REALISASI ANTENA MIKROSTRIP SUSUN DUA ELEMEN DENGAN TEKNIK PENCATUAN PROXIMITY COUPLING PADA FREKUENSI GHz

   

REALISASI ANTENA MIKROSTRIP SUSUN DUA ELEMEN DENGAN TEKNIK PENCATUAN PROXIMITY COUPLING PADA FREKUENSI 2.4-2.4835 GHz  

   

   

Realization of Two Element Array Microstrip Antenna With Proximity Coupling for 2.4-2.4835 GHz Frequency

   

PROYEK AKHIR

   

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III

Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro

diajukan oleh : MITA MUSHLIHA 091331017

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

 

                     

 

         

CURRICULUM VITAE

         

Mita Mushliha Mobile Phone : +62 856 221 5728 e-Mail Address : [email protected]

 

PERSONAL DATA Place / Date of Birth Gender Height / Weight Nationality Religion Marital Status Current Address

EDUCATION  Degree University Major GPA Graduation Time Thesis

: Kuningan / May 13th, 1991 : Female : 159 cm /47 Kg : Indonesian : Islam : Single : Rt. 14, Rw. 03 Desa Cilowa Kec.Kramatmulya , Kab. Kuningan, West Java, Indonesia, 45553

D3, Fresh Graduated State Polytechnic of Bandung Telecommunication Engineering 3.05 (until semester 5) September 2012 “Realization of Two Elemen Array Microstrip Antenna With Proximity Coupling for 2.4 – 2.4835 GHz Frequency”

 Additional Academic Qualifications Senior High School SMA Negeri 1 Kuningan Year of Graduation 2009

 

Junior High School Year of Graduation

MTs Negeri Jalaksana 2006

Elementary School Year of Graduation

SD Negeri 1 Ciloa 2003

 

 

   

 

  EXTRA CURRICULAR ACTIVITIES   Staff of Boy Scout of SD Negeri 1 Ciloa  Staff of Boy Scout of MTs Negeri Jalaksana  Staff of tourism of Student Organization MTs Negeri Jalaksana (2004-2005)  Staff of Boy Scout of SMA Negeri 1 Kuningan (2006-2008)   Staff of treasurer of Student Organization SMA Negeri 1 Kuningan (2007-2008)  Staff of HIMATEL (Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi) of 2 commission of MPH  (Majelis Permusyawaratan Himpunan) (September 2009 - September 2010). HIMATEL is student organization of POLBAN Telecommunication Engineering Major.  Staff of HIMATEL (Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi) of B commission and treasurer of MPH (Majelis Permusyawaratan Himpunan) (September 2010 - September 2011). HIMATEL is student organization of POLBAN Telecommunication Engineering Major.  Committee of Seminar “Everyone Can Be a Leader” held by HIMATEL (Himpunan Mahasiswa  Teknik Telekomunikasi) (April 2011)   JOB EXPERIENCE  Practical Work in Bandara Husein Sastranegara - Bandung (July – August 2011)

TRAINING/WORKSHOP/SEMINAR  Inspiring Moment “A Moment to Change and Glory” held by POLBAN (August 2009)  Workshop “Software Freedom Day” held by HIMATEL POLBAN (October 2009)  Outbond Student and Gathering held by POLBAN (October 2009)  CCNA Exploration 1 : Network Fundamentals (February 2010)  CCNA Exploration 2 : Routing and Protocols (May 2011)  Moving Forward with Scada held by POLBAN HMJE (Himpunan Mahasiswa Jurusan Elektro) (September 2011)  Communication Navigation Survillance and Air Traffic Management held by Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) (October 2011)  Antenna Simulation Training (December 2011)  Workshop “Open BTS” held by IT Telkom (Maret 2012)

PERSONAL COMPETENCIES  Telecommunication engineering knowledge.  Adaptable and like to learning new knowledge.  Good in doing team or individual job.  Communicative and friendly.  Can operate microsoft office, CST Studio Suite 2010, Pathloss 5.0

 

       

KATA PENGANTAR Alhamdulillah puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan

  rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek akhir

dengan judul “Realisasi Antena Mikrostrip Susun Dua Elemen dengan Teknik    

Pencatuan Proximity Coupling pada Frekuensi 2.4 – 2.4835 GHz”. Penulis menyadari bahwa proyek akhir ini masih jauh dari kesempurnaan.

