## Design dan Fabrikasi Antena Fraktal Sierpinski Gasket 2,4 Ghz Single Patch Segitiga
Andik Atmaja. 1 , Deta Fitri Sulistiono 2 , Nahdia B Raharjo 3 1,2 Teknik Telekomunikasi, Politeknik Kota Malang Jln Tlogowaru II no 3 Malang, Jawa Timur, Indonesia 0341754088
3 Program Studi Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan E-mail: andik.atmaja@gmail.com , 1 detafitri98@gmail.com , 2 , nahdia@unisla.ac.id

## ABSTRAK
Dalam penggunaan wifi dibutuhkan antena yang bentuknya relatif kecil dan lebih murah. Salah satu antena yang mempunyai spesifik tersebut adalah antena mikrostrip. Dengan menggunakan bentuk antenna microstrip fractal sierpinski gasket pada antena mikrostrip dapat meningkatkan sinyal wifi dan lebih  lebar  pada bandwidth -nya.  Pada  Penelitian  ini  dirancang  dan  dibuat  antena  mikrostrip  dengan bentuk microstrip  fractal  sierpinski  gasket yang  akan  digunakan  sebagai  penerima wifi. Hasil pengukuran  antena  mikrostrip microstrip  fractal  sierpinski  gasket menunjukkan  bahwa  antena  dapat bekerja secara optimal dengan frekuensi 2.42 GHz, memiliki nilai return loss -24.95 dB, nilai VSWR 1.122, nilai bandwidth 0.019 GHz.
Kata Kunci: antena, mikrostrip, sierpinski, gasket, wifi

## ABSTRACT
In using wifi, an antenna that is relatively small and cheaper is needed. One of the specific antennas is the microstrip antenna. By  using  the microstrip fractal sierpinski  gasket antenna form the microstrip antenna can increase the wifi signal and wider its bandwidth. In this research, a microstrip antenna is designed and made in the form of a microstrip fractal sierpinski gasket  which will be used as a wifi receiver.  The  measurement  results  of  the  microstrip  fractal  sierpinski  gasket  antenna  show  that  the antenna  can  work  optimally  with  a  frequency  of  2.42  GHz,  has  a  return  loss  value  of  -24.95  dB,  a VSWR value of 1.122, a bandwidth value of 0.019 GHz.

## Keywords: antenna, microstrip, sierpinski, gasket, wifi
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan  kebutuhan  telekomunikasi menjadi  sangat  penting  di  era  sekarang  ini. Kebutuhan  manusia  untuk  berkomunikasi secara mobile ,  cepat  dan  handal  akhirnya  bisa terpenuhi oleh komunikasi wireless . Pengggunaan  wifi  merupakan  salah  satu teknologi  di  bidang  telekomunikasi  yang berkembang pesat diantara pesatnya perkembangan  teknologi  internet  [1].  Menurut Turban,  Rainer  dan  Potter  pada  tahun  2005 meraka mengatakan bahwa  Internet merupakan sebuah  jaringan  besar  yang  menghubungkan jaringan  komputer  baik  dari  organisasi  bisnis, organisasi  pemerintahan  dan  sekolah-sekolah dari seluruh dunia secara langsung dan tepat.
Kebutuhan manusia pada jaringan intertnet terutama yang menggunakan wifi menyebapkan kepadatan  penggunaan  layanan  sehingga menurunkan  kualitas  layanan  dan  jaringan. Selain  itu  tidak  semua  frekuensi  dapat digunakan  untuk  kebutuhan  wifi.  Mayoritas frekuensi  untuk  wifi  bekisar  2,4  Ghz  [2].  Oleh karena  itu  dibutuhkan  pengembangan  antena pada  frekuensi  2,4  Ghz  [3].  Menggunakan antena  mikrostrip  pada  frekuensi  2,4  dapat diaplikasikan [4]. Meskipun menurut Amirullah pada  tahun  2015  antena  mikrostrip  memiliki kekurangan diantaranya gain rendah, bandwidth rendah  dan  efisiensi  yang  rendah.  Tetapi melihat dari  kelebihan antena ini yaitu dimensi berukuran  kecil  dan  rin  gan,  mudah  dalam
pembuatan, serta sudah banyak digunanan pada perangkat telekomunikasi.

