Skripsi ini membahas perancangan antena mikrostrip untuk spektrum ultra wideband pada WLAN 5.2 GHz. Antena dirancang menggunakan substrat RT/Duroid 5880 dengan konstanta dielektrik 2.2 dan ketebalan 1.57 mm. Antena berbentuk persegi dengan penambahan slot E dan saluran pencatuan menggunakan saluran mikrostrip 50 ohm. Simulasi menunjukkan antena memiliki return loss di bawah -10 dB pada 4.681-8.41

1. SKRIPSI
PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP UNTUK SPEKTRUM
ULTRA WIDEBAND PADA WLAN 5,2 GHz
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program strata
satu (S1) pada Fakultas Teknik jurusan Teknik Elektro
Universitas Darma persada
Oleh:
MOHAMMAD AMIN
NIM : 2010210003
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DARMA PERSADA
JAKARTA
2015

2. ii
Lembar Pengesahan
Tugas Akhir yang berjudul :
Perancangan Antena Mikrostrip untuk Spektrum Ultra Wideband
Pada WLAN 5.2 GHz
Oleh :
Mohammad Amin
NIM: 2010210003
Telah diterima dan disahkan sebagai salah satu syarat menyelesaikan program
Strata satu (S1) untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) pada Jurusan
Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Darma Persada
Disahkan Oleh :
Ketua jurusan Teknik Elektro Pembimbing Tugas Akhir
M.Darsono,ST,MT M.Darsono,ST,MT
NIDN:0302116701 NIDN:0302116701

3. iii
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr.Wb.
Puji syukur atas rahmat yang Allah SWT anugerahkan kepada kita
sehingga kesehatan badan, iman dan pikiran tercurahkan kepada kita melalui
rahmat-Nya. Sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi yang
berjudul “PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP UNTUK SPEKTRUM
ULTRA WIDEBAND”.
Penyusunan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Sarjana Teknik Strata Satu (S1) pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik
Elektro Universitas Darma Persada.
Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa mengucapkan banyak terima kasih
kepada semua pihak yang telah memberi bantuan, bimbingan dan semua fasilitas
serta pengarahan-pengarahan yang diberikan kepada penulis selama melaksanakan
penyusunan skripsi ini, yaitu kepada yang terhormat:
1. Kedua orang tua dan seluruh keluarga yang tercinta karena telah
memberikan bantuan dan dorongan baik berupa materi ataupun moril
sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini.
2. Bapak Ir. Agus Sun Sugiharto, MT selaku dosen dan dekan Fakultas
Teknik, Universitas Darma Persada.
3. Bapak M. Darsono, ST. MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro,
Universitas Darma Persada dan juga sebagai dosen pembimbing yang

4. iv
telah banyak membantu dalam membimbing penulis untuk
menyelesaikan skripsi ini.
4. Seluruh dosen Fakultas Teknik Elektro Universitas Darma Persada
yang telah banyak memberikan ilmu kepada penulis.
5. Kepada semua rekan seperjuangan di Jurusan Teknik Elektro
Universitas Darma Persada (Tri Arianto, Ery Sugiarto, Luchinda
Heprilian,Ahmad Subkhan, Moh.Sentot Samsul, Andika Ramanda,
Agus Rianto,Nana Supriatna,Doni Setiawan,Alfin Hidayat,Muh.Iqbal
Mutaqin, Arlendo Talahatu), yang telah banyak memberikan dukungan
dan dorongan kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.
Penulisan skripsi ini memang masih belum sempurna, oleh karena itu
penulis mengucapkan permohonan maaf yang sebesar-besarnya atas kekurangan
dan kesalahan yang terjadi selama proses penulisan skripsi ini. Tidak lupa penulis
juga mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menyempurnakan
skripsi ini kepada semua pembaca. Namun dengan segala keterbatasan penulis
berharap skripsi ini dapat berguna bagi semua.
Wassalamualaikum Wr.Wb.
Jakarta, Agustus 2015
Penulis
Mohammad Amin

5. v
Abstrak
Pada tugas Akhir ini melakukan perancangan sebuah antena
mikrostrip planar monopole pada spektrum ultra wideband. Perancangan
antena planar menggunakan media substrat RT/Duroid 5880 dengan
konstanta dielektrik ( ) 2.2, loss tangent (tan ) 0.002, dan ketebalan
Substrat (h) sebesar 1.57 mm.Rancangan antena dibentuk dalam dimensi
substrat 40 x 40 dengan struktur satu lapis menggunakan bidang
pentanahaan sebagian ,serta bentuk konduktor paradiasi berbentuk Persegi
dengan penambahaan slot E dan pencatuan menggunakan saluran
transmisi mikrostrip dengan Impedansi 50 Ω. Penentuan saluran pencatu
menggunakan software PCAAD, sementara pembentukan rancangan
antena disimulasikan dengan menggunakan software AWR Microwave
Office.Dalam pendekatan Simulasi antena dengan antena direksional dan
memiliki polarisasi linear yang mendapatkan nilai paremeter antena
meliputi Return loss dibawah -10 dB dengan jangkauan frekuensi
4.681GHz – 8.41 GHz membentuk single wideband dengan lebar
bandwidth 3729 MHz (49.3 %) dari ketetapan maksimum,yang terukur
pada VSWR minimum diperoleh 1.325 pada resonansi 5.2 GHz dengan
impedansi masukan = 44.87435 - j 12.664 Ω.
Hasil perancangan antena dengan jangkauan Frekuensi
Ultrawideband pada 4.681 GHz – 8.41 GHz,menangkap regulasi wiayah
kerja C band,dimana pada wilayah tersebut antena memungkinkan dapat
diaplikasikan untuk frekuensi 5.2/5.8 GHZ wireless.Local Area Network
(WLAN)
Kata kunci: Mikrostrip,Ultra wideband,Celah E,Persegi,C band,WLAN

6. vi
Daftar Isi
Lembar Pengesahan................................................................................................ ii
Kata Pengantar....................................................................................................... iii
Abstrak ................................................................................................................. v
Daftar isi ................................................................................................................ vi
Daftar Gambar........................................................................................................ x
Daftar Tabel.............................................................................. ........................... xii
Daftar simbol dan Singkatan............................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN..................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang...................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah................................................................................. 2
1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................. 2
1.4 Batasan Masalah....................................................................................3
1.5 Metode penulisan ................................................................................. 3
1.6 Sistematika penulisan............................................................................ 3
BAB II DASAR TEORI........................................................................................ 5
2.1 umum.............................................................................................. 5
2.2 Antena mikrostrip............................................................................ 7
2.3 Element Paradiasi.......................................................................... 9
2.3.1 Mikrostrip patch antena................................................................. 9
2.3.2 Patch Persegi Panjang................................................................... 10
2.3.3 Printed slot Antena....................................................................... 12
2.3.4 Mikrodtrip Traveling Wave Antena ............................................ 13

7. vii
2.4 Saluran Transmisi...........................................................................13
2.4.1 Konstanta Dielektrikum Efektif....................................................14
2.4.2 Karekteristik Impedansi.................................................................14
2.5 Teknik pencatuan...........................................................................15
2.5.1 Microstripe Line Feed....................................................................16
2.5.2 coaxial Feed...................................................................................16
2.5.3 saluran Aperture coupled...............................................................18
2.5.4 Saluran Proximiti couplrd..............................................................18
2.6 Parameter-Parameter Antena.........................................................19
2.6.1 Return Loss....................................................................................20
2.6.2 VSWR............................................................................................20
2.6.3 Bandwidth......................................................................................20
2.6.4 Input Impedance.............................................................................21
2.6.5 polarisasi....................................................................................... 22
2.6.6 pola radiasi.....................................................................................23
2.6.6.1 pola radiasi Antena Unidirectional................................................24
2.6.6.2 pola Radiasi Antena Omnidirectional...........................................24
2.6.7 Gain...............................................................................................25
2.6.8 Beamwidth....................................................................................25
2.7 Antena mikrostrip broadband multiband......................................26
2.8 Struktur Antena mikrostrip UWB.................................................29

8. viii
2.9 Dasar Acuan merancang Sebuah Antea ...................................... 33
BAB III PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP UNTUK
APLIKASI UWB................................................................................. 34
3.1 Dasar Perancangan Antena........................................................... 34
3.2 Media Perancangan ..................................................................... 35
3.2.1 Sofware dan Hardware Perancangan........................................... 35
3.3 Langkah Perancangan Antena Mikrostrip..................................... 37
3.4 Rancangan Dasar Antena.............................................................. 39
3.4.1 Menentukan lebar saluran pencatu................................................ 39
3.4.2 Menentukan dimensi Patch........................................................... 40
3.4.3 menjalankan proses Simulasi pada Sofware Microwave office... 42
3.5 Konfigurasi rancangan Antena...................................................... 48
3.5.1 pemodelan Patch persegi............................................................... 48
3.5.1.1 perancangan antena persegi tanpa modifikasi............................... 48
3.5.1.2 perancangan Antena persegi dengan Penambahaan
Slot E Pada radiator....................................................................... 50
3.5.1.3 pembatasan bidang ground plane pada
perancangan antena persegi ............................................................ 52
BAB IV ANALISA PARAMETER HASIL PERANCANGAN ANTENA........ 55
4.1 Konfigurasi Antena Hasil Rancangan............................................55
4.2 Parameter Antena Hasil Rancangan...............................................58

9. ix
4.2.1 Parameter Antena Hasil simulasi.................................................. 58
4.2.1.1 Bandwith...................................................................................... 58
4.2.1.2 VSWR........................................................................................... 60
4.2.1.3 Impedansi masukan....................................................................... 61
4.2.1.4 Pola Radiasi................................................................................... 63
4.3 Spesifikasi Antena Hasil rancangan.............................................. 65
BAB V KESIMPULAN....................................................................................... 66
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 67

10. x
Daftar Gambar
Gambar 2.1 Pulsa UWB 7
Gambar 2.2 contoh berbagai macam bentuk Antena 7
Gambar 2.3 Skema struktur antena mikrostrip 8
Gambar 2.4 Macam-macam bentuk Patch antena mikrostrip 10
Gambar 2.5 Struktur dan patch antena mikrostrip 11
Gambar 2.6 Patch persegi panjang 12
Gambar 2.7 Macam bentuk antena slot 13
Gambar 2.8 macam bentuk antena MTA 13
Gambar 2.9 Saluran transmisi 14
Gambar 2.10 microstrip line feed 16
Gambar 2.11 Coaxial Feed 18
Gambar 2.12 Saluran Apurture coupel 18
Gambar 2.13. Saluran Proximity Coupled 19
Gambar 2.14 Polarisasi ellip dengan sudut τ yang dibentuk Ex
dan Ey dengan amplitude E1 dan E2 23
Gambar 2.15a Bentuk Pola Radiasi Antena Unidirectional 24
Gambar 2.15b Bentuk Pola Radiasi Antena Omnidirectional 25
Gambar 2.16 Beanwidth antena 26
Gambar 2.17 macam bentuk celah antena kompak 27
Gambar 2.18 Macam konfigurasi antenna planar UWB 31
Gambar 2.19 Macam konfigurasi antena planar
UWB dengan filter frekuensi 32

11. xi
Gambar 3.1 Diagram alir perancangan antenna 38
Gambar 3.2 Tampilan program PCAAD 38
Gambar 3.3 Ukuran lebar saluran catu mikrostrip 40
Gambar 3.4 Ukuran sisi patch persegi 44
Gambar 3.5 Tahap awal simulasi pada Software Microwave
Office 2002 43
Gambar 3.6 Konfigurasi ukuran dimensi substrat pada
AWRM WO 2002 43
Gambar 3.7 Konfigurasi layer dielektrik pada AWR MWO 44
Gambar 3.8 Konfigurasi boundaries setting pada AWR MWO 45
Gambar 3 .9 Penambahan Port untuksaluran mikrostrip 45
Gambar 3.10 Pilihan perancangan parameter pada
Microwave Office untuk Program Simulasi Antena 46
Gambar 3.11 Pengaturan Jangkauan Frekuensi pada
Perancangan Antena 47
Gambar 3.12 rancangan antena patch persegi tanpa modifikasi 48
Gambar 3.13 Bentuk grafik hasil patch persegi tanpa Modifikasi 49
Gambar 3.14 awal pemberian slot E pada radiator 50
Ganbar 3.15 Bentuk grafik hasil pemberian slot E pada paradiasi 50
Gambar 3.16 pengurangan dimensi pada slot E 51
Gambar 3.17 grafik perubahan hasil pengurangan dimensi 52
Gambar 3.18 Konfigurasi pemotongan pada ground plane 53

12. xii
Gambar 3.19 Grafik hasil rancangan Antena persegi dengan
pembatasan ground 3 Konfigurasi pemotongan pada ground plane 54
Gambar 4.1 Konfigurasi antena hasil rancangan tampak atas 55
Gambar 4.2 Konfigurasi antena hasil rancangan tampak bawah 56
Gambar 4.3 Konfigurasi antena hasil rancangan tampak samping 57
Gambar 4.4 Grafik return loss terhadap frekuensi hasil simulasi 58
Gambar 4.5 Grafik VSWR terhadap frekuensi hasil simulasi 60
Gambar 4.6 Grafik Smith Chart Impedansi masukan antenna
dari hasil simulasi 61
Gambar 4.7 Pola radiasi dan radiasi pancaran hasil simulasi antena 61
Gambar 4.8 total kekuatan radiasi antena hasil simulasi 64

13. xii
Daftar Tabel
Tabel 3.1 Spesifikasi media substrat antena mikrostrip 34
Tabel 4.1 Dimensi ukuran antenna hasil perancangan tampak atas 54
Tabel 4.2 Dimensi ukuran antenna hasil perancangan tampak bawah 55
Tabel 4.3 Spesifikasi hasil perancangan antena 63

14. 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Perkembangan teknologi saat ini sangatlah pesat terutama teknologi di
bidang telekomunikasi. Hal ini dapat dilihat dari semakin meningkatnya
kebutuhan untuk memperoleh informasi, baik informasi dalam bentuk suara,
data, gambar, maupun video, dengan peralatan komunikasi yang dapat digunakan
dimana saja dan kapan saja [1]. Kemajuan teknologi yang paling berkembang
saat ini adalah komunikasi nirkabel atau Wireless yang dapat mendukung
terselenggaranya sistem telekomunikasi secara global. Salah satu permasalahan
mendasar dalam teknologi nirkabel yang saat ini masih dicari jalan keluarnya
adalah kebutuhan akan bandwidth yang lebar dengan kecepatan data yang tinggi.
Dari sisi celuler di kembangankan suatu teknologi komunikasi generasi
(1G),(2G),(3G) dan (4G) yang bisa di koneksikan pada perangkat smartphone
dengan koneksi internet. Dari sisi lain di kembangkan teknologi data pada LAN
yaitu WLAN,WI-Fi, Wimax dan WPAN.
Salah satu elemen penting dari sistem wireless pada perangkat
komunkasi adalah antena.Yang berfungsi sebagai penguat daya pada perangkat
penyesuai antara sistem pemancar dan penerima. pada sistem pemancar antena
digunakan untuk meradiasikan gelombang radio ke udara, dan sebaliknya untuk
menangkap radiasi gelombang radio dari udara antena diterapkan pada sistem
penerima.
Teknologi UWB dibuat oleh Federal Communications Commission
(FCC) di Amerika Serikat pada tahun 2002 menggunakan pita frekuensi
unlicensed antara 3,1 sampai 10,6 GHz (7,5 GHz) untuk sistem komunikasi
nirkabel UWB dalam ruangan.Teknologi ini mempunyai kecepatan data
hinggga 480 Mbps, dengan low EIRP level sebesar (-41.3dBm/MHz) [4],
komsumsi daya yang rendah yaitu hanya 100 mW Standar industri seperti

15. 2
IEEE 802.15.3a (data rate yang tinggi) dan IEEE 802.15.4a (data rate yang
sangat rendah dengan kemampuan ranging) berbasis teknologi UWB telah
diperkenalkan.
Adapun teknologi UWB saat ini banyak di aplikasikan ke berbagai
macam perangkat telekomunikasi saat ini contohya untuk aplikasi wirless
LAN.Aplikasi tersebut yang merupakan sudah banyak dan umum di gunakan di
kehidupan sehari-hari seperti di kantor,rumah dan universitas.Oleh karena itu di
butuhkan sebuah antena yang mampu memenuhi kebutuhan akan kecepatan
telekomunikasi berdasarkan standar regulasi IEEE 802.11a WLAN di frekuensi
5.2 GHz.Berdasarkan pada lampiran 2 sebagai acuan salah satu produk antena
pada aplikasi WLAN dengan model antena (WAT911360-E6) yang mempunyai
spesifikasi dengan nilai parameter antara lain range frekuensi 5.15-5.825
GHz,VSWR ≤ 2,dan gain 1.7 dBi dengan nilai impedansi 50 Ω beamwidth 60°.
1.2 Rumusan masalah
Yang menjadi rumusan masalah
1. Bagaimana merancang sebuah antena mikrostrip yang sesuai pada
spektrum UWB untuk aplikasi WLAN
2. Membuat rancangan antena mikrostrip berbentuk persegi
3. Sifat material substrat PCB menggunakan Duroid
4. Penentuan rancangan antena dengan metode simulasi
5. Nilai-nilai parameter antena yang menjadi target sebuah rancangan
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dalam kegiatan penelitian tugas akhir ini adalah membuat
perancangan antena monopole mengunakan mikrostrip yang mampu
beroperasi pada frekuensi UWB yang di fungsikan sebagai antena
penerima dan mampu mendukung sistem komunikasi wireless local area
network (WLAN) 5.2 GHz.

