pola radiasi antena dyah

7/24/2019 Pola Radiasi Antena Dyah

1/5

JURNAL FISIKA MODERN Vol. 2, No. 1, (2013) 1-5 1

AbstrakSebuah percobaan analisa pola radiasi antenna

patch persegi dalam skala logaritmik dan linier ini telah

dilakukan. Percobaan ini bertujuan untuk menentukan

pola radiasi antenna dalam skala logaritmik dan linier.

Peralatan yang dibutuhkan yaitu network analyzer, kabel

prot penghubung, dan antenna patch persegi. Sinyal akan

ditampilkan pada network analyzer. Frekuensi yang

diambil yang paling efektif. Data yang diambil yang

tertinggi, dan posisi antenna diputar setiap 5 derajat

untuk mengukur tingkat sinyal. Dari percobaan ini

diketahui dari hubungan antara sudut dengan intensitas

linier bahwa dengan menggunakan antenna patch persegi

menghasilkan pola radiasi unidirectional.

Kata KunciAntena patch, pola radiasi

I. PENDAHULUAN

NTENA merupakan sebuah perangkat yang

digunakan untuk memancarkan dan/atau menerimagelombang elektromagnetik secara efisien. Antena

memiliki peranan penting dalam bidang komunikasi,aplikasi penggunaan antena yaitu sebagai alatkomunikasi tanpa kabel (Wireless Communication) yang

berupa sistem komunikasi personal (PCS), sistem Global

Positioning Satellite (GPS), Wireless Local AreaNetworks (WLAN), dan sebagainya[1].

Gelombang elektromagnetik merupakangelombang yang terdiri dari komponen medan listrik dan

komponen medan magnet, dimana keduanya salingtegak lurus terhadap arah rambatnya. Energi yang

dibawa oleh gelombang elektromagnetik tersebutmerupakan gabungan dari energi medan listrik danenergi medan magnet. Intensitas gelombang

elektromagnetik dinyatakan dengan persamaan berikut :

=1

22 (1)

Medan listrik maupun medan magnet tersebut dihasilkan

oleh benda yang bermuatan. Muatan yang diam maupunbergerak dengan kecepatan tetap maka tidak akan dapan

menghasilkan gelombang elektromagnetik, muatantersebut hanya akan mengeluarkan fluks magnetikdan/atau fluks listrik. Untuk menghasilkan gelombang

elektromagnetik maka muatan tersebut harus bergetardengan frekuensi tertentu, sehingga muatan tersebut

akan meradiasikan gelombang elektromagnetik denganfrekuensi yang sama dengan frekuensi getar muatansumber. Hal ini diimplementasikan pada pembuatan

antena. Antena disuplai menggunakan tegangan bolak-balik (AC), sehingga antena dapat memancarkangelombang elektromagnetik. Frekuensi yang biasadigunakan untuk mengeksitasi antena berada padaspektrum gelombang mikro. Dikarenakan antena

berhubungan dengan permasalahan elektrodinamikadimana muatan sumber berfluktuasi terhadap waktu,

sehingga medan listrik dirumuskan menggunakanpersamaan berikut ini :

=

(2)

Potensial skalar V diasumsikan sangat kecil apabiladiukur pada tempat yang jauh dari sumber sehingga

persamaan diatas dapat didekati dan dituliskanmenggunakan persamaan berikut ini :

(3)

Potensial vektor A dirumuskan seperti pada persamaan

berikut ini :

= 4

(4)

Persamaan potensial vektor A merupakan persamaan

dasar untuk menghitung pola radiasi suatu antenadengan dalam berbagai bentuk. Antena memiliki ragamyang cukup banyak mulai dari antena dipol yangmerupakan antena yang sederhan, antena patch, antenayagi, dan lain sebagainya. Pemilihan bentuk antena

ditentukan oleh beberapa hal yaitu arah radiasi utama(main lobe), kemampatan (robustness), gain, danefektivitas [3].

Karakteristik antena yang paling penting adalahpola radiasinya. Pola radiasi antena merupakan

pernyataan grafis yang menggambarkan sifat radiasisuatu antena pada medan jauh sebagai fungsi posisi

pada koordinat spheris (koordinat bola) untuk 3 dimensidan koordinat polar pada 2 dimensi. Jenis pola radiasiyang dihasilkan dari suatu antena menurut arah

pancarannya dibedakan menjadi beberapa macam yaitu1. Unidirectional

Pola radiasi ini cenderung memancarkangelombang elektromagnetik pada satu arah

2.

Bidirectional

Pola radiasi ini memancarkan gelombangelektromagnetik disekitar dua arah tertentu.