 

Hal ini karena keterbatasan pengetahuan dan pengalaman yang dimiliki penulis.   Namun proyek akhir ini tidak akan selesai tanpa bantuan dari berbagai pihak.

Untuk   itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:  

1. Allah SWT yang telah senantiasa memberikan rahmat dan hidayah sehingga penulis dapat melalui rintangan dengan senyum dan ikhlas. 2. Kedua orang tua tercinta yang telah memberikan doa, kasih sayang, perhatian, suri tauladan, kesabaran, pengertian, mendengarkan semua cerita dan segalanya tiada tara demi kebaikan anaknya. 3. Adik-adikku tersayang yang selalu memberikan semangat kepada penulis. 4. Bapak Asep Barnas Simanjuntak, BSEE, M.T. , selaku Pembimbing Tunggal yang telah berbagi ilmu, waktu, dan kesabarannya dalam membimbing penulis menyelesaikan proyek akhir ini. 5. Semua keluarga besar Al-Amin yang selalu mendukung dan mendoakan penulis. 6. Bapak Badu selaku teknisi yang telah membantu penulis di Laboratorium selama proyek akhir ini. 7. Seluruh Dosen dan Staff karyawan POLBAN yang telah memberikan ilmunya yang berguna bagi penulis selama kuliah, semoga ilmu yang bermanfaat menjadikan amal kebaikan yang tiada henti pahalanya. 8. Teman-teman seperjuangan Dafit Bagus Maha Bekti , Tiara Fitrina dan Nurul Amaral terima kasih atas kerjasamanya selama proyek akhir ini. 9. Temen-temen tim antena, Refa, Fitra, Lia, Fauziyah, Deti, Devi terimakasih atas kerjasamanya. 10. Muhammad Abdul Jabbar Hussein, yang selalu menemani, memberikan doa, dukungan, support, waktu, petuah dan semangat kepada penulis.

 

   

11. Santy Fauziyah, yang selalu memberikan semangat pada penulis.  

12. Seluruh mahasiswa Teknik Telekomunikasi POLBAN angkatan 2009,

 

khususnya Kelas 3A, kebersamaan ini takkan tergantikan.  13. Serta semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian proyek akhir  

   

dan laporan proyek akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, sehingga proyek akhir dan laporan proyek akhir ini dapat diselesaikan. Dari lubuk hati terdalam, bagaimanapun juga penulis tidak akan mampu

  membalas jasa-jasa mereka, akan tetapi penulis berharap semoga amal kebaikan

mereka menjadi sumber pahala yang tiada hentinya.    

Akhir kata penulis mengucapkan Alhamdulillah dan dengan selalu mengharap ridho Allah SWT, penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak dan semoga dapat memperkaya ilmu pengetahuan terutama dalam bidang telekomunikasi.

Bandung, Juli 2012

Penulis

 

   

ABSTRAK    

Antena mikrostrip merupakan antena yang sangat popular untuk teknologi wireless. Salah satu aplikasinya yaitu untuk WLAN (Wireless Local area   Network). Keunggulan dari antena mikrostrip ini diantaranya memiliki ukuran  

   

yang kecil, ringan dan praktis. Namun, antena mikrostrip memiliki bebrapa kekurangan, yaitu bandwidth yang sempit dan gain yang rendah. Pada proyek akhir ini telah dilakukan perancangan dan realisasi antena mikrostrip persegi array dua  elemen pada frekuensi 2.4 – 2.4835 GHz dengan menggunakan teknik pencatuan proximity coupling. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa frekuensi  

 

kerja 2.3977 – 2.507 MHz pada VSWR 2:1 dengan bandwidth 109.3 MHz. Pola radiasi yang dihasilkan adalah direksional. Kata kunci

: mikrostrip, array, proximity coupling.

