SKRIPSI

PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH BUJUR

SANGKAR DENGAN FREKUENSI KERJA 2.6 GHZ

UNTUK APLIKASI GROUND PENETRATING RADAR

Disusun dan diajukan sebagai

Salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Strata Satu (S1)

Pada Fakultas Teknik Elektro Universitas Darma Persada

Disusun oleh :

ARLENDO STEFANUS TALAHATU

NIM. 2012210902

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DARMA PERSADA

JAKARTA

2015

ii

LEMBAR PERNYATAAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Arlendo Stefanus Talahatu

NIM : 2012210902

Judul Tugas Akhir : Perancangan Antena Mikrostrip Patch Bujur Sangkar

Dengan Frekuensi Kerja 2.6 GHz Untuk Aplikasi

Ground Penetrating Radar

Menyatakan bahwa Skripsi ini merupakan tulisan sendiri dari hasil penelitian di

bawah bimbingan Bapak M. Darsono, ST. MT. dan bukan merupakan jiplakan

dari hasil karya orang lain, dan isi Skripsi ini sepenuhnya menjadi tanggung jawab

saya.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.

Jakarta, Agustus 2015

Penulis

Arlendo Stefanus Talahatu

iii

LEMBAR PENGESAHAN

Skripsi yang berjudul :

Perancangan Antena Mikrostrip Patch Bujur Sangkar

Dengan Frekuensi Kerja 2.6 GHz Untuk Aplikasi Ground Penetrating Radar

Oleh :

Arlendo Stefanus Talahatu

NIM : 2012210902

Telah diterima dan disahkan sebagai salah satu syarat menyelesaikan program

Strata Satu (S1) untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) pada Jurusan

Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Darma Persada

Disahkan oleh :

Ketua Jurusan Teknik Elektro Pembimbing Tugas Akhir

M. Darsono, ST. MT M. Darsono, ST. MT

NIDN : 0302116701 NIDN : 0302116701

PROGRAM STUDI TELEKOMUNIKASI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DARMA PERSADA

JAKARTA

2015

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yesus atas berkat, karunia dan pertolonganNya

yang nyata sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan baik.

Penulisan Skripsi ini disusun untuk melengkapi syarat-syarat untuk

menyelesaikan Program Strata Satu (S1) pada Fakultas Teknik Elektro Program

Studi Telekomunikasi di Universitas Darma Persada.

Dalam penulisan Skripsi ini penulis telah banyak mendapat bantuan,

bimbingan, masukan dan dukungan dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan

ini disampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Agus Sun Sugiarto, MT. Selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Darma Persada.

2. Bapak M. Darsono, ST. MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

sekaligus sebagai dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan

dan arahan dalam menyelesaikan Skripsi.

3. Seluruh Staff dan Dosen Fakultas Teknik Universitas Darma Persada yang

telah memberikan ilmu pengetahuan dan wawasan yang berguna selama

masa pendidikan penulis di Universitas Darma Persada.

4. Kedua Orang tua, Adik-adik yang terkasih, dan Ingrid Valentina Lasse

terkasih yang selalu memberikan doa, semangat dan dorongan baik berupa

moril maupun materiil.

5. Teman-teman dan sahabat, Adith, Yusni dan William.

6. Rekan-rekan mahasiswa, rekan seperjuangan Skripsi, khususnya rekan-

rekan satu kelompok pengerjaan Skripsi (Alfin & Amin).

v

Penulis menyadari dalam pembuatan laporan Skripsi ini terdapat banyak

kekurangan yang dibuat, karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran untuk

menyempurnakan laporan ini. Akhirnya semoga laporan Skripsi ini berguna dan

bermanfaat bagi yang berkepentingan, guna menambah pengetahuan serta

wawasan tentang teknologi khususnya dalam bidang teknik Telekomunikasi.

Jakarta, Agustus 2015

Arlendo Stefanus Talahatu

vi

ABSTRAK

Ground Penetrating Radar (GPR) adalah sistem radar yang digunakan untuk

pendeteksian dan mencitrakan benda-benda tertentu yang berada di dalam

permukaan tanah. Dengan perangkat GPR, dapat membantu dalam melakukan

pendeteksian benda-benda di bawah permukaan tanah tanpa proses penggalian

sehingga tidak menimbulkan kerusakan pada keadaan lingkungan sekitar. Hal ini

akan membuat proses pendeteksian menjadi lebih efektif dan efisien. Kemampuan

GPR dalam pendeteksian sangat bergantung pada kemampuan antena yang

digunakan, karena antena adalah bagian yang meradiasikan pulsa sempit tersebut

ke tanah dengan radiasi antena yang diharapkan memiliki tingkat loss dan distorsi

yang kecil. Pada Tugas Akhir ini dibuat perancangan antena mikrostrip planar

monopole peradiasi bujur sangkar, dengan konfigurasi penambahan slot pada

patch, penggeseran posisi saluran pencatu dan patch, pembatasan ground plane

serta penambahan jumlah bidang ground plane kedua. Menggunakan media

substrat RT/Duroid 5880 dengan spesifikasi ketebalan 1.57 mm dan konstanta

dielektrik 2.2, dan saluran transmisi mikrostrip dengan impedansi 50 Ω, yang

beroperasi pada frekuensi S-Band dengan frekuensi resonansi 2.6 GHz untuk

mendukung sistem GPR. Untuk perancangan antena mikrostrip dilakukan dengan

metode simulasi dengan aplikasi perangkat lunak Microwave Office 2004. Dari

hasil simulasi perancangan antena didapatkan nilai bandwidth sebesar 1.962 GHz

pada return loss sebesar -31.83 dB, dengan frekuensi operasi 2.136 - 4.098 GHz,

dimana dengan nilai bandwidth tersebut sudah sangat melampaui kebutuhan

wideband, bahkan dengan nilai bandwidth yang lebar akan membantu dalam

proses resolusi pencitraan image yang baik. Untuk nilai VSWR 1 s.d 2 diperoleh

1.053 yang dicapai pada frekuensi resonansi 2.6 GHz. Nilai impedansi masukan

terhadap kondisi rangkaian dalam keadaan matching adalah untuk riil = 0.959498

dan imajiner = 0.0295984 Ω.

Kata kunci : Mikrostrip, Monopole, GPR, Wideband, Radar

vii

ABSTRACT

Ground Penetrating Radar (GPR) is a radar system that is used for the detection

and imaging of certain objects that are in the ground. With GPR devices, can help

in the detection of objects under the ground surface without excavation process so

as not to cause damage to the surrounding environmental conditions. This will

make the detection process to be more effective and efficient. The ability of GPR

in the detection relies heavily on the ability of the antenna used, because the

antenna is part which radiates the narrow pulse in to the ground with an antenna

radiation expected levels of loss and distortion are small. In this final project, a

planar microstrip monopole antenna is made with monopole radiating square

design, with the addition of a slot on patch configuration, shifting feed line and

patch position, restriction ground plane and the addition of a second ground plane

field. Using the media substrate RT/Duroid 5880 at 1.57 mm thickness

specifications and a dielectric constant of 2.2, and a microstrip transmission line

with an impedance of 50 Ω, which operates at S-band frequency with the

resonance frequency of 2.6 GHz to support the GPR system. For the design of

microstrip antenna simulation was conducted using Microwave Office 2004

software applications. From an antenna design simulation results obtained value

of 1,962 GHz bandwidth on the return loss of -31.83 dB, with the operating

frequency of 2.136-4.098 GHz, where the value of the bandwidth is already very

exceed the needs of wideband, even with wide bandwidth values will assist in the

process of good imaging resolution image. For VSWR 1 to 2 obtained 1.053

achieved at the resonant frequency of 2.6 GHz. The value of the input impedance

matching circuit conditions in the state is for real = 0.959498 Ω and imaginary =

0.0295984.

Key word : Microstrip, Monopole, GPR, Wideband, Radar

viii

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR JUDUL.. ................................................................................................. i

LEMBAR PERNYATAAN.................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN.................................................................................... iii

KATA PENGANTAR............................................................................................ iv

ABSTRAK................................................................................................. ............ vi

DAFTAR ISI.. ...................................................................................................... viii

DAFTAR TABEL... .............................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii

DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN ............................................................ xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ......................................................................... 1

1.2 Tujuan Penulisan ...................................................................... 4

1.3 Perumusan Masalah ................................................................. 4

1.4 Pembatasan Masalah ................................................................ 4

1.5 Metodologi Penulisan .............................................................. 5

1.6 Sistematika Penulisan .............................................................. 6

BAB II DASAR TEORI

2.1 Ground Penetrating Radar ..................................................... 7

2.1.1 Prinsip Kerja GPR ......................................................... 8

2.1.1.1 Impulse GPR .................................................... 8

2.1.1.2 Frequency Modulated Continous Wave Radar 9

ix

2.1.1.3 Stepped Frequency Radar ................................ 9

2.1.2 Model Umum GPR...................................................... 10

2.1.1.2 A-Scan ........................................................... 10

2.1.1.3 B-Scan ............................................................ 10

2.1.1.3 C-Scan ............................................................ 11

2.1.3 Sistem Impulse GPR ................................................... 12

2.1.4 Fungsi Komponen Sistem GPR .................................. 14

2.1.5 Antena GPR Acuan ..................................................... 16

2.2 Antena Mikrostrip .................................................................. 17

2.3 Elemen Peradiasi Antena ....................................................... 19

2.3.1 Antena Mikrostrip Patch ............................................. 19

2.3.1.1 Antena Mikrostrip Patch Bujur Sangkar ....... 20

2.3.2 Antena Mikrostrip Dipole ........................................... 22

2.3.3 Antena Printed Slot ..................................................... 23

2.3.4 Antena Mikrostrip Travelling Wave ............................ 24

2.4 Teknik Pencatuan ................................................................... 24

2.4.1 Saluran Transmisi Mikrostrip...................................... 25

2.4.2 Saluran Koaksial/Probe............................................... 26

2.4.3 Saluran Aperture Coupled ........................................... 27

2.4.4 Saluran Proximity Coupled ......................................... 28

2.5 Metode Analisa ..................................................................... 29

2.5.1 Model Saluran Transmisi ............................................ 29

2.5.2 Konstanta Dielektrikum Efektif .................................. 30

2.5.3 Karakteristik Impedansi .............................................. 31

x

2.5.4 Rugi-rugi Saluran Transmisi ....................................... 32

2.5.4.1 Rugi Konduktor ............................................. 32

2.5.4.2 Rugi Dielektrikum ......................................... 32

2.5.5 Model Cavity ............................................................... 33

2.6 Parameter Antena Mikrostrip ................................................ 35

2.6.1 Return Loss .................................................................. 35

2.6.2 VSWR ......................................................................... 36

2.6.3 Bandwidth.................................................................... 37

2.6.4 Input Impedance .......................................................... 38

2.6.5 Gain ............................................................................. 38

2.6.6 Polarisasi ..................................................................... 39

2.6.7 Pola Radiasi ................................................................. 41

2.6.7.1 Pola Radiasi Antena Unidirectional .............. 41

2.6.7.2 Pola Radiasi Antena Omnidirectional ........... 42

2.6.8 Beamwidth ................................................................... 43

BAB III PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH BUJUR

SANGKAR PADA FREKUENSI KERJA 2.6 GHZ

3.1 Prosedur Perancangan Antena Mikrostrip ............................. 44

3.2 Langkah Perancangan ............................................................ 47

3.2.1 Media Substrat............................................................. 47

3.2.2 Software Perancangan ................................................. 47

3.2.2 Hardware Perancangan ............................................... 49

3.3 Rancangan Dasar Antena ....................................................... 50

3.3.1 Menentukan Dimensi Patch ........................................ 50

xi

3.3.2 Menentukan Lebar Saluran Pencatu ............................ 52

3.4 Konfigurasi Pada Software AWR MWO ............................... 54

3.5 Konfigurasi Rancangan Antena ............................................. 63

BAB IV ANALISA PARAMETER ANTENA

4.1 Konfigurasi Antena Hasil Rancangan .................................... 74

4.2 Parameter Antena Hasil Rancangan ...................................... 77

4.2.1 Bandwidth.................................................................... 76

4.2.2 VSWR ......................................................................... 79

4.2.3 Impedansi Masukan .................................................... 80

4.2.4 Pola Radiasi ................................................................. 82

4.3 Spesifikasi Antena Hasil Rancangan ..................................... 84

BAB V KESIMPULAN .............................................................................. 86

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 88

LAMPIRAN. ......................................................................................................... 90

xii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1 Konstanta dielektrik relatif untuk beberapa material…..………….2

Tabel 3.1 Spesifikasi media substrat antena mikrostrip…………………….47

Tabel 4.1 Dimensi perancangan antena mikrostrip patch bujur sangkar…...76

Tabel 4.2 Hasil akhir simulasi parameter antena...…………………………84

xiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Konfigurasi dan gambaran dari A-Scan.........................................10

Gambar 2.2 Konfigurasi dan gambaran B-Scan………………………………11

Gambar 2.3 Konfigurasi B-Scan yang diparalel membentuk C-Scan.............. 12

Gambar 2.4 Sampling C-Scan dengan potongan horizontal pada

kedalaman yang berbeda…............................................................12

Gambar 2.5 Blok diagram Ground Penetrating Radar (GPR)………..............13

Gambar 2.6 Foto Antena GSSI 1.5…………………………………………...16

Gambar 2.7 Struktur antena mikrostrip…………………….............................17

Gambar 2.8 Jenis-jenis antena mikrostrip……………………………………..19

Gambar 2.9 Struktur antena mikrostrip patch bujur sangkar………………….20

Gambar 2.10 Efek fringing..................................................................................21

Gambar 2.11 Bentuk dasar antena printed slot...................................................22

Gambar 2.12 Bentuk dasar antena mikrostrip travelling wave...........................24

Gambar 2.13 Saluran transmisi mikrostrip..........................................................25

Gambar 2.14 Saluran koaksial/probe...................................................................26

Gambar 2.15 Model saluran aperture coupled....................................................27

Gambar 2.16 Saluran proximity coupled.............................................................28

Gambar 2.17 Model saluran transmisi.................................................................29

Gambar 2.18 Distribusi muatan dan arus yang terbentuk pada patch

mikrostrip.......................................................................................34

Gambar 2.19 Polarisasi elips dengan sudut τ yang dibentuk Ex dan Ey

xiv

dengan amplitudo E1 dan E2........................................................40

Gambar 2.20 Bentuk pola radiasi antena unidirectional.....................................42

Gambar 2.21 Bentuk pola radiasi antena omnidirectional..................................42

Gambar 2.22 Beamwidth antena.........................................................................43

Gambar 3.1 Diagram alir perancangan antena pada simulasi...........................46

Gambar 3.2 Ukuran sisi-sisi patch bujur sangkar.............................................52

Gambar 3.3 Tampilan software PCAAD untuk menentukan lebar

saluran pencatu..............................................................................53

Gambar 3.4 Ukuran lebar saluran pencatu mikrostrip.......................................54

Gambar 3.5 Proses awal pembuatan simulasi antena pada software

MWO 2002....................................................................................55

Gambar 3.6 Konfigurasi ukuran dimensi substrat pada AWR MWO..............56

Gambar 3.7 Konfigurasi Dielectric Layers pada AWR MWO.........................57

Gambar 3.8 Konfigurasi Boundaries pada AWR MWO..................................58

