1 Program  Studi  Teknik  Telekomunikasi,  Institut  Teknologi Sumatera, Jalan Terusan Ryacudu, Desa Way Huwi, Kecamatan Jati Agung,  Lampung  Selatan  35365  INDONESIA  (telp:  0721-8030188; e-mail: mia.ulfah@tt.itera.ac.id)
2 Laboratorium  Telekomunikasi  Radio  dan  Gelombang  Mikro, Sekolah Teknik Elektro dan Informatika, Institut Teknologi Bandung, Jalan  Ganesha  10,  Bandung  40132  INDONESIA  (telp:  022- 2501661; e-mail: munir@ieee.org)

## Antena SIW dengan Defected Ground Structure pada Frekuensi L-Band

## (SIW Antenna Using Defected Ground Structure for L-Band Frequency)
Mia Maria Ulfah 1 , Achmad Munir 2
Abstract—In  this  paper,  a  bandwidth  enhancement  technique for Substrate Integrated Waveguide (SIW) antenna is attempted using Defected Ground Structure (DGS) by modifying the shape and geometry of the slot on the ground plane. In order to achieve wide bandwidth response of the antenna, a rectangular split ring incorporated with a cross shape slots are employed as DGS. The quality factor (Q) of antenna increases as the substrate thickness decreases,  which  leads  to  narrow  down  bandwidth  response  of the  SIW  antenna.  Therefore,  the  SIW  antenna  is  simulated using  multiple  layers  of  FR4  epoxy  dielectric  substrate  in overcoming  the  problem.  The  SIW  antenna  has  a  dimension  of 171  mm  ×  160.5  mm,  4.905  mm-height,  and  is  intended  to  work at  the  center  frequency  of  2  GHz.    Furthermore,  the  SIW antenna  is  excited  by  proximity  coupling  method  which  is connected to a 50 Ω connector. Simulation result shows that the 575  MHz  bandwidth  could  be  achieved  by  the  antenna  with  the proposed  technique,  in  which  the  -10  dB  bandwidth  response  is ranged  from  the  frequency  of  1.675  GHz  –  2.25  GHz  and  the maximum  gain  is  6.03  dBi  at  the  frequency  of  1.85  GHz,  with bidirectional radiation pattern.
Intisari — Pada  makalah  ini,  teknik  untuk  meningkatkan  lebar pita  pada  antena  Substrate  Integrated  Waveguide  (SIW) dilakukan  dengan  menggunakan  Defected  Ground  Structure (DGS) dengan cara memodifikasi bentuk dan ukuran slot tertentu pada  bagian  ground  plane.  Kombinasi  antara  slot  split  ring berbentuk persegi panjang dan slot berbentuk silang (X) sebagai DGS ditambahkan untuk mendapatkan karakteristik antena pita lebar. Substrat yang tipis dapat meningkatkan faktor kualitas (Q) yang  berakibat  pada  sempitnya  lebar  pita  antena.  Untuk mengatasi  hal  tersebut,  antena  SIW  disimulasikan  dengan menggunakan  substrat  dielektrik  yang  tebal.  Dimensi  total antena  SIW  adalah  sebesar  171  mm × 160,5  mm  dengan ketebalan  4,905  mm  dan  beroperasi  pada  frekuensi  tengah  2 GHz. Antena SIW dicatu menggunakan teknik proximity coupling yang  dihubungkan  dengan  konektor  berimpedans  50  Ω.  Hasil simulasi  menunjukkan  bahwa  lebar  pita  sebesar  575  MHz diperoleh  antena  dengan  teknik  yang  diusulkan,  dengan  lebar pita  -10  dB  dari  rentang  frekuensi  1,675  GHz  -  2,25  GHz,  gain maksimum  sebesar  6,03  dBi  pada  frekuensi  1,85  GHz,  dan  pola radiasi bidirectional.
Kata  Kunci—Antena,  Substrate  Integrated  Waveguide  (SIW), Defected Ground Structure (DGS), Pita Lebar, Proximity Coupling.

