1.
Abstrak
Pada Penelitian ini telah di rancang dan di realisasikan antenna mikrostrip patch antenna dengan design probe menggunakan simulasi AWR 2004. Antena ditujukan untuk memenuhi kebutuhan antenna yang kecil dan kompak yang mampu bekerja di frekwensi 1Ghz untuk Aplikasi GPR (Ground Penetrating Radar) dan Penguat Sinyal Modem USB yang Bekerja di range frekwensi UHF . Dengan Bandwith 0.1269 GHz pada saat Fc= 1 Ghz dan memperoleh Gain Sebesar -21.29 dB. Dengan Pola Radiasi Horisontal.
Kata Kunci : Microstrip Segi Empat, Simulasi Mikrostrip Dengan Frekwensi Kerja 1GHz
In this study has been designed and realized in microstrip antenna patch antenna with probe design using simulation AWR 2004. The antenna is intended to meet the needs of small and compact antenna capable of working in the frequency of 1GHz for Applications GPR (Ground Penetrating Radar) and Signal Amplifier USB modem which works in the UHF frequency range. 0.1269 GHz with a bandwidth at Fc = 1 GHz and -21.29 dB gain Gain Amounting. With the Horizontal Radiation Pattern.
Keywords : Four Microstrip Segi, Simulation of Microstrip Work With 1GHz Frequency.
Daftar Isi
Abstrak …………………………………………………………………………………………i
Daftar Isi ………………………………………………..……………………………………….ii
1. Pendahuluan …………..…………………………………………………………………….1
2. Dasar Teori …………..……...……………………………………………………………….2
2.1 Antena Microstrip .............................................................................................................2
2.2 Rectangular Patch Antenna ..............................................................................................3
2.2.1 Teknik Pencatuan Antena ………………………………………………………...4
2.2.2 Teknik Pencatuan Probe Koaxial ………………….……………………………...4
2.2.3 Teknik Pencatuan Mikrostrip Line ……………………………………………….4
2.2.4 Teknik Pencatuan Electromagnetically Coupled (EMC) ………………………...4
2.2.5 Dual Feed ………………………………………………………………………...4
2.2.6 Penentuan letak feed point ………………………………………………………..5
3. Perancangan Dan Simulasi antenna Spesifikasi Antena ……………………...…………..5
3.1 Hasil Simulasi Di Frekwensi 1GHz ………………………………….………………….6
3.2 Hasil perancangan ……………………………………………………………………..11
4. Contoh Simulasi Lain yang bekerja di range 1 GHz ……….…………………….……..15
4.1 Hasil Simulasi Di 1,8 GHz dan 1,9 GHz ………………………………………….......15
4.2 Grafik Dari Hasil Simulasi……………………………………………………………..21
5. DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………….……………….24
Pendahuluan
Kebergantungan frekuensi dari parameter-parameter antenna lebih sering di analisis dalam domain frekuensi pada lebar pita kerja operasinya. Analisis domain frekuensi memang menyediakan inforrmasi karakteristik antena yang cukup kompak baik untuk parameter gain terhadap frekuensi, parameter pola radiasi terhadap frekuensi serta impedansi masukan terhadap frekuensi. Namun demikian, dalam aplikasi dimana waktu atau ruang menjadi perhatian utama, analisis domain waktu menjadi sangat penting. Sebagai contoh, dalam aplikasi GPR, penentuan waktu pantul dan profil range dari pencitraan target memerlukan bantuan analisis domain waktu/ruang Sehingga, untuk aplikasi GPR, parameter antenna seperti gain, atau pola radiasi menjadi kurang penting dibandingkan dengan karakteristik ringing antenna amplitude maksimum yang boleh diterima antenna ataupun durasi respons. Oleh karena itu, dalam perkembangannya, analisis domain waktu dari karakteristik antenna menjadi kajian yang serius untuk peningkatan kinerja dari penginderaan dengan gelombang mikro.
Modem sangat perlu bagi kebutuhan kita sehari-hari untuk kita bisa berselancar di dunia maya dan dalam rangka mengiringi kemajuan teknologi yang demikian pesat apalagi dalam dunia teknologi informasi modem sangatlah berperan penting sebagai media konversi. Baik konversi suara, data sinyal dan lain-lain. Modem sangatlah berperan penting apalagi dewasa ini modem telah menjadi kebutuhan “primer’ bagi kehidupan sehari-hari dalam berbagai bidang kehidupan, baik perorangan ataupun perusahaan.
