FABRIKASI DAN KARAKTERISASI ANTENA MIKROSTRIP OMNI DIRECTIONAL

BERSTRUKTUR LARIK GAP FOLDED DIPOLE

Yulia Dyah R1)

, Yono Hadi P2)

Jurusan Fisika Fakultas Metematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111

Telp: (031)-5943351, Fax: (031)-594331

E-mail: yulia_dr@physics.its.ac.id1)

, fisika@fisiyon.com2)

Abstrak

Telah dilakukan fabrikasi dan karakterisasi Antena mikrostrip omni directional berstruktur larik

gap folded dipole. Parameter-parameter fisis yang dikarakterisasi meliputi VSWR (Voltage Standing

Wave Ratio), Return Loss, Impedansi, Gain, Bandwitdh, dan pola radiasi. Substrat yang digunakan pada

penelitian ini adalah FR4 dengan permitivitas relatif r 4,3. Kedua antena yang difabrikasi memiliki

pola radiasi radial ke segala arah dengan gain 12,14 dB. Panjang stripline berpengaruh pada kondisi

match impedance antara antena dengan konektor, sehingga memiliki VSWR 1,17 dengan return loss -

16,029 dB, dan VSWR 1,14 dengan return loss -21,48 dB. Panjang dipole λ/8 menghasilkan dua

frekuensi resonansi pada frekuensi kerja 2,073 GHz dan 2,35 GHz, sedangkan panjang dipole λ/4

menghasilkan sebuah frekuensi resonansi pada frekuensi kerja 2,35 GHz.

Kata kunci : Return Loss, VSWR, dipole, frekuensi resonansi, antena Omni directional

1. PENDAHULUAN

Antena mikrostip dipole atau folded dipole

digunakan untuk memancarkan atau

menerima gelombang EM dalam dua arah.

Dipole juga dapat dipakai untuk tujuan satu

arah saja, dengan syarat memberikan

reflektor pada salah satu sisi yang sejajar

dengan arah panjang dipolenya. Selama ini

struktur geometri antena mikrostrip omni

umumnya berupa larik helix, step dan

biconical. Riset akhir-akhir ini banyak

tertarik dengan pemanfaatan dipole sebagai

antena omni dengan cara mengatur jumalah

lariknya. Pengaturan jumlah larik digunakan

karena sebuah dipole mempunyai pola donut,

sehingga menambah jumlah larik berarti akan

merubah pola donut menjadi omni. Penelitian

ini mencoba menganalisa 2 antena mikrostrip

yang berbeda panjang dipole(4

dan 8

)

dan lebar striplinenya, dimana masing-

masing berisi 4 larik dipole. Penelitian

diharapkan dapat mengetahui sifat panjang

dipole pengaruhnya terhadap jumlah

frekuensi resonansi, dan lebar stripline

pengaruhnya terhadap VSWR.

2. LANDASAN TEORI

2.1 ANTENA MIKROSTRIP

Antena mikrostrip adalah suatu antena

yang terbuat dari strip (patch) logam yang

sangat tipis (t << λ0 , dengan λ0 panjang

gelombang di ruang hampa) yang diletakkan

pada jarak pecahan kecil panjang gelombang

(h << λ0 yang pada umumnya adalah 0,003 λ0

≤ h ≤ 0,005 λ0) di atas ground plane.

Mikrostrip sendiri adalah lapisan konduktor

tipis yang dipisahkan oleh udara atau

dielektrik dengan konstanta dielektrik

biasanya dalam rentang 2,2 ≤ εr ≤ 12 yang

berfungsi untuk memancarkan atau menerima

gelombang elektromagnetik. Antena

mikrostrip meradiasikan gelombang

elektromagnetik disebabkan karena terjadinya

pass through medan listrik di sepanjang tepi

antena. Medan ini akibat dari

ketidakkontinyuan saluran yang memberikan

efek radiasi. Setiap struktur desain dari

antena mikrostrip memiliki kemampuan yang

berbeda dalam merespon gelombang

elektromagnetik yang selanjutnya berakibat

pada frekuensi yang diterima. Keunggulan

antena mikrostrip terutama kompatibel

dengan desain MMIC (Monolitic Microwave

Integrated Circuit ). Kekompakan dan

ketahanannya yang ekstrim (ruggedness)

meluaskan pemanfaatannya pada aeroscape

dan komunikasi satelit [8].