## I. P ENDAHULUAN
Seiring  tren teknologi wireless yang  semakin  berkembang secara  cepat,  antena  dengan  karakteristik  pita  lebar, low profile ,  biaya  produksi  yang  efisien,  dan  mudah  terintegrasi dengan  saluran  planar  lain  sangat  diperlukan  untuk  banyak aplikasi  yang  memerlukan  kecepatan  data  tinggi.  Antena Substrate  Integrated  Waveguide (SIW)  adalah  salah  satu antena  yang  dapat  memenuhi  kriteria  di  atas  terkecuali memiliki pita yang sempit. Konfigurasi antena SIW yang low profile dan faktor kualitas (𝑄) yang tinggi menyebabkan lebar pita  menjadi  sempit.  Faktor  kualitas (𝑄) ini  bergantung  pada ketebalan  substrat,  yaitu  substrat  tipis  akan  menghasilkan faktor  kualitas  yang  tinggi  dan  berdampak  pada  lebar  pita yang sempit [1].
Pada awalnya, metode SIW, yang diperkenalkan pada tahun 2005  [2],  memiliki  konstruksi  mirip  dengan laminated dan post-wall  waveguide [3],  [4].  Latar  belakang  penggunaan metode  SIW  didasari  oleh  kekurangan  w aveguide ,  yang meliputi  ukurannya  yang  besar,  biaya  produksi  yang  relatif tinggi, dan  tidak  mudah  terintegrasi dengan  rangkaian planar lain,  sehingga  menjadikan waveguide kurang  cocok  untuk banyak  aplikasi.  Pada  dasarnya,  struktur  SIW  terdiri  atas deretan tabung dari logam, atau disebut juga dengan via , yang berperan sebagai dinding waveguide . Via tersebut ditanamkan pada  substrat  berbahan  dielektrik  dengan  ketebalan  dan relative permittivity tertentu  yang  dilapisi  oleh  logam  pada bagian  atas  dan  bawahnya.  Dengan  struktur  tersebut,  bentuk non-planar pada waveguide dapat  diimplementasikan  dalam bentuk planar. Secara  praktis,  realisasi  SIW  dapat menggunakan Printed Circuit Board (PCB).
Beberapa penelitian untuk mengatasi lebar pita yang sempit pada  antena  SIW  telah  dilakukan  [5]-[10].  Dengan menempatkan via di atas antena cavity SIW, lebar pita terbukti dapat  ditingkatkan  hingga  60%  dari  lebar  antena cavity SIW biasa  [7].  Lebar  pita  antena  juga  dapat  ditingkatkan  dengan cara  menghilangkan  substrat  pada  bagian  bawah slot ,  dengan tujuan  untuk  mengurangi effective  permittivity dari slot, sehingga  kapasitans slot menurun,  yang  mengakibatkan  lebar pita  antena  dapat  meningkat  [8].  Teknik  lainnya  adalah dengan  menggunakan Defected  Ground  Structure (DGS), yang terbukti merupakan teknik yang sederhana, tetapi efektif untuk  meningkatkan  kinerja  antena  [11]-[13].  Untuk mendapatkan  antena  pita  lebar, slot diletakkan  pada  bagian patch dan ground  plane [12] . DGS  adalah  salah  satu  teknik untuk  meningkatkan  lebar  pita  dengan  cara  memodifikasi bentuk  dan  ukuran slot pada ground  plane .  Dengan  teknik DGS, diharapkan sempitnya lebar pita pada antena SIW dapat teratasi.
Gbr. 1 Tahapan desain antena.
Makalah ini berisi perancangan dan simulasi antena SIW pita lebar yang beroperasi pada frekuensi L - band dengan frekuensi tengah  2  GHz  untuk  aplikasi  radar.  Teknik  DGS diimplementasikan  dengan  menggabungkan slot split  ring berbentuk  persegi  panjang  dengan slot berbentuk  silang  (X) pada ground plane . Kombinasi antara slot split ring berbentuk persegi  panjang  dengan slot berbentuk  silang  (X)  tersebut diharapkan  dapat  memperlebar  pita  antena  SIW.  Antena dicatu  menggunakan  teknik proximity  coupling dengan beberapa lapis substrat, yang saluran pencatunya berada pada substrat  bagian  bawah, sedangkan patch berada  pada  substrat bagian  atas.  Untuk  menunjukkan  pengaruh  DGS  dalam peningkatan lebar pita antena, kinerja antena SIW tanpa DGS dibandingkan dengan kinerja antena SIW dengan DGS seperti yang diusulkan pada makalah ini.