Gambar 3.9 Penambahan port untuk saluran mikrostrip...................................59

Gambar 3.10 Pilihan opsi untuk simulasi parameter antena...............................59

Gambar 3.11 Konfigurasi pembuatan grafik Return Loss...................................60

Gambar 3.12 Konfigurasi pembuatan grafik VSWR..........................................60

Gambar 3.13 Konfigurasi pembuatan grafik Input Impedance...........................61

Gambar 3.14 Konfigurasi pembuatan grafik Pola Radiasi..................................61

Gambar 3.15 Konfigurasi pembuatan grafik Polarisasi fungsi Phi & Theta.......62

Gambar 3.16 Pengaturan jangkauan sapuan frekuensi rancangan antena...........63

Gambar 3.17 Konfigurasi awal antena tanpa ground plane................................65

Gambar 3.18 Return loss pada awal antena.........................................................65

xv

Gambar 3.19 Konfigurasi antena dengan slot pada patch, dan penambahan

ground plane..................................................................................66

Gambar 3.20 Grafik RL hasil simulasi antena slot patch dengan

ground plane..................................................................................67

Gambar 3.21 Konfigurasi antena dengan slot pada patch ukuran

w1 = l1 = 20 mm dan perubahan ukuran ground plane..................68

Gambar 3.22 Grafik RL hasil simulasi antena slot patch dengan

ground plane Lg1 yang berubah-ubah...........................................69

Gambar 3.23 Konfigurasi antena dengan pergeseran saluran pencatu d............70

Gambar 3.24 Grafik RL hasil simulasi yang dipengaruhi oleh pergeseran

saluran pencatu dan patch.............................................................71

Gambar 3.25 Konfigurasi antena dengan penambahan bidang

ground plane lainnya.....................................................................72

Gambar 3.26 Grafik RL hasil simulasi pengaruh penambahan

ground plane ke dua......................................................................72

Gambar 3.27 Konfigurasi modifikasi final antena..............................................73

Gambar 4.1 Konfigurasi antena hasil rancangan tampak atas..........................74

Gambar 4.2 Konfigurasi antena hasil rancangan tampak bawah......................75

Gambar 4.3 Konfigurasi antena hasil rancangan tampak samping...................75

Gambar 4.4 Grafik return loss terhadap frekuensi dari hasil simulasi antena..76

Gambar 4.5 Grafik VSWR terhadap frekuensi dari hasil simulasi antena........79

Gambar 4.6 Grafik Smith Chart impedansi input antena hasil simulasi............81

Gambar 4.7 Bentuk pola radiasi antena............................................................83

Gambar 4.8 Total power radiasi antena hasil simulasi......................................84

xvi

DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN

αc Rugi konduktor

αd Rugi dielektrikan

β Beamwidth dari pola radiasi antena

εr Konstanta dielektrik

εreff Konstanta dielektrik efektif

|E| resultan magnitude medan listrik

λ0 Panjang gelombang di udara saat osilasi

λg Panjang gelombang guide pada saluran

ΓL Koefisien refleksi

η Impedansi intrinsik ruang bebas (377 Ω)

B Beamwidth

BW Bandwidth

c Kecepatan cahaya (3x108 m/s)

Eθ Komponen medan listrik θ

Eɸ Komponen medan listrik ɸ

f0 Frekuensi osilasi

fr Frekuensi resonansi

f1 Frekuensi atas untuk penentuan bandwidth

f2 Frekuensi bawah untuk penentuan bandwidth

FBW Fractional Bandwidth

FCC Federal Communication Commission

FDTD Finite Different Time Domain

xvii

FEM Finite Element Method

FNBW Finite Null Beamwidth

GPR Ground Penetrating Radar

G Gain, penguatan

GHz Giga Hertz

LNA Low Noise Amplifier

h Ketebalan substrat

HPBW Half Power Beamwidth

Io Intensitas radiasi maksimum antena

I Intensitas radiasi maksimum dari antena referensi

L Panjang patch

Leff Panjang sisi efektif

LHCP Left Handed Circular Polarization

MHz Mega Hertz

MoM Method of Moment

MTA Microstrip Travelling Wave Antenna

MWO Microwave Office

PCAAD Personal Computer Aided Antenna Design

PCB Printed Circuit Board

Rin Komponen impedansi riil

RHCP Right Handed Circular Polarization

RL Return Loss

t Ketebalan patch

tan δ Dielektrik loss tangent

xviii

TE Transverse Electric

TLM Transmission Line Matrix

TM Transverse Magnetic

Vo- Tegangan yang dipantulkan (Volt)

Vo+ Tegangan yang dikirimkan (Volt)

VSWR Voltage Standing Wave Ratio

W Lebar patch

Wf Lebar saluran pencatu

Lf Panjang saluran pencatu

W/h Width to height, rasio lebar patch terhadap ketebalan subtrat

Xin Komponen impedansi imajiner

Z0 Impedansi saluran atau lossless

Zin Impedansi masukan

ZL Impedansi beban atau load

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Ground Penetrating Radar (GPR) merupakan sistem yang saat ini marak

dikembangkan baik dari sisi teknologi maupun segi bisnis. GPR adalah sistem

radar yang digunakan untuk pendeteksian dan mencitrakan benda-benda tertentu

yang berada di dalam permukaan tanah. Dengan perangkat GPR, dapat membantu

dalam melakukan pendeteksian benda-benda di bawah permukaan tanah tanpa

proses penggalian sehingga tidak menimbulkan kerusakan pada keadaan

lingkungan sekitar. Hal ini akan membuat proses pendeteksian menjadi lebih

efektif dan efisien.

Ada parameter penting yang dilibatkan dalam GPR yaitu penggunaan

pulsa. Dalam pelaksanaanya, antena pada GPR akan memancarkan gelombang

berupa pulsa sempit. Pulsa yang sempit ini mempunyai lebar bidang frekuensi

yang besar. Jika pulsa semakin dipersempit akan didapatkan lebar bidang

frekuensi yang semakin besar. Hal inilah yang menjadi latar belakang

dibutuhkannya suatu antena yang dapat mengatasi masalah tersebut. Dimana

diharapkan akan didapatkan suatu antena yang dapat mempertahankan pola radiasi

yang konstan dalam range frekuensi yang besar.

Kemampuan GPR dalam pendeteksian sangat bergantung pada

kemampuan antena yang digunakan. Hal ini disebabkan, antena adalah bagian

yang meradiasikan pulsa sempit tersebut ke tanah dengan radiasi antena yang

diharapkan memiliki tingkat loss dan distorsi yang kecil. Sistem GPR dilengkapi

2

dengan dua antena terpisah yang masing-masing berfungsi sebagai pemancar dan

penerima sinyal elektromagnetik. Umumnya kedua antena tersebut merupakan

antena yang identik sama [1].

Untuk level kedalaman yang mampu ditembus oleh sistem GPR itu

tergantung pada dua kondisi: 1) jenis tanah atau batuan di daerah survei GPR dan

2) frekuensi antena yang digunakan. GPR bisa mencapai kedalaman hingga 100

kaki (30 meter) dalam bahan konduktivitas rendah seperti pasir kering atau granit,

lempung basah, serpih, dan bahan konduktivitas tinggi lainnya, mungkin

melemahkan atau menyerap sinyal GPR, sehingga sangat mengurangi kedalaman

penetrasi sampai 3 kaki (1 meter) atau kurang.

Berikut ini adalah Konstanta dielektrik relatif dan cepat rambat gelombang

elektromagnetik untuk material geologi (McCann et al, 1988).

Tabel 1.1 Konstanta dielektrik relatif untuk beberapa material

Material εr Velocity (mm/ns) Air 1 300

Water (fresh) 81 33

Water (sea) 81 33

Sand 3 – 6 120 – 170

Clay soil 3 173

Sand (wet) 25 – 30 55 – 60

Sand (dry) 3 – 6 120 – 170

Agricultural land 15 77

Average ‘soil’ 16 75

Granite 5 – 8 106 – 120

Limestone 7 – 8 100 – 113

Basalt (wet) 8 106

Coal 4-5 134-150

Concrete 5-8 55-120

Asphalt 3-5 133-173

PVC 3 173

Kedalaman penetrasi juga ditentukan oleh antena GPR yang digunakan.

Dengan kata lain kedalaman maksimum yang dapat dicapai oleh impulse radar

bergantung dari frekuensi yang dipakai serta pada resistivitas bahan. Semakin

3

tinggi frekuensi radar yang digunakan, akan semakin rendah daya tembus

gelombang radar tersebut, tetapi memiliki resolusi tinggi. Dan semakin rendah

frekuensi radar yang dipakai, akan semakin tinggi daya tembus gelombang radar

tersebut, tetapi memiliki resolusi rendah. Ketika merambat dalam material,

gelombang radar tersebut juga mengalami pengurangan yang berbanding lurus

dengan konduktifitas dielektrik bahan tersebut.

Sesuai dengan regulasi standar frekuensi yang ditetapkan oleh Federal

Communication Commission (FCC) yang memberikan standar frekuensi yang

digunakan dalam sistem GPR [2], dan mengacu kepada standar spesifikasi nilai

parameter antena pada aplikasi alat yang sudah dikomersilkan oleh salah satu

perusahaan manufaktur GPR terkenal yaitu Geophysical Survey Systems, Inc.

(GSSI) [3]. Berdasarkan pada salah satu produknya, yaitu GSSI 2.6 GHz model

52600, yang merupakan antena frekuensi tinggi dengan spesifikasi karakteristik

nilai parameter antena antara lain beroperasi pada range frekuensi 1.3-3.8 GHz,

frekuensi resonansi 2.6 GHz, beamwidth utk media beton (concrete; εr = 6)

sebesar 48o, dan gain display 6 dB, dan [4,5]. Gain display merupakan

penjumlahan antara gain antena dan gain Low Noise Amplifier (LNA) pada blok

receiver sebelum masuk ke perangkat display. Sebagai asumsi, apabila untuk

menampilkan hasil pencitraan pada display diperlukan gain sebesar 6 dB

sedangkan gain LNA adalah 0 dB, maka diperlukan antena GPR yang

menghasilkan nilai gain sebesar 6 dB.

Dalam penelitian ini akan dirancang antena yang diharapkan mampu

digunakan pada sistem GPR, yaitu antena mikrostrip monopole dengan pemodelan

bentuk patch bujur sangkar, penambahan slot pada patch, dan pembatasan ground

4

plane. Antena ini menggunakan satu lapis bahan dasar substrat dengan satu bagian

konduktor. Untuk menganalisa kinerja antena, digunakan metode simulasi dengan

menggunakan software AWR Microwave Office.

1.2 Tujuan Penulisan

Tujuan dari kegiatan Skripsi ini adalah membuat perancangan antena GPR

GSSI model 52600, dengan menggunakan antena model monopole menggunakan

mikrostrip yang beroperasi pada frekuensi S-Band untuk mendukung sistem GPR.

1.3 Perumusan Masalah

Dalam penyusunan Skripsi ini akan membahas beberapa permasalahan

antara lain sebagai berikut :

1. Bagaimana melakukan perancangan antena mikrostrip monopole dengan

substrat Duroid agar mampu beroperasi pada sistem GPR dengan

kemampuan radiasi gelombang elektromagnetik pada konsentrat beton.

2. Bagaimana menentukan rancangan antena dengan metode simulasi.

3. Bagaimana menghasilkan nilai-nilai parameter antena yang sesuai dengan

karakteristik antena pada sistem Ground Penetrating Radar (GPR).

1.4 Pembatasan Masalah

Pembatasan masalah pada Skripsi ini dibatasi hanya pada perancangan

sebuah model antena mikrostrip yang dapat diaplikasikan pada sistem GPR, dan

untuk antena ini akan dibentuk berjenis mikrostrip planar peradiasi bujur sangkar,

menggunakan media substrat RT/Duroid 5880 dengan spesifikasi ketebalan 1.57

5

mm dan konstanta dielektrik 2.2, dan saluran transmisi mikrostrip dengan

impedansi 50 Ω. Karakteristik Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) ≤ 2, return

loss -10 dB, pada frekuensi resonansi 2.6 GHz untuk teknologi wideband.

Simulasi dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak AWR Microwave

Office untuk mengetahui performa dari antena tersebut.

1.5 Metodologi Penelitian

Metode yang digunakan pada penulisan Skripsi ini adalah :

1. Studi Literatur

Dalam metoda ini dilakukan studi kepustakaan baik dari literatur ataupun

jurnal yang berkaitan dengan teori GPR dan antena mikrostrip. Pencarian

informasi dari internet dilakukan sebagai tambahan referensi baik berupa

artikel ataupun data multimedia.

2. Perancangan dan Simulasi

Metode ini dilakukan dalam merancang dan mensimulasikan rancangan

antena yang dibuat, dengan menggunakan alat bantu software dapat

dilakukan proses disain serta simulasi untuk melihat parameter antena

yang dicapai.

3. Analisa dan Perhitungan

Tahap ini merupakan tahap akhir untuk mengumpulkan data, baik dari

hasil simulasi maupun perhitungan, kemudian dilakukan analisa untuk

selanjutnya dibuat menjadi sebuah laporan guna mendapatkan kesimpulan

dari penelitian ini.

6

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Skripsi ini adalah sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang

latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan

penulisan, batasan masalah, metodologi penelitian, dan

sistematika penulisan dari Tugas Akhir ini.

BAB II : DASAR TEORI ANTENA MIKROSTRIP

Bab ini menjelaskan tentang definisi dari antena

mikrostrip, parameter umum antena mikrostrip, GPR.

BAB III : PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH

BUJUR SANGKAR

Bab ini membahas tentang perancangan antena

mikrostrip yang meliputi desain, dan pemodelan dengan

menggunakan simulator Microwave Office 2004 dan

PCAAD untuk setiap rancangan

BAB IV : ANALISA PARAMETER ANTENA MIKROSTRIP

PATCH BUJUR SANGKAR

Bab ini akan membahas mengenai hasil analisa

pemodelan antena mikrostrip dan membandingkan hasil

parameter yang dicapai dengan penghitungan.

BAB V : KESIMPULAN

Bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil

pembahasan Skripsi.

7

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Ground Penetrating Radar

Ground Penetrating Radar (GPR) merupakan metode geofisika dengan

menggunakan teknik elektromagnetik yang dirancang untuk mendeteksi objek

yang terkubur di dalam tanah dan mengevaluasi kedalaman objek tersebut. GPR

juga dapat digunakan untuk mengetahui kondisi dan karakteristik permukaan

bawah tanah tanpa mengebor ataupun menggali tanah.

Penerapan dari pendeteksi posisi atau radar imaging salah satu contohnya

adalah untuk aplikasi GPR. GPR yang memiliki prinsip kerja sama seperti radar,

dan merupakan suatu alat yang digunakan untuk proses deteksi benda–benda yang

terkubur di bawah tanah atau di balik tembok dengan tingkat kedalaman tertentu

dengan dengan menggunakan gelombang radio [6]. Untuk mendapatkan resolusi

kedalaman yang baik maka ukuran pulsa haruslah sependek mungkin, itulah

sebabnya monocycle digunakan.

