chapter ii 11

BAB II

ANTENA MIKROSTRIP

2.1 Pengertian Antena

Antena adalah suatu alat yang mengubah gelombang terbimbing dari

saluran transmisi menjadi gelombang bebas di udara. Dapat juga dikatakan antena

merupakan struktur transisi antara ruang bebas dengan alat pembimbing. Hal ini

dapat dilihat pada Gambar 2.1. Alat pembimbing atau saluran transmisi dapat

berupa saluran koaxial ataupun pipa dan digunakan sebagai alat transportasi

energi elektromagnetik dari sumber transmisi ke antena atau dari antena ke

penerima [1].

Gambar 2.1 Antena sebagai stuktur transisi

Antena merupakan sebuah komponen yang penting dalam sistem

telekomunikasi. Sebuah antena dapat berperan sebagai pemancar ataupun

Universitas Sumatera Utara

penerima gelombang transmisi. Dengan kata lain, antena menyediakan transisi

dari sebuah gelombang terbimbing pada sebuah saluran transmisi menjadi

gelombang ruang bebas. Informasi yang dikirim dapat ditransfer diantara lokasi

yang berbeda tanpa adanya struktur yang mengintervensi [5].

Pada beberapa aplikasi antena merupakan sebuah komponen yang wajib

digunakan. Sebagai contoh pada komunikasi bergerak yang melibatkan pesawat

terbang, pesawat luar angkasa, kapal laut atau transportasi darat adanya sebuah

antena sangat diperlukan. Antena juga sangat populer kegunaannya pada

komunikasi broadcast dimana satu terminal transmisi dapat melayani penerima

dengan jumlah yang tak terbatas. Pada aplikasi radio amatir ataupun nonbroadcast

radio antena juga sangat dibutuhkan. Antena juga penting kedudukannya pada

aplikasi radar [5].

Perkembangan antena pada awalnya sangat terbatas. Namun dengan

tingkat kebutuhan akan sebuah alat komunikasi yang makin meningkat,

perkembangan antena pada saat ini menjadi sangat pesat. Penelitian dan

pengembangan antena akan terus berlanjut seiring dengan perkembangan

teknologi komunikasi.

2.2 Antena Mikrostrip

Antena mikrostrip adalah sebuah tipe antena low profile yang dapat

diletakkan pada berbagai bidang (planar) yang tersusun atas 3 komponen yaitu :

groundplane, substrate dan patch peradiasi. Ukurannya yang kecil dan beratnya

yang ringan membuat jenis antena ini sederhana untuk dibuat dan mudah untuk

diintegrasikan.


Elemen peradiasi atau biasa disebut sebagai patch, berfungsi untuk

meradiasi gelombang elektromagnetik dan terbuat dari lapisan logam (metal) yang

memiliki ketebalan tertentu. Berdasarkan bentuknya, patch memiliki jenis yang

bermacam-macam diantaranya bujur persegi (square), persegi panjang

(rectangular), garis tipis (dipole), lingkaran, elips, segitiga, dll [3].

Elemen substrat (substrate) berfungsi sebagai bahan dielektrik dari antena

mikrostrip yang membatasi elemen peradiasi dengan elemen pentanahan. Elemen

ini memiliki jenis yang bervariasi yang dapat digolongkan berdasarkan nilai

konstanta dielektrik (r) dan ketebalannya (h). Kedua nilai tersebut mempengaruhi

frekuensi kerja, bandwidth, dan juga efisiensi dari antena yang akan dibuat.

Ketebalan substrat jauh lebih besar daripada ketebalan konduktor metal peradiasi.

Semakin tebal substrat maka bandwidth akan semakin meningkat, tetapi

berpengaruh terhadap timbulnya gelombang permukaan (surface wave).

Gelombang permukaan pada antena mikrostrip merupakan efek yang merugikan

karena akan mengurangi sebagian daya yang seharusnya dapat digunakan untuk

meradiasikan gelombang elektromagnetik ke arah yang diinginkan [3].

