## Desain Antena Mikrostrip
Rectangular Patch Array 1 2 dengan U- Slot Frekuensi 28 GHz

## FAJAR WAHYU ARDIANTO, SETYAWAN RENALDY, FARHAN FATHIR LANANG, TRASMA YUNITA
S1 Teknik Telekomunikasi Fakultas Teknik Elektro Universitas Telkom Email: fajarwahyuar7@gmail.com
Received 30 April 2018 | Revised 2 Juni 2018 | Accepted 8 November 2018

## ABSTRAK
Kebutuhan  pengguna  yang  semakin  meningkat  harus  diimbangi  dengan peningkatan  kecepatan  data  dan  kapasitas  suatu  jaringan,  sehingga  diperlukan bandwidth yang lebar. 5G merupakan salah satu teknologi yang akan diresmikan tahun  2020  yang  menjadi  solusi  terhadap  peningkatan  kecepatan  data  dan kapasitas layanan. Salah satu kandidat yang menjadi frekuensi kerja 5G yaitu 28 GHz. Antena mikrostrip merupakan salah satu jenis antena yang dapat digunakan untuk  teknologi  5G.  Namun,  antena  mikrostrip  memiliki  beberapa  kekurangan, diantaranya  bandwidth  dan  gain  yang  kecil.  Untuk  itu,  dibutuhkan  teknik  yang dapat  meningkatkan  bandwidth  dan  gain  antena.  Pada  penelitian  ini  dirancang antena mikrostrip bentuk rectangular patch yang ditambahkan slot berbentuk U dengan  tujuan  meningkatkan  bandwidth  dan  disusun  secara  array  1 × 2  untuk meningkatkan gain antena. Hasil dari simulasi didapatkan antena mampu bekerja pada rentang frekuensi  27,5 GHz – 29,12 GHz pada batas return loss kurang dari -15 dB dengan bandwidth sebesar 1,62 GHz. Nilai gain yang dihasilkan sebesar 7,52 dB. Pola radiasi yang dihasilkan, yaitu unidireksional dan berpolarisasi secara linear.
Kata kunci : 5G, 28 GHz, mikrostrip, rectangular patch, array, U-Slot

## ABSTRACT
Data rate and network capacity improvements offset the increase of user needs, hence it requires a wider bandwidth. The most current high-end technology, which can solve the problem is 5G. One of the frequency that becomes the candidate of 5G is 28 GHz. For 5G, it could apply one of the antenna types, micro strip antenna. However, micro strip antenna has a shortage of narrow bandwidth and small gain. Therefore,  it  requires  a  technique  to  increase  the  bandwidth  and  gain  of  the antenna. In this study, the form of micro strip of antenna design is a rectangular patch with the addition of U-Slot and arranged 1x2 to increase the bandwidth and antenna gain. The results of the simulation show that the antenna is working well at the range frequency of 27.5 GHz - 29.12 GHz, with a return loss limit of -15 dB with  bandwidth  of  1.62  GHz,  the  resulting  gain  value  is  7.52  dB,  the  resulting radiation pattern is unidirectional and linearly polarized.
Keywords : 5G, 28 GHz, microstrip, rectangular patch, array, U-Slot

