## DUAL BAND ANTENA DESIGN MIKROSTRIP DENGAN BENTUK SLOT BYEMAX UNTUK PENERAPAN FREKUENSI 2.1 GHz LTE
Yusnita Rahayu    Zikri Pradana Program Studi Teknik Elektro, Universitas Riau Kampus Binawidya KM 12,5 Simpang Baru Panam, Pekanbaru 28293 Email: yusnita.rahayu@lecture.unri.ac.id   zikri.pradana@student.unri.ac.id
Abstrak -- Antena  dual-frequency  merupakan  antena  alternatif  yang  dapat  digunakan  untuk  sistem radio yang bekerja pada  dua kanal frekuensi yang  berbeda jauh.  Ketika dua  frekuensi kerja terpisah dengan  jarak  yang  cukup  jauh,  sebuah  struktur  patch  dual-frequency  dapat  dirancang  untuk menghindari  penggunaan  antena  yang  terpisah.  Antena  mikrostrip  adalah  salah  satu  solusi  antena dual-frequency  yang  dapat  dikembangkan, karena  memiliki  bentuk  sederhana,  unjuk  kerja  yang  baik dan mudah dalam instalasinya.Jurnal ini membahas desain dari elemen antena dengan cylinder patch dengan  slot  byemax  yang  terobsesi  dari  film  animasi.  Patch  mikrostrip  antena  dirancang  dengan menggunakan  perhitungan  lebar  patch  (wp)  dan  panjang  patch  (lp).  Desain  dan  simulasi  antena mikrostrip membutuhkan software CST.
Kata kunci : LTE, Antena mikrostrip 2.1 GHz, Dual band
Abstract -- Frequency antenna is an alternate antenna that can be used for a radio system that works on two different frequency channels away. When two separate operating frequency by a considerable distance,  a  dual-frequency  patch  structure  can  be  designed  to  avoid  using  a  separate  antenna. Microstrip  antenna  is  a  dual-frequency  antenna  solution  that  can  be  developed,  because  it  has  a simple  shape,  good  performance  and  easy  in  this  instalasinya.Jurnal  discuss  the  design  of  patch antenna  elements  with  a  cylinder  with  a  slot  byemax  obsessed  from  the  animated  film.  Microstrip patch  antenna  was  designed  using  the  patch  width  calculation  (wp)  and  the  length  of  the  patch  (lp). Microstrip antenna design and simulation software CST need.
Keywords : LTE, Microstrip antenna, 2.1 GHz, Dual band

## PENDAHULUAN
Perkembangan  telekomunikasi  saat  ini  sangat pesat  seiring  dengan  peningkatan  kebutuhan layanan  yang  cepat  dan  efisien.  Tekhnologi  LTE ini lebih memiliki kecepatan transmisi yang tinggi dibandingkan  dengan  tekhnologi  (2G  dan  3G). Dengan adanya Tekhnologi LTE harus digunakan  dengan  efesien  dan  semaksimal mungkin  (El-Feghi et.  al .,  2014)  (Anisah,  2012) (Oktauliah et. al., 2017).
Literatur  yang  dijadikan  acuan  dalam penelitian  ini  berjudul  ― Dual-Band  Wearable Textile  Antenna  on  an  EBG ‖  penelitian  ini membahas  tentang  antena  menggunakan EBG (Elektromagnetic  Band  Gap) yang  berkerja  pada dua frekuensi (Salonen et. al ., 2004) (Lee et. al ., 2004).  Untuk  membuat  antena microstrip yang dapat  meningkatkan bandwidth pada  frekuensi dual  band  menggunakan  impedansi  atau  strip yang rasionya relevan untuk membuat bandwidth yang  cukup  besar  (Richards et.  al. ,  1985) (Davidson et.al ., 1985). Beberapa teknik penambahan  atau  perubahan  pada  ukuran substrate,  patch,  ground  dan  pencatu  untuk menghasilkan  tambahan bandwidth yang  lebih baik  (Sanz-Izquierdo et.  al. ,  2006)  (Salonen
et.al., 2009). Frekuensi dari dual band sebenarnya  adalah  keuntungan  dalam  hal mengurangi  gangguan  pada  frekuensi.  Cakupan dual  band  yang  paling  mudah  diperoleh  dengan menggunakan  antena microstrip (Zhu  and Langley, 2007) (Wang et.al ., 2006). Bagian  yang digunakan  untuk  mendesain  antena  ditumpuk sebagai satu elemen subtrate,  patch dan ground (Dai et.al .,  2008)  (Tsai  and  Hsue,  2004). Penelitian  menggunakan  EGP  didesain  dual frekuensi  yang  akan  memunculkan  koneksi jaringan  yang  lebih  baik  pada  frekuensi  dual band (Chang et. al ., 2004) (Tarvas and Isohatala, 2000).  Sejumlah  publikasi  telah  menyediakan berbagai  solusi  untuk  frekuensi  dual  band. Frekuensi  dari  dual  band  bisa  didapat  didapat dengan mudah (Sudha and Vedevathy, 2002).
Paper ini membahas tentang perancangan antena  mikrostrip patch  cylinder yang  dapat diaplikasikan  untuk  LTE  yang  bekerja  pada frekuensi 2,1 GHz dengan menggunakan software  CST.  Untuk  mendapatkan    hasil  dual band  dan bandwidth yang  lebar  lebih  dari  100 MHz, yang terdiri dari slot yang berbentuk bymax untuk memperoleh pola radiasi dan gain ≥ 2 dBi.

