## Antena Microstrip Double Layer Untuk Aplikasi WLAN 802.11ac

## Ahmad Firdausi
PT.Mitra Integrasi Informatika Ahmad.firdausi@ymail.com

## Abstrak
Sebuah  antena  mikrostrip  yang  dikembangkan  untuk  mendukung komunikasi  data  pada  perangkat  komunikasi Wireless  Lan  802.11  ac . Antena dirancang agar mampu beroperasi di range frekuensi wlan 802.11ac. Perancangan  antena  ini  dibuat  menggunakan  teknik  yaitu  gabungan  teknik transformer 1/4λ g yang mampu membuat matching impedance yang optimal dan  teknik multi  tunning  stub dengan  pencatu  berbentuk  garpu  juga  teknik proximity  coupled untuk  menghasilkan  peningkatan  bandwith  dan  teknik slot  sempit  bentuk tri pada  dua    elemen  patch  yang  di array untuk peningkatan  karakteristik gain ,dengan  menggunakan  dua  lapisan  substrat dari  jenis  FR4_ Epoxy dengan  ketebalan  1,6  mm  dan  konstanta  dielektrik 4,4.  Dimana  lapisan    substrat  bagian  atas  untuk  dua patch segi  empat  dan substrat bagian bawah untuk catu saluran transmisi. Metode  penelitian  yakni  dengan  melakukan  studi literature perbandingan jurnal  terdahulu,  kemudian  desain  perancangan  antena  mikrostrip  awal dilakukan  dengan  perhitungan  menggunakan  persamaan-persamaan  antena mikrostrip,  lalu  dilakukan  simulasi  secara  komputasi  desain  antena mikrostrip  dengan  menggunakan software Hfss  v.13 .  Dari  hasil  simulasi diperoleh parameter antara lain seperti: bandwidth dari return loss dibawah - 10 dB, gain ≥ 6 dB, VSWR <2 yang beroperasi pada wlan 802.11ac.Antena mikrostrip  yang  dibuat  memiliki  kriteria  yaitu    VSWR  ≤  2  pada  frekuensi kerja  WLAN 802.11ac  dengan lebar bandwith  sebesar  1,002MHz,gain  7.2 dBi  sehingga  tercapai  target  untuk  peningkatan  bandwith  di  aplikasi  Wlan 802.11ac  dan  bisa  untuk  pengaplikasiannya  menggunakan  di  frekuensi center 5.3 GHz,untuk ukurannya relatif lebih kecil yaitu 10mm x 15mm.
Keywords : Proximity couple Mikrostrip Antenna, wlan 802.11ac
Received July 2017 Accepted for Publication November 2017 DOI: 10.22441/incomtech.v8i1.2143

