PERANCANGAN ANTENA PLANAR MENGGUNAKAN STRUKTUR SPIRAL RESONATOR (SR) SEBAGAI INKLUSI MAGNETIK TIRUAN UNTUK APLIKASI FREKUENSI 2,4 – 2,5 GHz Oleh: Riza Zakaria Helmi, Pembimbing Pertama : Ir. Moch Yunus, M.Eng.1), Pembimbing Kedua : Evyta Wismiana, ST., MT.2) Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Pakuan Bogor, Jl. Pakuan, Bogor 16143 e-mail :
[email protected] ABSTRAK Dalam penelitian ini, diusulkan antena planar struktur spiral resonator yang bekerja pada daerah frekuensi 2,4 – 2,5 GHz. Untuk mendapatkan parameter – parameter antena planar yang lebih baik, digunakan pola iterasi putaran spiral dengan lebar strip (w), lebar gap (s), dan variasi nilai konstanta dielektrik ( r ). Perancangan antena dilakukan dengan bantuan simulator antena dan untuk pengukuran parameter antena menggunakan Vector Network Analyzer setelah di fabrikasi. Hasil yang didapatkan untuk antena planar menggunakan struktur spiral resonator dapat mereduksi ukuran patch antena hingga 58,40% dibandingkan dengan struktur patch konvensional. Selanjutnya hasil fabrikasi antena planar struktur spiral resonator diukur dengan menggunakan VNA pada frekuensi 2,45 GHz. Dari hasil pengukuran diperoleh VSWR 1,29; bandwidth 175 MHz; dan gain 2,002 dB. Sedangkan dari hasil simulasi diperoleh VSWR 1,14; bandwidth 39 MHz; dan gain 2,214 dB. Kata kunci : Antena Planar, Spiral Resonator, dan Parameter Antena I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan komunikasi akhir – akhir ini menuntut perangkat komunikasi dengan penanganan yang praktis, kompak, dan ringan. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, diperlukan ukuran perangkat komunikasi yang dimensinya kecil, dan ringan serta mudah dibawa. Pada umumnya ukuran dimensi yang kecil, antena planar dibuat dengan menggunakan material substrat yang memiliki sifat medan listrik yang tinggi. Namun penggunaan material dengan sifat medan listrik yang tinggi dengan tujuan untuk meningkatkan gelombang medan listrik pada material dapat menurunkan kinerja parameter antena, di antaranya
return loss, bandwidth, gain, dan pola radiasi antena. Penelitian yang dilakukan untuk mencari metode lain dalam upaya mengurangi dimensi, di antaranya dengan metode metamaterial dan non metamaterial [1] – [8]. Metamaterial merupakan material yang tidak tersedia di alam yang memiliki sifat permitivitas ( ) dan atau permeabilitas ( ) negatif tetapi dapat direkayasa. Sedangkan pada permeabilitas disebut sebagai ukuran dari parameter magnet yang terjadi pada sebuah material sebagai respons yang ditimbulkan
terhadap medan mengenainya.
