BAB IV HASIL SIMULASI, PENGUKURAN DAN ANALISA
4.1. Simulasi Parameter Antena Mikrostrip Patch Circular Ring Setelah memperoleh dimensi antenna yang akan dibuat, disimulasikan terlebih dahulu beberapa antenna dengan simulator HFSS v.10. Parameter antenna yang disimulasikan adalah Return loss, Bandwidth, dan diagram Radiasi. Berikut adalah hasil simulasinya : a.
Return Loss
Gambar 4.1 Hasil Simulasi Return Loss
Dari hasil simulasi diperoleh nilai return loss pada frekuensi 2,45 GHz adalah sebesar -24,70 dB. Dari simulasi juga diperoleh nilai bandwidth dari antenna mikrostrip patch circular ring adalah sebesar BW = 2,48 GHz – 2,40 GHz = 0,08 GHz atau sebesar 80 MHz.
44
45
b.
VSWR
Gambar 4.2 Hasil Simulasi VSWR
Dari hasil simulasi diperoleh nilai VSWR pada frekuensi 2,45 GHz adalah sebesar 1.18. Hal tersebut menunjukan bahwa koefisien pantul antena tidak besar. Besarnya VSWR yang ideal adalah 1 yang berarti semua daya yang diradiasikan antena pemancar dapat diterima antena penerima (match). Berikut adalah tabel kanal Frekuensi WLAN dengan nilai VSWR hasil simulasi :
Tabel 4.1 Kanal Frekuensi WLAN dengan Nilai VSWR Hasil Simulasi
Channel 1 2 3 4 5 6 7
Frekuensi (MHz) 2412 2417 2422 2427 2432 2437 2442
VSWR
Channel
1,67 1,56 1,46 1,37 1,28 1,20 1,14
8 9 10 11 12 13 14
Frekuensi (MHz) 2447 2452 2457 2462 2467 2472 2484
VSWR 1,11 1,16 1,24 1,33 1,44 1,57 1,92
46
Dari tabel di atas, secara simulasi, antena mikrostrip patch sircular ring bagus digunakan pada kanal 8. c.
Pola Radiasi dan Diagram Radiasi
(a)
(b)
Gambar 4.3 (a) Pola Radiasi; (b) Pola Radiasi Potongan Melintang
Hasil simulasi pola radiasi menunjukan bahwa antena mikrostrip yang dibuat merupakan antena omnidirectional atau yang menyebar ke segala arah. Antena ini mempunyai gain dan keterarahan yang tidak terlalu besar.
4.2. Pengukuran Return Loss Pengukuran antena dilakukan untuk mengetahui parameter antena yang telah dibuat. Hasil pengukuran yang dilakukan terhadap antena ”Antena Mikrostrip Pacth Circular Ring 2,45GHz” akan dibandingkan hasilnya dengan simulasi. Hasil pengukuran tersebut dapat dijadikan sebagai bahan verifikasi atau tolak ukur dari simulasi untuk kemudian dilakukan analisis terhadap setiap penyimpangan yang terjadi dan hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perancagan antena mikrostrip.
47
Pengukuran parameter yang dilakukan pada tugas akhir ini adalah pengukuran return loss yang nantinya dari nilai return loss tersebut dapat diperhitungkan nilai VSWR dan impedansi dari antena mikrostrip yang dibuat. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengukuran
yang perlu
diperhatikan adalah kemampuan perangkat ukurnya terutama rating maksimum dan frekuensi dari alat ukur itu sendiri. Alat ukur yang digunakan untuk pegukuran return loss adalah Network Analyzer, merek Anritsu, range 300 KHz - 3 GHz. Network Analyzer merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur VSWR, bandwidth, dan impedansi antena. Network analyzer akan menampilkan grafik hasil ukur berupa VSWR fungsi frekuensi, dan impedansi dalam bentuk Smith chart. Return Loss diukur untuk mengetahui berapa besar gelombang yang dipantulkan kembali sebagai akibat dari rangkaian yang kurang matching. Semakin kecil nilai return loss semakin baik kerja anrena tersebut, hal tersebut berarti semakin kecil gelombang pantul dan semakin efisien kerja antena.
Gambar 4.4 Pengukuran Return Loss Antena Mikrostrip Patch Circular Ring
48
Sebelum melakulan pengukuran, Network Analyzer harus dikalibrasi terlebih dahulu sesuai dengan standaryang telah ditentukan. Kalibrasi ditujukan untuk memperoleh hasil ukur yang akurat dan benar sesuai dengan standar. Kalibrasi dilakukan dengan cara : a. Pasangkan kabel coaxial pada port 1 dan 2 dengan tujuan agar memudahkan koneksi ke alat ukur. Kalibrasi dilakukan pada ujung kabel coaxial, network analizer akan memberikan faktor koreksi akibat pemanjangan port 1 dan port2 dengan kabel coaxial. b. Tentukan daerah frekuensi kerrja yang akan diamati terlebih dahulu, kemudian pilih parameter yang akan diukur. c. Lakukan proses kalibrasi dimulai dari menekan tombol CAL dan diikuti petunjuk yang ada pada layar monitor sampai selesai. d. Untuk validasi hasil kalibrasi, lakukan pemasangan beban standar 50 Ω pada ujung kabel coaxial masing-masing port, kemudian amati parameter S11 dan S22 dalam format log mag pada masing-masing port. Jika diperoleh nilai log mag yang sangat kecil, maka proses kalibrasi sudah benar. Pada kondisi ideal, pengukuran dilakukan di dalam ruangan tanpa pantul sehingga daya pancar yang dikirim dari port 1 network analyzer diserap dan tidak dipantulkan kembali ke antena. Selain itu antena yang diukur harus bebas dari benda-benda di sekelilingnya, karena akan mempengaruhi hasil ukur. Namun hal tersebut sulit dicapai, sehingga dalam pengukurannya daya pancar yang keluar dari network analyzer diatur sekecil mungkin, atau diatur mengikuti kondisi default.