## GEOMETRI ANTENA
Perancangan  antena  mikrostrip  bentuk persegi  dan  silinder  yang  beroperasi  difrekuensi 2.1  GHz subtrate nya  yang  menggunakan FR-4 lossy , patch nya menggunakan copper (pure) dan ground  terbuat  dari copper  (pure) sama  dengan yang digunakan pada patch.

## Perancangan Parameter Antena
Perhitungan lebar patch (W) Lebar patch dihitung dengan Persamaan (1):
𝑊𝑝 =
(1)
Keterangan c = Kecepatan cahaya (3x108 m/s )
= Frekuensi kerja antena = Konstanta dielektrik substrat Sedangkan
untuk
menentukan pertambahan  panjang  dari l akibat  adanya fringing  effect .  Pertambahan  panjang  dari l (Δ l ) tersebut di rumuskan dengan Persamaan (2).
Δ 𝐿 =0.412 (2)
Dimana  h  merupakan  tinggi substrate dan adalah konstanta dielektrik efektif yang dirumuskan sebagai Persamaan (3).
= + [1+12 ] (3)
Dimana  dengan  menghitung length dirumuskan sebagai:
𝐿𝑒𝑓𝑓 =
(4)
Dimana  dengan  panjang patch (l)  diberikan  oleh Persamaan (5):
𝐿 = 𝐿𝑟𝑒𝑓𝑓 −2Δ 𝐿 (5)
Penentuan  spesifikasi  antena  bertujuan agar  antena  yang  disimulasikan  dan  dibuat memiliki  sebuah  nilai  standar  yang  harus dipenuhi.  Pada  perancangan  ini  menggunakan FR4  ( lossy )  dengan  ketebalan  1,6  mm  dengan spesifikasi dapat dilihat pada Tabel 1.

## Tabel 1.spesifikasi subtrate
Spesifikasi Keterangan Bahan subtrate FR4(lossy)=4,4 Lebar subtrate(wp) 65 Panjang subtrate(lg) 64,5 Tebal subtrate 1,6

## Gambar 1.dimensi elemen subtrate dan patch
Lalu  pada patch menggunakan Cooper ( pure) dengan  ketebalan  1,6  mm  dengan spesifikasi dapat dilihat pada Tabel 2 berikut.

## Tabel 2.spesifikasi patch
Parameter Keterangan Lebar patch(wp) 60 Panjang patch(lp) 45 Panjang pencatu 50(ohm)(l1) 46 Lebar pencatu(w1) 29,5 x1 25 x2 12 Radius slot silinder(a) 5 D
5
P
26 L
9

## HASIL DAN PEMBAHASAN Antena Mikrostrip Silinder Patch Dengan Slot
Pada  awal  simulasi  dengan  hasil  nilai perhitungan awal dimensi antena tanpa dioptimasi, sebagaimana terlihat pada Gambar 3. Dapat dilihat bahwa antena yang telah disimulasikan tidak bekerja pada rentang frekuensi  yang  telah  ditentukan.  Nilai-nilai parameter  yang  diamati  juga  belum  mencapai sesifikasi  yang  ditentukan.  Perubahan  dimensi
antenna  akan  mempengaruhi  nilai  parameter yang  diamati.  Pada  penelitian  ini,  perubahan dimensi  antenna  dimulai  dari  perubahan  nilai
dimensi  untuk  lp  hingga  didapat  nilai  return  loss, bandwidth dan gain > 2 dBi.
Gambar 3. Simulasi S-parameter
HASIL DAN ANALISA Setelah proses
optimasi dengan menggunakan  slot bymax dilakukan  pada dimensi  antenna,  maka  didapatkan  hasil  berupa nilai-nilai  parameter  yang  berbeda  dari  hasil simulasi  menggunakan  nilai  dimensi  dari  hasil perhitungan.

