Desain dan Implementasi Antena Mikrostrip Single Rectangular Patch pada Band Frekuensi MHz untuk Pemanen Energi Gelombang Elektromagnetik

Jurnal ELEMENTER. Vol. 2, No. 2, Nov 2016

13

Jurnal Politeknik Caltex Riau http://jurnal.pcr.ac.id

Desain dan Implementasi Antena Mikrostrip Single Rectangular Patch pada Band Frekuensi 1920-2180 MHz untuk Pemanen Energi Gelombang Elektromagnetik Aufar Zikri1, Mohammad Yanuar Hariyawan, S.T., M.T2, Noptin Harpawi, S.T., M.T3 1Politeknik

Caltex Riau, email: [email protected] Caltex Riau, email: [email protected] 3Politeknik Caltex Riau, email: [email protected]

2Politeknik

Abstrak Kebutuhan akan energi listrik untuk perangkat elektronik berdaya rendah semakin tinggi. Sehingga ada upaya untuk menghasilkan energi listrik dengan memanfaatkan energi gelombang elektromagnetik. Cara menangkap energi gelombang elektromagnetik adalah dengan menggunakan sebuah antena mikrostrip. Maka dibuat sebuah antena mikrostrip yang sesuai standar untuk menangkap energi gelombang elektromagnetik. Antena mikrostrip yang dirancang bekerja pada band 1920 MHz sampai 2180 MHz. Pada penelitian ini dirancang sebuah antena mikrostrip jenis single rectangular patch yang diimplementasikan pada sistem RFEH dengan integrasi modul power harvester EH300. Antena mikrostrip ini dibuat dari bahan Rogers 4360 dengan konstanta dielektrik 6.15 dan ketebalan 1.52 mm. Hasil simulasi diperoleh VSWR 1.02, Return Loss -39.93 dB, dan Gain 3.03 dBi pada frekuensi 2050 MHz. Pengujian hasil implementasi diperoleh VSWR 1.166, Return Loss -22.4 dB, dan Gain 2.83 dBi pada frekuensi 2050 MHz. Tegangan keluaran dari antena mikrostrip yang diimplementasikan pada sistem RFEH 12.5 mV dalam waktu 5 menit saat daya input sebesar -46.44 dBm. Kata kunci: Antena Mikrostrip, Power Harvester, Energi Gelombang Elektromagnetik Abstract Needs of energy availability for electrical devices is growing high. So there is an effort to produce electrical energy by harvesting energy of electromagnetic waves. Capturing the energy of electromagnetic waves is using a microstrip antenna. Then created a microstrip antenna that standard antenna to capture the energy of the electromagnetic waves. Designed microstrip antenna works at 1920 MHz to 2180 MHz band. In this research designed a microstrip antenna of single rectangular patch type implemented on the system RFEH integrated with power harvester EH300 module. Microstrip antenna is made from materials of 4360 Rogers with dielectric permitivity 6.15 in 1.52 mm. The simulation results are VSWR 1.02, Return Loss -39.93 dB, and gain 3.03 dBi at frequency of 2050 MHz. The test results of implementation are VSWR 1.166, Return Loss -22.4 dB, and gain 2.83 dBi at frequency of 2050 MHz. Output voltage from microstrip antenna implemented in systems of RFEH 12.5 mV in 5 minutes when input power is 46.44 dBm. Keywords: Microstrip Antenna, Power Harvester, Electromagnetic Wave Energy