Adapun faktor yang berpengaruh dalam menentukan tipe antena yang

digunakan, sinyal yang ditransmisikan, dan metode pengolahan sinyal yaitu :

1. Jenis objek yang akan dideteksi

2. Kedalaman objek

3. Karakteristik elektrik medium tanah atau properti elektrik.

Dari proses pendeteksian oleh GPR, maka akan didapatkan suatu citra dari

letak dan bentuk objek yang terletak di bawah tanah atau dipermukaan tanah.

8

Untuk menghasilkan pendeteksian yang baik, suatu sistem GPR harus memenuhi

empat persyaratan sebagai berikut [7]:

1. Kopling radiasi yang efisien ke dalam tanah

2. Penetrasi gelombang elektromagnetik yang efisien

3. Menghasilkan sinyal dengan amplitudo yang besar dari objek yang

dideteksi.

4. Bandwidth yang cukup untuk menghasilkan resolusi yang baik.

2.1.1 Prinsip Kerja GPR

Sistem GPR dapat dibagi menjadi empat kategori berdasarkan prinsip

kerja, yaitu [1] :

2.1.1.1 Impulse GPR

Mayoritas sistem GPR menggunakan impuls sinyal elektromagnetik dan

disebut radar impuls. Untuk tipe radar ini, pulsa digunakan pada antena pemancar

yang menggunakan bentuk Gaussian dengan durasi pendek. Setiap pulsa yang

identik diterapkan pada interval waktu yang sama dengan tingkat pengulangan

yang bervariasi dari satu mikrodetik untuk beberapa ratus mikrodetik. Sinyal

output ditangkap oleh penerima diproses oleh konverter analog-digital atau

berurutan penerima sampling. Prosedur ini memiliki efek pemetaan sinyal RF di

nanodetik wilayah waktu untuk versi setara di kedua wilayah kalinya mikro atau

milidetik. Teknik modulasi yang digunakan pada radar impuls didasarkan pada

modulasi amplitudo.

9

2.1.1.2 Frequency Modulated Continous Wave (FMCW) Radar

Sistem FMCW GPR didasari oleh prinsip yang sudah biasa digunakan

pada radar konvensional untuk pertahanan udara. Radar FMCW didasari oleh

transmisi sinyal dengan frekuensi pembawa yang terus berubah karena

dipengaruhi efek dari voltage controlled oscillator (VCO). Frekuensi pembawa

berubah dengan bervariasi secara berulang-ulang. Sebuah mixer digunakan untuk

mencampur sinyal yang diterima dengan sampel dari gelombang yang

ditransmisikan. Kemudian, mixer menghasilkan frekuensi berbeda yang juga

disebut "Intermediate Frequency (IF)". IF terkait dengan jarak terhadap target.

2.1.1.3 Stepped Frequency Radar

Radar stepped frequency juga disebut radar pulsa sintesis. Radar ini

mentransmisikan serangkaian frekuensi individu yang berurutan dimana

amplitudo dan fasenya telah diketahui. Dalam time domain, ini sama dengan

mentransmisikan gelombang impulsif secara berulang-ulang. Amplitudo dan fasa

dari sinyal yang diterima kemudian diubah dan disimpan. Beberapa pengolahan

pasca melibatkan inverse kompleks Fast Fourier Transform (FFT) dilakukan

untuk memperoleh sinyal pantulan dalam domain waktu.

2.1.1.4 Single Frequency Radar

Radar single frequency merekam amplitudo dan fasa dari sinyal yang

diterima kemudian membentuk gambaran dari sumber radiasi. Metode hologram

dapat digunakan untuk membentuk gambar tersebut.

10

2.1.2 Model Umum GPR

2.1.2.1 A-Scan

Rekaman sinyal yang dipantulkan pada posisi tetap mengarah ke bentuk

gelombang memiliki variasi amplitudo terhadap waktu (atau jarak). Gelombang

tunggal ini disebut sebagai A-scan. Secara matematis, kita dapat mewakili A-scan

sebagai gelombang w (xi, yj, t) di mana xi dan yj adalah konstanta dan t adalah

waktu. Gambar 2.1 menunjukkan representasi A-scan.

Gambar 2.1 Konfigurasi dan gambaran dari A-scan

2.1.2.2 B-Scan

B-scan adalah kumpulan seperangkat A-scan. Secara praktis, B-scan w (x,

yj, t) diperoleh dengan menggerakan radar sepanjang garis lurus di atas wilayah

tanah. Gambar 2.2 menunjukkan representasi B-scan ketika radar dioperasikan di

atas tanah dan target terkubur yang kemudian bergerak sepanjang sumbu x.

Dengan radar bergerak lebih dekat ke posisi target, gelombang refleksi menjadi

semakin kuat dan berlangsung pada waktu yang lebih singkat karena jarak antara

radar dan target objek semakin dekat. Sebaliknya, gelombang refleksi akan

menjadi semakin lemah dan mempunyai waktu yang lebih lama saat radar tersebut

11

berjalan menjauhi objek sasaran. Dengan mengumpulkan satu set A-scan seperti

yang ditunjukkan pada Gambar 2.2, dapat dengan jelas melihat bentuk

karakteristik hiperbola, yang terbentuk karena adanya objek.

(a) (b)

Gambar 2.2 (a) Sejumlah A-scan yang membentuk B-scan

(b) Gambaran B-scan

2.1.2.3 C-Scan

C-scan w (x, y, t) didefinisikan sebagai satu set B-scan. Hal ini diperoleh

dengan menggerakan sistem radar disepanjang grid (garis) reguler disebuah pola

tetap di atas tanah. Sebuah C-scan berisikan data-data yang cukup untuk

memungkinkan membentuk gambaran tiga dimensi dari target. C-scan dapat

direpresentasikan sebagai gambar tiga dimensi maupun gambar dua dimensi

terhadap kedalaman yang berbeda. Gambar 2.3 dan 2.4 masing-masing

menunjukan bentuk gambaran dan sampling dari C-scan dengan lebih detail.

12

Gambar 2.3 Konfigurasi B-scan yang di paralel membentuk C-scan

Gambar 2.4 Sampling C-scan dengan potongan horisontal pada kedalaman

yang berbeda

2.1.3 Sistem Impulse GPR

Dalam sistem impulse GPR, peralatan yang digunakan terdiri dari unit

kontrol, antena pengirim dan antena penerima, penyimpanan data yang sesuai dan

13

peralatan display. Untuk cara kerja dari GPR itu sendiri beroperasi dengan

mengirimkan pulsa gelombang radio ke dalam sebuah media melalui transducer

(juga disebut antena). Sistem GPR terdiri atas pengirim (transmitter), yaitu antena

yang terhubung ke generator sinyal dengan adanya pengaturan timing circuit, dan

bagian penerima (receiver), yaitu antena yang terhubung ke LNA dan ADC yang

kemudian terhubung ke unit pengolahan data hasil survei serta display sebagai

tampilan output-nya dan post processing untuk alat bantu mendapatkan informasi

mengenai suatu objek.

Gambar 2.5 Blok diagram Impulse Ground Penetrating Radar (GPR)

Berdasarkan blok diagram pada Gambar 2.5, masing-masing blok

mempunyai fungsi yang penting dan saling berkaitan. Hal ini dikarenakan GPR

merupakan suatu sistem, high voltage supply sebagai pencatu daya mengaktifkan

pulse generator, setelah pulse generator aktif maka pulse generator

membangkitkan sinyal gelombang dengan karakteristik yang beroperasi pada

14

frekuensi 2.6 GHz sesuai referensi GSSI [3], guna menembus bahan konsentrat

beton [5]. Dengan timing circuit yang men-trigger generator sinyal untuk

melakukan transmisi melalui antena Tx dengan sifat polarisasi linier pada

frekuensi 2.6 GHz. Sinyal mengenai objek dan juga clutter dan dipantulkan

kembali ke antena penerima. Selanjutnya ketika sinyal diterima oleh antena Rx

maka sinyal tersebut diperkuat oleh perangkat LNA. Sinyal analog masuk ke

perangkat A/D Converter yang akan merubah sinyal analog menjadi digital,

dengan banyak dan cepatnya sinyal yang diterima oleh perangkat penerima maka

diperlukan timing circuit untuk melakukan proses sampling sehingga tidak semua

sinyal diterima yang perlu diproses. Hasil sinyal sampling kemudian diproses oleh

pengolahan data guna disimpan maupun ditampilkan berupa citra hasil survey di

perangkat display sehingga didapatkan informasi mengenai objek yang dideteksi.

2.1.4 Fungsi Komponen Sistem GPR

1. Transmitter (pemancar) terdiri dari 2 bagian yaitu :

a. High voltage supply sebagai pencatu daya untuk mengaktifkan

generator pulsa.

b. Dalam desain radar GPR, penting untuk mengembangkan

generator pulsa UWB yang dapat menghasilkan pulsa tinggi

dengan amplitudo besar, level ringing rendah dan PRF yang lebar.

Generator pulsa terdiri dari tiga unit fungsional: (1) converter

sinyal amplitudo, (2) generator pulsa Gaussian, dan (3) filter pulsa-

pembentuk. Sinyal converter amplitudo mengandung penguat

operasional umpan balik arus, konverter tegangan negatif, dan 50-

15

V resistor terminal. Sinyal polaritas ganda Vs bertindak sebagai

sinyal stimulus untuk SRD Gaussian unit pembangkit pulsa.

Memasukkan attenuator listrik meredakan nonlinier SRD

disebabkan oleh pencocokan impedansi. Sirkuit pulsa-membentuk

ini memainkan dua peran. Di satu sisi, ia bertindak sebagai filter

high-pass untuk menghilangkan riak frekuensi rendah; di sisi lain,

bertindak sebagai pembeda untuk menghasilkan pulsa monocycle

dari input pulsa Gaussian. Pembeda menyebabkan amplitudo pulsa

monocycle menjadi proporsional dengan kemiringan pulsa

Gaussian. Karena Gaussian pulsa sangat sempit dan memiliki

tajam transisi tepi, sehingga amplitudo pulsa monocycle tinggi [8].

2. Receiver (penerima) terdiri dari 2 bagian :

a. Low Noise Amplifier (LNA) berfungsi sebagai penguat sinyal yang

diterima oleh antena Rx.

b. A/D Conversion berfungsi untuk mengkonversi (merubah) sinyal

analog menjadi digital dengan tehnik sampling yang dikontrol oleh

timing circuit.

3. Antena :

a. Antena Tx berfungsi sebagai media pemancar dari sinyal ke dalam

tanah.

b. Antena Rx berfungsi sebagai media penerima sinyal hasil pantulan

dari dalam tanah.

4. Timing circuit merupakan kontroler pada sistem. Timing circuit

bertanggung jawab terhadap 2 fungsi :

16

a. Sebagai trigger untuk generator sinyal.

b. Menghasilkan sinyal waktu yang diperlukan A/D Converter dalam

melakukan sampling.

5. Data Processing berfungsi untuk memproses dan menyimpan data hasil

konversi berupa sinyal digital untuk nantinya dapat ditampilkan pada

display.

6. Display berfungsi sebagai komponen untuk menampilkan image hasil

pencitraan GPR, baik berupa 2D maupun 3D.

2.1.5 Antena GPR Acuan

Penelitian ini mengacu pada produk GPR yang telah ada dipasaran, GSSI

2.6 GHz dan juga tambahan info parameter dari hasil penelitian Craig Warren &

Antonios Giannopulos, Investigation of The Directivity of a Commercial Ground-

Penetrating Radar Antena Using a Finnite Difference Time-Domain Antenna

Model [4].

Gambar 2.6 Foto Antena GSSI 1.5

Dari hasil penelitiannya dan data tambahan data dari SIR System-3000

Manual [5], diketahui karakteristik antena dengan parameter sebagai berikut :

17

Model Patch : Mikrostrip Bow-tie

Frekuensi Operasi : 1.3 – 5.2 GHz

Frekuensi Resonansi : 2.6 GHz

Pola Radiasi : Unidirectional

Beamwidth : 48o

Gain display : 6 dB (Gain display = Gain antena + Gain LNA)

2.2 Antena Mikrostrip

Antena mikrostrip adalah suatu konduktor metal yang menempel diatas

ground plane yang diantaranya terdapat bahan dielektrik seperti tampak pada

Gambar 2.7. Antena mikrostrip merupakan antena yang memiliki massa ringan,

mudah untuk dipabrikasi, dengan sifatnya yang konformal sehingga dapat

ditempatkan pada hampir semua jenis permukaan dan ukurannya kecil

dibandingkan dengan antena jenis lain. Karena sifat yang dimilikinya, antena

mikrostrip sangat sesuai dengan kebutuhan saat ini sehingga dapat di-

integrasikan dengan peralatan telekomunikasi lain yang berukuran kecil, akan

tetapi antenna mikrostrip juga memiliki beberapa kekurangan yaitu: bandwidth

yang sempit, gain dan directivity yang kecil, serta efisiensi rendah.

Gambar 2.7 Struktur antena mikrostrip

18

Pada Gambar 2.7, antena mikrostrip mempunyai struktur dari 3 lapisan

yaitu :

1. Patch bagian yang terletak paling atas dari antena dan terbuat dari bahan

konduktor dengan ketebalan (t) yang biasanya dibuat sangat tipis, ini

berfungsi untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik ke udara. Patch

dapat berbentuk lingkaran, persegi panjang, segitiga dsb. Umumnya patch

terbuat dari logam konduktor seperti tembaga atau emas dengan bentuk

yang bervariasi [9].

2. Substrat berfungsi sebagai media penyalur gelombang elektromagnet dari

sistem pencatuan dengan ketebalan (h) antara 0.003λ0 – 0.05λ0.

Karakteristik substrat sangat berpengaruh pada besar parameter-parameter

antena. Ketebalan substrat berpengaruh pada bandwidth dari antena.

3. Ground plane yaitu lapisan paling bawah yang berfungsi sebagai reflektor

yang memantulkan sinyal yang tidak diinginkan.

Teknologi mikrostrip tidak lepas dari perkembangan teknologi substrat itu

sendiri. Sebagai material dielektrikum yang digunakan untuk saluran transmisi

gelombang mikro tetapi juga antena. Untuk substrat komersial yang tersedia

umumnya memiliki dua data ukuran properti fisik, yaitu : konstanta dielektrik atau

permitivitas (ɛr) dan loss tangent atau faktor disipasi (tan δ). Pada rancang bangun

ini jenis substrat yang digunakan RT/Duroid 5880 yang memiliki spesifikasi :

konstanta dielektrik (ɛr) = 2.2, ketebalan (h) = 1.57 mm, dan loss tangent (tan δ) =

0.002.

19

2.3 Elemen Peradiasi Antena

Peradiasi atau patch radiator merupakan komponen utama dari suatu

antena mikrostrip, dimana pola propagasi gelombang elektromagnetik akan

dipancarkan pada ruang bebas atau udara. Secara keseluruhan, antena mikrostrip

dapat dibagi menjadi empat kategori dasar, yaitu antena mikrostrip patch, antena

mikrostrip dipole, antena printed slot dan antena mikrostrip travelling-wave [10].