## Optimalisasi Dimensi Pada Saluran Pencatu
Dapat di lihat pada Tabel 3 dan Gambar 4 bahwa  frekuensi  tengah,  yaitu  pada  frekuensi 2,101  GHz  dengan  panjang  pencatu  43,5  mm, memiliki return  loss sebesar  -21,961dB  dan bandwidth 121  MHz.  Maka  dapat  dikatakan bahwa  panjang  saluran  pencatu  yang  sesuai dengan  frekuensi  tengah  yang  kita  inginkan
adalah  60×45mm  dan  panjang  saluran  pencatu 43,5 mm.
Tabel 3. Return Loss dan Bandwidth pada
Panjang Pencatu Panjang patch (mm) Panjang pencatu (mm) Return loss (dB) Bw (MHz) Frek (GHz) 60×45 39,5 16,087 126 2,071 60×45 40,5 16,842 130 2,008 60×45 41,5 18,080 123 2,089 60×45 42,5 20,300 123 2,095 60×45 43,5 21,961 121 2,101
Gambar 4. Optimalisasi dimensi pada saluran pencatu

## Optimalisasi Dimensi Silinder Patch
Tampak  pada  Tabel  4  dan  Gambar  5, setelah  dilakukan  optimalisasi  ada  perubahan variasi  lebar  pada patch yang  dibuat  adalah mulai  dari  59  mm  hingga  55  mm  dengan kenaikan 1 mm. Berdasarkan data hasil simulasi, diketahui  bahwa  nilai return  loss pada  panjang patch 59×45  mm  dan  memiliki  frekuensi  tengah di 2,101 GHz dengan return loss sebesar -21,961 dB.  Namun,  dari  hasil  ini  bisa  dinyatakan  bahwa karakterisasi pada panjang patch ada perubahan maka  simulasi  kali  ini  sudah  mencapai  syarat- syarat seperti return loss -10 dB telah terpenuhi.
Tabel 4. Return Loss dan Bandwidth pada panjang patch Panjang patch (mm) Panjang pencatu (mm) Return loss (dB) Bw (MHz) Frek (GHz) 59×45 43,5 21,961 121 2,101 58×45 43,5 31,053 127 2,104 57×45 43,5 16,4 108 2,096 56×45 43,5 12,454 880 2,089 55×45 43,5 9,6414 178 2,058

## Gambar 5. Optimalisasi dimensi pada patch

## Hasil Simulasi Pada Antena
Pada  Gambar  6  terlihat  bahwa  pada  nilai return loss dibawah -10 dB impedansi bandwidth antena  berada  pada  rentang  2,038  GHz  sampai
2,159  GHz  dengan  frekuensi  puncak  2,101  GHz dengan return loss - 21,961dB.
Gambar 6. Simulasi S-Parameter
Gambar 7. Pola radiasi pada antena
Pada  Gambar  7  dapat  dilihat    pola  radiasi secara  polar  maka  dapat  ditentukan  Half  Power Beam  Width  (HPBW)  yang  merupakan  sudut batas  untuk  setengah  daya  maksimal  yang diterima  antena.  Pola  radiasi  secara  polar ϕ  =  0 ditunjukkan pada gambar 7, dari gambar tersebut didapatkan HPBW sebesar 86.0 ⁰ .

## KESIMPULAN
Antena  mikrostrip  dual  band patch cylinder dengan slot bymax mampu bekerja pada range frekuensi  2,03  GHz  sampai  2,15  GHz dengan  frekuensi  kerja  2,101  GHz  dengan  lebar bandwidth 121  MHz.  Nilai return  loss dari  hasil simulasi untuk nilai pencatu yang didapat adalah pada  frekuensi  2,101  GHz  dengan  panjang pencatu  43,5  mm, memiliki return  loss sebesar  - 21,961dB  dan bandwidth 121  MHz.  Maka  dapat diambil  kesimpulan  bahwa  panjang  saluran pencatu  yang  sesuai  dengan  frekuensi  tengah yang kita inginkan adalah 59×45mm dan panjang saluran pencatu 43,5 mm.

