D 00924 Studi karakteristik--Metodologi.pdf

27 Universitas Indonesia

BAB 3

ANTENA MIKROSTRIP SLOT SATU DAN DUA ELEMEN DENGAN

BENTUK RADIATOR SEGIEMPAT

3.1. Pendahuluan

Antena slot mikrostrip menggunakan slot berbentuk persegi panjang ini

merupakan modifikasi dari desain-desain antena sebelumnya untuk memperlebar

bandwidth. Desain antena slot mikrostrip pertama dirancang menggunakan slot

yang dicatu oleh saluran mikrostrip [5] seperti terlihat pada Gambar 3.1. Dimana

panjang saluran mikrostrip melintasi dari ukuran slot sepanjang Lm sebagai tuning

stub. Perancangan tersebut menghasilkan lebar bandwidth sebesar 900 MHz pada

jarak frekuensi dari 4,8 GHz sampai 5,7 GHz. Perancangan lain pada antenna slot

mikrostrip menggunakan pencatu saluran mikrostrip berbentuk seperti garpu yang

berfungsi sebagai tuning stub [7]. Tuning stub tersebut diletakan tepat dibawah

slot seperti terlihat pada Gambar 3,2. Antena tersebut menghasilkan bandwidth

yang lebih lebar sebesar 1,4 GHz pada jarak frekuensi dari 1,6 GHz sampai 3

GHz. Berdasarkan kedua antena acuan tersebut dilakukan modifikasi agar

menghasilkan bandwidth yang lebih lebar dengan cakupan frekuensi antara 1

sampai 6 GHz. Modifikasi yang dilakukan dengan menambahkan stub pendek

yang dihubungkan secara shunt pada pencatu saluran mikrostrip seperti terlihat

pada Gambar 3.3.

Gambar 3.1. Antena Slot Mikrostrip Dalam Acuan. Geometri antena (Ls = 44,3

mm, Ws = 2,9 mm, Wm = 4,8 mm, Lm = 12,8 mm dan Lf = 48,5 mm) dan Substrat

( rε =2,2 dan h = 1,6 mm) [5].

Studi karakteristik ..., Iskandar Fitri, FT UI., 2008.

28

Universitas Indonesia

Gambar 3.2. Antena Slot Mikrostrip Dalam Acuan [7]. Geometri Antenna (L = W

= 53,7 mm, wf = 0,152, l1 = 15 mm, l2 = 2 mm, l3 = 15,9 mm) dan Substrat ( rε =

4,4 dan h = 0,8 mm).

Perancangan antena slot mikrostrip ini dilakukan melalui tahap simulasi

menggunakan perangkat lunak microwave office 5.0, pengukuran parameter-

parameter antena dan analisa hasil pengukuran. Pengukuran antena yang

dirancang pada penelitian ini dilakukan di Labolatorium Telekomunikasi,

Departemen Teknik Elektro, Universitas Indonesia, Depok. Parameter-parameter

antena yang diukur meliputi; frekuensi resonansi, return loss, pola radiasi, gain,

lebar-pita (bandwidth) dan pola radiasi (beamwidth). Antena rancangan ini

merupakan antena mikrostrip dengan slot tunggal segiempat yang dicatu

menggunakan saluran mikrostrip dengan multi tuning stub. Setelah diperoleh

kesesuaian antara hasil simulasi dengan pengukuran, maka dilakukan

pengembangan dari antena tersebut menggunakan dua slot segiempat. Sehingga

antenna kedua membentuk suatu antenna array, dimana konfigurasi jaringan

impedansinya menggunakan teknik yang sama yaitu multi tuning stub.

Antena mikrostrip rancangan diukur sebagai penerima, sedangkan antenna

pemancarnya menggunakan antenna yang sama seperti antenna rancangan. Hasil

pengukuran dan karakterisasi antena tersebut selanjutnya dijadikan dasar analisis.

Alat ukur yang digunakan untuk melakukan pengukuran tersebut yaitu; network


29


Analyzer, untuk pengukuran VSWR, frekuensi resonansi, Impedansi masukan,

refleksi / return loss, bandwidth, gain, dan pola radiasi. Kedua untuk pengukuran

pola radiasi diagunakan alat Spectrum Analyzer dan Sweep Oscillator. Selain itu

digunakan power meter untuk mengukur gain antena.