Dokumen diterima pada 31 Juli 2016 Dipublikasikan pada 30 November 2016

14

Aufar Zikri, Mohammad Yanuar Hariyawan, Noptin Harpawi

1. Pendahuluan Semakin berkurangnya kebutuhan akan sumber energi bumi untuk menghasilkan energi listrik menyebabkan adanya perkembangan dalam mengkonversikan energi yang ada menjadi energi listrik. Salah satunya adalah memanfaatkan energi gelombang elektromagnetik yang mudah didapatkan atau dikumpulkan. Energi gelombang elektromagnetik ini berasal dari pemancar seperti pemancar TV, pemancar radio, pemancar sinyal GSM/CDMA, dan lain – lain. Energi gelombang elektromagnetik ini kemudian akan dikonversikan menjadi energi listrik DC yang akan dijadikan sebagai pemanenan energi untuk mengisi daya alternatif perangkat berdaya rendah. Dengan ini pengisian daya untuk perangkat berdaya rendah dapat terpenuhi. Ada beberapa penelitian terdahulu yang mengangkat tema radio frequency power harvesting; rancang bangun rectenna untuk memanen energi pada frekuesi GSM 1800 MHz [1]. Penelitian ini menghasilkan nilai tegangan output hasil konversi terbaik dari rectenna yaitu sebesar 0.4 mV pada frekuensi GSM 1800 MHz. Nilai tegangan keluaran yang dihasilkan masih sangat kecil untuk frekuensi GSM 1800 MHz. Rancang bangun antena dengan jenis antena mikrostrip Rectangular Patch Log Periodic pada Ultra High Frequency [2]. Didapatkan hasil berupa antena mikrostrip yang bekerja pada frekuensi 575.25 MHz, 655.25 MHz, 900 MHz, 1.8 GHz dan 2.4 GHz. Namun, tegangan keluaran yang dihasilkan pada frekuensi 1.8 GHz adalah 187.8 mV pada tahanan 20 KΩ dengan waktu yang tidak ditentukan. Perancangan sebuah rectenna grid yang efisien, murah, dan kompleksitas rendah untuk dianalisis, dibuat dan diukur untuk daya rendah pada RF input dan RF density [3].Kinerja yang dievaluasi melalui dua cara yaitu penyearah terhubung langsung ke generator sinyal atau memancarkan terakhir melalui logperiodik antena dan rectenna-grid menerima energi pada medan jauh. Penelitian ini tidak fokus pada frekuensi tertentu tetapi hanya melihat efisiensi dari RF input dan RF output. Sebelum melakukan penelitian, langkah pertama melakukan studi literatur untuk mengetahui penelitian-penelitian sebelumnya yang mengangkat tema yang sama pada penelitian ini. Studi literatur dapat dilakukan dengan mempelajari referensi-referensi yang berhubungan dengan tema penelitian atau RFEH (Radio Frequency Energy Harvsting). Selanjutnya melakukan survei potensi energi gelombang elektromagnetik yang ada pada 3 lokasi di wilayah Pekanbaru. Survei ini dilakukan di beberapa titik untuk lokasi di lingkungan kampus politeknik Caltex Riau, lingkungan Ramayana, dan lingkungan Mal Pekanbaru. Dari hasil survei potensi energi gelombang elektromagnetik diperoleh level daya paling besar masing-masing -35.9621 dBm pada frekuensi 2023 MHz, -33.38 dBm pada frekuensi 1942 MHz, dan -32.7368 dBm pada frekuensi 2050 MHz. Sehingga pada penelitian ini akan dirancang dan diimplementasi antena mikrostrip dengan jenis single rectangular patch yang bekerja pada range frekuensi 1920 MHz sampai 2180 MHz yang sesuai dengan parameter-parameter pengukuran antena yang standar. Dimana hasil yang diinginkan pada penelitian ini adalah nilai VSWR < 2, return loss >-10 dB, nilai gain > 2 pada frekuensi cut-off 2050 MHz. Antena mikrostrip ini akan diimplementasi pada sistem RFEH (Radio Frequency Energy Harvesting) dengan melakukan integrasi pada modul power harvester. 2. Tinjauan Pustaka 2.1 Antena Mikrostrip Antena mikrostrip adalah suatu antena berbentuk papan (board) tipis dan mampu bekerja pada frekuensi yang sangat tinggi. Secara bentuk fisik antena ini terlihat sederhana karena hanya berupa lempengan semacam PCB yang sering dikenal dalam dunia elektronika. Dalam arti lain antena mikrostrip merupakan suatu konduktor metal yang menempel diatas groundplane yang diantaranya terdapat bahan dielektrik [4].

