15101118 30

1 BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. PROSES PENGERJAAN

Proses dari pengerjaan skripsi ini terbagi menjadi 3 tahapan

dasar. Tahap pertama adalah penentuan spesifikasi umum antena dan

bahan substrat yang akan digunakan. Tahap kedua adalah menentukan

dan menghitung dimensi antena sesuai rumus. Tahap ketiga adalah

merancang antena pada software CST Studio 2012 dan software ADS

2011 Tahapan keseluruhan dari proses pengerjaan skripsi ini dapat

dilihat pada gambar 3.1.

Gambar 3.1 Flowchart Pengerjaan

15101118 31

3.1.1 Studi Literatur

a. Mengumpulkan bahan referensi berupa buku, jurnal, seminar,

dan penilitan.

b. Pendalaman materi dan mempelajari literatur yang tersedia.

3.1.2 Penentuan Spesifikasi Antena

Tahap pertama dalam perancangan antena adalah menentukan

spesifikasi antena yang akan dirancang. Hal ini bertujuan agar antena

yang dirancang memiliki nilai standar yang harus dipenuhi. Berikut

spesifikasi antena yang akan dirancang :

1. Frekuensi Kerja : 2400 – 2494MHz

2. Frekensi Tengah (fc) : 2447 MHz

3. Pola Radiasi : Unidirectional

4. VSWR : ≤ 2

5. Polarisasi : Vertikal

Spesifikasi diatas disesuaikan dengan tujuan merancang antena

mikrostrip untuk aplikasi wi-fi dengan frekuensi tengah 2447 MHz.

Bahan dielektrik yang digunakan yakni Epoxy FR-4, yang

memiliki spesifikasi sebagai berikut :

1. Permitivitas relative Ɛr : 4,4

2. Loss tangent : 0,000815

3. Ketebalan dielektrik : 1.6 mm

3.1.3 Perhitungan Dimensi Antena

Sebelum melakukan perancangan, terlebih dahulu dilakukan

perhitungan terhadap dimensi antena, yakni patch, substrat,

groundplane, dan saluran pencatu. Berikut langkah-langkah yang

dilakukan dalam menghitung dimensi antena :

1. Menghitung lebar patch 𝑊 = 𝑥𝑓𝑐√𝜀𝑟 +

= 𝑥 𝑥 , 𝑥 √ , +

15101118 32

= , 𝑚 = , 𝑚𝑚

2. Menghitung konstanta dielektrik efektif 𝜀 = 𝜀𝑟 + + 𝜀𝑟 − ( + 𝑥 ℎ𝑊)− /

= , + + , − ( + 𝑥 ,, )− = ,

3. Menghitung length (Leff) 𝐿 = 𝑥𝑓𝑐√𝜀

= 𝑥𝑥 , 𝑥 √ , = , 𝑚 = , 𝑚𝑚

4. Menghitung panjang efektif patch

∆𝐿 = , ℎ [(𝜀 + , ) 𝑊ℎ + ,(𝜀 − , ) 𝑊ℎ + , ]

= , 𝑥 , [ , + , ,, + ,, − , ,, + , ]

= , 𝑚𝑚

5. Menghitung panjang patch 𝐿 = 𝐿 − ∆𝐿 = , − 𝑥 , = , 𝑚𝑚

6. Menghitung dimensi saluran pencatu

Menghitung dimensi microstrip line dengan impedansi 50Ω :

15101118 33

= 𝜋𝑍 √𝜀𝑟

= 𝜋√ , = ,

𝑊 = ℎ𝜋 − − ln − + 𝜀𝑟− 𝑥 𝜀𝑟 [ln − +, − ,𝜀𝑟 ] = 𝑥 ,𝜋 , − −ln 𝑥 , − + , −𝑥 , [ln , − + , − , , ] =, , −ln , + , [ln , + , ] = , , + , = , 𝑚𝑚

Karena nilai W/h > 1, maka : 𝜀 = , + + , − [√ + ,, ] = 3,1202 dengan 𝑓𝑐 = , 𝑧 𝜆 = 𝑐𝑐 = 𝑥, 𝑥 = , 𝑚 = , 𝑚𝑚 𝜆 = 𝜆√𝜀 = ,√ , = , 𝑚𝑚