## 1. PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi di dunia khususnya pada bidang telekomunikasi sangatlah cepat. Hal ini sebanding dengan kebutuhan pengguna perangkat mobile seperti smartphone yang setiap tahunnya mengalami peningkatan. Pengguna selalu menginginkan untuk mendapatkan akses pertukaran informasi yang sangat cepat dan mampu melayani kebutuhan akses data tanpa adanya delay. Maka dari itu, dibutuhkan kapasitas jaringan dan lebar pita yang lebih besar dibandingkan dengan teknologi saat ini (Ardianto, Adriansyah, & Syihabuddin, 2018) . Selain  itu,  perkembangan  teknologi  memungkinkan  perangkat  pengguna  baik  yang mobile maupun fixed untuk bisa saling terkoneksi satu sama lain dengan delay yang sangat kecil. Hal inikarena tidak ada sistem tanpa delay. Sebagai contoh di 5G untuk Ultra Reliable and Low Latency (URLL) mensyaratkan latency atau delay kurang dari 1 ms untuk mobil self driving, robot sugery,  dll.  Teknologi  telekomunikasi  generasi  kelima  atau  5G  sebagai  penerus  4G diharapkan mampu menjawab tantangan permintaan kapasitas dan data rate yang tinggi serta dapat mengurangi delay. Pada saat ini, teknologi 5G masih belum memiliki standardisasi yang mengatur secara baku penerapan dari teknologi tersebut (5G Americas White Paper on 5G  Spectrum  Recomendations,  2017) .  Semua  operator  berlomba-lomba  dan  bahkan sudah mulai komersialisasi, kemungkinan 2019 sudah mulai banyak komersialisasinya.
Telah banyak inovasi yang ditawarkan untuk dapat dijadikan teknologi pendukung komunikasi 5G. Penggunaan gelombang yang bekerja di atas frekuensi 6 GHz menjadi salah satu arah pengembangan  teknologi  5G.  Sudah  banyak  alokasi  frekuensi  yang  ditawarkan  menjadi frekuensi  utama  komunikasi  5G.  Para  peneliti telah  memberikan  beberapa  usulan  kandidat frekuensi yang dijadikan sebagai frekuensi utama pada 5G, yaitu 15 GHz (Tateishi, et al., 2017) , 28 GHz dan 38 GHz (Qamar, Siddiqui, Dimyati, Noordin, & Majed, 2017) . Salah satu kandidat frekuensi 5G yang telah banyak dilakukan penelitian, yaitu frekuensi 28 GHz. Hal  ini  juga  diusulkan  oleh Federal  Communications  Commission  (FCC)  yang  mengusulkan frekuensi kerja teknologi 5G pada frekuensi 28 GHz dengan rentang frekuensi 27,5 GHz – 29,5 GHz (5G Americas White Paper on 5G Spectrum Recomendations, 2017) .
Pada  sistem  telekomunikasi  selular,  antena  merupakan  salah  satu  komponen  yang  sangat penting. Penggunaan  frekuensi  tinggi  dapat  menyebabkan  dimensi  suatu  antena  mengecil, sehingga teknologi  5G membutuhkan  antena yang mudah untuk diintegrasikan.  Salah satu jenis antena yang cocok untuk menjadi kandidat teknologi 5G, yaitu antena mikrostrip. Antena mikrostrip memiliki ukuran yang, tipis, kecil, mudah diintegrasikan dan dapat beroprasi pada frekuensi  tinggi.  Namun,  antena  mikrotsrip  mempunyai  kekurangan,  yaitu bandwidth  yang sempit (Balanis,  2005) ,  sehingga  dibutuhkan  teknik  khusus  untuk  dapat  meningkatkan bandwidth  antena  mikrostrip.  Selain  itu,  antena  mikrostrip  menghasilkan  gain  yang  kecil, sehingga diperlukan teknik penyusunan antena secara array. Penyusunan antena secara array dapat meningkatkan gain dan direktivitas dari suatu antena (Balanis, 2005) , sehingga arah pancar antena menjadi lebih terarah. Hal ini sangat diperlukan pada teknologi 5G (Hakimi & Rahim, 2014) .
Salah satu teknik untuk meningkatkan bandwidth antena dengan menggunakan penambahan slot pada patch antena. Pada tahun 2015, penelitian yang telah dilakukan oleh Firmansyah (Firmansyah,  Purnomo,  Fatonah,  &  Nugroho,  2015) dan  timnya,  telah  melakukan analisis  pengujian  antena  mikrostrip  yang  menggunakan rectangular  patch  hanya  mampu menghasilkan bandwidth sebesar 100 MHz. Pada tahun 2017, penelitian yang dilakukan oleh Kevin (Sinaga,  Nur,  &  Syihabuddin,  2017) dan  timnya,  telah  dilakukan  penelitian mengenai penggunaan U- Slot pada rectangular patch dapat meningkatkan bandwidth antena sebesar 400 MHz. Namun, antena yang dianalisis bekerja pada frekuensi 15 GHz. Untuk sistem
Desain Antena Mikrostrip Rectangular Patch Array 1 × 2 dengan U- Slot Frekuensi 28 GHz
komunikasi 5G pada frekuensi 28 GHz, dirancang antena Bent Line Grid Array yang memiliki bandwidth  sesuai  dengan  standar  FCC,  tetapi  antena  tersebut  memiliki  bentuk  yang  rumit (Hakimi & Rahim, 2014) . Pada penelitian ini dirancang antena mikrostrip dengan bentuk rectangular  patch  yang  ditambahkan  U-slot  pada  bagian  patch-nya  dengan  tujuan  untuk meningkatkan bandwidth  antena  dan  mampu  bekerja  pada  frekuensi  28  GHz,  kemudian disusun secara array 1 × 2 untuk meningkatkan gain antena. Selain itu, antena yang dirancang memiliki pola radiasi unidireksional dan berpolarisasi secara linear. Sehingga, dengan demikian antena digunakan untuk kepentingan komunikasi pada teknologi 5G.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
2.1 Antena Mikrostrip Rectangular Patch Gambar 1 menunjukkan gambaran bentuk antena mikrostrip rectangular patch yang tersusun atas tiga bagian.
Gambar 1. Antena Mikrostrip Rectangular Patch.
Menurut Institute  of  Electrical  and  Electronics  Engineers  (IEEE),  antena  diartikan  sebagai sebuah alat yang mampu memancarkan dan menerima gelombang elektromagnetik (Balanis, 2005) .  Secara  umum,  antena  memiliki  fungsi  sebagai transducer  dari  gelombang  listrik menjadi  gelombang  elektromagnetik  atau  sebaliknya.  Salah  satu  jenis  antena  yang  dapat digunakan  adalah  antena  mikrostrip.  Antena  mikrostrip  memiliki  susunan  yang  terdiri  dari groundplane  sebagai  reflektor  gelombang  elektromagnetik,  substrat  yang  berisi  bahan dielektrik sebagai penyalur gelombang elektromagnetik dan patch sebagai elemen peradiasi (Balanis, 2005) . Antena mikrostrip bentuk rectangular patch merupakan bentuk patch yang paling banyak digunakan, karena memiliki bentuk yang sederhana. Secara umum, perhitungan dimensi rectangular patch seperti yang ditunjukkan pada Persamaan (1) sampai (4) (Balanis, 2005 ),
𝜀 = + 1 + 12 , (1) ∆𝐿 = 0,412ℎ , , , , , (2)
𝐿 = − 2∆𝐿 , (3)
𝑊 = , (4)
dengan 𝐿 merupakan  panjang  dari patch  ( 𝑚 )  dan 𝑊 merupakan  lebar  dari patch  ( 𝑚 ), 𝑓 merupakan frekuensi resonansi yang digunakan, 𝑐 merupakan kecepatan cahaya pada ruang hampa  ( 3 × 10  𝑚/𝑠 ), 𝜀 merupakan  permitivitas  relatif  suatu  bahan, 𝜀 merupakan
permitivitas efektif konstan dan ℎ merupakan ketebalan dari bahan substrat. ∆𝐿 merupakan pertambahan panjang dari 𝐿 yang terjadi karena oleh fringing effect.