2.3.1 Antena Mikrostrip Patch

Sebuah antena mikrostrip patch terdiri dari sebuah patch berbentuk planar

ataupun non-planar pada satu sisi substrat dielektrik dan ground plane pada sisi

lainnya. Ada beberapa model patch antena yang dapat digunakan didalam

merancang suatu antena mikrostrip dan lebih mudah dianalisa, yaitu bujur

sangkar, persegi panjang, lingkaran, segitiga samasisi, lingkaran dan elips [11].

Adapun model-model antena mikrostrip terlihat pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Jenis–jenis antena mikrostrip

20

Bentuk rancangan dari patch antena dalam perancangan ini menggunakan

model bujur sangkar didasarkan ukuran yang lebih kecil dan fleksibel dalam

penempatan posisi. Sebuah peradiasi bujur sangkar terdiri dari empat buah sisi

dengan masing-masing memiliki ukuran yang sama.

2.3.1.1 Antena Mikrostrip Patch Bujur Sangkar

Salah satu bentuk umum dari patch peradiasi adalah persegi panjang,

selain bentuk lingkaran (circular) dan segi tiga (triangular). Gambar 2.9

memperlihatkan struktur sebuah patch dari antena mikrostrip pada lapisan

permukaan dielektrik substrat dengan ketebalan (h), dimana patch persegi panjang

dengan dimensi ukuran panjang (L) dan lebar (W) dengan ketebalan konduktor (t),

sedangkan patch bujur sangkar dengan dimensi ukuran L = W. Pada sisi lapisan

bawah konduktor dijadikan sebagai ground plane.

Gambar 2.9 Struktur antena mikrostrip patch bujur sangkar

21

Bentuk struktur dari patch persegi terhadap frekuensi resonansi (fr)

dipengaruhi oleh mode dominan propagasi gelombang transverse magnetic

(TMmn) dimana m dan n merupakan mode orde. Sehingga dimensi patch persegi

diperolah melalui persamaan :

2122

2

W

n

L

mcf

r

r ..............................................................(2.1)

Untuk radiasi efektif dengan lebar patch diperoleh dengan persamaan :

2

12

rrf

cW

....................................................................................(2.2)

Dimana :

fr : frekuensi resonansi (Hz)

ɛr : konstanta dielektrik

c : kecepatan cahaya (3x108 m/s).

Untuk mode dominan TM10, maka panjang sisi (L) patch persegi diperoleh

melalui persamaan :

rrf

cL

2

...........................................................................................(2.3)

Untuk sisi panjang efektif patch bujur sangkar dengan pertimbangan

terhadap efek fringing pada sisi tepi peradiasi diperluas dengan menambahkan ΔL

seperti yang terlihat pada Gambar 2.10. Besarnya ΔL dapat diperhitungkan

dengan persamaan :

8.0258.0

264.03.0

412.0

h

W

h

W

hL

reff

reff

.................................................(2.4)

22

Dimana konstanta dielektrik efektif (ɛreff) untuk 𝑊 ℎ⁄ ≥1 dengan W adalah

lebar patch dan h adalah ketebalan substrat dielektrik [10] :

21121

2

1

2

1

W

hrrreff

.........................................................(2.5)

Sehingga panjang efektif untuk sisi patch bujur sangkar diperoleh melalui

persamaan :

LLLeff 2 ........................................................................................(2.6)

Gambar 2.10 Efek fringing

2.3.2 Antena Mikrostrip Dipole

Mikrostrip dipole memiliki geometris yang berbeda dari patch antena

persegi panjang pada ukuran dimensinya. Lebar antena dipole biasanya kurang

dari setengah λ0. Antena tipe ini sangat cocok untuk penggunaan frekuensi yang

lebih tinggi dengan substrat dielektrik yang tebal, sehingga dapat mencapai

bandwidth besar. Penentuan pemilihan mekanisme pencatuan juga merupakan

bagian yang sangat penting dalam bagian analisis.

23

2.3.3 Antena Printed Slot

Antena ini merupakan bentuk modifikasi dari geometri dasar antena

mikrostrip patch, secara teoritis sebagian besar bentuk patch mikrostrip dapat

direalisasikan dalam bentuk celah (slot). Seperti halnya patch antena mikrostrip,

antena slot dapat diberikan pencatuan baik oleh saluran mikrostrip atau coplanar

waveguide. Beberapa bentuk dasar antena slot dapat dilihat seperti Gambar 2.11

dibalik ini.

Gambar 2.11 Bentuk dasar antena printed slot

a) Rectangular slot with microstrip feed

b) Rectangular slot with CPW feed

c) Annular slot with microstrip feed

d) Annular slot with CPW feed

e) Rectangular ring slot

f) Tapered slot

24

2.3.4 Antena Mikrostrip Travelling Wave

Sebuah antena mikrostrip travelling wave (MTA) dapat terdiri dari bentuk

susunan patch konduktor atau garis mikrostrip yang cukup panjang untuk

mendukung mode transverse electric (TE). Ujung lain dari antena travelling wave

diakhiri dalam beban resistif, teknik ini digunakan untuk menghindari gelombang

berdiri pada antena. MTA dapat dibenuk sedemikian rupa dengan bentuk susunan

patch disegala arah. Contoh bentuk antena ini seperti terlihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Bentuk dasar antena mikrostrip travelling wave

2.4 Teknik Pencatuan

Antena patch mikrostrip dapat diberikan saluran dengan berbagai metode.

Metode ini dapat diklasifikasikan ke dalam dua kategori, yaitu kontak langsung

dan kontak tidak langsung [12]. Dalam kategori kontak langsung, daya transmisi

radio frekuensi disalurkan langsung pada patch menggunakan elemen

penyambung seperti saluran mikrostrip. Dalam skema saluran kontak tidak

langsung, yaitu pengkoplingan medan elektromagnetik, dilakukan untuk

mentransfer daya antara saluran mikrostrip dan patch yang diradiasi.

25

Teknik pencatuan yang paling populer digunakan untuk kategori catuan

kontak langsung adalah saluran catu mikrostrip dan probe koaksial, sedangkan

untuk kategori catuan kontak tidak langsung yaitu aperture coupling dan

proximity coupling.

2.4.1 Saluran Transmisi Mikrostrip

Pada jenis saluran ini, sebuah garis langsung terhubung ke tepi dari patch

mikrostrip seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.13. Saluran mikrostrip

tersebut lebih kecil jika dibandingkan dengan ukuran patch dan dalam hal ini

saluran dapat dibuat satu sket dengan substrat yang sama dan teknik ini disebut

struktur planar.

Gambar 2.13 Saluran transmisi mikrostrip

Tujuan dari penyisipan cut in dalam patch ini adalah untuk menyesuaikan

impedansi dari saluran terhadap patch tanpa memerlukan penambahan elemen

penyesuai lainnya. Hal ini dapat dicapai dengan benar dengan melakukan kontrol

yang tepat pada posisi salurannya. Hal ini merupakan skema pembuatan saluran

yang mudah, karena memberikan kemudahan pabrikasi dan kesederhanaan dalam

pemodelan serta penyesuaian impedansi. Namun dengan ketebalan dielektrik

26

substrat yang digunakan, gelombang permukaan dan penyebaran radiasi saluran

juga meningkat, yang dapat menghambat bandwidth dari antena. Radiasi saluran

juga menghasilkan radiasi terpolarisasi yang tidak diinginkan.

2.4.2 Saluran Koaksial/Probe

Saluran koaksial atau saluran probe adalah teknik yang sangat umum

digunakan untuk saluran antena mikrostrip. Seperti yang terlihat pada Gambar

2.14, dimana bagian dalam konduktor dari konektor koaksial melewati bagian

dielektrik substrat dan di solder pada patch, sedangkan bagian luar konduktor

terhubung pada ground plane.

Gambar 2.14 Saluran koaksial/probe

Keunggulan utama dari model saluran ini adalah bahwa saluran transmisi

dapat ditempatkan dibagian manapun didalam patch untuk dapat menyesuaikan

dengan impedansi input. Model saluran ini mudah dipabrikasi dan mempunyai

nilai sebaran radiasi yang kecil. Kelemahan model ini terdapat pada konektor

konduktor dari koaksial sehingga hanya bekerja menghasilkan bandwidth sempit

dan sulit dalam pemodelan karena adanya lubang saluran yang dibor pada substrat,

27

dan konektor yang menonjol keluar pada bagian ground plane, sehingga

menjadikannya tidak sepenuhnya planar untuk ketebalan substrat (h>0.002λ0).

Untuk substrat yang lebih tebal pun peningkatan panjang probe akan membuat

impedansi masukan yang lebih induktif, sehingga bermasalah dalam matching

impedansi. Karena kelemahan-kelemahan tersebut maka teknik saluran tanpa

koneksi langsung yang akan menjawab permasalahan ini.

2.4.3 Saluran Aperture Coupled

Dalam jenis teknik saluran ini, radiasi patch dan saluran mikrostrip

dipisahkan oleh ground plane seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.15.

Penghubung antara patch dan saluran dilakukan melalui slot atau aperture pada

ground plane.

Gambar 2.15 Model saluran aperture coupled

Celah kopling biasanya berpusat di bawah patch, yang mengarah lebih

rendah dengan konfigurasi simetris dengan polarisasi menyilang. Jumlah kopling

dari saluran untuk patch ditentukan oleh bentuk, ukuran dan lokasi celah. Karena

ground plane memisahkan patch dan saluran, maka radiasi yang tersebar dapat

28

diminimalkan. Secara umum, bahan dielektrik yang tinggi digunakan untuk

substrat dasar dan lebih tebal, untuk material yang memiliki konstanta dielektrik

yang rendah digunakan untuk substrat atas agar mengoptimalkan radiasi dari

patch. Kelemahan utama dari teknik saluran ini adalah kesulitan pabrikasi karena

terdiri dari beberapa lapisan, sehingga menambah ketebalan antena. Model saluran

ini juga hanya memberi pengaruh bandwidth yang sempit.

2.4.4 Saluran Proximity Coupled

Jenis teknik saluran ini juga disebut sebagai skema kopling

elektromagnetik. Pada Gambar 2.16, digunakan dua substrat dielektrik dan garis

saluran diantara kedua substrat tersebut serta radiasi patch pada bagian atas untuk

substrat bagian atas. Keunggulan utama dari teknik ini adalah bahwa saluran dapat

menghilangkan radiasi palsu dan dapat menyediakan bandwidth yang sangat tinggi

(sekitar 13%), dikarenakan oleh kenaikan keseluruhan ketebalan mikrostrip patch

antena. Model ini memberikan pilihan antara dua bahan media elektrik yang

berbeda, satu untuk patch dan satu lagi untuk saluran guna mengoptimalkan

performa individu.

Gambar 2.16 Saluran Proximity Coupled

29

Matching dapat dicapai dengan mengontrol panjang garis saluran dan lebar

ke garis rasio patch. Kelemahan utama dari model saluran ini adalah sulit untuk di

pabrikasi, karena penggabungan dua layer substrat yang berbeda dielektrik perlu

penggabungan yang akurat. Juga ada peningkatan ketebalan dari keseluruhan

antena.

2.5 Metode Analisa

Model pilihan untuk analisis antena mikrostrip patch adalah model

transmisi line, model cavity, dan model full wave, yang meliputi persamaan

integral utama, Moment of Method (MoM). Model saluran transmisi ini adalah

yang paling sederhana dan memberikan wawasan fisik yang baik tetapi kurang

akurat. Model cavity lebih akurat dan memberikan wawasan fisik yang baik tetapi

kompleks. Model full wave sangat akurat, fleksibel dan dapat mengobati elemen

tunggal, array terbatas dan tidak terbatas, unsur ditumpuk, elemen berbentuk

sewenang-wenang dan kopling. Ini memberikan sedikit wawasan dibandingkan

dengan dua model yang disebutkan di atas dan jauh lebih kompleks di alam.

2.5.1 Model Saluran Transmisi

Saluran transmisi merupakan suatu media rambatan bagi gelombang yang

dikirimkan dari sumber ke beban. Bagian dari sistem antena adalah saluran

transmisi yang dihubungkan dengan patch antena. Ada empat model yang dapat

digunakan sebagai saluran pencatu patch antena, yaitu : rangkaian saluran

mikrostrip planar, probe koaksial, aperture coupling dan proximity coupling.

Karakteristik dan dimensi saluran transmisi mikrostrip ditentukan oleh nilai

30

konstanta dielektrik relative substrate dan loss tangent.

Gambar 2.17 Model saluran transmisi

2.5.2 Konstanta Dielektrikum Efektif

Analisa nilai parameter impedansi karakteristik dari mikrostrip secara

dimensional dibatasi oleh nilai rasio antara lebar saluran konduktor dengan

ketebalan dielektrikum bahan. Konstanta dielektrikum efektif diperlukan untuk

menentukan hubungan bahan dari kedua dielektrikum yaitu substrat dan patch

konduktor. Untuk menentukan nilai konstanta dielektrikum efektif dapat dicari

melalui persamaan berikut.

Konstanta dielektrik efektif (ɛreff) untuk W/h ≥ 1digunakan persamaan :

21121

2

1

2

1

W

hrrreff

……………………………………(2.7)

Dan konstanta dielektrik efektif (ɛreff) untuk W/h ≤ 1 digunakan persamaan:

221121

04.0121

2

1

2

1

h

h

W

hrrreff

………………(2.8)

Dimana :

ɛreff : Konstanta dielektrik efektif

ɛr : Konstanta dielektrik

31

h : Ketebalan substrat (mm)

W : Lebar saluran transmisi (mm)

2.5.3 Karakteristik Impedansi

Salah satu parameter utama yang penting untuk diketahui pada suatu

saluran mikrostrip adalah impedansi karakteristik (Z0). Impedansi karakteristik,

induktansi dan kapasitansi saluran transmisi ditentukan oleh besaran fisik saluran.

Nilai impedansi karakteristik ditentukan oleh lebar saluran (W), ketebalan substrat

(h), dan konstanta dielektrik (εr). Nilai impedansi karakteristik merupakan

hambatan yang terjadi sepanjang saluran yang secara analisis dapat ditentukan

melalui persamaan :

Untuk W/h ≥ 1 digunakan persamaan :

h

W

h

WZ

reff

444.1ln667.0393.1

12021

0

……………………………….(2.9)

Dan untuk W/h ≤ 1 digunakan persamaan :

h

W

W

hZ reff

25.08ln60

21

0 …………………………………...(2.10)

Dimana :

Z0 : Impedansi karakteristik (Ω)

ɛreff : Konstanta dielektrik efektif

h : Ketebalan substrat (mm)

W : Lebar saluran transmisi (mm)

32

2.5.4 Rugi-rugi Saluran Transmisi

Mikrostrip sebagai media saluran transmisi yang bekerja pada frekuensi

tinggi akan menghasilkan rugi-rugi bersifat meredam terutama yang ditimbulkan

oleh faktor dielektrikum bahan dan konduktor. Terdapat dua rugi-rugi pada

saluran tansmisi, yaitu rugi konduktor dan rugi dielektrikum.

