## Desain Antena Mikrostrip UWB dengan Peningkatan Lebar Pita dan Karakteristik Triple Notch Band

## (Bandwidth Enhanced UWB Microstrip Antenna Design with Triple Notch
Band Characteristics)
Harfan Hian Ryanu 1 , Dhoni Putra Setiawan 2 , Edwar 3
Abstract—Ultra-Wideband  Antenna  (UWB)  with  its  natural wideband characteristic is a good solution to answer the need of recent wireless technology development that requires the antenna to  operate  in  multiple  frequency  services.  However,  the  UWB antenna has a major issue related to electromagnetic interference from unused bands. Thus, it is required for the UWB antenna to be  modified  to  overcome  the  electromagnetic  interference problem.  This  paper  discusses  the  design  of  UWB  hexagonal monopole planar microstrip antenna with bandwidth enhancement  characteristics  using  hexagonal  shaped  EBG  and triple  notch  band  characteristic  using  three  different  slots.  The study  was  conducted  by  integrating  an  EBG  structure  with  a hexagonal-shaped  monopole  planar  antenna  for  the  antenna  to work  at  2,8−16  GHz  bandwidth.  The  combination  of  L-shaped, horizontal, and round-shaped slots with different lengths are also integrated  into  the  patch  to  remove  three  frequency  bands  at WLAN (4,9−6,2 GHz), satellite downlink communication (7,1−7,6 GHz), and Direct  Broadcasting Satellite (DBS) (12,2−12,7 GHz). This method was capable to enhance the bandwidth of the UWB antenna  from  7,72  GHz  to  13,22  GHz  without  changing  other characteristics such as radiation patterns. The integration process of triple notch bands was also implemented without changing the overall dimension of the antenna, which is 35,6 mm × 27,3 mm.
Intisari—Antena Ultra-Wideband (UWB) dengan karakteristik natural  pita  lebar  adalah  solusi  yang  baik  dalam  memenuhi kebutuhan  perkembangan  teknologi  nirkabel  yang  saat  ini membutuhkan antena yang dapat beroperasi pada beberapa pita layanan  sekaligus.  Namun,  antena  UWB  tidak  terlepas  dari permasalahan  interferensi  elektromagnetik  pada  beberapa layanan  yang  tidak  digunakan.  Oleh  karena  itu,  diperlukan modifikasi pada antena UWB agar dapat mengatasi permasalahan  interferensi  elektromagnetik  tersebut.  Dalam makalah  ini,  perancangan  antena  mikrostrip  UWB  berbentuk heksagonal  monopole  planar  dengan  karakteristik  peningkatan lebar  pita  menggunakan  struktur  Electromagnetic  Band  Gap (EBG) dan triple notch band dengan menggunakan tiga jenis slot telah  dilakukan.  Pengujian  dilakukan  dengan  mengintegrasikan struktur EBG untuk dapat bekerja pada rentang lebar pita 2,8– 16  GHz  pada  antena,  lalu  menambahkan  kombinasi  slot berbentuk  huruf  L,  slot  horizontal,  dan  slot  melingkar  dengan ukuran  dimensi  yang  berbeda  ke  dalam  patch  untuk mendapatkan penolakan tiga pita frekuensi, yaitu pada frekuensi WLAN  (4,9−6,2  GHz),  komunikasi  downlink  satelit  X-Band
(7,1−7,6  GHz),  dan  komunikasi  Direct  Broadcasting  Satellite (DBS)  (12,2−12,7  GHz).  Dengan  metode  ini,  berhasil  diperoleh peningkatan  lebar  pita  antena  UWB  dari  7,72  GHz  menjadi sebesar  13,22  GHz,  tanpa  mengubah  karakteristik  pola  radiasi antena. Penambahan tiga notch band juga berhasil diimplementasikan  tanpa  harus  mengubah  dimensi  antena keseluruhan, yaitu sebesar 35,6 mm × 27,3 mm.
Kata  Kunci—Antena  UWB,  Penolakan  Pita,  Struktur  EBG, Peningkatan Lebar Pita, Monopole Planar.

## I. P ENDAHULUAN
Sejak  Federal  Communication  Commision  (FCC)  merilis pita frekuensi 3,1−10,6 GHz yang digunakan untuk kebutuhan komersial Ultra-Wideband (UWB)  pada  tahun  2002  [1], teknologi UWB menjadi sangat populer untuk digunakan pada komunikasi indoor dan  jarak  dekat.  Kepopuleran  tersebut diakibatkan tidak lain karena perkembangan teknologi nirkabel dengan  frekuensi  layanan  yang  semakin  beragam,  sehingga dibutuhkan  lebih  dari  satu  antena  yang  beroperasi  pada beberapa  pita  layanan  sekaligus.  Antena  UWB  dengan karakteristik  pita  lebar  dapat  menggantikan  beberapa  antena dengan  pita  sempit  sehingga  secara  efektif  dapat  mengurangi jumlah antena.
Tantangan  utama  pada  antena  UWB  adalah  terdapatnya beberapa  layanan  yang  berada  pada  pita  sempit,  seperti Wireless LAN  (WLAN)  pada  pita  frekuensi  5,15−5,85  GHz, komunikasi downlink satelit X-Band pada rentang pita 7,1−7,6 GHz,  dan  komunikasi Direct  Broadcasting  Satellite (DBS) pada pita 11,7−12,5 GHz, yang mengakibatkan permasalahan interferensi  elektromagnetik  pada  sistem  UWB.  Teknik konvensional  yang  dapat  digunakan  untuk  mengatasi interferensi  adalah  dengan  menggunakan  perangkat  filter, tetapi  dengan  konsekuensi  menambah  kompleksitas  saat diintegrasikan ke dalam sistem. Oleh karena itu, fokus beberapa penelitian pada antena UWB adalah cara mengatasi interferensi elektromagnetik  tanpa  membuat  sistem  menjadi  lebih kompleks.
