45 BAB IV PENGUKURAN DAN ANALISIS 4.1. Hasil Pengukuran Parameter Antena Dari simulasi desain antena menggunakan Ansoft HFSS v11.1, didapatkan nilai parameter antena yang diinginkan, yang selanjutnya difabrikasi menjadi antena seperti ditunjukkan pada Gambar 4.1. Setelah itu dilakukan pengukuran antena dengan alat ukur untuk mengetahui nilai parameter antena yang telah difabrikasi. Pengukuran tersebut untuk mendapatkan nilai VSWR, return loss, gain dan impedansi antena. Metode pengukuran dijelaskan pada Sub Bab 2.11. (a) (b) Gambar 4.1. (a) Hasil fabrikasi antena mikrostrip elemen tunggal (b) Hasil fabrikasi antena mikrostrip array dua elemen
19
Embed
BAB IV PENGUKURAN DAN ANALISIS...50 Gambar 4.7. Smith Chart impedansi hasil pengukuran antena array dua elemen Dalam Gambar 4.5 dan Gambar 4.6, untuk marker 2 (MKRO2) didapatkan nilai
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
45
BAB IV
PENGUKURAN DAN ANALISIS
4.1. Hasil Pengukuran Parameter Antena
Dari simulasi desain antena menggunakan Ansoft HFSS v11.1, didapatkan nilai
parameter antena yang diinginkan, yang selanjutnya difabrikasi menjadi antena seperti
ditunjukkan pada Gambar 4.1. Setelah itu dilakukan pengukuran antena dengan alat
ukur untuk mengetahui nilai parameter antena yang telah difabrikasi. Pengukuran
tersebut untuk mendapatkan nilai VSWR, return loss, gain dan impedansi antena.
Metode pengukuran dijelaskan pada Sub Bab 2.11.
(a)
(b)
Gambar 4.1. (a) Hasil fabrikasi antena mikrostrip elemen tunggal (b) Hasil fabrikasi
antena mikrostrip array dua elemen
46
4.1.1. Pengukuran VSWR dan Return Loss
Pengukuran VSWR dan return loss hanya menggunakan satu antena uji, yaitu
satu antena yang telah difabrikasi.
4.1.1.1. Hasil Pengukuran VSWR dan Return Loss Antena Elemen Tunggal
Hasil pengukuran terhadap VSWR, return loss dan impedansi antena elemen
tunggal secara berurutan ditunjukkan pada Gambar 4.2, Gambar 4.3 dan Gambar 4.4.
Gambar 4.2. Grafik hasil pengukuran VSWR antena elemen tunggal
47
Gambar 4.3. Grafik hasil pengukuran return loss antena elemen tunggal
Gambar 4.4. Smith Chart impedansi hasil pengukuran antena elemen tunggal
48
Dalam Gambar 4.2 dan Gambar 4.3 pada marker 2 (MKRO2) didapat nilai
VSWR = 1,92 dan nilai return loss sebesar -10,028 dB pada frekuensi 2,4 GHz . Nilai
VSWR dan return loss terendah dapat dilihat pada marker 3 (MKRO3) berturut-turut
yaitu 1,055 dan -31,444 dB pada frekuensi 2,45 GHz. Pada marker 4 (MKRO4) didapat
nilai VSWR = 1,888 dan nilai return loss sebesar -10,243 dB pada frekuensi 2,5 GHz.
Impedansi antena ditunjukkan pada Gambar 4.4, dengan marker 3 (MKRO3) pada
frekuensi resonansi 2,45 GHz memberikan nilai impedansi 47,755 Ω.