2.5.4.1 Rugi Konduktor

Besarnya rugi konduktor pada mikrostrip menurut Hammerstad dan

Bekkadal dinyatakan dengan persamaan :

gg

c

cdB

WZ

f

0

072.0

………………………………………….(2.11)

Untuk panjang gelombang guide (λg) dapat dicari dengan persamaan :

cf

c0

………………………………………………………………(2.12)

reff

g

0

…………………………………………………………...(2.13)

Dimana :

αg : Rugi konduktor (dB/λg)

fc : Frekuensi center (Hz)

λ0 : Panjang gelombang di udara saat osilasi (mm)

λg : Panjang gelombang guide pada saluran (mm)

2.5.4.2 Rugi Dielektrikum

Rugi dielektrikum lebih disebabkan oleh bahan medium sebuah substrat

33

dengan loss tangent yang dimilikinya. Dinyatakan dengan persamaan :

greffreff

reffr

ddB

1

tan13.27

...………………………………..(2.14)

Dimana :

αd : Rugi dielektrikum (dB/λg)

tanδ : Dielektrik loss tangent

2.5.5 Model Cavity

Antena mikrostrip merupakan antena yang memiliki pita resonansi yang

sempit, keadaan ini disebut juga lossy cavities. Antena mikrostrip menyerupai

lubang-lubang yang dipenuhi oleh bahan dielektrik yang menghasilkan resonansi

pada orde yang tinggi. Nilai medan yang ternormalisasi di dalam substrat

dielektrik yang dapat dicari dengan lebih akurat dengan mencermati daerah

tersebut sebagai lubang (cavity) yang diselubungi oleh konduktor pada bagian atas

dan bawah,serta pada dinding magnet. Model ini merupakan model pendekatan

yang berprinsip pada impedansi masukan reaktif dan tidak meradiasikan daya.

Ketika antena mikrostrip diberikan energi distribusi muatan dibentuk pada

bagian atas dan bagian bawah permukaan dari pada patch tersebut, dan juga pada

bagian ground plane. Distribusi muatan dikendalikan oleh dua mekanisme, yaitu

mekanisme atraktif dan mekanisme repulsive. Mekanisme atraktif terjadi diantara

muatan-muatan yang berlawanan pada bagian bawah patch dan bagian ground

yang cenderung untuk mempertahankan konsentrasi muatan pada bagian bawah

patch. Mekanisme repulsive terjadi diantara muatan-muatan pada bagian bawah

permukaan patch yang memiliki kecenderungan untuk mendorong berupa muatan

34

pada bagian bawah patch ke bagian atasnya melalui ujung-ujung patch tersebut.

Karena kebanyakan antena mikrostrip memiliki nilai ratio height to width yang

kecil, mekanisme atraktif menjadi dominan dan kebanyakan konsentrasi muatan

berada pada bagian bawah patch. Arus dalam jumlah yang kecil mengalir melalui

ujung patch ke bagian atas permukaan patch. Aliran arus semakin kecil seiring

dengan semakin mengecilnya nilai ratio height to width. Kedua jenis mekanisme

diperlihatkan pada Gambar 2.18, beserta kerapatan arus (J) dapat diasumsikan

bahwa besaran arus yang mengalir ke atas permukaan patch adalah nol, sehingga

tidak menyebabkan adanya medan magnet tangensial ke ujung patch. Hal ini

menyebabkan keempat dinding samping menyerupai permukaan medan konduksi

yang sempurna sehingga tidak mengganggu medan magnetik menyebabkan

distribusi medan elektrik tetap di bawah permukaan patch.

Gambar 2.18 Distribusi muatan dan arus yang terbentuk pada patch

mikrostrip

Cavity model merupakan dasar perhitungan yang banyak digunakan untuk

analisis suatu patch antena mikrostrip. Sedangkan bentuk atau metode persamaan

integralnya dinyatakan sebagai Method of Moment (MoM) yang dikenal secara

umum, dimana dalam penerapannya dilakukan dengan pendekatan komputasi

35

maupun atau dengan cara pendekatan fisik. Antena mikrostrip mempunyai nilai

radiasi yang paling kuat terutama pada daerah samping di antara tepi patch. Untuk

performa antena yang baik, biasanya substrat dibuat tebal dengan konstanta dielektrik

yang rendah. Hal ini akan menghasilkan efisiensi dan radiasi yang lebih baik serta

bandwidth yang lebih lebar, namun akan menambah ukuran dari antena itu sendiri.

2.6 Parameter Antena Mikrostrip

Unjuk kerja (performance) dari suatu antena mikrostrip dapat diamati dari

parameternya. Beberapa parameter utama dari sebuah antena mikrostrip akan

dijelaskan sebagai berikut:

2.6.1 Return Loss

Return Loss (RL) didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan

yang datang atau yang direflesikan dengan tegangan yang keluar. Perbandingan

tersebut dinamakan koefesien refleksi tegangan yang dilambangkan dengan L .

Untuk koefesien refleksi dapat juga dinyatakan dengan persamaan:

L = oL

oL

ZZ

ZZ

V

V

0

0 ...........................................................................(2.15)

Dimana :

L : Koefisien refleksi tegangan

0V : Tegangan yang dipantulkan (Volt)

0V : Tegangan yang dikirimkan (Volt)

LZ : Impedansi beban (Ω)

oZ : Impedansi saluran (Ω)

36

Parameter RL dapat juga dikatakan sebagai rugi-rugi pada transmisi,

dikarenakan tidak seimbangnya impedansi karakteristik dengan impedansi beban.

Untuk RL diperoleh dengan persamaan :

)( LossReturn dB = Llog20……………………………………….(2.16)

Nilai RL yang dikatakan baik untuk sebuah antena adalah dibawah -9.54

dB, atau untuk standar simulasi nilai RL setidaknya dibawah -10 dB. Nilai

tersebut menunjukkan bahwa gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar

dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan, dengan kata lain saluran

tersebut dikatakan sudah dalam keadaan matching.

2.6.2 VSWR

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) merupakan nilai rasio antara

tegangan maksimal dengan tegangan minimal yang dihitung pada posisi

terjadinya koefesien refleksi antara ujung saluran dengan beban, dalam bentuk

persamaan dapat dinyatakan dengan persamaan :

VSWR = min

max

V

V =

L

L

1

1

…………………………………………….(2.17)

Koefisien refleksi tegangan memiliki nlai kompleks, yang

merepresentasikan besarnya magnitude dan phasa dari refleksi, dalam beberapa

kasus dapat didefinisikan :

1L berarti refleksi negatif maksimum, yaitu ketika saluran

terhubung singkat

0L berarti tidak ada refleksi, yaitu ketika saluran dalam

keadaan matched sempurna

37

1L berarti refleksi positif maksimum, yaitu ketika saluran

dalam rangkaian terbuka

Kondisi yang paling baik adalah ketika nilai VSWR sama dengan ΓL, atau

SWR = 1, yang berarti tidak ada refleksi atau dalam keadaan matching sempurna.

Namun dalam prakteknya kondisi tersebut sulit didapatkan, sehingga standar nilai

VSWR untuk sebuah antena setidaknya memiliki nilai VSWR ≤ 2.

2.6.3 Bandwidth

Bandwidth atau lebar pita antena mikrostrip merupakan jangkauan

frekuensi antara kenaikan nilai VSWR dari satu sampai batas nilai yang dapat

ditoleransi. Besarnya bandwidth pada penelitian ini adalah selisih antara frekuensi

akhir ƒ2 dan frekuensi awal ƒ1 dengan batas kenaikan nilai VSWR < 2 dan

dinyatakan dengan persamaan:

BW =12 ff .......................................................................................(2.18)

Untuk nilai persen bandwidth dapat dituliskan dengan persamaan:

BW =

%10012 xf

ff

r

……………………………………………...(2.19)

Dengan fr dirumuskan :

2

12 fff r

………...........………………………………………….(2.20)

Dimana :

rf : Frekuensi resonansi (Hz)

2f : Frekuensi maksimum (Hz)

1f : Frekuensi minimum (Hz)

BW : Bandwidth (GHz)

38

2.6.4 Input Impedance

Sebuah impedansi yang masuk ke terminal antena yang dikondisikan

dalam keadaan seimbang dengan impedansi karakteristik dari saluran transmisi.

Impedansi input dinyatakan dalam persamaan:

in =

1

1oZ

……………………………………………………..(2.21)

Dimana :

in : Impedansi input terminal (Ω)

o : Impedansi karakteristik dari antena (Ω)

: Koefisien refleksi

Impedansi masukan (Zin) terdiri dari bagian real (Rin) dan imajiner (Xin)

dan dapat dinyatakan :

ininin jXR………...…………....….…….….……..……….(2.22)

Daya real (Rin) merupakan komponen yang diharapkan, yakni

menggambarkan banyaknya daya yang hilang melalui radiasi, sementara

komponen imajiner (Xin) menunjukkan reaktansi dari antena dan daya yang

tersimpan pada medan dekat antena.

2.6.5 Gain

Gain didefinisikan sebagai directivity yang dihasilkan maksimum dari

power antena yang dirancang dengan intensitas maksimum radiasi dari antena

referensi yang dinyatakan dengan persamaan:

I

Ilog10 0G

...........................................................................................(2.23)

39

Dimana :

I0 : Intensitas radiasi maksimum antena

I : Intensitas radiasi maksimum dari antena referensi

Terdapat 2 jenis parameter gain, yaitu absolute gain dan relative gain.

Absolute gain pada sebuah antena didefinisikan sebagai perbandingan antara

intensitas pada arah tertentu dengan radiasi yang diperoleh jika daya yang

diterima oleh antena teradiasi secara isotropik. Nilai gain absolut dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan :

inP

,U4

G

........................................................................................(2.24)

Sedangkan relative gain didefinisikan sebagai perbandingan antara

perolehan daya pada sebuah arah dengan perolehan daya pada antena referensi

pada arah tertentu, dengan daya masukan sama pada kedua antena, namun antena

referensi merupakan sumber isotropik yang lossless. Gain relatif dapat dihitung

dengan persamaan :

lossless

GinP

,U4

.................................................................................(2.25)

2.6.6 Polarisasi

Polarisasi antena adalah polarisasi dari gelombang yang ditransmisikan

oleh antena. Jika arah tidak ditentukan maka polarisasi merupakan polarisasi pada

arah gain maksimum. Pada prakteknya, polarisasi dari energi yang teradiasi

bervariasi dengan arah dari tengah antena.

40

Polarisasi dari gelombang yang teradiasi didefenisikan sebagai suatu

keadaan gelombang elektromagnetik yang menggambarkan arah dan magnetudo

vektor medan elektrik yang bervariasi menurut waktu. Selain itu, polarisasi juga

dapat didefenisikan sebagai gelombang yang diradiasikan dan diterima oleh

antena pada suatu arah tertentu.

Polarisasi melingkar terjadi jika suatu gelombang yang berubah menurut

waktu pada suatu titik memiliki vektor medan elektrik (atau magnet) pada titik

tersebut barada pada jalur lingkar sebagai fungsi waktu. Kondisi yang harus

dipenuhi untuk mencapai jenis polarisasi ini adalah :

a. Medan harus mempunyai 2 komponen yang saling tegak lurus.

b. Kedua komponen tersebut harus mempunyai magnitude yang sama.

c. Kedua komponen tersebut harus mempunyai perbedaan fasa waktu pada

kelipatan ganjil 900.

Polarisasi melingkar terbagi menjadi dua, yaitu Left Hand Circular

Polarization (LHCP), Right Hand Circular Polarization (RHCP). LHCP terjadi

ketika δ = + π/2, sebaliknya RHCP terjadi ketika δ = - π/2.

Gambar 2.19 Polarisasi elips dengan sudut τ yang dibentuk Ex dan Ey dengan

amplitudo E1 dan E2.

41

Pada Gambar 2.19 diatas bentuk polarisasi elips dengan bagian sumbu

pendek OB dan bagian panjang OA membentuk sudut lancip τ, maka axial ratio

dapat diperoleh dengan persamaan:

AR = OB

OA=

Ey

Ex AR1 ……………………………………(2.26)

2.6.7 Pola Radiasi

Pola radiasi atau pola antena didefinisikan sebagai fungsi matematik atau

representasi grafik dari sifat radiasi antena sebagai fungsi dari koordinat. Pola

radiasi dapat disebut sebagai pola medan (field pattern) apabila yang digambarkan

adalah kuat medan dan disebut pola daya (power pattern) apabila yang

digambarkan pointing vector. Di sebagian besar kasus, pola radiasi ditentukan di

luasan wilayah dan direpresentasikan sebagai fungsi dari koordinat directional.

Pola radiasi antena adalah plot 3-dimensi distribusi sinyal yang dipancarkan oleh

sebuah antena, atau plot 3-dimensi tingkat penerimaan sinyal yang diterima oleh

sebuah antena. Pola radiasi antena menjelaskan bagaimana antena meradiasikan

energi ke ruang bebas atau bagaimana antena menerima energi.

2.6.7.1 Pola Radiasi Antena Unidirectional

Antena unidirectional mempunyai pola radiasi yang terarah dan dapat

menjangkau jarak yang relative. Gambar 2.20 merupakan gambaran secara umum

bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena unidirectional.

42

Gambar 2.20 Bentuk Pola Radiasi Antena Unidirectional

2.6.7.2 Pola Radiasi Antena Omnidirectional

Antena omnidirectional mempunyai pola radiasi yang digambarkan seperti

bentuk kue donat (doughnut) dengan pusat berimpit. Antena omnidirectional pada

umumnya mempunyai pola radiasi 3600 jika dilihat pada bidang medan

magnetnya. Gambar 2.21 merupakan gambaran secara umum bentuk pancaran

yang dihasilkan oleh antena omnidirectional.

Gambar 2.21 Bentuk Pola Radiasi Antena Omnidirectional

43

2.6.8 Beamwidth

Beamwidth adalah besarnya sudut berkas pancaran gelombang frekuensi

radio utama (main lobe) yang dihitung pada titik 3 dB menurun dari puncak lobe

utama. Besarnya beamwidth adalah sebagai berikut:

dfB

1,21

.............................................................................................(2.27)

Dimana :

B : 3 dB beamwidth (degree)

f : frekuensi (Hz)

d : diameter antena (degree)

Apabila beamwidth mengacu kepada perolehan pola radiasi, maka

beamwidth dapat dirumuskan sebagai:

12 ...........................................................................................(2.28)

Gambar 2.22 menunjukkan tiga derah pancaran yaitu lobe utama (main

lobe, nomor 1), lobe sisi samping (side lobe, nomor 2) dan lobe sisi belakang

(back lobe,nomor 3). Half Power Beamwidth (HPBW) adalah daerah sudut yang

dibatasi oleh titik-titik ½ daya atau -3 dB atau 0,707 dari medan maksimum pada

lobe utama. First Null Beamwidth (FNBW) adalah besar sudut bidang diantara

dua arah pada main lobe yang intensitas radiasinya nol.

Gambar 2.22 Beamwidth antena

44

BAB III

PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PATCH BUJUR

SANGKAR PADA FREKUENSI KERJA 2.6 GHZ

3.1 Prosedur Perancangan Antena Mikrostrip

Proses perancangan antena dalam penelitian ini dapat dijelaskan secara

umum melalui diagram alir seperti yang terlihat pada Gambar 3.1. Langkah awal

dari perancangan dimulai dengan menentukan frekuensi kerja, dimana dalam

perancangan antena ini akan mengacu kepada aplikasi alat Ground Penetrating

Radar (GPR) yang sudah dikomersilkan oleh perusahaan Geophysical Survey

Systems, Inc. (GSSI)[1], yang beroperasi di frekuensi (fr) 2.6 GHz, mempunyai

kemampuan untuk mencapai kedalaman 0.4 meter dan termasuk dalam high

resolution antenna. Dalam perancangan antena mikrostrip patch bujur sangkar ini

akan menggunakan rentang frekuensi dari 1-6 GHz.

