sCover

TUGAS AKHIR

PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI ANTENA

DIPOLE MIKROSTRIP DENGAN FREKUENSI 2,4

GHZ

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

RAIMONDUS FEBY

NIM: 165114056

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

FINAL PROJECT

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF

MICROSTRIP DIPOLE ANTENNA WITH 2.4 GHZ

FREQUENCY

In a partial fulfillment of the requirement

For the degree of Sarjana Teknik

Department of Electrical Engineering

Faculty of Science and Technology Sanata Dharma University

RAIMONDUS FEBY

NIM: 165114056

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO:

“Ubah Pikiranmu dan Kau dapat mengubah

duniamu”

- Norman Vincent Peale -

Skripsi ini kupersembahkan kepada

Tuhan yang Maha Esa,

Orang Tua dan Kakak,

Teman-teman seperjuangan,

Semua orang yang peduli

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

viii

INTISARI

Teknologi telekomunikasi semakin berkembang, antena adalah salah satu bagian kecil

dari perkembangan teknologi tersebut. Antena berfungsi sebagai peradiasi dari gelombang

terbimbing ke ruang propagasi, maupun sebaliknya. Pada dasarnya antena memiliki banyak

jenis, dari bentuk yang sederhana hingga bentuk yang sangat komplek, yang mana setiap

jenisnya memiliki karakteristik masing-masing. Kegunaan antena telah banyak diterapkan

untuk kepentingan telekomunikasi, antara lain untuk komunikasi wireless pada frekuensi

tertentu.

Tugas akhir ini yang berjudul “Perancangan dan Implementasi Antena Dipole

Mikrostrip dengan Frekuensi 2,4 GHz” membahas perancangan dan pembuatan antena

dipole mikrostrip dengan memiliki 2 lengan. Antena yang dirancang merupakan antena

dipole mikrostrip yang dicetak pada sebuah plat tembaga diatas substrat berjenis FR-4.

Perancangan awal antena menggunakan bantuan software simulator, yaitu: CST Studio Suite

2018.

Antena yang telah direalisasikan pada tugas akhir ini adalah antena jenis dipole

mikrostrip. Bentuk dipole mikrostrip adalah bentuk geometri yang dapat difragmentasi atau

dibagi-bagi menjadi 2 bagian yang lebih kecil, yang mana ukuran dari pembagian tersebut

memiliki ukuran yang sama. Hasil pengukuran menunjukkan, antena dipole mikrostrip yang

telah difabrikasi dapat bekerja pada frekuensi 2,4 GHz dengan VSWR 1,0345, return loss

2,38 dB dengan menggunakan directional coupler dan 0,11 tanpa menggunakan directional

coupler serta mempunyai gain 7 dBi dari spesifikasi awal yaitu ≤ 10 dBi.

Kata Kunci: Antena, Substrat FR-4, Dipole Mikrostrip, CST Studio Suite 2018, WiFi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ix

ABSTRACT

Telecommunication technology is growing, the antenna is a small part of the

development of this technology. The antenna functions as a radiation from the guided wave

to the propagation space, and vice versa. Basically, the antenna has many types, from simple

shapes to very complex shapes, where each type has its own characteristics. The use of

antennas has been widely applied for telecommunications purposes, including for wireless

communication at certain frequencies.

This final project entitled "Design and Implementation of a Microstrip Dipole Antenna

with a Frequency of 2.4 GHz" discusses the design and manufacture of a microstrip dipole

antenna with 2 arms. The antenna designed is a microstrip dipole antenna that is printed on

a copper plate on the FR-4 type substrate. The initial design of the antenna uses the help of

simulator software, namely: CST Studio Suite 2018.

The antenna that has been realized in this final project is a dipole microstrip antenna.

The dipole microstrip shape is a geometric shape that can be fragmented or divided into 2

smaller parts, where the size of the division has the same size. The measurement results show

that the fabricated microstrip dipole antenna can work at a frequency of 2.4 GHz with VSWR

1.0345, return loss of 2.38 dB using a directional coupler and 0.11 without using a directional

coupler and has a gain of 7 dBi from the initial specifications. ie ≤ 10 dBi.

Keywords: Antenna, FR-4 Substrate, Microstrip Dipole, CST Studio Suite 2018, WiFi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

x

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena telah

melimpahkan berkat dan kasih karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas

Akhir yang berjudul Perancangan dan Implementasi Antena Dipole Mikrostrip dengan

Frekuensi 2,4 GHz.

Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat kelulusan untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Penulisan Tugas Akhir ini tidak lepas dari campur

tangan dan bantuan dari banyaknya pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung.

Penulis menyadari bahwa banyak pihak yang telah memberi dukungan, semangat,

bimbingan dan arahan serta bantuan materil. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis

ingin mengucapkan terimakasih kepada:

1. Tuhan Yesus Kristus.

2. Bapak Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

3. Bapak Augustinus Bayu Primawan D.Tech.Sc., selaku Dosen Pembimbing

Tugas Akhir yang selalu memberikan masukan dan dorongan, kepada penulis

untuk berkembang dan berproses, selalu sabar dan meluangkan waktunya untuk

bimbingan sehingga tugas akhir dapat diselesaikan dengan hasil yang baik.

4. Orang Tua, selaku motivator utama untuk penyelesaian Tugas Akhir ini melalui

doa dan juga support sistem semuanya.

5. Saudara Rezky Benedikto Renwarin, selaku teman dan juga partner yang selalu

mengingatkan penulis untuk memperhatikan semua hasil pengukuran antena

dipole mikrostrip. Selain itu, dia selalu dan senantiasa sabar ketika dimintai

bantuan oleh penulis, baik melalui proses simulasi maupun penulisan naskah.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xi

DAFTAR ISI

TUGAS AKHIR ..................................................................................................................... i

FINAL PROJECT…………………………………………………………………………..ii

LEMBAR PERSETUJUAN………………………………………………………………. iii

LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………………………...iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA…………………………………………………….v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP…………………………………. vi

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS…………………………………………………………....vii

INTISARI………………………………………………………………………………....viii

ABSTRACT………………………………………………………………………………..ix

KATA PENGANTAR………………………………………………………………..…......x

DAFTAR ISI……………………………………………………………………………….xi

DAFTAR GAMBAR……………………………………………………………………..xiii

DAFTAR TABEL………………………………………………………………………...xiv

BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................................... 1

1.1 LATAR BELAKANG ....................................................................................................... 1

1.2 TUJUAN DAN MANFAAT ............................................................................................. 3

1.3 BATASAN MASALAH.................................................................................................... 3

1.4 METODE PENELITIAN .................................................................................................. 4

BAB II DASAR TEORI ........................................................................................................ 6

2.1 FREKUENSI KERJA PADA WIRELESS FIDELITY (WI-FI) ........................................ 6

2.2 ANTENA .......................................................................................................................... 7

2.3 ANTENA DIPOLE MIKROSTRIP ................................................................................... 8

2.4 BIDANG PATCH ........................................................................................................... 10

2.5 DIMENSI ANTENA DIPOLE MIKROSTRIP ............................................................... 14

2.6 PARAMETER ANTENA DIPOLE MIKROSTRIP ........................................................ 16

2.6.1 IMPEDANSI MASUKKAN.................................................................................... 16

2.6.2 VOLTAGE STANDING WAVE RATIO (VSWR) ................................................ 17

2.6.3 BANDWIDTH ........................................................................................................ 18

2.6.4 RETURN LOSS ...................................................................................................... 18

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xii

2.6.5 POLA RADIASI ..................................................................................................... 19

2.6.6 GAIN ....................................................................................................................... 22

2.7 PENAMBAHAN KOMPONEN ..................................................................................... 24

2.7.1 DIRECTIONAL COUPLER ................................................................................... 24

2.7.2 CONNECTOR BNC................................................................................................ 24

2.7.3 GW INSTEK USG LF-44 (USG SIGNAL GENERATOR) .................................... 25

BAB III PERANCANGAN ANTENA ............................................................................... 26

3.1 PERANCANGAN UMUM ANTENA DIPOLE MIKROSTRIP .................................... 26

3.2 TAHAPAN PERANCANGAN ANTENA ...................................................................... 27

3.3 KONSTRUKSI PERALATAN ....................................................................................... 28

3.4 TAHAPAN SIMULASI ANTENA ................................................................................. 28

3.5 PERANCANGAN ANTENA DIPOLE MIKROSTRIP .................................................. 30

3.5.1 PERANCANGAN DIMENSI ANTENA ................................................................ 31

3.5.2 HASIL PERHITUNGAN DIMENSI ANTENA ...................................................... 32

3.5.3 PENGUJIAN ANTENA SETELAH FABRIKASI .................................................. 36

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................. 37

4.1 HASIL IMPLEMENTASI ANTENA.............................................................................. 37

4.1.1 BENTUK FISIK ANTENA DIPOLE MIKROSTRIP ............................................. 37

4.1.2 CARA PENGAMBILAN DATA SETELAH FABRIKASI .................................... 38

4.2 HASIL SIMULASI ANTENA ........................................................................................ 40

4.3 HASIL PENGUKURAN ANTENA SETELAH DIFABRIKASI ................................... 41

4.3.1 PENGUKURAN ANTENA TANPA DIRECTIONAL COUPLER .......................... 41

4.3.2 PENGUKURAN ANTENA MENGGUNAKAN DIRECTIONAL COUPLER ....... 42

4.4 PERBANDINGAN DATA HASIL SIMULASI DAN PENGUKURAN ........................ 43

4.5 ANALISIS DATA HASIL SIMULASI DAN PENGUKURAN ANTENA .................... 44

4.5.1 ANALISIS HASIL SIMULASI ANTENA ............................................................. 44

4.5.2 ANALISIS HASIL SIMULASI DAN PENGUKURAN ANTENA ........................ 45

4.6 ANALISIS KESALAHAN UMUM ................................................................................ 47

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................. 48

5.1 KESIMPULAN ............................................................................................................... 48

5.2 SARAN ........................................................................................................................... 48

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 49

LAMPIRAN ...................................................................................................................... L-1

Lampiran 1………………………………………………………………………………. L-2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xii

Tabel 1 Antena Dipole Mikrostrip Sebelum Optimalisasi………………………………..L-2

Tabel 2 Antena Dipole Mikrostrip Sebelum Optimalisasi………………………………..L-2

Tabel 3 Antena Dipole Mikrostrip Setelah Optimalisasi…………………………………L-2

Lampiran 2 ......................................................................................................................... L-3

Lampiran 3 ......................................................................................................................... L-5

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Antena Dipole Mikrostrip [9] ....................................................................................... 9

Gambar 2.2 Kabel Koaksial ........................................................................................................... 12

Gambar 2.3 Konektor SMA Female .............................................................................................. 13

Gambar 2.4 Spectrum Analyzer ..................................................................................................... 14

Gambar 2.5 Pola Radiasi Isotropic ................................................................................................ 20

Gambar 2.6 Pola Radiasi Directional ............................................................................................. 20

Gambar 2.7 Pola Radiasi Omnidirectional ..................................................................................... 20

Gambar 2.8 Pola Radiasi Main Lobe ............................................................................................. 21

Gambar 2.9 Pola Radiasi Side Lobe .............................................................................................. 21

Gambar 2.10 Pola Radiasi Back Lobe ........................................................................................... 22

Gambar 2.11 Directional Coupler .................................................................................................. 24

Gambar 2.12 Connector BNC ........................................................................................................ 25

Gambar 2.13 USG Signal Generator .............................................................................................. 25

Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Antena ............................................................................. 27

Gambar 3.2 Diagram Alir Perancangan Simulasi Antena .............................................................. 29

Gambar 3.3 Dimensi Antena Dipole Mikrostrip ............................................................................ 33

Gambar 3.4 Return Loss Sebelum Iterasi ...................................................................................... 34

Gambar 3.5 VSWR Sebelum Iterasi .............................................................................................. 34

Gambar 3.6 Impedansi Masukkan Sebelum Iterasi ........................................................................ 35

Gambar 3.7 Pola Radiasi Sebelum Iterasi ...................................................................................... 35

Gambar 4.1 Antena Dipole Mikrostrip .......................................................................................... 37

Gambar 4.2 Cara pengambilan data Pola Radiasi .......................................................................... 38

Gambar 4.3 Software Wifi Analyzer ............................................................................................. 38

Gambar 4.4 Hasil pengambilan data parameter ............................................................................. 40

Gambar 4.5 Pola Radiasi Azimuth ................................................................................................. 41

Gambar 4.6 Pola Radiasi Elevasi ................................................................................................... 42

Gambar 4.7 Grafik perbandingan nilai VSWR antara hasil Pengukuran dan Simulasi .................. 45

Gambar 4.8 Grafik perbandingan nilai Return Loss antara hasil Pengukuran dan Simulasi .......... 45

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Beberapa penelitian tentang antena Dipole Mikrostrip [10] ............................................ 10

Tabel 3.1 Spesifikasi antena yang diharapkan [12] ......................................................................... 26

Tabel 3.2 Dimensi Antena Tanpa Iterasi ........................................................................................ 32

Tabel 3.3 Parameter Antena Dipole Mikrostrip dari Hasil Simulasi ............................................... 33

Tabel 4.1 Data Hasil Simulasi Perancangan Awal dan Setelah Optimalisasi .................................. 40

Tabel 4.2 Data Parameter Antena Tanpa Directional Coupler ........................................................ 41

Tabel 4.3 Data Parameter Antena Menggunakan Directional Coupler ........................................... 42

Tabel 4.4 Data Perbandingan Hasil Pengukuran dan Hasil Simulasi .............................................. 43

Tabel 4.5 Data Perbandingan Pengukuran Hasil Perancangan dengan Hasil Implementasi ............ 43

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Antena adalah alat yang digunakan untuk mengirim dan menerima data melalui

gelombang elektromagnetik, tergantung pada pemakaian dan penggunaan frekuensi.