Desain dan Implementasi Antena Mikrostrip Single Rectangular Patch pada Band Frekuensi 1920-2180 MHz untuk Pemanen Energi Gelombang Elektromagnetik

15

Antena mikrostrip memiliki tiga buah struktur lapisan, yaitu 1. Patch Patch merupakan lapisan teratas dari substrat, lapisan ini biasanya terbuat dari konduktor. Pada lapisan ini akan dibentuk menjadi suatu bentuk tertentu untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik atau sebaliknya [4]. 2. Substrat Substrat berfungsi sebagai media penyalur gelombang elektromagnetik dari sistem pencatuan. Karakteristik substrat sangat berpengaruh pada besar parameter – parameter antena. Ketebalan substrat berpengaruh pada bandwidth dari antena [4]. 3. Groundplane Groundplane merupakan lapisan paling bawah dari substrat, berfungsi sebagai reflector yang memantulkan sinyal yang tidak diinginkan [4] 2.2 Parameter-Parameter Pengukuran Antena Parameter antena yang biasanya digunakan untuk menganalisis suatu kinerja antena adalah sebagai berikut : 1. VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) VSWR merupakan perbandingan antara amplitudo gelombang berdiri (standing wave) maksimun (|V|max) dengan minimum (|V|min) [4]. Mencari nilai VSWR pada persamaan 2-1 : 𝑆=

|𝑉|𝑚𝑎𝑥 |𝑉|𝑚𝑖𝑛

(2-1)

2. Gain Gain pada antena diartikan sebagai perbandingan intensitas radiasi maksimum suatu antena yang diukur terhadap intensitas radiasi maksimum antena isotropik sebagai referensi jika kedua antena tersebut diberi daya yang sama.[5]. 3. Return Loss Return loss diartikan sebagai perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang dipantulkan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan. Return loss dapat terjadi akibat dari ketidakcocokan antara impedansi saluran transmisi dengan impedansi masukan beban [6], [4]. Pada rangkaian gelombang mikro yang memiliki diskontinuitas (mismatched), besarnya return loss bervariasi tergantung pada frekuensi seperti yang ditunjukkan pada persamaan 2-2 : 𝑟𝑒𝑡𝑢𝑟𝑛 𝑙𝑜𝑠𝑠 = 20 𝑙𝑜𝑔10 |𝛤|

(2-2)

4. Pola Radiasi Pola radiasi dapat juga diartikan gambaran visual tentang variasi kuat medan elektromagnetik pada titik yang berjarak sama pada antena atau dalam pengertian lain disebutkan sebagai fungsi matematis yang memberikan gambaran tentang sifat – sifat radiasi pada suatu antena.[4].

16


3. Perancangan 3.1 Langkah-langkah Perancangan 3.1.1 Alur Pengerjaan

Gambar 1. Alur Pengerjaan Penelitian

Tahapan pengerjaan Penelitian ini berdasarkan Gambar 1 dimulai dengan perancangan antena mikrostrip dengan desain awal. Jika sesuai dengan perhitungan dimensi elemen peradiasi antena mikrostrip pada band frekuensi 1920 sampai 2180 MHz, maka akan dilanjutkan dengan fabrikasi antena Jika tidak sesuai, maka dilakukan optimasi pada antena. Hasil fabrikasi antena diukur VSWR, return loss, gain,dan pola radiasi. Kemudian diintegrasikan dengan rangkaian power harvester berupa rectifier modul EH300.


17

3.1.2 Blok Diagram Blok diagram yang umum digunakan dapat dilihat pada gambar 2 dimana terdapat empat elemen utama yaitu :

Beban

BTS Gambar 1. Blok Diagram

Blok diagram pada gambar 3.2 terdapat empat elemen utama yaitu : 1. Energi gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang dipancarkan oleh Base Transceiver Station (BTS) yang akan dijadikan sumber energi. 2. Antena mikrostrip, merupakan sebagai antenna penerima yang akan menangkap energi gelombang elektromagnetik dari udara bebas. 3. Rectifier atau power harvester merupakan rangkaian pengubah energi gelombang elektromagnetik menjadi energi listrik DC dan sekaligus menguatkannya. 4. Beban merupakan perangkat berdaya rendah yang akan menampung energi listrik DC yang dihasilkan dari rectifier atau power harvester. 3.1.3 Cara Kerja Sistem Ada tiga tahapan dalam kerja sistem perangkat ini yaitu sebagai berikut: 1. Antena mikrostrip yang akan menangkap atau menerima energi gelombang elektromagnetik yang ada disekitar antena. Energi gelombang elektromagnetik ini berasal dari berbagai pemancar-pemancar melalui propagasi udara bebas. 2. Energi gelombang elektromagnetik yang telah ditangkap atau diterima akan dimasukkan ke dalam rectifier atau power harvester melalui saluran transmisi yang telah disesuaikan impedansinya terlebih dahulu. 3. Di dalam rectifier atau power harvester, energi gelombang elektromagnetik akan diubah menjadi energi listrik DC dan sekaligus menguatkannya. 4. Energi listrik DC yang dihasilkan akan disimpan atau digunakan pada pengisian daya untuk perangkat berdaya rendah. 3.2 Perancangan Antena Mikrostrip Dalam pembuatan antena mikrostrip dapat menggunakan persamaan (3-1) sampai (3-6) [2],[5] dan perhitungan lebar serta panjang saluran transmisi dapat menggunakan persamaan (37) sampai (3-8) [4],[5]. Langkah 1 : Perhitungan Lebar Patch (W) 𝑐 𝑊= (𝜀 +1) 2𝑓0 √ 𝑟 2