Secara umum langkah perancangan antena ini dimulai dengan menentukan

lebar dan panjang resonansi dari slot. Langkah berikutnya menentukan lebar

saluran catu mikrostrip sebagai fungsi nilai impedansi karakteristik. Kemudian

menempatkan posisi saluran catu mikrostrip terhadap panjang slot dimana saluran

ditempatkan pada pusat dari panjang slot atau simetris. Menentukan lebar dan

panjang dari saluran mikrostrip berbentuk seperti garpu yang disisipkan dibawah

slot dalam piranti lunak. Berikutnya menentukan jarak dan panjang tuning stub

untuk mendapatkan penyesuaian antara impedansi karakteristik dengan impedansi

slot. Setelah dibuat geometri antena dalam piranti lunak, dilakukan simulasi untuk

mendapatkan parameter antena; bandwidth, pola radiasi dan impedansi masukan.

Setelah diperoleh bandwidth yang paling lebar dilakukan pabrikasi antena dengan

ukuran geometri berdasarkan hasil simulasi. Terakhir dilakukan pengukuran

dalam laboratorium untuk memperoleh parameter bandwidth, pola radiasi,

impedansi masukan dan gain antena. Secara jelas prosedur perancangan tersebut

dijelaskan dalam sub-bab 3.2.

3.2. Rancangan MSA Dicatu Saluran Mikrostrip Multi Tuning Stub

Pada bagian ini hasil simulasi return loss vs frequency telah dilakukan

beberapa kemungkinan untuk mencapai bandwidth yang paling lebar pada antena

slot mikrostrip (MSA). Geometri antena slot yang dicatu menggunakan saluran

mikrostrip dengan rangkaian penyesuaian tuning stub seperti terlihat pada Gambar

3.3. Slot dan saluran catu dibuat pada satu lapis substrat dengan tebal 1,52 mm,

permitivitas dielektrik rε =3,2 dan rugi tangensial sebesar 0,0025. Saluran

mikrostrip multi tuning stub terdiri dari tuning stub berbentuk seperti garpu yang

disisipkan dibawah slot dan panjang tuning stub ls yang dihubungkan secara shunt

dengan saluran pencatu utama pada jarak ds dari pinggir slot. Tuning stub bentuk

garpu terdiri dari panjang stub l3, dua cabang stub dengan panjang yang sama l2,

dan jarak antara pusat saluran kedua cabang l1.


30


Gambar 3.3. Ukuran Antena Perancangan Dari Hasil Pengukuran ( l1= 2,3 cm,

l2=1,9 cm , l3= 0,3 cm, ds= 2,3 cm, ls= 0,3 cm, wf = 0,4 cm, W = 4,3 cm, L = 6

cm). Lebar dan Panjang Substrate : 100 mm x 100 mm

Langkah pertama dalam merancang antena ini yaitu menentukan lebar slot

W menggunakan persamaan (4) diperoleh 41.4 mm dengan mempertimbangkan

konstanta permeativitas substrat 3,2 dan frekuensi resonansi 2,5 Ghz. Lebar W

digunakan untuk menghitung panjang ekivalen SL∆ menggunakan persamaan (3)

dengan mempertimbangkan tebal substrat 1,52 mm dan nilai permeativitas relatif

efektif menggunakan persamaan (27) diperoleh sebesar 3,0097. Setelah itu

ditentukan panjang resonansi slot antena menggunakan formulasi pada persamaan

(2) diperoleh sebesar 56,7 mm. Langkah kedua yaitu menentukan lebar saluran

catu mikrostrip wf untuk nilai impedansi karakteristik sebesar 50 Ohm

menggunakan formulasi pada persamaan (29) dengan mempertimbangkan nilai

permeativitas relatif efektif pada persamaan (27) diperoleh sebesar 3,33 mm.