Kelangsungan telekomunikasi teknologi didukung oleh akses dan sistem kerja seperti

antena. Ada berbagai macam antena yang sering digunakan yaitu antena monopole, antena

dipole, antena yagi, antena dipole mikrostrip dan lainnya. Pada saat ini, sudah banyak antena

yang dibuat dengan ukuran dan frekuensi kerja yang berbeda-beda dan telah digunakan

dalam kehidupan sehari-hari. Namun, sebagian besar dari antena yang telah diproduksi

memiliki ukuran yang cukup besar dan belum mampu bekerja pada frekuensi yang tinggi

serta membutuhkan ruang yang cukup luas untuk ditempati pada saat penggunannya. Selain

itu, biaya produksi dari antena-antena tersebut relatif cukup tinggi atau mahal. Kebanyakan

antena yang sudah diproduksi berdasar pada jenis antena isotropik untuk merancang dan

menganalisa antena yang kompleks, seperti: antena parabola, antena TV dan antena radio.

Radiasi dari antena isotropik memancar ke segala arah dengan intensitas yang sama. Oleh

sebab itu, pola pancaran antena isotropik berupa bola. Semakin populernya komunikasi

nirkabel membuat kebutuhan akan antena meningkat.

Seiring dengan semakin majunya teknologi semikonduktor, menyebabkan ukuran dari

perangkat komunikasi yang digunakan semakin mengecil. Oleh karena itu dibutuhkan suatu

antena dengan bentuk fisik yang kompak, mudah difabrikasi serta memiliki performa tinggi

untuk diaplikasikan pada perangkat telekomunikasi nirkabel yang ada. Salah satu penelitian

sebelumnya tentang antena tersebut adalah” Perancangan dan Realisasi Antena Mikrostrip

Bentuk Fraktal Seirpinski Gasket pada beberapa Range Frekuensi dengan Menggunakan

Substrat Rogers 4003”, yang disusun oleh Iqbal Adhiyogo [1]. Pada tugas akhir yang disusun

oleh Iqbal Adhiyogo dirancang sebuah antena fraktal seirpinski gasket monopole yang

menghasilkan polaradiasi unidireksional. Hal ini dikarenakan antena mikrostrip memiliki

beberapa keunggulan, diantaranya bentuk fisik yang relatif kecil, ringan, serta mudah dalam

perancangan dan fabrikasinya. Namun demikian, antena mikrostrip juga memiliki

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

kekurangan, yaitu gain yang rendah dan bandwidth yang sempit. Antena dipole mikrostrip

adalah jawaban dari permasalahan diatas. Berdasarkan bentuk patch-nya antena mikrostrip

terbagi menjadi beberapa jenis seperti patch segiempat, patch segitiga, patch lingkaran,

patch elips dan dipole. Antena dipole setengah gelombang merupakan tipe antena dipole

yang sering digunakan, sebab cenderung lebih efisien. Jadi kombinasi antara antena dipole

setengah gelombang dengan antena mikrostrip yang kemudian disebut antena dipole

mikrostrip.

Antena dipole mikrostrip adalah elemen planar yang terdiri dari sepasang bilah

konduktor tipis yang terpasang pada sebuah bahan dielektrik [2]. Antena dipole mikrostrip

memiliki bentuk yang hampir sama dengan antena mikrostrip, tetapi ada sedikit perbedaan

pada panjang dan lebar rasionya. Kelebihan antena dipole mikrostrip dibandingkan dengan

antena mikrostrip adalah bandwidthnya yang lebih lebar. Selain itu, kelebihan antena dipole

mikrostrip dibandingkan dengan antena lainnya yaitu ukurannya yang relatif lebih kecil dan

mudah diperbanyak. Antena dipole mikrostrip dengan frekuensi 2,4 GHz memiliki beberapa

ciri khas, yaitu: bekerja dengan tanpa overlapping (menumpuk), standar wireless adalah B,

G dan N, jangkauan jaringan yang lebih luas dan tingkat gangguan yang lebih tinggi [3].

Kelebihan dari frekuensi 2,4 GHz adalah memiliki toleransi pemakaian dan gangguan yang

lebih kecil jika dibandingkan dengan frekuensi lainnya. Selain itu, adapun kerugian dari

penggunaan frekuensi 2,4 GHz yakni: memiliki jumlah channel yang lebih sedikit, frekuensi

ini lebih banyak gangguan dan penggunanya lebih banyak. Tingkat pemakaian frekuensi 2,4

GHz harus disesuaikan dengan daya pemakaian yang diinginkan. Antena dipole mikrostrip

ini dibuat karena memiliki ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan antena mikrostrip

lainnya seperti patch segi empat dan segitiga. Jenis antena ini juga memiliki pola radiasi

yang omnidirectional sehingga lebih sesuai dengan peralatan yang point to multipoint.

Proposal Tugas akhir ini menitik-beratkan pada perancangan dan pembuatan antena

dipole mikrostrip dengan frekuensi kerja 2,4 GHz yang bisa digunakan untuk jaringan Wi-

Fi. Antena dipole mikrostrip adalah sepasang konduktor metal yang menempel di atas bahan

dielektrik. Antena dipole mikrostrip merupakan antena yang memiliki massa ringan, mudah

untuk difabrikasi, dengan sifatnya yang konformal sehingga dapat ditempatkan pada hampir

semua jenis permukaan. Selain dengan ukurannya lebih kecil dibandingkan dengan antena

jenis lain, antena mikrostrip juga sangat sesuai dengan kebutuhan saat ini sehingga dapat

diintegrasikan dengan peralatan telekomunikasi lain. Proposal Tugas akhir ini disusun untuk

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

memperbarui tugas akhir tersebut, dengan merealisasikan sebuah antena dipole mikrostrip

dengan tujuan pola radiasi yang pancarkan omnidirectional. Oleh karena itu, antena dipole

mikrostrip lebih cocok digunakan sebagai penerima karena pola radiasi antenanya menyebar

kesegala arah seperti donat sedangkan untuk antena fraktal seirpinski gasket monopole pada

penelitian terdahulu hanya memancar ke satu arah saja atau unidirectional. Dengan alasan

berikut, maka dibuatlah tugas akhir dengan judul “Perancangan dan Implementasi Antena

Dipole Mikrostrip dengan Frekuensi 2,4 GHz”.

1.2 TUJUAN DAN MANFAAT

Tujuan penelitian adalah membuat antena dipole mikrostrip 2,4 GHz. Selain itu,

memberikan dugaan karakteristik antena dipole mikrostrip dengan hasil simulasi CST

Microwave 2018 sebelum dilakukan fabrikasi dan menganalisa karakteristik antena dengan

membandingkan hasil simulasi dan hasil uji laboraturium.

Manfaat penelitian adalah untuk diperoleh perancangan dan pembuatan antena jenis

dipole mikrostrip. Selain itu, antena dipole mikrostrip yang dibuat dapat bekerja pada

frekuensi tinggi dan begitu juga dengan karakteristik dari antena dipole mikrostrip itu

sendiri. Untuk selanjutnya juga sebagai alat atau referensi yang dapat dikembangakan lebih

jauh lagi dengan desain antena dipole mikrostrip yang lebih efektif dan efisien.

1.3 BATASAN MASALAH

Dalam pembuatan dan penelitian antena ini dibutuhkan beberapa batasan masalah

yang bertujuan untuk menghindari meluasnya materi pembahasan pada tugas akhir ini. Oleh

karena itu, dalam perancangan antena dipole mikrostrip ini terdapat beberapa batasan

masalah, yaitu:

1. Perancangan antena dipole mikrostrip menggunakan software CST Microwave 2018.

2. Antena dipole mikrostrip yang akan direalisasikan bekerja pada frekuensi 2,4 GHz.

3. Bahan yang digunakan dalam pembuatan antena dipole mikrostrip yaitu: Printed

Circuit Board (PCB).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

1.4 METODE PENELITIAN

Metodologi yang digunakan dalam penelitian dan pembuatan alat ini adalah sebagai

berikut:

1. Studi Pustaka

Studi literatur dengan mempelajari referensi dari buku-buku dan makalah-

makalah dari pustaka yang berhubungan dengan perancangan antena dipole

mikrostrip, cara mengimplementasikan antena dipole mikrostrip, cara mendesain

antena dipole mikrostrip dengan menggunakan pengukuran desain antena, dan

mengetahui cara kerja dari antena dipole mikrostrip.

2. Perancangan

Perancangan antena dipole mikrostrip dengan menggunakan beberapa

komponen, yakni: plat tembaga, sma connector tipe female dan patch microstrip.

Selain itu, juga menggunakan beberapa perangkat pendukung untuk menghitung dan

membaca parameter-parameter antena yang sudah difabrikasi, seperti kabel koaksial

dan spectrum analyzer. Semua komponen dan alat yang telah dijelaskan di atas

bertujuan untuk menunjang pembuatan antena dipole mikrostrip yang akan dibuat.

Merancang antena dipole mikrostrip di software simulator untuk mengetahui

ukuran dari antena yang akan dibuat dan paramter-parameter antena yang dihasilkan,

yakni: lebar antena, panjang antena, VSWR, bandwidth, gain, return loss, impedansi

masukkan dan pola radiasi antena dipole mikrostrip.

3. Implementasi Perancangan

Mengimplementasikan perancangan antena dipole mikrostrip bertujuan untuk

mengetahui ukuran dari antena yang telah didesain sudah sesuai atau belum dengan

desain yang telah dibuat pada software simulator. Selain itu, untuk diuji coba hasil

pengukurannya: sudah sesuai atau belum dengan target dan hasil yang diinginkan.

4. Pengambilan Data

Pengambilan data pada antena dipole mikrostrip dengan mengukur nilai dari

parameter-parameter antena, seperti: parameter VSWR, bandwidth, gain, return loss,

impedansi masukkan dan pola radiasi dari antena yang telah dihasilkan.

5. Analisis dan Penyimpulan Data

Analisis data dilakukan dengan tujuan untuk membandingkan nilai parameter-

parameter antena dari antena yang telah difabrikasi atau dicetak dengan nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

parameter-parameter antena pada hasil perancangan simulasi pada software simulator

sudah sesuai atau belum. Penyimpulan data dapat dilihat dari data analisis yang telah

dibuat.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

2 BAB II

DASAR TEORI

2.1 FREKUENSI KERJA PADA WIRELESS FIDELITY (WI-FI)

Sejak awal Wi-Fi, ada banyak standar Wi-Fi baru yang bertujuan untuk meningkatkan

kecepatan Wi-Fi dan jangkauan Wi-Fi. Pada tahun 2009, standar Wi-Fi 802.11n (juga

dikenal sebagai Wi-Fi 4) dirilis, yang merupakan standar pertama yang beroperasi di pita

frekuensi Wi-Fi 2,4 GHz dan 5 GHz. Sejak itu, sebagian besar router telah beralih dari

single-band ke dual-band, artinya mereka dapat memilih antara dua band frekuensi Wi-Fi

untuk mengirimkan sinyal nirkabel [4].

Pita frekuensi adalah rentang frekuensi gelombang radio yang digunakan untuk

mengirimkan data dalam spektrum nirkabel, dan selanjutnya dapat dipecah menjadi saluran

Wi-Fi. (Semakin tinggi frekuensi, semakin cepat transmisi data dan semakin pendek rentang

sinyal.) Pita frekuensi Wi-Fi adalah rentang frekuensi dalam spektrum nirkabel yang

dirancang untuk membawa Wi-Fi: 2,4 GHz dan 5 GHz. TechTarget mengatakan bahwa pita

frekuensi Wi-Fi tidak berlisensi (misalnya: tidak memerlukan izin khusus untuk digunakan).

Inilah yang membuat pita frekuensi Wi-Fi lebih rentan terhadap gangguan, dan itulah

sebabnya jaringan Wi-Fi di rumah dan perangkat yang terhubung mungkin mengalami sinyal

yang buruk. Ada 4 perbedaan utama pita frekuensi Wi-Fi antara 2,4 GHz Wi-Fi dan 5 GHz

Wi-Fi [5], yaitu:

1. Cakupan Jaringan Wi-Fi

Dalam hal jangkauan Wi-Fi, 2,4 GHz mengalahkan 5 GHz. Pada pita 2,4 GHz,

frekuensi yang lebih rendah yang ditransmisikan disini dapat lebih mudah menembus

benda padat.

2. Kecepatan Jaringan Wi-Fi

Pita frekuensi 5 GHz yang lebih tinggi menggantikan jangkauannya yang lebih

pendek dengan kecepatan Wi-Fi yang lebih cepat daripada pita 2,4 GHz. Sebagai

perbandingan, band 2,4 GHz akan mendukung kecepatan antara 450 Mbps dan 600

Mbps, sementara 5 GHz akan mendukung kecepatan hingga 1.300 Mbps.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

3. Interferensi Saluran Bersama

Pada pita 2,4 GHz, terdapat opsi untuk memilih dari 11 saluran Wi-Fi, di mana

3 di antaranya tidak tumpang tindih. Dalam pita 5 GHz, terdapat opsi untuk memilih

dari 45 saluran Wi-Fi, di mana 24 di antaranya tidak tumpang tindih. Saluran yang

tumpang tindih merupakan penyebabkan gangguan jaringan, jadi dengan

membandingkan dua pita frekuensi Wi-Fi, dapat dengan mudah dilihat bahwa 5 GHz

menyediakan lebih sedikit ruang untuk interferensi saluran bersama.

Penting juga untuk dicatat bahwa dalam pita 2,4 GHz, tidak hanya menerima

interferensi dari jaringan Wi-Fi lain, tetapi sejumlah gangguan jaringan yang memadai

di sini berasal dari peralatan rumah tangga lain yang juga memakai sinyal 2,4 GHz.

4. Kompatibilitas Perangkat

Mengingat fakta bahwa standar Wi-Fi 802.11n (Wi-Fi 4) telah ada selama

hampir satu dekade sekarang, sebagian besar teknologi nirkabel telah dibangun untuk

mendukung kedua band yakni: 2,4 GHz dan 5 GHz. Namun, jika beberapa dari orang

yang menggunakan Wi-Fi memiliki peralatan atau perangkat jaringan lama dari pra-

2009, ada kemungkinan orang-orang tersebut hanya kompatibel dengan band 2,4 GHz.