## II. D ESAIN DAN S IMULASI A NTENA SIW

## A. Konfigurasi Antena
Proses  pembuatan  desain  antena  meliputi  parameter- parameter  yang  dihitung  berdasarkan  persamaan  matematis. Desain antena SIW ini terdiri atas tiga tahapan, yang meliputi desain antena SIW tanpa DGS, desain antena SIW dengan slot split  ring berbentuk  persegi  panjang  (dengan  DGS),  dan desain antena SIW dengan kombinasi slot split ring berbentuk persegi  panjang  dan slot berbentuk  silang  (X),  seperti  yang ditunjukkan  pada  Gbr.  1.  Untuk  desain  awal,  yaitu  desain antena  SIW  tanpa  DGS,  digunakan  desain  pada  penelitian sebelumnya  karena  desain  tersebut  menghasilkan  antena multiband [14].  Antena multiband dapat  menjadi  antena dengan  karakteristik  pita  lebar  jika  frekuensi  resonansinya saling  berdekatan.  Hal  tersebut  dapat  diwujudkan  dengan memodifikasi  bentuk  saluran  pencatu  dan  bentuk slot pada ground plane.
1)  Antena  SIW  tanpa  DGS: Bagian  ini  diawali  dengan konfigurasi antena  SIW  tanpa  DGS. Metode  SIW  merupakan waveguide konvensional, tetapi dalam bentuk planar.
Pada  SIW  terdapat  mode Transverse  Elecric (TE)  seperti halnya pada waveguide . Pada mode TE mn , dimensi SIW dapat dihitung berdasarkan frekuensi cut-off (𝑓 𝑐 𝑚𝑛 ), seperti pada (1), sesuai persamaan dimensi pada waveguide [15].
(a) (b)
Gbr. 2 Desain antena SIW, (a) tampak penuh, (b) tanpa DGS.
𝑓 𝑐𝑚𝑛 = 𝑐 2𝜋√𝜇 𝑟 𝜀 𝑟 √( 𝑚𝜋 𝑊 𝑠 ) 2 + ( 𝑛𝜋 ℎ 𝑡 ) 2 (1)
dengan 𝑊 𝑠 dan ℎ 𝑡 secara  berurutan  adalah  lebar  dan  tinggi antena  SIW, m dan n adalah  orde, 𝜇 𝑟 adalah  permeabilitas substrat, 𝜀 𝑟 adalah permittivity substrat,  dan c adalah kecepatan cahaya di ruang hampa. Untuk mendapatkan antena SIW  yang  bekerja  pada  mode  dominan  (TE 10 ), lebar  antena ( 𝑊 𝑠 ) dapat diturunkan dari (1).
𝑊 𝑠 = 𝑐 2𝑓 𝑐10 √𝜇 𝑟 𝜀 𝑟 . (2)
Terdapat beberapa parameter penting yang harus diperhatikan  dalam  merancang  antena  SIW,  antara  lain diameter via (𝑑 𝑣 ) , jarak antar pusat via atau disebut pitch (𝑝 𝑣 ) , lebar  efektif  SIW  ( 𝑊 𝑒𝑓 ) ,  tebal  substrat (ℎ 𝑠 ) ,  dan relative permittivity substrat (𝜀 𝑟 ) [16].  Jarak  antara  pusat via sebaris dengan  pusat via baris  terluar  lain,  atau  biasa  disebut  lebar efektif SIW ( 𝑊 𝑒𝑓 ) , diperoleh dengan menggunakan (3) [2].
𝑊 𝑒𝑓 = 𝑊 𝑠 − 1,08 𝑑 𝑣 2 𝑝 𝑣 + 0,1 𝑑 𝑣 2 𝑊 𝑠 . (3)
Sementara itu, untuk mencegah rugi-rugi radiasi, pitch dan diameter via harus memenuhi (4) dan (5) [17].
𝑝 𝑣 ≤  2𝑑 𝑣 (4)
𝑑 𝑣 𝜆 0 ≤ 0,1 (5)
dengan 𝜆 0 menyatakan panjang gelombang di ruang hampa. Dalam  perancangan  antena  SIW  ini,  bahan  substrat dielektrik  yang  digunakan  adalah FR4  epoxy dengan relative permittivity (𝜀 𝑟 ) sebesar  4,4  dan  tan (𝛿) sebesar  0,02,  dengan total  ketebalan  substrat (ℎ 𝑡 ) sebesar  4,8  mm.  Teknik pencatuan proximity  coupling direalisasikan  dengan  saluran mikrostrip yang dihubungkan dengan konektor yang memiliki impedans  karakteristik  ( Z 0 )  sebesar  50  Ω.  Dengan Z 0 sebesar 50  Ω  dan  ketebalan  masing-masing  substrat (ℎ 𝑠 ) sebesar  1,6 mm,  maka  perhitungan  lebar  saluran  pencatu (𝑤 𝑓 ) dapat menggunakan (6) [15].