## 1. PENDAHULUAN
Dalam  perkembangan  teknologi  komunikasi,penggunaan  perangkat perangkat  personal  berbasis  pada  teknologi  jaringan  nirkabel  telah  digunakan secara luas oleh masyarakat pengguna teknologi informasi dan komunikasi (TIK). Saat ini keberadaan perangkat-perangkat bergerak (mobile devices) telah tersedia dengan beragam tipe dan model di pasaran. Selain memanfaatkan jaringan seluler
(GSM, 3G, LTE) untuk media koneksinya, perangkat bergerak seperti smartphone dan  tablet  PC  juga  telah  dilengkapi  oleh  teknologi  jaringan  area  lokal  nirkabel (WLAN)  sebagai  salah  satu  pilihan  media  transmisi  untuk  pertukaran  data.[1] Wireless  LAN  (WLAN)  atau  disebut  juga  WirelessFidelity  (Wi-Fi)  merupakan teknologi yang digunakan untuk melakukan perpindahan data dari satu perangkat ke  perangkat  lainnya  tanpa  menggunakan  kabel  sebagai  media  transmisinya dengan memanfaatkan radiasi elektromagnetik atau disebut juga gelombang radio. Meskipun kehadiran teknologi ini tidak menggantikan peran jaringan kabel secara keseluruhan,  namun  sejak  kehadirannya  teknologi  ini  telah  memudahkan penggunanya untuk terkoneksi ke jaringan global.
IEEE  sebagai  lembaga  standarisasi  internasional  untuk  perangkat elektronik  telah  menetapkan  sebuah  standar  khusus  untuk  mengatur  regulasi penggunaan  jaringan  nirkabel  ini.  Pada  tahun  1997,  IEEE  telah  menyetujui  dan menetapkan  IEEE  802.11  sebagai  standar  regulasi  untuk  penggunaan  jaringan nirkabel  secara  global.  Namun  seiring  dengan  meningkatnya  kebutuhan pengguna, IEEE telah membuat beberapa penyesuaian standar terhadap teknologi ini. Dalam satu dekade terakhir standar dan regulasi untuk teknologi jaringan Wi- Fi  telah  telah  dilakukan  beberapa  perubahan.  Perubahan  pertama  untuk  standar jaringan nirkabel diawali oleh IEEE 802.11a, diikuti dengan IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, dan IEEE 802.11n. Namun sampai dengan ditetapkannya IEEE 802.11n sebagai  standar,  masih  terdapat  beberapa  keterbatasan  keterbatasan  pada  standar tersebut,sehingga  mengharuskan  IEEE  untuk  melakukan  amandemen    terhadap standar  yang  telah  ada.  Pada  awal  tahun    2014,  IEEE  menyetujui  untuk menetapkan  IEEE  802.11ac  sebagai  standar  terbaru  untuk  teknologi  jaringan nirkabel,  sehingga  teknologi  ini  dapat  lebih  handal  dari  sebelumnya. IEEE 802.11ac  merupakan  generasi  penerus  standar  teknologi  Wi-Fi  yang  ke  lima dimana standar ini ditujukan untuk mendapatkan multi-user throughput yang lebih tinggi  didalam  lingkungan  jaringan  area  lokal  nirkabel.  Hal  ini  dimaksudkan untuk  meningkatkan  pengalaman    pengguna  WLAN  dengan  menyediakan kecepatan data rates hingga 7 Gbps dengan pita frekuensi 5 GHz sehingga dapat diperoleh  kecepatan  sepuluh  kali  lebih  cepat  dari  standar  yang  telah  dikeluarkan sebelumnya.  Selain  itu,  IEEE  802.11ac  juga  telah  mempertimbangkan  berbagai faktor, seperti jarak, gangguan mitigasi, ketahanan koneksi, roaming, kehandalan dan sistem ketersediaan yang lebih baik.[2]
Dalam  rangka  untuk  memenuhi  system  5 th generation  persyaratan  system Wi-Fi  iyalah  harus  ringan,biaya  murah,kompatibel,efisien  dan  mempunyai  gain yang  tinggi  pada    suatu    system  antenna  .Microstrip-Patch  antenna  (MPA) termasuk  dalam  semua  jenis  yang  melayani  semua  persyaratan  ini,jenis  antenna MPA  adalah  jenis  yang  memiliki  karakteristik  profil  rendah,kompatibel,mudah untuk  merancang  dan  membuatnya,hal  ini  mengakibatkan  berkurangnya  biaya secara  signifikan  dalam  frekuensi  radio  (RF)  desain  transceiver  untuk  aplikasi WLAN  [3],di  dalam  bentuk  yang  sederhana  ,MPA  terdiri  dari  Pacth  untuk memancarkan  di  satu  sisi  dengan  ε r sebagai  dielektrik  konstan, h tinggi,dan ground di sisi bawah.[4]
Dalam  hal  ini  dibandingkan  beberapa  antenna  mikrostrip  yang    telah dibuat  oleh  beberapa  peneliti  sebelumnya  yang    digunakan  oleh  system komunikasi WLAN 802.11ac, antara lain Pada jurnal bandwidth enhancement of a Microstrip-Line-Fed Printed Wide-Slot Antenna di jelaskan dengan  melakukan
tunning  pada  panjang  feeding  yang  berbentuk  garpu  dapat  meningkatkan bandwith  [6]  ,dan  pada  jurnal  A  1x2  Circular  Patch  Antenna  Array  For  next Generation  802.11ac  WLAN  Applications  dijelaskan  bahwa  microstrip  patch antenna  (MPA)  dengan  menggunakan  teknik  array  dan  transformer  ¼  λ  bisa bekerja pada range frekwensi 5 GHz yaitu pada 802.11ac.[4]