2.2 ANTENA

Antena didefinisikan oleh Webster's Dictionary sebagai “perangkat yang biasanya

terbuat dari logam (sebagai batang atau kawat) untuk memancarkan atau menerima

gelombang radio. "Definisi Standar IEEE dari istilah untuk Antena (IEEE Std 145–1983) ∗

mendefinisikan antena sebagai “alat untuk memancarkan atau menerima gelombang radio"

[6]. Dengan kata lain antena adalah transisi struktur antara ruang bebas dan perangkat

pemandu. Panduan itu sebagai perangkat atau saluran transmisi yang dapat berbentuk garis

koaksial atau pipa berlubang (waveguide), dan digunakan untuk mengangkut energi

elektromagnetik dari transmisi sumber ke antena, atau dari antena ke penerima.

Arti lainnya juga mengatakan bahwa antena sebagai sinyal listrik yang dilakukan di

antara titik dalam satu dari dua cara: melalui saluran transmisi atau melalui ruang kosong

menggunakan antena di terminal. Saluran transmisi membatasi sinyal listrik dan energi dari

gelombang elektromagnetik yang terkait ke wilayah dekat, atau di dalam, saluran transmisi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Ini juga situasi untuk sirkuit konvensional di mana tidak ada energi yang tampak jauh dari

sirkuit. Sirkuit konvensional yang lebih kecil dari 1 meter, misalnya, jauh lebih kecil dari

ukuran panjang gelombang untuk frekuensi operasi hingga banyak MHz dan dengan

demikian tidak memancarkan. Analisis sirkuit konvensional menggunakan model elemen

disatukan di mana elemen (resistor, kapasitor, dan induktor) diasumsikan memiliki semua

bidang terbatas pada tingkat elemen.

Saluran transmisi sering menggunakan sistem konduktor yang seimbang atau

selungkup logam untuk membatasi energi menjadi sepenuhnya internal ke saluran transmisi

atau sangat dekat. Antena memiliki tujuan yang berlawanan, yaitu: untuk mendorong sinyal

listrik untuk mencapai jarak yang jauh dari antena dan memancarkan radiasi. Misalnya,

antena pemancar yang baik akan menghasilkan kerapatan daya yang dapat dideteksi pada

jarak yang jauh dari sumber. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)

mendefinisikan antena sebagai "bagian dari sistem transmisi atau penerima yang dirancang

untuk memancarkan atau menerima gelombang elektromagnetik" [7]. Sangat tepat untuk

melihat antena sebagai transduser yang mengubah gelombang terpandu (atau terikat) pada

saluran transmisi menjadi gelombang elektromagnetik ruang bebas (untuk kasing transmisi)

atau sebaliknya (untuk kasing penerima). Agar antena menjadi efisien, antena harus

memiliki tingkat fisik yang setidaknya merupakan fraksi yang cukup besar dari panjang

gelombang pada frekuensi operasi.

2.3 ANTENA DIPOLE MIKROSTRIP

Antena dipole mikrostrip adalah antena yang berbentuk papan atau board tipis dan

mampu bekerja pada frekuensi yang sangat tinggi. Antena ini juga sering diartikan sebagai

elemen planar yang terdiri dari sepasang bilah konduktor tipis yang terdapat pada permukaan

dielektrik [8]. Antena ini terlihat sederhana karena hanya berupa lempeng PCB dan memiliki

bentuk yang kelihatan seperti antena mikrostrip patch, namun terdapat perbedaan pada rasio

panjang dan lebarnya. Antena mikrostrip persegi panjang dapat diklasifikasikan dalam dua

kategori utama yang bergantung pada rasio panjang dan lebarnya.

Sebuah antena mikrostrip persegi panjang dengan bidang yang sempit dinamakan

dipole mikrostrip, sedangkan antena persegi panjang dengan bidang yang lebih luas

dinamakan mikrostrip patch. Dibandingkan dengan antena mikrostrip lainnya, antena dipole

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

mikrostrip memiliki beberapa kelebihan, yaitu ukurannya yang lebih kecil dan bandwidth

yang lebih lebar. Secara umum, antena dipole mikrostrip hanya terdiri dari satu bagian

utama, yakni: substrate (bahan dielektrik berupa tembaga). Antena dipole mikrostrip bisa

dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Antena Dipole Mikrostrip [9]

Selain itu, terdapat juga persamaan untuk menghitung panjang total antena dipole

mikrostrip adalah sebagai berikut:

𝜆 =𝑐

𝑓√𝜀𝑒𝑓𝑓 (2.1)

Keterangan:

𝜀𝑒𝑓𝑓 = konstanta dielektrik efektif

𝜆 = panjang gelombang (m)

c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa

f = frekuensi resonansi (Hz)

Adapun terdapat model saluran transmisi yang hanya berlaku untuk ground plane tak

terbatas saja. Namun, untuk pertimbangan praktis, penting untuk memiliki bidang tanah

yang terbatas. Oleh karena itu, untuk desain ini, dimensi ground plane akan dihitung dengan

menggunakan persamaan berikut:

𝐿𝑔 = 6ℎ + 𝐿 (2.2)

𝑊𝑔 = 6ℎ +𝑊 (2.3)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

Keterangan:

𝐿𝑔 = panjang ground (mm)

𝑊𝑔 = lebar ground (mm)

ℎ = tebal substrat (mm)

Berikut adalah beberapa penelitian yang terkait tentang antena dipole mikrostrip yang

ditampilkan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Beberapa penelitian tentang antena Dipole Mikrostrip [10]

Aplikasi Antena Dipole Mikrostrip Capaian Antena Dipole Mikrostrip

Antena dipole mikrostrip untuk frekuensi

2,4 GHz

Bandwidth antena yang diperoleh sebesar

217 MHz pada frekuensi 2,283 GHz – 2,5

GHz pada VSWR ≤ 2 dengan pola radiasi

omnidirectional serta gain 5 dBi.

Antena dipole microstrip dualband untuk

aplikasi wideband

Bandwidth 22% dan 40% pada frekuensi

2,4 GHz. Antena dipole microstrip

dualband dengan return loss minimal -36

dB. Antena dirancang pada substrat FR4

dengan konstanta dielektrik 4,4 pada PCB

ganda.

2.4 BIDANG PATCH

Antena dipole mikrostrip biasa terdiri dari sepasang lapisan konduktor parallel yang

dipisahkan suatu medium dielektrik atau dikenal dengan nama substrat. Pada sususan ini,

lapisan konduktor atas atau patch berfungsi sebagai sumber radiasi dimana energi

elektromagnetik menyusur tepian dari sisi patch ke dalam substrat. Lapisan konduktor

bawah bertindak sebagai bidang ground pemantulan sempurna, mengembalikan energi

kembali melalui substrat menuju udara bebas. Secara fisik, patch berupa konduktor tipis

yang merupakan bagian suatu panjang gelombang yang membentuk luas, yang palel dengan

bidang ground. Patch terbuat dari bahan konduktor seperti tembaga atau emas yang

mempunyai bentuk bermacam-macam. Bentuk patch ini bisa berupa lingkaran, persegi,

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

persegi panjang, segitiga dan annular ring. Patch ini berfungsi untuk meradiasikan

gelombang elektromagnetik ke udara. Patch dan saluran pencatu biasanya terletak di atas

substrate. Ketebalan patch sangat tipis (t ≪ 𝜆0; 𝑡 = ketebalan patch).

Pemilihan material substrat berdasarkan parameter material yang diinginkan untuk

daya yang optimal pada suatu jarak frekuensi tertentu. Spesifikasi umum termasuk nilai

konstanta dielektrik dan ketebalan dengan nilai konstanta antara 2,2 < 𝜀𝑟 < 12 digunakan

untuk frekuensi operasi dari 1 GHz hingga 100 GHz. Ketebalan substrat penting untuk

diperhatikan ketika akan mendesain antena dipole mikrostrip. Kebanyakan substrat yang

diinginkan untuk kehandalan suatu antena dipilih yang tebal dengan konstanta dielektrik

yang rendah. Hal ini cenderung menghasilkan antena dengan bandwidth yang lebar dan

efisiensi yang tinggi akibat bebas dari loncatan medan tepi yang berasal dari patch dan

berpropagasi ke dalam substrat. Namun, hal ini menyebabkan volume antena menjadi besar

dan meningkatkan kemungkinan pembentukkan gelombang permukaan. Disisi lain, substrat

yang tipis dengan konstanta dielektrik yang tinggi mengurangi ukuran antena. Namun, akibat

adanya disipasi faktor yang lebih tinggi, menyebabkan efisiensinya menjadi lebih rendah

dan bandwidth kecil. Oleh karena itu, terdapat timbal balik yang menjadi dasar dalam

pembuatan antena dipole mikrostrip yang harus diperhatikan.

Selain itu, terdapat juga beberapa komponen penting yang harus diperhatikan dan

digunakan dalam pembuatan antena dipole mikrostrip [11], antara lain:

1. Coaxial Cable (Kabel Koaksial)

Kabel koaksial adalah suatu jenis kabel yang menggunakan dua buah konduktor.

Pusatnya berupa inti kawat padat yang dilingkupi oleh sekat yang kemudian dililiti lagi oleh

kawat berselaput konduktor. Jenis kabel ini biasa digunakan untuk jaringan dengan bandwith

yang tinggi. Kabel koaksial mempunyai pengalir tembaga di tengah (centre core).

Lapisan plastik (dielectric insulator) yang mengelilingi tembaga berfungsi sebagai

penebat di antara tembaga dan metal shielded. Lapisan metal berfungsi untuk menghalang

sembarang gangguan luar dari lampu, motor, and perlatan elektonik lain. Lapisan paling luar

adalah lapisan plastik yang disebut Jaket Plastik. Lapisan ini berfungsi seperti jaket yaitu

sebagai pelindung bagian terluar.

Kabel koaksial biasa disebut juga BNC (Bayonet Naur Connector) atau coax kabel ini

sering digunakan untuk kabel antena tv dan sering juga digunakan pada jaringan LAN. Kabel

ini biasanya banyak digunakan untuk mentransmisikan sinyal frekuensi tinggi mulai 300

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

kHz keatas. Karena kemampuannya dalam menyalurkan frekuensi tinggi tersebut, maka

sistem transmisi dengan menggunakan kabel koaksial memiliki kapasitas kanal yang cukup

besar, seperti yang terlihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Kabel Koaksial

Terdapat juga beberapa fungsi atau penggunaan dari Kabel Koaksial berikut, antara

lain:

1) Kabel koaksial digunakan dalam jaringan LAN terutama pada Topologi Bus

yang banyak menggunakan kabel koaksial. Kesulitan utama dari penggunaan

kabel koaksial adalah sulit untuk mengukur apakah kabel koaksial yang

dipergunakan benar-benar matching atau tidak. Karena kalau tidak benar-benar

diukur secara benar akan merusak NIC (Network Interface Card) yang

dipergunakan dan kinerja jaringan menjadi terhambat, tidak mencapai

kemampuan maksimalnya.

2) Untuk mentransmisikan frekuensi tinggi mulai dari 300 kHz keatas, dan

penggunaan kabel ini mempunyai kanal frekuensi yang sangat besar.

3) Dalam penggunaan sehari-hari, kabel koaksial banyak dijumpai pada antena

televisi, antena pemancar radio, dan juga kabel jaringan LAN. Penggunaan kabel

koaksial dalam jaringan internet melengkapi instalasi kabel UTP yang juga

berperan penting dalam jaringan LAN.

4) Kabel ini sering digunakan sebagai kabel antena TV. Kabel ini merupakan kabel

yang paling banyak digunakan pada LAN, karena memiliki perlindungan

terhadap derau yang lebih tinggi, murah dan mampu mengirimkan data dengan

kecepatan standar.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

5) Untuk mentransmisikan sinyal frekuensi tinggi mulai 300 kHz keatas. Karena

kemampuannya dalam menyalurkan frekuensi tinggi tersebut, maka sistem

transmisi dengan menggunakan kabel koaksial memiliki kapasitas kanal yang

cukup besar.

6) Kegunaan kabel koaksial adalah untuk melakukan transmisi data kecepatan

tinggi dan juga digunakan untuk membagi sinyal broadband atau sinyal

frekuensi tinggi. Kabel koaksial biasa ditemukan pada barang-barang elektronik

misalnya antena TV.

2. Connector

Yang dimaksud dengan Konektor (connector) dalam Teknik Elektronika adalah suatu

komponen Elektro-Mekanikal yang berfungsi untuk menghubungkan satu rangkaian

elektronika ke rangkaian elektronika lainnya ataupun untuk menghubungkan suatu

perangkat dengan perangkat lainnya. Pada umumnya, konektor terdiri konektor Plug (male)

dan konektor Socket (female).

Konektor SMA (Sub Miniature versi A) adalah konektor RF koaksial semi presisi yang

dikembangkan pada 1960-an sebagai antarmuka konektor minimal untuk kabel koaksial

dengan mekanisme kopling tipe-sekrup. Untuk ukuran tipe male 7/16 inci (11 mm)

melingkar atau heks dan female 3/8 in (9,5 mm) ulir eksternal). Bentuk konektor SMA bisa

dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Konektor SMA Female

3. Spectrum analyzer

Spectrum analyzer adalah alat ukur serbaguna dalam melakukan pengukuran sinyal

pada domain frekuensi. Sebuah penganalisa dapat dipakai untuk melakukan pengukuran

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

sinyal pada suatu transmitter yang memerlukan pengukuran parameter seperti frekuensi,

power, gain, dan noise. Spectrum analyzer juga digunakan untuk menyelidiki mengenai

distribusi energi sepanjang spektrum frekuensi dari sinyal listrik yang diketahui. Dari

penyelidikan ini diperoleh informasi yang sangat berharga mengenai lebar bidang frekuensi

(bandwidth), efek berbagai jenis modulasi, pembangkitan sinyal yang palsu dan begitu juga

pada semua manfaatnya dalam perencanaan dan pengujian rangkaiaan RF (radio frequency).