16. 3
1.4 Batasan Masalah
Perancangan model antena mikrostrip untuk spektrum ultra
wideband pada frekuensi kerja antara 3,1 Ghz -10,6 Ghz menggunakan
metode simulasi Sofware AWR Microwave office. Rancangan antenna
dibuat menggunakan jenis substrat RT Duroid 5880 dengan konstanta
dielektrik (εr = 2,2), loss tangen 0,002 dan ketebalan substrat (h = 1,57
mm). Pemodelan menggunakan struktur patch persegi dengan
menambahkan celah E pada patch tersebut.
1.5 Metode Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan Tugas
Akhir ini adalah :
1. Studi Literatur
teori-teori yang berkaitan dengan komunikasi
Wireless.pemodelan antenna microstrip,jenis-jenis material
yang di gunakan dan tutorial penggunaan perangkat lunak
untuk rancang bangun antenna.
2. Studi perancangan.
studi tentang antenna microstrip,berkaitan dengan fungsi
dan struktur dari ultra wideband.
3. Studi Analisis, yaitu perhitungan analitik dengan
menggunakan perumusan ilmiah kemudian dilakukan
perancangan antena dengan menggunakan software
Microwave officer 2002.
1.6 Sistematika penulisan
Secara garis besar, sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah
sebagai berikut :

17. 4
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang
latar belakang masalah, tujuan penulisan, batasan
masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan
dari Tugas Akhir ini.
BAB II : TEORI DASAR
Bab ini menjelaskan tentang Defenisi dari Antena
Mikrostrip, Parameter-Parameter Umum Antena
Mikrostrip, Aplikasi-Aplikasi Antena Mikrostrip,
BAB III : PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP
UNTUK APLIKASI UWB 3,1-10,6 GHz
Bab ini membahas tentang Perancangan antena
mikrostrip meliputi desain, pembuatan, dan pemodelan
dengan menggunakan Simulator microwave office 2002
untuk masing-masing rancangan
BAB IV : HASIL ANALISIS PENGUKURAN MODEL
ANTENA MIKROSTRIP UNTUK APLIKASI
UWB 3,1-10,6 GHz
Bab ini akan membahas mengenai hasil analisis
pemodelan antena mikrostrip dan membandingkan
hasil parameter yang dicapai dengan parameter-
parameter pabrikan.
BAB V : PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran
dari hasil pembahasan Tugas Akhir

18.
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Umum
Ultra Wideband (UWB) teknologi yang sudah ada sejak tahun
1980-an,tetapi hanya di gunakan untuk aplikasi radar based hingga sekarang
[2]. Ultra Wideband (UWB) itu sendiri adalah teknologi jaringan yang
dapat digunakan dalam aplikasi jaringan wireless dengan kecepatan
transfer data sangat tinggi yang digolongkan pada Short Range Wireless.
Teknologi ini merupakan pilihan lain dari teknologi koneksi berbasis
nirkabel seperti Bluetooth dan WIFI. Sebagaimana kita ketahui
perkembangan device/gadget yang memerlukan konektivitas nirkabel
berkembang sangat pesat seiring dengan perubahan gaya hidup.
Tuntutan akan perkembangan teknologi nirkabel tidak hanya pada segi
ketersediannya pada suatu device/gadget tetapi juga harus ditunjang dengan
kecepatan dan ketersedian bandwidth yang tinggi atau multiple high
bandwidth. Kelebihan ini sangat dibutuhkan dalam berbagai macam
aplikasinya sebagai contohnya adalah sharing video, aplikasi pada game
nirkabel dan projector nirkabel yang sangat memerlukan multiple high
bandwidth[3]
Teknologi Uwb telah muncul sebagai teknologi yang dapat di
gunakan untuk jaringan wireless dengan kecepatan data yang sangat tinggi
.Sistem komunikasi ultra wideband merupakan sistem komunikasi yang
dapat mengirim data dengan data rate 480 Mbps untuk jarak 2 meter dan 10
Mbps untuk jarak 10 meter .secara umum suatu sitem dapat di kategorikan
sebagai komunikasi ultra wideband jika memiliki kriteria bandwidth
fraksional lebih besar dari pada 20%.Sistem komunikasi ultra wideband
komunikasi jarak pendek yang mempunyai bandwidht yang sangat
lebar,agar suatu sistem dapat di kategorikan sebagai komunikasi ultra
wideband maka syaratnya lebar bandwidthnya lebih besar dari 500

19. 6
MHz.Sistem komunikasi ultra wideband sendiri telah diajukan oleh Federal
Comunication Commission (FCC) pada tahun 2002 untuk beroperasi pada
spektrum frekuensi 3.1-10.6 GHz dengan maksimum power spectral densiry
yang diijinkan sebesar 41.3 dBm/MHz.
Gambar 2.1 pulsa UWB
Suatu antena dapat diartikan sebagai suatu tranduser antara saluran
transmisi atau pandu gelombang dalam suatu saluran transmisi dan suatu
medium yang tak terikat (zonabebas) tempat suatu gelombang
elektromagnetik berpropagasi (biasanya udara),atau pun sebaliknya.Dalam
aplikasinya,suatu antena dapat berfungsi selain sebagai media pemancar
gelombang elektromagnetik, juga sebagai penerima gelombang
elektromagnetik secara efisien dan berpolarisasi sesuai dengan struktur yang
dimilikinya.Selain itu,untuk meminimalkan refleksi gelombang pada titik
antara saluran transmisi dan titik catu antena,maka suatu antena harus
mempunyai kesesuaian (matched) dengan saluran transmisi yang digunakan.
Saluran transmis iadalah alat yang berfungsi sebagai penghantar atau
penyalur energi gelombang elektromagnetik. Suatu sumber yang
dihubungkan dengan saluran transmisi yang tak berhingga panjangnya
menimbulkan gelombang berjalan yang uniform sepanjang saluran itu. Jika
saluran ini dihubung singkat maka akan muncul gelombang berdiri yang

20. 7
disebabkan oleh interferensi gelombang datang dengan gelombang yang
dipantulkan. Jika gelombang datang sama besar dengan gelombang yang
dipantulkan akan dihasilkan gelombang berdiri murni.Konsentrasi-
konsentrasi energi pada gelombang berdiri ini berosilasi dari energi listrik
seluruhnya ke energi magnet total dua kali setiap periode gelombang itu.
Beberapa contoh antena dalam berbagai bentuk dilihat pada Gambar
2.2. Dan aplikasinya, antena banyak digunakan pada penyiaran radio dan
televisi,Sistem komunikas isatelit,telepon selular,sistem radar dan sensor
otomatis mobil anti tabrakan, dan masih banyak fungsi-fungsi yang lain [1].
Gambar 2.2 Contoh berbagai macam bentuk antena
2.2 Antena Mikrostrip
Antenna mikrostrip adalah suatu konduktor metal yang menempel
diatas ground plane yang diantaranya terdapat bahan dielektrik. Antena
mikrostrip merupakan antena yang memiliki massa ringan, mudah untuk
dibuat, dengan sifatnya yang konformal sehingga dapat ditempatkan pada
hampir semua jenis permukaan dan ukurannya kecil dibandingkan dengan
antena jenis lain, karena sifat yang dimilikinya, antena mikrostrip sangat
sesuai dengan kebutuhan saat ini sehingga dapat diintegrasikan dengan
peralatan telekomunikasi yang berukuran kecil.

21. 8
Gambar 2.3 Skema struktur antenna mikrostrip
Secaraumum, antena mikrostrip terdiri atas 3 bagian, yaitupatch,
substrat, dan ground plane.Patch terletak di atas substrat, sementara
ground plane terletak pada bagian paling bawah, strukturnya dapat dilihat
seperti pada gambar 2.3. Patch berfungsi sebagai pemancar (radiator).
Patch dan saluran pencatu biasanya terletak di atas substrat, sementara
tebal patch (t) biasanya dibuat sangat tipis. Substrat terbuat dari bahan-
bahan dielektrik. Substrat biasanya mempunyai tinggi (h) antara 0,003 λ0 –
0,05λ0. Pada umumnya, patch terbuat dari logam konduktor seperti
tembaga atau emas dan mempunyai bentuk yang bermacam-macam[6].
Elemen peradiasi (radiator) berfungsi untuk meradiasikan
gelombang listrik dan magnet. Elemen ini biasa disebut sebagai radiator
patch dan terbentuk dari lapisan logam metal yang memiliki ketebalan
tertentu. Jenis logam yang biasanya digunakan adalah tembaga (copper)
dengan konduktifitas 5.8 x 107
S/m. Patch konduktor pada antena
mikrostrip memiliki bermacam-macam bentuk, namun pada dasarnya
digunakan bentuk persegi panjang (rectangular) dan lingkaran (circular)
karena mudah dalam menganalisis. Adapun bentuk konduktor lain seperti
bujur sangkar, segitiga, setengah lingkaran, elip, cincin, dan lain
sebagainya. Substrate merupakan dielektrik yang membatasi elemen
peradiasi dengan elemen pentanahan (ground plan). Bagian ini memiliki
nilai konstanta dielektrik ( r ), faktor disipasi dan ketebalan (h)
tertentu.Ketiga nilai tersebut mempengaruhi frekuensi kerja, bandwidth
dan juga efisiensi dari antena yang akan dibuat ketebalan substrate jauh

22. 9
lebih besar dari pada ketebalan konduktor metal peradiasi. Semakin tebal
substrate maka bandwidth akan semakin meningkat, tetapi berpengaruh
terhadap timbulnya gelombang permukaan (surface wave).
Untuk substrate komersial yang tersedia umumnya memiliki dua
data ukuran property fisik, yaitu konstanta dielektrik atau permittivity ( r )
danloss tangent( tan ). Pada rancang bangun jenis substrate yang
digunakan adalah RT Duroid 5880 yang memiliki spesifikasi loss tangent
0,002, konstanta dielektrik 2,20 dan ketebalan 1,57 mm.
2.3 Element Paradiasi
Peradiasi atau patch radiator merupakan komponen utama dari
suatu antena mikostrip, dimana pola propagasi gelombang elektromagnetik
akan dipancarkan pada ruang bebas atau udara. Ada beberapa model patch
antena yang dapat digunakan pada ruang bebas atau udara. Secara
keseluruhan dari beberapa bentuk elemen radiator antena mikrostrip dapat
dikategorikan menjadi empat bagian, yaitu mikrostrip patch antena,
mikrostrip dipole, printed slot antena, dan mikrostrip traveling-wave
antena[7].
2.3.1 Mikrostrip Patch Antena
Sebuah patch antena microstrip terdiri dari sebuah patch dengan
bentuk geometri planar pada satu sisi substrat dielektrik serta bagian
ground pada sisi yang lain. Terdapat banyak pola patch untuk mikrostrip
antena, namun pada dasarnyabentuk konfigurasi patch yang dapat
digunakan di dalam merancang suatu antena mikrostrip, seperti bujur
sangkar, persegi empat, ring dan ellips seperti pada gambar 2.3.

23. 10
Gambar 2.4 Macam-macam bentuk patch antena mikrostrip
2.3.2 Patch persegi panjang
Perancangan sebuah patch peradiasi dari sebuah antena mikrostrip
dibuat pada sisi permukaan lapisan atas dari dielektrik
substrate.Konfigurasi elemen paradiasi dari suatu antena microstrip
persegi panjang di perlihatkan pada gambar 2.5 memperlihatkan struktur
sebuah patch dari antena mikrostrip pada lapisan permukaan dielektrik
substrate dengan ketebalan (h), dimana patch persegi panjang dengan
dimensi ukuran panjang (L) dan lebar (W) dengan ketebalan (t) konduktor
patch. Pada sisi lapisan bawah konduktor dijadikan sebagai bidang ground
Gambar 2.5 Struktur dan patch antena mikrostrip
Bentuk struktur dari patch persegi panjang terhadap frekuensi
resonansi (fr) dipengaruhi oleh mode dominan propagasi gelombang

24. 11
tranverse magnetic TMmn , dimana m dan n mode orde. Sehingga dimensi
patch persegi panjang diperoleh melalui persamaan:
2/122
2 




















W
n
L
mc
f
r
r

(1)
Dimana fr adalah frekuensi resonansi dalam Hertz, adalah
konstanta dielektrik efektive dan ca dalah kecepatan cahaya(3x108 m/dt).
Untuk L adalah panjang sisi patch dalam milimeter dan W adalah lebar
sisi patch dalam milimeter.
Untuk radiasi efektif lebar patch di peroreh persamaan :
2
1
2


r
of
c
W

(2)
Untuk dimensi patch persegi panjangdi gunakan mode propagasi
terhadap mode propagasi ,dimana orde mode untuk m = 1 dan n = 0.
Panjang effective patch persegi panjang di peroleh melalui persamaan 3
rrf
c
L
2
 (3)
Untuk sisi panjang efektif patch bujur sangkar dengan
pertimbangan terhadap efek fringing pada sisi tepi peradiasi diperluas
dengan menambahkan ΔL seperti yang terlihat pada gambar 2.6. Besarnya
ΔL dapat diperhitungkan dengan persamaan:
 
  


























8,0258,0
264,03,0
412,0
h
w
h
w
hL
eff
eff


(4)
Dimana

25. 12
21
121
2
1
2
1






 



W
hrr
eff

 (2)
Sehingga panjang efektive untuk sisi patch persegi panjang [8]
diperoleh melalui persamaan (5):
LLLeff  2 (5)
Gambar 2.6 patch persegi
2.3.3 Printed slot Antena
Antena ini merupaka bentuk modifikasi dari deometri dasar
mikrostrip Patch antena,secara teoritis sebagian besar bentuk patch
mikrostrip dapat direalisasika dalam bentuk celah (slot).sepertihalny patch
antena mikrostrip,antena slot dapat diberiakn pencatuan baik oleh saluran
mikrostrip atau couplanar waveguide. Berapa bentuk dasar antena dapat
dilihat pada gambar 2.7
Gambar 2.7 Macam bentuk antena slot

26. 13
2.3.4 Mikrostrip Traveling Wave Antena
Sebuah antena mikrostrip traveling wave (MTA) dapat terdiri dari
bentuk susunan patch konduktor atau garis mikrostrip yang cukup panjang
untuk mendukung mode tranverse electric(TE).ujung lain dari antena
traveling wave diakhiri dalam bentuk resistif,teknik ini di gunakan untuk
menghindari gelombang berdiri pada antena. MTA dapat dibentuk
sedemikian rupa dengan bentuk susunan patch di segala arah,contoh
bentuk antena ini seperti terlihat pada gambar 2.8
Gambar 2.8 macam bentuk antena MTA
2.4 Saluran Transmisi
Saluran transimisi merupakan suatu media rambatan bagi
gelombang yang dikirimkan dari sumber ke beban. Bagian dari sistem
antena adalah saluran transmisi yang dihubungkan dengan patch antena.
Ada empat model yang dapat digunakan sebagai saluran pencatu patch
antena, yaitu : rangkaian saluran mikrostrip planar, probe koaksial,
aperture coupling dan proximity coupling. Karakteristik dan dimensi
saluran transmisi mikrostrip ditentukan oleh nilai konstanta dielektrik
relative substrate dan loss tangent.