magnet
yang
Struktur yang termasuk kelompok material jenis ini di antaranya Composite
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
1
Right–Left Handed (CRLH), split ring, dan spiral. Jenis material yang digunakan pada desain antena menggunakan material (MNG)/mu negative. Material ini memiliki permeabilitas yang tinggi baik itu positif dan negatif pada frekuensi kerja tertentu serta tidak menyerap gelombang permukaan yang menurunkan efisiensi dari parameter antena seperti gain, dan bandwidth. Sifat pada material (MNG) sangat diperlukan karena dapat mereduksi dimensi dan mampu menekan gelombang permukaan sehingga diperoleh perbaikan gain dan bandwidth. Cara dalam mendapatkan perbaikan parameter antena dengan menggunakan inklusi magnetik tiruan dengan struktur patch spiral resonator. Oleh karena itu, dalam penelitian tugas akhir ini antena planar di desain menggunakan material dengan struktur spiral resonator yang memiliki sifat tidak menyerap gelombang permukaan dan mempunyai faktor reduksi paling tinggi. Antena planar struktur spiral resonator bekerja pada range frekuensi 2,4 – 2,5 GHz. Setelah antena di desain, kemudian di fabrikasi dan di ukur parameter return loss, bandwidth, gain, dan pola radiasi menggunakan peralatan Vector Network Analyzer (VNA) pada ruang terisolasi frekuensi. 1.2 Tujuan (1) Untuk mereduksi dimensi antena planar dengan metoda mu negative material berstruktur spiral resonator agar diperoleh bentuk ukuran antena planar yang kecil, kompak, dan ringan sehingga memiliki sifat praktis dalam penggunaan. (2) Untuk mendapatkan parameter antenna (return loss, bandwidth, dan gain) yang lebih baik dalam komunikasi bergerak pada frekuensi 2,3 – 2,4 GHz. II. TEORI DASAR 2.1 Antena
Antena sebagai perangkat dalam komunikasi nirkabel berfungsi mengubah sinyal listrik (volt – ampere) menjadi medan listrik dan magnet yang dapat merambat di udara, sehingga dapat menerima gelombang radio kemudian meradiasikannya ke ruang bebas (free space). Struktur pada antena digunakan untuk menyalurkan energi berupa gelombang elektromagnetik dari pemancar (pengirim) ke antena.
Gambar 2.1 Plot Medan Elektromagnetik yang Diradiasikan oleh antena. Sumber : Author 2.2 Antena Planar Antena planar merupakan sebuah perangkat yang memiliki tiga lapisan sederhana yaitu : konduktor (patch), substrat sebagai bahan dielektrik, dan pentanahan (ground). Pada gambar 2.2 menjelaskan bentuk antena planar.
Gambar 2.2 Struktur Antena Planar Sumber : Author 2.3 Parameter Antena Antena dapat bekerja dengan normal pada daerah medan jauh antena tersebut,
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
2
karena pada daerah ini hanya terdapat energi radiasi dari antena tanpa dipengaruhi medan reaktif dari antena yang nilainya relatif terhadap jarak. Parameter antena berkaitan dengan directivity, pola radiasi, bandwidth, return loss, dan gain. 1.4 Dimensi Antena Dalam menentukan bentuk dimensi antena terlebih dahulu harus mengetahui parameter bahan yang digunakan seperti tebal substrat (h), konstanta dielektrik r . tebal konduktor (t), dan rugi-rugi yang dimiliki oleh bahan. Untuk mengetahui panjang dan lebar antena planar dapat menggunakan persamaan 2.9. c w= r 1 2 f0 2 Dimana : w : Lebar konduktor (mm) : Konstanta dielektrik relatif r (3,79 V/m) c : Kecepatan cahaya di ruang bebas (3x108 m/s) f0 : Frekuensi kerja antena (Hz) 1.5 Teknik Pencatuan Saluran Mikrostrip Teknik pencatuan digunakan untuk menghasilkan radiasi baik secara kontak langsung maupun tidak langsung. Terdapat dua jenis metode pencatuan yaitu ; Contacting (direct feeding) dan NonContacting (Electromagnetically Coupled).
Gambar 2.7 Proximity Coupled Feeding Sumber : Author
Mematerial merupakan material yang tidak tersedia di alam yang memiliki sifat permitivitas ( ) dan atau permebilitas ( ) negatif tetapi dapat direkayasa. Berikut ini klasifikasi material yang dipengaruhi oleh permitivitas dan permeabilitas.
