## Rancang Bangun Antena Semi Circular Dengan Teknik GDS (Defect Ground Structure) untuk Meningkatkan Bandwidth Antena Pada Aplikasi WIFI
Trushero Kharisma Claudiani 1 , Koesmarijanto 2 , Hendro Darmono 3 1,3 Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang, Indonesia
2 Program Studi Teknik Telekomunikasi, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang, Indonesia
1 trushero.diani@gmail.comd, 2 koesmarijanto@polinema.ac.id, 3 hendro.darmono@polinema.ac.id
Abstract — The increasing need for the amount of data sent and the speed of data transmission via wireless technology has resulted in high interest in devices with wide bandwidth. Improving antenna design is one way to increase Bandwidth. The antenna is designed in such a way as to get the antenna parameters that are effective, one of which is to increase the antenna bandwidth. The techniques used to  improve  microstrip  antenna  parameters  is  the  Defect  Ground  Structure  (DGS)  technique.  The  methods  used  are  calculation, simulation and measurement. The results of the semicircular array microstrip antenna without DGS, the return loss parameter value is  -13.7  dB  and  the  VSWR  value  is  1.518  and  has  a  gain  of  1.3  dBi  at  a  frequency  of  2455  MHz.  This  antenna  has  the  form  of  a bidirectional radiation pattern. The antenna bandwidth obtained is 14 MHz. The result of the semicircular array microstrip antenna with DGS, the return loss parameter value is -14.4 dB and the VSWR value is 1.469 and has a gain of 2.8 dBi at a frequency of 2455 MHz. This antenna has the form of a directional radiation pattern. The antenna bandwidth obtained is 10 MHz. The conclusion of this research is that the semicircular array microstrip antenna without DGS has a smaller bandwidth than the semicircular array microstrip antenna with DGS, which is a difference of 3.5 MHz.
Keywords — Antenna, Microstrip, Semicircular, DGS, Wi-Fi, Bandwidth.
Abstrak —Kebutuhan yang semakin meningkat akan banyaknya data yang dikirim dan kecepatan pengiriman data melalui teknologi wireless mengakibatkan tingginya minat terhadap perangkat dengan Bandwidth lebar. Memperbaiki desain antena adalah salah satu cara untuk meningkatkan Bandwidth . Antena didesain sedemikian rupa agar mendapatkan parameter antena yang bernilai efektif salah  satunya  untuk  meningkatkan bandwidth antena.  Salah  satu  teknik  yang  digunakan  untuk  memperbaiki  parameter  antena miksrostrip yaitu teknik Defect Ground Structure (DGS)  dengan metode yang digunakan adalah perhitungan, simulasi dan pengujian. Hasil pengujian antena mikrostrip array semicircular tanpa DGS diperoleh nilai parameter return loss sebesar -13,7 dB dan nilai VSWR sebesar 1,518 serta memiliki gain bernilai 1,3 dBi pada frekuensi 2455 MHz. Antena ini memiliki bentuk pola radiasi bidirectional . Bandwidth antena yang diperoleh sebesar 14 MHz. Hasil pengujian antena mikrostrip array semicircular dengan DGS diperoleh nilai parameter return loss sebesar -14,4 dB dan nilai VSWR sebesar 1,469 serta memiliki gain bernilai 2,8 dBi pada frekuensi 2455 MHz. Antena ini memiliki bentuk pola radiasi directional . Bandwidth antena yang diperoleh sebesar 10 MHz. Kesimpulan dari penelitian ini adalah  antena  mikrostrip array  semicircular tanpa  DGS  mempunyai bandwidth yang  lebih  kecil  dibandingkan  dengan  antena mikrostrip array semicircular dengan DGS yaitu dengan selisih sebesar 3,5 MHz.
Kata kunci— Antena, mikrostrip, semicircular, DGS, Wi-Fi , bandwidth .