Spectrum analyzer mempunyai fungsi secara khusus untuk mengukur beberapa besaran

sinyal dalam suatu spectrum frekuensi yang terbatas. Spectrum analyzer merupakan sebuah

penerima sinyal secara pasif, yang berarti sinyal yang diterima hanya ditampilkan saja untuk

mengukur sinyal elektrik yang melalui atau ditransmisikan oleh sebuah sistem atau

perangkat.

Sinyal yang ditampilkan oleh spectrum analyzer akan dianalisis oleh pengguna untuk

mengetahui parameter sinyal tersebut. Dengan mengetahui parameter sinyal tersebut,

pengguna dapat menentukan kinerja, menemukan masalah, dan sebagainya terkait dengan

sistem atau perangkat tersebut. Spectrum Analyzer bisa terlihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Spectrum Analyzer

2.5 DIMENSI ANTENA DIPOLE MIKROSTRIP

Dalam perancangan antena dipole mikrostrip, terlebih dahulu harus dihitung dimensi

antena yang akan dibuat khususnya panjang dari lengan dipole tersebut. Untuk memperoleh

dimensi antena dipole mikrostrip, harus diketahui parameter-parameter dari bahan yang akan

digunakan, yaitu tebal dielektrik (h), dan konstanta dielektrik. Elemen substrat (substrate)

berfungsi sebagai bahan dielektrikum dari antena dipole mikrostrip yang membatasi elemen

peradiasi dengan elemen pentanahan. Elemen ini memiliki jenis yang bervariasi yang dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

digolongkan berdasarkan nilai permitivitas relatif (εr) dan ketebalan (h). Kedua nilai tersebut

mempengaruhi frekuensi kerja, bandwidth, dan juga efisiensi antena yang akan dibuat.

Ketebalan substrat jauh lebih besar daripada ketebalan logam peradiasi. Semakin tebal

substrat maka bandwidth akan semakin meningkat tetapi akan berpengaruh terhadap

timbulnya gelombang permukaan (surface wave).

Bidang pentanahan (ground plane) berfungsi sebagai pembumian bagi sistem antena

mikrostrip. Elemen pentanahan ini umumnya memiliki jenis bahan yang sama dengan

elemen peradiasi yaitu berupa logam tembaga. Untuk menghitung panjang dari lengan dipole

mikrostrip, terlebih dahulu harus dihitung konstanta dielektrik efektif (𝜀𝑒𝑓𝑓) dari dipole

mikrostrip menggunakan persamaan berikut:

𝜀𝑒𝑓𝑓 =𝜀𝑟+1

2+𝜀𝑟−1

2(

1

√1+12𝑑

𝑊

) (2.4)

Keterangan:

𝜀𝑟 = konstanta dielektrik

d = tebal dielektrik (mm)

W = lebar lengan dipole (mm)

Sehingga diperoleh panjang total dari lengan dipole mikrostrip menggunakan persamaan

berikut:

𝐿 =𝜆

2 (2.5)

Keterangan:

𝜆 = panjang gelombang (m)

L = panjang total lengan dipole (m)

Selain panjang lengan dipole mikrostrip, hal lain yang perlu dilakukan perhitungan

adalah lebar saluran pencatu (Wf). Saluran pencatu yang digunakan dalam perancangan

memiliki impedansi 50 Ω. Lebar saluran pencatu dapat diperoleh dengan menggunakan

persamaan berikut:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

𝐵 =377𝜋

2𝑍0√𝜀𝑟 (2.6)

dimana:

𝑊𝑓 =2ℎ

𝜋𝐵 − 1 − ln(2𝐵 − 1) +

𝜀𝑟−1

2𝜀𝑟[ln(𝐵 − 1) + 0,39 −

0,61

𝜀𝑟] (2.7)

Keterangan:

𝑊𝑓 = lebar saluran pencatu (mm)

2.6 PARAMETER ANTENA DIPOLE MIKROSTRIP

Ada beberapa parameter penting sebagai parameter antena yang biasanya ditentukan

pada pengamatan medan jauh (far field). Parameter-parameter tersebut adalah sebagai

berikut:

2.6.1 IMPEDANSI MASUKKAN

Umumnya, antena dipandang sebagai beban saluran transmisi dengan impedansi

tertentu, impedansi ini dikenal dengan impedansi masukan dari antena dan dapat ditentukan

dengan persamaan berikut:

𝑍𝑖𝑛 = 𝑅𝑙 + 𝑅𝑟 + 𝑗𝑋𝑎 (2.8)

Dimana 𝑍𝑖𝑛 mewakili impedansi input, 𝑅𝑙 adalah Resistansi kerugian, 𝑅𝑟 adalah

resistansi radiasi, 𝑋𝑎 adalah reaktansi. Jika koefisien refleksi dikenal:

𝑍𝑖𝑛 = 𝑍𝑜 (1+𝑆11

1−𝑆11) (2.9)

Dimana 𝑍𝑖𝑛 mewakili impedansi masukan, 𝑍0 adalah impedansi parameter saluran

transmisi, dan 𝑆11 sebagai koefisien refleksi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

Impedansi masukan dapat digunakan untuk menentukan transfer daya maksimum

antara saluran transmisi dan antena, akan terjadi ketika kedua impedansi sama. Jika terjadi

ketidaksesuaian antara kedua impedansi, sinyal akan dipantulkan ke pemancar, dan mungkin

menyebabkan kegagalan pemancaran sinyal.

2.6.2 VOLTAGE STANDING WAVE RATIO (VSWR)

Perbandingan antara amplitudo gelombang berdiri (standing wave) maksimum (|V|

max) dengan minimum (|V| min). Pada saluran transmisi ada dua komponen gelombang

tegangan, yaitu tegangan yang dikirimkan (V0+) dan tegangan yang direfleksikan (V0-).

Perbandingan antara tegangan yang direfleksikan dengan tegangan yang dikirimkan disebut

koefisien refleksi tegangan (T) pada persamaan berikut:

T =𝑉0−

𝑉0+ =

𝑍𝑙−𝑍0

𝑍𝑙+𝑍0 (2.10)

Keterangan:

ZL = impedansi beban

Z0 = impedansi saluran

Sedangkan persamaan yang digunakan untuk mencari nilai VSWR atau S, adalah

seperti yang terlihat pada persaman berikut:

𝑠 =|| 𝑚𝑎𝑥

|𝑣| 𝑚𝑖𝑛=1+|𝑟|

1−|𝑟| (2.11)

Kondisi terbaik adalah ketika nila VSWR sama dengan 1 atau S = 1, yang berarti tidak

ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna, tetapi pada prakteknya sangat

sulit untuk diperoleh. Oleh sebab itu, biasanya nilai standar VSWR yang diizinkan dalam

perancangan antena adalah tidak lebih dari atau ≤ 2.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

2.6.3 BANDWIDTH

Bandwidth suatu antena diartikan sebagai besar rentan frekuensi kerja dari suatu

antena yang berhubungan dengan beberapa parameter diantaranya impedansi input, pola

radiasi dan polarisasi yang memenuhi standar.

Nilai bandwidth dapat diketahui melalui nilai frekuensi bawah dan frekuensi atas dari

suatu antena telah diketahui sebelumnya. Frekuensi bawah adalah frekuensi terendah dan

frekuensi atas adalah frekuensi tertinggi dari frekuensi kerja antena. Untuk mencari

bandwidth dari suatu antena dapat menggunakan persamaan (9).

BW = 𝑓ℎ−𝑓𝑙

𝑓𝑐× 100% (2.12)

𝑓𝑐 =𝑓ℎ−𝑓𝑙

2× 100% (2.13)

Keterangan:

𝑓ℎ = frekuensi atas (Hz)

𝑓𝑙 = frekuensi bawah (Hz)

𝑓𝑐 = frekuensi tengah (Hz)

Bandwidth dalam persen disebut juga dengan fractional bandwidth (FBW) yang

mengukur seberapa lebar band yang dapat dicapai oleh antena. Nilai dari fractional

bandwidth bervariasi antara 0 sampai 2 atau dalam persen antara 0 % sampai 200 %. Antena

yang memiliki FBW sebesar 20 % atau lebih disebut dengan antena wideband, sedangkan

antena yang memiliki FBW lebih dari 50 % disebut antena ultra-wideband.

2.6.4 RETURN LOSS

Return loss adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang direfleksikan

terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan. Return loss dapat terjadi karena adanya

diskontinuitas (mismatched) di antara saluran transmisi dengan impedansi masukan beban

(antena). Return loss dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (12):

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

RL(dB) = 20 log10 |T| (2.14)

Frekuensi kerja dari antena yang baik adalah ketika return loss bernilai ≤ 10 dB

sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar

dibandingkan dengan gelombang yang ditransmisikan, atau dengan kata lain saluran

transmisi sudah matching. Nilai parameter ini menjadi salah satu acuan dalam melihat

apakah suatu antena sudah dapat bekerja pada frekuensi yang diharapkan atau tidak.

2.6.5 POLA RADIASI

Pola radiasi adalah representasi grafik dari sifat radiasi antena sebagai fungsi koordinat

ruang. Sifat radiasi tersebut meliputi kerapatan fluks, intensitas radiasi, kuat medan, atau

polarisasi. Biasanya sifat dari radius yang sangat dipentingkan atau diprioritaskan adalah

persebaran secara tiga dimensi atau dua dimensi dari energi yang diradiasikan antena. Pola

radiasi terjadi karena arus listrik dalam suatu antena selalu dikelilingi oleh medan magnetis.

Arus listrik bolak balik (alternating current) menyebabkan muatan-muatan listrik bebas

dalam antena akan mendapat percepatan, sehingga timbul suatu medan elektromagnetik.

Medan elektromagnetik tersebut bolak-balik akan berjalan menjauhi antena dalam bentuk

gelombang elektromagnetik.

Pola radiasi di daerah dekat antena tidaklah sama seperti pola radiasi pada jarak jauh.

Istilah medan dekat merujuk pada pola medan yang berada dekat antena, sedangkan istilah

medan jauh merujuk pada pola medan yang berada di jarak jauh. Medan jauh juga disebut

sebagai medan radiasi dan merupakan hal yang diinginkan. Biasanya, daya yang dipancarkan

adalah yang diinginkan. Oleh karena itu, pola antena biasanya diukur di daerah medan jauh.

Untuk pengukuran pola radiasi, sangat penting untuk memiliki jarak yang cukup besar untuk

berada di medan jauh, jauh di luar medan dekat. Jarak dekat minimum yang diperbolehkan

bergantung pada dimensi antena berkaitan dengan panjang gelombang.

Selain itu, terdapat beberapa bentuk dari pola radiasi:

1) Pola Isotropic: antena yang memiliki radiasi sama besar ke segala arah. Antena

seperti ini akan memiliki pola radiasi berbentuk bola. Pola radiasi isotropic

seperti terlihat pada Gambar 2.5.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

Gambar 2.5 Pola Radiasi Isotropic

2) Pola Directional: antena yang memiliki pola radiasi lebih efektif pada arah-arah

tertentu saja. Pola radiasi jenis ini seperti terlihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Pola Radiasi Directional

3) Pola Omnidirectional: antena yang memiliki pola radiasi yang sama hanya pada

bidang tertentu, seperti terlihat pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Pola Radiasi Omnidirectional

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Persentase bagian-bagian dari pola radiasi yang ditunjukkan sebagai lobe. Lobe

tersebut dapat diklasifikasikan menjadi main (utama), side (samping), dan back (belakang).

Berikut adalah penjelasan dan gambar tentang pola radiasi antena:

1) Main lobe merupakan arah radiasi maksimum. Main lobe bisa terlihat pada

Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Pola Radiasi Main Lobe

2) Side lobe merupakan lobe-lobe yang lebih kecil dibandingkan dengan main lobe

yang disebut dengan minor lobe atau bisa dikatakan sebagai lobe selain main

lobe, seperti terlihat pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Pola Radiasi Side Lobe

3) Back lobe, merupakan lobe yang arahnya 1800 dengan main lobe. Side lobe dan

back lobe merupakan minor lobe yang keberadaannya tidak diharapkan. Hal ini

karena lobe-lobe kecil ini biasanya menyebabkan pemborosan energi dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

penyebab interferensi utama bila dioperasikan sebagai antena penerima. Pola

radiasi back lobe terlihat seperti pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Pola Radiasi Back Lobe

2.6.6 GAIN

Gain adalah perbandingan antara intensitas radiasi suatu antena pada suatu arah

utama dengan intensitas radiasi dari antena isotropik yang menggunakan sumber daya

masukkan yang sama dan untuk menyatakan ini, power gain didefinisikan sebagai 4𝜋 kali

rasio dari intensitas pada suatu arah dengan daya yang diterima antena. Hal ini dinyatakan

dengan persamaan berikut.

𝐺(𝜃, 𝜙) = 4𝜋𝑈(𝜃,∅)

𝑃𝑖𝑛 (2.15)

Ketika antena digunakan pada suatu sistem, biasanya lebih menarik pada bagaimana

efisien suatu antena untuk memindahkan daya yang terdapat pada terminal input menjadi

daya radiasi. Direktivitas merupakan besaran yang menyatakan perbandingan antara

kerapatan daya maksimal dengan kerapatan rata-rata. Pada antena yang tidak memiliki

kerugian, G=D. Gain menetukan seberapa besar sebuah antena memfokuskan energi

pancarnya.

Gain dari suatu antena terkait dengan direktivitas dan efisiensinya. Hubungan antara

gain dengan direktivitas adalah seperti pada persamaan berikut:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

𝐺 = 𝑘. 𝐷 (2.16)

Keterangan:

D = directivity

𝑘 = efisiensi antena

Jika dalam hasil pengukuran alat setelah difabrikasi, yang didapatkan adalah power

gain, berikut adalah rumus untuk menghitung gain seperti terdapat pada persamaan berikut:

𝐺2 = 𝑃𝑟2 − 𝑃𝑟1 + 𝐺1 (2.17)

Metode yang paling banyak digunakan untuk mengukur gain antena adalah metode

perbandingan. Cara ini mempergunakan penguatan standar untuk menentukan penguatan

absolut. Awalnya dilakukan pengukuran gain relative terhadap antena standar yang

penguatannya sudah diketahui.

