Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 65-74 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2355

## Karakterisasi Antena Mikrostrip dengan H-Slot Untuk Aplikasi Synthetic Aperture Radar Pita X

## Valahdyo Arbandy¹, Rheyuniarto Sahlendar Asthan²
Program Studi Teknik Elektro, Institut Teknologi Sumatera, Indonesia ¹ Program Studi Teknik Elektro, Institut Teknologi Sumatera, Indonesia ² *rheyuniarto.asthan@el.itera.ac.id

## ABSTRACT
A square patch microstrip antenna for X-band synthetic aperture radar has been designed and simulated using proximity coupling  method.  An  H-shaped  slot  is  added  at  the  center  of  the  patch  to  produce  wide  bandwidth.  Parameter  study  is carried  out  during  simulation  by  varying  the  physical  parameters  of  the  antenna  to  investigate  the  effect  to  its performances.  Antenna  characterization  is  also  performed  by  comparing  the  microstrip  antenna  with  and  without  slot  to the conventional microstrip antenna. The final dimensions of the microstrip antenna with H-slot is 11.1mm × 11.1mm. The simulation  results  show  that  the  proposed  antenna  yields  fractional  bandwidth  of  34.23%  in  the  range  frequency  of 7.95GHz to 11.23GHz and peak gain of 4.08dB at the frequency of 10.6GHz.
Keywords : Synthetic Aperture Radar (SAR), Microstrip Antenna, H-Slot, Proximity Coupling.

## INTISARI
Antena mikrostrip patch berbentuk persegi untuk aplikasi synthetic aperture radar pita X telah dirancang dan disimulasikan menggunakan  teknik  pencatuan proximity  coupling. Pada  bagian  tengah patch ditambahkan slot berbentuk  “H”  untuk menghasilkan bandwidth lebar.  Studi  parameter  dilakukan  dengan  mengubah  parameter  fisik  antena  untuk  mengetahui pengaruhnya  terhadap  kinerja  antena.  Karakterisasi  antena  juga  dilakukan  dengan  membandingkan  rancangan  antena mikrostrip  tanpa slot dan  dengan slot terhadap  antena  mikrostrip  konvensional.  Dimensi  akhir  rancangan  antena  mikrostrip dengan H- slot adalah 11,1mm × 11,1mm. Hasil simulasi menunjukkan bahwa antena yang diusulkan menghasilkan bandwidth fraksional sebesar 34,23% pada rentang frekuensi 7,95GHz sampai 11,23GHz dan gain puncak sebesar 4,08dB pada frekuensi 10,6GHz.
Kata kunci: Synthetic Aperture Radar ( SAR ), Antena Mikrostrip, H-Slot , Proximity Coupling .

