Upload
others
View
13
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ANTENA MICROSTRIP DOUBLE LAYER UNTUK APLIKASI
WLAN 802.11AC
TESIS
Diajukan sebagai Salah Satu Syarat untuk Menyelesaikan
Program Pascasarjana Program Magister Teknik Elektro
Oleh :
AHMAD FIRDAUSI
55415110007
UNIVERSITAS MERCU BUANA
PROGRAM PASCASARJANA
2017
http://digilib.mercubuana.ac.id/
i
ANTENA MICROSTRIP DOUBLE LAYER UNTUK APLIKASI
WLAN 802.11AC
TESIS
Diajukan sebagai Salah Satu Syarat untuk Menyelesaikan
Program Pascasarjana Program Magister Teknik Elektro
Oleh :
AHMAD FIRDAUSI
55415110007
UNIVERSITAS MERCU BUANA
PROGRAM PASCASARJANA
2017
http://digilib.mercubuana.ac.id/
ii
http://digilib.mercubuana.ac.id/
iii
http://digilib.mercubuana.ac.id/
vii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kepada Allah SWT, karena berkat rahmat dan
hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan dengan baik Tesis ini yang
berjudul “Antena Microstrip Double Layer untuk Aplikasi WLAN 802.11ac”.
Tesis yang saya buat, berupa penelitian atau karya ilmiah dalam mendesain
sebuah antena mikrostrip double layer serta menggunakan patch pada sisi atasnya
yang diberikan slot dengan saluran pencatu berbentuk transformer ¼ λ yang dapat
digunakan dalam aplikasi Wlan 802.11ac .Hal tersebut dikarenakan antena
mempunyai peranan sangat penting dalam sistem komunikasi nirkabel, sehingga
antena bisa dianggap sebagai salah satu pendukung tercapainya telekomunikasi
nirkabel.
Beberapa keunggulan antena mikrostrip adalah memiliki struktur kecil,
bobot ringan, gain tinggi, efisiensi tinggi, bandwidth lebar, sederhana dan murah
dalam proses pembuatannya. Sedangkan teknik dengan menggunakan slot sempit
atau slot lebar di istilahkan sebagai microstrip slot antenna (MSA).Sehingga teknik
pencatuan secara elektromagnetik dengan menggunakan slot lebih efisien dalam
penggunaan substrat untuk antena.Pada antenna mikrostrip slot memiliki mekanis
mekopling,dimana saluran mikrostrip memberikan imbas gelombang elektromagnetik
menuju elemen peradiasi (slot) melalui sebuah substrat.
Dalam penulisan tesis ini, penulis mengucapkan banyak terimakasih atas
segala dukungan, arahan, bimbingan, dan motivasinya dari berbagai pihak
diantaranya yaitu:
1. Prof. Dr. Ing. Mudrik Alaydrus, selaku Ketua Program Studi Magister Teknik
Elektro Universitas Mercu Buana dan juga sebagai Dosen Pembimbing ke-1;
http://digilib.mercubuana.ac.id/
viii
2. Ayah Anis Archam, Mamah Martini, serta adikku tersayang Ailin K.N. yang telah
memberikan kasih sayang, doa, dukungan material, moral dan semuanya yang
tidak akan bisa dibalas sepanjang umur saya;
3. Istri saya Dini Arini yang telah mendukung saya dalam kondisi apapun, serta
support yang selalu diberikan yang membuat saya termotivasi menyelesaikan gelar
master;
4. Sahabat seperjuangan Angkatan 17 MTE Universitas Mercu Buana sehingga
penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan baik walaupun dalam segala
keterbatasan yang dimiliki.
Akhirnya kami berharap dan berdo’a semoga Allah SWT, berkenan membalas
segala kebaikan semua pihak yang telah membatu. Dan semoga tesis ini dapat
bermanfaat dalam pengembangan keilmuan.