ABSTRACK Microstrip antenna is a popular antenna for wireless technology. The one of application for WLAN (Wireless Local area Network). The advantage of microstrip antenna is small size, light weight, and practical. But, microstrip antena has narrow bandwidth and low gain. In this final project has been realized rectangular microstrip antenna two array elemens in frequency range 2.4 – 2.4835 GHz by using proximity coupling feed technique. The result of measurement shows that the antenna works at frequency range 2.3977 – 2.507 GHz at VSWR 2:1 with bandwidth 109.3 MHz. The result of the radiation pattern is directional. Keyword

 

: Microstrip, WLAN, array, proximity coupling.

   

DAFTAR ISI

 

Hal

 

DAFTAR RIWAYAT HIDUP ........................................................................ iv   LEMBAR PERSEMBAHAN .......................................................................... v  

KATA PENGANTAR .................................................................................... vi  

ABSTRAK ..................................................................................................... viii

 

DAFTAR ISI .................................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xii   DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiv  

DAFTAR SINGKATAN ................................................................................ xv  

DAFTAR ISTILAH ........................................................................................ xvi DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................................................... xvii i

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Masalah ............................................................... 1

1.2

Perumusan dan Pemecahan Masalah ............................................. 2

1.3

Tujuan Proyek Akhir .................................................................... 3

1.4

Batasan Masalah ........................................................................... 3

1.5

Sistematika Laporan ..................................................................... 3

BAB II TINJAUAN TEORITIS 2.1 Tinjauan Pustaka .......................................................................... 5 2.2

WLAN.......................................................................................... 6

2.3

Antena Mikrostrip......................................................................... 6 2.3.1 Karakteristik Dasar .............................................................. 6 2.3.2 Dimensi Fisik ...................................................................... 7 2.3.3 Impedansi Input ................................................................... 8 2.3.4 Saluran Mikrostrip ............................................................... 10

 

2.4

Pola Radiasi Antena Mikrostrip Persegi ........................................ 11

2.5

Teknik Pencatuan Proximity Coupling .......................................... 12

   

2.6  

Linear Array:Uniform Spacing and Amplitude .............................. 13 2.6.1 Pendahuluan ........................................................................ 13

 

2.6.2 Array Faktor ....................................................................... 14   2.7

Teknik Penyesuai Impedansi dengan Stub ..................................... 15

 

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT  

3.1

Diagram Alir Realisasi Antena...................................................... 16

 

3.2

Penentuan Spesifikasi Antena ....................................................... 17

3.3

Karakteristik Bahan ...................................................................... 17

3.4

Kontruksi dan Teknik Pencatuan Antena ...................................... 17

3.5

Perancangan Awal Dimensi Antena .............................................. 19

     

3.5.1 Dimensi Patch ..................................................................... 19 3.5.2 Dimensi Pencatuan Proximity Coupling ............................... 20 3.6

Jarak Antar Elemen....................................................................... 22

3.7

Simulasi dengan CST Studio Suite 2010 ....................................... 23

3.8

Hasil Simulasi............................................................................... 25 1. Dimensi Antena Hasil Simulasi ........................................... 25 2. Return Loss ......................................................................... 27 3. Bandwidth ........................................................................... 27 4. VSWR ................................................................................. 27 5. Impedansi Input Fungsi Frekuensi ....................................... 28 6. Pola Radiasi Dua Dimensi ................................................... 28 7. Pola Radiasi Tiga Dimensi ................................................... 29

BAB IV PENGUKURAN UNJUK KERJA DAN ANALISA 4.1

Pengukuran Return Loss, VSWR, dan Bandwidth ......................... 30 4.1.1 Peralatan yang Digunakan ................................................... 30 4.1.2 Prosedur Pengukuran ........................................................... 30 4.1.3 Hasil Pengukuran................................................................. 31 a. Return Loss .................................................................... 31 b. VSWR dan Bandwidth .................................................... 32 4.1.4 Analisis Hasil Pengukuran ................................................... 32