Langkah ketiga menentukan nilai jarak stub ds dan panjang stub pendek ls

menggunakan formulasi pada persamaan (30) dan (31) dengan menggunakan nilai

SWR = 2. Kemudian antena slot mikrostrip untuk ukuran W, L, wf, ds dan ls

digambarkan dalam piranti lunak Microwave Ofiice dengan desain seperti terlihat

pada Gambar 3.1. Dimana saluran catu mikrostrip disisipkan dibawah slot pada

posisi sentral. Langkah keempat yaitu menentukan ukuran saluran mikrostrip


31


bentuk seperti garpu dengan nilai panjang l1, l2 dan l3 dilakukan perubahan ukuran

dalam simulasi sampai diperoleh bandwidth yang paling lebar. Secara lengkap

semua nilai perubahan geometri antena terhadap bandwidth dapat dilihat pada

Gambar 3.4 sampai 3.6.

Gambar 3.4. Variasi Perubahan Jarak Antara Pusat Saluran Kedua Cabang (l1 =

2,3 cm = 0,72 λ) Terhadap Bandwidth Pada Nilai L= 6 cm dan W= 4,3 cm.

Asumsi Ukuran l2=2 cm dan l3= 3,3 cm

Gambar 3.5. Variasi Perubahan Dua Cabang Stub Dengan Panjang Yang Sama (l2

= 1,9 cm = 0,62 λ) Terhadap Bandwidth Pada Nilai L= 6 cm dan W= 4,3 cm.

Asumsi Ukuran l1= 2,3 cm dan l3= 3,3 cm


32


Pada saluran mikrostrip dengan multi tuning stub memberikan kontribusi

yang sangat signifikan terhadap lebar bandwidth dan return loss. Untuk saluran

mikrostrip dengan bentuk garpu yang berada dibawah slot memberikan efek

kopling ganda yang menghasilkan factor kualitas Q rendah sehingga lebar

bandwidth akan meningkat. Dari hasil simulasi pada Gambar 3.4 memperlihatkan

bahwa dua cabang l1 yang ukurannya kurang atau lebih dari 2,3 cm akan

menurunkan bandwidth sampai 2 GHz. Untuk panjang cabang l2 optimal pada 1,9

cm, jika panjangnya lebih pendek atau sebaliknya akan menurunkan bandwidth

sekitar 0.5 sampai 1 GHz seperti terlihat pada Gambar 3.5. Pada akhirnya, untuk

mengkompensasi bagian imajiner dari impedansi karakteristik saluran mikrostrip

digunakan batang penyesuaian yang terhubung secara shunt. Jarak batang

penyesuaian pada posisi ds=2,3 cm yang memberikan impedansi penyesuaian

maksimum ketika panjang batang ls dibuat sependek mungkin. Dalam Gambar

3,6, jika posisi batang penyesuaian dibuat lebih rendah atau lebih tinggi

bandwidth akan menyempit.

Gambar 3.6. Variasi Perubahan Jarak Batang Penyesuaian (ds = 2,3 cm) Terhadap

Bandwidth Pada Nilai L= 6 cm dan W= 4,3 cm. Asumsi Ukuran l1= 2,3 cm, l2=2

cm dan l3= 3,3 cm

Dari Gambar 3.4, 3.5, dan 3.6 menunjukan bahwa pelebaran bandwidth

sangat ditentukan oleh variabel l1 , l2 dan ds yang memberikan kontribusi cukup

besar. Setelah diperoleh bandwidth yang paling lebar maka dilakukan pabrikasi


33


antena untuk dilakukan pengukuran. Dengan menggunakan Network Analyzer

telah diperoleh hasil pengukuran return loss yang sesuai dengan hasil simulasi.

Perbandingan hasil pengukuran dan simulasi karakteristik return loss terhadap

bandwidth dari antena tersebut seperti terlihat pada Gambar 3.7. Pencapaian

VSWR ≤ 2 diperoleh dari frekuensi 1,3 sampai 5,1 GHz. Lebar bandwidth

tersebut diperoleh dengan mengendalikan panjang dari l1 , l2 dan jarak ds.

Bandwidth optimal antena diperoleh dengan mengendalikan saluran mikrostrip

yang disisipkan dibawah slot sebesar S (l2 + l3 ). Panjang S memberikan efek

kopling yang menyebabkan faktor kualitas Q ketika mendekati L/2. Impedansi

akan menurun jika pajang S kurang atau lebih dari L/2. Untuk menurunkan

VSWR pada saluran digunakan batang penyesuaian untuk disesuaikan dengan

impedansi lot pada frekuensi yang sangat lebar. Impedansi bandwidth yang sangat

lebar ketika batang penyesuaian berada pada jarak ds= 2,3 cm. Bandwidth tersebut

akan menyempit ketika jarak ds lebih jauh atau lebih dekat dari ujung slot.