Dengan menggunakan media substrat yang telah tersedia, dengan

spesifikasi konstanta dielektrik (εr) = 2.2, ketinggian substrat (h) = 1.57 mm, dan

dielektrik loss tangent (tan δ) = 0.002, dapat ditentukan lebar saluran pencatu

untuk penggunaan pada impedansi karakteristik sebesar 50 Ω, penentuan lebar

saluran diperoleh melalui penggunaan software PCAAD. Dengan menggunakan

data substrat tersebut, didapat lebar saluran pencatu sebesar 4.8 mm.

Langkah selanjutnya adalah proses disain dan simulasi gabungan patch

mikrostrip dan saluran pencatu menggunakan software AWR Microwave Office

(MWO). Dimana dimensi patch dapat dihitung menggunakan persamaan seperti

pada bab sebelumnya, sementara dimensi substrat yang akan digunakan dalam

45

perancangan ini telah ditentukan sebesar 72x72 mm2. Melalui bantuan

penggunaan software MWO ini hasil rancangan dapat disimulasikan untuk

melihat parameter antena yang didapat, seperti nilai return loss, VSWR, pola

radiasi, bandwidth, gain, dll. Sebagai standar minimum, dimana antena dapat

dikatakan optimum jika parameter hasil simulasi didapat nilai return loss (RL) < -

10 dB dan VSWR antara 1 sampai 2, dan untuk antena Wideband jika diperoleh

bandwidth (BW) > 100 MHz. Apabila parameter-parameter tersebut belum

tercapai maka dapat dilakukan berbagai modifikasi sampai didapatkan nilai yang

dikehendaki. Modifikasi yang dilakukan dalam perancangan ini meliputi

menambah celah pada patch, menggeser posisi patch & saluran, dan perubahan &

penambahan bidang ground plane.

46

Gambar 3.1 Diagram alir perancangan antena pada simulasi

Mulai

Penetapan Frekuensi Resonansi fr = 2.6 GHz

Material Substrat

RT/Duroid 5880

εr = 2.2

h = 1.57 mm

tan δ = 0.002

RL ≤ -10 dB

1 ≤ VSWR ≤ 2

BW > 100 MHz

Perancangan Dimensi Patch L = W = 40.8 GHz

Lebar Saluran Mikrostrip Impedansi 50 Ω

Wf = 4.8 mm PCAAD

Pemodelan Antena Patch Bujur Sangkar

Potongan Ground plane Menggunakan software Microwave

Office

Menjalankan Simulasi

Modifikasi Antena 1. Penambahan slot pada patch 2. Penggeseran posisi saluran catu 3. Pembatasan bidang ground plane 4. Penambahan jumlah ground plane

Selesai

Ya

Tidak

47

3.2 Langkah Perancangan

Pada perancangan untuk antena mikrostrip ini diperlukan perangkat-

perangkat atau media pendukung guna melakukan langkah perancangan antena.

Adapun media perancangan yang digunakan adalah :

1. Media substrat

2. Software simulasi untuk perancangan

3. Hardware perancangan dan alat ukur

3.2.1 Media Substrat

Dalam Tabel 3.1 memperlihatkan spesifikasi media yang digunakan yaitu

tipe substrat, dielektrik konstan, ketebalan substrat, dielektrik loss tangent, dan

dimensi substrat yang digunakan.

Tabel 3.1 Spesifikasi media substrat antena mikrostrip

Tipe Substrat Rogers RT/Duroid 5880

Dielektrik konstan (εr) 2.2

Ketebalan substrat (h) 1.57 mm

Dielektrik loss tangent (tan δ) 0.002

Dimensi substrat 72x72 mm2

3.2.2 Software Perancangan

Dalam perancangan model antena ini memerlukan 3 software (perangkat

lunak) yang dipergunakan pada unit komputer atau Personal Computer (PC),

yaitu Personal Computer Aided Antenna Design (PCAAD), AWR Microwave

Office (AWR MWO), dan Corel Draw.

48

1. PCAAD 5.0

Software ini digunakan sebagai program bantu dalam menentukan lebar

pencatu sesuai dengan nilai impedansi yang dikehendaki berdasarkan jenis

substrat mikrostrip yang digunakan. PCAAD yang digunakan pada

perancangan ini adalah PCAAD version 5.0.

2. AWR Microwave Office 2002 version 5.53

AWR MWO adalah salah satu software yang biasa digunakan untuk

melakukan simulasi elektromagnetik dengan analisa berbasis MoM.

Software ini digunakan dalam mendesain pemodelan antena yang nantinya

akan dirancang, sekaligus untuk mensimulasikan hasil rancangan guna

melihat nilai-nilai parameter antena yang dibentuk seperti Return Loss,

VSWR, bandwidth, input impedance, pola radiasi, gain, dll. AWR MWO

yang digunakan pada perancangan ini adalah AWR MWO 2002 version

5.53.

3. Corel Draw X4

Software ini digunakan untuk mendisain ulang pemodelan antena yang

telah disimulasikan, baik untuk kebutuhan ilustrasi gambar dalam

penulisan maupun proses pabrikasi antena itu sendiri. Dengan hasil

printing rancangan antena dari Corel Draw dengan ukuran sebenarnya,

selanjutnya akan digunakan sebagai dasar proses film sablon dan

dipindahkan pada substrat, kemudian diteruskan guna melakukan proses

pengikisan lapisan konduktor atau biasa disebut proses etching pada PCB

RT/Duroid dengan menggunakan larutan FeCl3.

49

3.2.3 Hardware Perancangan

Sementara untuk hardware (perangkat keras) yang digunakan dalam

perancangan, proses pabrikasi dan pengukuran meliputi perangkat komputer,

peralatan perancangan dan alat ukur dengan keterangan sebagai berikut :

1. Personal Computer (PC)

Komputer yang digunakan setidaknya mempunyai spesifikasi minimum

yang mendukung untuk menjalankan software AWR MWO, yaitu OS

Windows XP, Processor Core 2 CPU, RAM 2 GB [12]. Dalam

perancangan ini PC yang digunakan memiliki spesifikasi sebagai berikut :

OS Windows 8, Manufacturer Toshiba, Model Notebook, Processor Intel

Core i3-3120M CPU @ 2.5 GHz, RAM 2 GB DDR2, System type 64-bit

Operating System, x64-based processor.

2. Peralatan perancangan

Peralatan yang digunakan dalam perancangan prototipe antena antara lain

adalah perangkat standar workshop seperti solder, timah, tang, cutter,

penggaris besi, dll.

3. Konektor jenis SMA

Konektor yang digunakan untuk terminal saluran antena adalah konektor

standar laboratorium berjenis SubMiniature version A (SMA) bentuk

female dengan impedansi 50 Ω. Konektor ini berfungsi sebagai

penghubung antara saluran pencatu dengan coaxial probe. Nilai konektor

ini sesuai dengan impedansi karakteristik sebesar 50 Ω.

50

4. Network Analyzer

Alat ukur yang digunakan untuk mengetahui nilai parameter dari prototipe

antena yang telah dipabrikasi adalah Microwave Network Analyzer Agilent

tipe N5230C:A.08.50.10.

3.3 Rancangan Dasar Antena

3.3.1 Menentukan Dimensi Patch

Pada tahap ini dapat ditentukan terlebih dahulu frekuensi kerja yang

diharapkan, dimana mengacu pada referensi perangkat GPR yang telah

dikomersilkan dipasaran yaitu dengan frekuensi kerja (fr) 2.6 GHz.

Maka agar dapat bekerja pada frekuensi 2.6 GHz, dimensi patch antena

dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.3) untuk mode TM10 :

rrf

cL

2

2.2106.22

/1039

8

Hzxx

smxL

mmmL 89.3803889.0

Dikarenakan adanya efek fringing seperti yang telah dijelaskan pada Bab

2, maka untuk patch bujur sangkar digunakan panjang efektif dengan

menggunakan Persamaan (2.6) :

LLLeff 2

Dimana untuk menyelesaikan perhitungan tersebut digunakan Persamaan

(2.2) untuk menghitung W, Persamaan (2.5) untuk menghitung εreff, dan

Persamaan (2.4) untuk menghitung ΔL, maka diperoleh :

51

2

12

rrf

cW

2

12.2106.22

/103

9

8

Hzxx

smxW

mmmW 61.4504561.0

Dengan mensubstitusikan nilai W pada Persamaan (2.5), maka diperoleh :

21121

2

1

2

1

W

hrrreff

21

04561.0

00157.0121

2

12.2

2

12.2

m

mxreff

804.0reff

Dan dari Persamaan (2.4) diperoleh :

8.0258.0

264.03.0

412.0

h

W

h

W

hL

reff

reff

8.000157.0

04561.0258.0804.0

264.000157.0

04561.03.0804.0

00157.0412.0

m

m

m

m

mxL

mmmL 28.100128.0

Sehingga panjang patch efektif diperoleh :

LLLeff 2

52

mmxmmLeff 28.1289.38

mmLeff 45.41

Didapat panjang sisi efektif untuk patch bujur sangkar sebesar 41.45 mm,

untuk kebutuhan perancangan maka dibulatkan menjadi 40.8 mm.

Gambar 3.2 Ukuran sisi-sisi patch bujur sangkar

3.3.2 Menentukan Lebar Saluran Pencatu

Penentuan lebar untuk saluran pencatu dalam perancangan ini

menggunakan program PCAAD 5.0, untuk mencari nilai lebar saluran (Wf) dapat

menginputkan data substrat seperti dielektrik konstan (εr) dan ketebalan substrat

(h) seperti terlihat pada Gambar 3.3. Untuk menghitung lebar saluran dipilih opsi

40.8 mm

40.8 mm

53

Compute Width dengan impedansi karakteristik yang dikehendaki, dalam

perancangan ini digunakan impedansi karakteristik antena sebesar 50 Ω.

Gambar 3.3 Tampilan software PCAAD untuk menentukan lebar saluran pencatu

Dengan memasukan nilai karakteristik impedansi 50 Ω pada variabel

Characteristic impedance, h = 1.57 mm = 0.157 cm pada variabel Substrate

thickness, dan εr = 2.2 pada variabel Dielectric constant, maka akan didapatkan

ukuran lebar saluran mikrostrip sebesar 0.48374 cm pada variabel Line width.

Untuk kebutuhan perancangan maka lebar saluran dibulatkan menjadi 0.48 cm =

4.8 mm.

54

Gambar 3.4 Ukuran lebar saluran pencatu mikrostrip

3.4 Konfigurasi Pada Software AWR MWO

Konfigurasi pada program simulator diperlukan untuk menyesuaikan data

substrat yang akan digunakan dalam perancangan. Adapun langkah-langkah

penggunaan software dalam merancang antena adalah sebagai berikut :

Langkah 1 :

Permulaan dalam merancang dapat dilakukan dengan membuat file proyek

baru dengan memilih menu File > New Project. Setelah itu guna membentuk area

substrat dapat dibuat melalui menu Project > Add EM Structure > New EM

Structure 1.

55

Gambar 3.5 Proses awal pembuatan simulasi antena pada software MWO 2002

Langkah 2 :

Lalu untuk menyesuaikan data substrat seperti dimensi dan spesifikasi

substrat melalui menu Structure > Enclosure, kemudian pada menu tersebut

dimasukkan nilai substrat seperti ditunjukkan pada Gambar 3.6, dengan pilihan

unit satuan dalam milimeter (mm). Dalam hal menentukan ukuran sel disesuaikan

dengan ketentuan spesifikasi substrat yang digunakan, pada perancangan

menggunakan RT/Duroid 5880 mempunyai ukuran sel 0.8 mm yang didapat dari

perbandingan antara dimensi X dan Y terhadap divisi X dan Y sebesar 72:90.

56

Gambar 3.6 Konfigurasi ukuran dimensi substrat pada AWR MWO

Langkah 3 :

Pada menu Dielectric Layers, substrat berada pada layer ke-2 diantara

layer atas dan layer bawah yang keduanya merupkan lapisan udara. Masukan

nilai-nilai dari spesifikasi substrat yang digunakan, yaitu ketebalan substrat (h)

1.57 mm, konstanta dielektrik (ɛr) 2.2, dan loss tangent (tan δ) 0.002 seperti

terlihat pada Gambar 3.7.

57

Gambar 3.7 Konfigurasi Dielectric Layers pada AWR MWO

Langkah 4 :

Sedangkan untuk penyesuaian batasan antena (Boundaries Setting) dapat

diatur pada menu Boundaries, menggunakan pendekatan ruang terbuka dengan

hambatan udara pada kedua sisi antena sebesar 377 Ω, seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 3.8.

58

Gambar 3.8 Konfigurasi Boundaries pada AWR MWO

Langkah 5 :

Penambahan port untuk jenis pencatuan dengan saluran mikrostrip, dapat

ditambahkan melalui menu Draw > Add Edge Port, kemudian port ditempatkan

pada ujung luar saluran yang berada dibagian tepi substrat. Penempatan port

tersebut ditunjukkan seperti Gambar 3.9.

59

Gambar 3.9 Penambahan port untuk saluran mikrostrip

Langkah 6 :

Parameter antena untuk simulasi antena dapat ditambahkan melalui menu

Project > Add Graph, untuk menentukan parameter antena yang akan ditampilkan

dapat dipilih melalui opsi yang ditampilkan seperti pada Gambar 3.10. Untuk

membuat grafik Return Loss dapat dipilih dari opsi Rectangular dengan

pengaturan Measurement Type : Port Parameters, Measurement : S, Complex

Modifier : Magnitude, dan Result Type : dB. Ditunjukan pada Gambar 3.11.

Gambar 3.10 Pilihan opsi untuk simulasi parameter antena

60

Gambar 3.11 Konfigurasi pembuatan grafik Return Loss

Langkah 7 :

Untuk membuat grafik VSWR, dapat diatur dengan Measurement Type :

Linear, Measurement : VSWR, dan Port Index : 1.

Gambar 3.12 Konfigurasi pembuatan grafik VSWR

Langkah 8 :

Membuat grafik Input Impedance, pada Add Graph terlebih dahulu dipilih

opsi Smith Chart dengan pengaturan Measurement Type : Linear, Measurement :

ZIN.

61

Gambar 3.13 Konfigurasi pembuatan grafik Input Impedance

Langkah 9 :

Sementara untuk menampilkan grafik Pola Radiasi dapat dipilih opsi

Rectangular dengan pengaturan Measurement : Antenna, Measurement Type :

PPC_TPWR (Total Radiation Power), Complex Modifier : Magnitude, Result

Type : dB.