Untuk nilai Lst1 : 𝐿 = 𝜆 = , = , 𝑚𝑚

15101118 34

Hasil dari perhitungan dimensi antena yang telah dilakukan dapat dilihat pada

tabel 3.1

Tabel 3.1 Dimensi antena berdasarkan perhitungan

Komponen Simbol

Komponen Dimensi (mm)

Lebar Patch LP 37,306

Panjang Patch PP 28,85

Tinggi / tebal Patch TP 0,035

Lebar Strip (50Ω) Wst 3,0611

Panjang Strip (50Ω) Lst 33,56

Tinggi / tebal Strip Tstrip 0,035

Lebar Substrat LS 46,906

Panjang Substrat PS 38,45

3.2 Perancangan Antena

Perancangan dan simulasi antena dilakukan dengan dua

silmulator yakni simulator CST dan simulator ADS. Desain antena

dilakukan dengan menggunakan nilai dimensi antena yang telah

ditentukan yang terdapat pada tabel 3.1. Tahap pertama yang akan

dilakukan untuk merancang antena ini adalah dengan mendesain antena

dasar terlebih dahulu. Desain antena dasar yang dirancang yakni antena

mikrostrip patch rectangular single patch antena. Gambar 3.2

menampilkan desain dasar antena mikrostip yang akan dirancang.

15101118 35

Gambar 3.2 Desain single patch antena mikrostrip

Kemudian, setelah antena dasar dibuat hal selanjutnya yang

dilakukan adalah memodifikasi antena mikrostrip single patch

rectangular tersebut dengan membuat slot yang berbentuk T (T-shaped)

pada patch antena. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.3.

Gambar 3.3 Desain antena mikrostrip T-Shaped

Lt

Lt2

Lt

Wt

PP

Wg

LP

Lg

Lst

Wst

15101118 36

3.2.1 Simulator CST

Perancangan dan simulasi antena dengan menggunakan

simulator CST bertujuan untuk memberikan visualisasi bentuk

antena dan mendapatkan parameter antena yang sesuai dengan

spesifikasi. Tahap awal yang akan dilakukan yakni merancang

single patch rectangular antena mikrostrip, dan kemudian

memodifikasi patch antena dengan membuat slot berbentuk T-

shaped. Berikut tahap-tahap perancangan yang dilakukan :

1. Setelah menjalankan software CST Studio 2012, maka

akan muncul template awal seperti pada gambar 3.4.

Gambar 3.4 Tampilan template awal

2. Kemudian akan muncul template baru seperti yang

ditunjukkan pada gambar 3.5 untuk memilih jenis antena

yang akan dibuat.

Gambar 3.5 Tampilan template untuk jenis proyek baru

15101118 37

3. Pada gambar 3.6 menunjukkan tampilan layout dari

template yang digunakan.

Gambar 3.6 Tampilan layout

4. Pada gambar 3.7, menunjukkan tampilan tahap awal yang

dilakukan untuk membuat single patch antena adalah

dengan membuat substrat terlebih dahulu. Substrat yang

dirancang menggunakan bahan yang telah ditentukan yakni

FR-4.

Gambar 3.7 Pembuatan substrat

5. Setelah substrat dibuat, tahap selanjutnya adalah

pembuatan patch. Patch yang dibuat menggunakan

dimensi nilai yang sesuai dengan perhitungan pada tabel

3.1. Bahan yang dipilih untuk membuat patch adalah

15101118 38

copper (annealed) atau tembaga. Seperti yang ditunjukkan

pada gambar 3.8.

Gambar 3.8 Tampilan patch rectangular

6. Selanjutnya, pembuatan saluran pencatu seperti pada

gambar 3.9. Saluran pencatu yang dibuat adalah microstrip

line dengan penggunaan material yang sama dengan

material pada patch yakni copper. Seperti yang

ditunjukkan pada gambar 3.9.

Gambar 3.9 Tampilan saluran pencatu

microstrip line

7. Tahap berikutnya yakni pembuatan port pada saluran

pencatu seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.10. Port

yang dibuat yaitu waveguide port 2D. Peletakkan port

15101118 39

antena yakni diletakkan pada saluran pencatu antena

dnegan dimensi yang sesuai pada gambar 3.10.

Gambar 3.10 Tampilan desain port

8. Gambar 3.10 menunjukkan hasil rancangan awal antena

microstrip single patch rectangular.

