ISSN(p): 2338-8323  | ISSN(e): 2459-9638 | Vol. 12 | No. 2 | Halaman 441 - 452
April 2024

## Antena Mikrostrip MIMO dengan Teknik
Planar Series Array 4x2 elemen untuk Sistem Komunikasi 5G
SYAH ALAM 1 , INDRA SURJATI 2 , YULI KURNIA NINGSIH 3 , LYDIA SARI 3 , SURYADI 4 , R. DEINY MARDIAN 5 , TEGUH FIRMANSYAH 6 , ZAHRILADHA
ZAKARIA 7 , DIAN WIDI ASTUTI 8
1,2,3,4,5 Jurusan Teknik Elektro, Universitas Trisakti, DKI Jakarta, Indonesia 6 Program Studi Teknik Elektro, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Banten, Indonesia 7 Fakulti Teknologi dan Kejuruteraan Elektronik dan Komputer, Universiti Teknikal Malaysia Melaka (UTeM), Melaka, Malaysia
8 Program Studi Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana, DKI Jakarta, Indonesia Email : syah.alam@trisakti.ac.id
Received 16 November 2023 | Revised 22 Januari 2024 | Accepted 30 Januari 2024

## ABSTRAK
Makalah  ini  mengusulkan  antena  mikrostrip  dengan  dengan  performansi  tinggi yang beroperasi pada frekuensi resonansi 3,5 GHz untuk sistem komunikasi 5G. Antena  dikembangkan  dalam  dengan  teknik  array  planar  seri  4x2  elemen  yang dikonfigurasi  MIMO.  Berdasarkan  hasil  pengukuran,  antena  yang  dirancang memiliki  koefisien  refleksi  ≤  -10  dB,  koefisien  isolasi  ≤  -40  dB  dengan  rentang frekuensi 3.1 GHz – 3,7 GHz dan gain maksimum sebesar 12,52 dB pada frekuensi resonansi 3,5 GHz. Bandwidth dan penguatan antena masing-masing meningkat sebesar  172.72%  dan  160.83  %.  Penelitian  ini  dapat  direkomendasikan  untuk digunakan sebagai antena penerima sistem komunikasi 5G.
Kata kunci : antena, array, mikrostrip, MIMO, planar, 5G

## ABSTRACT
This  article  suggests  a  microstrip  antenna  with  high  performance,  designed  to operate at the resonant frequency of 3.5 GHz in 5G communication systems. The antenna  is  developed  in  a  MIMO-configured  4x2  element  series  planar  array technique.  Based  on  measurement  results,  the  proposed  antenna  exhibits  a reflection coefficient of ≤ -10 dB, an isolation coefficient of ≤ -40 dB, within the frequency range 3.1 – 3.7 GHz and maximum gain of 12.52 dB at the resonant frequency of 3.5 GHz. The antenna's bandwidth and gain enhanced until 172.72% and 160.83%, respectively. This study suggests the potential use of the developed antenna as a reception device in 5G communication systems.