27. 14
Gambar 2.9 Saluran transmisi
2.4.1 Konstanta Dielektrikum Efektif
Analisa nilai parameter impedansi karakteristik dari mikrostrip
secara dimensional dibatasi oleh nilai rasio antara lebar strip kondukto
rdengan ketebalan dielektrik umbahan (substrate). Konstanta dielektrik
umefektif diperlukan untuk menentukan hubungan bahan dari kedua
dielektrik yaitu substrate dan pelat konduktor. Untuk menentukan nilai
konstanta dielektrik umefektif dapat dicari melalui persamaan (6)
:Konstanta dielektrik effektif (εeff) untuk w/h ≥ 1 :
+ (6)
Dimana = konstanta dielektrik effective,
= dielektrik effektif
w = lebar patch saluran dan
h = ketebalan substrat
2.4.2 Karekteristik impedansi
Salah satu paramete rutama yang penting untuk diketahui pada
suatu saluran mikrostrip adalah impedansi karakteristik (Zo) .Impedansi
karakteristik, induktansi dan kapasitansi saluran transmisi ditentukan oleh

28. 15
besaran fisik saluran. Nilai impedansi karakteristik ditentukan oleh lebar
saluran atau konduktor(w),
Tinggi material substrate (h) ,dan konstanta dielektrik relatif
(Ɛr).Nilai impedansi karakteristik merupakan hambatan yangterjadi
sepanjang saluran yang secara analisis dapat ditentukan melalu ipersamaan
(7) : Persamaan untuk nilai w/h ≥ 1 :
/
, , ,
(7)
Dimana : = Impedansi karekteristik dari antenna (Ω)
w = lebar patch saluran dan
h = ketebalan substrat
= konstanta dielektri k effective
2.5 Teknik-teknik Pencatuan
Antena patch mikrostrip dapat diberikan saluran pencatu patch
dengan berbagai metode.Metode ini dapat diklasifikasikan ke dalam dua
kategori yaitu kontak langsung dan tidak kontak langsung.Dalam kategori
kontak langsung, daya radio frekuensi disalurkan langsung ke patch
menggunakan elemen penyambung seperti mikrostrip line.Dalam skema
saluran yang tidak kontak langsung yaitu pengkoplingan medan
elektromagnetik dilakukan untuk mentransfer daya antara mikrostrip line
dan patch yang diradiasi.Empat teknik yang paling populer digunakan
adalah Mikrostripline,probekoaksial (untuk dua kategori kontak
langsung),kopling aperture dan kedekatan pengkoplingan (untuk dua
kategori yang tidak kontak langsung).

29. 16
2.5.1 Microstripe line feed
Pada jenis teknik saluran ini,sebuahgaris langsung terhubung
ketepi dari patch Mikrostrip seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.10.
Saluran strip tersebut lebih kecil jika dibandingkan dengan ukuran patch
dan dalam ha lini saluran dapat dibuat satu sket dengan substrate yang
sama dan disebut struktur planar.
Gambar 2.10 mikrostrip line feed
Tujuan dari penyisipan cut in dalam patch ini adalah untuk
mencocokkan impedansi dari saluran terhadap patch tanpa memerlukan
penambahan elemen matching lainnya. Hal ini dapat dicapai dengan benar
dengan melakukan kontrol yang tepat pada posisi penyisipan. Maka hal
ini merupakan skema pembuatan saluran yang mudah, karena
memberikan kemudahan fabrikasi dan kesederhanaan dalam pemodelan
serta pencocokkan impedansi.Namun dengan ketebalan dielektrik substrat
yang digunakan,gelombang permukaan dan radiasi saluran palsu juga
meningkat,yang dapat menghambat bandwidth dari antena. Radiasi
saluran juga menghasilkan radiasi terpolarisasi yang tidak diinginkan.
2.5.2 Coaxial Feed
Feed Coaxial atau saluran probea dalah teknik yang sangat umum
digunakan untuk saluran Mikrostrip patch antena.Seperti yang terlihat dari
Gambar 2.11. bagian dalam konduktor dari suatu konektor koaxial

30. 17
melewati bagian dielektrik substrat dan disolder ke patch radiasi,sedangkan
bagian luar konduktor terhubung ke ground plane.
Gambar 2.11 Coaxial Feed
Keuntungan utama dari jenis saluran ini adalah saluran dapat
ditempatkan disetiap lokasi yang kita inginkan di dalam patch agar sesuai
dengan impedansi input.Saluran ini adalah metode yang mudah untuk
dibuatdan memiliki radiasi palsu yang rendah.Namun,faktor utama
kelemahannya adalah bahwa saluran ini bekerja pada bandwidth yang
sempit dan sulit untuk pemodelan karena lubang harus dibor disubstrat
dan konektor menonjol diluar bidang tanah,sehingga tidak membuat
sepenuhnya planar untuk ketebalan substrat (h>0.02λ0) .Juga, untuk
substrat yang lebih tebal,peningkatan panjang probe akan membuat
impedansi masukan yang lebih induktif,menjadi masalah utama dalam
matching impedansi.Hal ini terlihat diatas bahwa untuk substrat dielektrik
tebal,yang menyediakan broadband bandwidth, saluran mikrostrip dan
saluran koaksial mempunyai berbagai kelemahan. Untuk itu teknik
saluran tanpa koneksi langsung sebagaimana yang telah didiskusikan
dibawah ini akan menjawab permasalahan ini

31. 18
2.5.3 Saluran Aperture Coupled
Dalam jenis teknik saluran ini,radiasi patch dan saluran mikrostrip
dipisahkan oleh bidang tanah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.12
Penghubung antara patch dan saluran dilakukan melalui slot atau aperture
pada bidang tanah
Gambar 2.12 Saluran Apurture coupel
Bukaan kopling biasanya berpusat dibawah patch,yang mengarah
ke lebih rendah cross polarization karena simetri konfigurasi.Jumlah
kopling dari saluran untuk patch ditentukan oleh bentuk,ukuran dan lokasi
aperture. Karena groundplane memisahkan patch dan saluran,maka
radiasi yang tersebar dapat diminimalkan.Secara umum,bahan dielektrik
yang tinggi digunakan untuk substrat dasar dan lebih tebal,untuk material
yang memiliki dielektrik kontan yang rendah digunakan untuk substrat
atas agar mengoptimalkan radiasi dari patch.Kerugian utama dari teknik
saluran ini adalah sulit untuk dipabrikasi karena terdiri dari
multiplayer,yang juga dapa tmeningkatkan ketebalan antena. Skema
saluran ini juga menyediakan bandwidth yang sempit.
2.5.4 Saluran Proximity Coupled
Jenis teknik saluran ini juga disebut sebagai skema kopling
elektromagnetik.Seperti ditunjukkan dalam Gambar2.13,digunakan dua

32. 19
substrat dielektrik dan garis saluran diantara kedua substrat tersebut dan
radiasi patch berada pada bagian atas pada substrat teratas.
Keuntungan utama dari teknik ini adalah bahwa saluran dapat
menghilangkan radiasi palsu dan dapat menyediakan bandwidth yang
sangat tinggi(sekitar 13%), dikarenakan oleh kenaikan keseluruhan
ketebalan mikrostrip antena patch. Skema ini juga menyediakan pilihan
antara dua bahan media dielektrik yang berbeda, satu untuk patch dan satu
untuk saluran untuk mengoptimalkan individu performance.
Gambar 2.13. Saluran Proximity Coupled
Matching dapat dicapai dengan mengontrol panjang garis saluran
dan lebar kegaris rasio patch.Kerugian utama dari skema saluran ini
adalah sulit untuk fabrikasi,karena penggabungan dua layer substrate yang
berbeda dielektrik perlu penggabungan yang akurat. Juga ada
peningkatan ketebalan dari keseluruhan antenna,
2.6 Parameter-Parameter antenna
Unjuk kerja (performance) dari suatu antena mikrostrip dapat
diamati dari parameternya.Beberapa parameter utama dari sebuah antena
mikrostrip akan dijelaskan sebagai berikut.

33. 20
2.6.1 Return Loss
Return Loss didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan
yang datang atau yang direflesikan dengan tegangan yang keluar.
Perbandingan tersebut dinamakan koefesien refleksi tegangan yang
dilambangkan dengan L . Untuk koefesien refleksi dapat juga dinyatakan
dengan persamaan:
L =
 
 TerimaxV
PantulxV
=


V
V
......................................................... (8)
Parameter Return Loss dapat juga dikatakan sebagai rugi-rugi pada
transmisi, dikarenakan tidak seimbangnya impedansi karakteristik dengan
impedansi beban. Untuk Return Loss diperoleh dengan persamaan:
)(LossReturn dB = Llog20 .......................................... (9)
2.6.2 VSWR
VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) merupakan nilai rasio antara
tegangan maksimal dengan tegangan minimal yang dihitung pada posisi
terjadinya koefesien refleksi antara ujung saluran dengan beban, dalam
bentuk persamaan dapat dinyatakan dengan persamaan:
VSWR =
min
max
V
V
=
 
 L
L


1
1
.................................................... (10)
2.6.3 Bandwidth
Bandwidth antena mikrostrip merupakan jangkauan frekuensi
antara kenaikan nilai VSWR dari satu sampai batas nilai yang dapat
ditoleransi. Besarnya bandwidth pada penelitian ini adalah selisih antara
frekuensi akhir ƒ2 dan frekuensi awal ƒ1 dengan batas kenaikan nilai
VSWR<2 dan dinyatakan dengan persamaan:
BW = )(12 GHzff  ......................................................... (11)

34. 21
Untuk prosen nilai bandwidth dapat dituliskan dengan persamaan:
BW =
  %100
12
x
fr
ff 
.................................................. (12)
Dimana fr = Frekuensi resonansi (Hz)
2f = Frekuensi maksimum (Hz)
1f = Frekuensi minimum (Hz)
BW = Bandwidth
2.6.4 Input Impedance
Sebuah impedansi yang masuk ke terminal antena yang
dikondisikan dalam keadaan seimbang dengan impedansi karakteristik dari
saluran transmisi.
Input impedansi dinyatakan dalam persamaan:
in =


1
1
Zo ..................................................................... (13)
Dimana in = Input impedansi terminal (Ohm)
o = Impedansi karakteristik dari antena (Ohm)
 = Refleksi
Impedasi masukan ( )terdiri dari bagian real ( ) dan imajiner ( )
dan dapat dinyatakan :
= 50 + j .................................................... (13.1)
Daya real ( ) merupakan komponen yang di harapkan,yakni
menggambarkan banyaknya daya yang hilang melalui radiasi,sementara
komponen imajiner ( ) menunjukan reaktansi dari antenna dandaya yang
tersimpan pada medan dekat antenna.

35. 22
2.6.5 Polarisasi
Polarisasi antena adalah polarisasi dari gelombang yang
ditransmisikan oleh antena. Jika arah tidak ditentukan maka polarisasi
merupakan polarisasi pada arah gain maksimum. Pada prakteknya,
polarisasi dari energi yang teradiasi bervariasi dengan arah dari tengah
antena.
Polarisasi dari gelombang yang teradiasi didefenisikan sebagai suatu
keadaan gelombang elektromagnetik yang menggambarkan arah dan
magnetudo vektor medan elektrik yang bervariasi menurut waktu. Selain
itu, polarisasi juga dapat didefenisikan sebagai gelombang yang
diradiasikan dan diterima oleh antena pada suatu arah tertentu.
Polarisasi melingkar terjadi jika suatu gelombang yang berubah
menurut waktu pada suatu titik memiliki vektor medan elektrik (atau
magnet) pada titik tersebut barada pada jalur lingkar sebagai fungsi waktu
kondisi yang harus dipenuhi untuk mencapai jenis polarisasi ini adalah :
a. Medan harus mempunyai 2 komponen yang saling tegak lurus.
b. Kedua komponen tersebut harus mempunyai magnitude yang sama.
c. Kedua komponen tersebut harus mempunyai perbedaan fasa waktu
pada kelipatan ganjil 900
.
Polarisasi melingkar terbagi menjadi dua, yaitu Left Hand Circular
Polarization (LHCP), Right Hand Circular Polarization (RHCP). LHCP
terjadi ketika δ = + π/2, sebaliknya RHCP terjadi ketika δ = - π/2.

36. 23
Gambar 2.14 Polarisasi ellip dengan sudut τ yang dibentuk Ex dan Ey dengan
amplitude E1 dan E2.
Pada gambar diatas bentuk polarisasi ellip dengan bagian sumbu
pendek OB dan bagian panjang OA membentuk sudut lancip τ, maka axial
ratio dapat diperoleh dengan persamaan:
AR =
OB
OA
=
Ey
Ex
  AR1 ............................................ (14)
2.6.6 Pola Radiasi
Pola radiasi antena atau pola antena didefinisikan sebagai fungsi
matematik atau representasi grafik dari sifat radiasi antena sebagai fungsi
dari koordinat. Di sebagian besar kasus, pola radiasi ditentukan di luasan
wilayah dan direpresentasikan sebagai fungsi dari koordinat directional.
Pola radiasi antena adalah plot 3-dimensi distribusi sinyal yang
dipancarkan oleh sebuah antena, atau plot 3-dimensi tingkat penerimaan
sinyal yang diterima oleh sebuah antena. Pola radiasi antena menjelaskan
bagaimana antena meradiasikan energi ke ruang bebas atau bagaimana
antena menerima energi.

37. 24
2.6.6.1 Pola Radiasi Antena Unidirectional
Antena unidirectional mempunyai pola radiasi yang terarah dan
dapat menjangkau jarak yang relative. Gambar 2.15 merupakan gambaran
secara umum bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena unidirectional.
Gambar 2.15a Bentuk Pola Radiasi Antena Unidirectional
2.6.6.2 Pola Radiasi Antena Omnidirectional
Antena omnidirectional mempunyai pola radiasi yang digambarkan
seperti bentuk kue donat (doughnut) dengan pusat berimpit. Antena
omnidirectional pada umumnya mempunyai pola radiasi 3600
jika dilihat
pada bidang medan magnetnya. Gambar 2.15 merupakan gambaran secara
umum bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena omnidirectional.
Gambar 2.15b Bentuk Pola Radiasi Antena Omnidirectional

38. 25
2.6.7 Gain
Gain didefinisikan sebagai directivity yang dihasilkan maksimum
dari power antena yang dirancang dengan intensitas maksimum radiasi dari
antena referensi yang dinyatakan dengan persamaan:
10
(15)
Untuk suatu metode pengukuran gain dari antena dengan
menggunakan “Friis Transmission Formula”, dimana metode tersebut
telah dipublikasikan oleh Harald T. Friis dai Bell Telephone Laboratories
tahun 1946.
2.6.8 Beamwidth
Beamwidth adalah besarnya sudut berkas pancaran gelombang
frekuensi radio utama (main lobe) yang dihitung pada titik 3 dB menurun
dari puncak lobe utama. Besarnya beamwidth adalah sebagai berikut:
df
B


1,21
......................................................................... (16)
Dimana B = 3 dB beamwidth (degree)
f = frekuensi (Hz)
d = diameter antena (degree)
Apabila beamwidth mengacu kepada perolehan pola radiasi, maka
beamwidth dapat dirumuskan sebagai:
12   ........................................................................ (17)
Gambar 2.16 menunjukkan tiga derah pancaran yaitu lobe utama (main
lobe, nomor 1), lobe sisi samping (side lobe, nomor 2) dan lobe sisi
belakang (back lobe,nomor 3). Half PowerBeamwidth (HPBW) adalah
daerah sudut yang dibatasi oleh titik-titik ½ daya atau -3 dB atau 0,707
dari medan maksimum pada lobe utama. First null beamwidth (FNBW)
adalah besar sudut bidang diantara dua arah pada main lobe yang
intensitas radiasinya nol.