Sedangkan elemen pentanahan (ground) berfungsi sebagai pembumian

bagi sistem antena mikrostrip. Elemen pentanahan ini umumnya memiliki jenis

bahan yang sama dengan elemen peradiasi.

Gambar 2.2 memperlihatkan struktur dasar dari antena mikrostrip yang

tersusun atas patch, substrat dan groundplane [6].


Gambar 2.2 Antena Mikrostrip

2.3 Antena Mikrostrip Patch Segiempat

Dalam perancangan ini digunakan patch yang berbentuk segiempat. Pada

umumnya patch segiempat lebih banyak digunakan karena kemudahan dalam

analisis dan proses fabrikasi. Gambar 2.3 memperlihatkan antena mikrostrip patch

segiempat dimana W dan L adalah lebar dan panjang dari patch, h adalah tebal

substrat dan r merupakan nilai konstanta dielektrik dari substrat. Gambar 2.4

memperlihatkan bentuk nyata dari patch mikrostrip segiempat [6].

Gambar 2.3 Antena mikrostrip patch segiempat


Gambar2.4 Bentuk nyata patch mikrostrip segiempat

2.4 Kelebihan dan Kekurangan Antena Mikrostrip

Bentuknya yang low profile membuat antena mikrostrip dapat

diintegrasikan pada berbagai bidang permukaan, sederhana dan tidak mahal untuk

diproduksi dengan menggunakan teknologi sirkuit modern, secara mekanik

tangguh pada saat diintegrasikan pada permukaan yang kasar, dan sangat baik

dalam frekuensi resonansi, polarisasi, bentuk dan impedansi. Jenis antena ini

dapat diintegrasikan pada permukaan yang memerlukan performansi yang sangat

tinggi seperti pada pesawat terbang, pesawat antariksa, satelit, misil, mobil bahkan

pada telepon genggam.

Secara garis besar antena mikrostrip memilki kelebihan yakni [3] :

1. Dimensi antena yang kecil

2. Bentuknya yang sederhana memudahkan proses perakitan

3. Tidak memakan biaya besar pada proses pembuatan

4. Kemampuan dalam dual frequency dan triple frequency

5. Dapat diintegrasikan pada microwave integrated circuit (MIC)

Namun demikian, antena mikrostrip juga memiliki kekurangan seperti :

1. Efisiensi yang rendah

2. Gain yang rendah


3. Bandwidth yang sempit

4. Daya (power) yang rendah

5. Radiasi yang berlebih pada proses pencatuan

2.5 Parameter Umum Antena Mikrostrip

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

parameternya. Beberapa parameter utama dari sebuah antena mikrostrip akan

dijelaskan sebagai berikut.

2.5.1 Bandwidth

Bandwidth suatu antena didefinisikan sebagai rentang frekuensi di mana

kinerja antena yang berhubungan dengan beberapa karakteristik (seperti

impedansi masukan, pola radiasi, beamwidth, polarisasi, gain, efisiensi, VSWR,

return loss) memenuhi spesifikasi standar.

Bandwidth dapat dicari dengan menggunakan rumus [1][6] :

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

Dimana : f2 = frekuensi tertinggi

f1 = frekuensi terendah

fc = frekuensi tengah

2.5.2 VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)

VSWR adalah perbandingan antara amplitudo gelombang berdiri (standing

wave) maksimum (|V|max) dengan minimum (|V|min) . Pada saluran transmisi


ada dua komponen gelombang tegangan, yaitu tegangan yang dikirimkan (V0+)

dan tegangan yang direfleksikan (V0-). Perbandingan antara tegangan yang

direfleksikan dengan tegangan yang dikirimkan disebut sebagai koefisien refleksi

tegangan () [1] :

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

Dimana ZL adalah impedansi beban (load) dan Z0 adalah impedansi

saluran lossless. Koefisien refleksi tegangan () memiliki nilai kompleks, yang

merepresentasikan besarnya magnitudo dan fasa dari refleksi. Untuk beberapa

kasus yang sederhana, ketika bagian imajiner dari adalah nol, maka :

= 1 : refleksi negatif maksimum, ketika saluran terhubung singkat,

= 0 : tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaan matched sempurna,

= + 1 : refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian terbuka.