Keywords : antenna, array, microstrip, MIMO, planar, 5G

## 1. PENDAHULUAN
Pada tahun 2018, diperkenalkan 5G communication system yang menawarkan keunggulan, termasuk high transfer data rate dan pita frekuensi yang lebar (Hobbs, 2018) . Dalam aturan yang  telah  ditetapkan  oleh (Admaja,  2018) pada  tahun  2018,  frekuensi  kerja  yang digunakan dalam sistem komunikasi generasi kelima (5G) dibagi menjadi beberapa pita salah satunya adalah 3,5 GHz. Kondisi wilayah di Indonesia yang padat dan memiliki kontur tanah yang beragam membutuhkan frekuensi kerja yang rendah sehingga jangkauan dari sinyal yang dipancarkan  menjadi  lebih  jauh.  Untuk  itu  frekuensi  3.5  GHz  dapat  menjadi  opsi  untuk frekuensi  kerja  dari  5G  khususnya  di  wilayah  yang  padat  khususnya  perkotaan  di  wilayah Indonesia (Hikmaturokhman, dkk, 2018) . Selain itu, komunikasi 5G juga membutuhkan sistem multi masukan dan multi keluaran untuk dapat melayani pengguna dalam jumlah yang banyak (Cai,  dkk.,  2019) .  Keuntungan  dari  penggunaan  MIMO  adalah  komunikasi  antar pengirim  dan  penerima  dapat  berjalan  lebih  stabil  dan  optimal  khususnya  untuk  system komunikasi  5G  yang  bersifat  masif  dengan  menggunakan  beberapa  antena  yang  berfungsi untuk mengirim dan menerima sinyal (Murugan, 2021) . Antena memegang peranan penting dalam  sistem  komunikasi  nirkabel  yang  berfungsi  sebagai  pemancar  dan  penerima  sinyal (Alam  et  al.,  2022) .  Hal  ini  menjadi  kebutuhan  mendasar  khususnya  untuk  sistem komunikasi  bergerak  yang  membutuhkan  kehandalan  yang  tinggi.  Kajian  dan  penemuan terkait antena MIMO telah dipaparkan sebelumnya (An, dkk, 2018) (SANDI, dkk, 2020) Zhang, dkk, 2018) . Penelitian yang diusulkan oleh (Biswas & Gupta, 2020) telah berhasil merancang antena microstrip MIMO bentuk L pada frekuensi 3,5 GHz dengan nilai koefisien refleksi   ≤ -10 dB,  koefisien isolasi  -18 dB dan gain 2 dBi , selanjutnya pada penelitian yang diusulkan oleh (Abdullah, dkk, 2017) antena mikrostrip MIMO 4 port dikembangkan pada frekuensi 3.5 GHz dengan nilai koefisien refleksi  ≤ -10 dB dan gain sebesar 5,1 dBi. Namun, gain dan keterarahan yang rendah menjadi limitasi dan celah penelitian yang perlu dikaji lebih lanjut.  Beberapa  metode  optimasi  untuk  meningkatkan  keterarahan  telah  dipaparkan  pada penelitian sebelumnya antara lain array (Alam, dkk, 2021) (Cai, dkk, 2019) , dan parasitik (Pratiwi,  dkk,  2020) .  Temuan  lain  yang  diusulkan  oleh (Parchin,  dkk,  2019) metode plannar array  MIMO  digunakan  untuk  meningkatkan  keterarahan  dan  menghasilkan penigkatan  gain  sebesar  8  dBi  sedangkan  pekerjaan  yang  dilakukan  oleh (Hussain,  dkk, 2017) menghasilkan gain 12,07 dB dengan menggunakan metode 6 sektor array. Selain itu, antena  array  dengan  tiga  notched  telah  dikembangkan  oleh (Alam,  dkk,  2022), namun antena yang diusulkan belum mendukung untuk komunikasi MIMO dan memiliki penguatan yang  rendah.  Penelitian ini  mengusulkan  pengembangan  antena array  4x2  elemen  dengan konfigurasi MIMO 2 port untuk meningkatkan penguatatan dari antena. Penggunaan metode array bertujuan meningkatkan gain dari antenna sehingga sudut berkas pancar menjadi lebih sempit dan jarak penerimaan menjadi lebih baik. Kebaruan dan state of the art dari pekerjaan ini adalah mengusulkan disain antena mikrostrip dengan mengkombinasikan metode array dan MIMO sehingga antena yang dirancang menghasilkan bandwidth yang lebar, gain yang tinggi dan pola pancar yang memiliki keragaman (beamforming) sehingga dapat direkomendasikan untuk system komunikasi 5G.

## 2. PERANCANGAN ANTENA

## 2.1 Pengembangan Model Antena
Dalam makalah ini, antena microstrip dirancang dan dikembangkan melalui beberapa tahapan antara lain antena elemen tunggal (single element), antena array planar 2x2 elemen, antena array  planar  4x2  elemen  dan  antena  MIMO  array  planar  array  4x2  elemen.  Substrat  yang digunakan adalah FR-4 epoxy dengan konstanta dielektrik (ε r ) 4,3, loss tan (tan δ) 0,0225 dan
ketebalan (h) 1,6 mm. Antena dirancang untuk beroperasi pada frekuensi resonansi (f r ) 3,5 GHz  untuk  diaplikasikan  sebagai  antena  penerima  pada  sistem  komunikasi  5G.  Gambar  1 menampilkan pengembangan model antena pada makalah ini.