𝑤 𝑓 ℎ 𝑠 = 8𝑒 𝐴 𝑒 2𝐴 −2 (6)
dengan 𝐴 = 𝑍 0 60 √ 𝜀 𝑟 +1 2 + 𝜀 𝑟 −1 𝜀 𝑟 +1 (0,23 + 0,11 𝜀 𝑟 ) .
Pada teknik pencatuan proximity coupling , saluran pencatu tidak  terhubung  langsung  dengan patch ,  melainkan  dengan proses coupling medan  listrik . Saluran  pencatu  ini  terletak  di sisi  atas  substrat  bawah,  seperti  ditunjukkan  pada  Gbr.  2(a). Desain awal, yaitu desain antena SIW tanpa DGS, ditunjukkan pada Gbr. 2(b).
2) Antena  SIW  dengan  DGS: Di  bagian  ini,  konfigurasi antena SIW tanpa DGS dimodifikasi dengan penambahan slot pada  bagian ground  plane. Slot pada  bagian ground  plane , atau dikenal juga dengan istilah DGS, merupakan suatu teknik untuk  meningkatkan  lebar  pita.  Saluran  pencatu  sebagai elemen  pengeksitasi  mengirim  gelombang  ke  arah ground plane dan patch sebagai  radiator.  Gelombang  yang  mengalir ke arah ground plane tersebut kemudian dipantulkan kembali ke arah radiator, tetapi saat slot diletakkan pada bagian ground plane , ground  plane tidak  lagi  berperan  sebagai  reflektor sepenuhnya karena sebagian gelombang mengalami kebocoran ( leaky wave ) melalui slot tersebut.
Slot yang  pertama  ditambahkan  pada  bagian ground  plane adalah slot  split ring berbentuk persegi  Panjang,  seperti yang diilustrasikan  pada  Gbr.  3.  Selanjutnya,  untuk  optimasi karakteristik antena, terkait nilai koefisien refleksi, slot silang berbentuk X ditambahkan seperti ditunjukkan pada Gbr. 4.

## B. Studi Parameter
Studi parameter dilakukan melalui simulasi dengan bantuan perangkat  lunak  untuk  melihat  pengaruh  DGS  pada peningkatan  lebar  pita.  Dalam  proses  optimasi  dengan  studi parameter  ini,  pada  setiap  perubahan  suatu  variabel,  dimensi variabel lain disimpan sebagai nilai yang optimal.
Dari  (1)  dan  (2)  dengan  frekuensi  kerja  yang  diinginkan didapatkan ukuran lebar antena SIW awal, yaitu sebesar 44,69 mm. Berdasarkan hasil simulasi yang ditunjukkan pada Gbr. 5, dengan  dimensi  sesuai  persamaan  matematis,  ternyata  nilai
koefisien refleksi pada  frekuensi kerja belum  memenuhi nilai yang  diinginkan.  Sesuai  (1)  dan  (2),  parameter  frekuensi berbanding  terbalik  dengan  parameter  dimensi  antena.  Oleh karena  itu,  untuk  menggeser  nilai  koefisien  refleksi  ke frekuensi  kerja,  dilakukan  penambahan  dimensi  antena. Dimensi  171  mm  ×  160,5  mm  dipilih  karena  meskipun  nilai koefisien refleksinya masih kurang memadai, tetapi jika dilihat dari  bentuk  sinyalnya,  antena  tersebut  tergolong multiband dan tidak terjadi fluktuasi yang sangat tajam.
Jika  diukur  dari  parameter  koefisien  refleksi,  lebar  pita merupakan  daerah  frekuensi  yang  nilai  koefisien  refleksinya kurang  dari  -10  dB.  Dari  hasil  simulasi,  antena  SIW  dengan dimensi 171 mm x 160,5 mm belum mencapai nilai koefisien refleksi  kurang  dari  -10  dB  pada  frekuensi  yang  diinginkan. Oleh  karena  itu,  optimasi  antena  dengan  teknik  DGS diterapkan pada langkah selanjutnya untuk memperbaiki nilai koefisien refleksi yang berakibat pada pelebaran pita frekuensi antena.