-40

-30

-20

-10

0

1 2 3 4 5 6

Frequency (GHz)

Ret

urn

Lo

ss (

dB

)

Measured

Calculated

Gambar 3.7. Hasil Pengukuran dan Simulasi Nilai Return Loss Terhadap

Frekuensi Untuk Antena Mikrostrip Slot Segiempat Tunggal


34


Dari grafik return loss pada Gambar 3.7 menunjukan perbandingan lebar

bandwidth antara hasil pengukuran dan simulasi. Terdapat dua frekuensi resonansi

pada grafik return loss dari hasil simulasi dan pengukuran. Dari kedua grafik

tersebut terjadi pergeseran frekuensi resonansi, baik di frekuensi rendah maupun

frekuensi tinggi. Frekuensi resonansi rendah berada pada frekuensi 2,1 GHz dan

frekuensi tinggi pada 3,7 GHz untuk hasil simulasi. Hasil pengukuran

menunjukan frekuensi resonansi rendah berada di 1,6 GHz dan frekuensi tinggi di

3,9 GHz. Sehingga terjadi penyimpangan frekuensi resonansi antara hasil

pengukuran dan simulasi sebesar 0,5 GHz (23%) pada frekuensi rendah dan 0,2

GHz (5,4 %) pada frekuensi tinggi. Dari data-data hasil pengukuran bab

sebelumnya menunjukkan bahwa antena mikrostrip rancangan mengalami deviasi

atau pergeseran frekuensi sebesar 1,36 % dari frekuensi rancangan 5,1 GHz.

Faktor pergeseran frekuensi resonansi disebabkan oleh perbedaan ukuran

slot dalam simulasi dengan ukuran slot hasil pabrikasi. Kesalahan fabrikasi

dimungkinkan terjadi berupa ketidaktepatan pencetakan ukuran dimensi slot

antena dalam ukuran milli meter. Mengingat teknologi pabrikasi menggunakan

teknik konvensional yaitu Photo Etching dimana terjadi perbedaan ukuran slot

pada saat membuat lay out dan pelarutan. Dalam perancangan ini menggunakan

jenis substrat copper clad dari GIL Technologies yang mana cukup rentan terjadi

kesalahan pada saat proses pabrikasi.

Pola radiasi antenna ini diukur menggunakan Spectrum Analyzer dan

Network Analyzer. Pola radiasi diukur pada frekuensi 1,3 GHz, 2,3 GHz, 3,2 GHz

and 4,5 GHz. Gambar 3.9 menunjukan bidang-H dan bidang-E pada setiap step

frekuensi dimana kedua bidang memiliki pola radiasi yang hampir sama. Pola

radiasi tersebut mempunyai pola broadside untuk semua step frekuensi.

Gain antenna pada Gambar 3.1 diukur menggunakan model antenna yang

sama pada jarak 1 meter. Gain antena diukur di setiap step frekuensi dari 3,5 GHz

sampai 5,3 GHz. Gain antenna tersebut tertinggi 8,9 dB pada 4,5 GHz dan

terendah sebesar 6,87 dB pada 3,7 GHz seperti terlihat pada Gambar 3.8.


35


Gain A nt enna

0

2

4

6

8

10

3.5 3.7 4.1 4.5 5 5.3

Frequency (GHz)

Gai

n (dB)

Gambar 3.8. Gain Antena Slot Tunggal

Ultrawideband Slot Antenna at 1.3 GHz

-40

-20

0

H-plane E-plane

a.

Ultrawideband Slot antenna at 2.3 GHz

-40

-20

0

H-plane E-plane

b.

Ultrawideband Slot Antena at 3.2 GHz

-40

-20

0

H-plane E-plane

c.

Ultrawideband Slot Antenna at 4.5 GHz

-40

-20

0

H-plane E-plane

d.