## I. PENDAHULUAN
Synthetic  aperture  radar (SAR)  merupakan sistem  radar  yang  dimaksudkan  untuk  meningkatkan resolusi azimut [1]. Sistem ini umumnya diaplikasikan untuk  mengobservasi  bumi  dari  udara  atau  ruang angkasa.  Secara  umum,  sistem  ini  memancarkan gelombang  elektromagnetik  ke  permukaan  bumi  dan mengambil  data  berupa  citra  beresolusi  tinggi.  SAR diketahui  mampu  beradaptasi  dalam  berbagai  macam situasi  dan  kondisi  cuaca.  Sistem  ini  dapat  ditemukan pada satelit mikro, airborne , dan/atau unmanned aerial vehicle (UAV)  di  berbagai  pita  frekuensi.  Untuk
mendukung transmisi data berupa citra dengan resolusi tinggi  diperlukan  sebuah  antena  dengan bandwidth lebar dan memiliki bentuk yang sederhana.
Antena  mikrostrip  merupakan  salah  satu  tipe antena  yang  umumnya  digunakan  untuk  aplikasi militer ataupun komersial, seperti radar, penginderaan, komunikasi  bergerak,  dan  aplikasi  lainnya.  Pada antena  mikrostrip  konvensional, bandwidth yang dihasilkan  cenderung  sempit, gain kecil,  serta efesiensinya  rendah . Kekurangan  tersebut  membuat antena  tipe  ini  sulit  digunakan  sebagai  antena  radar, terutama  untuk  sistem  radar  yang  membutuhkan bandwidth lebar.  Namun,  hal  tersebut  dapat  diatasi
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 65-74 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2355
Karakterisasi Antena Mikrostrip…(Valahdyo Arbandy, dkk.)
dengan  melakukan  modifikasi  pada  antena  melalui penerapan teknik pelebaran bandwidth .
Penelitian  mengenai  pelebaran bandwidth pada antena mikrostrip telah dilakukan pada penelitian [2]– [5].  Pada  penelitian  [2],  pelebaran  dilakukan  dengan menggunakan medium dielektrik yang lebih tebal serta menggunakan  permitivitas  relatif  yang  kecil  dan mampu  meningkatkan bandwidth sebesar  8%.  Akan tetapi, metode tersebut sulit diimplementasikan karena ketebalan  medium  dielektrik  sulit  divariasikan  dan apabila  ingin  menggunakan  permitivitas  relatif  yang kecil,  dibutuhkan  biaya  yang  lebih  mahal.  Pada penelitian  [3],  bagian  tepi patch pada  kedua  sisi dihubung  singkat  dengan shorting  via dan  mampu menghasilkan bandwidth fraksional  lebih  dari  10%. Konfigurasi  antena  mikrostrip  dengan  celah  udara diantara ground plane dan substrat yang dikombinasikan  dengan defected  ground  structure serta via menghasilkan bandwidth hingga  50%  [4]. Meskipun  demikian,  dibutuhkan  tingkat  akurasi  yang tinggi  dalam    mengatur  besarnya  celah  udara  diantara elemen  antena.  Sementara  itu,  pada  penelitian  [5] dilakukan  modifikasi  elemen  peradiasi  dengan menambahkan celah atau slot pada bagian patch .
Antena mikrostrip dengan slot memiliki beberapa keuntungan,  yaitu  dapat  menghasilkan bandwidth lebar,  konfigurasi  sederhana,  dan  fabrikasi  lebih mudah  dilakukan.  Penelitian  terkait  metode  pelebaran bandwidth menggunakan slot untuk  antena  mikrostrip telah  banyak  dilakukan.  Pada  penelitian  [6]-[7] dilakukan  perancangan  antena  menggunakan slot berbentuk  “U”  dan bandwidth fraksional  yang dihasilkan  masing-masing  adalah  sebesar  15,8%  dan 6,3%.  Namun,  struktur  antena  menjadi  lebih  tebal karena  antena  dikonfigurasi  menggunakan  tiga  layer [6].  Pada  penelitian  [8]  dilakukan  penambahan slot berbentuk “E” dan menghasilkan bandwidth fraksional yang  tinggi  yaitu  sebesar  30%.  Akan  tetapi,  dimensi antena  sangat  besar  dengan  ukuran patch lebih  besar dua  kali  lipat  dari  antena  mikrostrip  pada  umumnya. Antena mikrostrip konvensional dengan slot berbentuk “H”  telah  dilakukan  pada  penelitian [9]  dan menghasilkan bandwidth fraksional sebesar 12,5%.
Artikel  ini  membahas  mengenai  karakterisasi antena mikrostrip patch persegi dengan slot berbentuk “H”.  Antena  dikonfigurasi  menggunakan  pencatuan proximity  coupling menggunakan  2  lapis  substrat dengan pemitivitas relatif serta ketebalan substrat yang
sama.  Dengan  pencatuan  ini,  polarisasi  silang  dapat dihindari.  Integrasi  penggunaan slot dan  pencatuan proximity  coupling diharapkan  dapat  meningkatkan bandwidth antena  secara  signifikan.  Karakterisasi antena  dengan  membandingkan  antena  tanpa slot dan dengan slot untuk  mengetahui  kinerja  antena  secara keseluruhan  juga  dilakukan,  khususnya  dalam  hal peningkatan bandwidth .  Antena  yang  dirancang diharapkan dapat bekerja pada pita X dengan frekuensi resonansi sebesar 9,4GHz untuk aplikasi SAR.

## II. LANDASAN TEORI
A. Synthetic Aperture Radar
Synthetic  aperture  radar (SAR)  umumnya digunakan  untuk  melakukan  pencitraan  terhadap permukaan  bumi. Cara  kerja  sistem  SAR,  yaitu mengambil  data  secara  berurutan  dari  antena  yang panjangnya  lebih  pendek  kemudian  digabungkan untuk  mensimulasikan  antena  yang  panjangnya  jauh lebih  besar  secara  elektronik,  sehingga  memberikan citra dengan resolusi lebih tinggi.
Sistem  SAR  dapat  memberikan  resolusi  citra yang  lebih  tinggi  tanpa  pemrosesan  yang  rumit. Dengan  menggunakan  SAR,  antena  dengan  apertur besar  yang  mengakibatkan  penambahan  beban  pada platform antena  (satelit, UAV, pesawat, dan sebagainya) dapat digantikan fungsinya dengan antena yang  lebih  kecil.  Panjang  gelombang  adalah  sesuatu yang  penting  untuk  dipertimbangkan  saat  merancang antena  untuk  aplikasi  SAR  karena  ini  menentukan bagaimana  gelombang  radar  berinteraksi  dengan permukaan  dan  seberapa  jauh  sinyal  dapat  menembus ke dalam. Misalnya, radar pita X, yang beroperasi pada panjang gelombang sekitar 3cm, memiliki kemampuan yang  sangat  kecil  untuk  menembus  ke  dalam  hutan berdaun  lebar,  dengan  demikian  sebagian  besar berinteraksi dengan daun di bagian atas kanopi pohon.
Pada penelitian ini dipilih frekuensi 9,4GHz (pita X)  sebagai  frekuensi  resonansi  dari  antena  karena ditujukan  untuk  pemantauan  untuk  perkotaan  dengan tutupan  vegetasi  yang  rendah.  Penggunaan  frekuensi tinggi  ini  memiliki  beberapa  keuntungan,  seperti antena  yang  lebih  kecil  sehingga  semakin  mudah dibawa  dan  dipasang  pada  berbagai  macam platform , frekuensi yang lebih tinggi sehingga memberikan lebih banyak bandwidth ,  dalam  hal  ini  dapat  mengirim informasi  lebih  banyak  dalam  interval  waktu  yang
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 65-74 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2355
Karakterisasi Antena Mikrostrip…(Valahdyo Arbandy, dkk.)
singkat dibandingkan  antena  frekuensi  rendah,  dan juga  pada  frekuensi  ini  jarang  terkena  interferensi perangkat sekitar.