Gambar 1. Pengembangan Model Antena; (a) Elemen Tunggal, (b) Array Planar 2x2 Elemen, (a) Array Planar Seri 4x2 Elemen, (d) MIMO Array Planar Seri 4x2 Elemen
Tahapan awal dari pengembangan model antena adalah dengan merancang antena bentuk persegi panjang yang beroperasi pada f r =3,5 GHz seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 (a).  Selanjutnya,  untuk  meningkatkan bandwidth  dan  gain,  antena  dikembangkan menggunakan  teknik array  planar  seri  2x2  elemen  dan  array  planar  seri  4x2  elemen  yang masing-masing  ditunjukkan  pada  Gambar  1  (b) dan  Gambar  1  (c) dimana  masing-masing elemen  tersusun  secara  seri  dan terkoneksi dengan  saluran  microstrip. Tahap akhir adalah merancang antena MIMO dengan 2 port yang masing-masing terdiri dari antena array planar seri 4x2 elemen dan dipisahkan oleh jarak tertentu seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 (d). Elemen peradiasi dari antena terbuat dari tembaga yang berada pada bagian atas dari substrat  sedangkan  bagian  bawahnya  berfungsi  sebagai groundplane.  Antena  terkoneksi secara  langsung  dengan  konektor  yang  terbuat  dari  kuningan  dengan  impedansi  50  Ω menggunakan  saluran  mikrostrip.  Selanjutnya  diagram  alir  dari  pekerjaan  makalah  ini ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Diagram Alir Perancangan Antena
Gambar 2 menunjukkan bahwa tahapan awal dalam perancangan antena adalah menentukan spesifikasi parameter antena. Spesifikasi antena yang diusulkan dalam makalah ini ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Spesifikasi Antena Rancangan Parameter Nilai Frekuensi resonansi (f r ) 3,5 GHz Bandwidth 200 MHz Koefisien refleksi (S 11 ) ≤ -9,54 dB Koefisien isolasi (S 11 ) ≤ -20 dB Gain ≤ 10 dB
Selanjutnya, dimensi dari antena dan saluran pencatu ditentukan menggunakan rumus dasar dalam perancangan antena mikrostrip yang ditunjukkan pada Persamaan (1) sampai dengan Persamaan (5) (Fang, 2017) . Dalam makalah ini bentuk elemen peradiasi yang digunakan adalah persegi panjang.
𝑊 = (1)
𝐿 = 𝐿 − ∆ (2) 𝐿 = (3)
𝜀 = + [1 + 12 ]
(4) ∆ = 0.412 ( , ) (     , ) ( , ) (     , ) (5)
dimana W  dan  L  mewakili  panjang  dan  lebar  patch,  fo  mewakili  frekuensi  resonansi,  εr mewakili  permitivitas  substrat, ε eff mewakili  permitivitas  efektif  substrat  pada  frekuensi resonansi  tertentu, h  mewakili  ketebalan  substrat  sedangkan  ∆ L mewakili  efek  tepi  bidang permukaan  dari  antena.  Selanjutnya,  saluran  mikrostrip  diusulkan  untuk  mengontrol impedansi dan koefisien refleksi antena. Dimensi saluran mikrostrip sangat dipengaruhi oleh impedansi  masukan  dan frekuensi  resonansi yang  digunakan. Pada  makalah  ini, impedansi masukan  yang  digunakan  adalah  50  Ω.  Dimensi  garis  mikrostrip  dapat  ditentukan  dengan menggunakan Persamaan (6) dan Persamaan (7) berikut ini (Fang, 2017) :
𝑊 = 𝐵 − 1 − ln(2𝐵 − 1) + [ln(𝐵 − 1) + 0,39 − , ] (6)
𝐵 = (7)
dimana W z adalah lebar garis mikrostrip, Z o adalah impedansi antena dan B adalah konstanta impedansi.  Impedansi  antena  sebesar  50  Ω  sesuai  dengan  impedansi  konektor  yang digunakan. Selanjutnya panjang saluran mikrostrip (L z ) adalah ¼ lambda (λ g ) yang ditentukan dengan Persaman (8) dan Persamaan (9) berikut (Fang, 2017) :
𝐿 = 1 4 𝜆 (8) 𝜆 = (9)
Selanjutnya,  struktur  dan  dimensi  yang  didapatkan  dari  hasil  perhitungan  dirancang  dan disimulasikan menggunakan perangkat lunak EM Simulation berbasis HFSS 15.0. Parameter yang disimulasikan antara lain koefisien refleksi (S 11 ), koefisien isolasi (S 21 ), pola radiasi dan gain dari antena yang diusulkan. Validasi dan verifikasi performansi medan dekat dari antena dilakukan dengan proses pengukuran di dalam ruangan laboratorium terhadap antena yang telah  di  fabrikasi  menggunakan  alat  ukur Vector  Network  Analyzer  dan  diukur  dalam temperature ruangan normal 25̊ C dengan rentang frekuensi 2 – 4,5 GHz dan sweep frequency 0,01  GHz  sedangkan  untuk  medan  jauh  dilakukan  di  ruangan  anechoic  chamber  dengan menggunakan rotator antena yang berputar dengan rentangan sudut 0 - 360ͦ.