2. Dasar Teori
2.1 Antena Microstrip
Antena Microstrip terdiri atas tiga bagian :
a) Conducting patch, patch ini berfungsi untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik ke udara, terletak paling atas dari keseluruhan system antena. Patch terbuat dari bahan konduktor, misalnya tembaga. Bentuk patch bisa bermacam-macam , lingkaran, persegi, persegi panjang, segitiga, ataupun annular ring pada gambar 1 patch bagian lempeng.
b) Substrat dielektrik, berfungsi sebagai mediapenyalur GEM dari catuan . karakteristik substratsangat berpengaruh pada besar parameter-parameter antena. Pengaruh ketebalan substrat dielektrik terhadap parameter antena adalah pada bandwidth. Penambahan ketebalan substrat akan memperbesar bandwidth. Pada gambar 1 patch ditunjukkan pada bagian lapisan.
c) Groundplane, groundplane atau mikrostrip bias terbuat dari bahan konduktor. Elemen radiasi dan saluran pencatu biasanya terletak di atas substrat dielektrik itu juga. Elemen radiasi tersebut dapat berupa bujur sangkar, persegi panjang, lingkaran, elips, atau bentuk-bentuk lainnya. Saluran pencatu biasanya terbuat dari strip/tempelan juga dan biasanya mempunyai lebar lebih kecil dari padaantena itu sendiri. Selain itu dapat pula digunakan kabel koaksial untuk mencatu langsung elemen radiasi. Pada gambar 1 patch ditunjukkan pada bagian ground.
2.2 Rectangular Patch Antenna
Pada gambar 2 dapat dilihat bahwa rectangular patch antenna memiliki dimensi Width (W) atau lebar Length atau panjang. Dimana W << panjang gelombang. Tetapi, untuk rectangular patch microstrip antenna, W bias di perbesar untuk menanggulangi radiasi dari tepi patch. Nilai W bias di dapat dari persamaan 3 dan panjang L harus < λ/2, dimana adalah λ panjang gelombang medium dielektrik. Dengan,
Dimana λo adalah panjang gelombang ruang hampa dan εr adalah kostanta dielektrik efektif patch . nilai εeff dapat diperoleh dari persamaan,
Sedangkan untuk mencari panjang L dapat digunakan persamaan 4,
Dimana c = kecepatan cahaya di ruang hampa.
2.2.1 Teknik Pencatuan Antena
Teknik pencatuan antenna mikrostrip persegi dapat dilakukan secara langsung menggunakan teknik probe koaxial atau dengan menggunakan microstrip line. Pencatuan juga bias dilakukan secara tidak langsung yaitu dengan menggunakan kopling elektromagnetik, dimana tidak ada kontak metalik langsung antara feed line dan patch. Teknik pencatuan mempengaruhi impedansi input dan karakteristik antena.
2.2.2 Teknik Pencatuan Probe Koaxial
Pada teknik ini, pencatuan dilakukan dengan cara melubangi patch untuk dihubungkan dengan elemen pencatu (konektor). Penentun letak titik catu yang tepat menyebabkan antena ini tidak membutuhkan rangkaian penyepadan dalam pengaplikasiannya.
2.2.3 Teknik Pencatuan Mikrostrip Line
Pada teknik ini, pencatuan dilakukan dengan cara menghubungkan line pencatuan dengan patch,dimana patch dan line pencatuan menggunakan bahan yang sama yang dipabrikasi dengan cara dietching-kan.
2.2.4 Teknik Pencatuan Electromagnetically Coupled (EMC)
Pada teknik ini, tidak terdapat kontrak metallic antara patch dengan elemen lainnya, pencatuan pada patch dilakukan dengan cara kopling elektromagnetikdari elemen pencatunya.
2.2.5 Dual Feed
Sebuah antena mikrostrip polarisasi sirkuler dapat direalisasikan dengan membangkitkan 2 mode orthogonal dengan besar yang sama, yang berada dalam kuadrat phasa. Tanda phasa relatif menunjukkan jenis polarisasi (LHCP atau RHCP) . Cara paling mudah untuk mendapatkan polarisasi sirkuler adalah dengan menggunakan 2 catu pada posisi orthogonal yang di catu dengan 1<0o dan 1<90o, seperti yang diperlihatkan pada gambar 3,
2.2.6 Penentuan letak feed point
Pada antena tipe A penentuan jenis polarisasi right hand circular polarization ata left hand circular polarization dapat ditentukan dengan cara peletakan feed point pada sumbu x atau sumbu y antena tersebut.