## 2.2 Array Antena
Pada umumnya antena dengan satu elemen patch menghasilkan gain yang rendah, sehingga pola  radiasi  antena  yang  dihasilkan  melebar.  Beberapa  aplikasi  perlu  mendesain  antena dengan  karakteristik  yang  memiliki directivity  tinggi.  Hal  ini  bertujuan  untuk  memenuhi kebutuhan komunikasi jarak jauh. Walaupun hal ini dapat dicapai dengan cara memperbesar dimensi suatu antena, sehingga ukuran antena menjadi lebih besar (Balanis, 2005).
Memperbesar dimensi elemen tunggal antena dapat menghasilkan direktivitas menjadi lebih terarah.  Cara  lain  untuk  memperbesar  dimensi  antena  tanpa  harus  meningkatkan  ukuran elemen-elemen  tunggal  adalah  membentuk  antena  menjadi  susunan array.  Dalam implementasinya,  elemen-elemen  pada  antena array  adalah  identik.  Selain  menghasilkan direktivitas yang tinggi, array juga dapat meningkatkan nilai gain maksimum suatu antena. Semakin tinggi gain suatu antena, maka direktivitas antena menjadi lebih besar atau terarah, sedangkan  pola  radiasinya  cenderung  menyempit  sehingga  menyebabkan  nilai beamwidth menjadi kecil (Balanis, 2005) . Gambar 2 menggambarkan antena yang disusun secara array 1 × 2 dengan menggunakan patch berbentuk rectangular.
Gambar 2. Antena Susunan Array.
2.3 Metode U- Slot Antena mikrostrip memiliki kekurangan dalam hal bandwidth. Salah satunya, bandwidth yang sempit. Salah satu teknik yang digunakan untuk memperbesar bandwidth antena mikrostrip adalah dengan melakukan penambahan slot pada patch antena. Slot antena dapat memiliki bentuk  yang  beragam  seperti  U,H,T,E  dan  V.  Penelitian (Ather  &  Singhal,  2013) menunjukkan  bahwa  dengan  penambahan  U-Slot  dapat  meningkatkan bandwidth  sebesar 50,7%, sedangkan penambahan H-Slot hanya dapat meningkatkan bandwidth sebesar 21,2%. Penambahan slot yang berbentuk huruf U memiliki bentuk yang sederhana dan telah terbukti pada  penelitian  sebelumnya  dapat  meningkatkan bandwidth  antena (Sinaga,  Nur,  & Syihabuddin, 2017).
Antena mikrostrip yang telah ditambahkan slot menyebabkan kopling induktif dihantarkan dari catuan  menuju  ke slot.  Kopling  induktif  yang  semakin  besar  dapat  menyebabkan  faktor kualitas  antena  menjadi  berkurang.  Penurunan  faktor  kualitas  berdampak  pada bandwidth antena menjadi lebih lebar (Balanis, 2005) . Perhitungan ukuran-ukuran dari U- Slot, dapat menggunakan Persamaan (5) sampai (7) (Sinaga, Nur, & Syihabuddin, 2017),
𝐹 = , (5) ≥ 0,3 , (6)
Desain Antena Mikrostrip Rectangular Patch Array 1 × 2 dengan U- Slot Frekuensi 28 GHz
𝐷 = − 2(𝐿 + 2∆𝐿 − 𝐹) , (7)
Dimana 𝜆 merupakan panjang gelombang dari frekuensi resonansi , 𝑊 merupakan lebar patch, 𝐹 merupakan lebar slot, 𝐸 merupakan panjang slot secara vertikal, dan 𝐷 merupakan panjang slot secara horizontal. Gambar 3 menunjukkan gambaran bentuk antena mikrostrip rectangular patch yang telah ditambahkan U-Slot.
Gambar 3. Dimensi U- Slot.