Pada awalnya, antena yang diukur ditempatkan sebagai penerima dan daya yang

diterima antena diteruskan ke beban yang sesuai sambil direkam. Sesudah itu, antena

pembanding atau referensi menggantikan antena yang diukur dan daya yang diterima

diteruskan ke beban yang sesuai yang sama sambil direkam juga. Untuk kedua keadaan,

antena diarahkan pada polarisasi yang sesuai dan penerimaan maksimumnya. Dalam kedua

pengukuran daya pemancar tetap sama dan kondisi di daerah penerimaan juga sama, hanya

terjadi penggantian antena saja. Terdapat dua jenis gain, yaitu:

1) Absolute gain

Didefenisikan sebagai perbandingan antara intensitas radiasi yang diterima

antara suatu antena terhadap antena pembanding dengan input daya yang sama. Antena

pembanding pada absolute gain berupa antena isotropik.

2) Relative gain

Didefenisikan sebagai perbandingan antara intensitas radiasi yang diterima

antara suatu antena terhadap antena pembanding dengan input daya yang sama. Antena

pembanding pada relative gain biasanya berupa antena dipole ½ λ.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

2.7 Penambahan Komponen

Penambahan komponen pada saat pengambilan data dengan tujuan untuk sebagai

pembanding dengan data asli yang telah diambil sebelumnya. Tambahan komponen tersebut

untuk melihat perbedaan dari parameter-parameter antena yang dijadikan acuan sebagai

keberhasilan suatu antena. Dalam hal ini, kira-kira data parameter yang telah diambil tanpa

dengan menggunakan komponen tambahan lebih baik dari pengambilan data parameter

dengan menggunakan komponen tambahan.

2.7.1 Directional Coupler Directional coupler adalah sebuah komponen yang digunakan untuk mengukur

pantulan, dan mempunyai kemampuan untuk mengarahkan sinyal. Directional coupler

sering digunakan untuk pengukuran pada frekuensi radio. Tetapi, bisa juga digunakan untuk

pengukuran pada frekuensi-frekuensi rendah. Directional coupler memiliki beberapa

kemampuan, yaitu: mengarahkan sinyal dan mengkopling sinyal. Komponen tambahan

directional coupler bisa dilihat pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11 Directional Coupler

2.7.2 Connector BNC Kabel koaksial biasa disebut juga BNC (Bayonet Naur Connector) atau COAX. Kabel

ini sering digunakan untuk kabel antena TV dan sering juga digunakan pada jaringan LAN.

Kabel koaksial biasa disebut juga BNC (Bayonet Naur Connector) atau COAX. Kabel ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

sering digunakan untuk kabel antena tv dan sering juga digunakan pada jaringan LAN.

Connector BNC atau kabel koaksial bisa dilihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Connector BNC

2.7.3 GW Instek USG LF-44 (USG Signal Generator) GW Instek meluncurkan generator sinyal RF Seri USG yang baru, yang hadir dengan

lima model untuk memenuhi kebutuhan pengguna dan merupakan generator sinyal RF yang

kompatibel dengan antarmuka dan rentang frekuensi dari 35MHz hingga 4400MHz. Seri

USG menyediakan output sinyal gelombang kontinu (CW) tanpa fungsi modulasi sinyal.

Atenuasi elektronik bawaan dari Seri USG memungkinkan rentang daya yang dapat

disesuaikan dari -30dBm hingga 0dBm. Seri USG memiliki beberapa mode operasional

termasuk frekuensi tetap, sapuan frekuensi, lompatan frekuensi, dan sapuan daya. Generator

sinyal RF Seri USB, dengan batasan bandwidth frekuensi, memberikan kinerja keluaran

harmonik yang lebih rendah. GW Instek USG LF-44 bisa dilihat pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13 USG Signal Generator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

3 BAB III

PERANCANGAN ANTENA

3.1 PERANCANGAN UMUM ANTENA DIPOLE MIKROSTRIP

Proses dalam merancang suatu antena yang pertama dilakukan adalah menentukan

parameter antena seperti: frekuensi kerja, return loss, VSWR, gain dan bandwidth antena.

Merancang dan membuat antena dipole mikrostrip yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz.

Perancangan antena ini bertujuan untuk mendapatkan parameter antena dipole mikrostrip

dengan bandwidth tertentu. Selain itu, dilakukan juga proses fabrikasi antena dipole

mikrostrip yang memiliki sifat sesuai dengan desain dan nilai gain antena, pola radiasi, dan

bandwidth yang lebih baik. Untuk mencapai perancangan ini, dilakukan persiapan sesuai

spesifikasi teknis.

Bahan substrat yang digunakan adalah jenis FR4 dengan konstanta dielektrik sebesar

4,4 dan ketebalan substrat sebesar 1,6 mm. Ketebalan substrat berpengaruh terhadap

parameter bandwidth, semakin tebal substrat maka bandwidth akan semakin meningkat,

tetapi berpengaruh terhadap timbulnya gelombang permukaan (surface wave). Begitu juga

sebaliknya, semakin kecil tebal substrat maka efek gelombang permukaan semakin kecil

sehingga diharapkan dapat meningkatkan kinerja antena seperti return loss, bandwidth, dan

gain. Spesifikasi antena yang akan dibuat terlampir pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Spesifikasi antena yang diharapkan [12]

No Parameter Antena Nilai

1. Frekuensi Kerja Antena 2,4 GHz

2. Gain ≤ 10 dBi

3. Impedansi Masukkan ≤ 50 Ω

4. VSWR ≤ 2

5. Return Loss ≤ -10 dB

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

3.2 TAHAPAN PERANCANGAN ANTENA

Tahap perancangan antena dipole mikrostrip yang akan dilakukan terlihat pada

Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Antena

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

3.3 KONSTRUKSI PERALATAN

Peralatan yang digunakan dalam fabrikasi antena dipole mikrostrip ini menggunakan

perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Perangkat keras yang

digunakan untuk fabrikasi dan pengukuran antena menggunakan network analyzer,

sedangkan perangkat lunak menggunakan CST Microwave 2018 yang digunakan untuk

melakukan simulasi dan untuk mengetahui karakteristik atau kinerja antena dipole

mikrostrip.

Perangkat keras yang digunakan untuk membuat dan mengukur antena dipole

mikrostrip, yaitu:

1. Substrat dielektrik FR4, sebagai substrat antena.

2. Connector SMA 50 Ω

3. Kabel Koaksial

4. Spectrum Analyzer

Selain itu, terdapat juga perangkat lunak (software) yang digunakan untuk mendesain

antena, yaitu:

1. CST Microwave 2018

Perangkat lunak ini digunakan untuk merancang dan mensimulasikan antena

yang akan dibuat. Setelah disimulasikan akan didapatkan beberapa parameter antena

seperti frekuensi kerja, bandwidth, impedansi input, return loss, VSWR, pola radiasi

dan gain.

2. Microsoft Visio

Perangkat ini digunakan untuk membuat diagram alir perancangan antena dipole

mikrostrip.

3.4 TAHAPAN SIMULASI ANTENA

Diagram alir penelitian pada skripsi ini dapat dilihat pada Gambar 3.2. Penelitian

dimulai dengan menentukan frekuensi kerja dan jenis substrat yang akan digunakan.

Selanjutnya melakukan perancangan antena secara teoritis terhadap ukuran dipole

microstrip. Tahap dari perancangan simulasi antena dipole mikrostrip yang akan dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

terlihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Diagram Alir Perancangan Simulasi Antena

Hal pertama yang dilakukan dalam pengerjaan antena adalah menentukan parameter-

parameter yang mempengaruhi desain dari antena yang akan dirancang. Setelah ditentukan

semua parameter yang dibutuhkan, kemudian menentukan frekuensi antena dan jenis

substrat yang akan digunakan. Selanjutnya, menghitung panjang dan lebar antena dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

menggunakan persamaan-persamaan yang sudah ada. Setelah simulasi perancangan antena

dipole mikrostrip dengan frekuensi 2,4 GHz menggunakan software desain antena,

kemudian nilai yang telah dihitung menggunakan persamaan dimasukkan ke dalam simulasi

nilai-nilai dari panjang antena. Selain itu, dilakukan penambahan waveguide port agar

simulasi dapat dijalankan.

Setelah semua parameter telah sesuai dan didapatkan desain antena dipole mikrostrip

sesuai maka dilakukan running simulation untuk melihat hasilnya sudah sesuai atau belum

dengan parameter antena yang diharapkan. Jika parameter yang diharapkan berupa nilai

VSWR ≤ 2 dan nilai return loss ≤ -10 dB telah didapatkan pada frekuensi kerja 2,4 GHz,

maka dapat dilakukan fabrikasi dari antena. Namun, jika parameter antena belum sesuai

dengan yang diharapkan, maka dilakukan optimasi terlebih dahulu hingga sesuai dengan

parameter antena yang ingin dicapai. Setelah antena di fabrikasi, akan dilakukan pengujian

dan pengukuran antena. Pengujian dan pengukuran antena ini akan dilakukan di

laboratorium. Saat melakukan pengujian secara real, apabila hasil pengujian tidak sesuai

dengan parameter antena yang ingin dicapai, maka perlu dilakukan optimasi lagi pada

fabrikasi antena untuk memperoleh hasil yang sesuai.

Optimasi perancangan dilakukan untuk mendapatkan hasil yang paling optimal. Hal

ini dilakukan dengan cara mengatur ukuran dipole mikrostip.

3.5 PERANCANGAN ANTENA DIPOLE MIKROSTRIP

Tahapan antena pertama kali adalah menentukan karakteristik antena yang diinginkan,

sesuai dengan diagram alir yang telah dibuat. Karakteristik antena yang dimaksud yaitu

frekuensi kerja dan VSWR. Pada perancangan ini diharapkan dapat memberikan

karakteristik hasil yang diinginkan yaitu [13]:

1. Frekuensi kerja : 2,4 GHz

2. Impedansi karakteristik : 50 Ω (koaksial konektor SMA)

3. VSWR : ≤ 2

4. Gain : ≤ 10 dBi

5. Return Loss : ≤ -10 dB

6. Pola radiasi antena : Omnidirectional

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tahap pertama perancangan adalah merancang antena dipole mikrostrip. Optimasi

perancangan dilakukan untuk mendapatkan hasil yang paling optimal. Hal ini dilakukan

dengan cara mengatur ukuran antena dipole mikrostip.

Perancangan dimensi antena dipole mikrostrip untuk frekuensi 2,4 GHz dibagi atas

perhitungan panjang dan lebar dari lengan dipole. Pada perancangan antena dipole

mikrostrip, lebar dari antena dipole ditetapkan sebesar 2 mm dan jarak dari kedua lengan

dipole antena adalah 0,1 mm.

3.5.1 PERANCANGAN DIMENSI ANTENA

Pada perancangan dimensi antena dipole mikrostrip untuk frekuensi 2,4 GHz, dicari

panjang total lengan dipole (L) dengan lebar dipole (W) sebesar 2 mm.

1) Berdasarkan persamaan (2.4), (2.5) dan (2.1) diperoleh panjang total antena dipole

miksrostrip sebagai berikut:

𝜀𝑒𝑓𝑓 =4,4 + 1

2+4,4 − 1

2

(

1

√1 + 121,62 )

= 1,3643

𝑐 = 3 ∗ 108

𝜆 =3 𝑥 108

24 𝑥 108 .√1,3643 = 107 mm

𝐿 =107

2= 53,5 mm

2) Berdasarkan persamaan (2.6) dan (2.7) diperoleh lebar antena dipole mikrostrip

sebagai berikut:

𝐵 =377 ∗ 3,14

2 ∗ 50√4,4= 5,64

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

𝑊𝑓 =2 ∗ 1,6

3,14∗ 5,64 − 1 − ln(2 ∗ 5,64 − 1) +

4,4 − 1

2 ∗ 4,4

∗ [ln(5,64 − 1) + 0,39 −0,61

4,4] = 3,05 mm

3) Berdasarkan persamaan (2.2) dan (2.3) diperoleh panjang dan lebar ground sebagai

berikut:

Panjang Ground

𝐿𝑔 = 6 ∗ (1,6) + 53,5 = 63,1 mm

Lebar Ground

𝑊𝑔 = 6 ∗ (1,6) + 3,05 = 12,65 mm

Dalam perancangan antena ini tidak menggunakan pencatu tapi dirancang

menggunakan internal port dengan jarak kedua patch 0,1 mm, dengan impedansi saluran

sebesar 50 Ω.

3.5.2 HASIL PERHITUNGAN DIMENSI ANTENA

Berdasarkan perhitungan secara teoritis diperoleh ukuran antena dipole mikrostrip

tanpa iterasi pada frekuensi 2,4 GHz, diperlihatkan pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Dimensi Antena Tanpa Iterasi

Ukuran Lambang Nilai

Panjang lengan dipole L1 26,75 mm

Panjang lengan dipole L2 26,75 mm

Lebar lengan dipole W1 3,05 mm

Lebar lengan dipole W2 3,05 mm

Jarak antar lengan dipole g 2 mm

Panjang substrat L 63,1 mm

Lebar substrat W 12,65 mm

Tebal Substrat h 1,6 mm

Tebal Patch t 0,035 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

Setelah diperoleh ukuran panjang total dan lebar pada antena dipole mikrostrip tanpa

iterasi untuk frekuensi 2,4 GHz, kemudian dilakukan perancangan untuk menentukan

panjang total dan lebar antena. Hasil perancangan tanpa iterasi dapat dilihat pada Gambar

3.3.

Gambar 3.3 Dimensi Antena Dipole Mikrostrip

Berikut merupakan parameter antena dipole mikrostrip dari hasil simulasi tanpa

iterasi atau optimasi seperti terlihat pada Tabel 3.3.