## 1.2 Antena Mikrostrip
Antena  mikrostrip  adalah  antena  yang terdiri  ataselemen  radiasi  (konduktor)  yang sangat  tipis  yang  diletakkan  di  bidang  tanah ( ground  plane ),  dimanaantara  bidang  dengan elemen  radiasi  (konduktor)  dipisahkan  oleh substrat  dielektrik  [5].  Pengembangan  antena mikrostrip  berawal  dari  ide  dasar  bagaimana menggunakan printed  circuit  technology tidak hanya  untuk  komponen rangkaian dan salauran transmisi  pada  sistem  elektronika,  tetapi  bisa juga  digunakan  sebagai  elemen  peradiasi  [6]. Antena  mikrostrip  merupakan  antena  kecil berbentuk  lempengan  yang  dapat  dibuat  dari plat  PCB.  PCB  dapat  dengan  mudah  kita temukan  pada  elektronika  berfrekuensi  rendah, yaitu  berupa  lajur-lajur  pipih  yang  terletak diatas substrat.
Antena mikrostrip dibuat dengan menggunakan sebuah substrat yang mempunyai tiga buah lapisan struktur dari  substrat tersebut adalah sebagai berikut :
Gambar 1. Bagian-bagian antena mikrostrip a. Patch, bagian  yang  berfungsi  untuk meradiasi  gelombang  elektromagnetik dan  terbuat  dari  lapisan  logam  (metal) yang  memiliki  ketebalan  tertentu. Patch dapat  berbentuk  lingkaran,  persegi panjang, dan segitiga.
b. Substrat berfungsi sebagai bahan dielektrik  dari  antena  mikrostrip  yang membatasi  elemen  peradiasi  dengan elemen pentanahan. Elemen ini memiliki jenis  yang  bervariasi  yang  dapat digolongkan  berdasarkan  nilai  konstanta dielektrik  ( 𝜀 𝑟 )  dan  ketebalannya  (h). Kedua  nilai  tersebut  mempengaruhi frekuensi  kerja, bandwidth ,  dan  juga efisiensi dari antena yang akan dibuat.
c. Groundplane yaitu  lapisan  paling  bawah yang  berfungsi  sebagai  reflektor  yang
memantulkan sinyal yang tidak diinginkan.
1.3 Antena Mikrostrip Fraktal Sierpinski Gasket Antena Fraktal Sierpinski Gasket
merupakan  salah  satu  jenis  antena  berbentuk segitiga  yang  memanfaatkan  sifat  dan karakteritik geometri fraktal yaitu self similarity (kemiripan  terhadap  dirinya),  pengulangan  dan penskalaan  [7].  Penentuan  dimensi  pada geometriini  dapat  dilakukan  dengan  beberapa cara antara lain menggunakan dimensi topologi, dimensi  Euclidean, self  similarity  dimension , dan Haussdorf dimension [8].
Gambar 2. Antena mikrostrip Fraktal Sierpinski Gasket
.
2. PEMBAHASAN
Pada  penelitian  ini  ini  ada  4  langkah  utama yang  dilakukan  dalam  setiap  pengamatan. Langkah-langkah ini dilakukan untuk menghasilkan antenna yang baik dan menghindari  kesalahan  dalam  pengerjaanya, langkah-langkah tersebut itu antara lain :
a. Desain antenna;
b. Simulasi desain antenna;
c. Fabrikasi antenna;
d. Pengujian antenna;

