BAB IV HASIL SIMULASI DAN PENGUKURAN

BAB IV
HASIL SIMULASI DAN PENGUKURAN
4.1
Hasil Simulasi
Pada bab ini penulis akan memperlihatkan dimensi atau struktur antena
yang disimulasikan dengan software WIPL-D, namun sebelumnya penulis akan
mengulas sedikit mengenai Software WIPL – D terutama dalam mendesain antena
horn, ada beberapa faktor atau parameter yang penting diantaranya : Struktur
option (Metalic), Frekuensi, Struktur Geometri (nodes, wires, plates, dan
junction).
Untuk mengetahui besarnya radius, jumlah segmen pada kawat antenna
maka dibutuhkan wires, untuk koordinat titik geometri dibutuh nodes, plates
dibutuhkan untuk menghubungkan titik kooordinat nodes, sedangkan untuk
sumber tegangan / arus ( Voltage / Current Sources ) menjelaskan lokasi sumber
tegangan / arus ini terletak pada current nodes. Frekuensi digunakan dalam
perhitungan untuk mengetahui perubahan – perubahan yang terjadi pada kawat
antena seperti pada perubahan arus kawat antenna. Radiation pattern (pola
pancaran) bias diketahui dari azimuth ataupun zenith.
Gambar 4.1 Model Antena Horn
55
http://digilib.mercubuana.ac.id/
56
Salah satu performansi dari hasil desain antena yang baik yaitu mempunyai
nilai gain yang tinggi. Sehingga perubahan panjang maupun luasan antena horn
akan mempengaruhi hasil desain antena yang baik.
4.2
Struktur Antena
Pada gambar 4.1 menunjukan struktur antenna yang akan dibahas oleh
penulis pada tugas akhir ini. Sebuah antena Horn yang terbuat dari metal dengan
beberapa plate. Struktur antenna horn yang terdapat pada gambar 4.1 terdiri dari 9
buah plate yaitu : plate horizontal sebanyak 4 buah, dan 5 buah plate vertikal.
Ukuran plate , posisi wires serta panjangnya dapat di ubah – ubah agar dapat
menghasilkan faktor refleksi di bawah -10 dB.
Sehingga bisa didapatkan beberapa struktur antena yang beraneka ragam
sebagai berikut :
1. Horn 1 dengan ukuran dimensi A = 7,2 cm; B = 4,8 cm; L = 13,4 cm
2. Horn 2 dengan ukuran dimensi A = 9,6 cm; B = 7,2 cm; L = 13,4 cm
3. Horn 3 dengan ukuran dimensi A = 7,2 cm; B = 4,8 cm; L = 16,4 cm
Dengan A merupakan panjang luasan bidang aperture / lebar mulut antena
horn ke arah medan magnet. Sedangkan B merupakan lebar luasan bidang
aperture / lebar mulut antena horn ke arah medan listrik. L merupakan panjang
antena horn.
Dari tiga antena horn diatas menggunakan waveguide yang sama yaitu ɑ x b
dengan ukuran ɑ = 2,4 cm dan b = 1,2 cm serta panjang waveguide 2,4 cm.
4.3
Simulasi Hasil Rancangan Antena Horn
Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis ingin mendapatkan faktor refleksi
yang kecil pada suatu interval frekuensi tertentu. Dalam aplikasi di teknik antena
http://digilib.mercubuana.ac.id/
57
seringkali digunakan batas faktor refleksi sebesar – 10 dB. Jadi jika faktor
refleksinya -9 dB dianggap belum mencukupi, tetapi apabila nilai faktor refleksi
-10,5 dB sudah baik. Semakin kecil nilai faktor refleksi misalnya -25 dB,
performansi antena menjadi lebih baik.
Selain faktor refleksi yang kecil, performansi antena yang baik juga
ditentukan dengan nilai gain yang tinggi.
4.3.1 Faktor Refleksi Pada Antena Horn 1 Dengan Dimensi Awal
Dimensi awal dari perancangan antena horn 1 adalah A = 7,2 cm; B = 4,8
cm; L = 13,4 cm
A =7,2 cm
B= 4,8 cm
Gambar 4.2 Dimensi aperture horn 1
http://digilib.mercubuana.ac.id/
58
L= 13,4 cm
1,2 cm
2,4 cm
2,4 cm
Gambar 4.3 Dimensi antena horn 1
Gambar 4.4 Grafik parameter S1-1 [dB] horn 1
http://digilib.mercubuana.ac.id/
59
4.3.2 Faktor Refleksi Pada Antena Horn 2
Pada perancangan antena horn 2 terdapat modifikasi pada luasan bidang
aperture yaitu A = 9,6 cm; B = 7,2 cm; L = 13,4 cm.
A= 9,6 cm
B = 7,2 cm
Gambar 4.5 Dimensi aperture horn 2
1,2 cm
2,4 cm
L = 13,4 cm
2,4 cm
Gambar 4.6 Dimensi antena horn 2
http://digilib.mercubuana.ac.id/
60
Gambar 4.7 Grafik parameter S1-1 [dB] horn 2
4.3.3 Faktor Refleksi Pada Antena Horn 3
Antena horn 3 memiliki luas bidang aperture yang sama dengan antena horn
1, tetapi memiliki panjang yang berbeda. Modifikasi dilakukan dengan menambah
panjang antena horn dari 13,4 cm menjadi 16,4 cm. Dimensi antena horn 3 yaitu
A = 7,2 cm; B = 4,8 cm; L = 16,4 cm.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
61
A= 7,2 cm
B= 4,8 cm
Gambar 4.8 Dimensi aperture horn 3
L= 16,4 cm
1,2 cm
2,4 cm
2,4 cm
Gambar 4.9 Dimensi antena horn 3
http://digilib.mercubuana.ac.id/
62
Gambar 4.10 Grafik parameter S1-1 [dB] horn 3
4.3.4 Simulasi Nilai Gain.
Performansi antena yang baik juga ditentukan dengan nilai gain yang tinggi.