Gambar 3.9 (lanjutan). Hasil Pengukuran Pola Radiasi Untuk Antena Mikrostrip

Slot Tunggal.

a. Untuk frekuensi 1,3 GHz

b. Untuk frekuensi 2,3 GHz

c. Untuk frekuensi 3,2 GHz

d. Untuk frekuensi 4,5 GHz


36


Impedansi masukan yang diinginkan dalam perancangan antena ini adalah

sebesar 50 Ω. Dari hasil simulasi pada jarak frekuensi dari 1,3 GHz sampai 5,1

GHz diperoleh nilai impedansi masukan yang mendekati yaitu -5 dan +5 dari nilai

50 Ω. Frekuensi yang mendekati nilai impedansi tersebut adalah 1,47 GHz dan

3,87 GHz. Secara lengkap nilai impedansi tersebut seperti terlihat pada Gambar

3.10 dan Tabel 3.1.

Gambar 3.10. Impedansi Masukan Antena Perancangan Pada Gambar 3.1.

Tabel 3.1. Nilai Imajiner dan Ril Dari Impedansi Masukan Pada Gambar 3.3.

3.3. Rancangan Antena Mikrostrip slot Array Dua Elemen

Gambar 3.11 merupakan geometri antenna mikrostrip dua slot dengan bentuk

segiempat. Antena tersebut menghasilkan lebar bandwidth sebesar 5,85 GHz dari

jarak frekuensi 0,90 GHz sampai 6,75 GHz. Antena ini menggunakan substrat

dengan konstanta dielektrik 3,2 dan ketebalan 1,52 mm dan total ukuran sebesar

16 x 16 cm.

Frekuensi

(GHz)

ZIN

(Real)

ZIN

(Imaginer)

1,3 77,8 34,00

1,47 51,29 1,47

3,87 52,38 -13,47

5,18 29,92 -17,99


37


Langkah awal dalam menentukan jarak antar elemen dihitung menggunakan

pendekatan dengan formulasi sebagai berikut [3] :

4

1 λ

−=N

Nd (3.2)

Atau

4

λ≅d (3.3)

Dimana N merupakan jumlah elemen dalam array dan λ merupakan panjang

gelombang pada slot. Namun dalam simulasi, nilai d mengalami perubahan pada

saat optimalisasi antena untuk mendapatkan bandwidth yang paling lebar.

Gambar 3.11. Geometri Antena Mikrostrip Array Dua Slot Segiempat Dari Hasil

Simulasi (l1= 2,3 cm, l2=1,9 cm , l3= 0,3 cm, ds= 2,3 cm, ls= 0,3 cm, wf = 0,4 cm,

W = 4,3 cm, L = 6 cm , do = 2,25 cm, lo = 0,3 cm, D= 0,3 cm ). Substrat : 16 x 16

cm (ε = 3,2, t = 1,52 mm).

3.3.1. Pengaruh Perubahan Tuning Stub Terhadap Bandwidth

Untuk mengetahui sejauh mana pengaruh saluran mikrostrip tuning stub

dalam pengendalian kondisi penyesuaian antara saluran transmisi dan radiator


38


(slot), maka dilakukan perubahan pada jarak tuning stub (ds) pada saluran utama

dan jarak antara slot (D).

Gambar 3.12. Variasi Perubahan d0 Secara Serempak Terhadap Bandwidth.

Pada perubahan jarak stub d0 juga terjadi perubahan lebar bandwidth

dimana d0 = 2,3 cm akan mendapatkan lebar bandwidth yang optimal sebesar

5,85 GHz. Jika d0 < 2,3 cm terjadi pengecilan lebar bandwidth terhadap lebar

bandwidth yang optimal dimana untuk d0 = 1,6 cm terjadi pengecilan lebar

bandwidth sebesar 2,36 GHz dan untuk d0 = 1,3 cm terjadi pengecilan lebar

bandwidth sebesar 1,3 GHz.

Jika ds1 > 2,3 cm terjadi pengecilan lebar bandwidth terhadap lebar

bandwidth yang optimal dimana untuk d0 = 2,6 cm terjadi pengecilan lebar

bandwidth sebesar 0,01 GHz dan untuk d0 = 3,3 cm terjadi pengecilan lebar

bandwidth sebesar 1,35 GHz. Secara lengkap perubahan jarak stub d0 tersebut

dapat dilihat pada Gambar 3.12.