Variabel pertama yang dioptimasi adalah panjang slot split ring berbentuk  persegi  panjang (𝑙 𝑒 ). Panjang slot bervariasi mulai  dari  90  mm,  100  mm,  sampai  120  mm.  Berdasarkan hasil  simulasi  pada  Gbr.  6,  penambahan slot split  ring berbentuk  persegi  panjang  ini  dapat  menurunkan  nilai koefsien  refleksi  sampai  di  bawah  -10  dB,  walaupun  pada daerah frekuensi tertentu  masih  ada  nilai koefisien refleksi  di atas  -10  dB.  Seperti  yang  ditunjukkan  pada  Gbr.  5,  semakin panjang slot , frekuensi  semakin  bergeser  ke  kiri  atau  ke  arah frekuensi  lebih  rendah.  Panjang slot sebesar  120  mm  dipilih karena  nilai  koefisien  refleksinya  relatif  berada  di  bawah  -10 dB dibandingkan dengan yang lainnya.
Setelah  mendapatkan  ukuran  panjang slot ,  selanjutnya dilakukan  perubahan  pada  lebar slot  split  ring berbentuk
Gbr. 3 Desain antena SIW dengan slot split ring berbentuk persegi panjang.
Gbr. 4 Desain antena SIW dengan kombinasi slot split ring berbentuk persegi panjang dan slot berbentuk silang.
persegi panjang (𝑤 𝑒 ) . Lebar slot divariasi dari 100 mm hingga 130  mm  dengan  interval  sebesar  10  mm.  Dari  hasil  simulasi yang  ditunjukkan  pada  Gbr.  7,  lebar slot sebesar  110  mm memperoleh  nilai  koefisien  refleksi  kurang  dari  -10  dB  yang paling  baik  pada  rentang  frekuensi  yang  diamati  dibanding ukuran  lainnya.  Oleh  karena  itu,  dimensi slot split  ring berbentuk persegi panjang sebesar 120 mm × 110 mm dipilih untuk dilakukan optimasi selanjutnya.
Slot split  ring berbentuk  persegi  panjang  ternyata  belum dapat  meningkatkan  lebar  pita  secara  optimal,  tetapi  dapat menggeser  frekuensi  resonansi  ke  arah  frekuensi  yang diinginkan. Oleh karena itu, slot silang yang membentuk huruf X  ditambahkan  di  bagian  tengah slot split  ring berbentuk persegi,  dengan  harapan  dapat  memperbaiki  nilai  koefisien refleksi dari studi parameter sebelumnya.
Perubahan  variabel  yang  diamati  selanjutnya  adalah panjang slot bentuk silang (𝑙 𝑑 ). Panjang slot bervariasi dari 40 mm, 60 mm, 80 mm, dan 100 mm, dan lebar slot diinisialisasi sebesar  5  mm.  Berdasarkan  hasil  simulasi  yang  ditunjukkan pada  Gbr.  8,  perubahan  panjang slot berpengaruh  pada pergeseran  frekuensi  resonansi,  yaitu  semakin  panjang slot, frekuensi  resonansi  semakin  bergeser  ke  arah  frekuensi  yang lebih  rendah.  Oleh  karena  itu,  panjang slot sebesar  100  mm
dipilih karena mendekati frekuensi kerja yang diinginkan dan memiliki nilai koefisien refleksi di bawah -10 dB yang baik.
Parameter  terakhir  yang  diamati  adalah  lebar slot yang berbentuk silang (𝑤 𝑑 ). Lebar slot juga divariasikan mulai dari 3 mm, 5 mm, 7 mm, dan 9 mm. Seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 9, semakin lebar slot , frekuensi semakin bergeser ke arah yang  lebih  tinggi  dan  nilai  koefisien  refleksi  pada  daerah frekuensi resonansi semakin turun di bawah -10 dB. Lebar slot sebesar  5  mm  dipilih  karena  frekuensi  resonansi  jatuh  pada frekuensi 1,675 GHz dan nilai koefisien refleksinya cenderung di  bawah  -10  dB.  Dari  studi  parameter  pada  masing-masing variabel fisik antena yang telah dilakukan, didapatkan dimensi akhir antena SIW dengan DGS yang disajikan pada Tabel I.

## III. K ARAKTERISASI A NTENA
Berdasarkan  hasil  studi  parameter  pada  subbagian sebelumnya, karakteristik antena SIW tanpa DGS disbanding- kan  dengan  karakteristik  antena  SIW  dengan  DGS,  ditinjau dari  parameter    koefisien  refleksi, gain ,  dan  pola  radiasinya. Perbandingan  nilai  koefisien  refleksi  antena  SIW  tanpa  dan
Gbr. 5 Hasil simulasi dimensi antena SIW.