Metode  yang  efektif  untuk  menghindari  interferensi elektromagnetik  adalah  dengan  menggunakan  metode penolakan ( notch band ) pada frekuensi yang tidak diinginkan. Notch band dapat diperoleh dengan beberapa teknik, antara lain dengan menambahkan slot pada antena. Beberapa bentuk slot dapat digunakan untuk memperoleh notch band , antara lain slot bentuk  S,  bentuk  M,  dan  bentuk  L.  Dengan  menggabungkan beberapa jenis slot sekaligus, dapat diperoleh multi notch band pada  antena  UWB  [2],  sehingga  interferensi  elektromagnetik
1,2,3 Program  Studi  S1  Teknik  Telekomunikasi,  Fakultas  Teknik Elektro, Universitas Telkom, Jl. Telekomunikasi Terusan Buah Batu, Bandung,  40257  INDONESIA  (tlp: 022-7564108 ;  e-mail:
1 harfanhr@telkomuniversity.ac.id,
2 setiawandhoni@telkomuniversity.ac.id,
3 edwarm@telkomuniversity.ac.id)
dapat diminimalkan. Selain itu, penolakan frekuensi juga dapat dilakukan  dengan  menggunakan  struktur Electromagnetic Band Gap (EBG) pada patch / ground . EBG merupakan sebuah struktur  periodik  yang  dapat  melarang  propagasi  gelombang elektromagnetik  pada  rentang  frekuensi  tertentu.  Dengan begitu,  penolakan  pita  frekuensi  dapat  diperoleh  dengan mengatur  karakteristik  struktur  periodik  dari  EBG  yang digunakan  [3].  Selain  digunakan  untuk  penolakan  frekuensi, slot dan struktur EBG pada antena dapat juga digunakan untuk meningkatkan lebar pita. Dengan memotong slot pada ground plane ,  dapat  dimunculkan  frekuensi  resonansi  tambahan sehingga dapat meningkatkan lebar pita [4]. Peningkatan lebar pita  juga  dapat  dilakukan  dengan  meletakkan  struktur  EBG yang berdekatan dengan feed line [5]. Beberapa pengembangan peningkatan  lebar  pita  untuk  antena  heksagonal  antara  lain dengan menggunakan slot simetris pada ground plane [6], dan kombinasi fraktal [7], tetapi besar peningkatan lebar pita tidak terlalu signifikan.
Makalah  ini  mengusulkan  rancangan  antena  UWB berbentuk monopole planar heksagonal dengan ground plane parsial dan mengintegrasikan filter frekuensi triple notch band pada  pita  frekuensi  5,15−5,85  GHz  (WLAN),  7,1−7,6  GHz (komunikasi downlink satelit X-Band ), dan pita 12,2−12,7 GHz (komunikasi DBS). Tiga jenis slot dengan ukuran yang berbeda ditambahkan  ke patch untuk  mendapatkan  penolakan  pita frekuensi.  Selain  itu,  dilakukan  juga  peningkatan  lebar  pita dengan  menggunakan  struktur  EBG  berbentuk  heksagonal. Hasil dari penambahan struktur EBG menunjukkan peningkatan lebar pita dari 7,72 GHz sampai 13,22 GHz. Gain maksimum antena diperoleh sebesar 4,8 dBi pada frekuensi 14 GHz dan efisiensi menunjukkan hasil yang baik dengan rentang 45% sampai 85%.

## II. M ETODOLOGI

## A. Antena Monopole Planar
Antena monopole planar menjadi kandidat yang baik untuk digunakan  sebagai  komunikasi  UWB  karena  memiliki karakteristik  ukuran  yang  sederhana,  ringan,  serta  proses pabrikasi yang mudah dan biaya yang rendah. Beberapa metode telah digunakan untuk membuat antena UWB pada monopole planar , antara lain dengan teknik ground plane parsial [2]−[3], antena slot [8], Coplanar  Wave  Guide (CPW)  [9],  atau kombinasi  antara slot dan  CPW  [10].  Estimasi  nilai lower frequency ( f L ) dari antena monopole planar secara umum dapat menggunakan (1) [11].
𝑓 𝐿 = 7,2 {(𝐿+𝑟+𝑝)×𝑘} 𝐺𝐻𝑧 (1)
dengan L , r , p , dan k secara berurutan adalah tinggi patch dalam cm,  jari-jari  efektif  antena  dengan  ekuivalensi monopole silinder,  jarak  antara patch dengan ground  plane ,  dan  nilai k setara  dengan  nilai effective  permittivity .  Antena monopole planar pada dasarnya terdiri atas beberapa bentuk, antara lain bentuk  persegi,  melingkar,  segitiga,  dan  heksagonal  [11]. Bentuk  heksagonal  dipilih  karena  memiliki  permukaan patch yang  luas  sehingga  cocok  untuk  dilakukan  penambahan slot
notch band . Nilai L , r , dan k untuk antena monopole heksagonal dapat diturunkan menggunakan (2)-(4):
𝐿 = √3𝑎
(2)
𝑟 = 3𝑎 4𝜋 (3)
𝑘 = √ 𝜀 𝑟 +1 2 (4)
dengan a adalah panjang sisi patch heksagonal dan 𝜀 𝑟 adalah relative permittivity bahan substrat. Dalam perancangan antena UWB  ini,  bahan  substrat  yang  digunakan  adalah FR-4  epoxy dengan  nilai 𝜀 𝑟 =  4,3 dan  ketebalan  substrat 1,6  mm. Antena dicatu dengan teknik pencatuan microstrip line dan terhubung dengan konektor yang memiliki impedansi 50 Ω . Untuk  penerapan notch  band ,  dilakukan  implementasi slot pada patch antena.  Hubungan  antara  panjang  slot  ( L )  dengan frekuensi  resonansi  masing-masing  frekuensi  ( f notch )  adalah sesuai dengan (5):
𝑓 𝑛𝑜𝑡𝑐ℎ = 𝑐 {2×𝐿×𝑘} 𝐺𝐻𝑧 (5)
dengan c adalah kecepatan cahaya dan k setara dengan effective permittivity bahan sesuai pada (4) [12].