Gambar 4.11 Simulasi gain antena horn 1, horn 2 dan horn 3
Interval frekuensi pada simulasi gain diatas berbeda-beda karena adanya
batasan memori pada software WIPL-D yang digunakan, sehingga antena horn 2
dan horn 3 hanya dapat di simulasikan sampai dengan frekuensi 10 GHz dan 11
http://digilib.mercubuana.ac.id/
63
GHz. Dari gambar 4.11 dapat diketahui bahwa gain pada antena horn 2 lebih
tinggi dibandingkan dengan antena horn 1 dan horn 3, hal ini dikarenakan mulut
bidang aperture antena horn 2 memiliki luas yang lebih dibandingkan 2 antena
yang lain. Nilai gain antena horn 1 dan horn 3 hampir sama, akan tetapi antena
horn 3 memiliki gain sedikit lebih tinggi karena ukuran antena horn 3 lebih
panjang dibandingkan horn 1.
4.4
Fabrikasi Antena Horn
Tahap selanjutnya setelah mendapatkan hasil simulasi adalah fabrikasi.
Untuk bahan yang akan digunakan adalah bahan metal dengan jenis stainless
steel. Fabrikasi dilakukan pada salah satu jasa las untuk mendapatkan hasil yang
sesuai dengan ukuran yang diinginkan.
Hasil dari fabrikasi antena sebagai berikut :
Gambar 4.12 Fabrikasi antena horn 1, horn 2 dan horn 3
4.5 Data Hasil Pengukuran
Setelah antena horn selesai dibuat dengan menggunakan bahan metal,
kemudian dilakukan pengukuran dengan menggunakan alat ukur antenna site
http://digilib.mercubuana.ac.id/
64
master (Antenna Analyzer). Dari hasil pengukuran ketiga antena horn diperoleh
data sebagai berikut :
Gambar 4.13 Grafik pengukuran parameter S1-1 antena horn 1
Gambar 4.14 Grafik pengukuran parameter S1-1 antena horn 2
http://digilib.mercubuana.ac.id/
65
Gambar 4.15 Grafik pengukuran parameter S1-1 antena horn 3
Gambar 4.16 Grafik parameter S1-1 antena horn 1, horn 2 dan horn 3
http://digilib.mercubuana.ac.id/
66
Dari gambar 4.16 diatas terlihat bahwa pada antena horn 2 dengan bidang
aperture yang lebih luas dibandingkan antena standar ( antena horn 1 ) serta pada
antena horn 3 dengan ukuran lebih panjang dibandingkan antena standar memiliki
nilai faktor refleksi yang baik yaitu < -10 dB. Dari gambar 4.13 terlihat bahwa di
beberapa frekuensi terdapat beberapa nilai > -10 dB, hal ini disebabkan karena
fabrikasi yang kurang sempurna yaitu sisi belakang dari antena horn dan
waveguide memiliki perbedaan luas yang cukup besar sehingga mempengaruhi
faktor refleksi dari antena horn 1
4.6
Pengukuran Gain
Seperti yang sudah dijelaskan pada bab 2, pengukuran gain pada antena
memiliki cara yang paling sederhana dengan metode dua antena. Dalam
pengukuran ini digunakan dua antena yang memiliki nilai standard gain pada
salah satu antena tersebut. Antena yang sudah memiliki standar yang digunakan
adalah antena dipole ukuran 4 cm dengan nilai gain 1,5 dB.
a. Pada antena horn 1
Gambar 4.17 Pengukuran gain antena horn 1 perbandingan dengan antena
dipole
http://digilib.mercubuana.ac.id/
67
Gain maksimum pada antena horn 1 dapat dihitung dengan :
Gt (dB) = Pt (dBm) – Ps (dBm) + Gs (dB)
Diketahui : Pt (dBm) = -22 dBm
Ps (dBm) = -36 dBm
Gs (dB) = 1,5 dB
Sehingga, Gt (dB) = (-22) – (-36) + 1,5
= 15,5 dB
b. Pada antena horn 2
Gambar 4.18 Pengukuran gain antena horn 2 perbandingan dengan antena
dipole
Diketahui : Pt (dBm) = -21 dBm
Ps (dBm) = -36 dBm
Gs (dB) = 1,5 dB
Sehingga, Gt (dB) = (-21) – (-36) + 1,5
= 16,5 dB
http://digilib.mercubuana.ac.id/
68
c. Pada antena horn 3
Gambar 4.19 Pengukuran gain antena horn 3 perbandingan dengan antena
dipole
Diketahui : Pt (dBm) = -22 dBm
Ps (dBm) = -36 dBm
Gs (dB) = 1,5 dB
Sehingga, Gt (dB) = (-22) – (-36) + 1,5
= 15,5 dB
Dari hasil perhitungan diatas terlihat bahwa antena horn 2 dengan bidang
aperture yang paling luas dibandingkan antena horn 1 dan antena horn 3 memiliki
gain yang terbesar yaitu 16,5 dB. Dengan membandingkan gain hasil simulasi dan
perhitungan terdapat selisih nilai gain, hal ini disebabkan ukuran antena pada hasil
fabrikasi kurang presisi dibandingkan dengan desain pada saat simulasi atau
perancangan.
http://digilib.mercubuana.ac.id/