## 2.2  Perancangan Antena
Ukuran  dan  struktur  dari  elemen  peradiasi  persegi  panjang  didapatkan  menggunakan Persamaan  (1)  sampai  dengan  Persamaan  (5)  sedangkan  Persamaan  (6)  sampai  dengan persamaan (9) digunakan  untuk menentukan dimensi saluran mikrostrip dengan impedansi 50 Ω didapatkan menggunakan. Dari hasil perhitungan didapatkan struktur dan dimensi dari antena elemen tunggal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3 (a) dimana W p = 25 mm, L p = 20 mm sedangkan untuk dimensi saluran mikrostrip dari antena elemen tunggal adalah W z = 3 mm dan L z = 12,7 mm. Selanjutnya dimensi groundplane dari antena elemen tunggal adalah W g = 40 mm dan L g = 40 mm.
Gambar 3. Struktur Antena Rancangan; (a) Elemen Tunggal, (b) Array Planar Seri 2x2 Elemen, (c) Array Planar Seri 4x2 Elemen
Selanjutnya antena dikembangkan menggunakan teknik array planar seri 2x2 elemen dimana masing-masing  antena  tersusun  secara  seri  dan  dipisahkan  dengan  jarak  yang direpresentasikan oleh d a seperti yang ditunjukkan Gambar 3 (b). Jarak antar elemen peradiasi untuk konfigurasi array dipengaruhi oleh panjang gelombang (λ) dari antena dan didapatkan menggunakan Persaman (10) dan Persamaan (11) sebagai berikut (Fang, 2017) :
𝑑 = 1 4 𝜆
(10)
𝜆 = (11)
dimana d a mewakili jarak antar elemen array, λ mewakili panjang listrik antena dan c adalah kecepatan cahaya (3 x 10 8 m/s). Perancangan dan model antena planar array seri dengan elemen 4x2 ditunjukkan pada Gambar 3 (c) dimana W ga dan L gs adalah 130 mm dan 130 mm, masing-masing.  Gambar  3  (c) menunjukkan  konfigurasi  antena array  seri  dengan  empat elemen  yang  masing-masing  dihubungkan  secara  planar  menggunakan  saluran  transmisi dengan  impedansi  langkah  50  Ohm  (Z 0 ),  70,7  Ohm  (Z s )  dan  100 ohm  (Z L )  yang  berfungsi sebagai pencocokan impedansi untuk mengontrol pantulan koefisien dan VSWR antena. Lebar saluran  transmisi  menentukan  impedansinya  sedangkan  impedansi  saluran  transmisi  dapat ditentukan berdasarkan Persamaan (12) berikut (Fang, 2017) :
𝑍 = 𝑍 . 𝑍 (12)
Selanjutnya, dimensi keseluruhan antena planar array seri dengan elemen 4x2 disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Dimensi dan Parameter Antena Parameter Dimensi (mm) Parameter Dimensi (mm) W ga 130 W s 1 L ga 187 L s 3 W z
3
W a
2 L za
40 L a
94 W p 25 W b 3 L p 20 L b 12,7 d a 22 d m 11
Gambar 4. Struktur Antena Planar Series Array 4x2 Elemen dengan Konfigurasi MIMO
Gambar 4 menunjukkan antena array planar seri 4x2 elemen yang sudah dikonfigurasi secara MIMO  dimana  masing-masing  antena  terkoneksi  dengan port  1 dan  port  2  dan  dipisahkan dengan jarak d m yang ditentukan dengan menggunakan Persamaan (13) dibawah ini (Fang, 2017) :
𝑑 = 1 8 𝜆 (13)
