REKAYASA SISTEMAnalisis Skripsi

Dosen Pengampu : Drs.PitoyoYuliatmojo, M.T

Disusun oleh :ASSA KESTHY ROHANA (5215-13-4333)

PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRONIKAFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS NEGERI JAKARTA2015

Skripsi yang dianalisa :Judul : Antena Mikrostrip Segiempat Single Patch Pada Frekuensi 2,35 GHz Untuk Aplikasi CPE WiMAXoleh Ichsan Romdhona Program Studi Pendidikan Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri JakartaRancang Bangun Skripsi, tahun 2015

1. Problem yang dihadapi penulisa. Antena mikrostrip yang dibuat oleh penulis telah terdapat dipasaran sehingga penulis membuat sendiri antena tersebut. Pastinya, antena tersebut harus diuji hasilnya apakah berbeda jauh dengan alat yang dibuat oleh pabrik.Namun, alat uji di tempat penulis melakukan pengujian (Lab Telekomunikasi Universitas Negeri Jakarta) sangat terbatas. Sehingga penulis tidak dapat menguji beberapa jenis skala pada hasil output alat tersebut seperti parameter Gain, Directivity, Beamwidth, dan Pola Radiasi antenna mikrostrip. b. Dalam merancang Antena Mikrostrip ini, penulis merancang terlebih dahulu di sebuah software CST Studio Suite 2014 kemudian penulis akan membuat Antena Mikrostrip dengan perhitungan dan prakiraan yang telah penulis rancang pada software tersebut.Namun pastinya, hasil Antena yang dirancang pada software dengan yang dibuat berbeda. Sehingga, penulis harus mengetahui seberapa besar perbedaan tersebut.c. Penulis harus membuat antena mikrostrip yang sangat mendekati antena mikrostrip yang ada di pasaran. Sehingga penulis harus merancang, dan menghitung desain antena agar dapat sesuai dengan antena yang ada dipasaran. Spesifikasi yang berusaha disama adalah single patch untuk aplikasi WiMAX pada frekuensi 2,35 GHz pada jangkauan frekuensi 2,3-2,4 GHz agar menghasilkan VSWR , return loss 10 dB, dan bandwidth Sehingga, penulis memilih menggunakan pihak ketiga dalam fabrikasi antena mikrostrip demi tercapainya keakuratan dalam proses fabrikasi.d. Penulis harus mengetahui bagaimana mendesain dan menguji antena mikrostrip single patch untuk aplikasi WiMAX pada frekuensi 2,35 GHz pada jangkauan frekuensi 2,3-2,4 GHz agar menghasilkan VSWR , return loss 10 dB, dan bandwidth dengan aplikasi perangkat lunak CST Studio Suite 2014 dan perangkat uji Spectrum Analyzer

2. Identifikasi subsistemPenyusunan skripsi ini memiliki 2 bagian besar, yaitu :i. Mendesain Antena dengan CST Microwave Studio

Menentukan frekuensi kerjaMulai Membuat single patch Selesai Menentukan jenis materialSubstrate : FR-4 epoxyPatch : Copper (Annealed)Menentukan ukuran dimensi antena meliputi panjang, lebar, dan tebal pada substrate dan patchIterasi

Gambar 1 Diagram Alir Desain Antena dengan CST Microwave Studio

ii. Mengukur Antena dengan Spectrum Analyzer

MulaiFabrikasi AntenaKalibrasi Alat ukurMenentukan Frekuensi Kerja SelesaiPengukuran Bandwith, VSWR, dan Return LossMengambil dan mengolah data hasil pengukuran

Gambar 2. Diagram Alir Pengukuran Antena dengan Spectrum Analyzer

3. Cara kerja sistem

Menentukan spesifikasi rancangan antena(Jenis material dan frekuensi kerja)Mulai Melakukan simulasi rancangan antena dengan software CST Microwave Studio 2014(Dimensi ukuran bahan dan elemen)Frekuensi kerja 2,35 GHz, VSWR , return loss, bandwidth Fabrikasi Antena Pengukuran dan pengujian AntenaSpesifikasi Antena sesuai rancanganSelesai