Gbr. 6 Pengaruh perubahan panjang slot split ring berbentuk persegi terhadap nilai koefisien refleksi. -40 -30 -20 -10 0 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 Ko ef isien r ef lek si  ( d B) Frekuensi (GHz) Ls x Ws = 45 mm x 55 mm Ls x Ws = 65 mm x 75 mm Ls x Ws = 85 mm x 95 mm Ls x Ws = 105 mm x 115 mm Ls x Ws = 171 mm x 160,5 mm -40 -30 -20 -10 0 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 Koefi sien refl eksi (dB) Frekuensi (GHz) le = 90 mm le = 100 mm le = 110 mm le = 120 mm
Gbr.  7  Pengaruh  perubahan  lebar slot split  ring berbentuk  persegi  panjang terhadap nilai koefisien refleksi.
Gbr.  8  Pengaruh  perubahan  panjang slot bentuk  silang  terhadap  nilai koefisien refleksi. -40 -30 -20 -10 0 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 Ko ef isien r ef lek si (dB ) Frekuensi (GHz) We = 100 mm We = 110 mm We = 120 mm We = 130 mm -40 -30 -20 -10 0 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 Ko ef iesien r ef lek si (dB ) Frekuensi (GHz) ld =40 mm ld = 60 mm ld = 80 mm
ld = 100 mm
dengan  DGS  ditunjukkan  pada  Gbr.  10.  Hasil  simulasi menunjukkan  bahwa  antena  SIW  dengan  DGS  memiliki matching  impedance yang  baik,  yang  ditandai  dengan  nilai koefisien  refleksi  di  bawah  -10  dB  untuk  rentang  frekuensi 1,675 GHz sampai 2,25 GHz, atau dengan kata lain lebar pita sebesar  575  MHz.  Sementara  itu,  antena  SIW  tanpa  DGS hanya  menghasilkan  koefisien  refleksi di  bawah  -10 dB pada rentang 2,55 GHz sampai 2,575 GHz, atau lebar pita 25 MHz.
Jika  ditinjau  dari  parameter gain, antena  SIW  tanpa  DGS menghasilkan gain lebih  rendah  dibandingkan  antena  SIW dengan  DGS  yang  menunjukkan gain di  atas  5  dBi.  Seperti yang  ditunjukkan  pada  Gbr.  11,  pada  rentang  frekuensi  yang diamati, gain maksimal yang terukur adalah sebesar 6,03 dBi pada  frekuensi  1,85  GHz  untuk  antena  SIW  dengan  DGS. Pada frekuensi yang sama, antena SIW tanpa DGS menghasil- kan gain sebesar -33 dBi. Hasil tersebut menunjukkan bahwa pengaruh  kombinasi slot pada ground  plane juga  mampu memperbaiki parameter gain antena SIW.
Jika dibandingkan antara grafik parameter koefisien refleksi dengan  grafik  parameter gain terhadap  frekuensi  yang  tertera pada  Gbr.  10  dan  Gbr.  11,  antena  SIW  tanpa  DGS  memiliki nilai  koefisien  refleksi  yang  lebih  kecil  daripada  antena  SIW dengan  DGS  pada  frekuensi  sekitar  2,6  GHz.  Namun,  pada
frekuensi yang sama, nilai gain untuk antena SIW tanpa DGS lebih rendah daripada antena SIW dengan DGS. Dengan kata lain,  perbaikan  parameter  koefisien  refleksi  tidak  selalu disertai  perbaikan  parameter gain ,  karena  hal  tersebut  dapat disebabkan  oleh  redaman  ( loss )  yang  besar . Nilai  koefisien refleksi yang semakin kecil berarti gelombang yang dipantul- kan kembali ke sumber mengecil. Adapun untuk kasus antena dengan  DGS,  terjadi  pembagian  daya  ke  arah main  lobe dan back  lobe ,  sehingga  daya  yang  diradiasikan  arah main  lobe (radiator) berkurang .
Perbaikan  parameter  lebar  pita  dan gain ternyata berpengaruh  pada  pola  radiasi  antena  SIW  yang  dirancang. Pola  radiasi  antena  bergantung  pada  bentuk,  susunan,  atau teknik  pencatuannya.  Hasil  simulasi  untuk  pola  radiasi  arah azimut dan arah elevasi yang ternormalisasi ditunjukkan pada Gbr.  12  dan  Gbr.  13  secara  berurutan.  Keberadaan slot pada ground  plane menyebabkan  antena  memiliki  pola  radiasi bidirectional . Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, DGS menyebabkan gelombang mengalami kebocoran ( leaky  wave ) dari  arah ground  plane ,  terlihat  dari back  lobe antena  yang cukup besar. Akibatnya, antena yang dirancang memancarkan
Gbr. 9 Pengaruh perubahan  lebar slot bentuk silang  terhadap nilai koefisien refleksi.
