## RANCANG BANGUN ANTENA MIKROSTRIP SIERPINSKI GASKET ARRAY PENGUAT MODEM GSM PADA KENDARAAN MOBIL PRIBADI
M. Yasin Anwar 1 , Dodi Setiabudi 2 , Widya Cahyadi 2
1 Mahasiswa Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Jember
2 Staf Pengajar Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Jember
Email: muhammadyasinanwar@gmail.com

## ABSTRACT
(MENUNGGU  TRANSLETE  BAHASA  INGGRISNYA)  Aluminum  and  aluminum  alloys  have properties  that  are  less  well  when  coMPared  to  steel,  such  as  specific  heat  and  has  a  high conductivity. They are also easily oxidized and form an aluminum oxide Al2O3 which have a high melting point. Consequently, when they are welded the fusion between base and weld metal will be blocked.  Moreover,  if  the  cooling  process  is  too  fast  it  will  form  a  smooth  cavity  ex-pouch  of hydrogen. Friction stir welding (FSW) is a challenging alternative for joining aluminum alloy. In FSW,  process  occur  in  the  solid  state  (solid  state  joining).  In  this  research,  some  attempts  were carried out to find the best quality of welding, in term of mechanical properties and microstructure. Tool rotation speed was varied at 780, 980, 1120 rpm. Whereas, feed rate used was keep constantly at 15 mm/min. The material to be welded is a- 4.0 mm thick aluminum AA 1100 strips. Result showed that the highest strength obtained is 56.528 MPa at 1120 rpm and the lowest strength obtained is 38.472 MPa at 980 rpm. Wormholes and the lack of penetration defects are the main things that reduce the tensile strength. From micro observations known on the grains shape of the stir zone, FeAl3 particles is spread more evenly in matrix of Al  due to the stir process during the welding process. Hardness tests showed that the weld metal is softer than the base metal.
Keywords: Aluminum, welding, FSW

## PENDAHULUAN
Salah satu antena yang dikembangkan saat ini  adalah  antena  mikrostrip,  yang  memiliki keuntungan  yaitu  dimensi  kecil,  ringan,  tipis,. Antena  ini  juga  memiliki  kekurangan  yaitu, Bandwidth yang  sempit, gain yang  rendah,  dan efisiensi  yang  rendah  jika  antena  ini  digunakan sebagai antena penerima.
Modem  (modulator-demodulator)  adalah alat  yang digunakan  untuk  menghubungkan  CPU user dengan  internet.  Alokasi  frekuensi  yang digunakan  modem  GSM  berkisaran  antara  900- 1800 Mhz. Kelebihan modem GSM adalah bentuk yang  kecil,  tidak  memerlukan  kabel.  Dan kekurangan yaitu, kecepatan akses internet kurang maksimal,  yang  bisa  saja  disebabkan  oleh  faktor cuaca dan jarak antara user dan BTS.
Guna  menunjang  kinerja  modem  GSM penulis  akan  merancang  dan  membuat  antena mikrostip  sierpinski  tipe Gasket .  Sebagaimana kekurangan    antena  mikrostip  yaitu, Bandwidth yang sempit, gain yang rendah, dan efisiensi yang rendah jika sebagai antena penerima, maka untuk mengatasi  kekurangan  yang  ada  pada  antena mikrostip  sierpinski Gasket adalah  dengan  cara array ,  yang  disusun  seri,    yang  mana  diharapkan antena  yang  akan  dibangun  dapat  memiliki gain
yang semakin kuat, bandwidht yang semakin lebar dan  menghasilkan  VSWR  dan return  loss yang semakin kecil.

## METODOLOGI PENELITIAN
Blok Diagram Sistem Prinsip kerja dari penelitian ini yaitu antena sebagai  penguat  sinyal  modem  GSM  pada  mobil pribadi  kodisi  bergerak  yaitu  ditunjukkan  pada Gambar  3.1.  Pada  blok  diagram  tersebut  mobil dalam keadaan bergerak dan didalam mobil sedang mengakses  internet  menggunakan  modem  yang dihubungkan dengan antena sierpinski menggunakan  kabel  pigtail  antena.  Antena digunakan  sebagai receiver yang  berfungsi menguatkan  sinyal  yag  diterimanya,  lalu  sinyal yang  telah  dikuatkan  disalurkan  ke  modem  yang telah  terhubung  dengan  laptop  yang  sedang mengakses  internet  dalam  keadaan  begerak menggunakan mobil.
Gambar 3.1 Blog Diagram
Flowchart Perancangan 2 Patch Antena Flowchart  perancangan  2 patch antena disajikan pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Flowchart Antena Gasket Array