Tabel 3.3 Parameter Antena Dipole Mikrostrip dari Hasil Simulasi

Parameter Antena Nilai

Frekuensi Kerja 8,92 GHz

Bandwidth 417 MHz

Retrurn Loss -18,704 dB

VSWR 1,26

Gain 1,635 dB

Directivity 3,827 dBi

Impedansi Masukkan 58,65+j9,24

Pola Radiasi Directional

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

Di bawah ini, ditampilkan juga hasil perencanaan perancangan antena dipole

mikrostrip tanpa iterasi dengan menggunakan software CST Microwave 2018, seperti

berikut:

1. Return Loss

Pada hasil perancangan tanpa iterasi, menunjukan antena dipole mikrostrip bekerja

pada frekuensi 8,92 GHz. Bandwidth yang dihasilkan sebesar 417 MHz dengan rentang

frekuensi sebesar 8,71 GHz - 9,13 GHz. Hasil simulasi tanpa iterasi yang telah dirancang

masih sangat jauh dari hasil yang diharapkan, seperti terlihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Return Loss Sebelum Iterasi

2. VSWR

Pada perancangan tanpa iterasi, menunjukan antena mendapatkan VSWR bernilai

1,26. Hasil simulasi tanpa iterasi yang telah dirancang masih sangat jauh dari hasil yang

diharapkan seperti pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 VSWR Sebelum Iterasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

3. Impedansi Masukkan

Pada perancangan tanpa iterasi, menunjukan antena dipole mikrostrip bekerja pada

frekuensi 8,92 GHz dan mendapatkan impedansi masukkan sebesar 58,65 + j9,24 seperti

pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Impedansi Masukkan Sebelum Iterasi

4. Pola Radiasi

Pada perancangan tanpa iterasi, menunjukan antena bekerja pada frekuensi 8,92 GHz

dan menghasilkan pola radiasi directional karena radiasinya hanya mengarah pada suatu

derajat tertentu. Hasil simulasi tanpa iterasi yang telah dirancang bisa dilihat pada Gambar

3.7.

Gambar 3.7 Pola Radiasi Sebelum Iterasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

3.5.3 PENGUJIAN ANTENA SETELAH FABRIKASI

Berdasarkan hasil perhitungan dimensi antena tanpa iterasi secara teoritis dan simulasi

dengan software simulator di atas, maka langkah selanjutnya adalah perencanaan proses

pengujian visual hasil fabrikasi setelah antena dipole mikrostrip dicetak atau dalam istilah

antena disebut dengan proses fabrikasi. Adapun pengukuran yang dilakukan untuk

mengetahui parameter-parameter dari antena yang telah dirancang dan difabrikasi dalam

proposal Tugas Akhir ini. Perencanaan pengujian visual hasil fabrikasi PCB meliputi

pengukuran parameter VSWR, bandwidth, gain, return loss, impedansi masukkan dan pola

radiasi. Pengukuran parameter-parameter tersebut mengunakan alat ukur signal generator

sebagai sinyal penerima dan spectrum analyzer sebagai sinyal pengirim konfigurasi

pengukurannya. Perencanaan proses pengujian visual hasil fabrikasi dilakukan dengan cara

sebagai berikut:

a) Probe 50Ω pada input spectrum analyzer dipasang, lalu kalibrasi dengan

memasukan sinyal dari signal generator untuk melakukan validasi pengukuran

dengan cara membuat kondisi alat ukur sesuai standar.

b) Setelah kalibrasi selesai hubungkan konektor input 50Ω pada antena yang akan

diukur pada probe yang terpasang di spectrum analyzer dan signal generator.

c) Untuk menampilkan rentang frekuensi sebagai pengamatan, digunakan tombol

start dan tombol stop pada spectrum analyzer.

d) Signal generator dan spectrum analyzer dinyalakan dengan frekuensi 2,4 GHz

sebagai frekuensi kerja antena.

e) Tampilkan parameter-parameter yang akan dilihat pada spectrum analyzer.

Selain pengujian untuk mengetahui parameter-parameter antena diatas, terdapat

pengujian berikutnya yaitu: dengan memasangkan antena hasil rancangan pada sebuah Wi-

Fi router dan mengukur level daya sinyal terima pada perangkat mobile yang menangkap

sinyal dari antena Wi-Fi router tersebut. Hasil dari pengujian tersebut akan dibandingkan

dengan level daya terima dari antena dipole mikrostrip.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

4 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai hasil pengujian dan implementasi dari

perancangan antena dipole mikrostrip yang dapat beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz dan

kemudian akan disimulasikan serta dilakukan optimalisasi dari karakteristik dimensi antena

menggunakan software CST STUDIO SUITE 2018. Pengujian antena dipole mikrostrip

dibutuhkan untuk mengetahui kinerja yang dihasilkan oleh antena dipole mikrostrip yang

telah difabrikasi atau dicetak. Data yang didapat dari pengujian antena dipole mikrostrip

digunakan dalam proses analisis. Proses analisis dapat digunakan untuk mengembangkan

antena dipole mikrostrip yang dibuat agar dapat bekerja secara maksimal. Adapun parameter

yang akan dibahas adalah VSWR, gain, pola radiasi, return loss.

4.1 Hasil Implementasi Antena

4.1.1 Bentuk Fisik Antena Dipole Mikrostrip Perancangan antena dipole mikrostrip hasil simulasi kemudian difabrikasi dengan

menggunakan bahan substrat FR-4, sehingga didapatkan bentuk antena seperti terlihat pada

Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Antena Dipole Mikrostrip

Substrat

Lengan Dipole

SMA Connector

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

4.1.2 Cara Pengambilan Data Setelah Fabrikasi

1. Pengambilan Data Parameter Pola Radiasi

Pengambilan data parameter pola radiasi dengan cara berikut:

Antena dipole mikrostrip disambungkan dengan kabel koaksial dengan port

SMA connector tipe female karena port SMA connector pada antena adalah tipe

male.

Kabel koaksial yang telah disambungkan ke antena dipole mikrostrip

disambungkan lagi ke port SMA connenctor bertipe female yang terdapat pada

router.

Sesudah itu, untuk melacak jaringan antena tersebut, digunakanlah aplikasi Wifi

Analyzer yang ada pada Android Handphone.

Langkah pengambilan data parameter pola radiasi di atas seperti terlihat pada

Gambar 4.2 dan Gambar 4.3.

Gambar 4.2 Cara pengambilan data Pola Radiasi

Gambar 4.3 Software Wifi Analyzer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

Wifi Analyzer seperti terlihat pada Gambar 4.3 di atas, terdapat pada hp android yang

biasanya kita gunakan, yakni pada playstore. Untuk bisa diakses di hp, terbih dahulu kita

mendownload aplikasi tersebut. Setelah didownload, barulah bisa dihubungkan dengan

router dengan nama ElektroSpot yang tersambungkan dengan antena. Cara membaca data

parameter pola radiasi yang ada pada aplikasi tersebut, yaitu dengan melihat berapa besar

dBm yang ditangkap oleh antena dipole mikrostrip seperti contoh pada Gambar 4.3 diatas,

yaitu sebesar - 46 dBm.

Pengambilan data parameter pola radiasi dilakukan beberapa kali sesuai sudut elevasi,

yakni dari 00 sampai 3600 secara vertikal dan horizontal. Setelah semua data parameter pola

radiasi tersebut didapat, kemudian dimasukkan ke excel untuk diolah dan membentuk pola

radiasi Azimuth dan pola radiasi Elevasi seperti terlihat pada Gambar 4.5 dan Gambar 4.6.

2. Pengambilan Data Parameter Return Loss, VSWR, Impedansi

Masukkan dan Power Gain

Untuk menguji hasil rancangan, dilakukan pengukuran pada antena yang telah

difabrikasi menggunakan Spectrum Analyzer dan Network Analyzer. Parameter yang

diukur adalah VSWR, return loss, impedansi antena, pola radiasi dan power gain.

Pengambilan data parameter return loss, vswr, impedansi masukkan dan power gain

dengan cara berikut:

Kabel koaksial dengan port SMA connector tipe female disambungkan dengan

port tipe male yang ada di antena dipole mikrostrip.

Sisi lain dari kabel tersebut disambungkan ke BNC connector yang memiliki 3

port dan disambungkan ke spectrum analyzer.

Selain itu, sisi lain dari BNC disambungkan ke GW Instek USG LF-44 yang

dihubungkan langsung dari CPU. Tujuan dipasangkannya GW Instek USG ini

untuk meluncurkan generator sinyal RF yang kompatibel dengan antarmuka dan

rentang frekuensi dari 35MHz hingga 4400MHz. Seri USG ini menyediakan

output sinyal gelombang kontinu (CW) tanpa fungsi modulasi sinyal.

Port BNC yang lainnya dihubungkan ke spectrum analyzer untuk menampilkan

keluaran dari gelombang antena tersebut.

Langkah pengambilan data parameter di atas seperti terlihat pada Gambar 4.4.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Gambar 4.4 Hasil pengambilan data parameter

4.2 Hasil Simulasi Antena

Dari hasil simulasi awal antena dipole mikrostrip 2,4 GHz sebelum difabrikasi,

diketahui bahwa antena belum bekerja dengan baik pada frekuensi yang diinginkan,

sehingga proses optimalisasi dimensi antena perlu dilakukan. Optimalisasi dilakukan dengan

cara mengubah-ubah panjang dari lengan antena atau patch antena dipole mikrostrip

sehingga diperoleh hasil yang diinginkan. Data hasil dari optimalisasi dapat dilihat pada

lampiran 1. Gambar dari data parameter hasil simulasi antena dapat dilihat pada lampiran 3.

Data hasil simulasi antena dipole mikrostrip sebelum difabrikasi dapat dilihat seperti

terdapat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Data Hasil Simulasi Perancangan Awal dan Setelah Optimalisasi

Parameter Antena Nilai Perancangan Awal Nilai Setelah Optimasi

Return Loss -18,704 dB -35,402 dB

VSWR 1,26 1,0435

Impedansi Masukkan 58,65+j9,24 51,611+j0,617

Gain 1,635 dB 2,034 dBi

Pola Radiasi Directional Directional

Spectrum Analyzer

USG Signal Generator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

4.3 Hasil Pengukuran Antena Setelah Difabrikasi

4.3.1 Pengukuran Antena Tanpa Directional Coupler Hasil pengukuran antena dipole mikrostrip setelah difabrikasi dilakukan setelah hasil

simulasi dari antena sudah dioptimalisasi. Hal ini bertujuan agar antena yang dicetak,

hasilnya bisa sesuai dengan antena yang diharapkan. Gambar dari hasil pengambilan data

antena setelah difabrikasi terdapat pada lampiran 3. Hasil data parameter antena dipole

mikrostrip bisa dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Data Parameter Antena Tanpa Directional Coupler

Parameter Antena Nilai

Return Loss 0,11 dB

VSWR 158,024

Impedansi Masukkan 48,664

Power Gain -64,63 dBm

Selain data parameter antena di atas, terdapat juga data parameter pola radiasi. Hasil

pengukuran parameter pola radiasi antena dipole mikrostrip dengan frekuensi 2,4 GHz pada

sudut Azimuth (data pola radiasi diambil secara horizontal) dan sudut Elevasi (data pola

radiasi diambil secara vertikal) ditunjukkan seperti terlihat pada Gambar 4.5 dan Gambar

4.6.

Gambar 4.5 Pola Radiasi Azimuth

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

Gambar 4.6 Pola Radiasi Elevasi

4.3.2 Pengukuran Antena Menggunakan Directional Coupler Setelah diperoleh data parameter antena dipole mikrostrip dengan frekuensi 2,4 GHz

setelah difabrikasi tanpa menggunakan directional coupler, maka proses selanjutnya adalah

melakukan pengukuran data parameter pada antena dengan menggunakan directional

coupler. Tujuan pengambilan data parameter antena dengan menggunakan directional

coupler, hanya untuk mengetahui seberapa besar pengaruh directional coupler terhadap

parameter antena dipole mikrostrip tersebut. Berikut adalah pengukuran data parameter

antena setelah difabrikasi atau dicetak dengan menggunakan directional copler seperti

terlihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Data Parameter Antena Menggunakan Directional Coupler

Parameter Antena Nilai

Return Loss 2,38 dB

VSWR 7,334

Impedansi Masukkan 366,717

Power Gain -67,24 dBm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

4.4 Perbandingan Data Hasil Simulasi dan Pengukuran

Perbandingan data parameter hasil simulasi, pengukuran tanpa directional coupler dan

pengukuran menggunakan directional coupler bertujuan untuk melihat perbandingan atau

perbedaan dari ketiga data tersebut. Gambar data hasil simulasi, pengukuran tanpa

menggunakan directional coupler dan pengukuran dengan menggunakan directional

coupler tersebut bisa dilihat di lampiran 3. Data hasil pengukuran dari hasil simulasi,

pengukuran tanpa directional coupler, pengukuran menggunakan directional coupler dan

tabel perbandingan untuk pengukuran hasil perancangan dengan hasil implementasi dapat

dilihat pada Tabel 4.4 dan Tabel 4.5.

Tabel 4.4 Data Perbandingan Hasil Pengukuran dan Hasil Simulasi

Parameter Antena Hasil Simulasi

Pengukuran

Tanpa Directional

Coupler

Pengukuran

Dengan Directional

Coupler

Return Loss -35,402 dB 0,11 dB 2,38 dB

VSWR 1,0435 158,024 7,334

Impedansi Masukkan 51,611+j0,617 48,664 366,717

Power Gain 9,701 dBm -64,63 dBm -67,24 dBm

Tabel 4.5 Data Perbandingan Pengukuran Hasil Perancangan dengan Hasil Implementasi

Parameter Antena Hasil

Perancangan

Pengukuran tanpa

Directional Coupler

Pengukuran

dengan

Directional

Coupler

Return Loss -18,704 dB 0,11 dB 2,38 dB

VSWR 1,26 158,024 7,334

Impedansi Masukkan 58,65+j9,24 48,664 366,717

Power Gain 9,701 dBm -64,63 dBm -67,24 dBm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

Nilai gain yang didapatkan berasal dari perhitungan pada Persamaan (2.17):

𝐺2 = 𝑃𝑟2 − 𝑃𝑟1 + 𝐺1 = −67,24 − (−64,63) + 10,1 = 7,49 𝑑𝐵𝑚. Nilai gain tersebut agak

jauh dari target, tetapi antenanya masih layak karena hasilnya masih di bawah spesifikasi

yaitu ≤ 10 dBi. Hal ini disebabkan oleh rugi-rugi kabel koaksial dan gelombang

elektromagnetik lainnya, dan nilai gain dari hasil simulasi 𝐺2 = 𝑃𝑟2 − 𝑃𝑟1 + 𝐺1 = 1,635 −

2,034 + 10,1 = 9,431.

