PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP RECTANGULAR PATCH
SEBAGAI PENERIMA TELEVISI
Anggit Yudha Bagaskara1.
Bambang Bagus H.
Romma Diana P.
Politeknik Penerbangan Surabaya Jl.
Jemur Andayani I/73.
Surabaya 60236 Email: anggityudha23@gmail.
Abstrak Teknologi digital pada media broadcast salah satunya adalah televisi (TV), dimana memiliki keunggulan salah satunya adalah tahan terhadap noise.
Antena adalah salah satu komponen terpenting dari telekomunikasi digital.
Berbagai macam antena telah banyak dikembangkan untuk beragam aplikasi, salah satunya adalah antena Mikrostrip.
Pada penelitian ini dibuat antena Mikrostrip berbentuk rectangular.
Antena mikrostrip adalah antena yang banyak dikembangkan dalam berbagai aplikasi.
Antena mikrostrip sangat menarik karena bebannya yang ringan, mudah disesuaikan bentuknya dan biayanya yang rendah.
Pada komunikasi gelombang radio, diperlukan antena yang memiliki performansi bandwidth, frekuensi kerja.
VSWR.
Gain yang baik.
Penelitian ini bertujuan untuk membuat rancangan antena mikrostrip berbentuk rectangular patch dengan frekuensi kerja 700 MHz untuk penerima televisi dengan parameter-parameter antena.
Metode penelitian ini menggunakan simulasi CST Studio Suite 2018 untuk mendapatkan ukuran dimensi antena pada frekuensi kerja yang ditentukan.
Hasil simulasi atau realisasi menunjukkan bahwa antena bekerja pada frekuensi 700 MHz menghasilkan VSWR 1.
32, return loss -16.
978, impedansi, bandwidth sebesar 11 MHz dan gain yang didapatkan sebesar 7.
108 dB.
Polaradiasi antena ini adalah directonal.
Kata Kunci: Antena.
Mikrostrip.
Televisi.
PENDAHULUAN
Penyiaran televisi digital terrestrial adalah penyiaran yang menggunakan frekuensi radio VHF / UHF seperti halnya penyiaran analog, akan tetapi dengan format konten yang digital.
Dalam penyiaran televisi analog, semakin jauh dari stasiun pemancar televisi signal akan makin melemah dan penerimaan gambar menjadi buruk dan berbayang.
Lain halnya dengan penyiaran digital yang terus menyampaikan gambar dan suara dengan jernih sampai pada titik dimana signal tidak dapat diterima lagi.
Singkat kata, penyiaran TV digital hanya mengenal dua status: terima atau tidak.
Artinya, apabila perangkat penerima siaran digital dapat menangkap sinyal, maka program siaran akan diterima.
Sebaliknya, jika sinyal tidak diterima maka gambarsuara tidak muncul, maka diperlukan suatu antena yang dapat menerima siaran televisi Hal ini juga didukung dengan perkembangan antena yang dapat memenuhi kebutuhan teknologi Berbagai antena yang telah banyak dikembangkan untuk beragam aplikasi, salah satunya adalah antena Mikrostrip.
Berdasarkan penjelasan diatas, maka akan dibuat tugas akhir dengan judul AuPerancangan Antena Mikrostrip Rectangular Patch Sebagai Penerima Televisi Ay.
METODE
Desain Perancangan Kondisi yang diinginkan ialah terdapat suatu antena mikrostrip untuk penerima televisi.
Untuk dapat mewujudkan dalam pengaplikasiannya, maka dirancang suatu desain antena mikrostrip untuk televisi sehingga dapat digunakan sebagai tambahan pembelajaran terutama untuk mata kuliah transmision line dan antena.
Antenna Mikrostrip merupakan antena yang memiliki massa ringan, mudah untuk difabrikasi sehingga dapat ditempatkan pada hampir semua jenis permukaan dan ukurannya kecil dipandingkan dengan antena jenis lain, karena sifat yang dimilikina, antena microstrip sengat sesuai dengan kebutuhan saat ini, sehingga dapat diintregasikan dengan peralatan telekomunikasi lain yang berukuran kecil.
Antena microstrip mempunyai keuntungan dibantdingkan antena gelombang mikro konvensional, diantaranya memiliki dimensi ukuran yang kecil dan ringan serta mudah dalam pembuatan, hanya saja perlu ketelitian untuk membuatnya.
Hasil penelitian ini diharapkan mampu memberi bermanfaat untuk penggunaan maupun penelitian dan pengembangan selanjutnya.
Pada tahap awal, dilakukan studi literatur tentang antena televisi.
Dari studi literatur didapatkan frekuesi tekevisi di surabaya dengan rentang frekuensi 479.
25 Mhz sampai 767.
25 Mhz.
Selanjutnya didapatkan pula parameter antena yang digunakan sebagai dasar dalam pembuatan antena mikrostrip ini.
Parameter yang digunakan ialah penguatan (Gai.
VSWR, return loss, bandwidth, impedansi masukan, pola radiasi dan polarisasi.