2.2 ANTENA OMNI DIRECTIONAL

Pada gambar 1 ditunjukkan suatu radiasi

dari antena dipole yang dikonsentrasikan ke

dalam suatu daerah yang terlihat seperti

donut, dengan posisi antena dipole yang

vertikal yang disebut dengan “hole” dari

“donut”. Sinyal dari suatu antena omni

directional radiasinya 360 derajat. Penguatan

tertinggi, terlihat saat tekanan berada di

puncak bagian donut[12].

Gambar 1 Antena Donat Dipole

Radiasi dari antena dipole sama-sama dalam

semua arah di setiap sumbu axis-nya, tetapi

radiasinya tidak terlalu panjang dari

kawatnya sendiri. Gambar bagian samping

dari radiator antena dipole seperti gelombang

radiasi pada gambar 2.3. Gambar ini juga

mengilustrasikan bentuk antena dipole

”gambar 8” dalam bentuk-bentuk radiasinya

jika digambarkan dari samping seperti antena

yang tegak lurus. Antena omni directional

umumnya digunakan untuk desain point-to-

multipoint dengan menggunakan topologi

star [12].

2.3 VSWR

Voltage Standing wave ratio merupakan

ukuran ketidakcocokan antara impedansi

beban antena dan impedansi pada saluran

transmisi. Standing wave dapat terjadi jika

ada dua gelombang yang erlawan menjalar

pada medium yang sama. Hal ini

direpresentasikan dangan besaran VSWR

antara 1 sampai tak berhingga.

min

max

min

max

I

I

V

VSWR (1)

Hubungan VSWR dengan koefisien pantul

(ρ), dapat dinyatakan sebagai berikut:

ρ1

ρ1VSWR

(2)

Dengan ρ: koefisien refleksi [4].

2.4 Panjang Gelombang Antena

Sebagaimana perambatan gelombang,

kecepatan rambat gelombang

elektromagnetik diperoleh dari perkalian

frekuensi dan panjang gelombang. Kecepatan

rambat gelombang di ruang hampa f λo,

sedangkan didalam mikrostrip adalah

kecepatan vp = f 𝝀g. Permitivitas efektif

mikrostrip dapat dituliskan dengan

persamaan :

2)/( goeff (3)

Atau

eff

g

0 (4)

Dengan

𝝀o = panjang gelombang elektromagnetik

dalam Mikrostrip.

𝝀g = panjang gelombang elektromagnetik

dalam ruang hampa[8].

3. METODOLOGI

3.1 Desain

Pada penelitian ini hal pertama yang

dilakukan adalah mendesain antena omni

directional dengan pengukuran yang telah

dilakukan.

Gambar 2 Desain antena

L1 = 70 mm, L2 = 50 mm, L3 = 120 mm, L4

= 70 mm, L5 = 50 mm, L6 = 560mm L7 =

200mm, L8 = 720mm.

3.2 Fabrikasi antenna

Peralatan yang digunakan pada

fabrikasi dan pengujian antena adalah PCB

(Printed Circuit Board) dengan substrat fiber

tebal 1 mm dengan nilai εr sebesar 4.3 [2],

dan Network Analyzer Anritzu MS 8604A.

PCB yang dipilih double side karena

memiliki keuntungan yang lebih praktis.

Fabrikasi dilakukan dengan metode

etching dengan larutan Fe(ClO2)3 (Ferric

Chloride)[7]. Setelah gambar antena dicetak

pada PCB. Antena juga dihubungkan dengan

konektor 50 Ω. Bentuk fisik antena yang

sudah difabrikasi dapat dilihat pada Gambar

3.

Gambar 3 (a) Antena tampak depan dan

(b) Antena tampak belakang

4. HASIL

Fabrikasi dan pengukuran yang telah

dilakukan memberikan hasil bahwa untuk

antena mikrostrip omnidirectional berstruktur

larik gap folded dipole yang bekerja pada

frekuensi 2.35 GHz mempunyai pola radiasi

sebagai berikut:

Gambar 4 Pola Radiasi Horisontal dan

Vertikal

vertikal

Horisontals

Adapun hubungan antara frekuensi dengan

SWR dari hasil pengukuran dapat dilihat

pada gambar 5.