## I. PENDAHULUAN
Salah  satu  contoh  alat  yang  menggunakan  teknologi transmisi  wireless  yaitu  Wi-Fi.  Wi-Fi  yang  merupakan singkatan  dari Wireless  Fidelity adalah  perangkat  yang digunakan  untuk  membentuk  jaringan Wireless  Local  Area Network (WLAN). Wi-Fi dapat digunakan untuk mentransfer data, mengakses internet dan juga dapat membentuk jaringan tanpa  adanya  kabel  ( wireless ).  Wi-Fi  Adanya  teknologi transmisi wireless tidaklah lepas dari sebuah komponen yang fungsinya penting  yaitu antenna[1].
Wi-Fi merupakan teknologi yang populer saat ini, memiliki spesifikasi  yaitu  Wi-Fi  802.11b,  Wi-Fi  802.11a,  Wi-Fi 8012.11g, dan Wi-Fi 802.11n. WiFi bekerja pada frekuensi 2,4 GHZ dan 5 GHz, memiliki paling tidak 11 – 13 channel dengan
lebar tiap channel sebesar 1 MHz. Rata – rata Wi-Fi memiliki kecepatan  data  dari  11  Mbps  sampai  dengan  100  Mbps[2]. Kebutuhan  yang  semakin  meningkat  akan  banyaknya  data yang  dikirim  dan  kecepatan  pengiriman  data  mengakibatkan tingginya  minat  terhadap  perangkat  dengan  bandwidth  lebar. Memperbaiki  desain  antena  adalah  salah  satu  cara  untuk meningkatkan bandwidth antenna[3].
Antena  merupakan  suatu  alat  yang  berfungsi  untuk mentransmisikan  gelombang  radio.  Antena  didesain sedemikian rupa agar mendapatkan antena dengan parameter yang bernilai efektif. Salah satu teknik yang digunakan untuk memperbaiki parameter antena miksrostrip yaitu teknik DGS (Defect  Ground  Structure ).  Diharapkan  melalui  perancangan antena  dengan  teknik  DGS  dapat  meningkatkan  bandwidth
terutama  bandwidth  pada  antena.  Teknik  DGS  merupakan suatu teknik yang memberikan suatu pola atau bentuk di bagian ground pada antena.
II. METODE
A. Perancangan Antena
1) Perancangan Elemen Peradiasi
Antenna  yang  direncanakan  memiliki  frekuensi resonansi sebesar 2,442 GHz. Nilai panjang gelombang di riuang bebas 𝜆 ! = 125 mm dan untuk panjang gelombang transmisi  antenna 𝜆 " = 58,925 𝑚𝑚 .  Menggunakan persamaan dibawah ini untuk mendapatkan nilai jari – jari efektif patch [1].
𝑎 ! = # " !"" × % !"" & (1)
Keterangan 𝑎 # = jari – jari efektif patch 𝐿 #$$ = panjang efektif rectangular patch 𝑊 #$$ = lebar efektif rectangular patch Sehingga  didapatkan  nilai  jari–jari  efektif  untuk patch semicircular 𝑎 # = 29.388 𝑚𝑚 . 2) Perancangan Saluran Transmisi Menentukan nilai impedansi dari setiap saluran. Untuk impedansi saluran Zin menggunakan persamaan[2].
𝑍 '( = 60 × ) # * (2)
Keterangan Zin   = impedansi input 𝜆 " = panjang gelombang transimi antenna w     = diameter dari patch semicircular Setelah menentukan impedansi dari setiap saluran transmisi maka  selanjutnya  menghitung  lebar  saluran  transmisi dengan menggunakan persamaan berikut [2]
𝑊 = +,-& √/ $ × 0 12 (3)
Keterangan W  = lebar saluran pencatu
H = lebar substrat
𝜀 % = konstanta dielektrik Zo   = nilai impedansi saluran Untuk menghitung panjang saluran transformer digunakan persamaan berikut [3]
𝐿 3 = + 4 𝜆 5 (4)

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Pengujian return Loss
1) Hasil  Pengujian  return  Loss  dan  VSWR  antenna microstrip array semicircular tanpa DGS
Hasil  pengujian Return  Loss dan VSWR antena mikrostrip array patch semicircular tanpa DGS. Nilai level antena yang diuji dapat dilihat pada Gambar 1
Gambar 1. Hasil pengujian Return Loss antena mikrostrip array semicircular

## tanpa DGS
Nilai level daya antena yang telah diperoleh digunakan untuk  menghitung  nilai Return  Loss .  Dengan  persamaan berikut:
R & =   Level '() − Level *+,, − ATT -. (5)
Keterangan :
R & : Return Loss Level '() : level daya dari antena yang diuji
Level *+,, : level daya referensi
ATT -. : attenuasi dari directional copler
R & =   Level '() − Level *+,, − ATT -. R & =   −77,0 dBm − (−31,4 dBm) − (−20) =   −25,6 dB
Nilai Return Loss akan digunakan untuk mencari nilai koefisien  pantul  yang  nantinya  nilai  koefisien  pantul digunakan untuk menghitung nilai VSWR .