## 2.1 Desain Antena
Perhitungan  berfungsi  untuk  menentukan dimensi  atau  ukuran  antena,  dimana  dimensi atau ukuran antena ini sangat menentukan baik tidaknya  antena  tersebut  dalam  bekerja  sesuai yang diinginkan.
Diketahui :
 Konstanta dielektrik (ɛr) = 4.5
 Ketebalan lapisan dielektrik (h) = 1.6 mm
 Ketebalan bahan konduktor (t) = 0.025 mm
 Frekuensi kerja (fr) = 2.4 GHz
Gambar 3. Desain antena hasil perhitungan
Persamaan  dalam  menghitung  dimensi antenna  patch  segitiga  pada  Gambar  3, perhitungannya berdasarkan
persamaan dibawah:
a. Tinggi segitiga
b. Sisi Segitiga
Dimana :
c  = Kecepatan Cahaya ( ) m/s hn = Ketinggian segitiga (mm)
a   = sudut
= faktor kesamaan
f   = frekuensi (2,4 x )
= angka band
k   = 0,152 untuk substrad fr – 4
= sisi segitiga
h = tinggi segitiga
sehingga
berdasarkan perhitungan menghasilkan  dimensi  antenna  patch  segitiga yang ditunjukkan pada Table 1.
Tabel 1. Hasil perhitungan Desain Simbo l Panjang (mm) Tinggi segitiga 1 58,52 Tinggi segitiga 2 29,26 Tinggi segitiga 3 14,63 Panjang Gelombang Lt 14,64 Dimensi Saluran Microstrip Line Wm 3,14 Panjang Sisi Segitiga 19
2.2 Simulasi Desain Antena Dalam    proses    perancangan  dan perhitungan antena sebelumnya, telah
ditentukan    terlebih  dahulu  spesifikasi  antena yang  akan  dibuat  dan  disimulasikan.  Pada penelitian  ini  akan  dibuat  antena  mikrostrip fractal  sierpinski  gasket yang  bekerja    pada frekuensi    2.4  GHz.    Beberapa    parameter antena    yang    ingin    dicapai  dapat  dipengaruhi oleh  perancangan  ukuran  saluran  pencatu, patch, dan substrat . Berdasarkan  implementasi  antena  sebagai penerima wifi frekuensi    kerja    antena ditentukan    pada    2.4  GHz,    maka    dalam perancangan digunakanlah  material  PCB  FR4 dengan    ketebalan    1,6    mm    untuk    bahan substrat antena.  Setelah  didapat  ukuran patch dangan    proses    perhitungan  dan  simulasikan menggunakan sofware  CST  Studio  Suite Student  Version ,  tetapi  hasil  dari  perhitungan dan  simulasi  tidak  sesuai  dengan  yang diinginkan,  maka  dilakukan  optimasi  yang bertujuan    agar  antena  dapat  bekerja  lebih optimal  sesuai  dengan  yang  diingikan.  Hasil simulasi  return  loss  antenna  ditunjukkan  pada Gambar 4.
Gambar 4. Hasil Simulasi ReturnLoss pada Antena
Berdasarkan  hasil  simulasi  yang  telah dilakukan  pada  parameter-parameter  antena yang meliputi VSWR, RLdan bandwidth , dapat dikatakan  bahwa  antena  sudah  dapat  bekerja pada frekuensi  yang diinginkan  setelah melalui proses  optimasi.  Perbandingan  antara fractal sierpinski  gasket hasil  simulasi  perhitungan dengan  simulasi  optimasi  antena  mikrostrip fractal  sierpinski  gasket dapat  dilihat  pada table  diatas.  Hasil  simulasi  antena  mikrostrip bekerja  pada  frekuensi  kerja  2,4  GHz menunjukkan  bahwa  antena  ini  memenuhi kriteria  minimal  sebuah  antena wifi .  Hasil
simulasi  antena  mikrostrip fractal  sierpinski gasket menunjukkan  nilai  RL  sebesar  -22,334 dB  pada  frekuensi  2,4  GHz.  Nilai  RL  sudah memenuhi  standar  yaitu  ≤  10  dBm.  Hasil VSWR  antena  sebesar  1,1647  memenuhi  nilai standar bahwa nilai 1 ≤ VSWR ≤  2, dan hasil Bandwidth antena  mikrostrip fractal  sierpinski gasket adalah sebesar 0.021GHz.
Tabel 2. Hasil Simulasi Parameter Antena Hasil Perhitngan Hasil Optimasi VSWR 1,25 1,1647 Return Loss (dB) -18 -22,334 Bandwidth (Ghz) 0,02 0,021 Frekuensi (Ghz) 2,3 2,4

## 2.3 Fabrikasi Antena
Setelah melakukan simulasi yang sudah di optimasi  maka,  selanjutnya  antena  mikrostrip akan  dilakukan  fabrikasi  (pembuatan  antena mikrostrip)  dengan  menggunakan  FR4  sebagai bahan  yang  digunakan.  Hasil  fabrikasi ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Antena fabrikasi