## 2. FEEDING TEKNIK [7]
Antena  patch  mikrostrip  dapat  diberikan  saluran  pencatu  patch  dengan berbagai  metode.  Metode  ini  dapat  diklarifikasikan  ke  dalam  dua  kategori  yaitu kontak  langsung  dan  tidak  kontak  langsung.  Dalam  kategori  kontak  langsung, daya  radio  frekuensi  disalurkan  langsung  ke  patch  menggunakan  elemen penyambung  seperti  mikrostrip  line.  Dalam  skema  saluran  yang  tidak  kontak langsung  yaitu  pengkoplingan  medan  elektromagnetik  dilakukan  untuk mentransfer  daya  antara  mikrostrip  line  dan  patch  yang  diradiasi.  Empat  teknik yang paling populer digunakan adalah mikrostrip line, probe koaksial (untuk dua kategori kontak langsung), kopling aperture dan kedekatan pengkoplingan (untuk dua kategori yang tidak kontak langsung).
 Mikrostrip Line Feed
Pada  jenis  teknik  saluran  ini,  sebuah  garis  langsung  tehubung  ke tepi  dari  patch  Mikrostrip  seperti  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  1. saluran  strip  tersebut  lebih  kecil  jika  dibandingkan  dengan  ukuran  patch dan dalam hal ini saluran dapat dibuat satu sket dengan substrat yang sama dan disebut struktur planar.
Gambar 1 Mikrostrip Line Feed
Tujuan  dari  penyisipan cut  in dalam patch ini  adalah  untuk mencocokkan  impedansi  dari  saluran  terhadap patch tanpa  memerlukan penambahan elemen matching yang lainnya. Hal ini dapat dicapai dengan benar dengan melakukan kontrol  yang tepat  pada pada posisi  penyisipan. Maka  hal  ini  merupakan  skema  pembuatan  saluran  yang  mudah,  karena memberikan  kemudahan  fabrikasi  dan  kesederhanaan  dalam  pemodelan serta pencocokan impedansi.  Namun  dengan ketebalan dielektrik substrat yang  digunakan,  gelombang  permukaan  dan  radiasi  saluran  palsu  juga meningkat,  yang  dapat  menghambat bandwidth dari  antena.  Radiasi saluran juga menghasilkan radiasi terpolarisasi yang tidak diinginkan.
 Rangkaian Transformer
Rangkaian Transformer adalah sebuah saluran yang memiliki catu satu  buah  untuk  menyalurkan  gelombang  peradiasi  ke  gelombang patch antena.  Desain Transformer ditunjukkan  pada  gambar  2.  Pada  awal saluran  memiliki  karakteristik  impedansi    Z 0 =  50  Ohm,  untuk menghubungkan  dengan  saluran  yang  bercabang  dua  yang  berbentuk  (T) dengan saluran Z 0 awal diperlukan sebuah quarter-wave transformer yang memiliki karakter impedansi sama dengan 30 – 36 Ohm yang panjangnya 6 mm fungsinya untuk membagi input impedansi saluran dan output tetap 50 Ohm.
Kemudian transformer tersebut disambungkan dengan saluran (w1) dan  (w2)  sebagai  saluran  penyambung  antara  saluran  pencatu  dengan antena  peradiasi  (Patch  Radiator).  Secara  umum  menggunakan  rangkaian transformer  sangat  mendukung  untuk  digunakan  sebagai  rangkaian pencatu antena mikrostrip dengan polarisasi lingkaran.

## Gambar 2 Rangkaian Transformer

## 2.1 Struktur Antenna Microstrip
Teknologi  mikrostrip  merupakan  sebuah  medium  (substrate)  yang  memiliki karakteristik  dielektrik  yang  dapat  digunakan  untuk  menghantarkan  atau mempropagasikan  gelombang  elektromagnetik  melalui  MIC (Microwave Integrated  Circuit) untuk  frekuensi  gelombang  mikro.  Sebagai  media propagasi gelombang elektromagnetik, maka secara karakteristik dapat dibuat untuk suatu rancangan sebauh antena mikrostrip dilakukan melalui dua tahap, yaitu  :  pertama  merancang  model  saluran  transmisi  dan  kedua  merancang ukuran dan model peradiasi atau radiator.