Gambar 3 Diagram Alir Perancangan Antena

Sistem pembuatan dan pengujian antena mikrostrip diawali dengan menentukan spesifikasi rancangan antena (Jenis material dan frekuensi kerja). Antena mikrostrip yang dirancang, diharapkan mampu bekerja pada frekuensi 2,35 GHz. Agar antena yang didesain mampu bekerja pada frekuensi tersebut, maka dibutuhkan karakteristik antena mikrostrip seperti bentuk dan dimensi patch, saluran transmisi, dan saluran pencatuan. Pada frekuensi 2,35 GHz diharapkan antena mampu menghasilkan spesifikasi dengan nilai VSWR , return loss 10 dB dan bandwidth Pada penelitian ini jenis substrate yang digunakan adalah epoxy (FR-4) dengan spesifikasi ditunjukkan pada Tabel 1 dan dimensi yang dirancang ditunjukkan pada tabel 2Jenis Bahan (Substrate)Epoxy (FR-4)

Konstanta Dielektrik Relatif (4.3

Dielektric Loss Tangent (tan0.0265

Ketebalan Substrat (h)1.6 mm

Tabel 1 Spesifikasi Material SubstrateMaterial SetDefault

TypeLossy metal

Mue1

El.Cond5.8e+007 [S/m]

Rho8930 [kg/m3]

Therm.con401 [W/K/m]

Tabel 2 Spesifikasi Material Patch (elemen peradiasi)Lalu langkah kedua adalah Melakukan simulasi rancangan antena dengan software CST Microwave Studio 2014 yang memiliki akreditasi secara internasional dan merupakan salah satu produk dari Cisco Institute.. Penulis harus melakukan simulasi pembuatan antena dengan ketentuan yang sudah ditentukan agar menghasilkan frekuensi dan spesifikasi yang diinginkan terlebih dahulu dengan software CST Microwave Studio 2014. Ketika sudah selesai dalam pembuatan simulasi, hasil frekuensi dan spesifikasi antena harus dicocokkan dengan besaran yang diharapkan. Jika sudah selesai maka di lakukan tahap selanjutnya. Namun jika belum, maka harus dilakukan perancangan ulang hingga frekuensi dan spesifikasi yang diharapkan dapat tercapai. Pada saat simulasi perancangan dilakukan, dibutuhkan beberapa kali perubahan ukuran baik patch maupun substrate atau diistilahkan dengan iterasi. Hal ini diakukan agar, hasil dari rancangan bisa sesuai dengan S-parameter yang diinginkan.Langkah selanjutnya adalah fabrikasi antena. Fabrikasi antena mikrostrip dilakukan dengan menggunakan jasa pihak ketiga dengan nama Multikarya yang berlokasi di Bandung.Ketika proses fabrikasi selesai, maka antena harus diuji apakah hasil frekuensi dan spesifikasi yang dihasilkan sesuai dengan yang diharapkan atau tidak. Pengukuran antena dilakukan dengan alat ukur Spectrum Analyzer. Pengukuran yang dilakukan adalah pengukuran port tunggal yaitu pengukuran tanpa melibatkan antena yang lain. Parameter yang dapat diketahui dari hasil pengukuran port tunggal adalah frekuensi kerja, bandwidth, VSWR, dan return loss. Jika hasil pengukuran sesuai dengan frekuensi dan spesifikasi yang diharapkan maka penulis sudah selesai dalam pembuatan alat antena mikrostrip ini. Namun jika tidak sesuai, penulis harus mengulang proses fabrikasi antena agar ditemukan hasil produk yang sesuai dengan simulasi menggunakan software CST Microwave Studio 2014.S-Parameter antena berdasarkan hasil simulasi dengan hasil fabrikasi pada saat dilakukan pengukuran terlihat berbeda. Hal ini dikarenakan, kondisi deal secara simulasi dan dalam prakteknya belum diketahui secara pasti. Dan kurangnya fasilitas-fasilitas yang mendukung dalam proses pengukuran, mengakibatkan adanya perbedaan hasil antara simulasi dan prakteknya. Berikut ini adalah perbandingan S-Parameter hasil simulasi dengan hasil pengukuran :NoS-ParameterHasil SimulasiHasil Pengukuran