## Perancangan Dimensi Antena
Perhitungan  pada  GSM  900: Uplink (890915)Mhz, Downlink (935-960) MHz,  jadi fr = 925MHz.  Mendapatkan  hasil ℎ 𝑒 = 49,767 𝑚𝑚 , dan nilai panjang sisi (S) = 57.46 mm, nilai 𝑆 𝑒 = 57,46 𝑚𝑚 .
Perhitungan  pada  GSM  1800  : Uplink (17101785)  Mhz, Downlink (1805-1880)  MHz, jadi  fr  =  1795  MHz.  Mendapatkan  hasil 𝜉 = 0,87327 𝑚𝑚 ,  panjang  sisi  (S)  57,46  mm,  dan 𝑆 𝑒 = 57,46 𝑚𝑚 , dan untuk nilai ℎ 𝑒 = 49,76 𝑚𝑚 .
Tabel 3.1 Spesifikasi Antena array Dimensi Ukuran mm Lebar substrat  (w) 134.865 Panjang substrat (l) 193.21 Tebal substrat FR4 (h) 1,6 Tinggi patch (w) segitiga 49.76 Panjang patch (l) segitiga 57.46 Lebar feed (w) 10.5 Panjang feed (l) 71.935 Lebar Z (w) 1.72569 Panjang Z (l) 11.228 Jarak elemen patch (d) 121.23 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian Antena Simulasi Menggunakan Software HFSS a. Pengujian Return  loss antena  mikrostip sierpinski
Pada  pengujian  nilai return  loss antena array memiliki nilai sebesar  -23.3823 dB, hal ini telah  memenuhi  standard  kelayakan  antena  yaitu <-10 dB.
Gambar 4.1  Nilai Return loss Sweep 1 (0.7 GHz – 10 GHz)
b. Pengujian VSWR VSWR  dari  hasil  uji  antena array didapatkan  nilai  sebesar  1.1787  dB,  hal  ini  telah memenuhi standard kelayakan antena yaitu <2 dB.
Gambar 4.2 Nilai VSWR Antena Array

## c. Pengujian Gain
Hasil dari pengujian antena array didapatkan nilai gain yaitu 1.852 dBm
Gambar 4.3 Nilai Gain Pada Antena Array
d. Pengujian Bandwidth
Bandwidth adalah  batas  kerja  frekuensi suatu  antena,  dan  pada  pengujian  antena array secara simulasi didapatkan nilai Bandwidth 0,2816 Ghz.

## Gambar 4.4 Besar Bandwidth
Hasil  Fabrikasi  Antena  Mikrostrip Array disajikan pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5 Hasil Fabrikasi Antena Mikrostip Gasket
Array
a. Pengujian Antena dengan menggunkan VNA ( Vektor Network Analyzer )
1) Pengujian Return loss
Pada  pengujian  setelah  di  fabrikasi  dan simulasi  mengalami  perbedaan  yang  signifikan. Saat  frekuensi    1.093  GHz, return  loss sebesar  - 10.68  dB  dan  saat  frekuensi    1.543  GHz, return loss sebesar 15.38 dB, seperti pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6 Data Return loss Hasil Pengujian Antena

## 2) Pengujian VSWR
Saat fekuensi 1.093 GHz, SWR sebesar1.80 dan  saat  1.542  GHz,  SWR  sebesar  1.53,  hasil pengujian  VSWR  antena array seperti  pada Gambar 4.7.
b. Pengujian  Antena  Secara  Realtime  Dalam Keadaan Bergerak
1) Pengujian  Menngunakan  Antena  Default
Modem GSM Pengujian
ini dilakukan hanya menggunakan  antena default modem  GSM  dan tanpa  menggunakan  antena  mikrostip  sierpinski array ,  pengujian  ini  dilakukan  secara outdoor , yang dilakukan secara real dalam keadaan berjalan dengan  kecepatan  yang  berubah-rubah  yaitu  10 Km/Jam,  20  Km/Jam,  30  Km/Jam.  Pengujian dilakukan dengan men- download suatu video pada youtube .
Gambar 4.8 Proses Pengujian Dalam Keadaan Bergerak Tanpa Antena
Pada  saat    kecepatan  10  Km/jam, didapatkan  kecepatan uplink 32,66  Kbps  dan downlink 913,66 Kbps seperti pada Gambar 4.9.
Gambar 4.9 Grafik Uplink Dan Downlink Pada 10 Km/Jam Tanpa Antena
Pada  saat    kecepatan  20  Km/jam, didapatkan  kecepatan uplink 56,76  Kbps  dan downlink 1,52 Mbps seperti pada Gambar 4.10.
Gambar 4.10 Grafik Uplink Dan Downlink Pada 20 Km/Jam Tanpa Antena
Pada saat  kecepatan 30 Km/jam, didapatkan kecepatan uplink 59,15 Kbps dan downlink 1,69 Mbps seperti pada Gambar 4.11.
Gambar 4.11 Grafik Uplink Dan Downlink Pada 30 Km/Jam Tanpa Antena 2) Pengujian  Menggunakan  Antena  Mikrostip Sierpinski Gasket Array Pada  pengujian  ini  antena  tersambung kepada  modem  yang  telah  dihubungkan  dengan kabel  pigtail  yang  tersambung  dengan  laptop. pengujian  ini  dilakukan  secara outdoor ,  yang dilakukan  secara real dalam  keadaan  berjalan dengan  kecepatan  yang  berubah-rubah  yaitu  10 Km/Jam,  20  Km/Jam,  30  Km/Jam.  Pengujian dilakukan dengan men- download suatu video pada youtube . Seperti pada Gambar 4.12.
Gambar 4.12 Proses Pengujian Dalam Keadaan