W = 38,699 mm Langkah 2 : Perhitungan Konstanta Dielektrik Efektif (Ɛeff)

(3-1)

1

𝜀𝑒𝑓𝑓 =

𝜀𝑟 +1 𝜀 −1 + 𝑟2 [1 + 2

ℎ −2

12 𝑤]

𝜀𝑒𝑓𝑓 = 5,698 mm Langkah 3 : Perhitungan Effective length (Leff) 𝑐 𝐿𝑒𝑓𝑓 = 2𝑓𝑜 √𝜀𝑒𝑓𝑓

𝐿𝑒𝑓𝑓 = 30,653 mm

(3-2)

(3-3)

18


Langkah 4 : Perhitungan length extension (ΔL) ∆𝐿 =

𝑊 ℎ

(𝜀𝑒𝑓𝑓 +0,3)( +0,264)

(3-4)

𝑊

(𝜀𝑒𝑓𝑓 −0,258)( ℎ +0,8)

∆𝐿 = 1,08 Langkah 5 : Perhitungan Panjang Actual Patch (L) 𝐿 = 𝐿𝑒𝑓𝑓 − 2∆𝐿 𝐿 = 28,493 mm Langkah 6 : Perhitungan Dimensi Substrat (Ls dan Ws) 𝐿𝑠 = 6ℎ + 𝐿 𝑊𝑠 = 6ℎ + 𝑊 𝐿𝑠 = 37,613 mm 𝑊𝑠 = 47,819 mm Langkah 7 : Perhitungan Panjang Saluran Transmisi (Lo) 𝐿𝑜 =

(3-5)

(3-6)

𝑐 𝑓𝑜√6,15

(3-7)

4

𝐿𝑜 = 14,753 mm Langkah 8 : Perhitungan Lebar Saluran Transmisi (Wo) 𝑊𝑜 =

𝐿𝑜 3,96

(3-8)

𝑊𝑜 = 3,726 mm Dimana sebelum masuk pada perhitungan diatas, terlebih dahulu menghitung dan menentukan frekuensi cut-off (fo) dengan menggunakan perhitungan dasar [8], sebagai berikut : 𝑓 +𝑓 𝑓𝑜 = 1 2 2 (3-9) 𝑓𝑜 = 2050 MHz Dimana f1 merupakan frekuensi bawah dan f2 merupakan frekuensi atas dari rentang frekuensi. Kemudian menghitung dan menentukan ketebalan (h) dari suatu bahan antena dengan menggunakan perhitungan dasar [8], sebagai berikut : 0,3 ×𝑐 ℎ ≤ 2𝜋𝑓 𝜀 (3-10) 𝑜√ 𝑟

ℎ ≤ 2,819 𝑚𝑚 Dimana c = 3x108 m/s dan 𝜀𝑟 adalah konstanta dieletrik bahan antena. Kemudian dilakukan simulasi dari hasil perhitungan didapatkan nilai VSWR 4,3208 pada frekuensi 2050 MHz dan Return Loss -4,0955 dB. Nilai VSWR dan Return Loss belum memenuhi kriteria VSWR dan Return Loss yang bagus yaitu nilai VSWR harus di bawah 2 dan Return Loss harus dibawah -10 dB. Maka dilakukan optimasi hasil simulasi dengan teknik matching impedance dan teknik pemotongan groundplane. Sehingga didapatkan nilai parameter-parameter yang baru pada Tabel 1. Tabel 1. Nilai Parameter-Parameter Setelah Dilakukan Optimasi Hasil Simulasi