Pada  makalah  ini  diusulkan  tiga  jenis slot ,  yaitu slot berbentuk horizontal, slot berbentuk sepasang huruf L, dan slot berbentuk melingkar. Gbr. 1 memperlihatkan konfigurasi slot untuk masing-masing notch band , dengan nilai panjang ( L notch ) masing-masing slot dapat diperoleh menggunakan (6)−(8).
𝐿 𝑛𝑜𝑡𝑐ℎ(ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙) = 𝑙𝑛2 (6)
𝐿 𝑛𝑜𝑡𝑐ℎ(𝑠𝑒𝑝𝑎𝑠𝑎𝑛𝑔 ℎ𝑢𝑟𝑢𝑓 𝐿) = 𝑙𝑛1 + 𝑤𝑛1 (7)
𝐿 𝑛𝑜𝑡𝑐ℎ(𝑚𝑒𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑎𝑟) = 2 ∗ 𝜋 ∗ ( 𝑟1𝑛3+𝑟2𝑛3 2 ) − 𝑔𝑛3 . (8)

## B. Usulan Desain/Perancangan Antena
Perancangan  antena  dimulai  dengan  perhitungan  dimensi antena  menggunakan  persamaan  matematis.  Desain  antena terdiri atas tiga tahapan utama sesuai pada Gbr. 2.
1)  Antena  UWB  Monopole  Planar  Heksagonal: Pada tahapan pertama konfigurasi A dilakukan perhitungan dimensi patch dari monopole planar bentuk heksagonal menggunakan (1)-(4).  Antena UWB menggunakan ground plane parsial yang dicatu dengan microstrip line 50 Ω .
2)  Antena  UWB  dengan  Heksagonal  EBG: Pada  tahapan kedua  konfigurasi  B,  antena  UWB  yang  telah  berhasil dirancang dipadukan dengan struktur EBG untuk mendapatkan karakteristik  peningkatan  lebar  pita.  Sesuai  pada  Gbr.  3,
(a) (b)                               (c)
Gbr. 1 Struktur slot untuk penolakan frekuensi, (a) WLAN, (b) satelit X-band ,
(c) televisi satelit. ln1 ln2 wn1 r1n3 r1n3 gn3 wn2
struktur  EBG  berbentuk patch heksagonal  dengan  cincin slot yang  juga  berbentuk  heksagonal  di  dalamnya  dan  sebuah via yang terhubung dengan ground plane pada bagian tengah EBG. Struktur  EBG  disusun  horizontal  dengan  gap  1,5  mm. Parameter lain dari EBG heksagonal adalah b = 3 mm, c = 2 mm, d = 1 mm, dan r = 0,2 mm. Struktur EBG heksagonal dapat digambarkan  sebagai  rangkaian LC .  Induktansi L muncul karena  arus  yang  mengalir  pada pin metal,  sedangkan kapasitansi C didapat dari gap antara sel yang berdekatan [13].
3)  Antena UWB dengan Heksagonal EBG dan Triple Notch Band Slot: Pada tahap akhir dilakukan implementasi slot pada EBG  secara  bertahap  pada  konfigurasi  C  sampai  E  untuk mendapatkan  karakteristik  filter  frekuensi  yang  diinginkan. Pertama, slot horizontal  pada  konfigurasi  C  dipasang  untuk mendapatkan penolakan pada pita frekuensi WLAN (5,15−5,85 GHz).  Konfigurasi  D  menambahkan  sepasang slot berbentuk melingkar  untuk  mendapatkan  filter  pada  pita  frekuensi  DBS (12,2−12,7  GHz).  Pada  tahap  akhir  konfigurasi  E,  dilakukan
implementasi filter pada pita frekuensi satelit X-Band (7,1−7,6 GHz) dengan menggunakan sepasang slot berbentuk huruf L. Tujuan  diterapkannya notch  band adalah  untuk  menghindari interferensi antena UWB terhadap layanan pita sempit seperti WLAN,  satelit X-band ,  dan  juga  layanan  DBS.  Panjang masing-masing slot sesuai Gbr. 1 dihitung berdasarkan (5)−(8). Tabel  I  memperlihatkan  perbandingan  antara  perhitungan panjang slot berdasarkan hasil perhitungan teori dengan hasil optimasi menggunakan software simulasi CST Studio.

## C. Alat dan Bahan
Bahan substrat yang digunakan  adalah FR-4  epoxy dengan nilai 𝜀 𝑟 =  4,3  dan  ketebalan  substrat  1,6  mm.  Antena  dicatu dengan teknik pencatuan microstrip line dan terhubung dengan konektor yang memiliki impedansi 50 Ω . Gbr. 4 dan Tabel II memperlihatkan rancangan akhir dari antena monopole dengan pelebaran  pita  dan triple  notchband dan  nilai  yang  telah
Gbr. 2 Tahapan perancangan antena yang diusulkan, (a) antena A UWB heksagonal, (b) antena B UWB heksagonal dengan EBG untuk peningkatan lebar pita, (c) penambahan slot untuk mendapatkan karakteristik triple notch band (antena C, D, dan E).