T ABEL I
V ARIABEL F ISIK D ESAIN A NTENA SIW Parameter Nilai (mm) Panjang SIW ( L s ) 171 Lebar SIW ( W s ) 160,5 Lebar patch nontembaga ( 𝑒 ) 9,5
Diameter via ( 𝑑 𝑣 ) 2
Pitch ( 𝑝 𝑣 ) 4 Panjang saluran pencatu ( 𝐿 𝑓 ) 51 Lebar saluran pencatu ( 𝑤 𝑓 ) 1,8
Panjang slot split ring persegi panjang (𝑙 𝑒 ) 120
Lebar slot split ring persegi panjang (𝑤 𝑒 ) 110
Gap slot split ring persegi panjang ( 𝑔 𝑒 ) 1
Panjang slot bentuk silang (𝑙 𝑑 ) 100
Lebar slot bentuk silang (𝑤 𝑑 ) 5 -40 -30 -20 -10 0 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 Ko ef isien r ef lek si (dB ) Frekuensi (GHz) Wd = 3 mm Wd = 5 mm Wd = 7 mm Wd = 9 mm Gbr. 10 Perbandingan hasil simulasi nilai koefisien refleksi antena SIW tanpa dan dengan DGS.
Gbr.  11  Perbandingan  hasil  simulasi gain antena  SIW  tanpa  dan  dengan DGS. -40 -30 -20 -10 0 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 Ko ef isien r ef lek si (dB ) Frekuensi (GHz) tanpa DGS dengan DGS -40 -30 -20 -10 0 10 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 Ga in (dB i ) Frekuensi (GHz) tanpa DGS dengan DGS
gelombang  pada  dua  arah,  yaitu  dari  arah  radiator  ( patch ) sebagai  elemen  peradiasi  dan  dari  arah ground  plane melalui DGS.

## IV. K ESIMPULAN
Proses  desain,  simulasi,  dan  studi  parameter  antena  SIW dengan  teknik  DGS  yang  beroperasi  pada  frekuensi L - band telah dipaparkan pada makalah ini. Berdasarkan hasil simulasi dengan teknik DGS, lebar pita antena SIW dapat ditingkatkan dengan  perolehan  koefisien  refleksi  di  bawah  -10  dB  untuk rentang frekuensi 1,675 GHz hingga 2,25 GHz. Sementara itu, gain yang  dihasilkan  oleh  antena  SIW  dengan  DGS  lebih besar  jika  dibandingkan  dengan  antena  SIW  tanpa  DGS. Antena SIW dengan DGS memiliki pola radiasi bidirectional akibat adanya kebocoran ( leaky wave ) melalui DGS dari arah ground plane .

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Terima  kasih  diucapkan  kepada  Sdr.  Zenal  Aripin  atas bantuannya selama proses pengukuran antena di Laboratorium
Telekomunikasi  dan  Gelombang  Mikro,  Sekolah  Teknik Elektro dan Informatika, Institut Teknologi Bandung.

## R EFERENSI
[1] G.Q.  Luo,  Z.F.  Hu,  L.X.  Dong,  dan  L.L.  Sun,  “Planar  Slot  Antenna Backed  by  Substrate  Integrated  Waveguide  Cavity,” IEEE  Antennas Wireless Propag. Letters. , Vol. 7, hal. 236-239, Apr. 2008.
[2] F. Xu dan K. Wu, “Guided-wave and Leakage Characteristics Substrate Integrated  Waveguide,” IEEE  Transactions  on  Microwave  Theory  and Techniques , Vol. 53, hal. 66-73, Jan. 2005.
[3] H.  Uchimura,  T.  Takenoshita,  dan  M.  Fujii,  “Development  of  a Laminated Waveguide,” IEEE  Transactions  on  Microwave  Theory  and Techniques. , Vol. 46, No. 12, hal. 2438–2443, Des. 1998.
[4] J. Hirokawa dan M. Ando, “Single-layer Feed Waveguide Consisting of Posts  for  Plane  TEM  Wave  Excitation  in  Parallel  Plates,” IEEE Transactions  on  Antennas  and  Propagation ,  Vol.  46,  No.  5,  hal.  625– 630, Mei 1998.