## B. Antena Mikrostrip
Antena  mikrostrip  terdiri  dari  elemen  peradiasi ( patch )  yang  tipis  dengan  ketebalan  lebih  kecil  dari panjang  gelombang  di  udara  (λ o ),  serta ground  plane yang dipisahkan oleh substrat, seperti yang ditunjukkan  pada  Gambar  1.  Pencatuan  dari  sumber menuju patch dilakukan  melalui  perantara  berupa saluran  transmisi.  Antena  mikrostrip  memiliki  bentuk yang  sederhana,  namun bandwidth yang  dihasilkan sangat  kecil,  yaitu  2%  hingga  5%  untuk  antena tunggal dengan ketebalan substrat kurang dari 0,02λ o . Pada  antena  mikrostrip  konvensional, patch dan saluran  transmisi  umumnya  menempel  tepat  di  atas substrat.  Umumnya, patch antena  berbentuk  persegi, persegi  panjang,  atau  sirkular  cenderung  banyak digunakan  karena  memiliki  bentuk  yang  sederhana, serta  mudah  dianalisis  dan  difabrikasi.  Panjang patch ( L ),  tanpa  memperhitungkan  efek fringing ,  dapat dihitung  menggunakan  Persamaan  (1)  [10],  dimana c dan 𝑓 𝑟 masing-masing adalah kecepatan perambatan di udara dan frekuensi resonansi antena.
Gambar 1. Konfigurasi antena mikrostrip
𝐿 = 𝑐 2𝑓 𝑟 √𝜀 𝑟 (1)
Pada  antena  mikrostrip,  substrat  dimaksudkan untuk menjaga jarak yang dibutuhkan antara patch dan ground  plane. Kinerja  dari  suatu  antena  akan berpengaruh  terhadap  permitivitas  relatif,  tan- 𝛿 ,  serta ketebalan  substrat.  Dengan  mengacu  pada  Persamaan (1),  semakin  besar  nilai  permitivitas  relatif,  maka
dimensi patch semakin  kecil,  dan  sebaliknya. Pemilihan  substrat  yang  tebal  dengan  permitivitas relatif  kecil  dapat  meningkatkan bandwidth antena, namun dimensi yang dihasilkan menjadi lebih besar.
Lebar  saluran  transimisi  ( W f )  untuk  teknik pencatuan  secara  langsung  maupun  tidak  langsung berbentuk saluran mikrostrip dapat dihitung menggunakan  Persamaan  (2)  atau  (3)  [11].  Parameter yang  perlu  diketahui,  yaitu  impedansi  karakteristik ( 𝑍 0 ),  ketebalan  substrat  ( ℎ ),  dan  permitivitas  relatif ( 𝜀 𝑟 ).
untuk W f ℎ ≤ 2
W f ℎ = 8𝑒 𝐴 𝑒 2𝐴 − 2 (2)
untuk W f ℎ > 2 𝑊 f ℎ = 2 𝜋 [𝐵 − 1 − ln(2𝐵 − 1)
+ 𝜀 𝑟 − 1 2𝜀 𝑟 (ln (𝐵 − 1) + 0,39 − 0,61 𝜀 𝑟 )] (3)
dimana,
𝐴 = 𝑍 𝑜 60 √ 𝜀 𝑟 + 1 2 + 𝜀 𝑟 − 1 𝜀 𝑟 + 1 [0,23 + 0,11 𝜀 𝑟 ] 𝐵 = 377𝜋 2𝑍 𝑜 √𝜀 𝑟
Gambar 2. Teknik pencatuan proximity coupling
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 65-74 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2355

## C. Teknik Pencatuan Proximity Coupling
Proximity  coupling merupakan  teknik  pencatuan tidak  langsung,  dimana  saluran  transmisi  dan patch secara  fisik  tidak  terhubung  secara  elektromagnetik. Teknik  ini  memiliki  kelebihan  dalam  hal  peningkatan bandwidth antena, serta menghasilkan radiasi spurious yang  rendah,  namun  fabrikasi  antena  dengan pencatuan  ini  cenderung  lebih  sulit  dilakukan dibandingkan  pencatuan  langsung.  Konfigurasi  teknik pencatuan  dengan proximity  coupling diperlihatkan pada  Gambar  2.  Bagian patch diletakkan  pada  bagian atas substrat pertama, sementara saluran transmisi dan ground  plane masing-masing  diletakkan  pada  bagian atas dan bawah substrat kedua.

