Desain Antenna [PDF]

Citation preview

Analisis Antenna 1. Sebuah antenna patch persegi dirancang untuk bekerja pada frekuensi 2.45GHz dengan menggunakan FR-4 (Ɛr = 4,4) yang dihubungkan dengan saluran transmisi impedans masukan 50Ω. Tentukan parameter ukuran antenna dan analisis hasil simulasi menggunakan software! A. Perhitungan parameter ukuran menggunakan rumus pendekatan matematis dan diaplikasikan dengan bantuan software Matlab untuk memudahkan perhitungan dengan source code sebagai berikut: % % clc clear all format long er = input ('Enter the dielectric constant:'); %memasukkan nilai konstanta dielektrik h = input ('Enter the substance thickness (mm):'); %memasukkan tebal substrat f = input ('Enter the frequency (GHz) :'); %memasukkan frekuensi kerja z = input ('Enter the input impedance (ohm) :'); %memasukkan nilai impedans masukan f = f*1e9; % menghitung lebar (mm) wid = (3e8/(sqrt((er+1)/2)*2*f))*1000; % menghitung Eeff e_eff = ((er+1)/2)+((er-1)/2)*(1+((12*h)/wid))^-0.5; % menghitung delta l (mm) del_l = (((e_eff+0.3)*((wid/h)+0.264))/((e_eff0.258)*((wid/h)+0.8)))*(0.412*h); % menghitung l efektif l_eff = (3e8/(2*f*sqrt(e_eff)))*1000; % menghitung panjang sebenarnya L = l_eff-(2*del_l); la = (3e8/f)*1000; %menghitung panjang gelombang k = (2*pi)/la; %menghitung wave number g1 = (wid/(120*la))*(1-((k*h)^2)/24); r_in = 1/(2*g1); %menghitung resistansi input inset = (L/pi)*(acos(sqrt(z/r_in))); %menghitung ukuran inset feed Lg_min = 6*h+L; %menghitung panjang minimum substrat / ground Wg_min = 6*h+wid; %menghitung lebar minimum substrat / ground B = 60*pi*pi/(z*sqrt(er)); m1 = 2*B-1; m = log(m1);



n1 = B-1; n = log(n1); W = (2*h/pi)*(B-1-m+(((er-1)/(2*er))*(n+(0.39*0.61)/er))); %menghitung lebar feed line g = (3e8*4.65e-9)/(sqrt(2*e_eff)*f*10^-9); %menghitung gap feed line Lf = 6*h/2; %menghitung panjang feed line disp('RECTANGULAR PATCH:') disp(['Lebar patch (Wp) :',num2str(wid),' mm']) disp(['Panjang patch (Lp) :',num2str(L),' mm']) disp(['Inset feed point (Fi) :',num2str(inset),' mm']) disp(['Lebar feed line (Wf) :',num2str(W),' mm']) disp(['Panjang feed line (Lf):',num2str(Lf),' mm']) disp(['Gap feed line (Gpf) :',num2str(g),' mm']) disp(['Panjang minimum ground plane :',num2str(Lg_min),' mm']) disp(['Lebar minimum ground plane :',num2str(Wg_min),' mm'])



B. Hasil perhitungan melalui matlab menghasilkan parameter ukuran antenna sebagai berikut RECTANGULAR PATCH: Lebar patch (Wp) :37.26 mm Panjang patch (Lp) :28.8296 mm Inset feed point (Fi) :9.5728 mm Lebar feed line (Wf) :2.9836 mm Panjang feed line (Lf):4.8 mm Gap feed line (Gpf) :0.1993 mm Panjang minimum ground plane = panjang substrat = 38.4296 mm Lebar minimum ground plane = lebar substrat = 46.86 mm C. Perancangan desain antenna menggunakan CST



Desain antenna tampak depan



Desain antenna tampak belakang



D. Parameter VSWR, Return Loss, dan Gain di CST Microwave Studio 



VSWR



Nilai Voltage Wave Standing Ratio (VSWR) menunjukkan nilai 2.039 yang artinya antenna hasil perancangan belum cukup optimal untuk beroperasi di frekuensi 2.45GHz karena kriteria VSWR yang optimal adalah berkisar 1 sampai dengan 2, dimana nilai VSWR = 2 merepresentasikan bahwa daya yang dipancarkan, diterima sebesar 90%, jika lebih besar dari 2 maka gelombang yang terinterferensi semakin besar. Sehingga perlu dilakukan beberapa pengoptimalan untuk memperoleh hasil yang sesuai dengan kriteria tersebut mengingat hasil perhitungan hanya merupakan pendekatan matematis saja. Secara teori nilai VSWR dapat dihitung dengan persamaan berikut:







Return Loss



Berdasarkan hasil simulasi pada CST diperoleh nilai return loss sebesar -9.31dB pada frekuensi 2.45 GHz yang artinya masih kurang baik, karena nilai return loss masih lebih besar dari -10dB. Maka dari itu masih diperlukan pengoptimalan parameter ukuran antenna agar sesuai dengan kriteria bahwa kondisi yang paling di harapkan untuk nilai Return loss



terbaik yaitu kurang dari -10dB karena menyatakan nilai kehilangan suatu daya agar tidak kembali sebagai pantulan tidak lebih dari 10%. Secara teoritis nilai return loss dapat dihitung dengan rumus berikut:







Nilai return loss berbanding lurus dengan VSWR, dimana semakin kecil nilai VSWR maka semakin baik pula peformansi antena tersebut. Gain



Berdasarkan hasil simulasi antena hasil perancangan yang dilakukan diperoleh nilai gain sebesar 2.078 dB pada frekuensi 2.45GHz. Teramati juga bahwa pancaran radiasi antena microstrip yang dirancang memiliki pola radiasi direksional. Nilai gain tersebut masih dirasa cukup kecil sehingga dapat dioptimalisasi lagi agar diperoleh nilai gain yang lebih besar.