Gambar 3.13. Variasi Perubahan Panjang Antara Cabang Saluran Pencatu

Dengan Pinggir Slot D Terhadap Bandwidth.


39


Pada perubahan jarak antara slot juga mempengaruhi terhadap peningkatan

bandwidth. Pada jarak antar slot D = 0,3 cm akan mendapatkan lebar bandwidth

yang optimal sebesar 5,85 GHz. Jika D > 0,3 cm terjadi penyempitan lebar

bandwidth terhadap lebar bandwidth yang optimal dimana untuk D = 1.6 cm

terjadi penyempitan lebar bandwidth sebesar 0,09 GHz. Selanjutnya untuk D = 1,9

cm terjadi pengecilan lebar bandwidth sebesar 0,9 GHz dan pada D = 2,6 cm

terjadi pengecilan lebar bandwidth sebesar 3,09 GHz. Secara lengkap perubahan

tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.13.

Dari semua perubahan pada setiap geometri antenna dua slot array

diperoleh lebar bandwidth yang paling lebar sebesar 5,85 GHz pada jarak

frekuensi dari 0,9 GHz sampai 6,75 GHz seperti terlihat pada Gambar 3.14.

0.5 2.5 4.5 6.5 8Frequency (GHz)

Return Loss vs Frequency

-50

-40

-30

-20

-10

00.90132 GHz-10 dB

6.7544 GHz-10 dB

DB(|S(1,1)|)Two Slots Array

Gambar 3.14. Hasil Simulasi Antenna Mikrostrip Array Dual Slot Segiempat

3.3.2. Pola Radiasi

Hasil simulasi pola radiasi dari antena ini pada frekuensi operasi 1,5 GHz,

2,5 GHz, 3,5 GHz, 4,5 GHz, 5,5 GHz diperlihatkan pada Gambar 3.15. Pola

radiasi bersifat broadside pada setiap step frekuensi. Bidang horizontal (bidang-H)

ditunjukan pada grafik dengan simbol . Sedangkan pada bidang vertikal

(bidang-E) ditunjukan pada grafik dengan simbol .


40


0-10-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

-90

-100

-110

-120

-130

-140

-150

-160

-170 1

80

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

2010

Radiation Pattern at 1 5 GHzMag Max

10 dB

Mag Min-40 dB

10 dBPer Div

DB(E_Phi(0,2))[2]Two Slots Array

DB(E_Theta(60,2))[2]Two Slots Array

0-10-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

-90

-100

-110

-120

-130

-140

-150

-160

-170 1

80

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

2010


10 dB

Mag Min-40 dB

10 dBPer Div



0-10-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

-90

-100

-110

-120

-130

-140

-150

-160

-170 1

80

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

2010


10 dB

Mag Min-40 dB

10 dBPer Div



0-10-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

-90

-100

-110

-120

-130

-140

-150

-160

-170 1

80

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

2010


10 dB

Mag Min-40 dB

10 dBPer Div



0-10-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

-90

-100

-110

-120

-130

-140

-150

-160

-170 1

80

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

2010


10 dB

Mag Min-40 dB

10 dBPer Div



Gambar 3.15. Pola Radiasi Antena Perancangan Pada Gambar 3.10 Untuk Setiap

Tahap Frekuensi (a) 1,5 GHz (b) 2,5 GHz (c) 3,5 GHz (d) 4,5 GHz (e) 5,5 Ghz

3.3.3. Gain Antena

Dari Gambar 3.16 terlihat bahwa gain antena ini bervariasi pada rentang

frekuensi dari 0,9 Ghz sampai 6,7 Ghz. Sementara pada rentang frekuensi tersebut

nilai return loss berada diatas -14 dB sampai -20 dB. Terdapat nilai gain yang


41


paling besar pada frekuensi 2,5 GHz yaitu sebesar 8,9 dB dan yang terendah

sebesar 1,1 dB pada frekuensi 4,5 GHz. Hal menunjukan bahwa gain antenna

merupakan fungsi luas slot dan frekuensi. Karena luas slot adalah tetap sedangkan

nilai frekuensi bervariasi.