## D. Metode Pelebaran Bandwidth dengan Slot
Pelebaran bandwidth menggunakan slot dilakukan dengan membuat celah atau kerusakan pada bagian patch antena.  Penambahan slot pada  elemen peradiasi ( patch ) akan mengganggu distribusi gelombang  yang  diradiasikan  serta  menyebabkan  luas area patch berkurang dan rugi-rugi konduktor ( ohmic ) juga  berkurang  sehingga  mengakibatkan  menurunnya faktor  kualitas  antena,  dimana  faktor  kualitas berbanding  terbalik  dengan bandwidth antena  [10]. Bentuk slot yang  umumnya  digunakan  untuk meningkatkan lebar bandwidth, yaitu persegi , dogbone,  bowtie, “H”,  “U”,  “L”,  dan hourglass . Dimensi slot dapat  dihitung  menggunakan  Persamaan (4) dan (5) [10],
𝐿 𝑠𝑙𝑜𝑡 = 𝐿 2,72 (4)
𝑊 𝑠𝑙𝑜𝑡 = 𝐿 27,2 (5)
dimana 𝐿 𝑠𝑙𝑜𝑡 adalah panjang slot dan 𝑊 𝑠𝑙𝑜𝑡 adalah lebar slot .

## III. PERANCANGAN DAN SIMULASI ANTENA

## A. Kriteria Perancangan
Antena  mikrostrip  dengan slot berbentuk  “H” dirancang  dalam  upaya  memenuhi  spesifikasi  yang dibutuhkan untuk aplikasi SAR pita X, yang mencakup frekuensi  resonansi,  koefisien  refleksi  dan voltage standing  wave  ratio (VSWR), bandwidth fraksional (FBW),  serta gain antena.  Adapun  kriteria  yang diingin dicapai dalam perancangan dan simulasi antena
yang  dilakukan  pada  penelitian  ini  ditunjukkan  pada Tabel  1.  Nilai  koefisien  refleksi  di  bawah  -10dB (VSWR <2) menyatakan bahwa daya yang dipantulkan balik  ke  sumber  adalah  kurang  dari  10%  dari  daya yang  dicatukan  ke  elemen  peradiasi.  Sementara  itu, bandwidth fraksional dihitung dengan membandingkan lebar bandwidth impedansi  (saat  koefisien  refleksi  - 10dB) terhadap frekuensi tengah antena.
Tabel 1. Kriteria perancangan antena Parameter Nilai Frekuensi resonansi 9,4GHz Koefisien refleksi <-10dB VSWR <2 Bandwidth fraksional >25% Gain 3dB
Gambar 3. Konfigurasi rancangan antena mikrostrip tanpa slot dengan pencatuan proximity coupling

## B. Konfigurasi Antena
Pada  rancangan  antena  mikrostrip  tanpa slot , elemen patch dicatu  menggunakan  teknik  pencatuan
proximity
coupling . Antena dikonfigurasi menggunakan  2  lapis  substrat  dengan  permitivitas relatif  dan  ketebalan  yang  sama.  Elemen patch dan saluran  transmisi  dipisahkan  oleh  substrat  pertama, sementara ground plane diletakkan pada bagian bawah dari substrat kedua. Teknik pencatuan menggunakan 2 lapis  substrat  ini  diterapkan  untuk  meningkatkan bandwidth dari  antena  konvensional.  Pada  rancangan antena  ini,  terdapat  bagian  tambahan  yaitu  jalur disipasi  (penyisipan  saluran  transmisi  dibagian  bawah
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 65-74 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2355
Karakterisasi Antena Mikrostrip…(Valahdyo Arbandy, dkk.)
patch )  yang  ditetapkan  panjang  awalnya  dari  tepi patch hingga  titik  tengah patch. Konfigurasi antena mikrostrip  tanpa slot dengan  pencatuan proximity coupling ditunjukkan pada Gambar 3. Ukuran panjang patch antena  yang  dihitung  menggunakan  Persamaan (1)  adalah  sebesar  7,6mm.  Karena patch antena berbentuk  persegi,  maka    lebar patch ( W )  akan  selalu sama  dengan  panjang patch ( L ).  Sementara  lebar saluran  transmisi  ( W f )  yang  dihitung  menggunakan Persamaan (3) adalah sebesar 3mm.
Gambar 4. Konfigurasi rancangan antena mikrostrip dengan slot menggunakan pencatuan proximity coupling
Konfigurasi  rancangan  antena  mikrostrip  dengan slot ditunjukkan  pada  Gambar  4.  Pada  antena  ini dilakukan modifikasi dari rancangan antena mikrostrip tanpa slot .  Modifikasi  dilakukan  dengan  merusak bagian  tengah patch melalui  penambahan slot berbentuk “H”. Hal ini dilakukan untuk menghasilkan antena dengan bandwidth yang lebar untuk memenuhi kriteria  perancangan.  Panjang  dan  lebar slot yang dihitung menggunakan Persamaan (4) dan (5) masing- masing  adalah  2,2mm  dan  0,2mm. Setelah  rancangan diimplementasikan  pada  simulator  antena,  maka selanjutnya  dilakukan  simulasi  awal  menggunakan parameter  fisik  hasil  perhitungan.  Hasil  simulasi tersebut  dijadikan  acuan  awal  apakah  antena  hasil perancangan  berdasarkan  perhitungan  menghasilkan
antena  yang  telah  memenuhi  spesifikasi  yang  telah ditentukan atau perlu dioptimasi lebih lanjut.