Gambar 2.8 Klasifikasi Material Sumber : Author 2.6.1 Antena Planar dengan Struktur Spiral Resonator
Penelitian yang dilakukan oleh Bilotti F. etal, 2007, [5], [14] mengenai antena spiral persegi seperti dengan dimensi 8 x 8 x 0,2 mm mampu memberikan frekuensi resonansi dari 250 MHz hingga 750 MHz sesuai dengan jumlah putaran spiral N seperti yang ditunjukkan oleh gambar 2.10
Gambar 2.10 Unit Cell Antena Spiral resonator Terhadap Putaran N Sumber : Author
1.6 Metamaterial 2.6.2 Meandered Inductor
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
3
Meandered Inductor merupakan saluran mikrostrip yang menghubungkan antena dengan saluran transmisi. 2.6.3 Interdigitated Capacitor Interdigitated Capacitor (IDC) sama seperti pada meandered inductor yaitu berupa saluran mikrostrip yang menghubungkan antena dengan saluran transmisi. III. PERANCANGAN ANTENA 3.1 Pendahuluan Tahapan dalam melakukan perancangan antena diantaranya menentukan jenis substrat yang akan digunakan, menentukan dimensi substrat, merancang antena konvensional, menghitung dimensi antena konvensional, menentukan panjang, dan lebar pencatu antena konvensional, membuat antena planar dengan struktur spiral resonator, menentukan jarak gap, menentukan lebar strip, mengubah r , dan menghitung reduksi kedua patch antena. 3.2 Peralatan Yang Digunakan Sebelum dilakukan pengukuran antena, hal yang perlu dilakukan adalah dengan menyiapkan terlebih dahulu peralatan yang digunakan dalam merancang suatu antena seperti perangkat lunak (software), maupun perangkat keras (hardware). Perangkat lunak yang digunakan pada tahap awal yaitu simulasi yang bertujuan untuk mengetahui karakteristik atau kinerja antena yang akan dirancang. Sedangkan pada perangkat keras digunakan untuk melakukan fabrikasi dan pengukuran antena. Di bawah ini merupakan peralatan keras yang digunakan untuk pengukuran antena antara lain : 1. Substrat dielektrik FR4, sebagai substrat antena. 2. Vector Network Analyzer Agilent N5230 (300 KHz – 13,5 GHz), alat ini digunakan untuk pengukuran parameter port tunggal (return loss, VSWR, dan impedansi masukan). 3. Connector SMA 50 Ω.
4. Solder. 5. Anechoic chamber (Ruang yang digunakan untuk pengukuran gain).
Adapun perangkat software yang digunakan antara lain : 1. Simulator Antena 2. Microsoft Visio 2007 3. Microsift Excel 2007 3.3
Perancangan Antena Proses dalam merancang suatu antena yang pertama dilakukan adalah menentukan karakteristik antena seperti: frekuensi kerja, return loss, VSWR, gain dan bandwidth. Berikut ini spesifikasi dalam merancang antena planar dengan ketentuan sebagai berikut : 1. Frekuensi kerja : 2,45 GHz (2,4 – 2,5 GHz) 2. Impedansi terminal : 50 Ω koaksial konektor SMA 3. VSWR : ≤2 Bahan substrat yang digunakan adalah jenis FR4 dengan ketebalan 1,6 mm. Ketebalan substrat berpengaruh terhadap parameter bandwidth, dan gelombang permukaan (surface wave). Semakin tipis ketebalan substrat maka efek gelombang permukaan semakin kecil. Dengan mengecilnya gelombang permukaan diharapkan dapat meningkatkan kinerja dari antena seperti gain, bandwidth, dan return loss. 3.4 Perancangan Antena Konvensional Untuk mengetahui adanya perbaikan parameter antena, maka dirancang juga antena planar berstruktur patch persegi (konvensional) seperti ditunjukkan pada Gambar 3.3
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
4
w0=
W0
W
Y0
L
Gambar 3.3 Antena Konvensional Sumber : Author
3.5 Desain Akhir Antena Konvensional
Dimana : h : Tebal substrat (1,6 mm) r : Konstanta dielektrik relatif (3,79 V/m) 3.7 Perhitungan Lebar, Panjang, dan Inset Feed Tahap selanjutnya adalah menghitung panjang (L), lebar (w), antena konvensional dengan spesifikasi f0 = 2,44 x109 Hz, ( r ) = 3,79, h = 1,6 mm, dan c = 3 x 108 m/s. Untuk menghitung lebar yaitu : 3x10 8
c
w 2 f0
r 1
2 x 2,44
2 30
2 x 2,44 x10 9
3,79 1 2
3,79 1 2
= 39,72 mm
Gambar 3.4 Antena Konvensional Sumber : Author
Sedangkan untuk menentukan panjang patch (L) diperlukan parameter ∆L yang merupakan pertambahan panjang dari L akibat adanya fringing effect.