No 1 2 3 4 5 6 7

Parameter yang dioptimasi Lebar Patch Panjang Saluran Transmisi Jarak Patch dengan Groundplane Panjang Patch Panjang Substrat Lebar Substrat Lebar Saluran Transmisi

Simbol W Lo Lgap L Ls Ws Wo

Nilai (mm) 36,699 36,58536 3,75228 25,493 34,613 45,819 2,243


19

3.3 Rectifier atau Power Harvester Untuk rectifier atau power harvester pada penelitian ini menggunakan modul rectifier yang telah beredar di pasaran. Rectifier atau power harvester yang digunakan adalah modul EH300. Modul EH300 adalah modul yang dapat menerima energi dari beberapa tipe sumber energi dan menyimpan energi dari berbagai sumber energi listrik. Pada modul EH300 terdapat kapasitor yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan (+V) yang juga dapat beralih menjadi tegangan keluaran. Selama periode pengisian pertama, +Volt mulai mengisi dari 0,0 Volt. Ketika +Volt telah mencapai VH, modul akan mengeluarkan tegangan (VP) modul aktif dan menjadi kondisi ON dan kemudian mampu mengeluaran hasil output [7]. 4. Pengujian dan Analisis Pengujian unjuk kerja antena mikrostrip single rectangular patch yaitu parameterparameter antena berupa VSWR, Return Loss, Gain dan Pola Radiasi. Pengujian masing-masing parameter dilakukan dalam dua tahap yaitu pengujian menggunakan software berupa simulasi dan pengujian hasil fabrikasi di Laboratorium. 4.1 Pengujian 1. Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) Hasil Perbandingan yang didapatkan dari simulasi dan implementasi ditunjukkan pada Gambar 3 dimana nilai VSWR hasil simulasi yaitu 1,02 pada frekuensi 2050 MHz dan hasil implemetasi yaitu 1,166 pada frekuensi 2050 MHz. Nilai VSWR yang didapatkan baik simulasi maupun fabrikasi sesuai dengan syarat nilai VSWR yang bagus yaitu dibawah 2.

Gambar 3. Hasil Perbandingan VSWR dengan Simulasi dan Implementasi

2. Return Loss dan Bandwidth Hasil Perbandingan yang didapatkan dari simulasi dan implementasi ditunjukkan pada Gambar 4 dimana nilai Return Loss hasil simulasi yaitu -39,93 dB dan hasil implemetasi yaitu 22,4 dB pada frekuensi 2050 MHz. Nilai Return Loss yang didapatkan baik simulasi maupun fabrikasi sesuai dengan syarat nilai Return Loss yang bagus yaitu dibawah -10 dB. Untuk Bandwidth baik hasil simulasi maupun implementasi telah memenuhi syarat yaitu sebesar 260 MHz. Dimulai pada frekuensi awal 1920 sampai frekuensi akhir 2180 MHz. Hasil Simulasi diperoleh -33,47 dB dan -26,7 dB. Hasil Implementasi yaitu -16,11 dB dan -12,39 dB.

20


Gambar 4. Hasil Perbandingan Return Loss dengan Simulasi dan Implementasi

3. Pola Radiasi Hasil simulasi pola radiasi antena yang didapatkan seperti pada Gambar 5. Hasil Simulasi pola radiasi dilakukan dengan dua kondisi yaitu vertikal dan horizontal.

Gambar 5. Pola Radiasi Antena Hasil Simulasi (a) Vertikal dan (b) Horizontal

Sedangkan pola radiasi antena hasil implementasi diperoleh seperti pada Gambar 6. Pengujian pola radiasi dilakukan dengan dua posisi peletakan yaitu posisi horizontal dan posisi vertikal.

Gambar 6. Pola Radiasi Antena Hasil Implementasi (a) Vertikal dan (b) Horizontal


21

4. Gain Hasil yang didapatkan dari simulasi menggunakan software ditunjukkan pada Gambar 7 dimana Gain pada frekuensi cut-off 2050 MHz. Gain yang didapatkan yaitu sebesar 3,03 dBi.