## C. Studi Parameter
Studi  parameter  dilakukan  melalui  simulasi dengan  bantuan  perangkat  lunak  untuk  melihat pengaruh  perubahan  parameter  fisik  antena  serta penambahan slot terhadap  parameter  antena  yang mencakup nilai koefisien refleksi, frekuensi resonansi, serta  peningkatan bandwidth .  Studi  parameter  ini kemudian  akan  digunakan  untuk  mengoptimasi rancangan  antena  sehingga  dihasilkan  antena  dengan kinerja yang paling optimal.
Gambar 5. Pengaruh perubahan dimensi patch terhadap nilai koefisien refleksi pada antena tanpa slot
Studi  parameter  untuk  antena  mikrostrip  tanpa slot dilakukan  dengan  mengubah  parameter  fisik panjang dan lebar patch ( L dan W ) serta lebar saluran transmisi  ( W f )  secara  berurut.  Pengaruh  perubahan nilai L dan W terhadap  nilai  koefisien  refleksi ditunjukkan pada Gambar 5. Hasil simulasi menunjukkan  bahwa  semakin  besar  nilai L, maka frekuensi  antena  berpindah  ke  frekuensi  yang  lebih rendah.  Sesuai  Persamaan  (1),  frekuensi  resonansi antena  berbanding  terbalik  dengan  panjang patch . Nilai  dimensi patch yang  dipilih  yaitu  6mm × 6mm karena  antena  beresonansi  pada  frekuensi  9,4GHz dengan  koefisien  refleksi  sebesar  -20,59dB  dan menghasilkan bandwidth impedansi  sebesar  1,9GHz. Sementara  itu,  studi  parameter  terhadap  lebar  saluran transmisi  dilakukan  dengan  memvariasikan  nilai W f sebesar  3mm,  3,2mm,  3,4mm,  dan  3,6mm.  Hasil simulasi  pada  Gambar  6  menunjukkan  bahwa perubahan  nilai W f akan  mempengaruhi  besarnya
7 8 9 10 11 12 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Frekuensi (GHz) K o e fi s ie n r e fl e k s i (d B ) L=W= 6mm L=W= 6,2mm L=W= 6,9mm L=W= 7,6mm
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 65-74 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2355
Karakterisasi Antena Mikrostrip…(Valahdyo Arbandy, dkk.)
koefisien  refleksi,  dimana  perubahan  nilai W f ini berhubungan  dengan  impedansi  saluran  transmisi. Perubahan  nilai W f akan  mempengaruhi  kesesuaian impedansi  antara  saluran  transmisi  dan patch antena. Nilai W f yang  dipilih  yaitu  3,4mm  dengan  koefisien refleksi  sebesar  -34,19dB  pada  frekuensi  9,4GHz dengan bandwidth impedansi sebesar 2,28GHz.
Gambar 6. Pengaruh perubahan lebar saluran transmisi terhadap nilai koefisien refleksi pada antena tanpa slot
Gambar 7. Pengaruh perubahan panjang slot terhadap nilai koefisien refleksi pada antena dengan slot
Simulasi antena mikrostrip dengan slot menggunakan  dimensi  dari  rancangan  antena  tanpa slot setelah optimasi. Studi parameter untuk rancangan antena  dengan slot dilakukan  dengan  mengubah parameter  fisik slot ,  saluran  transmisi,  dan  dimensi patch .  Parameter fisik pertama yang dioptimasi adalah panjang slot ( L slot )  antena.  Panjang slot divariasikan mulai dari 1,2mm, 1,8mm, sampai 3mm. Berdasarkan
hasil  simulasi  pada  Gambar  7,  panjang slot mempengaruhi perpindahan frekuensi antena. Semakin pendek slot- nya,  maka  frekuensi  berpindah  ke frekuensi yang lebih kecil, tetapi semakin panjang slot- nya, maka frekuensi berpindah ke frekuensi yang lebih tinggi.  Selain  mempengaruhi  frekuensi,  panjang slot juga  mempengaruhi  nilai  koefisien  refleksi dan bandwidth yang  diperoleh.  Panjang slot yang  dipilih adalah  1,2mm  karena bandwidth impedansi  yang dihasilkan  paling  lebar  dibandingkan  nilai  yang  lain yaitu  2,42GHz  dengan bandwidth fraksional  sebesar 26,3%  serta  koefisien  refleksi  sebesar  -41,15dB  pada frekuensi  9,4GHz.  Setelah  mendapatkan  ukuran panjang slot ,  selanjutnya  dilakukan  perubahan  pada lebar slot (W slot ) antena yang divariasikan dengan nilai 0,2mm,  0,6mm,  1mm,  dan  1,2mm,  seperti  yang ditampilkan  pada  Gambar  8. Semakin  lebar slot -nya, maka  lebar bandwidth yang  diperoleh  akan  semakin kecil.  Lebar slot yang  digunakan  tetap  yaitu  0,2mm karena bandwidth yang  dihasilkan  paling  lebar dibandingkan nilai lainnya.
Gambar 8. Pengaruh perubahan lebar slot terhadap nilai koefisien refleksi pada antena dengan slot
Perubahan parameter fisik yang diamati selanjutnya adalah  lebar saluran transmisi ( W f ) . Lebar saluran  transmisi bervariasi  dari  2,6mm  sampai 3,7mm.  Berdasarkan  hasil  simulasi  yang  ditunjukkan pada  Gambar  9,  perubahan  lebar  saluran  transmisi terhadap  nilai  koefisien  refleksi  yaitu  jika  saluran transmisi  terlalu  lebar,  maka  nilai  koefisien  refleksi akan  semakin  besar.  Begitu  pula  jika  lebar  saluran transmisi  terlalu  kecil,  maka  nilai  koefisien  refleksi
7 8 9 10 11 12 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Frekuensi (GHz) K o e fi s ie n r e fl e k s i (d B ) W f =3mm W f =3,2mm W f =3,4mm W f =3,6mm 7 8 9 10 11 12 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Frekuensi (GHz) K o e fi s ie n r e fl e k s i (d B ) L slot =1,2mm L slot =1,8mm L slot =2,2mm L slot =2,6mm L slot =3mm
7 8 9 10 11 12 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Frekuensi (GHz) K o e fi s ie n r e fl e k s i (d B ) W slot =0,2mm W slot =0,6mm W slot =1mm W slot =1,2mm
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 65-74 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2355
Karakterisasi Antena Mikrostrip…(Valahdyo Arbandy, dkk.)
akan  semakin  besar.  Karena  hal  tersebut,  diperlukan lebar  saluran  transmisi  yang  tepat  agar  nilai  koefisien refleksi  yang  diperoleh  dalam  kondisi  optimal.  Oleh karena  itu,  lebar  saluran  transmisi  yang  digunakan yaitu 3,7mm.
Gambar 9.  Pengaruh perubahan lebar saluran transmisi terhadap nilai koefisien refleksi pada antena dengan slot
Setelah  mendapatkan  lebar  saluran  transmisi, selanjutnya  dilakukan  optimasi  pada  panjang  saluran transmisi  ( L f ) antena.  Panjang  saluran  transmisi bervariasi  dari  5,3mm,  5,4mm,  sampai  5,8mm.  Dapat dilihat  pada  Gambar  10  bahwa  panjang  saluran transmisi  sangat  mempengaruhi  nilai koefisien refleksi , jika  terjadi  sedikit  saja  perubahan  pada panjang saluran transmisi, maka nilai koefisien refleksi yang  diperoleh  antena  akan  berubah  juga  secara signifikan.  Namun,  untuk bandwidth yang  diperoleh pada  variasi  panjang  saluran  transmisi  tidak  terjadi perubahan yang signifikan sehingga pada optimasi kali ini  lebih  mengutamakan  nilai  koefisien  refleksi untuk menentukan panjang saluran transmisi yang digunakan.  Oleh  karena itu,  panjang  saluran  transmisi yang digunakan yaitu sebesar 5,5mm yang menghasilkan koefisien refleksi sebesar -45,74dB pada frekuensi  9,1GHz  dengan bandwidth impedansi sebesar  2,67GHz  dan bandwidth fraksional  sebesar 29,3%.
Gambar 10. Pengaruh perubahan panjang saluran transmisi terhadap nilai koefisien refleksi pada antena dengan slot
Gambar 11. Pengaruh perubahan dimensi patch terhadap nilai koefisien refleksi pada antena dengan slot
Parameter  terakhir  yang  diamati  adalah  panjang patch. Panjang patch bervariasi  dari  5,6mm,  5,7mm, sampai 6,2mm. Pada Gambar 11 dapat dilihat dimensi patch sangat  mempengaruhi  frekuensi.  Berdasarkan data  hasil  simulasi  dipilih  panjang  dan  lebar patch sebesar  5,7mm  karena  menghasilkan  frekuensi resonansi tepat di 9,4GHz. Selain itu, bandwidth yang lebar dan nilai koefisien refleksi lebih kecil dari -20dB yang menandakan bahwa koefisien refleksi dari antena tersebut  masih  baik.  Nilai  koefisien  refleksi yang diperoleh  saat  dimensi patch sebesar  5,7mm×5,7mm yaitu -24dB pada frekuensi 9,4GHz dengan bandwidth impedansi  sebesar 3,28GHz  dan bandwidth fraksional sebesar  34,2%.  Dari  studi  parameter  pada  masing-
7 8 9 10 11 12 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Frekuensi (GHz) K o e fi s ie n r e fl e k s i (d B ) W f =2,6mm W f =3mm W f =3,4mm W f =3,7mm 7 8 9 10 11 12 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Frekuensi (GHz) K o e fi s ie n r e fl e k s i (d B ) L f =5,3mm L f =5,4mm L f =5,5mm L f =5,7mm L f =5,8mm 7 8 9 10 11 12 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Frekuensi (GHz) K o e fi s ie n r e fl e k s i (d B ) L=W= 5,6mm L=W= 5,7mm
L=W= 6mm L=W= 6,2mm
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 65-74 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2355
Karakterisasi Antena Mikrostrip…(Valahdyo Arbandy, dkk.)
masing  parameter  fisik  antena  yang  telah  dilakukan didapatkan  dimensi  akhir  antena  mikrostrip  dengan slot yang disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Dimensi antena mikrostrip dengan slot setelah optimasi Parameter fisik Nilai (mm) Patch ( L × W ) 5,7 × 5,7
Substrate ( 𝐿 s × 𝑊 s ) 11,1 × 11,1
Groundplane ( 𝐿 g × 𝑊 g ) 11,1 × 11,1 Lebar saluran transmisi ( W f ) 3,7 Panjang saluran transmisi ( L f ) 5,5
Panjang slot ( L slot ) 1,2
Lebar slot ( W slot ) 0,2