Sedangkan rumus untuk mencari nilai VSWR adalah :

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

Kondisi yang paling baik adalah ketika VSWR bernilai 1 (S=1) yang

berarti tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna.

Namun kondisi ini pada praktiknya sulit untuk didapatkan. Pada umumnya nilai

VSWR yang dianggap masih baik adalah VSWR 2.

2.5.3 Return Loss

Return Loss adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang

direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan. Return Loss


digambarkan sebagai peningkatan amplitudo dari gelombang yang direfleksikan

(V0-) dibanding dengan gelombang yang dikirim (V0+). Return Loss dapat terjadi

karena adanya diskontinuitas diantara saluran transmisi dengan impedansi

masukan beban (antena). Pada rangkaian gelombang mikro yang memiliki

diskontinuitas (mismatched), besarnya return loss bervariasi tergantung pada

frekuensi [1].

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

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

2.5.4 Pola radiasi

Pola radiasi dapat didefinisikan sebagai fungsi matematis atau representasi

grafis dari komponen-komponen radiasi dalam bentuk fungsi koordinat. Pola

radiasi biasanya digambarkan dalam daerah medan jauh dan ditunjukkan sebuah

fungsi koordinat direksional [5].

2.5.5 Impedansi Masukan

Impedansi masukan dari sebuah antena adalah impedansi yang

dipresentasikan oleh antena pada terminalnya. Terminal yang sesuai sangat

dibutuhkan untuk sebuah antena. Impedansi masukan biasanya dipengaruhi oleh

antena lain atau objek yang berada disekitarnya. Tetapi pada umumnya sebuah

antena diasumsikan telah terisolasi. Secara matematis impedansi masukan dapat

dirumuskan [5] :


................................................................................(2.6)

Dimana :

Zin = impedansi masukan

Rin = tahanan terminal antena

Xin = reaktansi masukan

2.5.6 Gain

Gain menunjukkan seberapa efisien sebuah antena dapat mentransformasi

daya yang ada pada terminal masukan menjadi daya yang teradiasi pada arah

tertentu. Gain secara sederhana dapat diartikan sebagai perkalian 4 dari rasio

intensitas radiasi pada arah tertentu (U) dengan daya murni yang diterima antena

dari transmiter (Pin). Secara matematis dapat dirumuskan [5] :

................................................................................(2.7)

Jika arah tidak ditentukan, maka perolehan daya biasanya diperoleh dari

arah radiasi maksimum.

Pada umumnya gain diberikan dalam bentuk desibel. Secara matematis

persamaan konversinya [1]:

.....................................................................(2.8)

Dimana :

ecd = efisiensi rata rata

D0 = direktivitas maksimum


2.5.7 Frekuensi resonansi

Frekuensi resonansi sebuah antena dapat diartikan sebagai frekuensi kerja

antena di mana pada frekuensi tersebut seluruh daya dipancarkan secara

maksimal. Pada umumnya frekuensi resonansi menjadi acuan frekuensi kerja

antena. Frekuensi resonansi secara matematis dapat dirumuskan dalam bentuk

fungsi sebagai berikut [1][2] :

..................................................................................(2.9)

Dimana :

fr = frekuensi resonansi

v0 = kecepatan cahaya di ruang bebas

L = panjang antena

r = kontanta dielektrik

2.5.8 Lokasi Titik Pencatu

Setelah didapat panjang dan lebar dari pach, langkah selanjutnya adalah

mencari lokasi titik pencatu (x0,y0) sehingga akan didapat impedansi yang baik

antara impedansi generator dan impedansi masukan dari elemen patch. Perubahan

lokasi titik pencatu akan mempengaruhi nilai dari impedansi masukan. Jika

pencatu diletakkan pada x0 = xf dan jika 0 yfW, maka resistansi masukan akan

beresonansi seperti ditunjukkan pada persamaan berikut [2] :