Jakarta,27 April 2017
Ahmad Firdausi
http://digilib.mercubuana.ac.id/
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i
PENGESAHAN TESIS ......................................................................................... ii
PERNYATAAN .................................................................................................... iii
IJIN PENGGANDAAN DAN HARD COVER .................................................... iv
ABSTRAK ............................................................................................................. v
ABSTRACT ............................................................................................................. vi
KATA PENGANTAR ........................................................................................... vii
DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xiii
DAFTAR TABEL .................................................................................................. xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah .................................................................................. 1
1.2 Identifikasi Masalah ........................................................................................ 4
1.3 Tujuan ............................................................................................................. 4
1.4 Manfaat ............................................................................................................ 5
1.5 Batasan Masalah ............................................................................................. 5
http://digilib.mercubuana.ac.id/
x
1.6 Metodologi Penelitian ..................................................................................... 5
1.7 Sistematika Penulisan ..................................................................................... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Studi Jurnal ..................................................................................................... 7
2.1.1 Double-II Stub Proximity Feed U-Slot Patch Antenna [5] ................... 7
2.1.2 Bandwidth Enhancement of a Microstrip-Line-Fed Printed Wide-Slot
Antenna [6] ........................................................................................... 8
2.1.3 Antenna Array for 5th Generation 802.11 ac Wi-Fi Applications [7] .. 10
2.1.4 Compact Dual-band Antenna for IEEE 802.11ac [8] ............................ 12
2.1.5 A 1x2 Circular Patch Antenna Array For Next Generation
802.11ac WLAN Applications ............................................................. 14
2.1.6 Investigation of Reconfigurability for a Stacked Microstrip Patch Antenna
Pattern Targeting 5G Applications [9] .................................................. 15
2.2 Feeding Teknik ............................................................................................... 18
2.2.1 Mikrostrip Line Feed ............................................................................ 18
2.2.2 Saluran Transmisi ................................................................................. 20
2.2.3 Struktur Antena Mikrostrip .................................................................. 23
2.2.4 Konsep Array ........................................................................................ 25
http://digilib.mercubuana.ac.id/
xi
2.2.5 Parameter Umum Antena Mikrostrip ................................................... 27
2.3. Diagram Alir Antena Microstrip ..................................................................... 31
BAB III PERANCANGAN ANTENA
3.1 Pendahuluan ............................................................................................ 32
3.2 Perancangan Antena Patch Mikrostrip Array 1x2
Double Layer Tri Slot ............................................................................... 33
3.3 Perlengkapan Yang Digunakan .............................................................. 34
3.4 Diagram Alir Perancangan Antena Mikrostrip ........................................ 36
3.5 Menentukan Range Frekuensi Kerja ...................................................... 37
3.6 Menentukan Substrat yang Digunakan .................................................... 37
3.7 Penentuan Dimensi Antena ..................................................................... 37
3.7.1 Struktur rancangan antena mikrostrip ............................................ 39
3.8 Perancangan Antenna Microstrip Menggunakan HFSS .......................... 39
BAB IV ANALISIS ANTENA DAN PENGUKURAN
4.1 Rancangan Antena Mikrostrip ................................................................. 40
4.1.1 Rancangan 1 Elemen ...................................................................... 40
4.2 Perancangan Antena Array ...................................................................... 46
http://digilib.mercubuana.ac.id/
xii
4.2.1 Rancangan 2 Elemen ...................................................................... 50
4.2.2 Hasil Gain dan Radiation Pattern Antena ....................................... 54
4.2.3 Pengaruh Perubahan Pada Sisi Antenna ......................................... 56
4.3 Realisasi Antena ...................................................................................... 57
4.4 Pengukuran Karakteristik Antena ............................................................ 58
4.4.1 Hasil Pengukuran Return Loss, VSWR, Bandwidth ...................... 59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 63
5.2 Saran ........................................................................................................ 64
DAFTAR PUSTAKA
http://digilib.mercubuana.ac.id/
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Desain Antena Mikrostrip A Double-II Stub Proximity Feed
U-Slot Patch Antenna ..................................................................... 7
Gambar 2.2 Hasil Return Loss Antena Mikrostrip A Double-II Stub
Proximity Feed U-Slot Patch Antenna ........................................... 8
Gambar 2.3 Desain Antena Microstrip Bandwidth Enhancement
of a Microstrip-Line-Fed Printed Wide-Slot Antenna ..................... 9