## Bergerak dengan Antena
Pada saat kecepatan 10 Km/jam, didapatkan  kecepatan uplink 139,91  Kbps  dan downlink 4,36 Mbps seperti pada Gambar 4.13.
Gambar 4.13 Grafik Uplink Dan Downlink Pada 10
Km/Jam Dengan Antena Pada saat kecepatan 20 Km/jam, didapatkan  kecepatan uplink 210,22  Kbps  dan downlink 7,26 Mbps seperti pada Gambar 4.14.
Gambar 4.14 Grafik Uplink Dan Downlink Pada 20 Km/Jam Dengan Antena
Pada saat  kecepatan 30 Km/jam yang telah dilakukan,  maka  didapatkan  data  hasil  pengujian yaitu kecepatan uplink 154,04 Kbps dan downlink 5,11 Mbps seperti pada Gambar 4.15.
Gambar 4.15 Grafik Uplink Dan Downlink Pada 30 Km/Jam Dengan Antena

## KESIMPULAN
Dari penelitian rancang bangun antena mikrostip sierpinski yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa,
1. Pada  pengujian  antena  mikrostip  sierpinski array pada  frekuensi  1.3  GHz  didapatkan data yaitu nilai return loss -23.3823 dB, nilai ini  telah  memenuhi  standard return  loss yaitu  <-10  dB,  VSWR  sebesar  1.1787  dB dan  nilai  inipun  telah  memenuhi  standard VSWR  yaitu  kurang  dari  2  dB, Gain menunjukan  peningkatan  1.5  %  menjadi 1.852  dBm,  dan Bandwidth sebesar  0.2816 GHz.
2. Pengujian return  loss antena  mikrostip sierpinski array menggunakan  alat  VNA ( Virtual
Network Analyzer ), pada pengukuran  menggunakan  VNA  muncul  2 frekuensi  menghasilkan,  nilai return  loss saat frekuensi  1.093 GHz, return loss -10.68
dB  dan  saat  frekuensi    1.543  GHz, return loss 15.38 dB. 3. Pengujian VSWR antena mikrostip sierpinski array menggunakan  alat  VNA
( Virtual  Network  Analyzer ),  menghasilkan nilai  saat  1.093  GHz,  SWR:1.80  dan  saat 1.542 GHz, SWR:1.53.
4. Saat  mengakses  internet  dalam  keadaan bergerak  sangat  mempengaruhi  kualitas sinyal, hal ini dikarenakan modem akan terus mencari BTS yang paling dekat.
5. Antena  simulasi  dan  antena  yang  telah difabrikasi  mengalami  perbedaan  yang cukup  jauh,  hal  ini  bisa  disebabkan  oleh pemfabrikasian antena yang kurang presisi.

## SARAN
Berdasarkan hasil perancangan dan penelitan yang telah dilakukan, terdapat beberapa saran untuk lebih menyempurnakan hasil penelitian ini atau untuk dikembangkan lebih lanjut yakni antara lain,
1. Penguatan antena dapat lebih bagus lagi jika dilakukan array lagi  dengan  penambahan patch pada antena tersebut.
2. Dalam  fabrikasi  antena,  haruslah  sangant teliti,  karena  hal  ini  sangat  mempengaruhi hasil dari fabrikasi.
Perancangan antena akan menghasilkan hasil
yang lebih bagus jika menggunakan software CST Microwave Studi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Alaydrus, Mudrik. 2010. Hybrid Methods in Designing Sierpinski Gasket Antenas . Department of Electrical   Engineering, University of
Mercu Buana, Jalan Meruya Raya Selatan, Jakarta.
[2] Albhasar, dkk. 2009. Teknik Modulasi dan Frekuensi GSM . Yogyakarta :
Universitas Gajah Mada.
[3] Balanis, A. Constantiene. 2005. Antenna Theory Analisis and Design . Canada:
Wiley Interscience.
[4] Darsono. 2012. Rancang Bangun Antena Mikrostrip Dua Elemen Patch Persegi Untuk Aplikasi Wireless Fidelity. Jurnal EECCIS Vol. 6, No. 2: Jakarta.
[5] Waluyo & Novikasari, D.N. 2013. Desain Dan Simulasi Antena Microstrip Semicircular Half U-Slot Untuk Aplikasi
Modem GSM 1800 Mhz . Jurnal ELTEK,
Vol 11.
[6] Kadiran, Sri Anggreini. 2011. Rancang Bangun Antena Mikrostrip Sierpinski
(Sma) Dengan Substrate Fiberglass Epoxy Untuk Jaringan Wlan . Jurnal Orbith  Vol.7, No.1: Semarang.