## 2.4 Catuan Antena
Untuk  mencatu  energi  elektromagnetik  dari  saluran lossless  ke  antena,  terdapat  berbagai macam teknik seperti aperture coupling, coaxial feed, coplanar waveguide dan microstrip feed line. Berbagai macam teknik tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan. Teknik catuan yang digunakan bertujuan untuk transfer daya yang efisien antara struktur feeding dengan struktur peradiasi dan impedansi keduanya harus matched.
Pada penelitian ini, catuan menggunakan metode microstrip feed line. Metode tersebut lebih sesuai  untuk  diterapkan  pada  perancangan  antena  yang  disusun  secara array.  Penentuan dimensi lebar (𝑊𝑓) dan panjang (𝐿𝑓) dari microstrip feed line seperti yang ditunjukkan pada Persamaan (8) dan (9) (Balanis, 2005) ,
𝑊𝑓 = 𝐵 − 1 − ln(2𝐵 − 1) +
ln(𝐵 − 1) + 0.39 − . , (8)
𝐿𝑓 = , (9)
Perhitungan  nilai  B  dan 𝑍 sebagai  impedansi  saluran  catu  seperti  yang  ditunjukkan  pada Persamaan (9) dan (10) (Singh & Tripathi, 2011) ,
𝐵 = √ , (10)
𝑍 = 𝑙𝑛 + . (11)
Selain itu, antena yang disusun secara array membutuhkan teknik pembagi daya, sehingga arus yang mengalir pada saluran transmisi dapat seimbang. Teknik yang dipakai menggunakan T-junction. Perhitungan dimensi T-junction dengan lebarnya ( 𝑊 ) dapat dihitung seperti Persamaan (12).
𝑊 = . (12)

## 2.5  Spesifikasi Antena
Pada penelitian ini, antena yang dirancang memiliki rentang frekuensi kerja 27,5 GHz – 29,1 GHz  yang  rentang  frekuensi  tersebut  masuk  rekomendasi  untuk  digunakan  di  Jepang (5G Americas  White  Paper  on  5G  Spectrum  Recomendations,  2017). Untuk  batas  nilai return loss yang digunakan adalah ≤ 15 dB yang berarti daya yang dipantulkan kembali ke sumber sebesar 3,1% (Ruswanditya, Wijanto, & Wahyu, 2017). Kemudian untuk nilai gain  yang  dirancang ≥ 7  dB (Kakkar, Nirdosh, Tripathy,  &  Singh, 2017) . Spesifikasi antena ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Spesifikasi Antena. Parameter Spesifikasi Frekuensi Tengah 28 GHz Frekuensi Kerja 27,5 GHz – 29,1 GHz Return Loss ≤ 15 dB Bandwidth 1,6 GHz Gain ≥ 7 dB Pola radiasi Unidireksional Polarisasi Linear
Rogers  RT/duroid  5880  (tm),  digunakan  sebagai  bahan  substrat  antena.  Rogers  RT/duroid 5880 mempunyai permitivitas bahan ( 𝜀 ) sebesar 2,2 dengan ketebalan bahan ( ℎ ) sebesar 1,575  mm.  Alasan  pemilihan  bahan  Duroid  5880  dikarenakan  bahan  ini  mampu  digunakan untuk menghasilkan bentuk dimensi yang lebih besar dan dapat bekerja di frekuensi tinggi serta  memiliki  permitivitas  bahan  yang  kecil.  Selain  itu,  bahan  yang  digunakan  untuk groundplane dan patch adalah cooper dengan ketebalan 0,035 mm. Cooper pada umumnya digunakan  untuk  antena  mikrostrip  dikarenakan  sangat  mudah  ditemukan  dan  memiliki konduktivitas yang cukup baik.