r
eff
3.6 Perhitungan Saluran Pencatu Antena Konvensional Untuk menghitung lebar saluran pencatu dengan
w0 >2, nilai ( r ) = 3,79 dan Z0 = h
( r 1) ( r 1) 1 2 2 1 12 h w
1 1,6 1 12 39,72
3,79 1 3,79 1 2 2
50 Ω adalah : = 3,335 w0=
Sehingga L :
Dimana nilai B adalah : 377 377 x3,14 = 6,083 B= 2 z 0 r 2 x50 3,79
L = 0,412 h
Sehingga untuk
w 0,264 h w 0,258) 0,8 h
( reff 0,3) ( reff
w0 >2 : h
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
5
L = 0,412 x 1,6
39,72 0,264 1,6 39,72 (3,335 0,258) 0,8 1,6
(3,335 0,3)
= 0,662 mm Sebelum mencari L, maka dihitung terlebih dahulu Leff yaitu panjang patch efektif sebagai berikut : c 3x10 8 Leff = = 2 x 2,44 x10 9 3,335 2 f0 r eff
=
Gambar 3.6 Grafik VSWR Antena Konvensional Sumber : Author
30 2 x 2,44 3,335
= 33,66 mm Sehingga L didapat :
Selanjutnya menjelaskan bentuk 3D dari antena konvensional seperti berikut :
L = Leff – 2 L = 33,66 – 2 x 0,662 = 32,33 mm Setelah melakukan perhitungan dimensi antena konvensional selanjutnya melakukan simulasi menggunakan simulator antena. Gambar 3.7 Farfield 3D Antena Konvensional ( r ) = 3,79 Sumber : Author
3.8
Gambar 3.5 Grafik S11 Antena Konvensional ( r ) = 3,79 Sumber : Author
Perancangan Antena Planar dengan Struktur Spiral Resonator Sebelum melakukan perancangan antena dengan struktur spiral resonator terlebih dahulu memperhatikan langkahlangkah di bawah ini : 1. Desain antena planar berstruktur patch spiral resonator menggunakan teknik pencatuan Electro-magnetically Coupled (EMC) berbahan substrat FR4 dengan ketebalan 1,6 mm. Kemudian dilakukan simulasi menggunakan software simulator antena. 2. Langkah selanjutnya adalah melakukan fabrikasi antena dengan menggunakan jasa pihak lain yang sudah berpengalaman dengan dukungan
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
6
3.
4.
peralatan yang lengkap untuk mendapatkan hasil yang akurat. Setelah difabrikasi antena diuji dengan melakukan pengukuran menggunakan Vector Network Analyzer di ruang anti gema (anechoic chamber), Parameter yang diukur adalah S11, gain, dan pola radiasi. Hasil pengujian antena yang diusulkan kemudian dibandingkan dengan antena planar berstruktur patch persegi (konvensional)
3.9 Hasil Simulasi Antena Planar Struktur Spiral Resonator Dalam melakukan simulasi, ada beberapa proses iterasi yang harus diperhatikan yaitu membuat desain spiral resonator sebagai peradiasi dalam mencari frekuensi kerja antena yang berfungsi menerima gelombang elektromagnetik dan memancarkan kembali ke udara bebas. Selanjutnya membuat feeder (pengumpan) sebagai saluran pencatu yang bertujuan memperbaiki nilai return loss.
feeder
w
L (a)
w
L (b)
Gambar 3.8 Antena planar (a); Struktur Spiral resonator dan (b); Komponen Feeder tanpa Matching Circuit Sumber : Author Selanjutnya dilakukan kembali simulasi antena patch spiral resonator
3.10 Pencapaian Spesifikasi Antena 3.10.1 Hasil simulasi dengan merubah nilai
r . Untuk menyesuaikan agar tidak jauh
berbeda antara hasil simulasi dengan hasil pengukuran maka dilakukan dengan merubah nilai r yang bertujuan mendapatkan frekuensi kerja antena.
