TUGAS 1

SISTEM PEMANCAR ANTENA

Oleh:

Nama : Riyo Syaputra

NIM : 1102087

Prodi : Pendidikan Teknik Elektronika

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

2013

Antena adalah salah suatu komponen yang mempunyai peranan sangat penting dalam

system K omunikasi. Antena merupakan daerah transisi antara saluran transmisi dan ruang

bebas, sehingga antenna berfungsi sebagai pemancar atau penerima gelombang elektromagnetik.

Teknologi komunikasi nirkabel yang berkembang pesat dan kebutuhan komunikasi

antarkomputer dengan medium gelombang mikro yang semakin luas menjadikan bertambahnya

popularitas sistem nirkabel untuk pengembangan antena. Antena bisa dianggap sebagai tulang

punggung sistem nirkab.

Antena mikrostrip sangat menarik karena bebannya yang ringan, mudah disesuaikan

bentuknya dan biayanya yang rendah. Antena ini dapat terintegrasi dengan bidang garis yang

dicetak pada jaringan dan alat aktif. Ini merupakan rancang bangun yang terbaru di dunia antena.

Antena mikrostrip bekerja pada alokasi frekuensi UHF (300 MHz – 3 GHz) sampai dengan X

Band (5,2 GHz – 10,9 GHz) sehingga, antena mikrostrip dapat digunakan untuk antena telepon

selular/wireless maupun komunikasi satelit. Antena mikrostrip yang dirancang bekerja pada

frekuensi 1575 MHz yaitu pada band Global Positioning System L1 ( GPS L1; 1575,42 MHz).

Pembuatan antena mikrostrip mengunakan substrat FR4 dengan elemen peradiasi berbentuk

persegi panjang yang disusun secara array planar dengan jumlah elemen

peradiasi 4 elemen.

Dalam bentuknya yang paling dasar, sebuah antena mikrostrip terdiri dari sebuah bidang

(patch) memancar di salah satu sisi lapisan (substrat) dielektrik yang memiliki bidang dasar

(ground plane) di sisi lain seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2. Bidang pada umumnya

terbuat dari bahan seperti tembaga atau emas dan dapat mengambil banyak kemungkinan bentuk.

Paramater Antena Kinerja dan daya guna suatu antena dapat dilihat dari nilai parameter-

paramater antena tersebut. Beberapa dari parameter tersebut saling berhubungan satu sama lain.

Paramater-paramater antena yang biasanya digunakan untuk Radiasi penyambungan juga

menyebabkan lintas radiasi terpolarisasi yang tidak diinginkan. Radiasi bidang antena mikrostrip

yang utama karena bidang rambatannya antara tepi bidang dan bidang dasar. Untuk mendapatkan

antena yang baik, tebal sebuah lapisan dielektrik memiliki konstanta dielektrik yang rendah

karena hal ini memberikan efisiensi yang lebih baik, lebar pita lebih besar dan radiasi yang lebih

baik. Namun, konfigurasi seperti ini menyebabkan ukuran antena yang lebih besar. Dalam

rangka untuk merancang sebuah bidang antena mikrostrip yang seimbang, konstanta dielektrik

yang digunakan harus lebih tinggi sehingga mengurangi efisiensi dan menghasilkan lebar pita

lebih sempit. Oleh karena itu, keseimbangan harus dicapai antara dimensi antena dan kinerja

antena.

Beberapa keuntungan utama mikrostrip seperti di bawah

ini:

Ringan dan bentuk yang kecil.

Konfigurasi profil sebidang yang rendah sehingga dapat dengan mudah dibuat dan

disesuaikan dengan permukaan host nya.

Biaya fabrikasi rendah, maka dapat diproduksi dalam jumlah besar.

Mendukung keduanya, linear serta polarisasi sirkular.

Dapat dengan mudah diintegrasikan dengan microwave sirkuit terpadu (MICs).

Mampu beroperasi pada dua atau tiga frekuensi kerja.

Mekanik kuat ketika dipasang pada permukaan kaku.

antena mikrostrip juga memiliki sejumlah kelemahan dibandingkan dengan antena

konvensional.

Beberapa kelemahan utama mikrostrip seperti di bawah ini:

Lebar pita yang sempit

Efisiensi rendah

Penguatan yang rendah

Radiasi asing dari penyambungan (feed)

Radiasi berkurang dan berakhir kecuali slot antena yang diruncingkan

Kapasitas pengaturan daya rendah.