Sebagai  catatan,  jarak  antar  elemen  peradiasi  pada  konfigurasi  MIMO  akan  menentukan koefisien isolasi dan kopling elektromagnet dari antena. Semakin jauh jarak antara elemen maka kopling elektromagnet menjadi rendah sehingga koefisien isolasi menjadi semakin tinggi dan sebaliknya. Kopling elekromagnet rendah dan koefisien isolasi yang tinggi menunjukkan bahwa kedua antena pada konfigurasi MIMO beroperasi secara independent dan tidak saling mempengaruhi  satu  sama  lain.  Dalam  makalah  ini,  jarak  antara  elemen  peradiasi  pada konfigurasi MIMO yang digunakan adalah d m = 22 mm dengan dimensi W g = 290 mm dan L g =  190  mm.  Selanjutnya,  untuk  mengobservasi  performansi  dari  antena  yang  diusulkan, simulasi dan optimasi dengan HFSS 15.0 diusulkan untuk mengamati parameter S 11 , bandwidth dan S 21 pada konfigurasi MIMO.
Gambar 5. Hasil Simulasi dari Antena Rancangan; (a) Simulasi S 11 dari Pengembangan Model Antena, (b) Simulasi S 11 dan S 21 dari Antena Rancangan dengan Konfigurasi MIMO
Gambar 5 (a) memaparkan hasil simulasi dari antena elemen tunggal, planar array seri 2x2 elemen  dan array  planar  seri  4x2  elemen  telah  beroperasi  di  f r =  3.5  GHz  serta  memiliki koefisien refleksi ≤ -10 dB dengan bandwidth masing-masing 0,14 GHz (3,44 – 3,58 GHz), 0,67 GHz (3,05 GHz – 3,72 GHz) dan 0,65 GHz (3,07 – 3,72 GHz). Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan  teknik array  planar  seri  2x2  elemen  dan  4x2  elemen  berhasil  meningkatkan bandwidth  dari  antena  sampai  dengan  364%  dibandingkan  dengan  elemen  tunggal. Selanjutnya, performansi dari konfigurasi MIMO 2 port ditunjukkan pada Gambar 5 (b) dimana didapatjan S 21 ≤ -40 dB pada rentang frekuensi 3,05 GHz – 3,72 GHz. Temuan ini membuktikan bahwa  kopling  antara  kedua  antena  yang  dikonfigurasi  secara  MIMO  sangat  rendah  dan masing-masing  antena  dapat  beroperasi  secara  independent  tanpa  menginterferensi  satu sama lain.
Untuk  mengamati  performansi gain  dan  pola  radiasi  dari  antena  yang  diusulkan,  simulasi didapatkan  dengan  pendekatan Finite  Element  Modelling  (FEM)  menggunakan  HFSS  15.0. Frekuensi resonansi yang digunakan adalah f r = 3,5 GHz dengan rentang sudut pengamatan dari  0ͦ  sampai  dengan  360̊  seperti  yang  ditunjukkan  Gambar  6.  Sebagai  catatan,  gain menunjukkan kemampuan antena untuk menguatkan sinyal pada sudut tertentu sedangkan pola radiasi menunjukkan pola pada saat antena memancarkan gelombang elekromagnetik.
Kedua  parameter  ini  merupakan  medan  jauh  dari  antena  yang  sangat  menentukan performansi antena pada saat mengirimkan dan menerima gelombang elekromagnetik pada frekuensi  resonansi  yang  ditargetkan.  Umumnya,  karakteristik  pola  radiasi  dari  antena mikrostrip ke segala arah (omnidirectional) dengan sudut optimal nya di 0ͦ. Dalam makalah ini, teknik array planar seri digunakan untuk meningkatkan penguatan dan mengoptimalkan pola radiasi  dari  antena menjadi ke satu  arah (directional)  dengan  sudut  berkas  pancar  (beam) yang  beragam  sehingga  antena  dapat  menjangkau  dan  melayani  pengguna  dari  beberapa sudut yang berbeda.