3. OmnidirectionalPola radiasi ini memancarkan gelombangelektromagnetik sama rata ke segala arah [2].

Analisa Pola Radiasi Antena Patch Persegi dalam

Skala Logaritmik dan LinierDyah Ayu Daratika, Belinda Prissy Farossa, Adhita Ferbi Irawati

Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi

Sepuluh Nopember

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111E-mail: [email protected]

A


2/5


Antena dalam sistem komunikasi memerlukandesain yang ringan, ukuran yang kecil, sistem produksiyang sederhana, mudah terintegrasi dengan rangkaiandan memungkinkan untuk multifrekuensi. Karakteristikantena yang demikian merupak karakteristik dari antena

patc mikrostrip, dimana antena ini mempunyaibandwidth yang sempit. Salah satu pengukuran efektifdari suatu antena yaitu gain, dimana penambahan gainantena digunakan untuk menambah directivity. Antenamikrostrip patch persegi (rectangular) mengaplikasikan

substrat alumina sebagai bahan pembuatan antena yangbertujuan untuk memperbaiki gain, ketahanan radiasi,dan juga efisiensi. Alumina (Al2O3) yaitu aluminiumoksida yang merupakan senyawa kimia yang terdiri dari

aluminuim dan oksigen yang mempunyai titik leburtinggi, bersifat keras, dan tahan korosi. Dengankarakteristik yang dimiliki substrat alumina, maka akan

menghasilkan gain yang cukup tinggi dengan rangefrekuensi (93,3 GHz - 3,4 GHz). Pada antena patch

terdapat beberapa bagaian antara lain : patch yangterletak pada bagian atas dari antena yang terbuat dari

bahan konduktor yang berfungsi untuk meradiasikan

gelombang elektromagnetik ke udara, kemudian adabagian substrat yang berfungsi sebagai media penyalur

gelombang elektromagnetik dari sistem pencatuan,ketebalan substrat berpengaruh ada bandwidth dariantena, dan juga ada bagian garoundplane yang berada

pada lapisan bawah dan berfungsi sebagi reflektor yangmemantulkan sinyal yang tidak diinginkan

[3].

II.

METODE

Adapun cara kerja dalam percobaan ini, langkahyang pertama dilakukan yaitu dipersiapkan peralatan

dan bahan antara antena tipe patch, sebuah networkanalyzer, dan kabel prot penghubung. Peralatandirangkai seperti pada gambar 3.1. Tipe kabel prot

diperhatikan, tipe female atau tipe male. Kabel jenisfemale disambungkan dengan kabel jenis male.

Kemudian network analyzer dinyalakan. Antena dannetwork analyzer dihubungkan dengan kabel prot

penghubung. Sinyal yang tampil pada layar network

analyzer diperhatikan. Selanjutnya, diambil rentangfrekuensi yang diperkirakan paling efektif denganmenggunakan tombol start dan tombol stop frequency

pada network analyzer. Start frequency diatur pada 100

MHz dan stop frequency diatur pada 850 MHz. Setelahterlihat sinyal yang dihasilkan oleh pengaturan start danstop frequency, gambar sinyal diambil. Data tertinggi

pada masing-masing parameter diambil denganmenggunakan tombol marked yang terdapat pada

network analyzer. Kemudian posisi antena diputar setiap5 derajat hingga mencapai 360 derajat dan tingkat sinyal

yang terbaca di network analyzer diukur. Data yang

didapatkan berupa frekuensi dan intensitas. Dikarenakandata yang kita dapatka berupa data dalam skala radianmaka untuk mengkonversi menjadi skala linier dapatdigunakan persamaan

= 10

10 (5)Flow Chart :

Gambar 3.1Rangkaian alat untuk percobaan analisa pola

radiasi antena patch dalam skala logaritmik dan

linier

III. HASILDANPEMBAHASAN

Setelah dilakukan percobaan, didapatkan data berupa

frekuensi dan intensitas gelombang elektromagnetik.Berikut adalah tabel hasil percobaan analisa pola radiasi

antenna patch dalam skala logaritmik dan linier :

Alat dan Bahan disiapkan

Network Analyzer dinyalakan

Sinyal input diperhatikan

Rentang frekuensi yang paling efektif

diambil

Gambar sinyal dari rentang frekuensi tersebut

diambil

Data tertinggi dari masing-masing parameter

dicatat

Posisi antena diputar

setia 5 dera at

Hasil

Variasi sudut

Alat dan Bahan disiapkan

Network Analyzer dinyalakan

Sinyal input diperhatikan

Rentang frekuensi yang paling efektif

diambil

Gambar sinyal dari rentang frekuensi tersebut

diambil

Data tertinggi dari masing-masing parameter

dicatat

Posisi antena diputar

setia 5 dera at


3/5


Tabel 1. Data frekuensi dan intensitas gelombang EM

Tabel 1 diatas merupakan data dalam skala radian, danuntuk mendapatkan data dalam skala linier maka dapat

digunakan persamaan (5). Dari perhitungan yang telahdilakukan didapatkan data sebagai berikut :

Tabel 2. Data Intensitas dalam skala linier

Percobaan analisa pola radiasi antenna patchdalam skala logaritmik dan linier ini bertujuan untukmenentukan pola radiasi antenna dalam skala logaritmik

Sudut

()

frekuensi

(MHz)

Intensitas

(dBm)

f

(MHz)

I

(dBm)

0 100 51.16 185 100 50.72

5 106 47.43 190 100 50.91

10 106 48.74 195 104.5 50.63

15 106 50.32 200 106 51.2320 106 49.67 205 104.5 50.5

25 106 48.32 210 101.5 51.34

30 106 50.76 215 106 47.1

35 106 48.88 220 106 49.96

40 106 47.94 225 106 49.78

45 106 49.38 230 101.5 49.46

50 101.5 49.68 235 100 50.15

55 106 49.44 240 100 49.59

60 106 50.54 245 106 51.45

65 104.5 49.4 250 100 49.77

70 106 44.57 255 106 49.82

75 106 47.34 260 106 50.21

80 106 47.74 265 100 51.26

85 106 49.33 270 104.5 51.32

90 104.5 50.14 275 106 51.36

95 106 50.47 280 100 49.75

100 101.5 47.16 285 100 49.96

105 100 47.13 290 100 50.83

110 100 49.21 295 106 49.77

115 100 49.67 300 100 51.22

120 100 52.27 305 104.5 51.87

125 106 50.61 310 106 48.95

130 106 50.45 315 106 49.41

135 106 48.7 320 106 49.02

140 106 51.38 325 106 49.15

145 106 47.28 330 106 46.66

150 100 49.27 335 106 49.17

155 100 47.15 340 100 49.07

160 100 49.87 345 100 49.12

165 100 47.6 350 106 49.16

170 106 48.43 355 106 48.79

175 106 51.63 360 100 51.75

180 101.5 50.15

Sudut

()

Intensitasradian

(dBm)

Intensitas

Linier

Sudut

()

Intensitasradian

(dBm)

Inten

Lin

0 51.16 1.45E+50 185 50.72 5.25E

5 47.43 2.69E+46 190 50.91 8.13E

10 48.74 5.5E+47 195 50.63 4.27E

15 50.32 2.09E+49 200 51.23 1.7E

20 49.67 4.68E+48 205 50.5 3.16E

25 48.32 2.09E+47 210 51.34 2.19E

30 50.76 5.75E+49 215 47.1 1.26E

35 48.88 7.59E+47 220 49.96 9.12E

40 47.94 8.71E+46 225 49.78 6.03E

45 49.38 2.4E+48 230 49.46 2.88E

50 49.68 4.79E+48 235 50.15 1.41E

55 49.44 2.75E+48 240 49.59 3.89E

60 50.54 3.47E+49 245 51.45 2.82E

65 49.4 2.51E+48 250 49.77 5.89E

70 44.57 3.72E+43 255 49.82 6.61E

75 47.34 2.19E+46 260 50.21 1.62E

80 47.74 5.5E+46 265 51.26 1.82E

85 49.33 2.14E+48 270 51.32 2.09E

90 50.14 1.38E+49 275 51.36 2.29E

95 50.47 2.95E+49 280 49.75 5.62E

100 47.16 1.45E+46 285 49.96 9.12E

105 47.13 1.35E+46 290 50.83 6.76E110 49.21 1.62E+48 295 49.77 5.89E

115 49.67 4.68E+48 300 51.22 1.66E

120 52.27 1.86E+51 305 51.87 7.41E

125 50.61 4.07E+49 310 48.95 8.91E

130 50.45 2.82E+49 315 49.41 2.57E

135 48.7 5.01E+47 320 49.02 1.05E

140 51.38 2.4E+50 325 49.15 1.41E

145 47.28 1.91E+46 330 46.66 4.57E

150 49.27 1.86E+48 335 49.17 1.48E

155 47.15 1.41E+46 340 49.07 1.17E160 49.87 7.41E+48 345 49.12 1.32E

165 47.6 3.98E+46 350 49.16 1.45E

170 48.43 2.69E+47 355 48.79 6.17E

175 51.63 4.27E+50 360 51.75 5.62E

180 50.15 1.41E+49


4/5


dan linier. Percobaan ini menggunakan sebuah antenna

patch, dan dalam pengambilan datanya, dicatat setiapperubahan sudut sebesar 5

odimulai dari 0

o sampai

dengan 360o.Pada percobaan ini digunakan peralatan seperti

antena tipe patch, sebuah network analyzer, dan kabel

prot penghubung. Antena tipe patch merupakan antenapemancar yang dihubungkan dengan network analyzersebagai pembangkit sinyal sehingga dapat diamati polaradiasi antenanya. Karakteristik dari antenna patch

persegi empat ini yaitu antenna ini bkerja pada frekuensi

3,3 3,4 GHz, terbuat dari bahan dielektrik aluminaceramic (Al2O3) dimana karakteristik dari bahan inisendiri memiliki ketebalan dielektrik 0,637 mm,ketebalan konduktor 0,0008 mm. Spesifikasi antenna ini

memiliki nilai impedansi input 50, VSWR (VoltageStanding Wave Ratio) kurang dari 1,5, dengan polaradiasi unidirectional, polarisasi circular, dan gain