[5] M.  Awida,  S.  Suleiman,  dan  A.  Fathy,  “Substrate-Integrated  Cavity- Backed  Patch  Arrays:  A  Low-Cost  Approach  for  Bandwidth Enhancement,” IEEE  Transactions on Antennas and Propagation , Vol. 59, No. 4, hal. 1155-1163, Jan. 2011.
[6] M.  Chen,  W.  Che,  dan  S.  He,  “Bandwidth  Enhancement  of  Substrate Integrated  Waveguide  (SIW)  Slot  Antenna  with  Parasitic  Dipole,” Proceedings of Asia-Pacific Microwave Conference ,  2011, hal. 566-569.
[7] S.  Yun,  D.Y.  Kim,  dan  S.  Nam,  “Bandwidth  Enhancement  of  Cavity- backed Slot Antenna Using a Via-hole Above the Slot,” IEEE Antennas Wireless Propagation Letters , Vol. 11, hal. 1092–1095, Agt. 2012.
[8] S.  Yun,  D.Y.  Kim,  dan  S.  Nam,  “Bandwidth  and  Efficiency Enhancement  of  Cavity-backed  Slot  Antenna  Using  a  Substrate Removal,” IEEE  Antennas  and  Wireless  Propag.  Letters, Vol.  11,  hal. 1458-1461, Nov. 2012.
[9] M.M.  Ulfah,  Chairunnisa,  dan  A.  Munir,  “Bandwidth  Enhancement  of Substrate  Integrated  Waveguide  Cavity-backed  Slot  Antenna,” Proceedings  of  3rd  International  Conference  on  Wireless  and Telematics (ICWT) , 2017, hal. 90-93.
[10] G.Q.  Luo,  Z.F.  Hu,  W.J.  Li,  X.H.  Zhang,  L.L.  Sun  dan  J.F.  Zheng, “Bandwidth-enhanced  Low-profile  Cavity-backed  Slot  Antenna  by Using Hybrid SIW Cavity Modes,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation , Vol. 60, No. 4, hal. 1698-1704, Apr. 2012.
[11] A.  Nouri  dan  G.R.  Dadashzadeh,  “A  Compact  UWB  Band-Notched Printed  Monopole  Antenna  with  Defected  Ground  Structure,” IEEE Antennas  and  Wireless  Propagation  Letters ,  Vol.  10,  hal.  1178-1181, Okt. 2011.
[12] M.M. Ulfah, Chirunnisa, A.H. Wahyudi, dan A. Munir, “Slot and DGS Incorporation  for  Bandwidth  Enhancement  of  Substrate  Integrated Waveguide  Antenna,” 2018  Progress  in  Electromagnetics  Research Symposium (PIERS-Toyama) , 2018, hal. 1838-1841.
[13] B.J.  Niu  dan  J.H.  Tan,  “Bandwidth  Enhancement  of  Low-profile  SIW Cavity  Antenna  with  Bilateral  Slots,” Progress  in  Electromagnetics Research Letters , Vol. 82, hal. 25-32, 2019.
[14] Chairunnisa,  M.M.  Ulfah,  A.A.  Ginting,  dan  A.  Munir,  “Proximity- Coupled  Multiband  Substrate  Integrated  Waveguide  Antenna  with Defected  Ground  Structure,” Proc.  of  4 th International  Conference  on Wireless and Telematics (ICWT), 2018, hal.1-4.
[15] D.M.  Pozar, Microwave  Engineering ,  3 rd ed.,  Hoboken,  USA:  John Wiley & Sons Inc., 2005.
[16] Y.J.  Cheng, Substrate  Integrated  Antennas  and  Arrays ,  London,  UK: CRC Press, 2016.
[17] G.Q.  Luo,  W.  Hong,  Q.H.  Lai,  K.  Wu,  dan  L.L.  Sun,  “Design  and Experimental  Verification  of  Thin  Frequency  Selective  Surface  with Quasielliptic  Bandpass  Response,” IEEE  Transactions  on  Microwave Theory and Techniques , Vol. 55, No. 12, hal. 2481–2487, Des. 2007.
Gbr. 12  Hasil simulasi pola radiasi  azimut ternormalisasi untuk  antena SIW yang dirancang. Gbr. 13 Hasil simulasi pola radiasi  elevasi ternormalisasi untuk antena SIW yang dirancang. -45 -30 -15 0 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 tanpa DGS dengan DGS -45 -30 -15 0 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 tanpa DGS dengan DGS