## 2.6  Perancangan Simulasi
Pada penelitian Eddy (Wiyanto, Alam, & Harsono, 2018) dan timnya, dilakukan penelitian tentang antenna mikrostrip array 1x4 diperoleh gain sebesar 9.04 dB. Pada penelitian yang dilakukan oleh Prabhu (Prabhu, Archana, Mercy, & Sree, 2017) dan timnya, dilakukan penelitian  tentang  antena array  1×3  diperoleh  gain  sebesar  7,8  dB.  Pada  penelitian  Kevin (Sinaga,  Nur,  &  Syihabuddin,  2017) dan  timnya,  telah  dilakukan  penelitian  tentang mengenai penggunaan U- Slot pada array 1x2 rectangular patch diperoleh gain sebesar 9,2 dB. Namun  penelitian (Prabhu,  Archana,  Mercy,  &  Sree,  2017) dan (Sinaga,  Nur,  & Syihabuddin,  2017) tidak  menggunakan  frekuensi  28  GHz.  Pada  penelitian  ini  akan dirancang  antena  mikrostrip patch  berbentuk  rectangular  dengan  tambahan  slotted-patch berbentuk huruf U dan disusun secara array 1×2 yang bentuk dimensi antena tersebut lebih sederhana dibanding antena array 1×3. Antena didesain untuk kepentingan komunikasi 5G, khususnya pada frekuensi 28 GHz.
Adapun tahapan perancangan diawali dengan menentukan spesifikasi dan bentuk dari antena yang akan dirancang. Kemudian, dilakukan perhitungan menggunakan Persamaan-Persamaan yang  telah  didapat  dari berbagai  referensi  untuk  kemudian didesain  pada software.  Dalam perancangannya, antena didesain terlebih dahulu tanpa penambahan U- slot. Hal ini dilakukan untuk mengetahui perubahan kinerja antena apabila ditambahkan U- slot pada patch antena. Setelah didesain, antena disimulasikan dan ditinjau apakah sudah memenuhi parameter yang
Desain Antena Mikrostrip Rectangular Patch Array 1 × 2 dengan U- Slot Frekuensi 28 GHz
diinginkan. Parameter yang dilihat pada saat pengujian adalah frekuensi resonansi dari antena, return loss, bandwidth, pola radiasi, gain, dan axial ratio. Parameter tersebut akan diuji terlebih dahulu melalui simulasi. Apabila belum mencapai spesifikasi, maka dilakukan optimisasi atau melakukan perhitungan ulang menggunakan Persamaan (1) sampai (12). Optimasi dilakukan dengan cara memperbesar atau memperkecil dimensi yang telah didapat dari perhitungan.
Gambar  4  menunjukkan  diagram  alir  pengerjaan  simulasi  dalam  merancang  antena rectangular patch array 1 × 2 yang bekerja pada frekuensi 28 GHz. Gambar 5 dan Gambar 6 menunjukkan desain dari antena mikrostrip rectangular patch yang disusun secara array 1 × 2 yang tanpa penambahan slot dan dengan penambahan slot, sedangkan untuk dimensi ukuran antena dapat dilihat pada Tabel 2. Dimensi  antena tersebut merupakan hasil  optimasi dari simulasi sehingga parameter yang didapat menenuhi spesifikasi antena yang diinginkan.
Gambar 4. Diagram Alir Pengerjaan Simulasi.
Gambar 5. Desain Antena Mikrostrip Rectangular Patch Array 1x2 Tanpa Slot.
Gambar 6. Desain Antena Mikrostrip Rectangular Patch Array 1x2 dengan U- Slot .
Pada  perancangannya,  impedansi  yang  digunakan  pada feeder  yang  terhubung  dengan saluran lossless sebesar 50 Ω, sedangkan pada feeder untuk patch sebesar 100 Ω. Sebelum dilakukan  simulasi,  perlu  ditambahkan  suatu  batasan  yang  berupa  ruang  hampa.  Hal  ini dilakukan  untuk  mengkondisikan  simulasi antena sesuai  dengan kondisi nyata di lapangan. Ukuran dari ruang hampa yang digunakan pada umumnya ≥ 𝜆 (Ruswanditya, Wijanto, & Wahyu, 2017).
Tabel 2. Dimensi Antena. Variabel Dimensi (mm) Deskripsi 𝑊𝑔 24,3 Lebar groundplane 𝐿𝑔 16,198 Panjang groundplane 𝑊𝑝 6,75 Lebar patch 𝐿𝑝 4,82 Panjang patch 𝐿𝑓 2,665 Panjang feeder 100 Ω 𝑊𝑓 1,15 Lebar feeder 100 Ω 𝐿𝑓1 4,15 Panjang feeder 50 Ω 𝑊𝑓1 1,4 Lebar feeder 50 Ω 𝑊𝑗𝑢𝑛𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 10,89 Lebar T-junction 𝐸 2,3 Panjang slot vertikal 𝐷 5,4 Panjang slot horisontal 𝐹 0,9 Lebar slot ℎ 1,575 Tebal substrat
Desain Antena Mikrostrip Rectangular Patch Array 1 × 2 dengan U- Slot Frekuensi 28 GHz

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil dari simulasi antena yang menggunakan rectangular patch yang disusun secara array 1 × 2 dilakukan analisis baik yang menggunakan U- Slot maupun tanpa slot. Parameter yang digunakan untuk dianalisis antara lain nilai return loss (S 11 ), bandwidth, nilai axial ratio yang digunakan untuk mengetahui jenis polarisasi, serta gain secara dua dimensi dan tiga dimensi untuk mengetahui pola radiasi.

## 3.1 Analisis Perubahan Bandwidth
Bandwidth merupakan rentang frekuensi  yang dibatasi oleh nilai return loss (S 11 ) tertentu. Pada penelitian ini batas nilai return loss yang digunakan yaitu kurang dari -15 dB. Return loss sebuah  parameter  yang  digunakan  untuk  mengetahui  seberapa  daya  yang  hilang  akibat pantulan dari  saluran  transmisi  sehingga tidak dapat diradiasikan  secara utuh  oleh  antena. Hasil grafik return loss hasil simulasi dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Hasil Simulasi Return Loss Rectangular Patch Array 1 × 2 Non- Slot dan Slot.
Gambar 6 menunjukkan hasil simulasi nilai return loss menggunakan rectangular patch yang disusun secara array 1 × 2 baik menggunakan slot maupun tanpa slot.  Dari kurva tersebut, didapatkan nilai return loss untuk antena non-slot mencapai nilai di bawah -15 dB pada rentang frekuensi 27,5 GHz - 28,89 GHz, sedangkan untuk antena yang menggunakan slot memiliki frekuensi kerja dari 27,5 GHz - 29,12 GHz. Hal ini berarti bahwa masih terdapat 380 MHz untuk mencapai frekuensi 29,5 GHz. Nilai return loss minimum terjadi pada frekuensi 28 GHz baik yang  tanpa slot  maupun  menggunakan  slot  dengan  nilai  -23,57  dB  dan  -29,38  dB.  Hal  ini menandakan bahwa antena dapat bekerja pada frekuensi resonansi yang diinginkan, yaitu 28 GHz.  Berdasarkan  hasil  simulasi return  loss  tersebut,  besar  bandwidth  antena  yang  tanpa menggunakan slot  sebesar  1,39  GHz,  sedangkan  dengan  slot  sebesar  1,62  GHz.  Terjadi peningkatan bandwidth antena sebesar 230 MHz atau sebesar 16,54 % dari bandwidth awal antena.  Dengan  demikian  antena  yang  menggunakan slot  telah  memenuhi  spesifikasi bandwidth yang diinginkan. Selain itu, dengan melakukan penambahan slot pada patch antena dapat menurunkan nilai return loss, semakin kecil nilai return loss maka daya yang dipantulkan semakin kecil.