Gambar 7. Hasil Simulasi Gain Antena pada Frekuensi 2050 MHz

Sedangkan hasil implementasi yang didapatkan yaitu gain referensi (Gref) sebesar 3,2 dBi, daya yang diterima pada antena referensi (Prref) sebesar -56,67 dBm dan daya yang diterima pada antena mikrostrip (Pr) sebesar -57,04 dBm. Dengan menggunakan persamaan (4-1). 𝐺 = 𝐺𝑟𝑒𝑓 + 𝑃𝑟 − 𝑃𝑟𝑟𝑒𝑓 (4-1) 𝐺 = 3,2 𝑑𝐵𝑖 + (−57,04 𝑑𝐵𝑚) − (−56,67 𝑑𝐵𝑚) 𝐺 = 2,83 𝑑𝐵𝑖 5. Perangkat Secara Keseluruhan Gambar 8 merupakan blok diagram dari pengukuran perangkat secara keseluruhan. Perangkat secara keseluruhan merupakan gabungan dari antena mikrostrip single rectangular patch dengan modul rectifer atau power harvester berupa modul EH4205 dan EH300. Antena Mikrostrip Modul EH 4205

BTS

Modul EH 300

Voltmeter DC

Gambar 8. Blok Diagram Pengukuran Perangkat Secara Keseluruhan

Sinyal yang ditangkap berupa energi gelombang elektromagnetik dari pemancar sinyal CDMA. Keluaran dari EH300 diukur menggunakan voltmeter DC. Parameter yang diuji yaitu tegangan keluaran. Tegangan keluaran yang didapatkan adalah sebesar 12,5 mV dalam waktu 5 menit. Daya yang diterima (Pin) pada antena mikrostrip sebesar -46,44 dBm atau 25 nW. Sedangkan daya yang keluar dari modul EH300 (Pout) dapat dicari dengan menggunakan persamaan (4-2). Dimana nilai kapasitor (C) pada modul EH300 adalah 1000 µF, Tegangan keluaran dari modul EH300 (V) adalah 12,5 mV dan waktu yang dibutuhkan (t) adalah 5 menit atau 300 dalam satuan detik. 𝑃𝑜𝑢𝑡 =

𝐶×𝑉 2 2×𝑡

(4-2)

𝑃𝑜𝑢𝑡 = 2,6 pW. Daya keluaran yang didapatakan dari modul EH300 adalah 2,6 pW. Sehingga dapat dicari nilai efisiensi daya dalam (%) dengan menggunakan persamaan (4-3). 𝑃 𝐸𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 (%) = 𝑃𝑜𝑢𝑡 𝑥100 (4-3) 𝑖𝑛

2,6 × 10−12 𝐸𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 (%) = 𝑥100 25 × 10−9 Efisiensi = 0,0104 %.