## 2.4 Pengujian Antena
Untuk  mengetahui  karakteristik  antena mikrostrip fractal  sierpinski  gasket untuk frekuensi  kerja  2,4  GHz  yang  telah  dirancang dan  dibuat,  maka  dilakukan  pengukuran terhadap parameter-parameter antena yang telah
ditentukan terhadap frekuensi kerjanya. Selanjutnya,  dari  pengukuran  parameter- parameter  antena  yang  didapat  akan  dilakukan analisis.  Pada  antena  mikrostrip,  perbedaan dalam  millimeter  akan  sangat  mempengaruhi hasil  dari  proses  fabrikasi  antena.  Pengukuran parameter-parameter  tersebut  dilakukan  di Laboratorium  Antena  dan  Propagasi  Program Studi  Teknik  Telekomunikasi  Politeknik  Kota Malang.  Tujuan  dari  pengukuran  ini  adalah untuk  mendapatkan  data-data  karakteristik antena yang telah dirancang dan dibuat.
Gambar 6. Hasil pengukuran Return Loss
Hasil pengukuran antena mikrostrip fractal sierpinski gasket untuk frekuensi kerja 2,4 GHz menunjukkan  bahwa  antena  ini  memenuhi kriteria  minimal  sebuah  antena.  Gambar  6 diatas  menunjukkan  nilai return  loss sebesar  - 24.95  dB  pada  frekuensi  2,42  GHz.  Nilai VSWR  antena  yang  ditunjukkan  pada  Gambar 7  adalah  sebesar  1.12  memenuhi  hasil  standar yaitu 1 ≤ VSWR ≤ 2. Nilai rata-rata Bandwidth antena ini adalah sebesar 0.19 GHz.
Gambar 7. Hasil pengukuran VSWR

## 3. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  perancangan  antena, pembuatan  antena,  dan  pengujian  antena,  serta analisa  parameter-parameter  antena  dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Hasil  simulasi  menggunakan Sofware  CST
Studio  Suite  Student  Version, parameter- parameter antena mikrostrip sudah memenuhi standar yang ditentukan.
Didapatkan  beberapa  data  peremeter- parameter antena MikrostripFractal Sierpinski  Gasket yang  bekerja  pada frekuensi 2.402 GHz diantaranya : VSWR : 1,122 Return Loss :  - 22,324 dB
Bandwidth :  0,021 GHz
2. Hasil  pengujian  menggunakan vektor analyzer, parameter-parameter antena mikrostrip  sudah  memenuhi  standar  yang ditentukan.  Didapatkan  beberapa  data peremeter-parameter  antena  mikrostrip MikrostripFractal  Sierpinski  Gasket yang bekerja  pada  frekuensi  2.460  GHz diantaranya :
VSWR : 1,122
Return Loss :  -24,95dB Bandwidth :  0.019 GHz
3. Ukuran  dimensi patch sangat  mem pengaruhi  nilai  frekuensi  dan  hasil parameter-parameter antena. Semakin besar ukuran  dimensi patch semakin  kecil  nilai frekuensi  yang  didapatkan  dan  V  semakin kecil  ukuran  dimensi  patch  semakin  besar nilai frekuensi yang didapatkan
4. karakteristik  antena  hasil  fabrikasi,  dapat dinyatakan  bahwa  antena  ini  bisa digunakan  untuk  aplikasi  WLAN  802.11b, karena  nilai  frekuensi,    RL  dan  VSWR yang  sesuai  dengan  batas-batas  yang diijinkan  yaitu  2.412  GHz  <  frekuensi  < 2.484 GHz, RL  -10 dB dan  1 ≤VSWR ≤ 2.

## PUSTAKA
[1]  Purbo  W.  Onno  2005 .  Internet  Wireless dan Hotspot , Elex Media KomputindoGramedia, Jakarta.
[2]  Burla,  Sambalpur,  Odisha,  2017.  ”  Study of  Sierpinski  Fractal  Antenna  and  Its Array with Different Patch Geometries for Short Wave Ka Band Wireless
Applications”. Sciencedirect, India.
[3]  Balanis,  Constantine  A.  1982. Antena Theory: Analysis and Design, 2nd Edition . John Wiley and Sons, Inc.
[4]  Imam,  Heroe,  yoyo,  2017.  “  Antena Microstrip Fractal  –  Bowtie 2-18  Ghz Untuk Electronic  Support  Measure Microstrip  Fractal-Bowtie  Antenna  2-18 Ghz  For  Electronic  Support  Measure ”. Universitas Telkom.
[5]  Surjati, I, “Antena Mikrostrip Konsep dan Aplikasinya”, ISBN:978-979-26-89520, UniversitasTrisakti: Jakarta.2010.
[6]  Lagerqvist,  Johan.  2002. Design  and Analysis  of  an  Electrically  Steerable Microstrip  Antenna  for  Ground  to  Air Use . Lulea University of Technology.
[7]  Mustofa, Ahmad, 2017. “Rancang Bangun Antena  Mikrostrip Rectangular - Circular
Frekuensi  650  MHz  Sebagai  Antena Penerima  Televisi  Menggunakan  Teknik LinearArray ”  Malang:  Politeknik  Kota Malang.
[8]  James,R,H&Hall,J,S., ”Handbook of Microstrip  Antennas”,  Peter  Peregrinus Ltd: London(UK).1989.