Gambar 3.11 Tampilan desain antena Microstrip Single Patch

rectangular

9. Setelah pembuatan single patch rectangular, tahap

selanjutnnya merupakan tahap modifikasi yang akan

dilakukan yakni pembuatan T-shaped. Proses pembuatan

T-shaped dilakukan diatas patch dengan menggunakan

material yang sama dengan patch. Tampilan pembuatan T-

shaped ditunjukkan pada gambar 3.10 dan 3.11.

15101118 40

Gambar 3. 12 Pembuatan T-shaped 1

Gambar 3. 13 Tampilan pembuatan T-shaped 2

10. Setelah T-shaped dibuat, tahap selanjutnya adalah

menggabungkan kedua bentuk T-shaped dengan memilih

boolean add + pada tab objects.

Gambar 3.14 Tampilan T-shaped yang telah digabung

15101118 41

11. Kemudian, membuat slot pada patch rectangular dengan

T-shaped yang telah dibuat pada tahap sebelumnya.

Pembuatan slot dilakukan dengan cara memilih boolean

substract – pada tab ojects, kemudian menggunakan patch

pada components – navigation tree. Tampilan slot T-

shaped ditunjukkan pada gambar 3.13.

Gambar 3.15 T-shaped slot patch rectangular

3.2.2 Simulator ADS

Perancangan dan simulasi yang dilakukan dengan software ADS

bertujuan untuk memberikan visualisasi rancangan antena sekaligus

menjadi pembanding degan perancangan yang dilkukan

menggunakan software CST. Berikut ini tahap-tahap yang dilakukan

dalam merancang antena :

1. Setelah menjalankan software ADS, maka akan muncul

tampilan seperti pada gambar 3.14.

Gambar 3.16 Tampilan awal ADS

15101118 42

2. Kemudian, membuat layout baru untuk perancangan dan

mengisikan nama cell yang akan digunakan seperti pada

gambar 3.15.

Gambar 3.17 Tampilan pembuatan layout baru

3. Pada gambar 3.16 merupakan tampilan layout yang sudah

dibuat.

Gambar 3.18 Tampilan layout perancangan

4. Setelah pembuatan layout, tahap selanjutnya yang harus

dilakukan adalah membuat substrat pada antena dengan cara

memilih ikon substrat editor pada toolbar . Material substrat

yang digunakan adalah FR-4 dengan ketebalan 1,6 mm.

15101118 43

Gambar 3.19 Tampilan pembuatan substrat

5. Tahap selanjutnya adalah pembuatan patch antena. Patch

antena yang dibuat berentuk rectangular dengan dimensi yang

digunakan sesuai perhitungan. Patch antena dibuat dengan cara

memilih ikon rectangular pada toolbar. Kemudian, masukkan

nilai dimensi panjang dan lebar patch seperti yang dtiunjukkan

pada gambar 3.18.

Gambar 3.20 Tampilan pembuatan patch

6. Setelah patch antena dibuat, selanajutnya adalah pembuatan

microstrip line atau saluran pencatu pada antena. Pembuatan

15101118 44

saluran dilakukan dengan cara yang sama dengan pembuatan

patch, yakni dengan memilih ikon rectangular pada toolbar

seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.19.

Gambar 3.21 Tampilan pembuatan saluran pencatu

7. Pada gambar 3.20, menunjukkan tampilan pembuatan port yang

dilakukan dengan cara memilih ikon insert pin pada toolbar.

Port diletakkan pada ujung saluran pencatu antena.

Gambar 3.22 Tampilan pembuatan port

8. Gambar 3.21 menunjukkan hasil desain antena patch

rectangular yang telah dilakukan.

15101118 45

Gambar 3.23 Tampilan antena mikrostrip single patch rectangular

9. Setelah rancangan dasar antena microstrip single patch dibuat,

langkah selanjutnya adalah membuat modifikasi T-shaped pada

patch antena. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.22.

Gambar 3.24 Tampilan pembuatan T-shaped

10. Setelah T-shaped dibuat diatas patch, tahap selanjutnya adalah

membuat slot pada T-shaped yang dibuat dengan cara memilih

15101118 46

ikon chop pada toolbar. Hasil desain T-shaped ditunjukkan

pada gambar 3.23

Gambar 3.25 Tampilan antena mikrostrip slot T-shaped