## 3.2 Analisis Perubahan Gain
Gain merupakan nilai perbandingan intensitas daya kearah tertentu terhadap intensitas daya yang didapatkan dari antena referensi yang meradiasikan daya secara isotropis. Pengukuran gain berkaitan dengan seberapa keterarahan antena untuk meradiasikan pada arah tertentu.
Semakin  tinggi gain  antena,  maka  arah  radiasi  antena  semakin  terarah  ke  sudut  yang diinginkan. Pada Gambar 7 dan 8 dapat dilihat hasil simulasi nilai gain maksimum antena.
Pada  Gambar  7  merupakan  hasil  simulasi  nilai gain  antena  maksimum  secara  tiga  dimensi menggunakan rectangular  patch dengan rectangular  patch array 1x2. Dimana didapat nilai gain  maksimum  antena  rectangular  patch  sebesar  6,70  dB,  sedangkan  untuk  antena rectangular  patch  array  1x2  sebesar  7,08  dB.  Dengan  demikian,  dengan  melakukan penyusunan  antena array  dapat  meningkatkan gain  antena  sebesar  1,09  kali.  Penggunaan elemen  yang  semakin  banyak  dapat  menghasilkan gain  yang  semakin  besar (Errifi  , Baghdad, Badri, & Sahel, 2010).
Gambar 7. Hasil Simulasi Gain Rectangular Patch dan dengan Rectangular Patch Array 1 × 2 Non- Slot (kanan).
Gambar 8 menunjukkan hasil simulasi nilai gain maksimum secara tiga dimensi menggunakan rectangular patch yang disusun secara array 1 × 2 baik menggunakan slot maupun tanpa slot. Nilai gain  maksimum  antena  tanpa  menggunakan  slot  sebesar  7,08  dB,  sedangkan  untuk antena yang menggunakan slot sebesar 7,52 dB. Dengan demikian, antena yang dirancang telah  sesuai  dengan  spesifikasi  yang  telah  diharapkan,  yaitu  lebih  dari  7  dB.  Selain  itu, penambahan slot dapat meningkatkan  gain  antena  sebesar  1,1  kali.  Sehingga  penyusunan antena  menjadi array  1 × 2  dengan  penambahan  U- Slot  dapat  meningkatkan  gain  sebesar 20,34% dari gain antena tanpa array. Hal ini menandakan bahwa antena yang disusun secara array 1 × 2 telah memenuhi spesifikasi yang dirancang.
Gambar 8. Hasil Simulasi Gain Rectangular Patch Array 1 × 2 Non- Slot (kiri) dan dengan Slot (kanan).

## 3.3 Analisis Perubahan Axial Ratio
Axial ratio merupakan nilai perbandingan antara sumbu mayor dan sumbu minor pada bidang medan listrik suatu antena yang dinyatakan dalam dB. Nilai axial ratio dapat dijadikan acuan untuk menentukan jenis polarisasi suatu antena. Nilai axial ratio yang berada pada rentang
Desain Antena Mikrostrip Rectangular Patch Array 1 × 2 dengan U- Slot Frekuensi 28 GHz
3 dB – 40 dB menandakan antena memiliki polarisasi ellips, sedangkan jika memiliki nilai axial ratio lebih dari 40 dB menandakan antena berpolarisasi secara linear. Nilai axial ratio dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9 menunjukkan hasil simulasi nilai axial ratio menggunakan rectangular patch yang disusun secara array 1 × 2 baik menggunakan slot maupun tanpa slot.  Dari kurva tersebut, pada kondisi arah pancar utama yaitu pada 𝜑 = 0 ° (antena mengarah ke depan) didapatkan nilai axial ratio untuk antena tanpa menggunakan slot memiliki nilai sebesar 48,45 dB dan nilai terbesar berada pada sudut 30 ° . Antena yang menggunakan slot pada kondisi arah pancar utama yaitu pada 𝜑 = 0 ° (antena mengarah ke depan) memiliki nilai axial ratio sebesar 40,42 dB dan nilai terbesar pada sudut 230 ° . Untuk sudut lainnya memiliki nilai rata-rata axial ratio diatas 40 dB. Berdasarkan hasil simulasi tersebut, maka antena yang dirancang menghasilkan polarisasi linear sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan. Hal ini dikarenakan antena memiliki nilai axial ratio lebih dari 40 dB meskipun penambahan slot menyebabkan penurunan nilai axial ratio suatu antena.
Gambar 9. Hasil Simulasi Nilai A xial Ratio Rectangular Patch Array 1 × 2 Non- Slot dan dengan Slot.