39. 26
Gambar 2.16 Beanwidth antena
2.7 Antena mikrostrip broadband multiband
Dalam sebuah buku referensi yang disusunoleh K.LWong[9] telah
diteliti bermacam konfigurasi anten amikrostrip dengan struktur kompak.
Untuk memper kecil ukuran antena dengan perolehan impedansi
bandwidth yang lebar dapat dilakukandengan menambahkan celah pada
patch atau disebut dengan istilah slot loading technique,celah pada
groundplane dapat ditambahkan juga untuk memperlebar bandwidth dan
perolehan gain.Untuk operasi multiband dapat dilakukan dengan
menambah celah atau cuakan tipis pada tepi antena, dalam risetnya bentuk
celah V didemonstrasikan untuk membentuk dual frekuensi pada patch
berbentuksegitiga.Secara umum beberapa pola lainyang diperkenalkan
juga olehWong dapat ditunjukan seperti pada gambar 2.17

40. 27
Gambar 2.17 macam bentuk celah antena kompak
Wakabayashi Tetal padatahun 2007[10], melaporkan hasil
rancangan antena menggunakan celah e pada patch persegi panjang dan
menggunakan saluran transmisi mikrostrip yang di kopel dilapisan
bawah, hasil rancangan tersebut diperoleh kinerja antena dual band
pada 2.4 - 2.52 GHz dan 4.82-6.32GHz,perolehan impedansi bandwidth
tersebut dilakukan dengan pengaturan lebar celah dan pengaturan posisi
celah terhadap saluran.
P.N Misra pada tahun 2011 [11] memperoleh hasil rancangan
antena planar dual bandu ntuk resonansi 1.8GHz dan2.4 GHz, antena
yang dirancang diperoleh dengan beberapa metoda, menggunakan celah
U,celah V,dan cuak tipis pada patch persegi panjang, substrat yang
digunakan berjenis RT/Duroid 5880 dengan dimensi W x L sebesar
65.88 x 55.45 mm', Dalam risetnya tersebut disebutkan pula untuk
membentuk dual band memungkinkan diperoleh dengan melakukan
pengaturan posisi saluran.

41. 28
Struktur antena Couplanar Feedline dengan menghilangkan
groundplane dilaporkan Wen-ChungLiu dan Ping-Chi Kao [12],radiator
antena monopol dibentuk dengan dua saluran berlipat melalui saluran
transmisi CPW, impedansi bandwidthyang diperoleh mencapai 450 MHz
pada resonansi 5.8 GHz. Antena tersebut dirancang untuk aplikasi RFID,
bahkan disebutkan puladengan perolehan bandwidth yang lebar tersebut
memungkinkan antena dapat diaplikasikan pula untuk WLAN. Pada
2010 D.Parkash, dan R.Khanna [13] merancang antena CPW dengan
patch persegi panjang yang ditambah dengan beberapa celah panjang
saling menyambung, antena dicetak padamedia substrat FR4 dan dengan
teknik tersebut diperoleh impedansi bandwidth yang lebar dengan
range dari3.424 GHz sampai 6.274 GHz yang dapat di aplikasikan
untuk WLAN dan Wimax.
WangE,etal[15] melaporkan rancangan antena kompak persegi
untuk dual frekuensi yang beresonansi pada 2.4 GHz dan 5 GHz,
perolehan dualband tersebut didapat dengan menambahkan dua celah L
berhadapan simetris pada tengah patch.
Byrareddy CR etal [16] merancang antena kompak mikrostrip
planar dengan patch persegi panjang menggunakan saluran transmisi
mikrostrip. Antena membentuk dual frekuensi resonansi 2.4 GHz dan 2.8
GHz untuk aplikasi WLAN dan WiMax, dualoperasi tersebut diperoleh
dengan menggunakan 1 bentuk patch persegi panjang, dengan salah satu
patch dicatu dan 2 patch dipisahkan dengan celah tipis yang memanjang.
Mmaidurrahaman S,etal pada tahun 2012 [17] mendemonstrasikan
antena kompak multiband,teknik yangdigunakan adalah dengan
menambahkan dua celah T dari luar sisi kiri dan kanan patch persegi
panjang. Dengan penambahan dua celah tersebut dapat mengurangi ukuran
antena sampai sekitar 60%,antena tersbut beresonansi pada 3.35 GHz,5.29

42. 29
GHz dan7.65 GHz yang diaplikasikan untuk WiMax,WLAN,dan aplikasi
MicrowaveCBand.
2.8 Struktur antenna microstrip UltraWideband
Ultrawideband (UWB) merupakan istilah yang tren dalam
komunikasi wireless semenjak disepakatinya alokasi penggunaan frekuensi
bebasl isensi oleh sebuah lembaga di USA bernama Federal
Communication Commision (FCC) pada 14 Februari 2002[18].FCC
memberikan konsep komunikasi nirkabel jarak pendek, dengan kecepatan
yang tinggi menggunakan alokasi wide bandwidth mencapai 7.5
GHz,dengan jangkauan mulai dari 3.1-10.6 GHz.Teknologi UWB tersebut
dapat diaplikasika nuntuk imagingsystem,radarsystem,medicalimaging,
indoorcomunication dan lain sebagainya.
Antena UWB setidaknya harus memiliki karakteristik bandwidth
yang sangat lebar untuk mendukung penggunaan pulsa pendek yang
memerlukan bandwidh sekitar 500 MHz. Dalam sebuah rancangan antena
banyak bentuk serta konfigurasi untuk mencapai karakteristik UWB
tersebut,disamping penggunaan array antena,printed slota ntenna,bentuk
planar monopole banyak di demonstrasikan sebagai struktur umumm
engingat bentuk,ukuran,sertadisain yang sederhana.
Antena monopole UWB biasanya dibentuk dalam struktur
planar,dengan penggunaan ground planese bagian dan ukuran patch
sekitar seperempa tpanjang gelombang dari frekuensi osilasi antena
[19].Bentuk patch yang digunakan dapat berbentuk persegi
panjang,persegi,elips,lingkaran,atau modifikasi dari bentuk dasar
tersebut.Pemilihan struktu rplana rini menjadi trenter utama untuk di
integrasikan pada perangkat-perangkat mobile yang memiliki desain
kompak dan minimalis.

43. 30
Eng Gee, etal [19] mempresentasikan perkembangan antena
mikrostrip UWB yang dibentuk dalam printed circuit board (PCB),dalam
risetnya tersebut ditampilkan beberapa konfigurasi antena UWB,ciri umum
antena diperlihatkan dengan ground plane sebagian.Antena palanr UWB
dicetak dalam single layer PCB dengan 3 struktur,lapisan atas sebagai
lapisan konduktor,lapisan tengah sebagai bahan dielektrik,dan lapisan
bawah merupakan lapisan ground plane yang dietching sebagian.Lapisan
konduktor dapat berupa patch lingkaran,segitiga, ataupun persegipanjang.
Beberapa modifikasi ditunjukan dalam memperlebar bandwidth,seperti
penggunaan slot,potongan pada patch, potongan pada
groundplane,potongan bertingkat pada groundplane,penggunaan struktur
CPW, dan lain sebagainya seperti ditunjukan pada gambar 2.18.Untuk
beberapa kondisi penempatan patch dengan groundplane tidak pada
kondisi seimbang untuk mendapat impedans ibandwidth yang
lebar.Diperlihatkan juga beberapa konfigurasi antena UWB dengan
modifikasi untuk memfilter frekuensi tertentu seperti pada gambar 2.19.

44. 31
Gambar 2.18 Macam konfigurasi antenna planar UWB

45. 32
Gambar 2.19 Macam konfigurasi antena planar UWB dengan filter frekuensi
M Nabil Sifri et al,pada 2010 [20], melaporkan hasil rancangan
antena planar dengan bandwidth lebar5-6GHz menggunakan FR4, dalam
risetnya di eksperimen tasikan untuk memperlebar bandwidth
dilakukan dengan memberikan potongan pada patch persegi panjang,
kemudian dioptimasi dengan menggunakan potongan bertahap pada
bagian bawah patch.

46. 33
Zhi Ning Chen et al [21] melaporkan performansi UWB
antena dipengaruhi oleh bentuk patch radiator dan ukuran
groundplane,jarak patch dengangroundplane (gap)juga mempengaruhi
dalam halmemperlebar bandwidth. Sementara untuk mengurangi
pengaruh dari ukuran groundplane dalam patch digunakan potongan,
hasil rancangan tercapai jangkauan frekuensi dari 2.9-11.6GHz
menggunakan R04003 dengan Gr =3.38danh=1.52mm
Jalil EY et al [22] telah mengeksperimentasikan antena planar
UWB dengan pencapaian bandwidth dari3-8.3 GHz, dengan dua celah
Cditambahkan untukuntuk memfilter frekuensi band4.8-5.8 GHz.
Jawad Ket alpada 2012 [23] mencetak antena planar UWB
pada substrat dengan Gr =4.6 dan h=1.6mm. Antena yang telah dirancang
berhasil mencapai bandwidth mulai dari 3.1-11.0I GHz menggunakan
eelah M pada patch dengan filter frekuensi pada 5-6 GHz. Dilaporkan
untuk memperlebar bandwidth di lakukan pengurangan ukuran
groundplane.

47. 34
2.9 Dasar Acuan merancang sebuah Antena
Dalam penelitian ini mengacu pada sebuah antena WLAN standar
IEEE 802.11a dengan model antena omni directional (WAT911360-E6)
yang mampu beroperasi pada frekuensi 5.2 GHz.
Gambar 2.20 model antena acuan
Antena diatas mempunyai nilai parameter antara lain :
Frekuensi kerja : 5.2 GHz
Range frekuensi ; 5.15-5.825 GHz
Gain : 1.7 dBi
VSWR : ≤ 2
Beamwidth : 60

48. 34
BAB III
PERANCANGAN ANTENA MIKROSTRIP PERSEGI UNTUK
SPEKTRUM ULTRA WIDEBAND
3.1 Dasar Perancangan Antena
Pada skipsi ini akan di rancang antena mikrostrip persegi yang
beroperasi di wilayah kerja frekuensi Ultra wideband 3.1-10.6 Ghz.
Berdasar pada rentang frekuensi tersebut maka dalam perancangan ini
telah ditentukan frekuensi tengah pada 6.85 GHz.
Adapun beberapa tahapan dalam perancangan antena ini,
diantaranya adalah menentukan media substrat yang akan digunakan,
dengan spesifikasi konstanta dielektrik 2.2, ketebalan substrat (h) 1.57
mm,dan dan dielektrik loss tangent (tan ) 0. 002, penentuan dimensi
antena dan saluran catu dengan metode persamaan analisis yang sudah
disebutkan pada bab sebelumnya juga penggunaan perangkat lunak
PCAAD 5.0.Dengan menggunakan data substrat tersebut didapat lebar
saluran pencatu 4.8mm.
Langkah selanjutnya adalah proses disain dan simulasi
gabungan patch mikrostrip dan saluran pencatu menggunakan
software AWR Microwave Office. Dimana dimensi patch dapat
dihitung menggunakan persamaan seperti pada bab sebelumnya,
sementara dimensi substrat yang akan digunakan dalam perancangan
ini telah ditentukan sebesar 40x40 mm', Melalui bantuan penggunaan
software ini hasil rancanan dapat disimulasikan untuk melihat
parameter antena yang didapat, seperti nilai return loss, VSWR, pola
radiasi, bandwidth, gain dan lain sebagainya. Sebagai standar
minimum, dimana antena dapat dikatakan optimum jika parameter hasil
simulasi didapat nilai return loss (RL) < -10 dB dan VSWR antara 1
sampai 2, dan untuk antena UWB jika diperoleh bandwidth (BW) >

49. 35
500 MHz. Jika parameter tersebut belum tercapai maka dapat
dilakukan berbagai modifikasi sampai didapat nilai yang
dikehendaki.Modifikasi yang dilakukan dalam perancangan ini
meliputi menambah celah pada patch, perubahan dimensi groundplane,
serta memberi potongan pada groundplane
3.2 Media perancangan
Adapun media perancangan yang digunakan diantaranya:
1. Media Substrat dan konektor
2. Software simulasi dan rancangan
3. Hardware perancangan dan alat ukur
Dalam tabel 3 .1 diperlihatkan spesifikasi media yang digunakan
meliputi, tipe substrat, dielektrik konstan, ketebalan substrat, dielektrik
loss tangent, dan dimensi substrat yang akan digunakan. Sementara
konektor yang digunakan untuk terminal saluran antena adalah konektor
standar laboratorium berjenis SubMiniature version A (SMA)
bentukfemale dengan impedansi 50 Ω.
Tipe Substrat Roger RT/duroid 5880
Dielektrik konstan ( er) 2.2
Ketebalan substrat (h) 1.57 mm
Dielektrik loss tangent ( ) 0.002
Dimensi substrat 40 X 40
Tabel 3.1 Spesifikasi media substrat antena mikrostrip
3.2.1 Sofware dan Hardware Perancangan
Terdapat 3 software yang digunakan dalam perancangan ini,
diantaranya Personal Computer Aided Antenna Design (PCAAD), AWR
Microwave Office 2002 (AWRMWO), dan Corel Draw.
1. PCAAD

50. 36
Software ini digunakan sebagai program bantu untuk menentukan
lebar pencatu dengan nilai impedansi yang dikehendaki serta dengan
menginputkan data substrat mikrostrip yang akan digunakan. PCAAD
yang digunakan dalam perancangan ini adalah versi 5.
2. AWR microwave office
AWR MWO merupakan salah satu software yang biasa digunakan
untuk simulasi elektromagnetik dengan analisa berbasis MoM. Software
ini digunakan untuk mendisain pemodelan antena yang akan dirancang,
serta mensimulasikan hasil rancangan untuk melihat nilai parameter
antenna yang di bentuk seperti return loss,VSWR,Pola Radiasi,Gain dan
lain sebagainya.AWRMO yang di gunakan dalam perancangan ini adalah
versi 2002.
3. Corel Draw
Software ini digunakan untuk mendisain ulang pemodelan
antena yang telah disimulasikan untuk kebutuhan proses pabrikasi.
Untuk mencetak bentuk rancangan antena, dilakukan proses pengikisan
lapisan konduktor atau biasa disebut proses etching.
Sementara hardware yang digunakan dalam perancangan
meliputi perangkat komputer, peralatan perancangan dan alat ukur
dengan keterangan sebagai berikut:
3.1. Personal Computer (PC)
Komputer yang digunakan setidaknya memiliki spesifikasi
perangkat diatas kebutuhan minimum software AWR MWO, dalam
perancangan ini PC
yang digunakan memiliki spesifikasi sebagai berikut:
OS Name
Version
:MicrosoftWindows 7 ultimate
:windows 7 ultimate 32 bit(6.1,7601)
OS Manufacturer
System Name
:MicrosoftCorporation
:BEPSML
System Manufacturer
System Model
System Type
Processor
:ECS,inc.
:G41T-M16
:X32-basedPC
:Pentium (R)Dual-Core CPU E5200