3. Perancangan Dan Simulasi antenna Spesifikasi Antena
Sesuai dengan Tujuan Pembuatan maka di tentukan spesifikasi antenna sebagai berikut: Frekwensi Kerja 1Ghz; pola radiasi horizontal ; Impedansi 50 Ohm.
Karakteristik Bahan Antena Mikrostrip Persegi yang akan di rancang mengunakan er 2.2 Tiknes 1.5 mm
DimensiAntena
DimensiAntena yang dihasilkan dari persamaan rumus untuk simulasi pada penelitian menggunakan Sofware AWR 2004.
3.1 Hasil Simulasi Di Frekwensi 1GHz
1. 
Pada window Project Option, tentukan range frekuensi kerja antena yang akan dirancang.
Pada window Project Option, tentukan range frekuensi kerja antena yang akan dirancang.2. Tentukan zero threshold untuktampilan diagram.
3. Tentukan satuan yang akan digunakan pada proses perancangan
4. Tentukan tipe variabel yang akan digunakan pada proses perancangan.
5. Masukan Impedansi (Z in) dan tentukan format serta parameter yang akan ditampilkan sebagai hasil.
|
6. Tentukan metode Interpolasi untuk tampilan hasil.
7. Pada window Substrate Information, Tentukan ukuran dimensi layer perancangan.
8. Tentukan jumlah layer, ketebalan, konstanta dielektrik dan loss tangent sesuai antena yang akan dirancang.
9. Untuk setiap layer tentukan model boundary yang akan digunakan pada antenna rancangan.
3.2 Berikut ini adalah hasil perancangan :
|
|
Gambar 1.1 Perancangan Patch Antena Mikrostrip tipe Probe untuk frekuensi kerja 1GHz
 | |||
 | |||
Gambar 1.2 Grafik Return Loss antara gain antenna dengan frekuensi untuk fc = 1GHz
Gambar 1.3 Grafik Smith chart antenna mikrostrip dengan frekuensi kerja1 GHz
Gambar 1.4 Diagram Polar antenna mikrostrip dengan frekuensi kerja1GHz
Kesimpulan :
Dari contoh rancangan antena di atas, bandwidth-nya berada di titik Gain <-10 dB dengan pola radiasi horizontal, pada smith chart dan diagram polar terlihat bahwa bidang Real lebih besar dari pada bidang imajinair dan mendekati titik 1 pada bidang real, karena Z = R ± jw sehingga padas mith chart tersebut juga merepresentasikan bahwa nilai Real impedansi-nya lebih besar dari pada nilai imajinair impedansi nya. Tetapi untuk beanwidth dan impedansi keluaran tidak dapat saya tampilkan hasilnya. Hasil pada rancangan tersebut juga membuktikan bahwa l = c / f, atau dimensi berbanding terbalik dengan frekuensi.
4. Contoh Simulasi Lain yang bekerja di range 1 GHz
Contoh Simulasi Antena Mikrostrip Di Dual Band Yaitu 1,8 GHz dan 1,9 GHz Buat Aplikasi GSM dan CDMA Mobile
4.1 
|
|
Gambar 1.1 Perancangan Patch Antena Mikrostrip tipe Probe untuk frekuensi kerja 1,8 GHz dan 1,9 GHz
1. Tentukan jumlah layer, ketebalan, konstanta dielektrik dan loss tangent sesuai antena yang akan dirancang.
2.
 |
Pada window Substrate Information, Tentukan ukuran dimensi layer perancangan.
3. Untuk setiap layer tentukan model boundary yang akan digunakan pada antenna rancangan.
4. Pada window Project Option, tentukan range frekuensi kerja antena yang akan dirancang.
5. Tentukan zero threshold untuk tampilan diagram.
6. Tentukan satuan yang akan digunakan pada proses perancangan
7. Tentukan tipe variabel yang akan digunakan pada proses perancangan.
8. Masukan Impedansi (Z in) dan tentukan format serta parameter yang akan ditampilkan sebagai hasil.
|
9. Tentukan metode Interpolasi untuk tampilan hasil.
|
|
|
Grafik Return Loss antara gain antenna dengan frekuensi untuk fc = 1.8 GHz dan 1.9 GHz
Gambar Grafik Smith chart antenna mikrostrip dengan frekuensi kerja1.8 GHz dan 1.9 GHz
Gambar Grafik Polar antenna mikrostrip dengan frekuensi kerja1.8 GHz dan 1.9 GHz
Daftar Pustaka
Technical White Paper-Antenna Alignment-B-0209
JURNAL ELEKTRONIKA NO .2 VOL 10 Juni – September 2010