Gambar 6. Hasil Simulasi Penguatan dan Pola Radiasi Antena pada f r = 3,5 GHz; (a) Array Planar Seri 2x2 Elemen, (b) Array Planar Seri 4x2 Elemen, (c) Array Planar Seri 4x2

## Elemen dengan Konfigurasi MIMO
Gambar 6 (a) menunjukkan bahwa gain maksimal dari array 2x2 elemen adalah 4,8 dB dengan satu  sudut  berkas  pancar  yang  optimal  sedangkan  Gambar  6  (b)  menunjukkan  bahwa performansi gain  dari  antena  meningkat  menjadi  7,3  dB  dengan  tiga  sudut  berkas  pancar optimal. Selanjutnya, gain dari antena meningkat menjadi 13,33 dB dengan tiga sudut berkas pancar untuk antena yang dikonfigurasi secara MIMO seperti yang ditunjukkan Gambar 6 (c). Hal  ini  menunjukkan  bahwa  penambahan  elemen  dari  antena array  dan  konfigurasi  MIMO telah berhasil meningkatkan gain dan mengotimalkan keragaman dari sudut berkasi pancar dari antena.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam  makalah  ini,  antena  di  fabrikasi  menggunakan  susbtrat  jenis  FR-4  epoxy.  Elemen peradiasi dari antena berada bagian atas dari substrat sedangkan bagian bawahnya berfungsi sebagai ground plane. Hasil fabrikasi dari perangkat yang telah dirancang ditunjukkan pada Gambar 7.

## Gambar 7. Hasil Pabrikasi Antena Rancangan
Gambar  7  menunjukkan  hasil  pabrikasi  dari  antena  rancangan  menggunakan  substrat  FR4 dimana  kedua  antena  masing-masing  tekoneksi  dengan port  1  dan  port  2  menggunakan konektor RP-SMA dengan impedansi 50 Ω. Elemen peradiasi dan ground plane dari antena terbuat  dari  tembaga  sedangkan  konektor  terbuat  dari  kuningan.  Untuk  menyesuaikan impedansi  dari  keduanya  saluran  mikrostrip  diusulkan  sebagai  penyesuai  impedansi. Selanjutnya, validasi dan verifikasi performansi dari antena dilakukan di laboratorium melalui kegiatan pengukuran seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.
Gambar 8. (a) Proses Pengukuran Antena Rancangan, (b) Perbandingan r S 11 dan S 21 , (c) Perbandingan Pola Radiasi pada f r = 3,5 GHz
Gambar  8  (a)  menunjukkan  konfigurasi  pengukuran  dari  antena  yang  terdiri  dari  antena rancangan yang dikoneksikan dengan VNA menggunakan kabel koaxial ke port 1 dan port 2. Data  dari  hasil  pengukuran  disimpan  dalam USB  drive  yang  nantinya  akan  diolah menggunakan personal  computer  (PC).  Pengukuran  dilakukan  di  laboratorium  dengan temperatur ruangan 25ͦ dengan rentang frekuensi 2 – 4,5 GHz dan sweep frequency 0,01 GHz. Hasil  pengukuran  S 11 dan  S 21 menunjukkan  bahwa  antena  memiliki  karakteristik  dan perfomansi  yang  identik  antara  proses  simulasi  dan  pengukuran  seperti  yang  ditunjukkan Gambar 8 (b). Dari hasil pengukuran didapatkan antena beroperasi pada frekuensi 3,1 GHz sampai dengan 3,7 GHz dengan S 11 ≤ -10 dB dan bandwidth 600 MHz. Hal ini menunjukkan bahwa  antena  telah  memenuhi  spesifikasi  yang  ditetapkan  yaitu bandwidth  ≤  200  MHz. Selanjutnya untuk S 21 dari antena MIMO berada pada rentang ≤ -40 dB. Hal ini menunjukkan bahwa antena MIMO memiliki koefisien isolasi yang tinggi dan telah memenuhi kriteria yang ditentukan yaitu S 21 ≤ -20 dB. Performansi gain dan pola radiasi dari antena pada f r = 3,5 GHz juga  ditunjukkan  dalam  Gambar  8  (c)  dimana  pola  radiasi  dari  antena  rancangan  identik dengan  hasil  simulasi  dengan  gain  maksimal  sebesar  12,52  dB.  Temuan  ini  menunjukkan bahwa  antena  telah  memenuhi  target  yang  telah  ditetapkan  yaitu  gain  ≤  10  dB.  Untuk menujukkan kontribusi dan kebaruan dari penelitian ini, Tabel 3 menunjukkan perbandingan dengan penelitian sebelumnya. Tabel 3 menunjukkan bahwa pekerjaan yang diusulkan telah berhasil merancang dan mendisain antena yang memiliki gain yang lebih tinggi dibandingkan dengan penelitian sebelumnya. Selain itu, koefisien isolasi (S 21 ) yang dihasilkan lebih baik dari pekerjaan sebelumnya sehingga antena memiliki independensi tinggi saat beroperasi secara bersamaan untuk sistem komunikasi MIMO.