Gambar 2.4 Hasil Return Loss Antena Microstrip Bandwidth Enhancement
of a Micros trip Line-Fed Printed Wide-Slot Antenna ................... 9
Gambar 2.5 Desain antena mikrostrip Antenna Single-element ......................... 11
Gambar 2.6 Hasil antenna microstrip single element dengan 2
simulator (MoM) dan (FDTD) ......................................................... 11
Gambar 2.7 Desain antena mikrostrip Antenna 8-element MIMO ..................... 11
Gambar 2.8 Hasil antena mikrostrip Antenna 8-element MIMO dengan
2 simulator (MoM) dan (FDTD) ...................................................... 12
Gambar 2.9 Desain antena mikrostrip dual band ................................................ 13
Gambar 2.10 Hasil return loss fabrikasi dan simulasi Antenna dual band ........... 13
Gambar 2.11 Desain antena mikrostrip Antenna array 1 x 2 circular .................. 14
Gambar 2.12 Hasil return loss antena mikrostrip Antenna array 1 x 2 circular ... 15
http://digilib.mercubuana.ac.id/
xiv
Gambar 2.13 Desain antena mikrostrip Investigation of Reconfigurability
far a Stacked Microstrip Patch Antenna Pattern
Targeting 5G Applications .............................................................. 16
Gambar 2.14 Hasil return loss tanpa pin dan dengan pin pada = 0.5 mm ....... 16
Gambar 2.15 Mikrostrip Line Feed ...................................................................... 18
Gambar 2.16 Saluran Proximity Coupled ............................................................ 20
Gambar 2.17 Saluran Transmisi Mikrostrip ......................................................... 21
Gambar 2.18 Serial Stub ...................................................................................... 21
Gambar 2.19 Rangkaian Transformer .................................................................. 23
Gambar 2.20 Struktur Antena Mikrostrip ............................................................ 24
Gambar 2.21 Contoh antena array 4 elemen ........................................................ 25
Gambar 2.22 Rentang Frekuensi .......................................................................... 27
Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Antena Array 2 Elemen ....................... 36
Gambar 3.2 Struktur rancangan antenna mikrostrip double layer ....................... 39
Gambar 4.1 (a) Dimensi perancangan radiator patch dengan Tri slot (b)
Dimensi perancangan pencatu feeding (c) Dimensi ground dengan
menggunakan slot ............................................................................ 41
http://digilib.mercubuana.ac.id/
xv
Gambar 4.2 Dimensi antena mikrostrip slot element tunggal,
(a) Dimensi perancangan pencatu feeding (b)dimensi perancangan
radiator patch dengan Tri slot .......................................................... 44
Gambar 4.3 Hasil simulasi Return loss element tunggal no slot dan
withslot di ground ............................................................................ 44
Gambar 4.4 Hasil simulasi Return loss element tunggal perhitungan
dan optimasi .................................................................................... 44
Gambar 4.5 Hasil simulasi satu element Return loss menggunakan slot dan
tidak menggunakan pada patch ....................................................... 45
Gambar 4.6 Hasil simulasi gain satu element yang sudah berada
di frewkensi 5.8 GHz ....................................................................... 46
Gambar 4.7 Dimensi antena mikrostrip slot array 2 element,
(a) Dimensi perancangan pencatu feeding
(b) dimensi perancangan radiator patch dengan Tri slot
(c) dimensi ground dengan menggunakan slot ................................ 48
Gambar 4.8 Dimensi antena mikrostrip slot dua element,
(a) Dimensi perancangan pencatu feeding
(b) dimensi perancangan radiator patch dengan Tri slot ................. 50
Gambar 4.9 Hasil simulasi Return loss dua elemen with transformer
dan no transformer di feeding.......................................................... 51
http://digilib.mercubuana.ac.id/
xvi
Gambar 4.10 Hasil simulasi dua element Return loss menggunakan slot
dan tidak menggunakan pada patch ................................................. 52
Gambar 4.11 Hasil simulasi dua element Return loss menggunakan slot
dan tidak menggunakan pada ground .............................................. 52
Gambar 4.12 Hasil Simulasi Impedance Antenna ......................................................... 53
Gambar 4.13 Hasil simulasi gain satu element yang sudah berada di range
Frekuensi WLAN 802.11ac GHz ................................................... 54
Gambar 4.14 Hasil simulasi pola radiasi antena array 2D ................................... 55
Gambar 4.15 Antena Sisi Patch ............................................................................ 57
Gambar 4.16 Antena Sisi Ground ........................................................................ 57
Gambar 4.17 Antena Sisi Feeding ........................................................................ 58
Gambar 4.18 Konfigurasi VNA RS ZVL 13 untuk pengukuran return loss,
dan bandwidth ................................................................................ 59
Gambar 4.19 Hasil perbandingan Faktor Refleksi Simulasi vs Faktor
Refleksi Pengukuran ........................................................................ 60
Gambar 4.20 Hasil perbandingan Faktor Refleksi Simulasi FR4 εr 4.4 ,FR4
εr 3.6 vs Faktor Refleksi Pengukuran .............................................. 60
http://digilib.mercubuana.ac.id/
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Perbandingan Jurnal ................................................................................. 17
Tabel 3.1 Parameter substrat yang digunakan ...................................................... 37
Tabel 4.1 Dimensi Antena Berdasarkan Peritungan Matematis ........................... 42
Tabel 4.2 Dimensi Antena Dua Element ............................................................... 49
Tabel 4.3 Perbandingan antara simulasi dengan hasil pengukuran ....................... 61
http://digilib.mercubuana.ac.id/