Gambar 5 Grafik hubungan frekuensi

dengan SWR

5. KESIMPULAN

Dari proses desain dan fabrikasi antena

mikrostrip omni directional berstruktur larik

gap folded dipole dengan menggunakan PCB

FR4 double layer dengan permitivitas

relative r = 4,3 didapatkan kesimpulan

sebagai berikut: Telah berhasil difabrikasi

dan dikarakterisasi 2 antena mikrostrip omni

directional berstruktur larik gap folded

dipole. Panjang stripline berpengaruh pada

kondisi match impedance antara antena

dengan konektor,panjang dipole λ/4 memiliki

VSWR lebih kecil daripada λ/8, λ/8

menghasilkan 2 frekuensi resonansi

sedangkan pada λ/4 menghasilkan 1 frekuensi

resonansi. Hasil karakteristik pada antena

1dengan stripline lurus dengan lebar setiap

step sama didapatkan return loss -16,029 dB,

VSWR 1,17, impedansi 45,29Ω, bandwidth

50 MHz.Pada antena 2 dengan struktur

stripline bertingkat dengan lebar setiap step

sama, return loss -21,48 dB, VSWR 1,14,

impedansi 58,13Ω, bandwidth 65 MHz,

dengan pola radiasi radial ke segala arah

6. DAFTAR PUSTAKA

[1] Alaydrus,M. Antena dan Propagasi.

<URL:

http://mudrikalaydrus.files.wordpress.c

om/2008/07/12-pengukuran-antena.pdf>

[2] Balanis, C. A. 1997. Antenna Theory

Analysis and Desaign.Second

Edition.John Willey and Sons

Publisher:New York.

[3] Edwards, T. 1998. Foundation for

Microwae Circuit Design, Second Edition,

John Wiley & Sons: Inc.

[4] Firdaus, Rohim A.2011. Antena Panel

dengan Struktur 4 Mikrostrip Patch pada

Frekuensi Kerja 2,4 GHz. Program

Magister Bidang Keahlian

Optoelektronika Jurusan Fisika, FMIPA-

ITS: Surabaya.

[5]Hund,E.1989.Microwave

Communication, Component Circuit.

McGraw-Hill: New York.

[6] Khasanah,Uswatun.2009. Fabrikasi

dan Karakterisasi Dipole Biquad Antena

untuk Komunikasi WiFi. Jurusan Fisika,

FMIPA-ITS: Surabaya.

[7] Kraus,J.D.1985. Electromagnetics.

Third edition, McGraw-Hill, International

Book Company: New York.

[8] Masduki,K.2009.Desain, Fabrikasi

dan Karakterisasi Antena Mikrostrip

Biquad dengan CPW(Coplanar

Waveguide) pada Frekuensi Kerja 2,4Ghz.

Program Magister Bidang Keahlian

Optoelektronika Jurusan Fisika, FMIPA-

ITS: Surabaya.

[9] Nur,Adi.S.2006.“Buku Petunjuk

Pengukuran Pola Radiasi Antena”.PENS-

ITS:Surabaya.

[10] Naqiah,Hawaun.2009.Fabrikasi dan

karakterisasi Antena Mikrostrip Loopline

untuk Komunikasi Wireless Local

Area Network(WLAN).Program Magister

Bidang Keahlian Optoelektronika Jurusan

Fisika FMIPA-ITS:Surabaya.

[11] [11]Risfaula,Erna.2011.Antena

Mikrostrip Panel Berisi 5 LarikDipole

dengan Feedline Koaksial Waveguide

untuk Komunikasi 2,4 GHz. Program

Keahlian Optoelektronika Jurusan fisika

FMIPA-ITS: Surabaya.

[12] Wikipedia.2006. Antena (Radio).

http://en.wikipedia.org.

[13] [13]Wowok, 2008. Antena Wireless

Untuk Rakyat.Andi Offset:Surabaya.

[14]Yono Hadi Pramono dkk, 2002.

Analisa Respon Frekuensi Antena

Mikrostrip. Prosiding Seminar Nasional

Fisika dan Aplikasinya. ITS, Surabaya.