## Gambar 3 Struktur Antena Mikrostrip
Dalam bentuk yang paling dasar, sebuah antena mikrostrip terdiri dari sebuah patch yang memancar di sisi substrat dielektrik yang memiliki bidang tanah di sisi  lain  dan  saluran  transmisi  seperti  yang  terlihat  pada  Gambar  3.  Elemen
peradiasi  (radiator)  berfungsi  untuk  meradiasikan  gelombang  listrik  dan magnet.  Elemen  ini  biasa  disebut  sebagai  radiator  patch  dan  terbentuk  dari lapisan  logam  metal  yang  memiliki  ketebalan  tertentu.  Jenis  logam  ini  yang biasanya  digunakan  adalah  tembaga (copper) dengan  konduktifitas  5.8  x  10 7
Sm.  Ada  beberapa  jenis  radiator  patch  berdasarkan  bentuknya,  diantaranya rectangular (segiempat), triangular (segitiga),  lingkaran,  dll.  Substrat merupakan dielektrik yang membatasi elemen peraiasi dengan elemen ground. Bagian  ini  memiliki  nilai  konstanta  dielektrik  ( r),  faktor  disipasi  dan ketebalan (h) tertentu.  Ketiga  nilai  tersebut  mempengaruhi  frekuensi  kerja, bandwidth  dan jug aefisiensi dari antena  yang  akan dibuat ketebalan substrat jauh  lebih  besar  daripada  konduktor  metal  peradiasi.  Semakin  tebal  substrat maka bandwiidth akan semakin meningkat, tetapi berpengaruh pad atimbulnya gelombang permukaan (surface wave) .Untuk substrat komersial yang tersedia umumnya memiliki dua data ukuran properti fisik, yaitu : konstanta dielektrik atau permittivity r) dan loss tangent (tanδ).

## 2.2 Konsep Array
Antena  array  adalah  sebuah  antena  dimana  terdapat  satu  set  N  antena  yang terpisah.  Jumlah  antena  dalam  array  minimal  berjumlah  2  dan  jumlah  maksimal tidak  terbatas.  Secara  umum  kinerja  antena  array  adalah  meningkatkan  jumlah antena  dalam  array.  Beberapa  tujuan  dibentuknya  antena  array  adalah  sebagai berikut :
 Meningkatkan daya radiasi.
 Meningkatkan gain.
 Memungkinkan antena bekerja pada band yang lebar.
Konfigurasi  elemen  dari  antena  array  dapat  disusun  dalam  berbagai  bentuk. Untuk  konfigurasi  yang  berbentuk  satu  garis  lurus  disebut  array  linear (linear array), konfigurasi  yang  berbentuk  bidang  datar  disebut array  planar dan konfigurasi  yang  berbentuk  lingkaran  disebut  array  lingkaran (circular  array) , sedangkan jenis array yang lain adalah array konformal (conformal array) dimana elemen  –  elemen  array  terletak  pada  bidang  tak  datar.  Gambar  4  menunjukkan contoh dari antena array.

## 3.PERANCANGAN ANTENNA
3.1 Perancangan Antena Patch Mikrostrip Array 1x2 Double Layer Tri Slot Rancang bangun antena  pada  tesis ini bekerja  pada range pita frekuensi  5  - 6 GHz  dan  menggunakan patch yang  berbentuk  persegi  panjang  dan  ditambahkan slot.Metode  perancangan  yang  digunakan  pada  tesis  ini  adalah  dengan menerapkan  teknik  pengkopelan  dengan  metode proximity untuk  melihat  sejauh mana  peningkatan bandwidth yang  dapat  dicapai.  Teknik  dengan  menggunakan slot lebar  ( wide  slot )  diistilahkan  sebagai microstrip  slot  antenna (MSA).  Pada antena  mikrostrip slot memiliki  mekanisme  kopling,  dimana  saluran  mikrostrip memberikan  imbas  gelombang  elektromagnetik  menuju  elemen  peradiasi  ( slot ) melalui  sebuah  substrat.  Efek  kopling  diberikan  antara  saluran  mikrostrip  dan elemen  peradiasi  sebagai  transformer  ideal.  Alasan  menggunakan  teknik  ini adalah  agar  dapat  menghasilkan  nilai  impedansi  yang  berbeda  dari  saluran microstrip. teknik pencatuan yang digunakan pada perancangan antena ini adalah teknik tunning stub agar menghasilkan bandwidth yang lebar. Hal yang dilakukan dalam proses perancangan adalah :
 Menentukan substrat yang akan digunakan
 Menentukan lebar saluran pencatu 50 Ω dan 30 Ω
 Merancang patch antena  persegi  panjang  sesuai  dengan  frekuensi yang diinginkan
 Menambahkan slot pada patch
 Melakukan simulasi dengan menggunakan program HFSS 13.0
 Melakukan karakterisasi terhadap antena
 Fabrikasi antena
 Melakukan pengukuran terhadap antena yang telah difabrikasi