Parameter tersebut disesuaikan dengan karakteristik penerimaan sinyal televisi agar didapatkan hasil penerimaan yang baik.
Gambar 1 Desain antena pada aplikasi simulasi Hasil yang didapatkan dari simulasi, selanjutnya untuk dianalisis sehingga diketahui hasil VSWR, bandwidth, return loss, dan impedansi masukan yang sebenarnya dari rancangan antena mikrostrip yang dibuat.
Secara lebih mudah dapat digambarkan melalui diagram alur (Flowchar.
seperti pada gambar 2 berikut.
Gambar 2 Diagram alur .
perancangan Tahapan Perancangan Dalam perancangan antena mikrostrip rectangular patch ini dilakukan beberapa tahapan yang dilakukan oleh penulis sebagai berikut :
Menentukan Spesifikasi Antena Mikrostrip Pada perancangan antena ini, diinginkan mampu bekerja pada frekuensi penerima pada 700 MHz.
Spesifikasi ini ditetapkan lebih dahulu sebelum disimulasikan dengan menggunakan CST Studio Suite 2018.
Tabel 1 Parameter Antena Mikrostrip yang diinginkan Spesifikasi Antena
Keterangan Bentuk Patch Antena
Rectangular
Frekuensi
700 MHz
Return Loss
> -10 dB
VSWR
O 1.
Metode Pencatuan Microstrip Line
Impedansi Input
A 50 E
Gain > 0 dB Polarisasi Untuk menghasilkan antena mikrostrip yang sesuai dengan antena penerima televisi, yaitu bentuk patch rectangular.
VSWR O 1.
5, gain > 0 dB, return loss > -10 dB, impedansi input A 50 E dan polarisasi vertikal dengan metode pencatuan microstrip line.
Memilih jenis substrat Jenis substrat yang digunakan dalam perancangan antena mikrostrip pada tugas akhir ini adalah seperti pada tabel 2.
Tabel 2 Spesifikasi FR-4 Epoxy yang digunakan Karakteristik Nilai Ideal Konstanta dielektrik relatif .
Konstanta Permeabilitas Rugi-Rugi Tangent Dielektrik 6 mm Frekuensi 108 - 1.
109 Hz Kerapatan Massa 1900 Kg/m3 Ketebalan Konduktor (Tembag.
0,035 mm Ketebalan Substrate (FR4 Epox.
1,6 mm Perancangan Dimensi Patch Antena Antena mikrostrip yang akan dirancang menggunakan frekuensi kerja 700 MHz.
Jika diketahui fr = 700 MHz, ar = 4.
3 , kecepatan cahaya .
= 3.
108 maka :
ycO= = 2.
1,627 .
4,3 1
108 Oo = 0,1317 yco = 131,7 ycoyco 108 yayc Selanjutnya untuk menghitung nilai L .
esuai dengan persamaan .
diperlukan nilai efektif dielektrik konstan .
Effective Length (Lef.
dan Length Extension (OIL).
OIya = 0,412Ea yuAycyceyceyce = ycO uAycyceyceyce 0,.
( 0,.
uAycyceyceyce Oe0,.
( 0,.
yuAyc 1 yuAyc Oe1 Oo1 12 yayceyceyce = 2yce yca yc OoyuAycyceyceyce .
Dari persamaan .
, .
maka didapatkan nilai areff = 4,0162 Leff = 106,9 ycoyco dan OIL = 0,751 ycoyco sehingga panjang dari patch (L) adalah :
Perancangan dimensi groundplane C Panjang groundplane Untuk menentukan panjang groundplane .
digunakan persamaan .
C Lebar groundplane Untuk menentukan lebar groundplane .
cOyc.
digunakan persamaan .
Perancangan dimensi saluran pencatu Untuk mendapatkan karakteristik impedansi saluran pencatu sebesar 50 E maka diperlukan perhitungan panjang saluran pencatu sebagai berikut :
Dari hasil perhitungan beberapa parameter Antena Rectangular Patch, dapat dibuat sebuah tabel yang menunjukkan rangkuman parameter kerja antenna:
Tabel 3 Hasil Perhitungan Dimensi Antena No.
Bagian Simbol Spesifikasi Lebar Patch 131,7 mm Panjang Patch 105,398 mm Lebar saluran pencatu 3021 mm Panjang groundplane 210,796 mm Lebar groundplane 263,4 mm Panjang Feedline 4,8 mm Lebar gap Gpf 1 mm HASIL DAN PEMBAHASAN Perancangan dan Hasil Antena Menggunakan Formula Setelah melakukan desain antena dengan memasukan hasil perhitungan selanjutnya pada bab ini membahas hasil simulasi pada software CST Studio.
Dalam tahap ini, parameter-parameter yang diuji yaitu return loss.
VSWR, gain, bandwidth, pola radiasi dan polarisasi.
Gambar 3 Desain antena microstrip berdasarkan formula Pengujian Return Loss Berdasarkan gambar 4 hasil dari antena formula pada frekuensi 661,6 MHz memiliki nilai return loss -18,994 dB, namun dalam hal ini tidak memenuhi frekuensi kerja yang diinginkan yaitu 661.