## REFERENSI
Anisah, Ida. Analisis Link Budget Pada Teknologi Long Term Evolution (LTE) , Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, 2012.
Chang,  S.F.,  Y.  H.  Jeng,  and  J.  L.  Chen,  Dual- band  step-impedance  bandpass  filter  for multimode wireless LANs, Electronics Letters .
2004; 40 (1): 38 –39. http://dx.doi.org/10.1049/el:20040065
Dai,  X.-W.,C.-H.  Liang,B.  Wu,and  J.  Fan,  Novel dual-bandbandpass filter design using
microstrip  open-loop  resonators, Journal  of Electro  Magnetic  Wavesand  Applications , 2008; 22 (2-3): 219 –225.
http://dx.doi.org/10.1163/15693930878416071 2
Davidson,  S.E.,  Long,  Sa.,  and  Richards,  W.F. Dualband  Microstrip  Antenna  With  Monolithic Reactive  Loading, Electronics  Letters., 1985; 21 (20): 936-937. http://dx.doi.org/10.1049/el:19850662
El-Feghi,  Zakaria  Sulima  Zubi,  A  Jamil,  H.  A.
Long  Term  Evolution  Network  Planning  and Performance Measurement. Recent Advances in Image, Audio and Signal Processing. 2014: 171 –177.
Lee,  H.M.,  C.  R.  Chen,  C.  C.  Tsai,  and  C.  M. Tsai,  Dual-band  coupling  and  feed  structure for  microstrip  filter  design, IEEE  MTT-S International  Microwave  Symposium  Digest. , 2004:1971 –1974. htpp://dx.doi.org/10.1109/MWSYM.2004.1338
997
Oktauliah,  F.,  Setiabudi,  D.  dan  Supeno,  B. Analisa  Perencanaan  Jaringan  4G  LTE Gedung  A  Fakultas  Teknik  Universitas Jember menggunakan Radiowave Propagation  Simulator  5.4. SINERGI. 2017; 21 (1): 23-30.
http://dx.doi.org/sinergi.2017.1.004
Richards,  W.F.,  Davidson,  S.E.,  And  Long,  Sa.:
Dualband Reactively Loaded Microstrip
Antenna, IEEE  Transaction  on  Antennas  and Propogation , 1985; 33 (5): 556-561. http://dx.doi.org/10.1109/TAP.1985.1143617
Salonen, P.O., F. Yang, Y. UCLA Rahmat-Samii,
and M. Kivikoski, WEBGA —Wearable electromagnetic  band-gap  antenna, IEEE Antennas Propagational International Symposium , 2004; 1: 455 –459. http://dx.doi.org/10.1109/PS.2004.1329671
Salonen,  P.O.,  Y.  Rahmat-Samii,  H.  Hurme, and M.  Kivikoski,  Dualband  wearable  textile antenna  on  an  EBG  Substrate, IEEE Transactions  on  Antennas  and  Propagation , 2009; 57 (4): 926-935. http://dx.doi.org/10.1109/TAP.2009.2014527
Sanz-Izquierdo,    B.,  F.  Huang,  and  J.  C.
Batchelor, Convert dual band wearable button antenna, IET  Electronics  Letters ,  2006;  42 (12): 668 –670. http://dx.doi.org/10.1049/el:20060482
Sudha,  T.  and  T.  S.  Vedevathy,  A  dual  band circularly  polarized  microstrip  antenna  on  an EBG substrate, IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium , 2002: 68 –71. http://dx.doi.org/10.1109/APS.2002.1016030
Tarvas,  S.  and  A.  Isohatala,  An  internal  dual- band  mobile  phone  antenna, IEEE  Antennas
Propagation Society International Symposium ,
Salt Lake City, UT, 2000: 266 –269. http://dx.doi.org/10.1109/APS.2000.873759
Tsai, L.C. and C. W. Hsue, Dual-band bandpass filters  using  equallength  coupled  serial- shunted  lines  and  Z-transform  technique, IEEE  Transaction  on  Microwave  Theory  an Techniques ,  2004;  52  (4):  1111 –1117.
http://dx.doi.org/10.1109/TMTT.2004.825680 Wang,  B.F.,  and  LO,  Y.T.  Microstrip  antenna  for dual-frequency  operation, IEEE  Transactions on  Antennas  and  Propagation., 1984;  32  (9):
983-943.
http://dx.doi.org/10.1109/TAP.1984.1143459
Wang, J.,Y.-X Guo,B.-Z. Wang,L.-C. Ong, and S.
Xiao,  High-selectivity  dual-band  stepped- impedance bandpass filter, Electronics Letters , 2006; 42 (9): 538 –540. http://dx.doi.org/10.1049/el:20091939
Zhu,  S.  and  R.  J.  Langley,  Dual  band  wearable antennas over EBG substrate, IET Electronics Letters ., 2007; 43 (3): 141 –142. http://dx.doi.org/10.1049/el:20073151