......................................................(2.10)

Dimana :

Rin = resistansi masukan


Rr = resistensi radiasi yang beresonansi ketika patch dicatu pada ujung elemen

peradiasi

xf = jarak inset

Dalam hal ini diketahui persamaan untuk mencari nilai dari xf tanpa perlu

menghitung nilai dari resistansi radiasi yang ditunjukkan pada persamaan berikut:

....................................................................................(2.11)

Dimana :

re=konstanta dielektrik efektif

2.6 Metode Analisa

Agar dapat melakukan analisis terhadap sebuah antena mikrostrip,

dibutuhkan metode analisis yang dapat menggambarkan kondisi antena kedalam

sebuah persamaan yang dapat dianalis secara akurat. Terdapat banyak metode

untuk menganalisis antena mikrostrip. Model yang paling populer adalah model

saluran transmisi dan model cavity.

2.6.1 Model Saluran Transmisi

Model saluran transmisi merupakan merupakan metode analisis yang

paling sederhana dari metode lain. Model ini memberikan bentuk fisik yang baik,

akan tetapi kurang akurat dan lebih sulit untuk melakukan kopling. Secara

sederhana model saluran transmisi menampilkan antena mikrostrip dengan dua

slot yang dipisahkan oleh sebuah saluran transmisi dengan impendansi rendah

(Zc) dengan panjang L [2].


Secara elektrik patch dari antenna mikrostrip kelihatan lebih besar

daripada dimensi fisiknya. Gambar 2.5 memperlihatkan dimensi dari patch

dengan panjang yang telah ditambah pada tiap ujungnya dengan jarak L, yang

mana merupakan sebuah fungsi dari konstanta dielektrik efektif dan rasio dari

lebar dan tinggi patch [1].

Gambar 2.5 Bentuk fisik dan panjang efektif dari patch mikrostrip segiempat

Hubungan ini ditunjukkan oleh persamaan berikut [1] :

.......................................................(2.12)

Karena panjang dari patch telah ditambah sebesar L pada setiap ujungya,

panjang efektif dari patch menjadi :

....................................................................... (2.13)

Frekuensi resonansi dari antena mikrostrip merupakan fungsi dari lebar

antena. Bentuk persamaannya menjadi :

.............................................................(2.14)


Kemudian untuk menambahkan efek dari ujung patch dimodifikasi

menjadi :

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

Dimana

....................................................................(2.16)

Dari formulasi yang ada, sebuah prosedur desain dapat dibuat yang

mengantar kita pada desain praktis dari sebuah mikrostrip antena. Prosedur ini

mengasumsikan informasi yang spesifik dari konstanta dielektrik dari substrat

(r), frekuensi resonansi (fr) dan tinggi dari substrat (h). Prosedurnya sebagai

berikut :

1. Untuk mencari lebar praktis dengan efisiensi radiasi yang efektif

digunakan persamaan

..................(2.17)

2. Determinasi konstanta dielektrik efektif dari antena mikrostrip

3. Jika nilai W telah didapat, determinasi nilai dari pertambahan panjang

(L)

4. Panjang aktual dari patch kini dideterminasi dengan persamaan

.....................(2.18)


Bentuk hasil dari desain antena mikrostrip dengan menggunakan metode

model saluran transmisi dapat dilihat pada Gambar 2.6 dimana L adalah panjang

dari patch, Lm panjang dari saluran transmisi, W lebar dari patch, Wm lebar dari

saluran transmisi, r permitivitas relatif dari substrat, t ketebalan dari patch

peradiasi dan saluran transmisi, tg ketebalan dari groundplane dan h ketebalan dari

substrat [1] .