51. 37
3
.
2. 3.2. Peralatan perancangan dan alat ukur
Peralatan yang digunakan dalam perancangan prototipe antena
meliputi perangkat standar workshop seperti solder, tang, timah, cutter,
penggaris besi dan lain sebagainya. Sementara alat ukur yang digunakan
untuk mengetahui parameter dari prototipe antena adalah Microwave
Network Analyzer Agilent tipe N5230C: A.08.50.10.
3.3 Laangkah perancangan Antenna microstrip
Metode perancangan antenna microstrip Persegi untuk aplikasi
UWB terdapat pada diagram alir perancangan antenna microstrip pada
gambar 3.2. ada perancangan antena mikrostrip segi empat dilakukan
melalui dua tahapan, yaitu : pertama merancang ukuran jarak patch
radiator Persegi dan kedua merancang saluran transformer mikrostrip atau
saluran pencatu. Pada perancangan ini digunakan proses analisis dan
proses penggunaan software.
Penggunaan frekuensi resonansi 6,85 Ghz merupakan dasar dari
acuan yang digunakan pada sistem rancangan. Kemudian karakteristik
substrat RT Duroid 5880 dengan spesifikasi ketebalan 1,57 mm dengan
konstanta dielektrik 2,2.
BIOS Version/Date
@2.5GHz(2 CPUs)
:default system bios
SMBIOS Version
Windows Directory
: 2. 4
:C:WINDOWS
System Directory
Boot Device
Locale
Hardware Abstraction Layer
:C:WINDOWSsystem32
:DeviceHarddiskVolumel
:UnitedStates
:Version= "5.1.2600.5512

52. 38
Tidak ?
YA ?
Gambar 3.1 Diagram alir perancangan antenna
Teknologi UWB di buat
oleh FCC dengan lebar
frekuensi 3.1-10.6 GHz
Frekuensi center
Fc = 6.85 GHz
2.2
Material substrat
RT / Duroid 5880
h =1.57
Loss tangen = 0.002
Dimensi patch
L=W= 16 mm
Merancang Lebar saluran
transmisi
Impedansi 50 Ohm
Implementasi desain
antenna mikrostrip persegi
AWR microwave office
Menjalankan simulasi
pada sofware MWO
Rl < -10 dB
1 VSWR 2
BW > 500 MHz
Modifikasi antenna :
1.panjang dan Lebar celah
2.pembatasan pada bidang
groundplane
Selesai
Start

53. 39
3.4 Rancangan Dasar Antena
3.4.1 Menentukan Lehar Saluran Pencatu
Penentuan lebar untuk saluran pencatu dalam perancangan ini
menggunakan program PCAAD 5, untuk mencari nilai lebar saluran
(w1)dapat menginputkan data substrat seperti dielektrik konstan ( er) dan
ketebalan substrat (h) seperti terlihat pada gambar. Untuk menghitung
lebar saluran dipilih opsi Comput width dengan impedansi karakteristik
yang dikehendaki,dalam perancangan ini digunakan impedansi
karakteristik antena sebesar 50Ω.
Gambar 3.2 Tampilan program PCAAD
Dengan menginputkan karakteristik impedansi 50 Ω pada isian
Characteristic impedance, h =1.57 mm = 0.157 cm pada isian
Substrate thickness,dan = 2.2 pada isian Dielectric constant,
didapat ukuran lebar saluran mikrostrip sebesar 0.483 cm yang
ditunjukan pada kotak Line Width. Untuk kebutuhan

54. 40
perancangan maka lebar saluran dibulatkan menjadi 0.48 cm=
4.8 mm.
4.8 mm
Gambar 3.3 Ukuran lebar saluran catu mikrostrip
3.4.2 MenentukanDimensi patch
Pada tahap ini dapat ditentukan terlebih dahulu frekuensi tengah,
dimana jangkauan frekuensi yang digunakan pada 3. 1-10. 6 GHz, dengan
frekuensi bawah ( ) dan batas frekuensi atas ( ), maka dapat ditentukan
frekuensi tengah ( ) menggunakan persamaan (1) sebagai berikut:
=
=
. .
6.85
Maka untuk dapat bekerja pada frekuensi 6.85 GHz, dimensipatch
antena dapat dihitung menggunakan persamaan (3) untuk mode TM10. :
L =
√
L =
/
∙ . √ .
L = 0.01476 m = 14.7 mm
Dikarenakan adanya efek fringing seperti yang telah dijelaskan
pada bab 2, maka untuk patch persegi digunakan panjang efektif dengan
menggunakan persamaan (5):
LLLeff  2

55. 41
Dimana untuk menyelesaikan perhitungan tersebut digunakan
persamaan (2) untuk menghitung W,persamaan (6) untuk menghitung
re.ff , dan persamaan (4) untuk menghitung L , diperoleh :
W =
W =
/
∙ .
.
W = 0.0173 m = 17.3 mm
Dengan mensubstitusikan nilai W pada persamaan (6) maka
diperoleh :
+
1
/
.
+
.
1
∙ .
.
/
2.015
W = 0.0173 m = 17.3 mm
Dan dari persamaan (4) diperoleh:
 
  


























8,0258,0
264,03,0
412,0
h
w
h
w
hL
eff
eff


 
  


























8,0
00157.0
01731.0
258,0015.2
264,0
00157.0
01731.0
3,0015.2
00157.0412,0
m
m
m
m
mL
L = 0.000838m =0.838 mm
Sehingga panjang patch efektif diperoleh:
L = 2∆
L = 14.76 2 ∙ 0.0838
L = 16.43

56. 42
Didapat panjang sisi efektif untuk patch persegi sebesar 16.43 mm, untuk
kebutuhan perancangan maka dibulatkan menjadi 16 mm.
Gambar 3.4 ukuran sisi patch persegi
3.4.3 Menjalankan Proses Simulasi pada Sofware microwave office
Proses simulasi pada program simulator ini dilakuka pada
Sofware Microwave office 2002.proses ini diperlukan untuk
menyesuaikan data substrat yang akan digunakan dalam perancangan
antena.
Langkah 1 :
Untuk memulai perancangan dapat dilakukan dengan membuat file
projek baru dengan memilih menu File > New Project. Kemudian
untuk membentuk area substrat dibuat melalui menu Project > Add EM
Structur > New EM Structure.
Gambar 3.5 Tahap awal simulasi pada Software Microwave Office 2002
16 mm
16 mm

57. 43
Langkah 2 :
Lalu untuk menyesuaikan data substrat seperti dimensi dan
spesifikasi substrat melalui menu Structure > Enclosure, pada menu
tersebut diinputkan data substrat seperti ditunjukan pada gambar 3.6,
dengan pilihan unit satuan dalam milimeter (mm). Penentuan ukuran sel
disesuaikan dengan ketentuan spesifikasi substrat, dalam rancangan ini
untuk tipe RT/Duroid 5880 ditentukan ukuran sell sebesar 0.8 mm yang
didapat dari perbandingan antara dimensi X dan Y terhadap divisi X dan Y
sebesar 40:50.
Gambar 3.6 Konfigurasi ukuran dimensi substrat pada AWRM WO 2002
Langkah 3 :
Pada menu dielectric layer, substrat di tempatkan di tengah box
dimana layer atas dan layer bawah adalah lapisan udara,dengan ketebalan
kurang lebih10 kali ketebalan substrat seperti pada gambar 3.7

58. 44
Gambar 3.7 Konfigurasi layer dielektrik pada AWR MWO
Langkah 4 :
Dan untuk penyesuain batasan antenna (Boundaries setting) dapat di atur
pada menu Boundaries,menggunakan pendekatan ruang terbuka dengan hambatan
udara pada kedua sisi antenna sebesar 377Ω seperti ditunjukan pada gambar 3.8
Gambar 3.8 Konfigurasi boundaries setting pada AWR MWO

59. 45
Langkah 5 :
Penambahan port untuk jenis pencatuan dengan saluran mikrostrip,
dapat ditambahkan melalui menu Draw > Add Edge Port, port
ditempatkan pada ujung saluran di bagian tepi substrat, penempatan port
pada saluran ditunjukan seperti pada gambar 3.9.
Gambar 3 . 9 Penambahan Port untuksaluran mikrostrip
Langkah 6 :
Pengukuran parameter antena dapat dilakukan melalui simulasi
yang dapat ditambahkan melalui menu Project > Add Graph, untuk
menentukan parameter antena yang akan ditampilkan dapat dipilih melalui
opsi yang ditampilkan pada gambar 3.10.
1. Untuk return loss dapat dipilih melalui opsi Rectangular kemudian
rename graph 1 menjadi return loss lalu klik kanan dengan Measurement
Type : Port Parameter, Measurement : S, Data Source name : EM
Structure 1, Complex Modifier : Magnitude dan ceklis result type : DB.
2. Untuk VSWR dapat dipilih melalui opsi Linier kemudian rename graph 2
menjadi VSWR lalu klik kanan dengan Measurement Type : Linier,
Measurement : VSWR, Data Source name : EM Structure 1, dan ceklis
result type : DB.
3. Impedansi Masukan (Zin) dapat dipilih melalui opsi Smith Chart
kemudian rename graph 3 menjadi Zin lalu klik kanan dengan
Measurement Type : Linier, Measurement : Zin, dan Data Source name :
EM Structure 1.

60. 46
4. pola radiasi antena dapat dipilih melalui opsi Antena Plot kemudian
rename graph 4 menjadi Pola Radiasi lalu klik kanan dengan
Measurement Type : Antena, Measurement : PPC_TPwr (Total radiation
Power), Data Source name : EM Structure 1 dan ceklis result type : DB.
Gambar 3.10 Pilihan perancangan parameter pada Microwave Office untuk
Program Simulasi Antena
Langkah 7 :
Pengaturan jangkauan frekuensi yang akan digunakan dapat
dilakukan pada menu Options > Project Options, pengaturannya dengan
Modify Range : Start untuk menentukan awal jangkauan frekuensi yang
akan digunakan, Modify Range : Stop untuk akhir jangkauan frekuensi,
dan Modify Range : Step untuk kerapatan jangkauan frekuensi, kemudian
untuk Sweep Type dipilih opsi Linier dalam satuan GHz, pengaturan ini
ditunjukkan seperti pada Gambar 3.11. Untuk tahap awal dalam
perancangan ini, jangkauan frekuensi yang akan digunakan dimulai pada
frekuensi 1 GHz dan berakhir pada 11 GHz dengan kerapatan jangkauan
frekuensi 0.1 GHz. Selanjutnya untuk memulai simulasi dapat dilakukan
dengan memilih menu Simulate > Analyze, kemudian simulasi akan

61. 47
diproses dan parameter antena hasil dari simulasi akan ditampilkan pada
akhir proses.
Gambar 3.11 Pengaturan Jangkauan Frekuensi pada Perancangan Antena
3.5 Konfigurasi RancanganAntena
Antena yang dirancang dalam penelitian ini merupakan jenis
antena planar yang dicetak pada single layer substrate dengan e, = 2.2
dan h = 1.57 mm dengan dimensi 40 x 40 mm', dimana patch
berbentuk persegi dengan pencatu saluran mikrostrip yang dicetak
pada satu sisi, dan groundplane sebagian pada sisi yang lain.
Perancangan antena ini dilakukan dalam beberapa tahapan
eksperimentasi, tahap awal adalah untuk mencari rancangan yang
optimum yang terlihat pada nilai return loss hasil simulasi, dimana
patch tanpa modifikasi. Tahap kedua modifikasi pada patch
dilakukan dengan membuat slot E pada patch Persegi tersebut, dengan

62. 48
11
tujuan agar membentuk frekuensi resonansi yang baru. Dan tahap ketiga
dilakukan pembatasan groundplane pada sisi bawah substrate.
3.5.1 Pemodelan patch pada antena persegi
Dalam tahap awal perancangan dibutuhkan sebuah pemodelan
yang menjadi dasar sebuah perancangan antena. Berdasar dari acuan
persamaan yang telah diperoleh sebelumnya dalam merancang dimensi
yang akan digunakan, tentunya akan menghasilkan ukuran-ukuran yang
digunakan dalam membuat antenna.
3.5.1.1 Perancangan Antena persegi tanpa Modifikasi
Rancangan antena tahap pertama disimulasikan tanpa melakukan
beberapa perubahan yang siginifikan. Ukuran panjang (W) dan (L) pada
tahap awal perancangan antena ini yaitu 16 mm, dan untuk perubahannya
ini tidak dilakukan slot pada bidang radiator, namun pada tahap ini
dilakukan pengamatan terhadap hasil yang diberikan jika menggunakan
patch tanpa modifikasi, seperti yang terlihat pada Gambar 3.12.
W= 16 mm
L =16 mm
Gambar 3.12 rancangan antena patch persegi tanpa modifikasi

63. 49
Bentuk tersebut merupakan bentuk tahap awal perancangan antena
dan tidak dilakukan perubahan, untuk kemudian dilakukan pengamatan
terhadap hasil keluaran dari simulasi itu, jika menggunakan patch tanpa
modifikasi seperti yang terlihat dalam bentuk grafik pada Gambar 3.13
Gambar 3.13 Bentuk grafik hasil patch persegi tanpa Modifikasi
Perancangan antena tahap pertama ini hanya dilakukan tanpa
memberikan modifikasi, karena untuk tahap ini hanya ingin melihat hasil
yang didapat apabila menggunakan patch tanpa modifikasi sedikitpun,
sekaligus untuk menguji desain apakah dapat mencapai nilai yang di
harapkan,yaitu nilai bandwidth pada frekuensi kerja 3,1-10,6 GHz.
3.5.1.2 Perancangan Antena persegi dengan penambahan slot E pada
Radiator
Rancangan antena selanjutnya disimulasikan dengan melakukan
penambahan slot E pada radiator antena persegi . Tahap awal penambahan
slot ini dapat digambarkan seperti pada Gambar 3.14, dimana pada gambar
tersebut ditampikan bentuk awal pemberian slot E pada radiator. Ukuran
panjang L1 =12.8 mm,L2=3.2 mm,L3= 3.2 mm,L4= 2.4 mm,L5=1.6
mm,L6= 2.4 dan lebar W1=W2=W3=7.2 slot pada radiator tersebut dapat
diatur dan disesuaikan dengan nilai simulasi yang dihasilkan, ini bertujuan
5.05 GHz
‐10 dB
4.89 GHz
‐10 dB
7.71 GHz
‐10 dB
7.86 GHz
‐10 dB
‐15
‐10
‐5
0
5
10
15
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
10.5
11
Return loss dB
Frekuensi (GHz)

64. 50
11
dapat memberikan pengaruh terhadap parameter antena yaitu nilai
bandwidth yang lebar.
W= 16 mm
w1= 7.2 mm
w2 = 7.2 mm
L4 2.4 mm
L L1 L2
16 mm 12.8 mm L5 1.6 mm
L3
L6 2.4 mm
W3 =
7.2 mm
Gambar 3.14 awal pemberian slot E pada radiator
gambar 3.15 Bentuk grafik hasil pemberian slot E pada paradiasi
Pada gambar 3.15 dimana bandwidth pada return loss belum
mencapai minimum target 500 MHz (20%)
‐10 db
‐15
‐10
‐5
0
5
10
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
10.5
11
Return Loss dB
Frekuensi (GHz)
slot E

65. 51
11
Tahap selanjutya dilakukan dengan memodifikasi slot E itu
sendiri dengan mengurangi ukuran lebar W1=W2=W3 dengan skala
pengurangan 0.8 mm.Selanjutya menggurangi ukuran dimensi pada W2
sebanyak 2 kali dengan skala setiap pengurangan 0.8 seperti pada gambar
3.16 tujuanya mencari parameter antenna yang optimum dan mendapatkan
bandwidth .
W1= 7.2mm
W2 = 4.8 mm
W3=7.2 mm
Gambar 3.16 pengurangan dimensi pada slot E
Dari hasil perubahaan dimensi pada slot E dapat dilihat pada
gambar grafik 3.17.