4.2

 

Pengukuran Pola Radiasi .............................................................. 34

   

4.2.1 Peralatan yang Digunakan ................................................... 34  

4.2.2 Prosedur Pengukuran ........................................................... 34

 

4.2.3 Hasil Pengukuran................................................................. 36 4.2.4 Analisis Hasil Pengukuran ................................................... 39

       

BAB V PENUTUP 5.1

Kesimpulan .................................................................................. 40

5.2

Saran ............................................................................................ 40

  DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 41

LAMPIRAN ................................................................................................... 42    

 

     

DAFTAR GAMBAR Hal

 

Gambar 1.  

Struktur Antena Mikrostrip ...................................................... 7

Gambar 2.

Panjang Efektif Antenna Mikrostrip ......................................... 8

Gambar 3.

Antena Mikrostrip dengan Inset Feed ....................................... 9

 

Gambar 4.

Pola Medan Listrik pada Saluran Mikrostrip............................. 10

 

Gambar 5.

Transformator ....................................................................... 11

  Gambar 6.

Sistem Koordinat Bola ............................................................. 12

Gambar 7.  

Antena Mikrostrip dengan Teknik Pencatuan Proximity

 

Coupling .................................................................................. 13

 

Gambar 8.

Linier Mikrostrip Array ............................................................ 14

Gambar 9.

Saluran Catu dengan menggunakan Stub Pendek ...................... 15

Gambar 10.

Diagram Alir Pembuatan Antena Mikrostrip ............................ 16

Gambar 11.

Bentuk dan Teknik Pencatuan Antena Mikrostrip ..................... 18

Gambar 12.

Dimensi Patch Antena Mikrostrip ............................................ 20

Gambar 13.

Directivity Array dengan Berbagai Nilai d dan N ..................... 22

Gambar 14.

Jarak antar Elemen Antena ....................................................... 22

Gambar 15.

Dimensi Feedline Antena Mikrostrip ........................................ 23

Gambar 16.

Flowchart Proses Simulasi ....................................................... 24

Gambar 17.a. Tampilan CST Studio Suite 2010 beserta Pemodelan Antena Mikrostrip ............................................................................... 25 Gambar 17.b. Layer Atas bagian Patch ......................................................... 25 Gambar 17.c. Layer Bawah bagian Feed line ................................................ 26 Gambar 17.d. Tampak Samping dengan Mikrostripline .................................. 26 Gambar 18.

Respon Return Loss pada Frekuensi 2.438 GHz ....................... 27

Gambar 19.

Hasil Plot VSWR Menggunakan CST Studio Suite 2010 .......... 27

Gambar 20.

Matching Antena Menggunakan CST Studio Suite 2010 .......... 28

Gambar 21.

Hasil Plot Pola Radiasi

Menggunakan CST Studio

Suite 2010 ................................................................................ 28 Gambar 22.

Hasil Plot Pola Radiasi

Menggunakan CST Studio

Suite 2010 ................................................................................ 29

 

   

Gambar 23.    

   

 

 

Hasil Plot Pengukuran Gain Menggunakan CST Studio Suite 2010 ................................................................................ 29

Gambar 24.

Setup Pengukuran Return Loss ................................................. 31

Gambar 25.  

Hasil Pengukuran Return Loss Fungsi Frekuensi ...................... 31

Gambar 26.  

Hasil Pengukuran VSWR Fungsi Frekuensi ............................. 32

Gambar 27.

Perbandingan Return Loss Antena Hasil Simulasi .................... 33

Gambar 28.

Setup Pengukuran Pola Radiasi ................................................ 35

Gambar 29.

Plot Pola Radiasi Bidang H-Plane ............................................ 36

  Gambar 30.

Plot Pola Radiasi Bidang E-Plane ............................................. 37

Gambar 31.  