Gambar 3.14 Konfigurasi pembuatan grafik Pola Radiasi

Langkah 10 :

Menampilkan grafik Polarisasi dapat dipilih opsi Antenna Plot dengan

62

pengaturan Measurement Type : Antenna, Measurement : PPC Ephi (pola radiasi

pada fungsi Phi), dan PPC_ETheta (pola radiasi pada fungsi Theta).

a)

b)

Gambar 3.15 a) Konfigurasi pembuatan grafik Polarisasi fungsi Phi

b) Konfigurasi pembuatan grafik Polarisasi fungsi Theta

Langkah 11 :

Pengaturan jangkauan frekuensi yang akan disapu dapat dilakukan pada

menu Options > Project Options, kemudian melakukan pengaturan pada Modify

Range : Start untuk menentukan awal sapuan frekuensi, Modify Range : Stop

63

untuk akhir sapuan frekuensi, dan Modify Range : Step untuk kerapatan sapuan

frekuensi. Lalu pada Sweep Type (tipe penyapuan) dipilih opsi Linear dengan

satuan GHz. Pengaturan ini ditunjukkan pada Gambar 3.16.

Pada tahap awal dalam perancangan ini jangkauan frekuensi yang akan

disapu adalah mulai dari frekuensi 1 GHz sampai berakhir pada 6 GHz dengan

kerapatan frekuensi 0.1 GHz.

Gambar 3.16 Pengaturan jangkauan sapuan frekuensi rancangan antena

3.5 Konfigurasi Rancangan Antena

Antena yang dirancang dalam penelitian ini merupakan jenis antena planar

yang dicetak pada single layer substrate jenis Rogers RT/Duroid 5880 dengan

spesifikasi εr = 2.2, h = 1.57 mm, tan δ = 0.002 dan dimensi 72 x 72 mm2 dengan

patch berbentuk bujur sangkar, mempunyai saluran pencatu mikrostrip yang

dicetak pada satu sisi, dan ground plane sebagian pada sisi yang lain. Perancangan

antena ini dilakukan melalui beberapa tahap eksperimen, tahap awal adalah untuk

64

mencari rancangan yang optimum dengan mengacu kepada nilai return loss hasil

simulasi pada rancangan patch tanpa modifikasi. Tahap kedua adalah dengan

melakukan modifikasi pada patch berupa penambahan slot di tengah patch,

sehingga patch berbentuk seperti ring bujur sangkar. Tahap ketiga adalah dengan

menggeser posisi saluran pencatu. Tahap terakhir adalah dengan menambah

jumlah ground plane.

Rancangan antena tahap pertama disimulasikan dengan melakukan

beberapa perubahan pada panjang ground plane (Lg) dan posisi saluran (d),

perubahan tersebut dilakukan guna mendapatkan nilai return loss yang optimum

berada dibawah -10 dB.

Langkah 1 :

Sebagai tahap awal patch ditempatkan simetris pada tengah sumbu X,

dengan nilai panjang saluran Lf = 24 mm dan jarak saluran ke tepi substrat d =

33.6 mm dimana posisi saluran tepat simetris terhadap sumbu X pada patch.

Seperti yang terlihat pada Gambar 3.17.

Pada Gambar 3.18 terlihat dari hasil simulasi untuk konfigurasi awal

antena, bahwa nilai return loss yang paling besar adalah -8.072 dB di frekuensi

5.4 GHz namun itupun belum dapat dinilai sebagai return loss yang baik karena

nilainya masih diatas -10 dB. Sedangkan frekuensi kerja dari antena yang

diharapkan sebesar 2.6 GHz hanya menghasilkan nilai return loss -1.846 dB,

dimana masih sangat jauh dari persyaratan ≤ -10 dB. Hal inilah yang

mengharuskan dilakukannya modifikasi selanjutnya terhadap konfigurasi bentuk

antena.

65

Gambar 3.17 Konfigurasi awal antena tanpa ground plane

Gambar 3.18 Return loss pada awal antena

11

1 2 3 4 5 6

Frequency (GHz)

RL

-10

-8

-6

-4

-2

0

5.4 GHz-8.072 dB

2.6 GHz-1.846 dB

DB(|S(1,1)|)EM Structure 1

66

Langkah 2 :

Dari hasil sebelumnya dimana konfigurasi rancangan antena masih

memerlukan modifikasi, maka pada tahap ini dilakukan penambahan berupa slot

pada patch sehingga membentuk patch ring bujur sangkar dengan terlebih dahulu

memberikan bidang ground plane dengan ukuran tinggi yang fix yaitu Lg1 = 10.4

mm, guna membantu proses simulasi dalam mendapatkan modifikasi rancangan

antena yang maksimal. Pemberian slot yang berada dipusat patch dimulai dengan

ukuran slot sebesar w1 = l1 = 8.8 mm, seperti yang terlihat pada Gambar 3.19

dibawah ini.

Gambar 3.19 Konfigurasi antena dengan slot pada patch,

dan penambahan ground plane

11

w1

l1

Lg1 = 10.4 mm

29.6mm

67

Gambar 3.20 Grafik RL hasil simulasi antena slot patch dengan ground plane

Dari Gambar 3.20 dapat dinyatakan bahwa dengan adanya penambahan

slot pada patch, mempengaruhi perubahan nilai return loss. Semakin besar ukuran

slot maka semakin minim juga nilai return loss, namun dengan semakin minim

nilai return loss juga mempersempit nilai bandwidth, sehingga diperlukan

penilaian yang seimbang antara return loss dan bandwidth.

Langkah 3 :

Setelah melihat hasil simulasi pada langkah 2, dimana terlihat bahwa dari

proses simulasi tersebut masih jauh dari hasil yang diharapkan maka kembali

dilakukan perubahan berupa modifikasi pada antena. Dengan mengambil hasil

2.2 GHz-5.33281 dB 2.3 GHz

-5.55245 dB

2.3 GHz-5.79582 dB

2.3 GHz-6.1916 dB

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

RL

(dB

)

Frekuensi (GHz)

W1 & L1 = 8.8 mm W1 & L1 = 16.8 mmW1 & L1 = 20 mm W1 & L1 = 23.2 mm

Lg1 = 10.4 mm

(dengan perubahan W1 & L1)

68

pengamatan simulasi pada langkah 2 maka ditentukan ukuran slot yang akan terus

digunakan pada patch, yaitu slot dengan ukuran w1 & l1 = 20 mm. Pada langkah

ini modifikasi berikutnya yang akan dilakukan untuk melihat pengaruh terhadap

nilai return loss adalah dengan melakukan perubahan pada pembatasan ukuran

tinggi atau tebal bidang ground plane Lg1. Konfigurasi tersebut dapat dilihat pada

Gambar 3.21 dibawah ini.

Gambar 3.21 Konfigurasi antena dengan slot pada patch ukuran w1 = l1 = 20 mm

dan perubahan ukuran ground plane

Dengan melakukan perubahan ukuran ground plane Lg1 dihasilkan grafik

hasil simulasi yang terlihat pada Gambar 3.22. Dari data hasil simulasi ini dapat

diketahui bahwa perubahan pada ukuran tinggi bidang ground plane Lg1 dapat

mempengaruhi besar kecilnya nilai bandwidth dan menghasilkan nilai return loss

yang optimum. Menurut hasil simulasi, perubahan ukuran bidang ground plane

11

w1 = 20 mm

l1 = 20 mm

29.6mm

Lg1

69

paling optimum adalah ground plane dengan ukuran Lg1 = 20.8 mm yang

menghasilkan nilai return loss -28.8347 meskipun belum bekerja pada frekuensi

resonansi yang diharapkan.

Gambar 3.22 Grafik RL hasil simulasi antena slot patch dengan ground plane Lg1

yang berubah-ubah

Langkah 4 :

Setelah melihat hasil simulasi pada langkah 3 didapatkan bahwa nilai

pembatasan ground plane terbaik adalah dengan ukuran Lg1 = 20.8 mm karena

mempengaruhi nilai RL yang baik yaitu -28.8347 dB pada frekuensi resonansi fr =

2.8 GHz, dan menghasilkan nilai bandwidth yang besar. Namun frekuensi

2.6 GHz-15.262 dB

2.7 GHz-19.5739 dB

2.8 GHz-28.8347 dB

2.9 GHz-25.2456 dB

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

RL

(d

B)

Frekuensi (GHz)

Lg1 = 19.2 mm Lg1 = 20 mm Lg1 = 20.8 mm Lg1 = 21.6 mm

W1 & L1 = 20 mm

(dengan perubahan Lg1)

70

resonansi fr = 2.6 GHz yang diharapkan belum tercapai maka kembali dilakukan

modifikasi antena. Kemudian dilakukan perubahan posisi saluran pencatu d

beserta patch terhadap sumbu X, dengan metode ini diharapkan memberikan

pengaruh terhadap perubahan frekuensi resonansi dan penambahan bandwidth

pada frekuensi resonansi yang dibentuk. Menggeser posisi saluran pencatu ke

kanan dan kiri terhadap sumbu X, dengan Lg1 = 20.8 mm.

Gambar 3.23 Konfigurasi antena dengan pergeseran saluran pencatu d

11

d

Lg1 = 20.8 mm

29.6mm

71

Gambar 3.24 Grafik RL hasil simulasi yang dipengaruhi oleh pergeseran saluran

pencatu dan patch

Langkah 5 :

Menambahkan bidang ground plane kedua dengan ukuran Lg2 = 5.6 mm.

Dengan menambahkan satu lagi bidang ground plane lainnya diharapkan dapat

menggeser frekuensi resonansi yang sudah ada sehingga mencapai frekuensi

resonansi fr = 2.6 GHz yang diharapkan.

2.8 GHz-29.4841 dB

2.8 GHz-29.4983 dB

2.8 GHz-30.2715 dB

2.8 GHz-31.1601 dB

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

RL

(dB

)

Frekuensi (GHz)

d = 30.4 mm d = 29.6 mm d = 28 mm d = 26.4 mm

Lg1 = 20 mm

(dengan perubahan d)

72

Gambar 3.25 Konfigurasi antena dengan penambahan bidang ground plane

lainnya

Gambar 3.26 Grafik RL hasil simulasi pengaruh penambahan groundplane ke dua

11

2.7 GHz-30.622 dB

2.7 GHz-29.515 dB

2.6 GHz-31.8347 dB

2.5 GHz-45.4511 dB

-50

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

RL

(d

B)

Frekuensi (GHz)

Lg2 = 4 mm Lg2 = 4.8 mm Lg2 = 5.6 mm Lg2 = 7.2 mm

Lg1 = 20.8 mm

29.6mm

Lg2

Lg1 = 20 mm

(dengan perubahan Lg2)

73

Dari hasil simulasi pada langkah 5, maka didapatkan bahwa penambahan

bidang ground plane kedua tersebut dapat mempengaruhi pergeseran frekuensi

resonansi dari antena. Penambahan bidang ground plane kedua dengan ukuran

Lg2 = 5.6 mm menghasilkan antena yang bekerja di frekuensi resonansi fr = 2.6

GHz, dimana sesuai dengan frekuensi resonansi yang diharapkan agar antena

mikrostrip ini seharusnya bekerja.

Setelah mendapatkan semua hasil modifikasi perancangan antena dari

langkah 1 sampai dengan 5, dapat dihasilkan rancangan antena mikrostrip yang

ideal dengan detail sebagai berikut :

Gambar 3.27 Konfigurasi modifikasi final antena

11 11

74

BAB IV

ANALISA PARAMETER ANTENA

4.1 Konfigurasi Antena Hasil Rancangan

Dasar dan acuan untuk melihat hasil kerja paling optimal dari antena

adalah dengan menganalisa parameter geometri antena. Dibawah ini

memperlihatkan desain antena yang telah dirancang.

Gambar 4.1 Konfigurasi antena hasil rancangan tampak atas

11

Wf = 4.8mm

72mm

Ls = Ws = 72mm

d = 28mm

Lf = 24mm

c = 18.4mm

29.6mm

w2 =10.4mm

29.6mm

w1 =20mm

29.6mm

L = W = 40.8mm

L=W=

40.8mm l1 =20mm

29.6mm

l2 =10.4mm

29.6mm

Y

X

75

Gambar 4.2 Konfigurasi antena hasil rancangan tampak bawah

Gambar 4.3 Konfigurasi antena hasil rancangan tampak samping

11

Lg1 = 20.8mm

Lg2 = 5.6mm

Ls = Ws = 72 mm

72mm

Y

X

24 mm

72 mm

40.8 mm

20.8 mm 5.6 mm

h =1.57 mm

Feeder

Ground plane 1

Patch

Gp 2

Substrat

76

Tabel 4.1 Dimensi perancangan antena mikrostrip patch bujur sangkar

Dimensi Dimensi Simbol Ukuran (mm)

Substrat Lebar substrat Ws 72

Panjang substrat Ls 72

Tampak

atas

Lebar patch W 40.8

Panjang patch L 40.8

Lebar slot w1 20

Lebar jarak slot dan patch w2 10.4

Panjang slot l1 20

Lebar jarak slot dan patch l2 10.4

Lebar saluran pencatu Wf 4.8

Panjang saluran pencatu Lf 24

Jarak antara saluran pencatu ke tepi substrat d 28

Jarak antara patch dan saluran pencatu c 9.6

Tampak

bawah

Tinggi ground plane 1 Lg1 20.8

Tinggi ground plane 2 Lg2 5.6

Tampak

samping Ketebalan substrat h 1.57

4.2 Parameter Antena Hasil Rancangan

Hasil simulasi parameter antena patch bujur sangkar meliputi : Bandwidth,

Return Loss, VSWR, Impedansi Input, Pola radiasi dan Gain. Berikut ini

parameter-parameter yang dihasilkan melalui simulasi menggunakan software

Microwave Office.

4.2.1 Bandwidth

Pada Gambar 4.4 memperlihatkan grafik hasil simulasi dari parameter

return loss terhadap frekuensi, dimana diperoleh dari nilai return loss ≤ -10 dB

dengan jangkauan nilai batas frekuensi tertinggi 4.098 GHz dan batas frekuensi

77

terendah 2.136 GHz. Jangkauan bandwidth tersebut sudah lebih dari cukup untuk

frekuensi wideband. Frekuensi resonansi sekaligus menjadi frekuensi kerja antena

2.6 GHz berada pada nilai return loss terendah yaitu -31.83 dB. Frekuensi yang

dibentuk menyapu wilayah 1-6 GHz.

Gambar 4.4 Grafik return loss terhadap frekuensi dari hasil simulasi antena

Dari nilai return loss yang telah ditunjukan pada Gambar 4.4, maka

diperoleh bandwidth dengan Persamaan (2.18) sebagai berikut :

Bandwidth untuk resonansi frekuensi 2.6 GHz diperoleh :

12 ffBW

GHzBW )136.2098.4(

GHzBW 962.1

1 2 3 4 5 6

Frequency (GHz)

RL

-40

-30

-20

-10

0

4.098 GHz-10 dB

2.6 GHz-31.83 dB

2.136 GHz-10 dB

DB(|S(1,1)|)

EM Structure 1

78

Dari perhitungan tersebut menunjukan bahwa antena hasil simulasi telah

memenuhi kriteria wideband dengan perolehan bandwidth diatas 300 MHz.