66. 52
Gambar 3.17 grafik perubahan hasil pengurangan dimensi
Gambar 3.17 memperlihatkan hasil grafik yang di peroleh dari
hasil simulasi 3.16 dalam pemodelan ini belum memperlihatkan parameter
bandwith yang beroperasi pada spektrum ultra wideband
3.5.1.3 Pembatasan bidang Ground Plane pada Perancangan antena persegi
Konfigurasi rancangan antena Persegi dengan melakukan
pembatasan pada sisi ground plane seperti pada gambar 3.18 merupakan
tahap terakhir dalam perancangan antena ini. Dengan adanya pembatasan
ground plane ini, diharapkan mampu membentuk karakteristik return loss
yang baik dan nilai Bandwith yang Optimum.
‐10 dB‐10 dB
‐15
‐10
‐5
0
5
10
15
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
10.5
11
Return Loss dB
Frekuensi (GHz)
W1=W2=W3=6.4 mm
W2=5.2 mm
W2=4.8 mm

67. 53
Lg
Gambar 3.18 Konfigurasi pemotongan pada ground plane
Perubahan nilai ukuran diberikan pada Lg yaitu dengan dilakukan
perubahan pada Panjang ground plane . Hal ini bisa diamati terhadap
pengaruh kepada pergeseran nilai frekuensi dan bandwidth yang
dihasilkan, apabila diberikan pembatasan pada sisi ground plane. Untuk
hasil pengamatan terhadap hasil perancangan yang dilakukan pada
simulasi tersebut, seperti yang terlihat dalam bentuk grafik pada Gambar
3.19.Pergeseran ground plane dilakukan dengan mengurangi dimensi Lg
dengan skala 0.8 mm sebanyak 2 kali.
d= 17,6 mm
Lg= 9,6 mm
L

68. 54
Gambar 3.19 grafik hasil perancangan Antena persegi dengan pembatasan ground
plane
Gambar 3.19 menunjukan grafik hasil simulasi pembatasn groun
plane dan mengurangi dimensi ground plane tersebut,dimana ketiga
percobaan tersebut mendapatkan nilai bandwidth diatas nilai yang telah di
tetapkan FCC yaitu > 500 MHz.Dari ketiganya grafik yang berwarna hijau
menunjukan bandwith optimum pada pemodelan antena mikrostrip
tersebut.
4.681 GHz
‐10 dB
‐17.0828
8,41 GHz
‐10 dB
‐30
‐25
‐20
‐15
‐10
‐5
0
1
1.4
1.8
2.2
2.6
3
3.4
3.8
4.2
4.6
5
5.4
5.8
6.2
6.6
7
7.4
7.8
8.2
8.6
9
9.4
9.8
10.2
10.6
11
Return Loss dB
Frekuensi (GHz) Lg = 9,6 mm
Lg = 8,8 mm
Lg = 8 mm

69. 55
BAB IV
ANALISA PARAMETER HASIL PERANCANGAN ANTENA
4.1 Konfigurasi Antena Hasil rancangan
Pada gambar 4.1 menunjukan sebuah pemodelan antena persegi,yang
menjadi dasar acuan untuk melihat unjuk kerja antena mikrostrip yang dapat di
aplikasikan untuk ultra wideband.telah di gambarkan pada desain tersebut yaitu
dengan mengunakan slot E yang di gambarkan pada lapisan atas sebuah material
substrate roger RT/Duroid 5880 dengan ketebalan substrate 1.57 mm serta
dilakukan pembatasan pada bidang ground plane untuk lapisan bawah parameter
dari geometri antena merupakan dasar serta acuan untuk melihat unjuk
kerja antena paling optimum, gambar dibawah ini memperlihatkan disain dari
antena yang telah dirancang.
Gambar 4.1 Konfigurasi antena hasil rancangan tampak atas

70.
56
40 mm
Y
40 mm
d
Lf
lg = 8 mm Wg
Wf
Gambar 4.2 Konfigurasi antena hasil rancangan tampak bawah
Tabel 4.1 Dimensi ukuran antena hasil perancangan tampak atas
Dimensi Simbol Ukuran (mm)
Panjang substrate 40
Lebar substrate 40
Tebal substrate h 1.57
Panjang antar tepi peradiasi L 16
Panjang tepi slot L1 12.8
Panjang slot sisi dalamperasiasi L2 3.2
Panjang slot sisi dalamperasiasi L3 3.2
Panjang slot sisi luar L4 2.4
Panjang slot sisi luar L5 1.6
Panjang slot sisi luar L6 2.4
Lebar antar tepi Peradiasi W 16
Lebar tepi slot W1 6.4
Lebar tepi slot W2 4.8
Lebar tepi slot W3 6.4
1

71.
57
Tabel 4.2 Dimensi ukuran antena hasil perancangan tampak bawah
Dimensi Simbol Ukuran (mm)
Panjang patch pada ground plane Lg 8
Lebar patch pada ground plane Wg 17.6
Jarak antara saluran catu dengan tepi
substrate, d 17.6
Lebar saluran catu Wf 4.8
Panjang saluran catu Lf 13.6
40 mm
12 mm 16 mm
FEADER PATCH
SUBSTRAT
1.57
GROUND PLANE
8 mm
Gambar 4.3 Konfigurasi antena hasil rancangan tampak samping

72.
58
4.2 Parameter Antena Hasil Rancangan
4.2.1 Parameter Antena Hasil simulasi
Hasil simulasi antena mikrostrip patch persegi denganmetode
planar meliputibeberapa parameter antenna antara lain:Bandwidth Return
Loss, VSWR,Input Impedance, dan Pola radias
4.2.1.1 Bandwidth
Gambar 4.4 memperlihatkan hasil simulasi pembentukan antenna
pada grafik return loss terhadap frekuensi,jangkauan bandwidth frekuensi
yang di bentuk memperoleh nilai batas frekuensi tertinggi 8.41 GHz dan
batas frekuensi terendah 4.681 GHz.dengan = - 17.08 dB
beresonansi pada 5.2 GHz.
Gambar 4.4 Grafik return loss terhadap frekuensi hasil simulasi
1 3 5 7 9 11
Frequency (GHz)
RL
-20
-15
-10
-5
0
4.681 GHz
-10 dB
8.41 GHz
-10 dB
5.2 GHz
-17.08 dB
DB(|S(1,1)|)
EM Structure 1

73.
59
Untuk lebar pita frekuensi atau bandwidth return loss diperoleh
dengan persamaan (14) :
BW =f2– fl (GHz)
= 8.41 -4.681 GHz
= 3.729 GHz
= 3729 MHz
Dari perhitungan nilai Bandwidth yang di peroleh tercapai 49.72 %
dari maksimum bandwidth yang di tetapkan,dimana kinerja antena masih
bisa bekerja dengan baik.Dengan mengacu dari ketetapan pada sistem
wireless terhadap nilai bandwidth pada ultra wideband dengan perolehan
bandwidth diatas 500 MHz atau 20%.
Sedangkan Return loss minimum -17.08 dB,koefisien refleksinya
di peroleh :
RL =20Log|Г |
-17,05 dB =20Log|Г |
Г =Log-1 ,
Г =Log-1
(-0,854)
= 0,14
Nilai Г tersebut merupakan nilai dari koefisien refleksi yang
mempersentasikan besarnya magnitude dan fasa dari refleksi.untuk nilai
yang di peroleh sebesar 0.14,yang berarti nilai tersebut hanya mencapai
nilai 0 jika di lakukan pembulatan desimal.Dengan demikian apabila
nilai Г 0, menandakan energi yang disalurkan tidak terjadi refleksi atau
pemantulan kembali ketika saluran dalam keadaaan matched.

74.
60
4.2.1.2 VSWR
Gambar 4.5. memperlihatkan grafik parameter VSWR terhadap
frekuensi, untuk VSWR 1 sampai dengan 2 dengan nilai VSWR ≤ 2,di
dapat untuk frekuensi yang berada pada nilai frekuensi 4.652-8.521 GHz
dengan nilai =1,325 dicapai pada frekuensi resonansi 5.2 GHz
Gambar 4.5 Grafik VSWR terhadap frekuensi hasil simulasi
Dengan nilai Г yang diperoleh dari perhitungan pada parameter return loss
sebelumnya maka untuk nilai VSWR dapat di buktikan menggunakan
persamaan (12):
VSWR minimum (5,2 GHz) diperoleh :
VSWR =
min
max
V
V
=
 
 L
L


1
1
VSWR =
min
max
V
V
=
 
 14.01
14.01


VSWR = 1,325
1 3 5 7 9 11
Frequency (GHz)
VSWR
0
20
40
60
80
100
8.521 GHz
2
4.652 GHz
2
5.2 GHz
1.325
VSWR(1)
EM Structure 1

75.
61
Diperoleh hasil dari simulasi dan perhitungan sama, sesuai dengan rentang
nilai VSWR yaitu diantara nilai 1-2.dimana ketika VSWR bernilai 1 ,yang
berarti tidak ada refleksi ketika saluran matching sempurna,dengan kata
lain tidak ada energi yang kembali atau terpantul ketika saluran
menyalurkan energi gelombang elektromagnetik ke paradiasi.
4.2.1.3 Impedansi masukan
Gambar 4.6 memperlihatkan nilai impedansi masukan hasil
simulasi antena.Pada frekuensi 5.2 GHz diperoleh Zin =0.897487 + j-
0.247328 Ω.
Untuk menentukan impedansi sepanjang saluran dari nilai
komponen real dan imajiner suatu impedansi,dengan menggunakan
persamaan(15.1) dapat dihitung :
= 50 + j
= 50 {0.897487 + (j(-0.247328))}Ω
= 44.87435- j 12.3664 Ω
= 44.87435 12.3664
= √2013.707 152.9278
= √1860.7792
= 43.1367 Ω

76.
62
Gambar 4.6 Grafik Smith Chart Impedansi masukan antenna dari hasil simulasi
Nilai pada smith chart diperoleh = 50 {0.897487 + (j(-
0.247328))} Ω. nilai real yang dicapai merupakan nilai komponen yang
diharapkan .yakni menggambarkan banyaknya daya terdispasi .Terdispasi
dapat terjadi melalui dua cara yaitu karena panas pada struktur antena yang
berkaitan dengan perangkat keras dan daya yang meninngalkan antena
tidak kembali (teradiasi) sementara komponen imajiner tersebut,
menunjukan reaktansi dari antena dan daya yang tersimpan pada medan
dekat antena.
0
1.01.0-1.0
10.0
10.0
-10.0
5.0
5.0
-5.0
2.0
2.0-2.0
3.0
3.0
-3.0
4.0
4.0
-4.0
0.2
0.2
-0.2
0.4
0.4
-0.4
0.6
0.6-0.6
0.8
0.8-0.8
Zin
Swp Max
11GHz
Swp Min
1GHz
5.2 GHz
r 0.897487
x -0.247328
ZIN(1) (Ohm)
EM Structure 1

77.
63
4.2.1.4 Pola radiasi
Pada intensitas dari polaradiasi (Radiation pattern) menjadi
indikator besarnya gain pada antena,sehingga setiap peningkatan nilaii
ntensitas dari polaradiasi dapat menunjukan gain pada antenna.
Padag ambar 4.7 memperlihatkan bentuk pola arah radiasi
(Radiation pattern) dari suatu yang dihasilkan oleh antenna mikrostrip
melalui simulasi dengan menggunakan skala magnitude 10 dB per
div.Untuk arah Radiation pattern disini hanya menampilkan sebagian
darisifat sebagai antena monopole (satuarah),sehingga Radiation pattern
yang mampu dihasilkan pada perancangan ini yaitu berbentuk antenna
monopole.dengannilai gain maksimum directivity yang dihasilkan adalah
4.793 dB (PPC_Epchi) dengansudut 0 derajat. Sedangkan untuk nilai yang
di hasilkan pola radiasi dari arah E theta adalah -40 dB (PPC_Etheta)
dengan sudut 0 derajat
Gambar 4.7 Pola radiasi dan radiasi pancaran hasil simulasi antena
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
-160
-170
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Pola Radiasi
Mag Max
10 dB
Mag Min
-40 dB
10 dB
Per Div
Mag -40 dB
Ang 0 dB
Mag 4.793 dB
Ang 0 dB
DB(|PPC_EPhi(0,1)|)
EM Structure 1
DB(|PPC_ETheta(0,1)|)
EM Structure 1

78.
64
Sementara Pada gambar 4.8 memperlihatkan nilai total power
radiasi dari pola radiasi yang terukur dari nilai intensitas radiasi terhadap
nilai phase. Nilai maksimum dari power radiasi yang di hasilkan sebesar
4.793 dB pada posisi 0 derajat dan nilai maksimum beamwidth dengan
magnitude ≤ 3 dB ke arah kiri -35.7°, sedangkan magnitude ≤ 3 dB ke arah kanan
35.6°, maka dapat diperoleh sudut beamwidth yaitu 35.6° + 35.7° = 71.3°.
Gambar 4.8 power radiasi antena hasil simulasi.
-90 -45 0 45 90
Angle (Deg)
Polarisasi
-15
-10
-5
0
5
35.6 Deg
3 dB
-35.7 Deg
3 dB
0 Deg
4.793 dB
DB(|PPC_TPwr(0,1)|)
EM Structure 1

79.
65
4.3 Spesifikasi Antena Hasil rancangan
Pada acuan sebuah produsen antena avaya omni directional
(WAT911360-E6) dimana antena tersebut bekerja pada frekuensi kerja 5.2
Ghz dengan nilai parameter Bandwidth 675 MHz pada range frekuensi
5.15-5.825 GHz,VSWR ≤ 2,gain maksimum 1.7 dBi dan beamwidth yang
dihasilkan 60°
Hasil dari perancangan antena mikrostrip mendapatkan nilai
parameter bandwidth yang lebar 3.729 Mhz pada range frekuensi 4.681-
8.41 GHz,VSWR 1,325 dan nilai Gain yang dicapai 4,793 dBi serta
beamwidth 71,3°
Spesifikasi antena hasil rancangan secara keseluruhan dapat
dilihat pada tabel di bawah ini :
Tabel 4.3 spesifikasi Parameter antenna hasil simulasi
No. Parameter Antena Hasil Simulasi
1 Bentuk bandwidth Ultra wideband
2 Frekuensi operasi (GHz) 4.681-8.41
3 Frekuensi Resonansi (GHz) 5.2
4 Bandwidth (MHz) 3729
5 VSWR minimum 1,325
6 Impedansi Masukan Zin =44.62895 - j 12.2695 Ω
7 Directivitas maksimum 4.793 dB
8 Intensita smaksimum 4.793 dB
9 Karekteristik pancaran Monopole
10 Beamwidht 71,3°

80. 66
BAB V
KESIMPULAN
Dari hasil perancangan antena dapat di peroleh beberapa kesimpulan
diantaranya :
1. konfigurasi Perancangan antena mikrostrip dengan pemodelan desain
persegi yang berkonsep dasar antena Monopole,dengan struktur
penambahan celah E pada peradiasi serta pembatasan pada sisi bidang
ground plane
2. Terdapat dua faktor dominan yang mempengaruhi dalam pembentukan
frekuensi resonansi pada 5.2 GHz yaitu pembatasan sisi ground plane pada
sisi bawah substrate serta panjang dan bentuk slot yang di berikan pada
sisi patch .Nilai return Loss (RL) minimum dipengaruhi dari slot yang
diberikan pada paradiasi lalu untuk nilai bandwith yang lebar di pengaruhi
oleh panjang dimensi dari ground plane..maka di dapat dari hasil simulasi
yaitu Return loss -17.08 ,bandwidth 3729 MHz ,VSWR 1.325,impedansi
masukan Zin = 0.897487 + j (-0.247328 ) Ω dan berpolarisasi linear.
3. Mengacu pada spesifikasi alat yang sudah ada pada lampiran 2
mempunyai nlai parameter : range frekuensi 5.15-5.825 GHz,VSWR ≤
2,dan gain 1.7 dBi dengan nilai impedansi 50 Ω beamwidth
60°. Berdasarkan hasil simulasi antena yang di buat mempunyai range
frekuensi yang lebih lebar,dengan gain yang lebih baik dari antena acuan
sesuai kebutuhan sebuah antena penerima, kekurangan dari antena yang di
rancang beamwidth terlalu lebar sehingga arah pancaranya yang di dapat
kurang sempit dan fokus.