Gbr. 3 Struktur sel EBG heksagonal dan rangkaian ekuivalen LC . 2r b c d h g L C C C C C T ABEL I P ERBANDINGAN P ERHITUNGAN R UMUS DAN H ASIL S IMULASI P ANJANG S LOT Karakteristik WLAN Satelit X- Band DBS Lebar pita layanan (GHz)  5,15−5,82 7,15−7,75 12,2−12,7 Frekuensi tengah notch (GHz) 5,5 7,45 12,45 Lebar pita simulasi (GHz)  4,67−6,01 7,17−7,79  12,01−12,89 Frekuensi tengah notch simulasi (GHz) 5,46 7,42 12,43 Perhitungan rumus panjang slot (mm) 16,75 12,37 7,40 Hasil optimasi simulasi panjang slot (mm) 15,8 13,10 7,00
dioptimasi. Antena disimulasikan menggunakan software CST Studio.  Hasil  simulasi  koefisien  refleksi  pada  kelima  tahapan perancangan  antena  ditunjukkan  pada  Gbr.  5  dan  Tabel  III. Pada  hasil  simulasi  dapat  dilihat  keseluruhan  antena  bekerja pada  rentang  3,1 − 10,6  GHz  sehingga  memenuhi  karakteristik UWB  menurut  FCC.  Selain  itu,  koefisien  refleksi  pada konfigurasi antena B sampai E pada Gbr. 2 yang menggunakan heksagonal EBG dapat dikonfirmasi terdapat peningkatan lebar pita sebesar > 5,2 GHz dibandingkan konfigurasi awal antena A tanpa menggunakan struktur EBG. Penolakan frekuensi pada masing-masing  tahapan  juga  dikonfirmasi  oleh  hasil  simulasi pada antena C sampai E.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Studi parametrik dilakukan untuk mengoptimasi antena dari perhitungan matematis. Beberapa  studi  parametrik yang telah dilakukan  antara  lain  mengetahui  efek  jarak  antara patch dengan ground  plane ,  mengetahui  jarak  antar  sel  EBG heksagonal, serta mengetahui pengaruh panjang dan lebar slot . Pada  studi  parametrik  pertama,  dari  (1)  sampai  (4)  dapat diperoleh nilai panjang sisi a = 6,4 mm dan jarak patch dengan ground plane p = 1,8 mm agar antena UWB dapat bekerja pada frekuensi  3,1−10,6  GHz.  Namun,  hasil  simulasi  pada  Gbr.  6 menunjukkan bahwa nilai frekuensi bawah masih berada di atas 3 GHz dan antena belum bekerja sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan.  Berdasarkan  (1)  sampai  (4)  dapat  dilihat  besar frekuensi bawah  tergantung  dan berbanding  terbalik  terhadap nilai a dan p .  Dengan  demikian,  beberapa  alternatif  untuk menurunkan  frekuensi  bawah  adalah  dengan  memperbesar
dimensi patch atau meninggikan ground plane sehingga jarak antara ground  plane dengan patch semakin  kecil.  Studi parametrik difokuskan dengan menyimulasikan variasi panjang sisi patch heksagonal a dengan nilai 6,4 mm, 6,9 mm, 7,4 mm, 7,9  mm,  dan  8,9  mm.  Hasil  simulasi  pada  Gbr.  6 mengonfirmasi bahwa dengan memperbesar panjang sisi patch , didapatkan  pergeseran  frekuensi  kerja  menjadi  lebih  kecil. Selain  itu,  apabila  diambil  koefisien  refleksi  dibawah  -10  dB sebagai batas lebar pita, pada panjang sisi heksagonal 8,9 mm juga diperoleh matching impedance yang baik pada seluruh pita frekuensi  3,1−10,6  GHz,  dibandingkan  dengan  nilai a yang lain.
Dalam hal pengaruh perubahan jarak patch dengan ground plane ( p ) terhadap frekuensi kerja antena, nilai p divariasikan dari  0,8  mm,  1,3  mm,  1,8  mm,  2,3  mm,  dan  2,8  mm.  Gbr.  7 mengonfirmasi bahwa semakin dekat jarak antara patch dengan ground  plane ,  maka  batas  bawah  frekuensi  pada  koefisien refleksi -10 dB semakin menurun. Namun, dapat diamati juga bahwa batas frekuensi atas pertama pada nilai p = 0,8 mm yang menyentuh  nilai  koefisien  refleksi  -10  dB  berada  pada frekuensi  5,5  GHz,  sehingga  belum  memenuhi  spesifikasi UWB menurut FCC. Berdasarkan Gbr. 6 dan Gbr. 7, nilai a = 8,9 mm dan p = 1,8 mm diambil sebagai hasil optimasi karena memiliki rentang frekuensi kerja pada batas koefisien refleksi sebesar  -10  dB  sesuai  spesifikasi  UWB  pada  FCC  dan  juga memiliki impedance matching yang baik pada pita lebar. Pada  studi  parametrik  yang  kedua,  dilakukan  analisis pengaruh EBG terhadap peningkatan lebar pita antena. Metode Suspended  Transmission  Line digunakan  untuk  memahami efek  dari  struktur  EBG  pada  frekuensi  resonansi  [14]−[16]. Susunan sel heksagonal disimulasikan di bawah sebuah saluran transmisi dengan dua buah port sesuai Gbr. 8. Struktur sel EBG
Gbr. 4 Geometri antena monopole planar heksagonal yang diusulkan.