Hasil rancangan antena elemen tunggal dapat bekerja pada nilai VSWR ≤ 2. Nilai
tersebut telah memenuhi nilai yang diinginkan yaitu VSWR ≤ 2 dan nilai return loss ≤ -
9,54 dB. Bandwidth yang dicapai pada nilai VSWR ≤ 2 dihitung dengan Persamaan (2.7)
pada Bab II sebagai berikut :
𝐵𝑎𝑛𝑑𝑤𝑖𝑑𝑡ℎ =𝑓2 − 𝑓1
𝑓𝑐× 100 %
𝐵𝑎𝑛𝑑𝑤𝑖𝑑𝑡ℎ =2,5−2,4
2,45× 100 %
𝐵𝑎𝑛𝑑𝑤𝑖𝑑𝑡ℎ = 4,08 % 100 𝑀𝐻𝑧
4.1.1.2. Hasil Pengukuran VSWR dan Return Loss Antena Array Dua Elemen
Hasil pengukuran terhadap VSWR , return loss dan impedansi antena array dua
elemen ditunjukkan grafik VSWR, return loss dan smith chart berturut-turut pada
Gambar 4.5, Gambar 4.6 dan Gambar 4.7.
49
Gambar 4.5. Grafik hasil pengukuran VSWR antena array dua elemen
Gambar 4.6. Grafik hasil pengukuran return loss antena array dua elemen
50
Gambar 4.7. Smith Chart impedansi hasil pengukuran antena array dua elemen
Dalam Gambar 4.5 dan Gambar 4.6, untuk marker 2 (MKRO2) didapatkan nilai
VSWR sebesar 1,471 dan nilai return loss sebesar -14,387 dB pada frekuensi 2,35 GHz.
Nilai VSWR dan return loss terendah dapat dilihat pada marker 3 (MKRO3) berturut-
turut yaitu 1,036 dan -34,929 dB pada frekuensi 2,45 GHz. Untuk marker 4 (MKRO4)
didapat nilai VSWR sebesar 1,497 dan nilai return loss -14,016 dB pada frekuensi 2,5
GHz. Impedansi antena ditunjukkan pada Gambar 4.7, dengan marker 3 (MKRO3) pada
frekuensi resonansi 2,45 GHz diperoleh nilai impedansi 51,716 Ω.
Hasil pengukuran antena array dua elemen, antena dapat bekerja pada nilai
VSWR ≤ 2. Nilai tersebut telah memenuhi nilai yang diinginkan yaitu VSWR ≤ 2 dan
nilai return loss ≤ -9,54 dB. Tetapi pada pengukuran antena array dua elemen didapat
nilai VSWR dan return loss yang lebih baik, masing-masing sebesar 1,5 dan -13,979 dB.
Bandwidth yang dicapai pada nilai VSWR ≤ 1,5 dihitung dengan Persamaan (2.7) pada
Bab II sebagai berikut :
𝐵𝑎𝑛𝑑𝑤𝑖𝑑𝑡ℎ =𝑓2 − 𝑓1
𝑓𝑐× 100 %
𝐵𝑎𝑛𝑑𝑤𝑖𝑑𝑡ℎ =2,5−2,35
2,45× 100 %
51
𝐵𝑎𝑛𝑑𝑤𝑖𝑑𝑡ℎ = 6,122 % 150 𝑀𝐻𝑧
4.1.2. Pengukuran Gain
Pengukuran gain menggunakan spectrum analyzer, function generator serta
antena horn sebagai antena referensi. Spectrum analyzer digunakan untuk mengukur
daya yang diterima oleh antena penerima. Function generator digunakan untuk
menghasilkan gelombang dengan frekuensi 2,45 GHz. Antena yang diukur adalah
antena elemen tunggal dan antena array dua elemen. Pengukuran gain menggunakan
metode dua antena seperti dijelaskan pada Sub Bab 2.11.3. Pengukuran gain dilakukan
pada frekuensi resonansi antena. Frekuensi resonansi dari antena hasil fabrikasi yaitu
pada frekuensi 2,45 GHz. Pada pengukuran gain ini digunakan 𝑃𝑟2 merupakan daya
yang diterima antena uji, 𝑃𝑟1 merupakan daya yang diterima antena referensi dan 𝐺1
merupakan gain antena standar/antena referensi. Besar gain antena horn yang
digunakan sebesar 12 dB. Gain antena yang diukur menggunakan Persamaan (2.33)
pada Bab II.