Gambar 2.6 Antena mikrostrip dengan menggunakan model saluran

transmisi

2.6.2 Model Cavity

Pada model cavity, daerah interior yaitu ruang antara patch dan bidang

pentanahan diasumsikan sebagai sebuah ruang (cavity) yang dilingkari oleh suatu

dinding magnetik sepanjang tepinya, dan diapit oleh dinding elektrik dari atas dan

bawah. Pemodelan antena sebagai sebagai sebuah ruang harus mengikuti asumsi-

asumsi berikut [1][2] :

1. Medan elektrik E hanya terdapat pada komponen Z dan medan

magnetik hanya terdapat pada komponen melintang pada daerah yang

dibatasi oleh conducting patch dan ground plane.


2. Karena substrat diasumsikan tipis, maka medan di dalam rongga tidak

berubah terhadap Z.

3. Karena arus elektrik pada mikrostrip tidak harus mempunyai

komponen normal pada tepian patch, yang didapat dari persamaan

Maxwell bahwa komponen tangensial dan H sepanjang tepian patch

dapat dihilangkan.

4. Adanya medan fringing (medan limpahan) dapat dihitung dengan

menambah sedikit panjang pada tepian patch.

Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.7 dimana adalah adalah permitivitas

dari substrat, 0 adalah permeabilitas ruang hampa, dan J adalah rapat arus.

Gambar 2.7 Distribusi muatan dan densitas arus yang terbentuk pada patch

mikrostrip

Ketika suatu patch (elemen peradiasi) diberikan daya, maka akan terjadi

distribusi muatan seperti yang terlihat pada bagian atas dan bawah dari permukaan

elemen peradiasi dan pada bagian bidang pentanahan (Gambar 2.9). Distribusi

muatan ini diatur dengan dua mekanisme yaitu mekanisme tarik - menarik dan

mekanisme tolak-menolak. Mekanisme tarik - menarik terjadi antara dua muatan

yang berlawanan yaitu antara muatan yang terdapat pada bagian bawah dari

elemen peradiasi dengan muatan yang terdapat pada bidang pentanahan. Hal

tersebut akan membantu menjaga agar konsentrasi muatan tetap ada pada bagian

bawah elemen peradiasi. Mekanisme tolak - menolak terjadi antar muatan yang


terdapat pada bagian bawah elemen peradiasi. Hal tersebut akan meyebabkan

beberapa muatan terdorong dari bagian bawah patch ke bagian atas dari patch.

Pergerakan muatan ini akan meyebabkan arus mengalir pada bagian bawah dan

atas dari elemen peradiasi.

Model analisis cavity mengasumsikan bahwa perbandingan ketebalan

dengan lebar (ketebalan substrat dan lebar elemen peradiasi) sangat kecil dan

akibatnya, mekanisme tarik - menarik antar muatan akan mendominasi dan

menyebabkan sebagian besar konsentrasi muatan dan arus akan terjadi pada

bagian bawah dari permukaan patch. Ketika perbandingan height to width

semakin menurun, arus yang berada pada bagian atas permukaan elemen peradiasi

akan mendekati nol, sehingga tidak akan terbentuk komponen tangensial medan

magnetik pada tepi elemen peradiasi. Empat dinding sisi antena dapat dimodelkan

sebagai permukaan konduktor magnetik yang sempurna. Hal tersebut meyebabkan

distribusi medan magnet dan medan listrik yang terdapat pada elemen peradiasi

tidak terganggu. Akan tetapi pada tataran praktis, komponen tangensial dari

medan magnetik tidak akan sama dengan nol tetapi memiliki nilai yang sangat

kecil dan dinding sisi antena bukan merupakan konduktor magnetik yang

sempurna. Karena dinding cavity (dalam hal ini merupakan material substrat)

lossless, cavity tidak akan beradiasi dan sifat dari impendansi masukannya akan

murni reaktif.