Gambar 3.9 Grafik S11 Hasil Simulasi dengan r = 3,79 Antena Spiral resonator tanpa Matching Circuit Sumber : Author
3.11
Hasil Simulasi Awal Seperti yang dijelaskan sebelumnya, dengan mengubah r akan mempengaruhi nilai frekuensi kerja pada antena. Selain itu untuk memperbaiki return loss, dirancang feeder sebagai saluran pencatu yang menghubungkan dengan elemen ground. 3.12 Antena Planar Patch Spiral Resonator a. Desain Awal Antena Planar dengan Struktur Spiral resonator
Gambar 3.13 Farfield 3D Antena dengan Struktur spiral resonator tanpa Matching Circuit dengan N=3, s=0,9 mm dan w=3 mm. Sumber : Author
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
7
Tabel 3.1 Karakteristik Antena Spiral resonator tanpa Matching Circuit Dengan Variasi w dan s
Pada gambar 3.15 menjelaskan rangkaian matching circuit dari antena planar struktur spiral resonator seperti di bawah ini : Matching circuit
Paramet
Patch Spiral Resonator tunggal, N = 3 Coupled ke Antena
er
Bandwidt
w
s
w=
s
w=
s=
w
s
=
=0
3,1
=
2,9
1,2
=
=0,
3
,8
3
9
1
38,3
29
34
40
2,405
2,205
2,285
2,42
-15,96
-13,68
-15,74
-16,32
2,063
0,7334
1,371
2,131
4
4,3
4,1
3,79
Coupled ke Ground
h (MHz) Frekuensi (GHz) Return
Gambar 3.15 Matching Circuit Antena Planar Struktur Spiral resonator Sumber : Author
Loss (dB) Gain
Terdapat saluran pencatu berupa komponen feeder dengan menambahkan rangkaian matcing circuit terdiri dari meandered inductor dan IDC seperti dijelaskan pada gambar 3.16 di bawah ini :
(dB) Epsilon (V/m)
Sumber : Author
W0
b. Perbaikan Return loss Menggunakan Matching circuit Untuk mendapatkan hasil lebih baik dari perancangan sebelumnya maka dilakukan perbaikan return loss menggunakan rangkaian matching circuit yang terdiri dari meandered inductor dan (Interdigitated Capacitor (IDC).
Matching circuit
(b) IDC
(c) Feeder
(a) Meander inductor
L
Feeder w
Gambar 3.16 Komponen Feeder Sumber : Author w
w
Hasil simulasi antena patch spiral resonator dengan nilai konstanta dielektrik atau r = 3,79 L (a)
L (b)
Gambar 3.14 Antena Planar (a); Patch Spiral resonator (b); Komponen Feeder terdiri dari Meander Inductor dan IDC (Interdigitated Capacitor) Sumber : Author
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
8
Gambar 3.22 Perbandingan Nilai Konstanta dielektrik Sumber : Author
Gambar 3.20 Grafik S11 Hasil simulasi dengan r = 3,79 Antena Spiral resonator dengan Matching Circuit Sumber : Author Selanjutnya dari hasil simulasi menggunakan CST 2012, kemudian dilakukan olah data menggunakan excel seperti pada gambar 3.21 di bawah ini :
Gambar 3.23 Farfield 3D Antena Spiral resonator dengan Matching Circuit N=3,
s=0,9 mm dan w=3 mm Sumber : Author Tabel 3.2 Perbaikan Return loss Antena Spiral resonator Dengan Matching Circuit Dengan Variasi w dan s Paramete r
Gambar 3.21 Hasil Simulasi Return loss Antena Spiral resonator dengan Matching Circuit Sumber : Author Selanjutnya dari keempat simulasi yang dilakukan, dapat dilihat perbandingan penggunaan nilai konstanta dielektrik/ r .