4.5 Analisis Data Hasil Simulasi Dan Pengukuran Antena

4.5.1 Analisis Hasil Simulasi Antena Hasil simulasi yang akan dilakukan pembahasan pada bagian ini adalah ukuran antena

dan parameter antena berkaitan dengan return loss, VSWR, impedansi masukkan, gain dan

pola radiasi. Tujuan dengan dimodelkannya antena dipole mikrostrip adalah untuk

meminimalisasi panjang fisik antenanya. Panjang dimensi antena yang dibuat dalam bentuk

dipole mikrostrip dapat menjadi lebih kecil dibandingkan panjang dimensi antena lainnya.

Begitu juga dengan antena dipole mikrostrip, panjang dimensi antenanya bisa berubah jika

dibuat dengan metode lainnya.

Dari hasi simulasi antena dipole mikrostrip 2,4 GHz sebelum difabrikasi, diketahui

bahwa antena belum bekerja dengan baik pada frekuensi yang diinginkan. Proses

optimalisasi dimensi antena perlu dilakukan. Optimalisasi dilakukan dengan mengubah-

ubah panjang dari lengan antena dipole mikrostrip atau patch antena dipole mikrostrip. Maka

dari itu, diperoleh hasil yang diinginkan atau sesuai dengan hasil perencanaan awalnya. Jika

antena mikrostrip dipole dimodelkan dengan teknik optimalisasi dimana ukuran patch

antena didapatkan sebesar 52,5 mm. Dilihat pada hasil perancangan 53,5 mm adalah ukuran

panjang total antena tanpa optimalisasi pada frekuensi 2,4 GHz dan 52,5 mm pada saat

optimalisasi, maka diperoleh persentase panjang dimensi antena berkurang sebesar 1,86 %.

𝐹𝑟𝑎𝑘𝑡𝑎𝑙 𝑖𝑡𝑒𝑟𝑎𝑠𝑖 1 = 53,5 − 52,5

53,5 𝑥 100%

= 1,86 %

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

4.5.2 Analisis Hasil Simulasi dan Pengukuran Antena Hasil analisis berdasarkan data yang terlampir pada tabel di atas, bisa dikatakan bahwa

data pengukuran parameter antena setelah difabrikasi agak jauh dari hasil simulasi.

Perbedaan hasil simulasi dan pengukuran tersebut menghasilkan antena dipole mikrostrip

dengan frekuensi 2,4 GHz memiliki beberapa perbedaan pada data parameter. Analisis

perbandingan hasil pengukuran dan simulasi dilakukan untuk mengetahui kedekatan nilai

antara simulasi dan hasil fabrikasi antena. Gambar 4.7 merupakan grafik perbandingan nilai

simulasi dan pengukuran VSWR sedangkan Gambar 4.8 grafik perbandingan nilai simulasi

dan pengukuran return loss. Perbedaan kedua parameter tersebut seperti terlihat pada

Gambar 4.7 dan Gambar 4.8.

Gambar 4.7 Grafik perbandingan nilai VSWR antara hasil Pengukuran dan Simulasi

Gambar 4.8 Grafik perbandingan nilai Return Loss antara hasil Pengukuran dan Simulasi

Hasil simulasi dan pengukuran agak jauh dikarenakan pengaruh gelombang

elektromagnetik pada saat antena diukur. Pengaruh gelombang elektromagnetik tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

mempengaruhi gelombang yang dipancarkan oleh antena dipole mikrostrip sehingga hasil

paramter yang dihasilkan oleh antena dipole mikrostrip tidaklah optimal. Pengaruh

gelombang elektromagnetik terjadi karena pengukuran antena dipole mikrostrip dilakukan

di ruangan yang biasa, yakni di Laboratorium Telekomunikasi.

Sebaiknya pengukuran antena dipole mikrostrip atau juga untuk pnegukuran antena

lainnya diukur di ruangan khusus yang dinamakan dengan Ruangan Anechoic Chamber.

Ruangan Anechoic Chamber adalah ruangan yang mampu menyerap gelombang

elektromagnetik. Penyerapan gelombang elektromagnetik ini sangat berguna untuk

mengurangi pantulan dan interferensi gelombang. Sangat berguna untuk pengambilan atau

pengukuran antena karena bisa meningkatkan tingkat keakuratan hasil pengukuran antena

menjadi presisi. Persentasi keberhasilan data parameter antena dipole mikrostrip setelah

difabrikasi atau dicetak dibandingkan dengan hasil simulasi:

Return Loss

0,11 − (−35,402)

0,11 𝑥 100% = 32%

VSWR

158,024 − 1,0435

158,024 𝑥 100% = 1%

Impedansi Masukkan

48,664 − 51,611

48,664 𝑥 100% = 6%

Power Gain

−64,63 − 9,431

−64,63 𝑥 100% = 11%

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

4.6 Analisis Kesalahan Umum

Ada beberapa penyebab yang menyebabkan hasil pengukuran agak jauh dengan hasil

simulasi. Penyebabnya antara lain:

1. Adanya rugi-rugi pada kabel penghubung, konektor, tembaga pada substrat akan

mempengaruhi hasil.

2. Dalam simulasi tidak memperhitungkan temperatur dan kelembaban udara, tetapi pada

saat pengukuran antena dipole mikrostrip, pengaruh temperatur dan kelembaban juga

berpengaruh pada propagasi gelombang dan resistansi udara.

3. Proses penyolderan konektor SMA dengan saluran pencatu yang kurang baik akan

menyebabkan perbedaan hasil.

4. Terdapat ketidakpresisian dimensi antena dalam fabrikasi antena jika dibandingkan

dengan perancangan pada simulasi di software Computer Simulation Tools (CST)

Microwave Studio 2018. Sehingga menyebabkan sinyal mengalami pelemahan di

ruang bebas.

5. Pengukuran tidak dilakukan di ruangan anechoic chamber, sehingga memungkinkan

sinyal diserap atau dipantulkan oleh benda-benda yang ada di ruangan. Benda-benda

tersebut yaitu:

Manusia,

Alat-alat Elektronik,

Besi Logam yang berada pada ruangan uji.

Semua benda-benda telah disebutkan di atas juga akan memengaruhi nilai gain,

pola radiasi antena dan parameter antena lainnya. Selain itu, ada juga kelembapan

udara yang mempengaruhi parameter antena dipole mikrostrip.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Pada Skripsi ini telah dirancang antena dipole mikrostrip dengan frekuensi 2,4 GHz

yang dapat diaplikasikan pada Wireless Fidelity (WiFi). Berdasarkan simulasi yang

dilakukan pada antena diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu:

1. Antena dipole mikrostrip telah berhasil dirancang dan difabrikasi serta dapat bekerja

pada frekuensi 2,4 GHz.

2. Hal yang harus diperhatikan pada saat simulasi antena dipole mikrostrip dengan

frekuensi 2,4 GHz adalah ukuran pada dimensi patch atau lengan antena dan jarak

antara dua patch lengan dipolenya.

3. Dilihat dari analisa dan pembahasan bentuk dan ukuran antena bahwa antena dipole

mikrostrip dipole dengan optimalisasi pada frekuensi 2,4 GHz yang telah difabrikasi

dilakukan pengurangan dimensi patch antena dipole mikrostrip sebesar 1,86 %.

5.2 Saran

Saran yang dapat disampaikan pada Skripsi ini adalah sebagai berikut:

1. Simulasi antena dipole mikrostrip dapat dimodelkan atau dirancang dengan

menggunakan aplikasi lain yang bisa digunakan untuk merancang atau mendesain

antena, seperti: CST 2020, CST 2018, AWR Microwave 2004 dan 4NEC2.

2. Diusahakan agar pada saat perancangan awal antena, juga dilakukan opmilasisai untuk

mendapatkan hasil yang lebih optimal.

3. Pada saat proses fabrikasi antena, dalam hal ini antena dipole mikrostrip dan juga

untuk antena lainnya, diusahakan untuk dilakukan atau dicetak di pabrik percetakan

antena.

4. Pada waktu pengukuran antena setelah difabrikasi, disarankan untuk mengukur antena

dengan menggunakan alat ukur atau penggaris yang lebih presisi ketika antena hendak

diukur sendiri atau tidak di tempat percetakan yang seharusnya.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

6 DAFTAR PUSTAKA

[1] A. Putro, B. Prasetya, Y. Wahyu, S. Gasket, U. Frekuensi, and W. Ghz, 2012,

“PERANCANGAN DAN REALISASI ANTENA DIPOLE MIKROSTRIP FRAKTAL

Antena Mikrostrip Bentuk Fraktal Seirpinski Gasket pada beberapa.”

[2] A. H. Rambe, 2008, “Rancang Bangun Antena Mikrostrip,” Universitas

INDONESIA, pp. 6–21.

[3] R. Indra, 2017, “Analisis Frekuensi 2,4 GHz dan Pengertiannya,”

http://rickyindra002.blogspot.com/2017/10/analisis-frekuensi-24-ghz-dan.html.

[Online]. Available at: http://rickyindra002.blogspot.com/2017/10/analisis-

frekuensi-24-ghz-dan.html.

[4] Emworks, 2020, “STUDY OF 2.4GHZ ANTENNAS FOR WIRELESS WI-FI

APPLICATION.” [Online]. Available at:

https://www.emworks.com/application/study-of-24ghz-antennas-for-wireless-wi-fi-

application. [Accessed: 16-May-2020].

[5] S. Albano, 2019, “WiFi frequency bands: 2.4 GHz and 5 GHz.” [Online]. Available

at: https://www.minim.co/blog/wifi-frequency-bands-2.4-ghz-and-5-ghz. [Accessed:

20-May-2020].

[6] C. A. Balanis, 2005, Antenna Theory: Analysis and Design, 3rd Edition. .

[7] Warren L. Stutzman and Gary A. Thiele, 1390, Antenna Theory and Design. .

[8] and P. S. H. James, J. R, 1989, “Handbook Of Microstrip Antennas.” [Online].

Available at:

https://www.google.com/search?q=James%2C+J.+R%2C+and+P.+S+Hall.+1989.+

Handbook+Of+Microstrip+Antennas.+1st+ed.+London%2C+U.K.%3A+P.+Peregri

nus+on+behalf+of+the+Institution+of+Electrical+Engineers.&oq=James%2C+J.+R

%2C+and+P.+S+Hall.+1989.+Handbook+Of+Micro. [Accessed: 27-Mar-2020].

[9] P. Segitiga, D. U. Aplikasi, G. H. Z. D. A. N. Wimax, N. Sihombing, and A. H.

Rambe, 2004, “Studi perancangan antena mikrostrip,” pp. 37–43.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

[10] U. S. Utara and U. S. Utara, 2017, “Perancangan Antena Dipole mikrostrip dengan

Fraktal Cohen-Minkowski untuk Frekuensi 433 MHZ.”

[11] P. Studi, T. Telekomunikasi, and P. C. Riau, 2018, “FREKUENSI 1800 MHz DAN

2400 MHz FREKUENSI 1800 MHz DAN 2400 MHz DIPOLE D.”

[12] G. Nuansa, 2011, “RANCANG BANGUN ANTENA MIKROSTRIP DENGAN

METAMATERIAL CSRR PADA FREKUENSI 2,602,7 GHz.”

[13] A. B. Mutiara, R. Refianti, and Rachmansyah, 2011, “Design of microstrip antenna

for wireless communication at 2.4 GHZ,” Journal of Theoretical and Applied

Information Technology, vol. 33, no. 2, pp. 184–192

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-1

L A M P I R A N

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-2

Lampiran 1

Ukuran Antena Dipole Mikrostrip

Berikut ini adalah masukkan untuk software CST Microwave 2018 dari hasil

perhitungan dimensi antena dipole mikrostrip.