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  bagian  ini,  karakterisasi  antena  dilakukan dengan  membandingkan  rancangan  antena  mikrostrip tanpa slot dan  dengan slot yang  dicatu  dengan  teknik proximity  coupling . Antena  mikrostrip  konvensional yang  telah  disimulasikan  juga  ditambahkan  sebagai referensi  untuk  mengetahui  perubahan  parameter antena  terhadap  modifikasi  yang  telah  dilakukan. Perbandingan  nilai  koefisien  refleksi  hasil  simulasi ditunjukkan  pada  Gambar  12.  Antena  mikrostrip dengan slot menunjukkan  kinerja  yang  paling  baik dibandingkan  rancangan  antena  lainnya. Bandwidth fraksional  dengan  penambahan slot mengalami peningkatan  sebesar  28,34%  dibandingkan  antena mikrostrip konvensional, dan 9,3% dibandingan antena tanpa slot .
Penerapan  teknik  pencatuan  dengan proximity coupling menyebabkan  adanya  efek  kopling  yang terjadi  pada  saluran  transmisi  dan patch .  Semakin besar  efek  kopling,  maka  faktor  kualitas  akan menurun.  Selain  itu,  penurunan  faktor  kualitas  juga disebabkan  karena  terjadi  perusakan  pada  elemen peradiasi  sehingga  distribusi  gelombang  mengalami gangguan.  Karena  faktor  kualitas  berbanding  terbalik dengan bandwidth , maka semakin kecil faktor kualitas, bandwidth antena  akan  menjadi  meningkat.  Apabila ditinjau dari nilai koefisien refleksi, antena dengan slot menghasilkan  nilai  sebesar  -24dB  dengan  VSWR sebesar  1,0757.  Dalam  hal  ini,  saluran  transmisi  dan patch memiliki kesesuaian impedansi yang baik.
Gambar 12. Perbandingan nilai koefisien refleksi
Gambar 13. Perbandingan nilai gain
Dari  perbandingan  parameter gain yang ditunjukkan  pada  Gambar  13,  antena  mikrostrip konvensional  memiliki gain terkecil  yaitu  sebesar 2,96dB  pada  frekuensi  9,4GHz,  sementara  antena mikrostrip  dengan slot dan  tanpa slot masing-masing memiliki  nilai gain puncak sebesar  4,08dB pada frekuensi  10,6GHz  dan  3,97dB  pada  frekuensi 10,2GHz. Dalam hal ini terjadi peningkatan gain pada antena  dengan slot dibandingkan  antena  mikrostrip konvensional. Paramater antena lainnya yang dikarakterisasi adalah  pola radiasi. Pola radiasi antena pada  arah  elevasi  dan  azimut  ditunjukkan  pada Gambar  14.  Pola  radiasi  diambil  pada  frekuensi 9,4GHz sesuai dengan frekuensi resonansi antena yang diusulkan.  Hasil  simulasi  pola  radiasi  elevasi  dari antena  yang  dikarakterisasi  memiliki  bentuk  yang
7 8 9 10 11 12 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Frekuensi (GHz) K o e fi s ie n r e fl e k s i (d B ) konvensional tanpa H -slot
dengan H -slot
7 8 9 10 11 12 -6 -4 -2 0 2 4 6 Frekuensi (GHz) Gain ( d B ) konvensional tanpa H -slot dengan H -slot
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 65-74 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2355
Karakterisasi Antena Mikrostrip…(Valahdyo Arbandy, dkk.)
cenderung sama, dimana intensitas radiasi tidak berada pada  arah broadside, melainkan  pada  sudut θ sebesar 337 o .
(a) (b)
Gambar 14. Perbandingan pola radiasi, (a) arah elevasi, (b)