2.7 Method of Moment


Method of moments (MoM) adalah metode untuk mendapatkan solusi dari

persamaan fungsi turunan, integral dan lain-lain dengan menggunakan bentuk

matrik.

Method of Moments (MoM) dapat digunakan untuk menganalisis berbagai

jenis antena, salah satunya adalah antena mikrostrip. Gambar 3.6 menunjukkan

lembar substrat dan patch pada sebuah antena mikrostrip. Slot yang dibuat di

bagian substrat berbentuk persegi panjang dengan lebar yang sangat kecil

dibandingkan panjang slot serta panjang gelombang [2].

Gambar 2.8 Model analisa antena mikrostrip patch segiempat

Pada saat slot dicatu dengan daya, pada slot akan dibangkitan gelombang

elektromagnet yang terpancar ke dalam dan ke luar lembar pemancar. Pada saat

itu di permukaan lubang slot yang dapat dianggap sebagai permukaan batas dari

dua ruang, berdasarkan syarat batas maka dapat diperoleh komponen singgung

medan magnet yang kontinyu.

W

Y

X x

L

Tampak Atas

Tampak Samping r h

Ground Plane Coaxial Feed

Z

Y

X


Apabilan Ymn merupakan admitan yang sudah dinormalisasi, Im adalah

moment dari medan magnet masuk dapat diperoleh persamaan (3.55) sebagai

berikut.

................................(2.19)

Atau bila ditunjukkan sebagai matriks secara lengkap seperti persamaan

(3.56) sebagai berikut.

.........................(2.20)

Dari persamaan di atas dapat diturunkan persamaan (3.57) seperti di

bawah ini.

.......................................( 2.21)

Sehingga dapat ditentukan nilai V0 seperti persamaan (3.58) di bawah ini.

..................( 2.22)

Karena momen medan magnet yang datang Im merupakan fungsi medan H

nilai dari Im dapat dicari dengan persamaan (3.59) berikut ini.

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

Sehingga impedansi input dapat dicari dengan fungsi Bessel seperti pada

persamaan (3.60) di bawah ini.


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

Adapun nilai dari , sedangkan nilai dari dan

. Untuk nilai daya maksimum terjadi pada saat antena beroperasi pada

frekwensi resonansi yang dapat dicari dengan persamaan (3.61) berikut ini.

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

Adapun nilai dari dapat dicari dengan persamaan (3.62) di bawah ini.

................(2.26)

2.8 Teknik Pencatuan Antena Mikrostrip

Dalam memilih konfigurasi antena mikrostrip yang paling cocok untuk

sebuah aplikasi tertentu, eksitasi dari elemen peradiasi sangat penting untuk

diperhatikan. Terdapat berbagai jenis mekanisme pencatu antena yang tersedia,

tidak hanya berupa kopling energi untuk elemen individual tapi juga untuk

kontrol distribusi energi. Beberapa penelitian telah dilakukan untuk menemukan

teknik pencatuan antena mikrostrip yang paling mungkin dilakukan. Beberapa

teknik pencatuan antena mikrostrip yang paling sering digunakan antara lain

kopling co-planar pada single patch, kopling series-array co-planar, kopling

probe, kopling aperture dan kopling elektromagnetik. Pada bagian ini penulis

akan lebih menekankan pembahasan mengenai kopling probe koaxial [3].


2.8.1 Probe Koaxial

Metode kopling ini cukup banyak dianalisa pada berbagai literatur karena

kelebihan yang dimilikinya. Metode ini memiliki kelebihan dimana pencatu

berada di belakang permukaan beradiasi sehingga tidak menimbulkan radiasi yang

tidak diinginkan. Metode ini sangat baik digunakan pada single patch yang pada

pertengahannya sebuah koaxial konektor yang ditancap pada permukaan

dilampirkan pada ground plane dari mikrostrip. Probe diposisikan pada titik

dimana impedansi input dari patch sebanding dengan impedansi karakteristik dari

saluran pencatu koaxial. Bentuk dari sistem ini dapat dilihat pada Gambar 2.8.