## 3.2 Menentukan Substrat yang Digunakan
Substrat merupakan bahan dasar yang dipakai untuk perancangan antena. Setiap substrat  memiliki  karakteristik  serta  nilai  parameter  yang  berbeda-beda.  Oleh karena  itu  dalam  perancangan  sebuah  antena  harus  dilakukan  saat  awal.  Tabel  1 merupakan parameter dari substrat yang digunakan pada perancangan antena ini
Tabel 1 Parameter substrat yang digunakan Nama Substrat Konstanta Dielektrik Relatif ( r) Dielectric Loss Tangent (tan σ) Ketebalan Substrat (h) FR4 4,4 0,02 1,6 mm

## 3.3 Penentuan Dimensi Antena
Dalam  proses  perhitungan  dimensi  antena  digunakan  beberapa  rumus  yang ada. Dimensi antena sangat dipengaruhi oleh frekuensi kerja dari antena tersebut.
Semakin tinggi frekuensi antena maka semakin kecil dimensi antena tersebut dan sebaliknya.
A. Lebar patch (W)
√ ε (1)
Persamaan (1) dapat digunakan untuk mencari lebar patch (W) hasilnya yaitu 15.73 mm.
B. Panjang patch (L)
reff ε ε √ ) (2) ⌈ ) ) ε ) ) ⌉ (3)
√ ε (4)
Dengan  persamaan  diatas  bisa  didapatkan  panjang patch .  Langkah- langkahnya  yaitu mencari  nilai reff dengan persamaan (2) hasilnya 3.84.
Kemudian  nilai akan  didapat  dengan  memasukkan  nilai reff pada persamaan  (3)  hasilnya  0.7234.  Setelah  mendapatkan  hasil  dari persamaan (2) dan (3) dapat mencari panjang patch dengan menggunakan persamaan (4) hasilnya yaitu 11.654 mm.
C. Panjang Saluran Transmisi (5) √ (6) λ (7) Dengan  menggunakan  persamaan  (5)  akan  didapatkan  nilai .  Nilai tersebut dibutuhkan untuk mencari nilai . Dengan persamaan (6) dapat
mencari    nilai ,  maka  akan  mendapatkan  panjang  saluran  transmisi sebesar 12.75 mm dengan menggunakan persamaan (7).
D. Lebar Saluran Transmisi mikrostrip bisa dihitung dengan [8] (  ) (  )
(8)
Dimana : H’ = √       ) + ) ) (9)
Dengan  menggunakan  persamaan  (9)  maka  didapat  nilai  H’  yaitu 1,541. Kemdian nilai H’ tersebut dimasukkan ke persamaan (8) sehingga dihasilkan nilai W1 sebesar 3,056 mm.
E. Lebar substrate Ws = 6h + Wp
Ws = (6 x 1,6) + 15.73 mm Ws = 25.33 mm
F. Panjang substrate
Ls = 6h + Lp Ls = (6 x 1.6) + 11.654 mm Ls = 21.25 mm

## 3.4 Struktur rancangan antena mikrostrip
Struktur  rancangan  antena  mikrostrip double  layer yang  dibuat  terdiri  dari patch, layer 2, feed, layer 1, ground, dan port . Seperti yang tampak pada gambar
5.
Gambar 5 Struktur rancangan antenna mikrostrip double layer.

## 4.ANALISIS ANTENNA DAN PENGUKURAN
Sebelum  merancang  antenna  array  terlebih  dahulu  membuat  dengan perhitungan  antenna  rancangan  satu  elemen,dan  melihat  semua  perubahan  yang ada di satu element apakah hasilnya sudah sesuai untuk melanjutkan untuk di buat array  dan  penulis  merancang  beberapa  antena  mikrostrip  menggunakan  HFSS v.13.untuk  memperoleh  dimensi  dan  ukuran  rancangan  yang  mampu  memberi hasil yang optimal. Keoptimalan sebuah rancangan antena mikrostrip secara garis besar  ditunjukan  dari  karakteristik  antena  yang  dihasilkan  apakah  telah  sesuai dengan tujuan penulisan yaitu untuk aplikasi Wi-Fi 802.11ac dengan bandwith ≥ 500MHz  ,gain  ≥  6  dB,dan  nilai return  loss <-10  dB.    Dimensi  dan  ukuran rancangan  diubah-ubah  sampai  menemukan  hasil  yang  optimal  tetapi  tetap  pada acuan antenna.