22


4.2 Analisis Hasil pengujian yang telah dilakukan baik secara simulasi maupun implementasi menghasilkan hasil data untuk parameter-parameter pengukuran antena. Namun, sebeliumnya pada awal desain antena hasil simulasi yang didapatkan belum memenuhi syarat VSWR dan Return Loss yang standar. Sehingga perlu dilakukan optimasi hasil simulasi dengan teknik matching impedance, perubahan dimensi antena, dan pemotongan groundplane. Pada teknik matching impedance nilai impedansi pada saluran transmisi dan beban dijadikan 50 Ohm. Sehingga untuk mendapatkan nilai impedansi 50 Ohm pada saluran transmisi dilakukan optimasi dengan cara mengubah ukuran dimensi saluran transmisi. Dimana lebar saluran transmisi diperoleh sebesar 2,243 mm dan panjang saluran transmisi dibuat sepanjang λ/4 yaitu 36,58536 mm. Sehingga nilai impedansi yang didapatkan pada hasil simulasi setelah optimasi adalah 48,8 Ohm, sedangkan hasil implementasi didapatkan nilai impedansi 46,8 + 5,6j Ohm. Untuk perubahan dimensi antena dilakukan agar bentuk antena lebih kecil yang disesuaikan untuk media RFEH. Dimana untuk dimensi perubahan hanya dilakukan pada dimensi patch, sedangkan dimensi substrat akan mengikuti perubahan karena dimensi substrat berkaitan dengan dimensi patch. Pemotongan groundplane dilakukan untuk mendapatkan bandwidth agar memenuhi syarat yang telah ditentukan yaitu sebesar 260 MHz. Perbandingan hasil simulasi setelah optimasi dengan hasil implementasi terjadi pergeseran. Dimana hasil simulasi setelah optimasi lebih bagus dibandingkan hasil implementasi. Namun, pada hasil implementasi nilai VSWR dan Return Loss tetap memenuhi syarat yang bagus. Sehingga antena mikrostrip yang telah difabrikasi masih layak untuk diintegrasikan dengan modul rectifier EH300 untuk memanen energi gelombang elektromaganetik. Dilihat dari pengujian parameter antena yang lain seperti pola radiasi dan gain menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda dengan nilai yang didapatkan hasil simulasi setelah optimasi. Penyebab terjadinya pergeseran nilai-nilai parameter pengukuran antena dapat terjadi pada saat fabrikasi antena. Fabrikasi antena yang dilakukan secara manual tanpa menggunakan mesin bisa menjadi faktor penyebab bergesernya nilai-nilai parameter pengukuran antena. Karena pada saat fabrikasi antena dimensi antena kurang tepat, dimensi elemen-elemen peradiasi yang juga bergeser dalam satuan millimeter, pemasangan konektor, hasil solder yang kurang rapi, pelarutan antena yang kurang baik, dan lain sebagainya. 5. Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan a. Antena ini telah dapat dijadikan sebagai media untuk menangkap energi gelombang elektromagnetik pada rentang frekuensi antara 1920 sampai 2180 MHz.. b. Antena mikrostrip single rectangular patch yang telah dirancang dan diimplementasi memenuhi syarat nilai parameter pengukuran antena yang bagus. Untuk hasil simulasi diperoleh VSWR 1,02, Return Loss -39,93 dB dan gain 3,03 dBi. Hasil Implementasi diperoleh VSWR 1,166, Return Loss -22,4 dB dan gain 2,83 dBi pada frekuensi cut-off 2050 MHz. c. Antena mikrostrip single rectangular patch menghasilkan pola radiasi baik simulasi maupun fabrikasi sesuai standar yang telah ditetapkan di awal perancangan yaitu omnidireksional. d. Tegangan keluaran dari antena mikrostrip yang diimplementasikan pada sistem RFEH 12.5 mV dalam waktu 5 menit dengan daya maksimum yang diterima oleh antena mikrostrip single rectangular patch -46.44 dBm. 5.2 Saran Dari pengujian dan analisis yang telah dilaksanakan, adapun saran penulis adalah untuk pengembangan antena ini dapat dilakukan dengan cara mengubah bentuk dimensi patch antena


23

untuk disesuaikan fungsi sebagai media radio frequency energy harvesting dan menggunakan bahan yang memiliki karakteristik yang berbeda. Daftar Pustaka [1]

D. Parubak, “Rancang Bangun Antena Penyearah (Rectifier Antenna) untuk Pemanen Energi Elektromagnetik Pada Frekuensi GSM 1800 MHz,” J. Univ. Brawijaya, 2014.

[2]

Y. Andrea, “Rancang Bangun Antena Mikrostrip Rectangular Patch Log Periodik untuk Ultra High Frequency Energy Harvesting.” Politeknik Caltex Riau, Pekanbaru, 2014.

[3]

S. D. Assimonis, “Efficient RF Harvesting for Low-Power Input with Low-Cost Lossy Substrate Rectenna Grid,” IEEE RFID-TA J., pp. 1–6, 2014.

[4]

C. A. Balanis, ANTENNA THEORY ANALYSIS AND DESIGN. 2005.

[5]

A. Azizah, “Desain Antena Mikrostrip Triangular untuk Aplikasi Radar Altimeter,” J. Univ. Hasanuddin, 2013.

[6]

R. D. Cahyo, “Perancangan dan Analisis Antena Mikrostrip Array dengan Frekuensi 850 MHz untuk Aplikasi Praktikum Antena,” J. Univ. Diponegoro, 2009.

[7]

I. Advanced Linear Devices, “EH300/EH301 EPAD ENERGY HARVESTING Modules,” 2007.

24


Desain dan Implementasi Antena Mikrostrip Single Rectangular Patch pada Band Frekuensi MHz untuk Pemanen Energi Gelombang Elektromagnetik

Recommend Documents