## Tabel 3. Komparasi Dengan Pekerjaan Sebelumnya
Referensi Metode Frekuensi resonansi (f r ) Parameter S 11 (dB) S 21 (dB) BW (MHz) Gain (dB) (Biswas & Gupta, 2020) L-Slot 3.5 GHz ≤ -10 -18 900 4,5 (SANDI et al., 2020) U-Slot 28 GHz ≤ -10 NA 2800 11,16 ( Abdullah et al., 2017) Coplanar Waveguide 3.5 GHz ≤ -10 -12 200 5,1 Makalah ini Array planar seri 3.5 GHz ≤ -10 -40 dB 600 12,52

## 4. KESIMPULAN
Makalah ini telah memaparkan secara komprehensif perancangan dan pengembangan model antena MIMO dengan teknik planar seri array 4x2 elemen yang beroperasi di f r = 3,5 GHz. Teknik planar seri array diusulkan untuk meningkatkan bandwidth dan gain sedangkan MIMO untuk mengoptimalkan keragaman sudut berkas pancar dari antena. Dari hasil pengukuran didapatkan  antena  memiliki  S 11 ≤  -10  dB  pada  rentang  frekuensi  3.1  –  3.7  GHz  dengan koefisien isolasi ≤ -40 dB. Bandwidth yang dihasilkan adalah 600 MHz dengan gain maksimal adalah 12.52 dB pada f r = 3.5 GHz. Teknik planar seri array yang dikonfigurasi secara MIMO berhasil  meningkatkan  bandwidth  dan  gain  sebesar  172.72%  dan  160.83  %  dibandingkan dengan antena elemen tunggal. Penelitian ini sangat bermanfaat dan dapat diterapkan sebagai antena penerima untuk sistem komunikasi 5G.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian ini didukung oleh Lembaga Penelitian Universitas Trisakti dan Kemenristek RI 2023 melalui  hibah  penelitian  kompetitif  dalam  Skema  Penelitian  Fundamental,  nomor  kontrak 1440/LL3/AL.04/2023.

## DAFTAR RUJUKAN
Abdullah,  M., Ban, Y.-L.,  Kang,  K.,  Li, M.-Y.,  & Amin, M. (2017).  Compact four-port  MIMO antenna system at 3.5 GHz. 2017 IEEE 2nd Advanced Information Technology, Electronic
and Automation Control Conference (IAEAC), (pp. 656–660). https://doi.org/10.1109/IAEAC.2017.8054098
Admaja, A. F. S. (2018). Pemetaan Riset Teknologi 5G [5G Technology Research Mapping].
Buletin Pos Dan Telekomunikasi, 16(1), 27.
https://doi.org/10.17933/bpostel.2018.160103
Alam, S., Surjati, I., Sari, L., Anindito, A., Putranto, A. Y., & Firmansyah, T. (2021). Bandwidth enhancement of array microstrip antenna using spiral stub for 5g communication system.