Pot Pola Radiasi Cross Polarization ......................................... 38

Gambar 32.

Perbandingan antara H-Pane, E-Plane dan Cross Polarization .. 39

Gambar 33.

Plot Pola Radiasi a) E-Plane b)H-Plane .................................... 39

     

DAFTAR TABEL Hal

 

Tabel 1. Dimensi Antena Hasil Simulasi ......................................................... 26   Tabel 2. Hasil Pengukuran Return Loss ........................................................... 31  

Tabel 3. Hasil Pengukuran VSWR ................................................................. 32  

Tabel 4. Hasil Pengukuran Pola Radiasi H-Plane ........................................... 36

 

Tabel 5. Hasil Pengukuran Pola Radiasi E-Plane ............................................ 37 Tabel   6. Hasil Pengukuran Pola Radiasi Cross Polarization ........................... 38  

 

 

       

WLAN

: Wireless Local Area Network

VSWR

: Voltage Standing Wave Ratio

 

   

EM

: Gelombang elektromagnetik

  WIMAX

: Worldwide Interoperability for Microwave Access

LAN

: Local Area Network

SMA

: Sub Miniature versi A

CST

: Computer Simulator Technology

   

 

 

DAFTAR SINGKATAN

       

Angular width

: lebar sudut

Aperture coupling

: celah kopling

 

 

DAFTAR ISTILAH

Bandwidth

: lebar pita frekuensi

  Circular ring

: salah satu bentuk patch yang berupa cincin lingkaran

Coaxial probe

: salah satu teknik pencatuan yang.dilakukan dengan cara melubangi patch untuk dihubungkan dengan

   

konektor

Compact

: kecil

  polarization Cross

: perbandingan daya ketika antena menerima polarisasi

 

vertikal dan horizontal Directivity

: perbandingan intensitas radiasi pada arah tertentu terhadap intensitas radiasi rata-rata pada semua arah

E-Plane

: bidang yang berisi vektor medan listrik dan arah radiasi maksimum

Feedline

: saluran pencatu

Flowchart

: gambar atau bagan yang memperlihatkan urutan dan hubungan antar proses beserta instruksinya

Fringing effect

: suatu kondisi dimana sebagian medan elektromagnetik akan meradiasi, dan sebagian lagi ada yang masuk kembali ke dalam substrat dielektrik

Fringing field

: medan limpahan

Gain

: perbandingan intensitas radiasi maksimum suatu antena dengan intensitas maksimum antena referensi yang daya inputnya sama

Ground plane

: bidang tanah

H-Plane

: bidang yang berisi vektor medan magnet dan arah radiasi maksimum

Inset feed

: input menjuruk ke dalam sebagai matching impedance

Linear Array

: konfigurasi elemen dari antena array dapat disusun berbentuk suatu garis lurus disebut array linier

Load source

 

: diberi beban 50 Ω

   

Low profile  

 

   

 

: sederhana

Multi band

: berbagai frekuensi

Open source

: diberi impedansi tak terhingga

Patch  

: komponen utama antena mikrostrip

Principle plane  

: pola dimensi dua dimensi

Proximity coupling

: kedekatan kopling

Rectangular

: salah satu bentuk patch yang berupa persegi panjang

Return loss

: perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang

 

direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang

 

dikirimkan

Ring sector

: salah satu bentuk patch melingkar

Shielding

: pelindung

Short source

: dihubung singkat

Shunt

: tegangan

Single band

: pita tunggal

Spherical coordinate

: koordinat bola

Spherical

: bentuk bola

Stub

: potongan

Susceptance

: kerentanan

Wireless

: jaringan tanpa kabel yang menggunakan udara sebagai media transmisinya untuk menghantarkan gelombang elektromagnetik

 

     

DAFTAR LAMPIRAN Hal

 

Lampiran 1. Realisasi Antena.......................................................................... 42   Lampiran 2. Pengukuran Return Loss dan Bandwidth...................................... 43