81. 66
SARAN
Saran yang dapat di berikan untuk pengembangan selanjutnya terkait tugas
akhir iniadalah sebagai berikut :
1. untuk pengamatan berikutnya dapat dicoba dengan menggunakan bentuk
patch yang lain dan memberikan celah yang lain pula.
2. Untuk menghasilkan gain dan pola radiasi yang baik dapat di coba dengan
melakukan pengaplikasian antena array.

82. 64
DAFTAR PUSTAKA
[1] Balanis,Constantine A.1982.AntenaTheory: Analysis and Design,
2ndEdition.John Wileyand Sons,Inc.,
[2] Taylor, J. D., Introduction to Ultra-Wideband Systems, CRC Press, Ann
Arbor, MI, 1995.
[3] U,Ahmed, Kafil, “Ultra wideband bandpass filter based on Composite
right/left handed Transmission line units cells”. IEEE.london 2002
[4] J.R.Fernandes,D. Wetzloff,” Recent Advances in UWB Trancevers:An
overview”. IEEE .Edinburg 2010.
[5] IskandarFitri1, DosenFakultasTeknikdanSains Universitas Nasional,
JakartaSelatan, E-mail: tektel2001@yahoo.com,dan Eko Tjipto Rahardjo2,
Dosen Departemen Teknik Elektro Universitas Indonesia,Depok,E-
mail:eko@eng.ui.ac.id
[6] LalChand Godara, "Handbook of Antennasin Wireless
Communications",CRCPress, Washington DC.,2002
[7] Garg, R., Bartia, P, Bhal, I. Ittipiboon, A., Microstrip Design hand book,
(Norwood : Artech House) inc, MA, 2001.
[8] Girish Kumar and KP. Ray, "BroadbandMicrostripAntennas",Artech
House,Inc, 2003.
[9] Kin-Lu Wong, “compact and broadband Antennas”,Joh Wiley & Sons,
Inc, 2002S
[10] Wakabayashi, T., etal,"e-Shaped Slot Antenna orWLAN Applications",
PIERONLINE,VOL3,NO.7,2007.
.[http://www.piers.org/piersonline/pdf/vol3No7page119tol123.pdf ]S
[11] Misra P.N., "Planar Rectangular Microstrip Antenna for Dualband
Operation",IJCSt Vol. 2, ISSue 3, September
2011.[http://www.ijcst.com/vol23/1/nmisra.pdf]J
[12] Wen-Chung Liu, and Ping-Chi Kao, "Compact CPW-Fed Dual
Folded Strip Monopole Antenna For 5.8-Ghz Rfid Application",

83. 65
MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS I
Vol. 48, No. 8, August 2006
[13] Parkash D., and Khanna R., "Design And Development Of CPW-
Fed Microstrip Antenna For WLAN!WiMax Applications",
Progress In Electromagnetics Research C, Vol. 17, 17-27, 2010.
[14] Bayat Ahmad,” Single patch E-Shapped Compact Microstrip
Antenna”.Internasional Journal of Modern Engeneering Research
(IJMER).vol .2 Issue 5,october 2012.
[15] Wang E., et al, "A Novel Dual-Band Patch Antenna For
WLAN Communication", Progress In Electromagnetics Research C, Vol.
6, 93-102, 2009
[16] Byrareddy C.R., et al, "A Compact Dual Band Planar RSMA
For WLAN !WiMax Applications", International Journal of Advances in
Engineering & Technology, Jan 2012.
[17] M.maidur rahaman S., et al, "New Compact Tri-Band Microstrip
Patch Antenna Using Dual T-Shaped Slit for Wi-Max and Microwave
C Band Application", International Journal of Engineering Sciences
Research- IJESR, Vol 03, Issue 05; September-October 2012.
[18] Guha, Debatosh. and Antar, Y ahi, "Microstrip and Printed
Antennas :New Trends, Techniques, and Application", John Wiley &
Sons Ltd. 2011.
[19] Lim, Eng Gee, et al, "Ultra Wideband Antennas - Past and
Present",IAENG International Journal of Computer science,2010.
[20] Srifi, Nabil M et al, "Rectangular Slotted Patch Antenna for 5-6GHz
Applications", INTERNATIONAL JOURNAL OF MICROWAVE
AND OPTICAL TECHNOLOGY, VOL.5 N0.2 MARCH 2010.
[21] Zhi Ning Chen, Terence S. P. See, and Xianming Qing, "Small
Printed Ultrawideband Antenna With Reduced Ground Plane Effect",
IEEE Transactions On Antennas And Propagation, VOL. 55, NO.
2, February 2007.[http ://www.edaboard.com/attachments/ 40800d

84. 65
1250771051- paper _small _printed_ ultrawideband _antenna_ with
_reduced_ 45 8 5. pdfJ.
[22] Jalil EY, Chakrabarty CK, and Kasi Baskaran, "A Compact
Wideband Microstrip Antenna Intergrated with Band-Notched Design",
European Journal of Scientific Research ISSN 1450-216X Vol.77
No.4 (2012), pp.477-484.EuroJournals Publishing, Inc.
2012. [http://www.europeanjournalofscientificresearch.com]
[23] Jawad K et al, "A New Compact Ultra Wideband Printed Monopole
Antenna with Reduced Ground Plane and Band Notch
Characterization", PIERS Proceedings, Kuala Lumpur, MALAYSIA,
March 27-30, 2012. [http://www.researchgate.net/publication/2l
6598899_A_New_ Compact_
Ultra_Wideband_Printed_Monopole_Antenna_with_Reduced_Ground_Pl
ane_and_Band_Notch_Characterization/file/8d1c84f909a8e79e96.pdfJ.

85. Avaya WLAN 9100 External
Antennas for use with the
WAO-9122 Access Point
Overview
To optimize the overall performance of a WLAN in an
outdoor deployment it is important to understand how to
maximize coverage with the appropriate antenna selection
and placement. This document is meant to serve as a
guideline for anyone who wishes to use WLAN 9100
antennas and related accessories with Avaya’s newest
outdoor wireless products (WAO-9122). The document is
organized according to the following sub-sections:
• ISM bands:
• Basic Technical Background
• Types of available WLAN 9100
Antennas and Accessories
• Reference Test Data
• Design Considerations and Reference
Use Cases
Technical Background
ISM bands:
The U.S. Federal Communications
Commission (FCC) authorizes
commercial wireless network products
to operate in the Industrial, Scientific
and Medical (ISM) bands using spread
spectrum modulation. The ISM bands
are located at three different
frequencies ranges – 900MHz, 2.4GHz
and 5GHz. This document covers
products that operate in the 2.4 and
5GHz bands.
ISM bands allow manufacturers and
users to operate wireless products in the
U.S. without requiring specific licenses.
This requirement may vary in other
countries. The products themselves
must meet certain requirements in order
to be certified for sale such as maximum
Transmit Power (Tx Power) and
Effective Isotropic Radiated Power
(EIRP) ratings.
Each of the ISM bands has different
characteristics. The lower frequency
bands exhibit better range but with
limited bandwidth and hence lower data
rates. Higher frequency bands have less
range and are subject to greater
attenuation from solid objects.
Antenna Properties,
Ratings and
Representation
At the most fundamental level an
Antenna provides a wireless
avaya.com | 1

86. communication system three main
attributes that are inter- related to
each other and ultimately influence
the overall radiation pattern produced
by the antenna:
• Gain
• Directivity
• Polarization
Gain of an Antenna is a measure of the
increase in power that the antenna
provides. Antenna gain is measured in
decibels (dB) — a logarithmic unit used
to express the ratio between two
values of a given physical quantity. In
the general case, the gain in dB is a
factor of the ratio of output power (or
radiated power) to the input power of
the antenna (that ratio is also called
the “efficiency” of the antenna). In
practice, the gain of a given antenna is
commonly expressed by comparing it
to the gain of an isotropic antenna. An
isotropic antenna is a “theoretical
antenna” with a perfectly uniform
three-dimensional radiation pattern.
When expressed relative to an
isotropic antenna, the gain of a given
antenna is represented in dBi (i for
isotropic). By that measure, a truly
isotropic antenna would have a power
rating of 0 dB. The U.S. FCC uses dBi
in its calculations.
Directivity is the factor that was referred
to in the previous discussion about
antenna gain and its relation to
efficiency. Mathematically, the gain of an
antenna is its directivity times its
efficiency. And like its gain, the
directivity of a given antenna is also
expressed relative to an isotropic
antenna. The directivity measures the
power density that an antenna radiates
in the direction of its strongest emission,
relative to the power density radiated by
an ideal isotropic antenna (which emits
uniformly in all directions), when they are
both radiating the same total power.
Polarization of an antenna is the
orientation of the electric field of the
radio wave that it produces relative to
the earth’s surface. The polarization of
an antenna is determined by the
physical structure of the antenna and
by its orientation. A simple straight wire
antenna will have one polarization when
mounted vertically and a different
polarization when mounted
horizontally. A linear polarized antenna
radiates wholly in one plain containing
the direction of propagation of the
radio wave while, in a circular polarized
antenna, the plane of polarization
rotates in a circle making one complete
revolution during one period of the
wave. A linear polarized antenna may
be either Horizontally Polarized (if the
direction of propagation is parallel to
the earth’s surface) or Vertically
Polarized (if the direction of
propagation is perpendicular to the
earth’s surface). A circular polarized
antenna may be either Right-Hand-
Circular (RHC) or Left-Hand-Circular
(LHC) depending on whether the
direction of rotation of the plane of
propagation is clockwise or
counterclockwise respectively.
Polarization is an important design
consideration, particularly in Line of
Sight (LOS) or Point-to-Point type
deployments because maximum signal
strength between sending and
receiving antennas occurs when both
are using identical polarization.
Radiation Pattern of an antenna is a
plot of the relative strength of the
electromagnetic field of the radio
waves emitted by the antenna at
different angles. Radiation patterns
are typically represented by either a
three-dimensional graph or by a set
of two separate two-dimensional
polar plots of the horizontal and
vertical cross sections. The radiation
pattern of the theoretical isotropic
antenna, which radiates equally in all
directions, would look like a sphere.
Impedance Matching is an important
consideration in the design of the
overall wireless communication
system. This is because an
electromagnetic wave traveling
through various parts of a
communication system (radio, cable,
connectors, air) may encounter
differences in impedance. At each
interface, depending on the
impedance mismatch, some fraction
of the propagating radio wave’s
energy will reflect back into the
source. This reflecting wave is called a
standing wave and the ratio of
maximum power to minimum power
in the standing wave is called the
Voltage Standing Wave Ratio
(VSWR). A VSWR of 1:1 is ideal.
Types of Avaya WLAN
9100 Antennas
The tables starting on the next page
detail the specifications of the
different antennas Avaya offers for use
with its WLAN 9100 Access Points, in
both 2.4GHz and 5GHz. Each type of
antenna will offer certain coverage
capabilities suited for specific
applications (as discussed in the later
section of this document). The
radiation patterns listed below also
provide some guidance on the
coverage to be expected from a given
antenna. As a general rule of thumb as
the gain of an antenna increases, there
is some tradeoff to its coverage area.
High gain antennas will typically offer
longer coverage distance but smaller
(and more directed) coverage area.
2 | avaya.com

87. avaya.com | 3
Directional Antennas
30° Antenna (WAT912035-E6)
DESCRIPTION PANEL 30° ANTENNA FRONT
Vertical Gain Pattern
Horizontal Gain Pattern BACK
Frequency Range (GHz) 2.4– 2.5 5.15 – 5.825 CONNECTORS CLOSEUP
Impedance 50 ohms
VSWR (50 ohms) 2.0: 1 max. typ.
Peak Gain, dBi (2.4 and 5GHz) 11.7 – 13.5 12.5 – 14.0
Polarization 2 x +/– 45 2 x +/– 45
3dB Beamwidth Az (H) 35° +/- 5
3dB Beamwidth El (V) 35° +/- 5
Maximum Power 10 W max.
Connector N-female x 4
Dimensions 16.5in x 9.4in x 1.4 in
Weight 3.75lb
Operating Temp -40 C to +55C
Mounting Options Pole Mount included
Cable SKU WAT910010-E6
Cable Specs LMR-195, male RP-TNC to male N
connectors and 10’ length
What to order For use with one WAO-9122
• 1 WAT912035-E6
• 4 WAT910010-E6

88. 90° Antenna (WAT912090-E6)
DESCRIPTION PANEL 90° ANTENNA FRONT
Vertical Gain Pattern
Horizontal Gain Pattern
Frequency Range (GHz) 2.4-2.5 5.15-5.85 BACK
Impedance 50 ohms
VSWR (50 ohms) 2.0: 1 max. typ.
Peak Gain, dBi (2.4 and 5GHz) 4.0 6.5-9.5
Polarization Vertical
3dB Beamwidth Az (H) 90° typ
3dB Beamwidth EI (V) 90° typ
Maximum Power 10 W max.
Connector 2*N connectors
Cable SKU WAT910010-E6 CONNECTORS CLOSEUP
Cable Specs LMR-195, male RP-TNC to male N
connectors and 10’ length
What to order For use with one WAO-9122
• 2 Antennas
• 4 Cables (2 per antenna)
4 | avaya.com

89. avaya.com | 5
Omni-Directional Antennas:
“Rubber Duck” Antenna (WAT911360-E6)
DESCRIPTION
360° (OMNIDIRECTIONAL)
ANTENNA ANTENNA
Vertical Gain Pattern
Horizontal Gain Pattern
CONNECTOR CLOSEUP
Frequency Range (GHz) 2.4-2.5 5.15-5.825
Impedance 50 ohms
VSWR (50 ohms) 2.0: 1 max. typ.
Peak Gain, dBi (2.4 and 5GHz) -1.54-0 0-1.7
Polarization 4X Vertical
3dB Beamwidth Az (H) 360°
3dB Beamwidth EI (V) 90° 60°
Maximum Power 10 W max.
Connector 1 X RP-TNC male
Cable SKU WAT910010-E6
Cable Specs LMR-195, male RP-TNC to male N
connectors and 10’ length
What to order For Use with one WAO9122:
• 4 WAT911360-E6 Antennas

90. Design Considerations
and Reference Use Cases
There are several factors that impact
the performance of a Wireless LAN
and must be kept in mind while
designing for a deployment. Some of
the key considerations are as follows:
Mobility of the Application: The
mobility of the clients that will be
connecting to the AP through the
antenna system is the first thing to
think about when planning a
deployment. An application that has a
lot of mobile users, such as a
convention center is best served by a
large number of omnidirectional
microcells while a point-to-point
application, which connects two or
more stationary users may be best
served by a directional antenna.
Physical Environment: Some of the
things to watch for in the environment
where the WLAN deployment is
planned include:
• Building construction – The density
of the materials used in a building’s
construction determines the number
of walls the RF signal can pass
through and still maintain adequate
coverage. The following is a good
reference but the actual effect of the
walls on RF must be tested through
a site survey. A thick metal wall, such
as an elevator reflects signals,
resulting in poor penetration of the
signal and low quality of reception
on the other side. Solid walls and
floors and precast concrete walls
can limit signal penetration to one or
two walls without degrading
coverage, but, this can vary greatly
depending on the amount of steel
reinforcing within the concrete.
Concrete and concrete block walls
will likely limit signal penetration to
three or four walls. Wood or dry wall
will typically allow for adequate
signal penetration through five or six
walls. Paper and Vinyl walls have
little effect on signal penetration.
• Ceiling height
• Internal obstructions – Product
inventory and racking are factors to
consider in a indoor environment,
such as a warehouse. In outdoor
environments, many objects can
affect antenna patterns, including
trees, vehicles and buildings.
• Available mounting locations.
In addition, consideration some
consideration should also be given to
aesthetic appearance.
Access to network connections
(minimize Antenna cable runs):
Cabling between the AP or AP and the
antenna introduces losses in the
system, therefore the length of this
cable run must be minimized as much
as possible.
Warehouse Use Case: In most cases,
these installations require a large
coverage area. Experience has shown
that multiple omnidirectional antennas
(such as WAT911360-E6) mounted at
20 or 25 feet typically provide the
best coverage. Of course this is also
affected by the height of the racking,
the material in the racks and your
ability to locate the antenna at this
height. The antenna should be placed
in the center of the desired coverage
cell an in an open area for best
performance. In cases where the
ceiling is too high and the AP will be
located against a wall, a directional
antenna may be used.
Small Office or Small Retail Store: An
omnidirectional dipole antenna (such
as WAT911360-E6) will provide best
coverage for type of scenario.
Enterprise or Large Retail Store: In
most such deployments, there is a
6 | avaya.com