49
4.2.1.Hasil Pengukuran Return Loss Hasil pengukuran return loss antena mikrostrip patch circular ring adalah sebagai berikut :
Gambar 4.5 Hasil Pengukuran Return Loss
Gambar 4.6 Hasil Simulasi return Loss
50
4.2.2.Analisa Pengukuran Return Loss Gambar 4.5 menunjukan hasil pengukuran return loss sedangkan gambar 4.6 menunjukan hasil simulasi return loss. Pada hasil simulasi return loss terendah ditunjukan pada frekuensi 2,45 GHz, 4 GHz dan 5,10 GHz dengan nilai return loss sebesar -23,51 dB, -27,24 dB dan -10,70 dB. Hasil pengukuran tiga titik terendah ditunjukan pada frekuensi 2,307982 GHz, 4,791109 GHz dan 5,695055 GHz dengan nilai return loss -1,59 dB, -5,37 dB, dan -3,02 dB. Dengan membandingkan nilai return loss terukur dan hasil simulasi, diperoleh perbedaan yang cukup jauh dimana hasil simulasi jauh lebih baik dari pengukuran. Dari nilai return loss terukur dapat diperoleh nilai VSWR seperti yang ditampilkan pada tabel 4.2 berikut :
Tabel 4.2 Nilai VSWR dari Return Loss Terukur
Frekuensi
Return Loss
Nilai VSWR RL 20 log 1,59 20 log 0,833
2,307982 GHz
-1,59 dB
VSWR 4,791109 GHz
-5,37 dB
RL 20 log 5,37 20 log 0,539
VSWR 5,695055 GHz
-3,02 dB
(1 ) (1 0,833) 10,98 (1 ) (1 0.833)
(1 ) (1 0,539) 3,34 (1 ) (1 0,539)
RL 20 log 3,02 20 log 0,706
VSWR
(1 ) (1 0,706) 5,80 (1 ) (1 0,706)
51
Pada nilai frekuensi yang sama, VSVR hasil simulasi ditunjukan pada tabel 4.3 di bawah ini : Tabel 4.3 Nilai VSWR Hasil Simulasi
Frekuensi
Nilai VSWR
2,30 GHz
4,89
4,80 GHz
6,39
5,70 GHz
25,25
Dengan membandingkan nilai VSWR pada tabel 4.2 dan 43 dapat dilihat adanya perbedaan yang cukup besar. Sebagai contoh pada frekuensi 2,3 GHz (yang paling mendekati dengan 2,45GHz), nilai VSWR dari pengukuran Return Loss adalah 10,98 dan hasil simulasi software adalah 4,89. Untuk megetahui sejauh mana perbedaan yang terjadi pada proses fabrikasi pada tugas akhir ini adalah dengan membandingkan nilai VSWR yang dihasilkan dari pengukuran dengan menggunakan network analyzer engan nilai VSWR hasil perhitungan dengan menggunakan software.besarnya perbedaan tersebut dinyatakan dengan persen. Perhitungannya adalah sebagai berikut :
% Perbedaan
% Perbedaan
VSWRPengukuran VSWRSimulasi VSWRSoftware 10,98 4,89 4,89
.100%
(4.1)
.100%
% Perbedaan 124,54%
Perbedaan hasil pengukuran dan simulasi dengan software biasanya karena adanya beberapa kesalahan yang dapat terjadi pada penelitian ini. Kesalahan
52
tersebut dapat berupa kesalahan pengukuran, kesalahan fabrikasi dan beberapa kemungkinan kesalahan lain yang akan terdeteksi setelah melakukan penelitian. Kesalahan-kesalahan dalam pengukuran dan fabrikasi misalnya adalah sebagai berikut : a. Kesalahan pengukuran dengan menggunakan alat network analyzer b. Pengukuran patch dengan program corel draw yang kurang tepat c. Pengukuran panjang PCB yang kurang tepat d. Kesalahan saat pemotongan PCB e. Penyolderan konektor yang kurang tepat
4.3. Diagram Smith Hasil Pengukuran Antena Dari pengukuran antena mikrostrip patch circular ring yang diukur, diperoleh nilai impedansi yang menjauhi lingkaran Zr=1 seperti yang diperlihatkan pada gambar 4.7.
Gambar 4.7 Diagram Smith Hasil Pengukuran
53
Nilai impedansi yang menjauhi Zr=1 menunjukan bahwa antena yang dibuat kurang matching sehingga mengakibatkan besarnya koefisien pantul dan return loss. Perbedaan nilai impedasi tersebut, selain memperburuk return loss juga mempengaruhi nilai VSWR karena apabila antenna mikrostrip patch circular ring dihubungkan dengan saluran transmisi yang mempunyai nilai impedansi karakteristik sebesar 50Ω, maka akan menimbulkan gelombang pantul. Dampak dari gelombang pantul yang terjadi adalah gelombang pantul yang seharusnya dipancarkan ke luar akan kembali lagi ke saluran transmisi dan ke pemancar yang akibatnya akan membebani pemancar. Karena terbebani lebih oleh gelombang pantul tersebut, pemancar akan panas dan lama-rama rusak. Dari hasil pengukuran, nilai impedansi yang paling mendekati Zr=1 ditunjukan dengan marker no.2, yaitu pada 4,79 GHz.