MHz.
Gambar 4 Return Loss A VSWR Antena Nilai VSWR dari antena formula, pada frekuensi 661.
6 MHz memiliki nilai VSWR 1,252.
Gambar 5 VSWR A Bandwidth Lebar bandwidth dari antena hasil pengukuran yang dilihat dari batas acuan pada -10 dB dapat dihitung dengan rumus:
Gambar 6 Bandwith A Pola Radiasi Antena Arah pancarannya antena mikrostrip ini termasuk antena directional karena memiliki daya pancar maksimal pada salah satu sisi.
Adapun angular width .
dB) = 91,0A.
Gambar 7 Pola radiasi A Gain Antena Antena formula pada frekuensi 700 MHz memiliki nilai gain 7,152 dB.
Gambar 8 Gain Antena Dapat disimpulkan bahwa antena yang berdasarkan pada formula atau rumus belum tentu memenuhi spesifikasi frekuensi kerja pada antena, maka dari itu perlu dilakukan optimasi pada beberapa parameter antena Perancangan dan Hasil Antena Setelah Melakukan Optimasi Pengujian Return Loss Berdasarkan pada gambar 9, nilai return loss yang didapatkan adalah -18,994 dB.
Hasil dari pengujian return loss ditunjukkan pada gambar 9.
Gambar 9 Return Loss Pengujian VSWR Nilai VSWR dari desain Antena Rectangular Patch Hasil Optimasi.
Nilai VSWR dari hasil simulasi adalah sebesar 1,329.
Nilai VSWR yang diinginkan adalah O 1.
5, sehingga sudah masuk kriteria yang diinginkan.
Gambar 10 VSWR C Pola Radiasi Antena Dilihat dari arah pancarannya antena mikrostrip ini termasuk antena directional karena memiliki daya pancar maksimal pada salah satu sisi.
Adapun angular width .
dB) = 92,8A.
Gambar 11 Pola radiasi antenna C Gain Antena Pada hasil plot 3D yang ditunjukkan pada Gambar 12 dapat diketahui gain yang dihasilkan pada simulasi Antena Rectangular Patch pada frekuensi 700 MHz adalah sebesar 7.
108 dB.
Hasil ini sudah memenuhi spesifikasi antena televisi receiver yaitu sebesar > 0 dB.
Gambar 12 Gain antenna Pada tahap ini hanya merubah pada bagian panjang patch yaitu dari L = 105,398 mm menjadi L = 99,2 dan panjang groundplane secara otomatis ikut berubah dari Lg = 210,796mm menjadi Lg = 198,4 mm dan didapatkan hasil parameter untuk frekuensi yang sebelumnya 661.
6 MHz menjadi sesuai dengan frekuensi kerja yaitu 700 MHz dengan nilai return loss yang sebelumnya 18,994 dB setelah optimasi menjadi -16.
978, perubahan juga terjadi pada frekuensi kerja, bandwith.
VSWR dan gain seperti yang terlihat pada tabel 4.
Tabel 4 Perbandungan Parameter Simulasi Antena Rectangular Patch
Parameter Setelah Optimasi
Sebelum Optimasi
Frekuensi Kerja 700 MHz
6 MHz
S-Parameter 978 dB
-18,994 dB
Bandwidth
11 MHz
10 MHz
VSWR
1,329
1,252
Gain
108 dB
7,152 dB
KESIMPULAN
Berdasarkan data hasil pengukuran dan analisis diperoleh beberapa kesimpulan :
Simulasi dilakukan menggunakan CST 2018, sebelum melakukan proses simulasi perlu dilakukan perhitungan untuk mendapatkan parameter-parameter antena yang diingankan.
Hasil dari perhitungan didapatkan lebar groundplane 263,4, panjang groundplane 210.
Lebar patch 131.
7, panjang patch 105 dengan menggunakan bahan FR-4 .
dengan ar = 4,3 dan h = 1,6 mm.
Setelah melakukan perhitungan pada setiap dimensi antena barulah proses desain dilakuan.
Hasil simulasi antena didapatkan frekuensi kerja 661.
6 Mhz nilai return loss sebesar -18,994 dB dengan VSWR 1,252.
dan lebar bandwidth pada nilai -10 dB sebesar 10 MHz.
Hasil dari simulasi antena yang diproleh dari perhitungan tidak memenuhi spesifikasi yaitu frekuensi kerja maka perlu dilakukan proses optimasi untuk mendapatkan frekuensi kerja 700 MHz yang diinginkan.
Perancangan antena setalah optimasi merubah panjang patch dari 105 mm menjadi 99.
2 mm dan panjang groundplane ikut berubah sebesar dari 210.
796 menjadi 198.
4 mm.
Hasil simulasi antena setelah optimasi mendapatkan nilai return loss sebesar -16,978 dB dengan VSWR 1,329 dan lebar bandwidth pada nilai -10 dB sebesar 11 MHz.
DAFTAR PUSTAKA