Sedangkan untuk persentase bandwidth diperoleh dengan Persamaan

(2.19) sebagai berikut :

%10012 x

f

ffBW

r

%100

6.2

136.2098.4x

GHz

GHzBW

%461.75BW

Sedangkan nilai koefisien refleksi dari return loss minimun -31.83 dB

pada frekuensi kerja resonansi 2.6 GHz, melalui Persamaan (2.16) diperoleh :

RLmin = 20 log |ΓL|

-31.83 dB = 20 log |ΓL|

-1.5915 = log |ΓL|

ΓL = log-1 (-1.5915)

= 0.0256

Nilai koefisien refleksi ΓL tersebut mempresentasikan besarnya magnitude

dan fasa dari refleksi. Nilai ΓL = 0, menandakan bahwa energi yang disalurkan

tidak terjadi refleksi atau pemantulan kembali ketika saluran dalam keadaan

matching, dengan kata lain dalam kondisi pas atau sesuai antara saluran dengan

elemen peradiasi. Dengan nilai ΓL yang didapat dari hasil perhitungan sebesar

0.0256 yang sudah sangat mendekati nilai 0, dapat diartikan bahwa energi yang

disalurkan hampir sama sekali tidak terjadi refleksi atau pemantulan.

79

4.2.2 VSWR

Gambar 4.5 memperlihatkan grafik parameter VSWR hasil simulasi

terhadap frekuensi. Pembentukan resonansi frekuensi yang terbentuk dari nilai

VSWR, yaitu pada rentang frekuensi 1-6 GHz dengan nilai VSWR dari 1 sampai

dengan 2 (VSWR ≤ 2), maka diperoleh nilai VSWR = 1.053 yang dicapai pada

frekuensi resonansi 2.6 GHz, dimana sesuai dengan kriteria frekuensi kerja antena

mikrostrip tersebut.

Gambar 4.5 Grafik VSWR terhadap frekuensi dari hasil simulasi antena

Dengan nilai ΓL yang didapat dari perhitungan pada nilai return loss

sebelumnya, maka VSWR dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan

(2.17). Nilai VSWR minimum untuk resonansi frekuensi 2.6 GHz diperoleh

sebagai berikut :

1 2 3 4 5 6

Frequency (GHz)

VSWR

0

2

4

6

8

4.147 GHz2

2.11 GHz2

2.6 GHz1.053

VSWR(1)EM Structure 1

80

L

L

V

VVSWR

1

1

min

max

0256.01

0256.01

VSWR

9744.0

0256.1VSWR

0525.1VSWR

Diperoleh nilai VSWR hasil simulasi sebesar 1.053 dan perhitungan

sebesar 1.0525 dimana kedua hasil tersebut dapat dikatakan sama. Kondisi nilai

tersebut merupakan hasil yang baik karena sesuai dengan rentang nilai VSWR

yang baik, yaitu diantara nilai 1 s.d 2. Kondisi yang paling baik dan ideal adalah

ketika VSWR bernilai 1, yaitu menandakan tidak ada refleksi sama sekali disaat

saluran matching sempurna dengan kata lain tidak adanya kehilangan energi yang

kembali atau terpantul ketika saluran menyalurkan gelombang elektromagnetik ke

peradiasi. Dengan grafik nilai VSWR juga dapat menentukan nilai bandwidth

suatu antena terlihat seperti Gambar 4.5.

4.2.3 Impedansi Masukan

Gambar 4.6 memperlihatkan nilai impedansi masukan hasil simulasi

antena. Pada frekuensi 2.6 GHz diperoleh Zin = 0.959489 + j0.0295984 Ω.

Untuk menentukan impedansi sepanjang saluran dari nilai komponen riil

dan imajiner suatu impedansi, dengan menggunakan Persamaan (2.22) dapat

dihitung sebagai berikut :

ininin jXRZ0

81

0295984.0959489.050 j

47992.197445.47 j

22

47992.197445.47 j

1901632.25478528025.2301

738016.2303

99727.47

Gambar 4.6 Grafik Smith Chart impedansi input antena hasil simulasi

0 1.0

1.0

-1.0

10.0

10.0

-10.0

5.0

5.0

-5.0

2.0

2.0

-2.0

3.0

3.0

-3.0

4.0

4.0

-4.0

0.2

0.2

-0.2

0.4

0.4

-0.4

0.6

0.6

-0.6

0.8

0.8

-0.8

Z in

Swp Max

6GHz

Swp Min

1GHz

2.6 GHzr 0.959489x 0.0295984

ZIN(1) (Ohm)EM Structure 1

82

Nilai yang didapatkan pada Smith Chart untuk Zin = 0.959489 +

j0.0295984 Ω. Nilai riil yang diperoleh merupakan nilai komponen yang

diharapkan untuk menggambarkan banyaknya daya yang terdispasi. Terdispasi

dapat terjadi melalui dua cara, yaitu karena panas pada struktur antena yang

berkaitan dengan perangkat keras, dan yang lainnya adalah karena daya yang

meninggalkan antena dan tidak kembali lagi (teradiasi). Sementara nilai imajiner

yang diperoleh merupakan reaktansi dari antena dan daya yang tersimpan pada

medan dekat antena.

4.2.4 Pola Radiasi

Pada intensitas dari pola radiasi menjadi indikator dari besarnya nilai gain

pada antena, sehingga setiap peningkatan nilai intensitas dari pola radiasi

merupakan penunjuk akan nilai gain pada antena.

Pada Gambar 4.7 memperlihatkan bentuk dan pola radiasi yang dihasilkan

oleh antena melalui simulasi. Pola radiasi yang terbentuk ini memperlihatkan

bahwa antena yang dirancang ini adalah sebagai antena monopole (satu arah),

dimana radiasi membentuk satu arah pancaran dengan gain maksimum directivity

sebesar 5.147 dB (PPC_Ephi) berada pada nol derajat. Sedangkan untuk nilai

dihasilkan pola radiasi dari arah Etheta adalah -30.36 dB (PPC_Etheta) pada sudut

nol derajat. Kemudian untuk nilai maksimum pada beamwidth dengan magnitude

≤ 3 dB ke arah kiri sebesar -36.9°, sedangkan magnitude ≤ 3 dB ke arah kanan

sebesar 38°, maka dapat diperoleh sudut beamwidth yaitu 36.9° + 38° = 74.9°.

Lalu untuk sudut tersebut dapat di gambarkan di dalam gambar pola radiasi yang

menunjukkan arah pancaran radiasi antena (beamwidth).

83

Gambar 4.7 Bentuk pola radiasi antena

Pada Gambar 4.8 di bawah ini memperlihatkan nilai power radiasi hasil

simulasi dari antena GPR patch bujur sangkar, dimana untuk nilai total power

radiasi yang dihasilkan maksimum directivity (PPC_TPwr) adalah 5.148 dB.

0-10-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

-90

-100

-110

-120

-130

-140

-150

-160

-170 1

80

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

2010

Pola RadiasiMag Max

10 dB

Mag Min

-40 dB

10 dB

Per Div

Mag -30.36 dBAng 0 dB

Mag 5.147 dBAng 0 dB

DB(|PPC_EPhi(0,1)|)[*]EM Structure 1

DB(|PPC_ETheta(0,1)|)[*]EM Structure 1

84

Gambar 4.8 Total power radiasi antena hasil simulasi

4.3 Spesifikasi Antena Hasil Rancangan

Pada Tabel 4.2 dibawah ini akan menjelaskan rangkuman secara

keseluruhan hasil simulasi yang telah dilakukan sebelumnya dengan

menggunakan software Microwave Office, dimana spesifikasi antena hasil

rancangan dapat dilihat seperti berikut ini :

Tabel 4.2 Hasil Akhir Simulasi Parameter Antena

Parameter Antena Hasil Simulasi

Frekuensi Operasi 2.136-4.098 GHz

Frekuensi Resonansi 2.6 GHz

Bandwidth 1962 MHz

VSWR minimum 1.053

Impedansi Input (Zin) 0.959489 + j0.0295984 Ω

Pola Radiasi Unidirectional

Direktivitas maksimum 5.147 dB

Intensitas maksimum 5.148 dB

85

Dari Tabel 4.2 diketahui bahwa antena hasil perancangan dengan jenis

monopole telah bekerja difrekuensi resonansi yang sama dengan parameter antena

acuan yaitu pada 2.6 GHz. Bandwidth yang dihasilkan oleh antena hasil

perancangan masih kurang karena baru mencapai sekitar 48% dari range frekuensi

operasi antena acuan.

Dari hasil simulasi untuk nilai maksimum pada beamwidth dicapai dengan

perhitungan magnitude ≤ 3 dB ke arah kiri yaitu sebesar -36.9°, sedangkan

magnitude ≤ 3 dB ke arah kanan yaitu sebesar 38°. Sehingga dapat diperoleh

sudut beamwidth yaitu 36.9° + 38° = 74.9°. Sementara untuk nilai maksimum

beamwidth yang dicapai pada alat tersebut sebesar 48°.

Simulasi antena menunjukkan direktivitas radiasi pada sudut 0 derajat

sebesar 5.147 dBi pada arah E phi dengan kekuatan radiasi diperoleh sebesar

5.148 dB pada sudut 0 derajat. Sementara untuk gain display pada alat acuan

adalah sebesar 6 dB. Ini berarti untuk menghasilkan gain display sebesar 6 dB,

dengan nilai gain antena hasil perancangan sebesar 5.147 dB, maka masih

diperlukan tambahan gain dari perangkat LNA sebesar 1 dB.

86

BAB V

KESIMPULAN

Dengan memperhatikan proses pemodelan dan hasil simulasi antena yang

telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan :

1. Pada tahap ini diperoleh konfigurasi rancangan antena mikrostrip dengan

pemodelan desain patch bujur sangkar yang berkonsep dasar antena

monopole, sehingga diperoleh sebagai antena monopole mikrostrip. Pada

Gambar 4.1 merupakan hasil perancangan antena yang secara dimensi

memiliki ukuran 72 x 72 mm2, dengan konfigurasi antena menggunakan

slot patch, posisi saluran dan patch yang mengalami pergeseran posisi dari

titik tengah sumbu X bidang substrat, melakukan pembatasan bidang

ground plane bahkan menambahkan satu bidang ground plane lainnya

sehingga antena tersebut mempunyai dua bidang ground plane pada

substrat.

2. Dari hasil simulasi perancangan antena didapatkan nilai bandwidth pada

return loss sebesar 1.962 GHz dengan nilai batas frekuensi tertinggi 4.098

GHz dan batas frekuensi terendah 2.136 GHz, dimana dengan bandwidth

tersebut sudah sangat melampaui kebutuhan wideband bahkan dengan nilai

bandwidth yang lebar akan membantu dalam proses resolusi pencitraan

image yang baik. Untuk nilai VSWR 1 s.d 2 diperoleh 1.053 yang dicapai

pada frekuensi resonansi 2.6 GHz, sesuai dengan frekuensi kerja yang

diharapkan. Nilai impedansi masukan terhadap kondisi rangkaian dalam

keadaan matching adalah untuk riil = 47.97445 dan imajiner = 1.47992 Ω.

87

3. Mengacu pada hasil simulasi antena dengan spesifikasi alat yang sudah

ada, terdapat beberapa nilai parameter antena yang menjadi kelebihan dan

kekurangan dalam perancangan antena ini, seperti nilai bandwidth yang

dicapai hanya sekitar 48% dari range frekuensi operasi alat acuan tersebut.

Kemudian untuk nilai direktivitas maksimum diperoleh nilai gain antena

sebesar 5.147 dB, dengan sudut arah pancaran (beamwidth) 74.9°.

Sementara nilai gain display pada alat acuan tersebut adalah sebesar 6 dB,

ini berarti untuk menghasilkan gain display sebesar 6 dB, dengan nilai

gain antena hasil perancangan sebesar 5.147 dB, masih diperlukan

tambahan gain dari perangkat LNA sebesar 1 dB. Kekurangan pada hasil

simulasi ini dikarenakan teknik pencatuan yang digunakan berjenis planar.

Kemudian untuk sudut arah pancaran (beamwidth) alat tersebut sebesar

48°.

88

DAFTAR PUSTAKA

[1] M. Cedric, Modelling and Design of Antennas for Ground-Penetrating

Radar Systems, University of Surrey, 2002, p.29

[2] Geophysical Survey Systems Inc. (GSSI), GSSI’s Position on the Revision

of Part 15 in FCC Rules Regarding Ultra-Wideband Transmission

Systems, 2002

[3] Geophysical Survey Systems Inc. (GSSI), Product catalogue antennas

brochure, www.geophysical.com

[4] Craig Warren, Antonios Giannopulos, Investigation of The Directivity of a

Commercial Ground-Penetrating Radar Antenna Using a Finite Difference

Time-Domain Antenna Model, School of Engineering, The University of

Edinburgh, UK, 2012

[5] SIR System-3000 Manual, Geophysical Survey Sytems, Inc., December

2009.

[6] FCC 2002 nret 0203

[https://transition.fcc.gov/Bureaus/Engineering_Technology/News_Releas

es/2002/nret203.html]

[7] O. Folin, Sulistyaningsih, N. W. Yusuf, Sistem Ground Penetrating Radar

untuk Mendeteksi Benda-benda di Bawah Permukaan Tanah, P2

Elektronika dan Telekomunikasi-LIPI.

[8] X. Xianiel, X. Tian, V. Anbu, and H. Dryver, Development of High-Speed

Ultrawideband Ground-Penetrating Radar for Rebar Detection, Journal of

Engineering Mechanics, March 2013. 139:272-285.

89

[9] Lal Chand Godara, Handbook of Antennas in Wireless Communications,

CRC Press, Washington DC, 2002.

[10] R. Garg, P. Bhartia, I. Bahl, dan A. Ittipiboon, Microstrip Antenna Design

Handbook, Artech House Inc., Norwich, 2001.

[11] Girish Kumar dan K.P. Ray, Broadband Microstrip Antennas, Artech

House, Inc, 2003.

[12] AWR Microwave Office 2002 version 5.53

www.awrcorp.com/awr-support/system-requirements

[13] Azodi Hossein, UWB Air-Coupled Antenna for Ground Penetrating

Radar, Delft University of Technology, 2010, p.13

[14] Y. Tao, S. Kan, G. Wang, Ultra-wideband bow-tie antenna design,

Proceedings IEEE International Conference on Ultra-Wideband

(ICUWB2010), Nanjing, China, 2010, p.1

[15] A.A. Eldek, A.Z. Elsherbeni, C.E. Smith, IEEE Topical Conference on

Wireless Communication Technology, Honolulu, Hawai, 2003.

[16] Gary Breed, “A Summary of FCC Rules for Ultra Wideband

Communications”, High Frequency Electronics, Summit Technical Media,

2005.

[http://highreqelec.summittechmedia.com/Archives/Jan05/HFE0105_Tuto

rial.pdf]

[17] M.H. Jamaluddin, M.K. A. Rahim M. Z. A. Abd. Aziz, A. Asrokin,

Microstrip Dipole Antenna For WLAN Application,

CURRICULLUM VITAE

Nama : Arlendo Stefanus Talahatu

Tempat, Tanggal Lahir : Jakarta, 18 April 1983

Jenis Kelamin : Laki-laki

Agama : Kristen Protestan

Status : Belum Kawin

Alamat : Perum. Delta Pekayon Jaya Blok C No.14 Rt.06/07

Pekayon Jaya, Bekasi Selatan, Bekasi 17148

Email : aldo.talahatu@gmail.com

Pendidikan :

1. SDN 04 Pagi, Jakarta 1989-1995

2. SLTPN 199, Jakarta 1995-1998

3. SMAN 44, Jakarta 1998-2001

4. Politeknik Negeri Jakarta, Depok 2001-2004