Przeglad Elektrotechniczny, 97(11), 40–44. https://doi.org/10.15199/48.2021.11.07
Alam, S., Surjati, I., Sari, L., Hilyawan, M. R., Zakaria, Z., Shairi, N. A., Hikmaturokhman, A.,
& Firmansyah, T. (2022). Triple Band Notched Microstrip Antenna Using Planar Series 2x2
Element Array for 5G Communication System. Journal of Nano- and Electronic Physics, 14(1), 1–5. https://doi.org/10.21272/jnep.14(1).01019
An, W., Li, Y., Fu, H., Ma, J., Chen, W., & Feng, B. (2018). Low-Profile and Wideband Microstrip Antenna  with  Stable  Gain  for  5G  Wireless  Applications. IEEE  Antennas  and  Wireless Propagation Letters, 17(4), 621–624. https://doi.org/10.1109/LAWP.2018.2806369
Biswas, A., & Gupta, V. R. (2020). Design and Development of Low Profile MIMO Antenna for 5G  New  Radio  Smartphone  Applications. Wireless  Personal  Communications,  111(3),
1695–1706. https://doi.org/10.1007/s11277-019-06949-z
Cai, Q., Li, Y., Zhang, X., & Shen, W. (2019). Wideband MIMO Antenna Array Covering 3.3-
7.1 GHz for 5G Metal-Rimmed Smartphone Applications. IEEE Access, 7, 142070–142084. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2944681
Fang, D. G. (2017). Antenna Theory and Microstrip Antennas. Antenna Theory and Microstrip Antennas, 1–299. https://doi.org/10.1201/b10302
Hikmaturokhman, A., Ramli, K., & Suryanegara, M. (2018). Spectrum Considerations for 5G in Indonesia. Proceeding - 2018 International Conference on ICT for Rural Development: Rural Development through ICT: Concept, Design, and Implication, IC-ICTRuDEv 2018,
(pp. 23–28). https://doi.org/10.1109/ICICTR.2018.8706874
Hobbs, S. (2018). Valuing 5G Spectrum : Valuing the 3 . 5 GHz and C-Band Frequency Range.
February, 1–8.
Hussain, R., Alreshaid, A. T., Podilchak, S. K., & Sharawi, M. S. (2017). Compact 4G MIMO antenna  integrated  with  a  5G  array  for  current  and  future  mobile  handsets. IET Microwaves,  Antennas  and  Propagation,  11(2),  271–279.  https://doi.org/10.1049/iet- map.2016.0738
Murugan,  S.  (2021).  Compact  MIMO  Shorted  Microstrip  Antenna  for  5G  Applications.
International  Journal  of  Wireless  and  Microwave  Technologies,  11(1),  22–27. https://doi.org/10.5815/ijwmt.2021.01.03
Parchin, N. O., Basherlou, H. J., Al-Yasir, Y. I. A., Ullah, A., Abd-Alhameed, R. A., & Noras, J.
M. (2019). Multi-band MIMO antenna design with user-impact investigation for 4G and
5G mobile terminals. Sensors (Switzerland), 19(3). https://doi.org/10.3390/s19030456
Pratiwi, A. R., Setijadi, E., & Hendrantoro, G. (2020). Design of Two-Elements Subarray with
Parasitic Patch for 5G Application. Proceedings - 2020 International Seminar on Intelligent Technology and  Its Application: Humanification of  Reliable  Intelligent  Systems,  ISITIA 2020, (pp. 311–316). https://doi.org/10.1109/ISITIA49792.2020.9163785
Sandi,  E.,  Djatmiko,  W.,  &  Putri,  R.  K.  (2020).  Desain  U-slot  Ganda  untuk  Meningkatkan
Bandwidth Antena MIMO 5G Millimeter-wave. ELKOMIKA: Jurnal Teknik Energi Elektrik, Teknik Telekomunikasi, & Teknik Elektronika, 8(1), 150.
https://doi.org/10.26760/elkomika.v8i1.150
Zhang,  W.,  Weng,  Z.,  &  Wang,  L.  (2018).  Design  of  a  dual-band  MIMO  antenna  for  5G smartphone application. 2018 International Workshop on Antenna Technology (IWAT),
(pp. 1–3). https://doi.org/10.1109/IWAT.2018.8379211