## 3.4 Analisis Perubahan Pola Radiasi
Pola radiasi merupakan bentuk grafis dua dimensi yang menggambarkan sifat pancaran dari antena.  Terdapat  dua  hal  dalam  peninjauan  pola  radiasi,  yaitu  secara  elevasi  yang direpresentasikan sebagai theta ( 𝜃 ) dan secara azimuth yang direpresentasikan sebagai phi ( 𝜑 ). Pada Gambar 9 dan Gambar 10 dapat dilihat bentuk Pola Radiasi secara dua dimensi.
Gambar 10. Hasil Simulasi Pola Radiasi (kiri) dan Perhitungan Lebar Sudut Beamwidth (kanan) Rectangular Patch Array 1 × 2 secara Elevasi. -30 -20 -10 0 -30 -20 -10 0 24,67 ° 348,48 ° 17,52 ° 316,63 °
Gambar 10 dan Gambar 11 menunjukkan pernyataan secara grafis pola radiasi secara dua dimensi antena rectangular patch array 1 × 2 yang menggunakan slot dan non-slot. Pada arah elevasi antena yang menggunakan slot maupun non-slot memiliki arah pancar maksimum pada sudut  10 ° dan 0° ,  sedangkan  untuk  arah  azimuth  pada  sudut  -20 ° baik  menggunakan slot maupun non- slot. Sehingga, dari arah elevasi maupun azimuth antena memiliki pola radiasi secara unidireksional, hal ini juga dibuktikan dengan arah pancar lebih dominan ke arah atas (sumbu positif). Selain itu, penambahan slot tidak terlalu berpengaruh pada perubahan pola radiasi  antena.  Meski  demikian,  antena  yang  dirancang  dapat  memenuhi  spesifikasi  pola radiasi antena, yaitu unidireksional.
Gambar 11. Hasil Simulasi Pola Radiasi (kiri) dan Perhitungan Lebar Sudut Beamwidth (kanan) Rectangular Patch Array 1 × 2 secara Azimuth.
Tabel 3 menunjukkan perubahan nilai HPBW suatu antena. HPBW atau Half Power Beamwidth. Beamwidth  merupakan  lebar  berkas  pola  radiasi  pada  main  lobe  yang  dinyatakan  dalam derajat.  Pengukuran  HPBW  meninjau beamwidth  dengan  pengurangan  daya  sebesar  3  dB terhadap peak gain dari antena. Dari tabel tersebut, menunjukkan hasil simulasi nilai HPBW secara elevasi dan azimuth pada antena rectangular patch array 1 × 2 yang menggunakan slot dan non- slot. Nilai HPBW antena tanpa menggunakan slot dan dengan slot pada arah elevasi sebesar 60,89 ° dan 36,19 ° , sedangkan pada arah azimuth sebesar 71,04 ° dan 65,79 ° . Dengan demikian, penambahan slot yang berbentuk huruf U dapat mengurangi nilai HPBW antena baik secara elevasi maupun azimuth.
Tabel 3. Perubahan Nilai HPBW Antena. Parameter Jenis Antena Tanpa Slot Dengan U- Slot HPBW Elevasi 60,89 ° 36,19 ° HPBW Azimuth 71,04 ° 65,79 °

## 3.5 Analisis Kinerja Simulasi
Perbandingan hasil simulasi parameter antena pada frekuensi 28 GHz menggunakan slot dan tanpa slot serta spesifikasi antena yang dirancang dapat dilihat pada Tabel 4. Perancangan antena dengan penambahan slot yang berbentuk huruf U pada patch antena berdampak pada peningkatan bandwidth  antena  hingga  230  MHz  serta  menurunkan  nilai  return  loss  pada antena dan  meningkatkan gain antena. Antena  yang  dirancang  telah  memenuhi  spesifikasi yang diharapkan yaitu 27,5 GHz – 29,1 GHz dengan gain ≥ 7 dB dan memiliki pola radiasi unidireksional.
-30 -20 -10 0 -30 -20 -10 0 32,69 ° 326,9 ° 36,16 ° 325,12 °
Desain Antena Mikrostrip Rectangular Patch Array 1 × 2 dengan U- Slot Frekuensi 28 GHz
Tabel 4. Perbandingan Hasil Simulasi Kinerja Antena.
Parameter Spesifikasi Tanpa Slot Dengan U- Slot Frekuensi Resonansi 28 GHz 28 GHz 28 GHz Rentang Frekuensi 27,5 GHz – 29,1 GHz  27,5 GHz – 28,89 GHz 27,5 GHz – 29,12 GHz Return Loss < -15 dB -23,57 dB -29,38 dB Bandwidth 1,6 GHz 1,39 GHz 1,62 GHz Gain Maximum ≥ 7 dB 7,08 dB 7,52 dB Axial Ratio > 40 dB 48,45 dB 40,42 dB Polarisasi Linear Linear Linear Polaradiasi Unidireksional Unidireksional Unidireksional