T ABEL II N ILAI P ARAMETER YANG TELAH D IOPTIMASI Parameter Nilai (mm) Parameter Nilai (mm) a 17,8 ln1 9,6 b 3 ln2 15,8 c 2 p 1,8 d 1 q 8,0 g 1,55 r 0,2 gn1 0,75 r1n3 1,66 gn2 1 r2n3 0,91 gn3 0,75 wf 2 lf 9,8 ws 27,3 ls 35,6 wn1 3,5 ws a b c d r wf lf g ln1 ln2 wn1 gn2 r2n3 gn3 p gn1 q Gbr. 5 Hasil koefisien refleksi masing-masing tahapan perancangan antena. T ABEL III
S UMMARY L EBAR PITA DAN J UMLAH N OTCH BAND M ASING -M ASING T AHAPAN P ERANCANGAN A NTENA Konfigurasi Frekuensi Kerja (GHz) Lebar pita (GHz) Jumlah Notch Band Antena A 3,04-10,76 7,72 0 Antena B 2,99-15,97 12,98 0 Antena C 2,89-16,02 13,13 1 Antena D 2,86-16,08 13,22 2 Antena E 2,86-16,08 13,22 3
tersebut  akan  melakukan  penolakan  transmisi  pada  saluran, ditandai dengan penurunan koefisien transmisi (parameter S 21 ) pada  pita  frekuensi  tertentu.  Besarnya  penolakan  frekuensi dapat  diamati  pada  daerah  dengan S 21 <  -10  dB.  Untuk mendapatkan peningkatan  lebar pita,  daerah notch band pada struktur  EBG  didesain  bersebelahan  dengan  pita  frekuensi antena  UWB.  Apabila  EBG  diintegrasikan  pada  lapisan
substrat yang sama dengan patch , karakteristik pita yang lebih lebar  dapat  diperoleh  tanpa  perlu  mengubah  karakteristik antena yang lain, seperti pola radiasi [14]. Pada Gbr. 9, dapat dilihat  bahwa  peningkatan  lebar  pita  terjadi  pada  frekuensi 10,7−12,8  GHz,  tetapi  pada  frekuensi  10,57  GHz  dan  12,87 GHz,  koefisien  refleksi  ( S 11 )  mendekati  nilai  -10  dB  karena pada  frekuensi  tersebut  terjadi notch  band pada  saluran transmisi suspended dengan  nilai S 21 secara  berurutan  adalah sebesar -29,12 dB dan -28,76 dB.
Dengan menggunakan struktur yang sama pada Gbr. 8, jarak antar sel ( g ) dianalisis dengan variasi jarak 1,3 mm, 1,55 mm, 1,8  mm,  2,05 mm,  dan  2,3  mm.  Pada  Gbr.  10  terlihat bahwa jarak  antar  sel  pada  struktur  EBG  heksagonal slot ring memengaruhi  lebar notch  band dan  juga  frekuensi  tengah penolakan  pada  saluran.  Dengan  demikian,  jarak  antar  sel sebesar 1,55 mm dipilih karena memiliki lebar pita resonansi paling  berdekatan  dengan  konfigurasi  antena  UWB  yang dirancang.
Pada  studi  parametrik  yang  ketiga,  dilakukan  analisis pengaruh  perubahan  panjang slot dan  lebar slot .  Berdasarkan (5)  sampai  (8)  dapat  diamati  bahwa  besarnya  panjang slot berbanding  terbalik  dengan  frekuensi  resonansi.  Masing- masing  panjang slot pada  frekuensi  tengah  pita  yang  ditolak
Gbr.  6  Pengaruh  perubahan  sisi patch heksagonal  terhadap  frekuensi  kerja antena.
Gbr.  7  Pengaruh  perubahan  jarak  antara patch dan ground  plane terhadap frekuensi kerja antena.
Gbr. 8 Susunan EBG pada saluran transmisi suspended . -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Koef isi en Ref leks i ( dB) Frekuensi (GHz) a = 6,4 mm a = 7,4 mm
a = 8,4 mm
a = 6,9 mm
a = 7,9 mm a = 8,9 mm -55 -45 -35 -25 -15 -5 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Koef isi en Ref leks i ( dB) Frekuensi (GHz) p=0.8mm p=1.3mm p=1.8mm p=2.3mm p=2.8mm p =0,8 mm p =2,3 mm p =1,3 mm p =2,8 mm p =1,8 mm g Gbr. 9 Perbandingan S 11 antena tanpa EBG, S 11 antena dengan EBG, dan S 21 saluran transmisi suspended .
Gbr.  10  Pengaruh  jarak  antar  sel  pada  struktur  EBG  heksagonal slot  ring terhadap lebar notch band dan frekuensi tengah penolakan transmisi pada saluran. -40 -30 -20 -10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 S ij (d B) Frekuensi (GHz) S11 Antena Tanpa EBG S11 Antena Dengan EBG S21 Saluran Transmisi Suspended S21 Saluran Transmisi Suspended S11 Antena Tanpa EBG S11 Antena Dengan EBG -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Koef isi en Ref leks i ( dB) Frekuensi (GHz) g=1.3mm g=1.55mm g=1.8mm g=2.05mm g=2.3mm g = 1,3 mm g = 1,8 mm g = 2,3 mm g = 1,55 mm g = 2,05 mm
dapat  dilihat  pada  Tabel  I.  Optimasi  dilakukan  dengan mengubah  nilai  tersebut  menjadi  lebih  besar  atau  lebih  kecil sampai  didapatkan  hasil  yang  diinginkan.  Pada slot yang pertama, parametrik studi dilakukan dengan mengubah panjang lengan slot L ( wn1 ) dengan variasi 3,3 mm, 3,5 mm, 3,7 mm, 3,9 mm, dan 4,1 mm. Gbr. 11 memperlihatkan bahwa semakin panjang slot ,  frekuensi  tengah  penolakan  pada  pita  satelit X- Band akan  semakin  mengecil.  Sementara  itu,  pada slot yang
kedua di bagian tengah, dianalisis perubahan panjang slot ln2 dengan variasi 12,8 mm, 13,8 mm, 14,8 mm, 15,8mm, dan 16,8 mm. Sesuai Gbr. 12, semakin panjang slot ln2 , semakin kecil nilai frekuensi tengah penolakan pada pita WLAN. Lalu, pada Gbr.  13  dapat  dilihat  bahwa  dengan  pengaturan  jari-jari slot r1n3 dapat  memengaruhi  panjang slot berbentuk  melingkar sehingga  memengaruhi  frekuensi  tengah  penolakan  pada  pita DBS. Hasil dari ketiga analisis slot tersebut mengonfirmasi (5) yang  secara  matematis  menyatakan  bahwa  semakin  panjang slot ,  penolakan  terjadi  pada  frekuensi  yang  lebih  kecil,  dan sebaliknya.
