TUGAS AKHIR
” RANCANG BANGUN ANTENA MICROSTRIP PATCH SEGI EMPAT UNTUK APLIKASI WIRELESS-LAN” Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
O L E H MUHAMMAD RUDY HERMANSYAH 050402019
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Antena microstrip saat ini merupakan salah satu antena yang sangat pesat perkembangannya dalam sistem telekomunikasi. Sehingga banyak diaplikasikan pada peralatan–peralatan telekomunikasi modern saat ini. Salah satu aplikasinya adalah wireless LAN. Wireless LAN adalah suatu jaringan area lokal tanpa kabel dimana media transmisinya menggunakan frekuensi radio (RF) dan infrared (IR), untuk memberi sebuah koneksi jaringan ke seluruh pengguna dalam area disekitarnya. Area jangkauannya dapat berjarak dari ruangan kelas ke seluruh kampus atau dari kantor ke kantor yang lain dan berlainan gedung. Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah merancang bangun sebuah antena microstrip patch segi empat yang dapat digunakan untuk aplikasi WLAN. Antena microstrip yang dihasilkan bekerja pada frekuensi 2,4 – 2,5 GHz dengan perolehan gain 1 dB, VSWR ≤ 1,9 dan polaradiasi unidirectional. Simulasi perencangan antena ini menggunakan software Ansoft High Frequency Structure Simulator v10. Untuk antena microstrip patch segi empat maka didapatkan hasil parameter-parameternya.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah S.W.T yang telah memberikan kemampuan dan ketabahan dalam menghadapi segala cobaan, halangan, dan rintangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, serta shalawat beriring salam penulis hadiahkan kepada junjungan Nabi Muhammad S.A.W. Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda dan ibunda, serta abangda dan kakanda tercinta yang merupakan bagian dari hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang. Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah: RANCANG BANGUN ANTENA MICROSTRIP PATCH SEGI EMPAT UNTUK APLIKASI WIRELESS-LAN Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1.
Bapak Ali Hanafiah Rambe, ST., MT selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Universitas Sumatera Utara
2.
Bapak Ir, Masykur Sjani, selaku Penasehat Akademis penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan selama ini.
3.
Bapak Prof.Dr.Ir Usman Baafai dan Bapak Rachmad Fauzi ST, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4.
Kepada Ayahanda H. Arifin Samin dan Ibunda Hj. Faurida Hamid tercinta yang telah menghantarkan doa, perhatian, material, semangat dan segalanya sehingga penulisan tugas akhir ini dapat terselesaikan.
5.
Abang dan kakakku tersayang Muhammad Arfan, Fauzi Ibrahim dan Dessy Arida Enanda. Teimakasih atas perhatian dan doanya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir.
6.
Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya.
7.
Sahabat sekaligus teman yang terbaik dan tercantik, Wulan Pratiwi terimakasih perhatian, doa dan dukungannya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir.
8.
Sahabat-sahabat terbaik di Elektro: Lutfi, Suib, Sujek, Agan, , Gie, Ardhi, Megi, Dedi, Mike, Dika, Ricki dan Ica dan segenap angkatan ’05 yang masih beraktifitas di kampus, semoga silaturahim kita terus terjaga.
9.
Sahabat Gemboeng Elektro ’05 yang sudah tamat: Taci, Viona, Muteng, Diana, Dewi, , Ami, Nisa, Megi, Dedi, Mike, Dika dan segenap Gemboeng ’05 yang lainnya, semoga persahabatan kita tetap terjaga
Universitas Sumatera Utara
10.
Keluarga
Besar
Laboratorium
Antena
dan
laboratorium
Dasar
Telekomunikasi FT USU:Arbi Divo, Arif, Fitri, Roy, Irzi, Ridho, Fajar, Rasyid. Terimakasih atas doa dan dukungannya 11.
Keluarga Besar IMTE, para junior dan senior Elektro USU
12.
Keluarga Besar M2BC dan PMR 005 terutama Kak Dian, Niki, Dila, Hakim atas segala dukungannya.
13.
Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik
dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata penulis berserah diri pada Allah SWT, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri.
Medan, November 2010 Penulis
Muhammad Rudy Hermansyah NIM. 060402019
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK................................................................................................ i KATA PENGANTAR .............................................................................. ii DAFTAR ISI ............................................................................................ v DAFTAR GAMBAR ................................................................................ ix DAFTAR TABEL .................................................................................... xi
I.
PENDAHULUAN ............................................................................ 1 1.1 Latar Belakang Masalah ........................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .................................................................... 2 1.3 Tujuan Penulisan ...................................................................... 2 1.4 Batasan Masalah ....................................................................... 2 1.5 Metode Penulisan ..................................................................... 3 1.6
II.