## arah azimut
Kinerja beberapa tipe antena untuk aplikasi pita X yang  telah  dilaporkan  pada  [12]-[15]  dan  antena  yang diusulkan  dirangkum  dalam  Tabel  3  sebagai perbandingan. Rancangan antena mikrostrip dengan H- slot yang  diusulkan  memiliki  keunggulan  pada parameter bandwidth fraksional  (FBW),  sementara untuk gain lebih  kecil  dibandingkan  tipe  antena  lain dengan elemen tunggal [13]-[14]. Meskipun demikian, rancangan  antena  yang  diusulkan  telah  memenuhi kriteria perancangan pada Tabel 1. Untuk sistem yang membutuhkan  antena  dengan gain tinggi,  performansi
antena dapat ditingkatkan melalui susunan antena yang terdiri  dari  dua  atau  lebih  elemen  peradiasi  yang sejenis.
Tabel 3. Perbandingan kinerja antena untuk aplikasi pita X
Ref. Tipe antena Jumlah elemen FBW (%) Gain Puncak (dB) [12] Patch 1 × 2 29,8 7 [13] SIW cavity- backed slot* 1 20,8 5,7 [14] Resonant cavity 1 25,1 13,92 [15] Fractal slotted array 1 × 4 ~20 12,23 Antena yang diusulkan Mikrostrip atau patch 1 34,23 4,08
*) Substrate integrated waveguide (SIW)