4.1.2.1. Hasil Pengukuran Gain Antena Elemen Tunggal
Hasil pengukuran gain antena elemen tunggal ditunjukkan pada Tabel 4.1.
Gambar 4.8 dan 4.9 masing-masing menunjukkan hasil pengukuran daya terima pada
antena mikrostrip elemen tunggal dan daya terima pada antena horn.
Tabel 4.1. Gain antena elemen tunggal
Frekuensi (GHz) 𝑷𝒓𝟐 (dBm) 𝑷𝒓𝟏 (dBm) 𝑮𝟏 (dB) Gain (dB)
2,45 -32,14 -24,04 12 3,9
52
Gambar 4.8. Daya yang diterima antena uji
Gambar 4.9. Daya yang diterima antena referensi (antena horn)
4.1.2.2. Hasil Pengukuran Gain Antena Array Dua Elemen
Hasil pengukuran gain antena array dua elemen ditunjukkan pada Tabel 4.2.
Gambar 4.10 dan 4.11 masing-masing menunjukkan hasil pengukuran daya terima pada
antena mikrostrip array dua elemen dan daya terima pada antena horn.
Tabel 4.2. Gain antena array dua elemen
Frekuensi (GHz) 𝑷𝒓𝟐 (dBm) 𝑷𝒓𝟏 (dBm) 𝑮𝟏 (dB) Gain (dB)
2,45 -28,28 -22,95 12 6,67
53
Gambar 4.10. Daya yang diterima antena uji
Gambar 4.11. Daya yang diterima antena referensi (antena horn)
4.1.3. Pengukuran Pola Radiasi
Pengukuran pola radiasi dilakukan dengan menggunakan alat ukur spectrum
analyzer dan function generator. Function generator digunakan untuk menghasilkan
gelombang dengan frekuensi 2,45 GHz. Pada function generator digunakan antena
pemancar yang memiliki frekuensi kerja yang sama dengan antena hasil perancangan.
Antena pemancar dan penerima dipisahkan pada jarak 150 cm, yaitu jarak yang cukup
54
memenuhi syarat medan jauh antena, dengan Persamaan (2.27) seperti yang dijelaskan
pada Sub Bab 2.11.2.
Pola radiasi diukur dengan mengubah-ubah sudut azimuth dan sudut elevasi.
Antena penerima diputar dari posisi 0º sampai 350º dengan interval 10º. Data hasil
pengukuran pola radiasi dapat dilihat pada Lampiran C. Data tersebut menunjukkan
besar normalisasi daya yang diterima oleh antena penerima pada setiap perubahan
sudut. Dari data tersebut dapat digambarkan pola radiasi seperti pada Gambar 4.12,
Gambar 4.13, Gambar 4.14 dan Gambar 4.15.
Gambar 4.12. Hasil pengukuran pola radiasi sudut azimuth pada sudut elevasi = 90
antena elemen tunggal pada frekuensi 2,45 GHz
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,000
10 2030
4050
60
70
80
90
100
110
120
130140
150160170
180190200
210220
230
240
250
260
270
280
290
300
310320
330340350
Azimuth Antena Elemen Tunggal
Azimuth
55
Gambar 4.13. Hasil pengukuran pola radiasi sudut elevasi pada sudut azimuth = 0
antena elemen tunggal pada frekuensi 2,45 GHz
Gambar 4.14. Hasil pengukuran pola radiasi sudut azimuth pada sudut elevasi = 90
antena array dua elemen pada frekuensi 2,45 GHz
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,000
10 2030
4050
60
70
80
90
100
110
120
130140
150160170
180190200
210220
230
240
250
260
270
280
290
300
310320
330340350
Elevasi Antena Elemen Tunggal
Elevasi
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,000
10 2030
4050
60
70
80
90
100
110
120
130140
150160170
180190200
210220
230
240
250
260
270
280
290
300
310320
330340350
Azimuth Antena Array Dua Elemen
Azimuth
56
Gambar 4.15. Hasil pengukuran pola radiasi sudut elevasi pada sudut azimuth = 0
antena array dua elemen pada frekuensi 2,45 GHz
Dari hasil pengukuran pola radiasi antena elemen tunggal dan antena array dua
elemen pada frekuensi 2,45 GHz, dapat digambarkan pola radiasi antena mikrostrip
array dua elemen yang cenderung berbentuk direksional.