## 4. KESIMPULAN
Pengujian dan analisis simulasi antena mikrostrip rectangular patch array 1 × 2 pada frekuensi 28 GHz telah dilakukan. Hasil dari simulasi menunjukkan bahwa antena dengan penambahan slot yang berbentuk U dapat menghasilkan nilai return loss sebesar -29,38 dB, sehingga terjadi peningkatan bandwidth antena sebesar 230 MHz atau 16,54% dari bandwidth antena awal. Gain maksimum yang dihasilkan memenuhi spesifikasi, yaitu sebesar 7,52 dB. Penambahan slot dapat meningkatkan gain antena sebesar 20,34%. Pola radiasi yang dihasilkan baik secara elevasi  maupun  azimuth,  yaitu  unidireksional.  Penambahan slot  dapat menurunkan  derajat HPBW.  Polarisasi yang dihasilkan, yaitu polarisasi linear dengan nilai axial ratio lebih dari 40 dB. Penambahan slot dapat menurunkan nilai axial ratio suatu antena. Selain itu, hasil simulasi menunjukkan bahwa antena yang dirancang berpotensi untuk digunakan pada teknologi 5G, karena telah memenuhi standar yang direkomendasikan. Langkah kedepaanya, akan dilakukan pengukuran terhadap antena yang telah dirancang.

## DAFTAR RUJUKAN
5G Americas White Paper on 5G Spectrum Recomendations. (2017). 5G Americas.
Ardianto, F. W., Adriansyah, N. M., & Syihabuddin, B. (2018). Analisis Simulasi Antena MIMO
4 4 Susunan Persegi dan Sirkular pada Frekuensi 15 GHz. Jurnal Nasional Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, 174-182.
Ather, S. N., & Singhal, P. K. (2013). Truncated Rectangular Microstrip Antenna with H and U Slot  for  Broadband. International  Journal  of  Engineering  Science  and  Technology (IJEST), 114-118.
Balanis, C. A. (2005). Antena Theory Analysis and Design 3nd Edition. USA: Wiley Interscience.
Errifi , H., Baghdad, A., Badri, A., & Sahel, A. (2010). Design and Simulation of Microstrip Patch Array Antenna with High Directivity for 10 GHz Applications. International Symposium on Signal Image Video and Communications (hal. 19-21). Marrakech, Maroc: ISIVC.
Firmansyah,  T.,  Purnomo,  S.,  Fatonah,  F.,  &  Nugroho,  T.  H.  (2015).  Antena  Mikrostrip Rectangular Patch 1575,42 MHz dengan Polarisasi Circular untuk Receiver GPS. Jurnal Nasional Teknik Elektro dan Teknologi Informasi (JNTETI), 2301 - 4156.
Hakimi, S., & Rahim, S. K. (2014). Millimeter-wave microstrip Bent line Grid Array antenna for 5G mobile communication networks. Asia-Pacific Microwave Conference (APMC) (hal. 622 - 624). Japan: IEEE.
Kakkar, A., Nirdosh, Tripathy, M. R., & Singh, A. K. (2017). Design and Analysis of Slotted Antenna Array for 5G Application. Progress In Electromagnetics Research Symposium — Fall (PIERS — FALL) (hal. 459-463). Singapore, Singapore: IEEE.
Prabhu, V. S., Archana, R., Mercy, A. M., & Sree, G. B. (2017). Design and Simulation of Single patch and Linear Array (1x3) for Smart Antenna Applications. International Journal of Electronics and Communication Engineering, 208-212.
Qamar,  F.,  Siddiqui,  M.  H.,  Dimyati,  K.,  Noordin,  K.  A.,  &  Majed,  M.  B.  (2017).  Channel Characterization of 28 and 38 GHz MMWave Frequency Band Spectrum for the Future 5G. IEEE 15th Student Conference on Research and Development (SCOReD) (hal. 291- 296). Putrajaya, Malaysia: IEEE.
Ruswanditya, A. S., Wijanto, H., & Wahyu, Y. (2017). Mimo 8x8 Antenna with Two H-Slotted rectangular patch array for 5G access radio at 15 GHz. International Conference on Control,  Electronics,  Renewable  Energy  and  Communications  (ICCREC)  (hal.  221  - 226). Yogyakarta, Indonesia: IEEE.
Sinaga, K. J., Nur, L. O., & Syihabuddin, B. (2017). Perancangan Antena Array 1×2 Rectangular Patch  Dengan  U-Slot  Untuk  Aplikasi  5G. Seminar  Nasional  Inovasi  Dan  Aplikasi Teknologi Di Industri 2017, (hal. B34.1 - B34.9). Malang.
Singh,  I.,  &  Tripathi,  V.  (2011).  Micro  strip  Patch  Antenna  and  its  Applications:  a  Survey. International Journal of Computer Techonlogy and Applications, 1595–1599.
Tateishi, K., Kurita, D., Harada, A., Kishiyama, Y., Itoh, S., Murai, H., . . . Ökvist, P. (2017). Experimental Evaluation on 5G Radio Access Employing Multi-user MIMO at 15 GHz Band. 14th IEEE Annual Consumer Communications & Networking Conference (CCNC)
(hal. 951 - 956). Las Vegas: IEEE.
Wiyanto, E., Alam, S., & Harsono, B. (2018). Realisasi dan Pengujian Antena Mikrostrip Array 4 Elemen dengan Polarisasi Melingkar untuk Aplikasi 4G/LTE. ELKOMIKA: Jurnal Teknik Energi Elektrik, Teknik Telekomunikasi, & Teknik Elektronika, 244-258.