Eksitasi gelombang permukaan

DESAIN ANTENA

A. KONFIGURASI DAN SPESIFIKASI ANTENA

Bahan substrat yang digunakan adalah sebagai berikut:

Bahan Epoxy fiberglass – FR 4• Konstanta dielektrik (_r)= 4,5

• Ketebalan lapisan dielektrik (h) = 0,0016 m = 1,6 mm

• Loss tangent= 0,018

• Bahan pelapis substrat (konduktor) tembaga

• Ketebalan bahan konduktor (t) = 0,0001 m

• Konduktifitas tembaga (_) = 5,80 x 107 mho m-1

• Frekuensi kerja (fr) =1575,42 MHz

• Impedansi karakteristik saluran = 50 _

• Batasan frekuensi kerja yang bisa dilewatkan pada

substrat ini adalah :

Penggunaaan saluran transmisi mikrostrip sebagai saluran pencatu memberikan kemudahan

dalam perencanaan antena ini. Dalam perencanaan ini akan dibuat antena broadside array .

Adapun bentuk antena yang direncanakan adalah sebagai berikut :

Untuk dimensi elemen peradiasi , panjang elemen peradiasi (L) adalah 44,625 mm, lebar elemen

peradiasi (W) adalah 45,55 mm dengan panjang sudut 1,5 mm. Perencanaan impedansi masukan

untuk setiap elemen peradiasi dapat dihitung dengan Persamaan,

Pada perencanaan antena mikrostrip ini nilai impedansi pada setiap saluran direncanakan sebesar

100W, 200 W, untuk mendapatkan impedansi total 50 W, serta besarnya impedansi elemen

peradiasi adalah 499 W.Dengan nilai h = 1,6 mm dan _r = 4,5 maka diperoleh nilai WT (lebar

saluran transmisi) untuk tiap-tiap nilai impedansi.

Untuk panjang sudut saluran transmisi (microstrip bend) adalah 1,8 x W1 dan didapatkan sebesar

1,035 mm.

Untuk panjang sudut saluran transmisi (microstrip bend) adalah 1,8 x W1 dan didapatkan sebesar

10,23 mm. Untuk menghitung impedansi matching antar saluran transmisi digunakan impedansi

transformer ¼ _ dengan Persamaan :

B. Optimasi antena array

Optimasi dilakukan dengan mengubah-ubah panjang saluran transmisi dan elemen peradiasi.

Hasil akhir dimensi elemen peradiasi dan saluran transmisi setelah optimasi adalah sebagai

berikut :

Keterangan gambar :

Elemen Peradiasi : W = 45,62 mm, L = 42 mm, r =

1,5 mm.

Z1 = 499 W : W = 0,575 mm, L 1 = 25,14 mm, L2 =

8,925 mm, Lcorner = 0,75 mm.

Z2 = 315 W : W = 0,95 mm, L = 29,81 mm.

Z3 = 200 W : W = 1,42 mm, L = 5,83 mm.

T- junction 1: W = 2,84 mm.

Z4 = 100 W : W = 2,84 mm L = 94 mm.

Jarak antar elemen peradiasi 94 mm.

Dasar Perancangan Antena Mikrostrip

Proses perancangan antena mikrostrip tunggal dilakukan secara bertahap. Perancangan

diawali dengan menentukan frekuensi kerja antena mikrostrip, jenis lapisan bahan, nilai

konstanta dielektrik lapisan bahan, dan tebal lapisan bahan. Frekuensi kerja yang digunakan

yaitu 850 MHz. Antena mikrostrip ini akan dirancang sebagai pemancar dan penerima untuk

praktikum antena dengan polarisasi linier pada lapisan dielektrik FR4 fiber (εr =4,7), Simulasi

dilakukan dengan bantuan perangkat lunak IE3D V12 untuk memperoleh bentuk dan paramater

antena mikrostrip.

Analisa Bidang Mikrostrip Segiempat

Metode ini merupakan model antena mikrostrip yang terdiri oleh dua celah lebar W dan

tinggi h, dipisahkan oleh saluran transmisi dengan panjang L.

Dimensi bidang sepanjang panjangnya telah diperpanjang pada tiap akhir oleh jarak ΔL, yang

ditunjukkan secara empiris oleh persamaan (2.26) sebagai berikut:

Analisa Bidang Mikrostrip Lingkaran

Bentuk dan ukuran dari bidang lingkaran Gambar 2.16 adalah karakteristik parameter

tunggal,yakni dengan radius a. Dalam hal ini, paramater nilai ukur yang paling sederhana karena

bentuk lain memerlukan lebih dari satu parameter untuk menguraikannya.

Nilai “a” yang ditunjukkan oleh Gambar 2.8 adalah jarijari dari tiap bidang lingkaran. Untuk

menghitung nilai “a” jari-jari bidang lingkaran dapat diperoleh dari:

Analisa Bidang Mikrostrip Segitiga

Beberapa bentuk bidang segitiga adalah bisa dikembangkan ke analisa oleh rongga model

(cavity model). Ini meliputi 45o-45o-90°, 30o-60o-90°, dan 60o-60o-60o segitiga sama sisi.