Buatan PabrikBuatan Sendiri

1.Frekuensi Kerja2,347 GHz2,394 GHz2,345 GHz

2.Return loss55,5 dB21,63 dB19,29 dB

3.VSWR1,001,181,24

4.Bandwidth 85 MHz(2,3043 s.d 2,3892)40 MHz (2,377 s.d 2,417)57 MHz(2,317 s.d 2,374)

Tabel 3 Perbandingan Hasil Simulasi dan Hasil PengukuranHasil penelitian ini, telah sesuai dengan standar IEEE 802.16e untuk spesifikasi antena yang dapat diterapkan pada CPE WiMAX. Standar bandwidth untuk WiMAX haruslah lebar . Untuk mendapatkan bandwidth yang lebar, berbagai macam teknik dapat digunakan, diantaranya dengan menambahkan elemen (array), menggunakan bahan yang memiliki epsilon kecil, dan dengan menebalkan bahan (subtsrate).4. Kesimpulan dan saran

Kesimpulan :a. Rancangan antena mikrostrip segiempat single patch pada frekuensi 2,35 GHz untuk aplikasi CPE WiMAX telah menggunakan langkah-langkah desain, seperti menentukan frekuensi kerja antena, menentukan jenis material antena, menentukan dimensi patch (elemen peradiasi), menentukan pencatuan antena, membuat antena single elemen, sehingga telah memenuhi spesifikasi yang telah ditentukan dengan perhitungan dan bantuan simulasi antena pada perangkat lunak CST Microwave Studio 2014 untuk mendapatkan spesifikasi yang diinginkanb. Jadi dapat disimpulkan bahwa pada penelitian ini antena yang dirancang, disimulasi, dibuat, dan diukur sudah cukup sesuai dengan tujuan penelitian yang dilakukan yaitu memperoleh spesifikasi bandwidth 57 MHz, VSWR 2 dan return loss dB. Namun pada tahap pengukuran, bandwidth yang diperoleh kurang maksimal dan belum memenuhi spesifikasi yang sesuai dengan hasil simulasi. Hal ini disebabkan karena spesifikasi kondisi ideal belum dapat disamakan, tidak adanya datasheet dari bahan dalam fabrikasi, dan kurangnya ketersediaan perangkat-perangkat uji dalam Laboratorium Telekomunikasi Teknik Elektro UNJ.

Saran:a. Untuk mendesain antena mikrostrip diperlukan sumber literature yang komprehensif agar di dalam perancangan tidak terjadi kesalahan dalam menentukan frekuensi kerja, dimensi serta susunan (array) antena.b. Proses dalam melakukan desain antena haruslah tersusun mulai dari perhitungan waktu desain, simulasi desain dan pengujian antena mikrostrip.c. Untuk mendapatkan hasil pengukuran yang mendekati hasil yang sama dengan rancangan pada simulasi, perlu diadakannya pelatihan cara mengukur antenna dengan kondisi ideal, teknik penyambungan konektor yang baik, dan ketersediaan perangkat-perangkat uji yang memadai.d. Pengembangan penelitian terkait antenna mikrostrip perlu lebih dikembangkan lagi agar didapatkan teknik-teknik baru dalam hal perancangan antenna mikrostrip.

DAFTAR PUSTAKA

Ichsan Romdhona. 2015. Antena Mikrostrip Segiempat Single Patch Pada Frekuensi 2,35 GHz Untuk Aplikasi CPE WiMAX (Rancang Bangun Skripsi) Revisi Pak Yusuf. Jakarta : Universitas Negeri Jakarta