Tabel 1 Antena Dipole Mikrostrip Sebelum Optimalisasi

Tabel 2 Antena Dipole Mikrostrip Sebelum Optimalisasi

Tabel 3 Antena Dipole Mikrostrip Setelah Optimalisasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-3

Lampiran 2

Data Sudut Untuk Pola Radiasi Setelah Fabrikasi

Tabel 1 Sudut Pola Radiasi

Besar Sudut Hasil (dBm)

00 -33

100 -37

200 -34

300 -35

400 -37

500 -36

600 -30

700 -43

800 -44

900 -46

1000 -45

1100 -39

1200 -33

1300 -36

1400 -37

1500 -34

1600 -33

1700 -38

1800 -42

1900 -44

2000 -42

2100 -40

2200 -39

2300 -43

2400 -44

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-4

2500 -44

2600 -47

2700 -44

2800 -38

2900 -37

3000 -37

3100 -31

3200 -32

3300 -34

3400 -33

3500 -30

3600 -32

Tabel 2 Sudut Pola Radiasi

Besar Sudut Hasil (dBm)

00 -34

300 -30

600 -38

900 -41

1200 -34

1800 -45

2100 -31

2700 -48

3000 -46

3600 -33

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-5

Lampiran 3

Hasil Data Parameter Antena

• Hasil Simulasi Antena Sebelum Optimalisasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-6

• Hasil Simulasi Antena Sebelum Optimalisasi

1.0000000000e+009,+3.656778e-002,-8.708649e-001

1.0100000000e+009,+9.192931e-003,-8.738501e-001

1.0200000000e+009,-1.959487e-002,-8.738351e-001

1.0300000000e+009,-4.685041e-002,-8.737720e-001

1.0400000000e+009,-7.772846e-002,-8.725966e-001

1.0500000000e+009,-1.108663e-001,-8.675800e-001

1.0600000000e+009,-1.449628e-001,-8.633481e-001

1.0700000000e+009,-1.788976e-001,-8.574703e-001

1.0800000000e+009,-2.150538e-001,-8.475082e-001

1.0900000000e+009,-2.473073e-001,-8.339548e-001

1.1000000000e+009,-2.777058e-001,-8.203031e-001

1.1100000000e+009,-3.112813e-001,-8.032648e-001

1.1200000000e+009,-3.454452e-001,-7.866412e-001

1.1300000000e+009,-3.814949e-001,-7.680969e-001

1.1400000000e+009,-4.166950e-001,-7.448131e-001

1.1500000000e+009,-4.505814e-001,-7.180884e-001

1.1600000000e+009,-4.863669e-001,-6.889222e-001

1.1700000000e+009,-5.239646e-001,-6.562967e-001

1.1800000000e+009,-5.612698e-001,-6.195745e-001

1.1900000000e+009,-5.939587e-001,-5.804934e-001

1.2000000000e+009,-6.242779e-001,-5.390804e-001

1.2100000000e+009,-6.503390e-001,-4.953445e-001

1.2200000000e+009,-6.723266e-001,-4.488439e-001

1.2300000000e+009,-6.918015e-001,-4.034902e-001

1.2400000000e+009,-7.075880e-001,-3.563341e-001

1.2500000000e+009,-7.188668e-001,-3.121128e-001

1.2600000000e+009,-7.288490e-001,-2.657963e-001

1.2700000000e+009,-7.341717e-001,-2.187960e-001

1.2800000000e+009,-7.358739e-001,-1.708681e-001

1.2900000000e+009,-7.326502e-001,-1.234709e-001

1.3000000000e+009,-7.253752e-001,-7.415011e-002

1.3100000000e+009,-7.144631e-001,-2.681089e-002

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-7

1.3200000000e+009,-7.012495e-001,+1.748132e-002

1.3300000000e+009,-6.846641e-001,+6.348525e-002

1.3400000000e+009,-6.624785e-001,+1.066200e-001

1.3500000000e+009,-6.388224e-001,+1.476992e-001

1.3600000000e+009,-6.148475e-001,+1.859504e-001

1.3700000000e+009,-5.889193e-001,+2.232509e-001

1.3800000000e+009,-5.621116e-001,+2.562946e-001

1.3900000000e+009,-5.360566e-001,+2.883541e-001

1.4000000000e+009,-5.084050e-001,+3.190311e-001

1.4100000000e+009,-4.805832e-001,+3.462085e-001

1.4200000000e+009,-4.512632e-001,+3.724751e-001

1.4300000000e+009,-4.214892e-001,+3.950827e-001

1.4400000000e+009,-3.902292e-001,+4.139463e-001

1.4500000000e+009,-3.609571e-001,+4.303144e-001

1.4600000000e+009,-3.324973e-001,+4.454530e-001

1.4700000000e+009,-3.039427e-001,+4.600816e-001

1.4800000000e+009,-2.730733e-001,+4.754708e-001

1.4900000000e+009,-2.413675e-001,+4.889374e-001

1.5000000000e+009,-2.072150e-001,+4.982682e-001

1.5100000000e+009,-1.732774e-001,+5.059492e-001

1.5200000000e+009,-1.404627e-001,+5.105150e-001

1.5300000000e+009,-1.096508e-001,+5.148851e-001

1.5400000000e+009,-7.813796e-002,+5.199036e-001

1.5500000000e+009,-4.465554e-002,+5.236167e-001

1.5600000000e+009,-1.326454e-002,+5.241269e-001

1.5700000000e+009,+1.969020e-002,+5.225189e-001

1.5800000000e+009,+5.081738e-002,+5.184401e-001

1.5900000000e+009,+8.012259e-002,+5.135685e-001

1.6000000000e+009,+1.088525e-001,+5.080990e-001

1.6100000000e+009,+1.379713e-001,+4.994045e-001

1.6200000000e+009,+1.630241e-001,+4.896742e-001

1.6300000000e+009,+1.876213e-001,+4.789729e-001

1.6400000000e+009,+2.107712e-001,+4.693315e-001

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-8

1.6500000000e+009,+2.345429e-001,+4.586779e-001

1.6600000000e+009,+2.583101e-001,+4.489126e-001

1.6700000000e+009,+2.809352e-001,+4.355831e-001

1.6800000000e+009,+3.037399e-001,+4.247176e-001

1.6900000000e+009,+3.252476e-001,+4.129604e-001

1.7000000000e+009,+3.492379e-001,+4.020337e-001

1.7100000000e+009,+3.744084e-001,+3.860115e-001

1.7200000000e+009,+3.945717e-001,+3.675947e-001

1.7300000000e+009,+4.101908e-001,+3.479253e-001

1.7400000000e+009,+4.222974e-001,+3.347074e-001

1.7500000000e+009,+4.373434e-001,+3.206739e-001

1.7600000000e+009,+4.506901e-001,+3.066679e-001

1.7700000000e+009,+4.636979e-001,+2.910318e-001

1.7800000000e+009,+4.752839e-001,+2.751080e-001

1.7900000000e+009,+4.841485e-001,+2.585008e-001

1.8000000000e+009,+4.932982e-001,+2.437425e-001

1.8100000000e+009,+5.032851e-001,+2.271264e-001

1.8200000000e+009,+5.108265e-001,+2.096106e-001

1.8300000000e+009,+5.186437e-001,+1.920069e-001

1.8400000000e+009,+5.251953e-001,+1.729997e-001

1.8500000000e+009,+5.297615e-001,+1.552088e-001

1.8600000000e+009,+5.350377e-001,+1.381912e-001

1.8700000000e+009,+5.422332e-001,+1.223215e-001

1.8800000000e+009,+5.514658e-001,+1.024492e-001

1.8900000000e+009,+5.580735e-001,+8.034647e-002

1.9000000000e+009,+5.601684e-001,+6.096796e-002

1.9100000000e+009,+5.618009e-001,+4.271177e-002

1.9200000000e+009,+5.645313e-001,+2.705014e-002

1.9300000000e+009,+5.674260e-001,+1.139725e-002

1.9400000000e+009,+5.702912e-001,-5.793022e-003

1.9500000000e+009,+5.685847e-001,-2.251222e-002

1.9600000000e+009,+5.654509e-001,-3.600725e-002

1.9700000000e+009,+5.652189e-001,-4.704667e-002

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-9

1.9800000000e+009,+5.662749e-001,-6.110496e-002

1.9900000000e+009,+5.656676e-001,-7.568155e-002

2.0000000000e+009,+5.640053e-001,-8.923785e-002

2.0100000000e+009,+5.617632e-001,-1.060173e-001

2.0200000000e+009,+5.598252e-001,-1.224523e-001

2.0300000000e+009,+5.549752e-001,-1.410226e-001

2.0400000000e+009,+5.475634e-001,-1.592457e-001

2.0500000000e+009,+5.411502e-001,-1.756987e-001

2.0600000000e+009,+5.322798e-001,-1.913888e-001

2.0700000000e+009,+5.235929e-001,-2.047102e-001

2.0800000000e+009,+5.130405e-001,-2.161885e-001

2.0900000000e+009,+5.053759e-001,-2.258734e-001

2.1000000000e+009,+4.980060e-001,-2.358367e-001

2.1100000000e+009,+4.886810e-001,-2.454564e-001

2.1200000000e+009,+4.831481e-001,-2.535649e-001

2.1300000000e+009,+4.748998e-001,-2.609895e-001

2.1400000000e+009,+4.668541e-001,-2.690546e-001

2.1500000000e+009,+4.590018e-001,-2.792119e-001

2.1600000000e+009,+4.491476e-001,-2.900281e-001

2.1700000000e+009,+4.363612e-001,-3.007742e-001

2.1800000000e+009,+4.200147e-001,-3.096753e-001

2.1900000000e+009,+4.050766e-001,-3.159595e-001

2.2000000000e+009,+3.897458e-001,-3.237471e-001

2.2100000000e+009,+3.704578e-001,-3.314517e-001

2.2200000000e+009,+3.507982e-001,-3.386876e-001

2.2300000000e+009,+3.305477e-001,-3.407375e-001

2.2400000000e+009,+3.127274e-001,-3.430520e-001

2.2500000000e+009,+2.980672e-001,-3.454956e-001

2.2600000000e+009,+2.820564e-001,-3.498982e-001

2.2700000000e+009,+2.653769e-001,-3.546523e-001

2.2800000000e+009,+2.478084e-001,-3.563909e-001

2.2900000000e+009,+2.320309e-001,-3.589824e-001

2.3000000000e+009,+2.150924e-001,-3.595296e-001

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-10

2.3100000000e+009,+1.979877e-001,-3.590866e-001

2.3200000000e+009,+1.817513e-001,-3.563280e-001

2.3300000000e+009,+1.662392e-001,-3.531557e-001

2.3400000000e+009,+1.506196e-001,-3.463833e-001

2.3500000000e+009,+1.367986e-001,-3.383379e-001

2.3600000000e+009,+1.241775e-001,-3.288233e-001

2.3700000000e+009,+1.131030e-001,-3.190345e-001

2.3800000000e+009,+1.019407e-001,-3.101032e-001

2.3900000000e+009,+8.880872e-002,-3.000214e-001

2.4000000000e+009,+7.531425e-002,-2.879197e-001

2.4100000000e+009,+6.401402e-002,-2.742678e-001

2.4200000000e+009,+5.211902e-002,-2.597288e-001

2.4300000000e+009,+4.135372e-002,-2.449034e-001

2.4400000000e+009,+2.891214e-002,-2.278633e-001

2.4500000000e+009,+1.933558e-002,-2.081230e-001

2.4600000000e+009,+1.032499e-002,-1.879270e-001

2.4700000000e+009,+3.133208e-003,-1.668549e-001

2.4800000000e+009,-2.888750e-003,-1.466670e-001

2.4900000000e+009,-9.893986e-003,-1.255781e-001

2.5000000000e+009,-1.542506e-002,-1.026588e-001

2.5100000000e+009,-1.865998e-002,-7.867851e-002

2.5200000000e+009,-1.972340e-002,-5.483023e-002

2.5300000000e+009,-2.064550e-002,-3.307865e-002

2.5400000000e+009,-2.090356e-002,-1.142995e-002

2.5500000000e+009,-2.235589e-002,+1.127117e-002

2.5600000000e+009,-2.277934e-002,+3.625458e-002

2.5700000000e+009,-1.953911e-002,+6.244250e-002

2.5800000000e+009,-1.357308e-002,+8.751416e-002

2.5900000000e+009,-7.582762e-003,+1.125600e-001

2.6000000000e+009,+2.456905e-003,+1.370925e-001

2.6100000000e+009,+1.524079e-002,+1.598371e-001

2.6200000000e+009,+2.825591e-002,+1.797777e-001

2.6300000000e+009,+4.029861e-002,+1.986023e-001

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-11

2.6400000000e+009,+5.352834e-002,+2.171637e-001

2.6500000000e+009,+6.830568e-002,+2.356465e-001

2.6600000000e+009,+8.364555e-002,+2.532729e-001

2.6700000000e+009,+1.004616e-001,+2.695003e-001

2.6800000000e+009,+1.161686e-001,+2.843548e-001

2.6900000000e+009,+1.332491e-001,+2.962018e-001

2.7000000000e+009,+1.486529e-001,+3.091869e-001

2.7100000000e+009,+1.643100e-001,+3.221825e-001

2.7200000000e+009,+1.815505e-001,+3.357365e-001

2.7300000000e+009,+1.999734e-001,+3.478178e-001

2.7400000000e+009,+2.195367e-001,+3.575267e-001

2.7500000000e+009,+2.393298e-001,+3.654287e-001

2.7600000000e+009,+2.597730e-001,+3.714143e-001

2.7700000000e+009,+2.790701e-001,+3.766079e-001

2.7800000000e+009,+2.986255e-001,+3.807549e-001

2.7900000000e+009,+3.193650e-001,+3.838643e-001

2.8000000000e+009,+3.415926e-001,+3.846442e-001

2.8100000000e+009,+3.647380e-001,+3.846855e-001

2.8200000000e+009,+3.869840e-001,+3.811978e-001

2.8300000000e+009,+4.070956e-001,+3.750843e-001

2.8400000000e+009,+4.265113e-001,+3.700619e-001

2.8500000000e+009,+4.450803e-001,+3.648468e-001

2.8600000000e+009,+4.635035e-001,+3.604497e-001

2.8700000000e+009,+4.801023e-001,+3.579603e-001

2.8800000000e+009,+4.965439e-001,+3.563756e-001

2.8900000000e+009,+5.148939e-001,+3.553838e-001

2.9000000000e+009,+5.321604e-001,+3.525987e-001

2.9100000000e+009,+5.456375e-001,+3.505194e-001

2.9200000000e+009,+5.572586e-001,+3.496289e-001

2.9300000000e+009,+5.704399e-001,+3.482291e-001

2.9400000000e+009,+5.829181e-001,+3.468458e-001

2.9500000000e+009,+5.943687e-001,+3.464698e-001

2.9600000000e+009,+6.058260e-001,+3.443930e-001

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-12

2.9700000000e+009,+6.139439e-001,+3.410964e-001

2.9800000000e+009,+6.246187e-001,+3.393144e-001

2.9900000000e+009,+6.322905e-001,+3.331686e-001

3.0000000000e+009,+6.405005e-001,+3.283811e-001

• Hasil Simulasi Antena Setelah Optimalisai

1. Return Loss

2. VSWR

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-13

3. Impedansi Masukkan

4. Gain

5. Pola Radiasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-14

• Hasil Pengukuran Tanpa Directional Coupler

1. Return Loss

2. VSWR

3. Impedansi Masukkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-15

4. Power Gain

5. Pola Radiasi Dengan Menggunakan Software Wifi Analyzer

o 00

o 300

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-16

o 600

o 900

o 1200

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-17

o 1800

o 2100

o 2700

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-18

o 3000

o 3600

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-19

• Hasil Pengukuran Menggunakan Directional Coupler

1. Return Loss

2. VSWR

3. Impedansi Masukkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

L-20

4. Power Gain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI