Realisasi Antena Mikrostrip Lingkaran

Array 2 Elemen Untuk Aplikasi

Sistem Electromagnetic Harvesting Pada

Frekuensi WLAN 2.4 GHZ

Venansius Andrea Rahmoyo Putro 101331032/3A

T. Telekomunikasi Polban

Pembimbing:1. Asep B. Simanjuntak, BSEE., MT.2. Sanam Herlambang, SST., MT.

Latar Belakang

Diperlukan antena untuk

sistem RF energy harvesting

Kelebihan antena

mikrostrip: low profile, mudah diintegrasikan

Meningkatkan gain antena mikrostrip

dengan teknik array

Tujuan

• Merancang dan merealisasikan antena mikrostrip

array lingkaran 2 elemen yang bekerja pada band

frekuensi WLAN 2.4 Ghz

• Mengukur parameter-parameter dasar antena

array lingkaran

• Mengaplikasikan antena array lingkaran pada

perangkat RF energy harvesting

Batasan Masalah

• Perancangan dimensi antena menggunakan

bantuan software simulator Antenna Magus

dan CST Microwave Studio 2011.

• Membahas perancangan, realisasi, unjuk

kerja dan analisa pengukuran antena

mikrostrip.

• Mengukur tegangan dari sistem RF energy

harvesting sebagai aplikasi dari antena

mikrostrip.

Overview WLAN

• Wireless LAN (W-LAN) adalah pengembangan dari teknik Local Area Network (LAN) yang menggunakan medium udara sebagai media transmisi.

• Federal Communication Commission (FCC) menetapkan pita Industrial, Scientific and Medical (ISM band) yaitu 902-928 MHz, 2400-2483.5 MHz dan 5725-5850 MHz

• Versi WLAN yang beredar luas di pasaran yang ditetapkan IEEE 802.11n dengan 11 channel frekuensi dan memiliki rentang frekuensi 2412 MHz – 2462 MHz [1]

RF energy Harvesting

Antena Mikrostri

p

Arti

• Suatu konduktor metal yang menempel diatas ground plane yang diantaranya terdapat bahan dielektrik

Gambar Keteranga

n

• Pacth.• Substrat • Groundplane

Spesifikasi AntenaFrekuensi kerja = 2400 – 2483.5 MHzBandwidth = ≥ 83.5 MHzVSWR = ≤ 2Pola radiasi = unidireksionalPolarisasi = linearImpedansi saluran = 50 ΩBentuk patch = lingkaranJumlah elemen = 2Konektor = N konektor

TembagaPermitivitas relatif = 1Permeabilitas relatif = 0.99991Ketebalan = 0.035 mm

FR4 epoxyPermitivitas relatif = 4.3Permeabilitas relatif = 1Ketebalan = 1.6 mm

Konstruksi dan Dimensi Hasil Perhitungan

30.72 30.72

14.815

2a

yo

60

114

• = 17.36 mm

• a = 16.838 mm

• yo = 10.1034 mm

• Jarak antar elemen = 61.44 mm

Spesifikasi Power Harvester

Rangkaian power harvester merupakan kombinasi antara rectifier dengan voltage doubler

Referensi: Harrist, Daniel W, Wireless Battery Charging System Using Radio Frequency Energy Harvesting, University of Pittsburgh, 2011.

• Dioda Schottky BAT60A• Kapasitor 0.47 nF• Konektor SMA

Dimensi Hasil Simulasi CST

Return Loss

VSWR

Pola Radiasi

H-Plane E-Plane

Gain

Realisasi Antena Mikrostrip

Dimensi Antena Yang Terealisasikan

Parameter Perhitungan

Simulasi Realisasi

Jari–jari patch (a) 16.838 mm 16.6 mm 17.3 mm

Kedalaman inset feed

10.103 mm 12.06 mm 12.06 mm

p x l 114x60 mm 114x60 mm 114x60 mm

Jarak antar patch 61.44 mm 61.44 mm 61.44 mm

Return Loss & VSWR

Frekuensi (MHz) Return Loss (dB)

2385.3 -9.96

2431.5 -34.02

2483.7 -10.06

Frekuensi (MHz) VSWR

2383.7 2.00

2431.8 1.03

2487.6 2.01

Pola Radiasi

0 1020

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150160

170180190200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330340

350

-20

0

Pola Radiasi

E-Plane H-plane

cross

Polarisasi0 10

2030

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150160

170180190200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330340

350

-50

0

Series1

Posisi antena

(derajat)

Level daya yang

diterima (dBm)

0 -28.7

90 -45.8

180 -28.5

270 -48.8

Gain

Pengukuran Teganga RF energy harvesting

Sumber Tegangan rata-rata

(mV)

SG LIPI 29.3 – 41.2

SG Lab.Polban 0 – 1.2

Akses Point Lab.Telkom Polban 0 – 0.1

RF

Signal Generator

TxRx

Power Harvester

Multimeter

Pada proyek akhir ini telah direalisasikan antena susun mikrostrip array patch lingkaran 2 elemen dengan pencatuan inset feed yang menghasilkan bandwidth ≥ 83.5 MHz pada VSWR ≤ 2 dengan frekuensi 2383.7 – 2487.6 MHz.

Nilai dari return loss antena mikrostrip lingkaran array yang direalisasikan sebesar -34 dB dan VSWR 1.03 sehingga sudah memenuhi spesifikasi awal.

Antena mikrostrip lingkaran array yang dirancang memiliki gain sebesar 7.5 dBi dan sudah memenuhi spesifikasi awal yaitu 5 dBi.

Hasil plot pengukuran pola radiasi menunjukkan bahwa antena miksrostrip susun lingkaran 2 elemen memiliki pola radiasi unidireksional dangan HPBWH-plane 53° dan HPBWE-plane 87°dan memiliki directivity 8.94 dB.

Sistem RF energy harvesting memanfaatkan gelombang WLAN dengan antena mikrostrip sebagai penerima belum efisien karena nilai daya pancar dari akses point WiFi terlalu kecil. Tegangan DC yang dihasilkan hanya 0.1 mV.

Kesimpulan

TERIMAKASIH