Berdasarkan  hasil  studi  parametrik,  nilai wn1 =  3,5  mm digunakan pada slot bagian atas karena memiliki lebar pita dan frekuensi  tengah  mendekati  pita  layanan  satelit X-Band , sedangkan  panjang slot ln2 =  15,8  mm  digunakan  pada slot bagian  tengah  karena  paling  mendekati  lebar  pita  frekuensi WLAN. Sementara itu, untuk slot bagian bawah, nilai r1n3 = 1,66  mm  digunakan  karena  paling  mendekati  lebar  pita frekuensi DBS. Hasil optimasi dari studi parametrik dijadikan acuan bagi dimensi akhir antena yang disajikan pada Tabel II.
Setelah  didapatkan  dimensi  akhir  antena  sesuai  Tabel  II, karakteristik antena selanjutnya ditinjau dari parameter radiasi, seperti  efisiensi, gain ,  dan  pola  radiasi.  Pada  karakteristik efisiensi,  seperti  ditunjukkan  pada  Gbr.  14,  antena  memiliki efisiensi yang cukup baik dengan nilai efisiensi berkisar antara 45% sampai dengan 85% pada frekuensi kerja UWB. Selain itu, pada  antena  dengan slot ,  dapat  diamati  bahwa  terdapat penurunan  efisiensi  antena,  yaitu  pada  frekuensi  WLAN dengan  efisiensi  sebesar  43%,  DBS  sebesar  44%,  dan  pada
Gbr.  11  Pengaruh  perubahan  panjang slot bagian  atas  pada  pergeseran frekuensi tengah penolakan pita frekuensi satelit X-Band .
Gbr.  12  Pengaruh  perubahan  panjang slot bagian  tengah  pada  pergeseran frekuensi tengah penolakan pita frekuensi WLAN.
Gbr.  13  Pengaruh  perubahan  jari-jari slot bagian  bawah  pada  panjang slot melingkar  terhadap  pergeseran  frekuensi  tengah  penolakan  pita frekuensi komunikasi DBS.
-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 6 7 8 9 10 Koefis ie n Refle ksi (d B) Frekuensi (GHz) wn1=3.3mm wn1=3.5mm wn1=3.7mm wn1=3.9mm
wn1=4.1mm
ln1 wn1 wn1 =3,3 mm wn1 =3,7 mm
wn1 =4,1 mm
wn1 =3,5 mm wn1 =3,9 mm -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 4 5 6 7 8 Koefis ie n Refle ksi (d B) Frekuensi (GHz) ln2=12.8mm ln2= 13.8 mm ln2=14.8mm ln2= 15.8 mm ln2= 16.8 mm ln2 ln2 =12,8 mm ln2 =13,8 mm ln2 =14,8 mm ln2=15,8 mm ln2=16,8 mm -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 11 12 13 14 15 Koef isi en Ref leks i ( dB) Frekuensi (GHz) r1n3=1.62mm r1n3=1.64mm r1n3=1.66mm r1n3=1.68mm r1n3=1.7mm r1n3 r1n3 =1,62 mm r1n3 =1,64 mm r1n3 =1,66 mm r1n3 =1,68 mm r1n3 =1,70 mm Gbr. 14 Efisiensi antena berdasarkan tahapan perancangan. Gbr. 15 Gain antena berdasarkan tahapan perancangan. 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Efis ie nsi Radi as i Frekuensi (GHz) Antena UWB Tanpa EBG Tanpa Slot NotchBand Antena UWB Dengan EBG Tanpa Slot NotchBand Antena UWB Dengan EBG dan Slot NotchBand Antena UWB Tanpa EBG Tanpa Slot Notch Band
Antena UWB Dengan EBG Tanpa Slot Notch Band Antena UWB Dengan EBG dan Slot Notch Band 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0 2 4 6 8 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Gain ( dBi) Frekuensi (GHz) Antena UWB Tanpa EBG Tanpa Slot NotchBand Antena UWB Dengan EBG Tanpa Slot NotchBand Antena UWB Dengan EBG dan Slot NotchBand Antena UWB Tanpa EBG Tanpa Slot Notch Band Antena UWB Dengan EBG Tanpa Slot Notch Band Antena UWB Dengan EBG dan Slot Notch Band
satelit X-Band dengan  efisiensi  sebesar  71%.  Hal  ini  sejalan dengan  nilai  koefisien  refleksi  pada  masing-masing  tahapan, sesuai pada Gbr. 5. Koefisien refleksi > -10 dB pada frekuensi notch  band mengakibatkan  efisiensi  radiasi  antena  menjadi lebih kecil dibandingkan frekuensi di sekitarnya.