Sistematika Penulisan ............................................................... 3
ANTENA MICROSTRIP ................................................................ 5 2.1
Antena Microstrip.................................................................... 5
2.2
Model Cavity ........................................................................... 6
2.3
Parameter Antena .................................................................... 9 2.3.1 Dimensi Antena……………………………………....... 9 2.3.2 Pola Radiasi……………………………………………. 10 2.3.3 Voltage Standing Wave Ratio……………………………... 11 2.3.4 Return Loss…………………………………………….. 12
Universitas Sumatera Utara
2.3.5 Gain……………………………………….. .................. 13 2.3.6 Keterarahan (Directivity) ………………………………. 14 2.3.7 Bandwidth……………………………………………… 14 2.3.8 Polarisasasi………………………………… ................. 16 2.4
Teknik Pencatuan .................................................................... 18 2.4.1 Pengertian Antena Microstrip ....................................... 19
2.5
WLAN (Wireless Local Area Network) .................................... 20 2.5.1 Topologi Jaringan WLAN ............................................ 22 2.5.2 Standar WLAN 802.11 ................................................. 23 2.5.3 Standar Awal 802.11 .................................................... 23 2.5.4 Standar 802.11a............................................................ 24 2.5.5 Standar 802.11b ........................................................... 25 2.5.6 Standar 802.11g ........................................................... 26 2.5.7 Wireless Channel ......................................................... 27
2.6
Ansoft High Frequency Structure Simulator v10. .................... 28
2.7
Aplikasi Microsrtip .................................................................. 28
III. PERANCANGAN DAN SIMULASI ANTENA MICROSTIP PATCH SEGI EMPAT .................................................................................. 31 3.1 Umum ...................................................................................... 31 3.2
Peralatan ................................................................................. 33
3.3
Jenis Substrate Yang Digunakan ............................................. 36
3.4
Perancangan Dimensi Patch Segiempat ................................... 37
3.5
Perancangan Lebar Saluran Pencatu ........................................ 38
Universitas Sumatera Utara
3.6
Perancangan Model Antena Microstrip Patch Segi Empat ....... 39
3.7
Simulasi Model Antena Microstrip Patch Segi Empat ............. 42 3.7.1 Hasil Simulasi………………………………………….. 44
3.8
Karekterisasi Antena ............................................................... 46
3.9 Rancang Bangun Antena Microstrip Patch Segi Empat ........... 50
IV.
PENGUJIAN ANTENA MICROSTRIP PATCH SEGI EMPAT.. ... 51 4.1 Umum ...................................................................................... 51 4.2 Persiapan Pengujian Antena Microstrip Patch Segi Empat ....... 51 4.3 Pengujian Gain Antena Microstrip Patch Segi Empat ............... 51 4.3.1 Peralatan Pengujian Gain Antena Microstrip Patch Segi Empat ............................................................................ 52 4.3.2 Prosedur Pengujian Gain Antena Microstrip Patch Segi Empat .................................................................... 52 4.3.3 Data Pengujian Antena Microstrip Patch Segi Empat… 53 4.4 Analisa Data ............................................................................. 57
V.
KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................
58
5.1
Kesimpulan ..............................................................................
58
5.2
Saran ........................................................................................
58
DAFTAR PUSTAKA
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Struktur antena microstrip …………… .................................. 5
Gambar 2.2
Jenis – jenis antena microstrip ............................................... 6
Gambar 2.3
Distribusi muatan dan densitas arus yang terbentuk pada patch micirostrip .............................................................................. 8
Gambar 2.4
Rentang frekuensi yang menjadi bandwidth ........................... 15
Gambar 2.5
Jenis polarisasi linier .............................................................. 17
Gambar 2.6
Polarisasi melingkar ............................................................... 17
Gambar 2.7
Polarisasi elips ....................................................................... 18
Gambar 2.8
Microstrip pada WiMAX ....................................................... 29
Gambar 2.9
Microstrip pada WLAN ......................................................... 29
Gambar 2.10 Microstrip pada bandpass filter.............................................. 30 Gambar 2.11 Microstrip pada Mobile Satellite ............................................ 30 Gambar 3.1
Diagram alir perancangan dan perakitan antena microstrip patch segi empat .................................................................... 32
Gambar 3.2
Gambar papan PCB double side ............................................. 33
Gambar 3.3
Cutter yang digunakan............................................................ 33
Gambar 3.4
Penggaris yang digunakan...................................................... 34
Gambar 3.5
Gambar jangka sorong yang digunakan .................................. 34
Gambar 3.6
RP Male SMA yang digunakan .............................................. 35
Gambar 3.7
Setrika yg digunakan ............................................................. 35
Gambar 3.8
Gambar model antena microstrip yang dihasilkan .................. 42
Gambar 3.9
Gambar pola radiasi dalam bentuk 3D………………………… 44
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.10 Gambar gain yang dihasilkan ................................................. 44 Gambar 3.11 Gambar vswr yang dihasilkan ............................................... 45 Gambar 3.12 VSWR dengan L= 27,6 Dan W= 35 mm ................................ 47 Gambar 3.11 Hasil VSWR Yang Sudah Dikarakterisasi .............................. 48 Gambar 3.12 Flowchart
untuk karekterisasi antena microstrip patch
segi empat ............................................................................. 49 Gambar 4.1
Rangkaian pengujian antena ................................................... 52
Gambar 4.2
Access point yang didapat ...................................................... 54
Gambar 4.3
Gain dari PSI_USU_HOTSPOT ............................................ 55
Gambar 4.4
Gain dari PUSKOM AMIK MBP .......................................... 55
Gambar 4.5
Jarak T3 ke access point PSI USU ......................................... 56
Gambar 4.6
Jarak T3 ke Puskom AMIK MBP........................................... 57
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Standar – Standar WLAN 802.11 ......................................... 25
Tabel 2.2
WiFi Channel ....................................................................... 27
Tabel 3.1
Spesifikasi Substrat Yang Digunakan ................................... 37
Universitas Sumatera Utara