Bandwidt
Patch SR tunggal, N = 3 w
s
w= s
w
s=
=
3,1
=
1,
2,9
2
=
0,
3
8
=
1
w
s =0
=
,9
3
33,2
31,5
35
39
2,435
2,235
2,32
2,45
-17,14
-18,10
-23,49
-25,06
2,082
0,9503
1,496
2,214
4
4,3
4,1
3,79
h (MHz) Frekuensi (GHz) Return Loss (dB) Gain (dB) Epsilon (V/m)
Sumber : Author 3.13
Miniaturisasi Antena Dengan membandingkan kedua jenis antena, yaitu antena konvensional dan antena patch spiral resonator bisa diketahui Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
9
berapa persen dimensi yang direduksi pada antena konvensional dengan dimensi antena patch spiral resonator sehingga tujuan dalam meminiaturisasi antena dapat tercapai. Luas patch Antena Konvensional = 32,33 mm x 39,72 mm = 1284,14 mm2 Luas patch Antena Planar patch spiral resonator = 23 mm x 23 mm = 529 mm2 Reduksi Antena Planar spiral resonator 1284,14 529 x100% 1284,14
4.1.1
Pengukuran Port Tunggal Pada pengukuran port tunggal, parameter yang diukur meliputi, return loss, bandwidth dan VSWR. 4.1.2
Pengukuran S11
58.80% IV. FABRIKASI DAN ANALISA PENGUKURAN ANTENA Tahapan selanjutnya adalah melakukan pengukuran terhadap parameterparameter antena untuk mengetahui frekuensi kerja 2,4 - 2,5 GHz dan VSWR ≤ 2. Hasil yang diperoleh melalui pengukuran akan dibandingkan dengan hasil simulasi yang nantinya dianalisa.
Gambar 4.3 Grafik Return loss Antena Patch Spiral resonator Hasil Pengukuran Sumber : Author Dapat dilihat dari gambar 4.3 dimana pada return loss < -10 dB (VSWR ≤ 2) bandwidth antena berada pada rentang frekuensi 2,381 - 2,556 GHz dengan nilai return loss yang diperoleh pada frekuensi resonan 2,45 GHz sebesar -17,87 dB. Selanjutnya dari gambar 4.4 menunjukkan hasil pengukuran VSWR.
(a) (b) Gambar 4.1 Hasil Fabrikasi (a) ; Antena Planar dengan Struktur Spiral resonator, dan (b) Feeder sebagai Saluran Pencatu. Sumber : Author 4.1
Pengukuran Antena Setelah melalui tahapan fabrikasi, antena kemudian diukur agar dapat mengetahui kinerja dari antena yang dibuat apakah sudah memenuhi kriteria yang sesuai atau tidak.
Gambar 4.4 Hasil Pengukuran VSWR Antena Patch Spiral resonator Sumber : Author
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
10
Pada gambar 4.5 menjelaskan grafik smith chart antena patch spiral resonator hasil pengukuran.
Bandwidth (MHz) VSWR
1,15
1,29
Return Loss dan
-25,06 dB
-17,87 dB dan
VSWR pada
dan 1,15
1,29
2,214
2,002
minimum
frekuensi 2,45 GHz Gain (dB)
Gambar 4.5 Smith Chart Impedansi Masukan pada Pengukuran Antena Patch Spiral resonator Sumber : Author Perbandingan hasil simulasi dan pengukuran ditunjukan pada gambar 4.6 berupa grafik.
Sumber : Author
4.1.3 Pengukuran Gain Antena Pengukuran gain dilakukan pada port ganda (format S12) menggunakan tiga antena dan dilakukan dalam dua kali pengukuran. 4.2 Analisis Pengukuran
4.2.1. Pengukuran port tunggal Setelah di fabrikasi antena mikrostrip disolder menggunakan konektor SMA 50 Ω pada saluran pencatu. Saat penyolderan dilakukan sangat hati-hati dan usahakan jangan terlalu panas karena akan merubah karakteristik konektor SMA. Sedikit-banyaknya timah juga berpengaruh terhadap karakteristik dari antena terutama frekuensi kerja. Untuk hasil pengukuran return loss dan VSWR antena, didapatkan hasil yang Gambar 4.6 Perbandingan Nilai Return loss cukup baik seperti bandwidth lebar yang Hasil Simulasi dengan Pengukuran mencakup range frekuensi 2,4 – 2,5 GHz, Sumber : Author pada VSWR 1,29. Tabel 4.1 Perbandingan Parameter Antena Hasil Simulasi dan Pengukuran Parameter
Hasil
Hasil
Simulasi
Pengukuran
Range frekuensi
2,428 –
2,381-2,556
(GHz)
2,467
Impedance
39
175
4.2.2 Pengukuran Port ganda Pada saat pengukuran port ganda seperti pola radiasi dan gain terdapat perbedaan dengan hasil simulasi. Dari gambar 4.8 – 4.9 bentuk pola radiasi antena untuk (phi=0) dan (phi=90) terlihat undirectional sedangkan saat simulasi pola radiasi directional. Pengukuran gain dilakukan dengan membandingkan kekuatan sinyal yang
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
11
diterima oleh AUT dengan antena yang telah diketahui gain nya, yaitu antena dipole sebesar 2,15 dBi. Pada tabel 4.2 menunjukkan hasil pengukuran gain antena patch spiral resonator, dan antena referensi (dipole).