Selain  oleh  faktor notch  band ,  penurunan  efisiensi  juga dipengaruhi oleh struktur EBG. Sesuai dengan Gbr. 14, dapat diamati bahwa antena yang tidak menggunakan struktur EBG memiliki efisiensi yang lebih besar pada daerah band-gap EBG dibandingkan  dengan  antena  yang  memiliki  struktur  EBG. Sesuai Gbr. 9, daerah band-gap EBG pada g = 1,55 mm adalah daerah yang berada di bawah area S 21 < -10 dB, yaitu berkisar pada rentang 8,5 GHz sampai 14 GHz.
Jika  ditinjau  dari  parameter gain , gain maksimal  terukur sebesar  5,3  dBi  di  frekuensi  9  GHz  pada  konfigurasi  antena awal  tanpa  menggunakan  struktur  EBG.  Antena  yang menggunakan struktur EBG, seperti dapat dilihat pada Gbr. 15, memiliki gain yang  lebih  kecil  pada  daerah band-gap. Hal tersebut  terjadi  karena  nilai gain berbanding  lurus  dengan efisiensi  antena,  sehingga  adanya  daerah band-gap yang memiliki  efisiensi  kecil  mengakibatkan  nilai gain yang  juga mengecil  dibandingkan  dengan  antena  tanpa band-gap . Namun,  di  luar  daerah band-gap ,  seperti  pada  Gbr.  15,  hasil akhir antena dengan struktur EBG dan triple notch band secara garis besar memiliki gain yang lebih besar dibandingkan antena yang lain. Gain maksimal yang terukur adalah sebesar 4,8 dBi pada frekuensi 14 GHz.
Pada radiasi medan jauh untuk antena UWB yang diusulkan, dilakukan  pengukuran  pada  tiga  frekuensi  yang  memiliki koefisien refleksi baik, yaitu pada frekuensi 4 GHz, 9 GHz, dan
14,8  GHz.  Gbr.  16  menunjukan  pola  radiasi  arah  azimut  dan elevasi  ketiga  frekuensi  tersebut.  Secara  garis  besar,  dapat diperhatikan  bahwa  penambahan  struktur  EBG  pada  lapisan substrat  yang  sama  dengan patch tidak  terlalu  mengubah bentuk  pola  radiasi  antena  sehingga  peningkatan  lebar  pita dapat dilakukan tanpa mengubah parameter yang lain.
Pada  tahap  akhir,  desain  antena  yang  diusulkan dibandingkan  dengan  beberapa  penelitian  sebelumnya  yang berkaitan dengan antena UWB dengan bahan yang sama (FR- 4)  [2],  [16] − [20],  yang  dikaji  dari  sisi  dimensi  keseluruhan, jumlah notch band , dan lebar pita keseluruhan. Pada Tabel IV dapat dilihat bahwa keseluruhan antena bekerja pada frekuensi UWB (3,1–10,6  GHz)  dan memiliki jumlah notch band yang sama,  yaitu  tiga  buah.  Dari  sisi  dimensi,  antena  pada  [16] menawarkan  dimensi  yang  hampir  sama  dengan  antena  yang
Gbr. 16 Pola radiasi antena arah azimut dan elevasi, (a) frekuensi 4 GHz, (b) frekuensi 9 GHz, (c) frekuensi 14,8 GHz.
T ABEL IV
P ERBANDINGAN A NTENA U SULAN DENGAN A NTENA L AIN
Referensi Antena
Dimensi Antena (mm 3 ) Jumlah Notch band Rentang Frekuensi (GHz) Lebar Pita (GHz) [2] 60 × 60 × 1,6 3 1,75 − 11 9,25 [17] 60 × 40 × 1,6 3 2 − 10,6 8,6 [18] 35 × 35 × 1,6 3 1,95 − 12,92  10,97 [19] 46 × 36 × 1,6 3 3 − 11 8 [20] 60 × 78 × 1,6 3 1,5 − 15 13,5 Antena yang dirancang 35,6 × 27,3 × 1,6 3 2,86 − 16,08  13,22
diusulkan, tetapi dengan lebar pita yang lebih sempit. Antena pada  [18]  memperlihatkan  lebar  pita yang  lebih  lebar  dari antena  yang  diusulkan,  tetapi  memiliki  kekurangan  pada dimensi  antena  yang  lebih  besar.  Dari  Tabel  IV,  dapat disimpulkan  bahwa  antena  yang  diusulkan  memiliki keunggulan, yaitu ukuran yang lebih kecil dan pita yang lebih lebar dibandingkan dengan antena referensi.

## IV. K ESIMPULAN
Dalam penelitian  antena UWB heksagonal dengan struktur EBG dan triple slot ini telah berhasil didapatkan antena UWB dengan lebar pita sampai 13,22 GHz dan tiga buah notch band . Lebar  pita  dapat  ditingkatkan  dengan  menggunakan  struktur EBG  heksagonal  dengan slot  ring untuk  meningkatkan  batas frekuensi atas, dari 10,6 GHz sampai 16,08 GHz. Tiga buah slot telah berhasil diintegrasikan untuk mendapatkan tiga frekuensi penolakan  pada  pita  WLAN,  satelit X-Band ,  dan  juga  DBS. Namun,  seiring  dengan  penambahan  jumlah notch  band , penggunaan slot menjadi tidak efisien karena diperlukan lebih banyak jumlah slot dan titik penempatannya. Oleh karena itu, untuk  jumlah notch  band yang  lebih  banyak,  diperlukan  satu struktur yang dapat memberikan efek notch band lebih dari satu sekaligus.

## R EFERENSI
[1] First  Report  and  Order  in  the  Matter  of  Revision  of  Part  15  of  the Commission's  Rules  Regarding  Ultra-Wideband  Transmission  Systems , Federal Communication Commission ET-Docket 98–153, 2002.