0.5 2.5 4.5 6.5 8Frequency (GHz)

Gain

-5

0

5

10

4.523 GHz1.146 dB

2.508 GHz8.916 dB

0.957 GHz4.938 dB

6.767 GHz6.135 dB

DB(|SF_TPwr(0,0)|)[*]Two Slots Array

Gambar 3.16. Hasil Simulasi Gain (dB) Terhadap Frekuensi (GHz) Antena

Mikrostrip Empat Slot Array.

3.3.4. Impedansi Masukan

Impedansi masukan yang diinginkan dalam perancangan antena ini adalah

sebesar 50 Ω. Dari hasil simulasi pada jarak frekuensi antara 0,4 GHz sampai 6,6

GHz diperoleh nilai impedansi masukan yang mendekati yaitu -5 dan +5 dari nilai

50 Ω. Frekuensi yang mendekati nilai impedansi 50 Ω terdapat pada rentang 0,5

GHz sampai 5,5 GHz. Secara lengkap nilai impedansi tersebut seperti terlihat

pada Gambar 3.17 dan Tabel 3.2.


42


0 1.0

1.0

-1.0

10.0

10.0

-10.0

5.0

5.0

-5.0

2.0

2.0

-2.0

3.0

3.0

-3.0

4.0

4.0

-4.0

0.2

0.2

-0.2

0.4

0.4

-0.4

0.6

0.6

-0.6

0.8

0.8

-0.8

Impedansi MasukanSwp Max

8GHz

Swp Min0.5GHz

Z(1,1)Two Slots Array

Gambar 3.17. Impedansi Masukan Antena Perancangan Pada Gambar 3.11.

Tabel 3.2. Nilai Imajiner dan Ril Dari Impedansi Masukan Dari Gambar 3.11.

ZIN(1) (GHz) ZIN(1) (Ohm) ZIN(1) (Ohm)

Frequency (Real) (Imag)

0.5 47.104 70.76

1.5 51.048 10.331

2.5 47.582 -16.222

3.5 46.924 24.818

4.5 46.712 3.5294

5.5 56.594 33.013

6.5 81.983 1.7956

7.5 10.205 -12.807

8 34.64 7.7159


43


3.4. Kesimpulan

Hasil perancangan antena mikrosrip slot tunggal (Gambar 3.3) dan

mikrostrip slot array dua elemen (Gambar 3.11) untuk menghasilkan karakteristik

pancaran jalur lebar. Pada antena slot mikrostrip tunggal menggunakan saluran

pencatu mikrostrip berbentuk seperti garpu yang ditambah dengan tuning stub

dapat menghasilkan lebar bandwidth sebesar 3,8 GHz. Antena ini menghasilkan

bandwidth yang lebih lebar dari perancangan acuan [7] yang menggunakan

saluran pencatu mikrostrip berbentuk seperti garpu tanpa menggunakan tuning

stub yang dihubung secara shunt (lihat Gambar 3.2) yaitu sebesar 1,4 GHz. Pada

geometri antena mikrostrip tunggal ini faktor yang sangat besar pengaruhnya

terhadap pelebaran bandwidth yaitu ukuran dua cabang stub dengan panjang yang

sama l2, jarak antara pusat saluran kedua cabang l1 dan jarak stub dari pinggir slot

ds.

Jika teknik pencatuan multi tuning stub dikembangkan dalam konfigurasi

dua elemen slot menghasilkan pelebaran bandwidth sebesar 5,8 GHz. Sehingga

perancangan ini menghasilkan bandwidth lebih lebar sebesar 2 GHz dibandingkan

meggunakan slot tunggal. Faktor yang sangat mempengaruhi dalam pelebaran

bandwidth pada antena mikrostrip slot array dua elemen yaitu jarak tuning stub

pada saluran utama (d0) dan jarak antara slot ( D ). Sehingga dari kedua

perancangan tersebut bahwa dengan menambahkan jumlah rangkaian tuning

(multiple-tuned circuits) dapat memperlebar impedansi bandwidth antena slot.


D 00924 Studi karakteristik--Metodologi.pdf

Documents

Transcript of D 00924 Studi karakteristik--Metodologi.pdf