## V. KESIMPULAN
Perancangan  dan  simulasi  antena  mikrostrip berbentuk  persegi  dengan    penambahan slot berbentuk  “H”  telah  dilakukan  pada  penelitian  ini. Rancangan  antena  tersebut  dicatu  dengan  teknik pencatuan proximity coupling dan mampu menghasilkan bandwidth fraksional  lebih  dari  25% dan  koefisien  refleksi  di  bawah  -10dB  pada frekuensi  9,4GHz.  Karakterisasi  antena  yang dilakukan  menunjukkan  peningkatan  kinerja  yang signifikan  untuk  parameter bandwidth antena. Berdasarkan  hasil  yang  diperoleh, rancangan  antena dapat direkomendasikan untuk aplikasi SAR pita X.

## REFERENSI
[1] M.  I.  Skolnik, Radar  Handbook ,  3rd  ed., McGraw-Hill, 2008.
[2] P.  Bharath,  C.  Dharmaraj,  and  B.  Srinu,  “Study on  the  improvement  of  bandwidth  of  a rectangular  microstrip  patch  antenna,” IOSR Journal  of  Electronics  and  Communication Engineering (IOSR-JECE) , vol. 5, no. 5, pp. 16– 22, 2013.
[3] Z.  Wang,  J.  Liu,  and  Y.  Long,  “A  simple  wide- bandwidth  and  high-gain  microstrip  patch antenna with both sides shorted,” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters , vol. 18, no. 6,
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 konvensional tanpa H-slot dengan H-slot -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 konvensional tanpa H-slot dengan H-slot
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 65-74 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2355
Karakterisasi Antena Mikrostrip…(Valahdyo Arbandy, dkk.)
pp. 1144-1148, June 2019.
[4] T.  Sarkar,  A.  Ghosh,  L.  L.  K.  Singh,  S. Chattopadhyay, and C. Sim, “DGS integrated air loaded  wideband  microstrip  antenna  for  X  and Ku  Band,” IEEE  Antennas  and  Wireless
Propagation Letters , vol. 19, no. 1, pp. 114-118, 2020.
[5] N.  Gupta,  “Effect  of  slots  on  microstrip  patch antenna,” International Research Journal
Engineering  and  Technology ,  vol.  4,  no.  2,  pp. 1132–1135, 2017.
[6] N.  K.  Darimireddy,  R.  R.  Reddy,  and  A.  M. Prasad,  “Design  of  triple-layer  double  U-slot patch antenna for wireless applications,” Journal of Applied Research and Technology , vol. 13, no.
5, pp. 526–534, 2015.
[7] M.  Anthoni,  R.  S.  Asthan,  A.  Pascawati,  D. Maryopi,  and  M.  R.  K.  Aziz,  “Perancangan  dan simulasi antena mikrostrip MIMO 4 × 4 rectangular patch dengan double U-slot dan DGS pada  frekuensi  26  GHz  untuk  aplikasi  5G,” Journal  of  Science  and  Applicative  Technology , vol. 5, no. 2, pp. 371-382, 2021.
[8] M.  T.  Islam,  M.  N.  Shakib,  and  N.  Misran,
“Broadband E-H shaped microstrip patch antenna for wireless
systems,”
Progress
In
Electromagnetics Research , vol. 98, pp. 163–173, 2009.
[9] A.  Das,  M.  N.  Mohanty,  and  R.  K.  Mishra, “Optimized  design  of  H-slot  antenna  for bandwidth  improvement,”  in Proceeding 2015 IEEE  Power,  Communication  and  Information Technology Conference (PCITC) , 2015, pp. 563– 567.
[10] C.  Balanis, Antenna  Theory:  Analysis  and Design , 4th ed., John Wiley & Sons, Inc., 2016.
[11] D.  M.  Pozar, Microwave  Engineering ,  4th  ed., John Wiley & Sons, Inc., 2012.
[12] S. Jam and H. Malekpoor, "Analysis on wideband patch  arrays  using  unequal  arms  with  equivalent circuit  model  in  X-band," IEEE  Antennas  and Wireless  Propagation  Letters ,  vol.  15,  pp.  1861-
1864, 2016.
[13] Q.  Wu,  J.  Yin,  C.  Yu,  H.  Wang,  and  W.  Hong,
"Broadband  planar  SIW  cavity-backed  slot antennas aided by unbalanced shorting
vias," IEEE  Antennas  and  Wireless  Propagation Letters , vol. 18, no. 2, pp. 363-367, Feb. 2019.
[14] F.  Meng  and  S.  K.  Sharma,  "A  wideband resonant  cavity  antenna  with  compact  partially reflective surface," IEEE Transactions on Antennas  and  Propagation ,  vol.  68,  no.  2,  pp. 1155-1160, Feb. 2020.
[15] S. Chatterjee, A. Majumder, R. Ghatak and D. R. Poddar, "Wide impedance and pattern bandwidth realization using fractal slotted array antenna," IEEE  Transactions  on  Antennas  and Propagation , vol. 62, no. 8, pp. 4049-4056, Aug. 2014.