[2] K. Nadeem, Z. Ahmed, I. Nadeem, F.B. Zarrabi, dan K. Alimgeer, “UWB Circular  Monopole  Antenna  with  Fractal  Slots  for  Triple  Band-Notch Characteristics,” 2018 Int. Conf. on Frontiers of Inf. Technol. (FIT) , 2018, hal. 271-274.
[3] A.A.  Kadam,  A.A.  Deshmukh,  K.P.  Ray,  dan  S.B.  Deshmukh,  “Dual Band-notched UWB Antenna with L-shaped Slots and Triangular EBG Structures,” 2019  IEEE  Indian  Conf.  on  Antennas  and  Prop.  (InCAP) , 2019, hal. 1-4.
[4] C. Wang, Y. Chen, dan  S. Yang,  “Bandwidth Enhancement of a  Dual- Polarized Slot Antenna Using Characteristic Modes,” IEEE Antennas and Wireless Prop. Lett. , Vol. 17, No. 6, hal. 988-992, Jun. 2018.
[5] A.  Raghavaraju,  T.V.  Ramakrishna,  B.T.P  Madhav,  dan  T.  Bhavani, “Investigation on EBG Structured CPW Fed CM Antenna for WiMAX, WLAN  Applications,” 2019  Int.  Conf.  Vis.  Towards  Emerg.  Trends  in Commun. and Network. (ViTECoN) , 2019, hal. 1-4.
[6] R.  Bappadittya,  C.  Santosh,  dan  A.K.  Bhattacharjee,  “Symmetrical Hexagonal  Monopole  Antenna  with  Bandwidth  Enhancement  Under
UWB  Operations,” Wireless  Personal  Communications ,  Vol.  108, hal.853-863, Mei 2019.
[7] S. Tripathi, A. Mohan, dan S. Yadav, “Hexagonal Fractal Ultra-wideband Antenna  Using  Koch  Geometry  with  Bandwidth  Enhancement,” IET Microw., Antennas & Prop. , Vol. 8, No. 15, hal.1445-1450, Des. 2014.
[8] S.  Kundu  dan  S.K.  Jana,  “A  Leaf-shaped  CPW-fed  UWB  Antenna  for GPR  Applications,” Wiley  Microw.  Opt  Technol.  Lett .,  Vol.  60,  No.  4, hal. 941-945, Apr. 2018.
[9] R.W.  Aldhaheri  dan  I.S.  Alruhaili,  “A  Simple  and  Compact  CPW-Fed UWB  Antenna  with  WLAN  Band  Rejection,” 2019  IEEE  19th Mediterranean Microw. Symp. (MMS) , 2019, hal 1-4.
[10] M.A.  Basit,  G.  Wen,  O.G.  Kwame,  dan  N.  Rasool,  “A  Compact Wideband CPW-fed Hybrid Slot Antenna,” IEEE - 3rd Asia-Pacific Conf. Antennas and Prop. , 2014, hal. 57–60.
[11] K.P. Ray, “Design Aspects of Printed Monopole Antennas for Ultra-Wide Band Applications,” Int. J. Antennas and Prop. , Vol. 2008, hal. 1-8, Apr. 2008.
[12] D.S.  Rao  dan  G.  Immadi,  “A  Penta  Band  Notched  Elliptical  Planar Monopole  Antenna  for  UWB  Applications,” Progress  In  Electromagn.
Res. M , Vol. 93, hal. 53-66, Jun. 2020.
[13] Z. Guo, H. Tian, X. Wang, Q. Luo, dan Y. Ji, “Bandwidth Enhancement of Monopole UWB Antenna with New Slots and EBG Structures,” IEEE Antennas and Wireless Prop. Lett. , Vol. 12, hal. 1550-1553, Nov. 2013.
[14] R.C.  Hadarig,  M.E.  de  Cos,  dan  F.  Las-Heras,  “On  the  Bandwidth Enhancement of Patch Antenna Using EBG/AMC Structures,” 2012 6th European Conf. Antennas and Prop. (EUCAP) , 2012, hal.  2853-2857.
[15] O.  Ayop,  and  M.K.A.  Rahim,  “Analysis  of  Mushroom-like Electromagnetic  Band  Gap  Structure  Using  Suspended  Transmission Line Technique,” 2011 IEEE Int. RF & Microw. Conf. , 2011, hal. 258- 261.
[16] K.  Vijay,  P.P.  Bhavarthe,  dan  R.  Surendra,  “Tunable  Triple  Band- Notched  UWB  Antenna  Using  Single  EBG  and  Varactor  Diode,” Progress In Electromagn. Res. C , Vol. 110, hal. 181-195, Jan. 2021.
[17] A.C. Anju dan T. Shiney, “Triple Frequency Notch in UWB Antenna with Single Ring SRR Loading,” Procedia Comp. Sci. , Vol. 93, hal. 94-100, Des. 2016.
[18] A. Salim, Y.S. Faouri, dan S. Baqaleb, “Compact UWB Bowtie Antenna with Triple Rejection Bands,” 2020 11th Int. Conf. on Inf. and Commun. Sys. (ICICS) , 2020, hal. 406-409.
[19] G.  Kumar,  S.  Jain,  M.D.  Sharma,  dan  A.  Yadav,  “Designing  of  Triple Band Rejection CPW Feed Circular UWB Antenna,” 2020 Int. Conf. on Wireless Commun. Sig. Proc. and Network. (WiSPNET) , 2020, hal. 112- 117.
[20] S.  Sharma,  S.A.  Imam,  B.K.  Kanaujia,  dan  M.K.  Khandelwal, “Bandwidth  Enhancement  with  Multiple  Notch  Bands  and  Cross- Polarization  Suppression  of  Microstrip  Patch  Antenna  for  Modern Wireless Applications,” Wireless Personal Commun. , Vol. 98, hal. 2553- 2568, Okt. 2017.