(penguat) lebih besar dari 2 dB. Desain dari antennapatch ini dipengaruhi oleh bahan substrat dan frekuensi

kerja dari antenna, karena 2 faktor ini akanmempengaruhi ukuran fisik dari antenna. Disamping ituada kabel prot berfungsi untuk menghubungkan antenna

dengan network analyzer, dimana pada penggunaankabel ini perlu diperhatikan jenis ujungnya male atau

female. Network Analyzer berfungsi untuk menganalisadan menangkap paket-paket data yang masuk dan keluar

pada jaringan, dimana jaringan yang dimaksudkan

adalah antenna patch. Pada network analyzer ini dapatdiamati sinyal yang ada pada antenna, beruba grafiksinusoidal yang dapat diamati pada gambar berikut ini :

Gambar 2. Sinyal antenna patch

Dari sinyal yang ada pada antenna patch yang berupa

grafik sinusoidal diatas, dicari sinyal tertinggi padaselang 850 MHz, dimana sinyal tersebut diamati yang

paling tinggi dan paling rapat sehingga dapatdiasumsikan bahwa pada gelombang tersebut merupakangelombang yang memiliki return loss paling kecil.

Pengukuran return loss bertujuan untuk mengetahuibesarnya daya yang tidak kembali ke unit pemancar atau

terserap oleh antenna. Dilakukan pengukuran gelombang

yang memiliki return loss kecil sehingga dapat

diasumsikan bahwa pada antenna dayanya konstan.Dari data pada table 1 diatas dapat dibuat grafikhubungan antara sudut dan intensitas radian yang dapatdiamati pada gambar berikut ini :

Gambar 3. Hubungan antara sudut dengan intensitasradian

Gambar 4. Hubungan antara sudut dengan intensitas

linier

Pada gambar 3 dapat dilihat hubungan antara

sudut dengan intensitas radian. Tetapi untuk mengetahuijenis pola radiasinya merupakan hubungan antara sudut

dengan intensitas liniernya sehingga dilakukanperhitungan menggunakan persamaan (5), dan

didapatkan data seperti yang dapat dilihat pada table 2.Dari table 2 tersebut dapat dibuat hubungan antara sudutdengan intensitas liniernya. Berdasarkan gambar 4

diatas, hubungan antara sudut dengan intensitas linieryang diperoleh dari antenna patch ini merupakan pola

radiasi unidirectional. Hal ini dikarenakan pola radiasiyang ada pada gambar diatas menunjukkan bahwa pola

0

100

200

300

400

1

23456789101112131415161718192021222324

2526

272829303132333435363738394041

42434445

464748

4950

51525354555657585960616263646566

67686970717273

teta

I (dBm)

0

5E+50

1E+51

1.5E+51

2E+511

234567891011121314151617181920212223

2425

2627

28293031323334353637383940414243

44454647

4849

50515253

54555657585960616263646566

6768697071

7273

teta

I


5/5


radiasinya memancarkan gelombang elektromagnetik

dominan pada satu arah saja.

IV. KESIMPULAN

Dari percobaan analisa pola radiasi antena patch dalam

skala logaritmik dan linier diketahui dari hubungan

antara sudut dengan intensitas linier bahwa dengan

menggunakan antenna patch persegi menghasilkan pola

radiasi unidirectional.

UCAPANTERIMAKASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada asistenlaboratorium optik, Belinda Prissy Farossa, dan AdhitaFerbi Irawati (asisten dalam percobaan analisa pola

radiasi antena patch dalam skala logaritmik dan linier),yang telah bersedia membantu baik sebelum maupun

pada saat percobaan hingga laporan ini selesai ditulis.

DAFTARPUSTAKA

[1] Collin, R.E.1985. Antennas and RadiowavePropagation .McGraw-Hill:New York.

[2] Julysar, Rizal P.D dan Santoso, Budi.2005.Perancangan dan Pembuatan Antena Horn DualPiramidal Dula Polarisasi untuk Aplikasi Wimax di

Indonesia.EEPIS:Surabaya.[3] J. R. James and P.S.Hall.1989.Handbook of

Microstrip Antena.Peter Pelegrinus:London[4] Modul praktikum antenna.Fisika Laboratorium

Optik.2014

pola radiasi antena dyah

Documents