkatan bandwidth seperti dengan slot atau susunan, hanya mampu menghasilkan bandwidth 20-25 MHz atau sekitar 1-3% saja. Dan di ITTelkom sudah banyak yang merealisasikan antena dengan slot atau susunan, maka pada Tugas Akhir ini penulis mencoba menggunakan teknik berbeda yaitu penambahan celah udara pada antena mikrostrip persegi untuk mendapatkan bandwidth yang lebih dari 3%. Pada Tugas Akhir ini akan dianalisa pengaruh dari penambahan celah udara pada antena mikrostrip persegi sebagai teknik dari memperlebar
bandwidth dan pengaruhnya terhadap karakteristik antena lainnya : VSWR, return loss, impedansi, dan pola radiasi.
1.2
Tujuan Tujuan dari penelitian pada tugas akhir ini adalah : 1. Merancang suatu antena mikrostrip persegi dengan metode inset feed dan celah udara pada frekuensi 2,3 GHz - 2,4 GHz yang dapat diaplikasikan pada WiMAX. 2. Merealisasikan antena mikrostrip persegi yang memiliki spesifikasi yang sesuai rancangan dengan menekan semaksimal mungkin terjadinya kesalahan dalam proses perealisasiannya. 3. Mendapatkan bandwidth yang lebar dengan menambahkan celah udara pada perancangan dan realisasi antena 4. Menganalisis pengaruh dari lebar celah udara terhadap karakteristik antena : VSWR, bandwidth, return loss, impedansi dan pola radiasi.
1.3
Rumusan Masalah 1. Bagaimana menentukan spesifikasi rancangan antena mikrostrip menggunakan metode pencatuan inset feed dan celah udara pada frekuensi 2300-2400 MHz. 2. Bagaimana mensimulasikan rancangan antena agar dapat bekerja pada frekuensi operasi 2300-2400 MHz. 3. Bagaimana mengimplementasikan hasil simulasi yang kemudian dilakukan pengukurannya dengan parameter-parameter antena yang dibutuhkan. 4. Bagaimana menganalisis hasil simulasi dengan hasil pengukuran untuk mengetahui apakah hasil keduanya sesuai dengan spesifikasi rancangan. 5. Bagaimana menganalisis hasil simulasi pengaruh dari lebar celah udara terhadap karakteristik antena : VSWR, bandwidth, return loss, impedansi dan pola radiasi..
1.4
Batasan Masalah Untuk mendapatkan hasil yang diinginkan, maka tugas akhir ini diberikan batasan masalah sebagai berikut : 1. Pencatuan dengan metoda inset feed line 2. Substrat FR4-Epoxy
3. Design dan simulasi dengan software CST (Computer Simulation Technology) 4. Spesifikasi antena sebagai berikut : a. Frekuensi Kerja
:
2,3 GHz – 2,4 GHz
b. Impedansi
:
50 unbalance
c. VSWR
:
1,5
d. Pola Radiasi
:
Unidireksional
e. Polarisasi
:
Linier (vertikal)
f. Gain yang diharapkan
:
5 dBi
g. Pengukuran spesifikasi antena dengan :
1.5
Pengukuran Impedansi Input antena
Pengukuran VSWR dan lebar pita frekuensi atau bandwith
Pengukuran gain dan pola radiasi
Pengukuran polarisasi
Metodologi Penulisan Metode yang akan digunakan untuk menyelesaikan tugas akhir ini adalah: 1. Studi Literatur Pada tahap ini, dilakukan pendalaman materi-materi yang terkait melalui literatur dan referensi yang tersedia di berbagai sumber. 2. Proses Perancangan Pada tahap ini, dilakukan proses perancangan antena mikrostrip persegi yang akan dibuat dengan memanfaatkan formula yang ada dan software CST. 3. Simulasi dan Optimasi Pada tahap ini, dilakukan simulasi desain sistem yang telah dirancang dengan menggunakan software CST agar dapat memenuhi spesifikasi yang diinginkan dan dioptimasi untuk mencapai hasil yang lebih baik. 4. Proses Realisasi Pada tahap ini, dilakukan proses realisasi antena mikrostrip persegi yang telah dirancang sesuai dengan karakteristik dan spesifikasi yang diinginkan. 5. Pengukuran Pada tahap ini, dilakukan proses pengukuran antena mikrostrip persegi yang telah direalisasikan dan membandingkan karakteristik antena hasil pengukuran dengan hasil simulasi.
6. Pembuatan Laporan Tahap akhir dari penelitian ini adalah pembuatan laporan Tugas Akhir dan Sidang Tugas Akhir.
1.6
Sistematika Penulisan Secara umum sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN Bab ini berisi uraian singkat mengenai latar belakang permasalahan Tugas Akhir, tujuan, rumusan masalah, batasan masalah, metodologi penelitian, serta sistematika penulisan. BAB II : LANDASAN TEORI Bab ini membahas uraian dasar teori antena yang berkaitan dengan antena yang dirancang. BAB III : PERANCANGAN DAN SIMULASI Pada bab ini disajikan bentuk pemodelan melalui simulasi dengan menggunakan software CST untuk melihat unjuk kerja dari antena yang dirancang. BAB IV : PENGUKURAN DAN ANALISIS Berisikan tentang data hasil pengukuran dan analisis perbandingan data hasil pengukuran dengan hasil simulasi. Analisis dilakukan secara kualitatif dan kuantitatif terhadap parameter-parameter karakteristik antena. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab terakhir ini berisikan kesimpulan dan saran dari perancangan dan realisasi antena mikrostrip persegi
yang telah dibuat sehingga dapat
pengembangan terhadap topik yang bersangkutan.
dilakukan