4.2. Analisis Hasil Pengukuran
Dari hasil pengukuran pada Sub Bab 4.1 dapat dilakukan analisis. Analisis yang
dilakukan mencakup analisis mengenai perbedaan hasil pengukuran dengan hasil
simulasi.
4.2.1. Antena Elemen Tunggal
Gambar 4.16 merupakan grafik perbedaan nilai VSWR hasil simulasi dan hasil
pengukuran, sedangkan Gambar 4.17 merupakan grafik perbedaan nilai return loss hasil
simulasi dan hasil pengukuran.
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,000
10 2030
4050
60
70
80
90
100
110
120
130140
150160170
180190200
210220
230
240
250
260
270
280
290
300
320320
330340350
Elevasi Antena Array Dua Elemen
Elevasi
57
Gambar 4.16. Grafik perbedaan nilai VSWR hasil simulasi dan hasil pengukuran antena
elemen tunggal
Gambar 4.17. Grafik perbedaan nilai return loss hasil simulasi dan hasil pengukuran
antena elemen tunggal
Dari Gambar 4.16 dan Gambar 4.17 dapat dilihat bahwa hasil simulasi dan
perancangan mempunyai frekuensi resonansi yang sama yaitu pada 2,45 GHz. Ada
pergeseran impedance bandwidth antena hasil simulasi dan hasil pengukuran. Pada
Gambar 4.16 dapat dilihat impedance bandwidth pada nilai VSWR ≤ 2 hasil simulasi
terletak pada frekuensi 2,4 GHz – 2,49 GHz (90 MHz). Sedangkan impedance
bandwidth pada nilai VSWR ≤ 2 hasil pengukuran terletak pada frekuensi 2,4 GHz – 2,5
GHz (100 MHz).
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
2,3
5
2,3
6
2,3
7
2,3
8
2,3
9
2,4
2,4
1
2,4
2
2,4
3
2,4
4
2,4
5
2,4
6
2,4
7
2,4
8
2,4
9
2,5
VSW
R
Frekuensi
Pengukuran
Simulasi
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
2,3
5
2,3
6
2,3
7
2,3
8
2,3
9
2,4
2,4
1
2,4
2
2,4
3
2,4
4
2,4
5
2,4
6
2,4
7
2,4
8
2,4
9
2,5
Re
turn
Lo
ss (
dB
)
Frekuensi
Simulasi
Pengukuran
58
Frekuensi tengah hasil simulasi adalah 2,45 GHz mempunyai nilai VSWR dan
return loss minimum masing-masing yaitu 1,034 dan -35,331 dB. Sedangkan frekuensi
tengah hasil pengukuran adalah 2,45 GHz mempunyai nilai VSWR dan return loss
minimum masing-masing yaitu 1,055 dan -31,444 dB. Gain hasil simulasi sebesar 3,82
dB dan hasil pengukuran sebesar 3,9 dB. Hasil pengukuran antena menghasilkan gain
yang lebih baik dibandingkan dengan gain hasil simulasi. Perbandingan nilai hasil
simulasi dan hasil pengukuran antena elemen tunggal dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3. Perbandingan nilai hasil simulasi dan hasil pengukuran antena elemen