2013, Yogyakarta, 25 – 28 June, 2013. 2.
Filiberto Bilotti, Alessandro Toscano, and Lucio Vegni, Design Of Spiral And Multiple Split-Ring Resonators For The Realization Of Miniaturized Metamaterial Samples, IEEE Transactions On Antennas And Propagation, Vol. 55, No. 8, August 2007.
3.
Veselago V. G. Veselago, “The electrodynamics of substances with simultaneously negative values of ε and μ,” Sov. Phys. Uspekhi, vol. 10, no. 4, pp. 509–514, 1968. [Usp. Fiz. Nauk, vol. 92, pp. 517–526, 1967.].
4.
Tie Jun Cui, David R Smith, Roupeng Liu, Metamaterials : Theory, Design, and Applications, Spinger, 2010
5.
Reza Azadegan, and Kamal Sarabandi, A Novel Approach For Miniaturization of Slot Antennas, IEEE Transactions On Antennas And Propagation, Vol. 51, No. 3, March 2003.
6.
Li Yang, Mingyan Fan, and Zhenghe Feng, A Spiral Electromagnetic Bandgap (EBG) Structure And Its Application In Microstrip Antenna Arrays, Key Lab On Microwave & Digital Communications, Tsinghua University Beijing, 100084, P. R. China, Dec 2005.
7.
Veselago V. G. Veselago, “The electrodynamics of substances with simultaneously negative values of ε and μ,” Sov. Phys. Uspekhi, vol. 10, no. 4, pp. 509–514, 1968. [Usp. Fiz. Nauk, vol. 92, pp. 517–526, 1967.].
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Gain Jenis antena
Frekuensi
Struktur Spiral resonator
2450
S21
S21
Gain
Gain
S11(dB)
AUT
ref
ref
(dB)
-17,87
61,56
61
2,15
2,002
Sumber : Author
V.
KESIMPULAN
Untuk mendapatkan parameter-parameter antena planar yang lebih baik yaitu return loss, frekuensi kerja antena, dan bandwidth, digunakan pola iterasi putaran spiral resonator dengan lebar strip (w), lebar gap (s), dan variasi nilai konstanta dielektrik
( r ).
Hasil yang didapatkan untuk antena planar menggunakan struktur spiral resonator dapat mereduksi ukuran patch antena konvensional sebesar 58,40 %. Kemudian selanjutnya dengan menggunakan fabrikasi patch spiral pada frekuensi 2,45 GHz, dengan VSWR 1,29 didapatkan bandwidth 175 MHz.
DAFTAR PUSTAKA 1.
Yunus M., Zulkifli F.Y., Rahardjo E.T., Radiation Pattern Characterization of Single Patch Spiral Resonator (SR) Structure Using Linear Array Approach, Presented at 13th INTERNATIONAL CONFERENCE ON QIR (QUALITY In RESEARCH) 2013 : International Symposium on Electrical and Computer Engineering
8. John P. Gianviffwb and Yahya RahmatSamii, FRACTAL ANTENNAS : A Novel Antenna Miniaturization Technique and Applications, IEEE
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
12
Antenna’s and Propagation Magazine, Vol. 44, No. 1, February 2002 RIWAYAT PENULIS 1. Riza Zakaria Helmi, ST. Alumni (2015) Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor.
2. Ir. Moch Yunus, M.Eng. Staf Dosen Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor. 3. Evyta Wismiana ST., MT. Staf Dosen Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor.
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
13