Pada Gambar 2.9 tampak antena mikrostrip yang telah dirakit dengan sebuah

probe konektor yang ditancapkan dari belakang permukaan beradiasi [3] .

Gambar 2.9 Kopling Probe

Gambar 2.10 Antena mikrostrip yang dirakit dengan pencatu probe koaxial


Untuk teknik pencatuan dengan menggunakan probe koaxial mempunyai

karakteristik sebagai berikut [3]:

1. Penyepadan impedansi antena terhadap impedansi karakteristik dapat

dilakukan dengan menentukan titik yang tepat pada patch.

2. Karena kabel koaxial dapat dihubungkan langsung dengan patch tersebut,

maka kopling catuan dengan patch antena dapat diminimalisasikan.

3. Strukturnya tidak sepenuhnya monolitis dan akan sangat sulit untuk

menentukan titik catu tadi.

Probe dapat berupa sebuah konduktor inner dari sebuah sambungan

koaxial atau dapat digunakan penyalur daya dari strip line ke antena mikrostrip

melalui sebuah slot pada ground plane. Pada umumnya antena mikrostrip

menggunakan sebuah konektor koaxial tipe N. Konektor koaxial ini ditempatkan

pada bagian belakang dari papan sirkuit dan konduktor koaxial tengah setelah

melewati substrat akan disolder pada patch metal. Lokasi dari titik pencatu

ditentukan dari nilai impedansi paling baik yang didapat. Eksitasi dari patch

secara prinsip terjadi melalui kopling antara arus dari pencatu Jz ke medan Ez pada

patch. Secara matematis nilai dari kopling dapat dirumuskan sebagai berikut [2] :

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

Dimana:

L = panjang resonansi dari patch

x0 = offset titik pencatu dari ujung patch


Teknik pencatuan dengan menggunakan probe koaxial memiliki

keuntungan dari sisi desain yang mana dengan cara mengatur posisi dari probe

dapat diatur nilai dari impedansi masukan. Tetapi juga memiliki beberapa batasan.

Pertama pencatuan koaxial pada antena array memerlukan jumlah titik

penyolderan yang cukup banyak, yang mana akan menyebabkan sulitnya proses

fabrikasi. Kedua untuk antena mikrostrip yang bandwitdth-nya meningkat,

substrat yang lebih tipis harus digunakan yang mengakibatkan harus

digunakannya probe yang lebih panjang. Hal ini menimbulkan meningkatnya

radiasi yang berlebih dari probe, meningkatnya daya gelombang permukaan dan

naiknya induktansi dari pencatu.

2.8.2 Desain Antena Mikrostrip dengan Pencatuan Probe Koaxial

Dengan menggunakan metode saluran transmisi kita dapat mendesain

sebuah antena mikrostrip patch segiempat dengan pencatuan probe koaxial.

Sebagai contoh, akan didesain sebuah antena mikrostrip dengan pencatu

probe koaxial menggunakan substrat (RT/duroid 5880) dengan konstanta

dielektrik 2.2 , tinggi 0.0625 inchi yang beresonansi pada 10 GHz [1].

Pertama kita mencari lebar dari patch :

Kemudian konstanta dielektrik efektif dari patch didapat dengan

penyelesaian berikut :


Penambahan panjang dari patch (L) didapat dengan melakukan

penyelesaian berikut :

Panjang aktual dari patch (L) didapat dengan penyelesaian :

Kemudian panjang efektif didapat dari perhitungan :

Lokasi titik pencatu didapat dengan penyelesaian :

Gambar 2.10 menunjukkan tampilan dari antena mikrostrip dengan

pencatan probe koaxial dimana W dan L adalah lebar dan panjang patch, Xf dan

Yf adalah lokasi titik pencatu.


chapter ii 11

Documents