R 6 = 20 Log |Γ| (6) |Γ|= 10 %&'.) &* = 0.052 𝑉𝑆𝑊𝑅 = +7 |9| +: |9| 𝑉𝑆𝑊𝑅 = 1 +  0,052 1 −  0,052 = 1,109
Menurut  Gambar  1  pada  marker  1  dengan  frekuensi 2442 MHz didapatkan nilai level antena yaitu -64,9 dBm
dengan nilai level referensi -31,2 dan pada marker 2 dengan frekuensi 2381 MHz didapatkan nilai level antena yaitu - 77,0 dBm dengan level referensi -31,4 dBm, untuk atenuasi directional coupler sebesar -20.

## TABEL I HASIL PERHITUNGAN NILAI RETURN LOSS DAN VSWR
Marker Frekuensi Return Loss VSWR 1 2442 MHz -13,7 dB 1,518 2 2381 MHz -25,6 dB 1,109
2) Hasil  Pengujian  Return  Loss  dan  VSWR  antenna Mikrostrip Array Semicircular dengan DGS
Gambar 2. Hasil pengujian Return Loss antena mikrostrip array semicircular dengan DGS
Nilai Return Loss didapatkan dengan menggunakan persamaan berikut R & =   Level '() − Level *+,, − ATT -.
R & =   −76,1 dBm − (−31,8 dBm) − (−20) =   −24,6 dB
Nilai Return Loss akan digunakan untuk mencari nilai koefisien  pantul  yang  nantinya  nilai  koefisien  pantul digunakan untuk menghitung nilai VSWR .
R & = 20 Log |Γ|
|Γ|= 10 !"#." "% = 0,061 𝑉𝑆𝑊𝑅 = /0 |3|
/4 |3|
𝑉𝑆𝑊𝑅 = /0 !,!6/ /4 !,!6/ = 1,12
Menurut  Gambar  2  pada  marker  1  dengan  frekuensi 2442 MHz didapatkan nilai level daya antena yaitu -65,6 dBm dengan nilai level referensi -31,2 dan pada marker 2 dengan frekuensi 2402 MHz didapatkan nilai level antena yaitu -76,1 dBm dengan level referensi -31,8 dBm, untuk atenuasi directional coupler sebesar -20
T ABEL II H ASIL PERHITUNGAN NILAI R ETURN L OSS DAN
VSWR Marker Frekuensi Return Loss VSWR 1 2442 MHz -14,4 dB 1,469 2 2402 MHz -24,2 dB 1,12

## B. Hasil Pengujian Gain
Pengujian gain dari  antena  mikrostrip array  semicircular tanpa DGS dan antena mikrostrip array semicircular dengan DGS dapat dilihat pada tabel berikut.