91. © 2014 Avaya Inc. All Rights Reserved.
All trademarks identified by ®, ™, or SM
are registered marks, trademarks, and service marks, respectively, of Avaya Inc.
05/14 • DN7519
need for a fairly large coverage area and a combination of omnidirectional and
directional antennas must be used. Omni- directional antennas located just below
the ceiling girders or just below the drop ceiling and directional antennas located at
the corners. Also, for areas that are long and narrow – such as long store aisles – a
directional antenna at one end may provide better coverage. Keep in mind that the
radiation angle of the antenna will also affect the coverage area.
Apartment Complex Backhaul (Point-to-Point): For an application where last mile
connectivity is being provided using Wi-Fi (such as apartment complexes or senior
living complexes that may not have traditional wiring infrastructure), point-to-point
connections are common. When establishing point to point connections in outdoor
environments, the distance, obstructions and antenna locations must be considered.
For short distances (several hundred feet), a standard dipole antenna may be used. For
very large distances (1/2 mile or more) high-gain directional antennas must be used. The
antennas must be installed as high as possible, above obstructions such as trees,
buildings and similar. If directional antennas are used, they must be aligned so that their
main radiated power lobes are directed at each other.
About Avaya
Avaya is a global
provider of business
collaboration and
communications
solutions, providing
unified communications,
contact centers,
networking and related
services to companies
of all sizes around
the world. For more
information please visit
www.avaya.com.
7 | avaya.com

92. International Journal of Modern Engineering Research (IJMER)
www.ijmer.com Vol.2, Issue.5, Sep-Oct. 2012 pp-3895-3898 ISSN: 2249-6645
www.ijmer.com 3895 | Page
Ahmad Bayat
Department of Electrical Engineering, K.N.Toosi University of technology, Tehran, Iran
Abstract: Micro strip antennas have been the subject of
some inventive work in recent years, and are currently one
of the most dynamic fields in antenna theory. A single
wideband, E-shaped, compact microstrip antenna is
presented in this article in order to be employed for high
speed WLANs operating in the C band range. Employing
only a single patch, a high impedance bandwidth is
achieved. The simulated impedance bandwidth
(VSWR<1.75) is 30%, and the momentum bandwidth is
about 28.5%. The structure of the antenna consists of a
perfect conductor on the top of a substrate
(RT_DURROID_5880) with a dielectric constant of about
2.2 and a height of 20 mile, which is backed with a perfect
conductor ground plane. The impacts of different parameter
of antenna are also studied in this article.
Index Terms: E-shaped antenna, ADS2009, RT_Duroid
5880, microstrip
I. INTRODUCTION
In applications of aerospace, satellite and missile
which requires small size, easy installation and low cost,
antennas with low knob are used like microstrip antennas.
Current commercial applications such as mobile
communications and wireless telecommunications are taken
into account. The printed-circuit antennas use technology
simply because they are considered to be made simple and
cheap. While installing on the stiff surface, they will have
good durability. Appropriate forms can also change
diffusion fashion. Microstrip antenna has diversity at the
resonant frequency, polarization, pattern and impedance
requirements.
The main disadvantages of microstrip antenna can
be low efficiency, low throughput, narrow bandwidth and
low frequency range. However, it is desirable to use it in
some low bandwidth applications. Of course, increasing the
thickness of the substrate can expand the bandwidth
efficiency. However, this increases the surface waves that is
an undesirable factor, because waves can be absorbed in the
environment. Surface waves move on the surface layer,
scattered in the surface curvature and discontinuities (cuts
dielectric surface) and reduce antenna patterns and
polarization characteristics.
When bandwidth is large, surface waves can be
eliminated using the holes.
Microstrip antennas have reached a stage that can
accommodate many other types of antennas for their low
power applications.
However, a serious limitation of microstrip antenna is its
narrow bandwidth. To strengthen and increase the
bandwidth of microstrip antennas, many techniques have
been developed. In this paper, by using some of the
techniques of traditional microstrip antenna, bandwidth has
been increased. The design of triangular patch antennas has
been simulated in different frequency cohort. In this paper,
using IE3D software, voltage standing wave ratio, end-use,
axial ratio, radiation pattern of the designed antenna will be
assessed. This paper deals with a single probe feed.
Of the proposed antenna, the impedance bandwidth of 37
percent was achieved.
The increasing use of wireless devices has
necessitated the need for larger bandwidths.
Hence, the bit rate should be higher or in different standards
that are applied in different frequency bands.
Ultra-broadband systems (UWB) as a system with a special
focus has been considered because this system can realize
the bit rate of up to several hundred Mbps. But the main
problem is to design an appropriate antenna system.
Microstrip patch antennas are broadly used due to
several advantages they have [1], [5-8], namely the light
weight, low volume, low fabrication cost, and their
capability of dual and triple frequency operations. Yet,
microstrip antennas suffer from some disadvantages too.
Narrow bandwidth is a serious one of them and different
techniques are used to overcome this limitation, including
increasing the thickness of the dielectric substrate,
decreasing the dielectric constant [1] and using parasitic
patches [2]. These techniques, in turn, have some limitations
too, namely the excitation of surface waves and the increase
in the antenna size. In wireless local area networks, the
antenna employed is in PCMCIA format for which a small
size, low volume antenna is requisite. A rectangular patch
with a U slot [3] embedded in it will give a broadband
antenna, and a single E-shaped patch of 15 mm height
provides a bandwidth up to 30%. [11] provided
mathematical analysis of microstrip as below:
The electric field radiated from a micro strip
antenna provides a boundary between two different
dielectrics: air and the substrate material. Due to the slight
distortion of the field at the boundary, the patch may appear
longer in an electrical sense.
Therefore, we have an effective patch length. There
is also an effective relative permittivity when analyzing
micro strip antenna. The effective relative permittivity can
be defined using the following formula [11]:
E-plane pattern




































cos
2
cos
2
sin
sin
2
0
kw
kw
jkr
e
r
wkV
E
(1)
Single Patch E-Shaped Compact Microstrip Antenna

93. International Journal of Modern Engineering Research (IJMER)
www.ijmer.com Vol.2, Issue.5, Sep-Oct. 2012 pp-2594-2600 ISSN: 2249-6645
www.ijmer.com 3896 | Page
H-plane pattern
 /EH  (2)
Characteristic impedance of microstrip line feed for w/h ≤ 1





h
w
w
h
Z
reff
4
8
ln
60
0

(3)
for w/h ≥1














44.1ln667.393.1
120
0
h
w
h
w
reff
Z

 (4)
Beam widths E-plane
  222
34
2
003.71
cos2



hLe
E



(5)
H-plane
kwH 


2
11
cos2
(6)
Compared to other methods, transmission line method is the
easiest one, which represents the rectangular micro strip
antenna as an array of two radiating slots, separated by a low
impedance transmission line of certain length.
We can see the fringing at the edges that increases the
effective length.
    2/1
101
2
1
2
1 




 





w
hrr
reff

 (7)
1
2
2 

rr
f
c
w

(8)
II. E-SHAPED MICROSTRIP PATCH
ANTENNA
By incorporating two parallel slots into the
rectangular microstrip patch antenna, it becomes an E-
shaped microstrip patch antenna, which is simpler in
construction. The geometry of this antenna is presented in
Figure1.
Figure 1. Geometry of the E-shaped microstrip patch
antenna
The E-shaped microstrip patch antenna has the
width of W1, two outer patch strips of the length of L and the
width of W, one central patch strip of the length of Lc and
the width of W2, and also, two slots of the length of Ls and
the width of Ws are introduced symmetrically, regarding the
probe position. Employing a coaxial probe, the patch is fed
at position P0, and two dielectric substrate materials are
employed to fabricate the antenna element. An air gap of
1mm is let between the two substrates. The upper substrate
is selected to be with high dielectric constant for compact
size, and the lower substrate is foam dielectric material in
order to provide ground plane. An air gap is let since the
thickness of the foam material is fixed, and it helps in
optimizing the wide bandwidth.
III. DESIGN OF SINGLE PATCH E-SHAPED
MICROSTRIP ANTENNA
We designed the rectangular microstrip patch
antenna first, and then incorporated the two parallel slots
into the patch. The parameters in designing rectangular
microstrip antenna are the followings:
A. Frequency of operation (f0)
The high-speed computer wireless local area networks
function at two frequency bands of (5.15 - 5.35 GHz and
5.725 - 5.850 GHZ). The resonant frequency selected for the
rectangular patch is the centre frequency of the upper band
(5.8 GHZ), and with the introduction of the two slots, the E-
shaped microstrip antenna covers the lower band.
B. Selection of the substrates
Two substrates are used in fabricating antenna. Upper foam
Substrate (RT_DURROID_5880) is of the dielectric
constant of 1r =2.2 and the thickness of h1= 20mm. We
have let an air gap of 1.0mm between the two substrates.
The foam substrate and the air gap are employed for large
band width. Lower substrate is of the dielectric constant of
2r = 9.6 and the thickness of h2=30 mm.
The microstrip antennas are employed with WLAN adaptor
cards in the PCMCIA (also known as PC) format, which
have the standard thickness of 5 mm. Therefore, we have
limited the total height (4.9624 mm) of the antenna to be less
than 5 mm. For designing the microstrip antenna, the
advanced Design System (ADS2009) was employed. The
dimensions of the optimized antenna element are provided in
Table 1.
IV. PARAMETRIC ANALYSIS
The following section deals with the effects of
various parameters. By increasing LS, the whole VSWR
curve shifts towards lower frequencies. The change is higher
in resonant frequency of higher mode, since the relative
change in current path length for higher mode is greater than
the lower mode current path, as shown in Figure 2. The
width WS has a significant effect on the matching to the
input port, while it marginally affects the resonant
frequencies of the two modes, as presented in Figure 3.
TABLE I. DIMENSION OF OPTIMIZED ANTENNA PARAMETERS
Frequency 5-6 GHz
W 18 mm
L 12 mm
W1 5.5mm
LC 8.5mm
W2 5 mm

94. International Journal of Modern Engineering Research (IJMER)
www.ijmer.com Vol.2, Issue.5, Sep-Oct. 2012 pp-2594-2600 ISSN: 2249-6645
www.ijmer.com 3897 | Page
LS 8.5mm
WS 1mm
P0 2.5mm
Figure 2. Effect of slot length (LS)
Figure 3. Effect of slot width (WS)
The slot position PS employed for optimizing the matching
of both modes is presented in Figure 4.
Figure 4. Effect of slot position (PS)
The resonant frequency of the higher mode decreases as Lc
increases, while there is no significant change in resonant
frequency of the lower mode, as shown in Figure 5.
Figure 5. Effect of central patch strip length (LC)
V. RESULTS
The simulated 2:1 VSWR bandwidth is 30 %
covering the (4.82 – 6.43 GHz) frequency band and the
momentum 2:1 VSWR bandwidth is 28.8 % covering (4.91
– 6.4 GHz) frequency band, which are presented in Fig. 7.
The shift in the frequency band is because of the decrease in
the height of the upper substrate with high dielectric constant
in the fabrication process. Decreasing the height of upper
dielectric substrate is about 0.5 mm, which leads to this shift
of frequency band. The radiation pattern was measured in
anechoic chamber. Also, there were back lobes in the
measured radiation patterns because of the finite size of
ground plane. Figure 6 represents Microstrip layout of this
antenna.
Figure 6. Microstrip Layout of the E-shaped antenna
Figure 7. simulated impedance (VSWR < 1.75) bandwidth
of wideband E-shaped microstrip patch antenna.
VI. CONCLUSIONS
Regarding the simulated and the measured results,
it can be concluded that the E-shaped patch antenna
geometry provides wide bandwidth with single patch. The
momentum result matches simulated bandwidths. Besides,
the antenna shows a good front to back radiation (FBR)
ratio. The effect of various parameters of E-shaped patch
antenna have been studied without changing the permittivity
and the height of the substrates.
REFERENCES
[1] Ramesh Garg, Prakash Bartia, Inder Bhal and Apsiak
Ittipiboon, “Microstrip Antenna DesignHand Book,”
Artech House, Norwood, MA, 2001.
[2] D.M.Pozzar “Microstrip Antenna Coupled to
Microstripline,” Electron Lett., vol. 21, no.2, pp. 49-
50, January 1995.
[3] T.Huynh and K.F.Lee, “Single-layer single patch
wideband microstrip antenna,” Electron Lett.,vol.31,
no.16, pp. 1310– 1312, August 1995.

95. International Journal of Modern Engineering Research (IJMER)
www.ijmer.com Vol.2, Issue.5, Sep-Oct. 2012 pp-2594-2600 ISSN: 2249-6645
www.ijmer.com 3898 | Page
[4] G. Aiello and G. Rogerson, "Ultra- wideband wireless
systems", IEEE microwave Journal, pp. 36-39, June
2003.
[5] Yi-Lin Chiou, Jin-Wei Wu, Jie-Huang Huang, and
Christina," Design of Short Microstrip Leaky-Wave
Antenna With Suppressed Back Lobe and Increased
Frequency Scanning Region," IEEE trans. Antenna
Propagat., vol.57, pp. 3329-3333, Oct. 2010.
[6] A.Shackelford, K. F. Lee, D. Chatterjee, Y. X. Guo,
K. M. Luk, and R. Chair, Smallsize wide bandwidth
microstrip patch antennas, in IEEE Antennas and
Propagation International Symposium,vol. 1, (Boston,
Massachusetts), pp. 86–89, IEEE, July 2001.
[7] S. C. Gao, L. W. Li, M. S. Leong, and T. S. Yeo,
Design and analysis of a novel wideband microstrip
antenna, in IEEE Antennas and Propagation
International Symposium,vol. 1, (Boston,
Massachusetts), pp. 90–93, IEEE, July 2001.
[8] K. Wong and W. Hsu, ―A broadband patch antenna
with wide slits, in IEEE Antennas and
PropagationInternational Symposium, vol. 3, (Salt
Lake City, Utah),pp. 1414– 1417, IEEE, July 2000.
[9] Fan Yang, Xui-Xia Zhang, Xioning Ye, and Yahya
Rahmat-Sami, “Wideband E-shaped Patch Antennafor
Wireless Communications,” IEEE Transactions on
Antennas and Propagation, vol. 49, no.7, July 2001.
[10] Constanantine A Balanis, “A ntenna Theory Analsis
and Design,” John Weily&Sons, New York, 1997.
[11] Dr Anubhuti Khare, Rajesh Nema, Puran Gour,
Rajeev Kumar Thakur “New Multiband E-Shape
Microstrip Patch Antenna on RT DUROID 5880
Substrate and RO4003 Substrate for Pervasive
Wireless Communication”International Journal of
Computer Applications (0975 – 8887), Volume 9–
No.8, November 2010