T ABEL III H ASIL P ENGUJIAN G AIN A NTENNA U NDER T EST Frekuensi (MHz) Gain antena mikrostrip array semicircular tanpa DGS (dBi) Gain antena mikrostrip array semicircular dengan DGS (dBi) 2,435 -4,7 -11,0 2,440 -0,4 -15,2 2,442 -12,2 -13,9 2,445 -12,0 -12,4 2,450 -3,2 -4,7 2,455 1,3 2,8 2,460 0,4 1,3 2,465 -3,2 1,4 2,470 -7,2 -9,4 2,475 -5,9 -9,2
Hasil  pengujian gain dari  antena  mikrostrip array semicircular tanpa  DGS  yang  didapatkan  direpresentasikan pada grafik berikut ini
Gambar 3. Grafik pengujian gain untuk antena mikrostrip array semicircular tanpa DGS
Nilai gain yang bernilai positif berada pada frekuensi 2455 MHz dan 2460 MHz. Besar frekuensi tersebut tidak termasuk dari  frekuensi  resonan  desain  antena.  Sehingga  dikatakan antena ini tidak resonan. Nilai gain yang paling besar berada pada  frekuensi  2445  MHz  sebesar  1,3  dBi. Bandwidth yang didapatkan sebagai berikut
𝐵𝑊 =   𝑓 7/ − 𝑓 8/
(7)
𝐵𝑊 =  2,465 − 2,452 𝐵𝑊 = 13 MHz
Gambar 4. Grafik pengujian gain untuk antena mikrostrip array semicircular tanpa DGS
Nilai gain yang bernilai positif berada pada frekuensi 2455 dan 2460 MHz. Besar frekuensi tersebut tidak termasuk dari frekuensi resonan desain antena. Sehingga dikatakan antena ini tidak  resonan.  Nilai gain yang  paling  besar  berada  pada frekuensi  2445  MHz  yaitu  sebesar  2,8  dBi. Bandwidth yang didapatkan sebagai berikut.
𝐵𝑊 =   𝑓 !" − 𝑓 #" 𝐵𝑊 =  2467 − 2457 𝐵𝑊 = 10 MHz
C. Hasil Pengujian Pola Radiasi Pengujian pola radiasi dari kedua AUT dapat dilihat pada tabel berikut
T ABEL IV H ASIL P ENGUJIAN P OLA R ADIASI Sudut 2,442 MHz Antena mikrostrip array semicircular tanpa DGS Antena mikrostrip array semicircular dengan DGS Level daya (dBm) Normalisari (dB) Level daya (dBm) Normalisai (dB) 0 -75,2 -5,9 -74,2 -9,8 10 -72,8 -3,5 -74,8 -10,4 20 -69,3 0 -72,7 -8,3 30 -71,2 -1,9 -69 -4,6 40 -69,8 -0,5 -72 -7,6 50 -72,2 -2,9 -76,6 -12,2 60 -75,2 -5,9 -69,6 -5,2 70 -75 -5,7 -72,9 -8,5 80 -75 -5,7 -76,7 -12,3 90 -73 -3,7 -72,5 -8,1 100 -72,1 -2,8 -73 -8,6 110 -73,3 -4 -71,9 -7,5 120 -75 -5,7 -74,9 -10,5 130 -75,8 -6,5 -74,5 -10,1 140 -75 -5,7 -72,4 -8 150 -74,1 -4,8 -71,1 -6,7 160 -76 -6,7 -69,5 -5,1 170 -75 -5,7 -71 -6,6 180 -76,3 -7 -77 -12,6 190 -76,6 -7,3 -76,9 -12,5 200 -76,7 -7,4 -75 -10,6 210 -75,8 -6,5 -69,1 -4,7 220 -75,7 -6,4 -72,1 -7,7
Sudut 2,442 MHz Antena mikrostrip array semicircular tanpa DGS
Antena mikrostrip array semicircular dengan DGS Level daya (dBm) Normalisari (dB) Level daya (dBm) Normalisai (dB) 230 -74,8 -5,5 -67,7 -3,3 240 -76,1 -6,8 -69,8 -5,4 250 -73 -3,7 -72,8 -8,4 260 -73,1 -3,8 -75 -10,6 270 -75,4 -6,1 -77 -12,6 280 -74,2 -4,9 -72 -7,6 290 -75,4 -6,1 -71,7 -7,3 300 -73,2 -3,9 -65,7 -1,3 310 -70,3 -1 -64,9 -0,5 320 -69,4 -0,1 -64,8 -0,4 330 -72,5 -3,2 -64,4 0 340 -74,2 -4,9 -67,4 -3 350 -74,3 -5 -73,2 -8,8 360 -74,3 -5 -75,3 -10,9
Gambar 5. Diagram polar pola radiasi untuk antena mikrostrip array semicircular tanpa DGS
Nilai  HPBW  direpresentasikan  dengan  melakukan pengurangan nilai sudut tertinggi dengan sudut terendah yang menghubungkan titik pusat lingkaran dengan titik daya bernilai sebesar -3 dB. Nilai HPBW berdasarkan diagram polar dapat diketahui yaitu sebagai berikut:
HPBW 1 HPBW 1 = 330˚ - 303˚ HPBW 1 = 27˚ HPBW 2 HPBW 2 = 51˚ - 12˚ HPBW 2 = 39˚ HPBW total HPBW total = 27˚ + 39˚ = 66˚
Pola  radiasi  yang  ditampilkan  pada  diagram  polar  antena mikrostrip array semicircular dengan DGS yaitu bidirectional .
Gambar 6. Diagram polar pola radiasi untuk antena mikrostrip array semicircular dengan DGS
Nilai  HPBW  direpresentasikan  dengan  melakukan pengurangan nilai sudut tertinggi dengan sudut terendah yang menghubungkan titik pusat lingkaran dengan titik daya bernilai sebesar  -3dB.  Nilai  HPBW  berdasarkan  diagram  polar  dapat diketahui yaitu sebagai berikut:
HPBW = 341˚ - 298˚ HPBW = 41˚
Pola  radiasi  yang  ditampilkan  pada  diagram  polar  antena mikrostrip array semicircular dengan DGS yaitu directional .
IV. KESIMPULAN
A. Kesimpulan Pengujian antena mikrostrip array semicircular tanpa DGS didapatkan nilai return loss untuk frekuensi 2381 MHz sebesar -25,6 dB; VSWR sebesar 1,109; nilai Gain terbesar sebesar 1,3 dBi; dengan pola radiasi bidirectional ; nilai HPBW 1 sebesar 27˚ dan nilai HPBW 2 sebesar 39˚.
Pengujian antena mikrostrip array semicircular tanpa DGS didapatkan nilai return loss untuk frekuensi 2402 MHz sebesar -24,2 dB; VSWR sebesar 1,12; nilai Gain terbesar sebesar 2,8 dBi; dengan pola radiasi directional dan nilai HPBW sebesar 41˚.
Pengujian bandwidth didapatkan  untuk  antena  mikrostrip array  semicircular tanpa  DGS  memiliki  bandwidth  sebesar 10,5  MHz  dan  untuk  antena  mikrostrip array  semicircular dengan DGS memiliki nilai bandwidth sebesar 14 MHz. Hasil perbandingan parameter Bandwidth untuk kedua antena under test  didapatkan  bahwa  antena  mikrostrip array  semicircular dengan  DGS  memiliki  nilai bandwidth yang  lebih  baik dibandingkan  dengan  antena  mikrostrip array  semicircular tanpa DGS dengan selesih nilai bandwidth sebesar 3,5 MHz.
B. Saran
Sebelum  dilakukannya  fabrikasi  hendaknya  melakukan pengecekan  terlebih  dahulu  parameter  pada  simulasi  apakah sudah sesuai dengan yang dibutuhkan
Melakukan survey bahan yang digunakan untuk fabrikasi antena. Mulai dari ukuran ketebalan substrat dan tembaga, serta nilai  permitivitas  dielektrik  dari  pcb  yang  digunakan  karena nantinya akan mempengaruhi hasil pengujian.
Tidak  disarankan  untuk  menggunakan  antena  mikrostrip dengan patch semicircular pada kebutuhan frekuensi tinggi dan kebutuhan gain tinggi.
Sebaiknya  dilakukan  percobaan  dengan  beberapa  tipe pencatuan tidak hanya pencatuan mikrostrip feedline .

## REFERENSI
[1] Bocheng,  Z.,  “Novel  Broadband  Microstrip  Antenna”, vol. 2. 1995.
[2] Johnson, Richard C, “Antenna Engineering handbook 3 rd edition”, McGraw-Hill International, New York, 1993.
[3] Sharma.  S,  ”Impedance  Mathcing  techniques  for Microstrip path Antenna”, Indian J. Sci. techno, 10, pp 1- 16, 2017.