## 4.1 Rancangan 1 Elemen
Pertama-tama  dirancang  satu  element  dengan  perhitungan  matematis  mulai dari  patch  dan  feeding  nya,  Gambar  6  adalah  bentuk  dimensi  antenna  satu element.
(b)
(c)
Gambar 6  (a) Dimensi perancangan radiator patch dengan Tri slot (b)
Dimensi  perancangan  pencatu feeding (c)  Dimensi  ground  dengan menggunakan slot.
Tabel  2  memberikan  data-data  dimensi  dari  antenna  yang  diilustrasikan  di gambar 6.
Tabel 2 Dimensi Antena Berdasarkan Peritungan Matematis
s
S e t e l a S a t u
Pada hasil Gambar 7 dapat dilihat hasil return loss dengan menggunakan slot di ground  dan  tidak  menggunakan  slot  di  ground,terjadi  nilai  peningkatan  nilai return  loss  sebesar    21%  di  bandingkan  dengan  yang  tidak  menggunakan  slot  di ground.
Dimensi Variabel Berdasarkan Perhitungan Lebar patch W 15.73 mm Panjang patch L 11.654 mm Lebar saluran 1 w1 3.056 mm Lebar Stub w2 2.55 mm Tinggi stub r2 3.062 mm Tinggi stub ke U feeding r3 0.188 mm Panjang saluran r1 12.75 mm Lebar substrate Ws 25.33 mm Panjang substrate Ls 21.25 mm Jarak slot di ground dengan substart 1 E1 15.694 mm Jarak slot di ground dengan substart 2 E2 4.556 mm Jarak dari subtract kanan & kiri ke slot Y2 6.8125 mm Panjang Slot (kiri dan kanan) t1 6.04 mm Panjang Slot (tengah) t3 4.54 mm Jarak antara patch dan slot (kanan,kiri,tengah) t2 0.5 mm Jarak antara slot tengah dengan slot kiri/kanan s3 3.5 mm Lebar Slot (kiri, tengah, kanan)
s2
0.5 mm
Gambar 7 Hasil simulasi Return loss element tunggal no slot dan withslot di ground

## Satu Elemen Menggunakan Peritungan Dan Optimasi
Pada  gambar  8  terlihat  hasil  perbandingan  simulasi  dengan  menggunakan perhitungan dan optimasi pada dimensi antena, terlihat ada peningkatan bandwith di  frekuensi  kerja  5.8  GHz.  Pada  perubahan  tersebut  diturunkan  patch  dengan jarak dari subtract 1.596 mm.
Gambar 8 Hasil simulasi Return loss element tunggal perhitungan dan optimasi

## Satu  Element  Menggunakan  Slot  Di  Patch  dan  Tidak  Menggunakan  Slot  di Patch
Pada  gambar  9  terlihat  hasil  perbandingan  simulasi  dengan  menggunakan transformer  dan  tidak  menggunakan  transformer  di  feedingnya  pada  parameter t1,t2,t3 dan s1,s2,s3 pada desain antenna,terlihat terjadi kurva return loss bergeser tetapi  tetap  pada  range  5  –  6  GHz  sesuai  karakteristik  WLAN  802.11ac  dan terlihat ada peningkatan bandwith serta return loss.
Gambar 9 Hasil simulasi satu element Return loss menggunakan slot dan tidak menggunakan pada patch.
Hasil Gain dari Satu Element yang sudah berada di  frekuensi 5.8 GHz
Gambar 10 Hasil simulasi gain satu element yang sudah berada di frekuensi 5.8 GHz.
Pada  gambar  10  terlihat  hasil  gain  total  dari  antenna  yang  telah  dibuat berdasarkan  simulasi  ansoft  hfss  v.13.Terlihat  di  dalam  simulasi  mendapatkan gain total dengan nilai 4.7235 dB pada posisi yang berwarna merah.

## 4.2      Perancangan Antena Array
Gain merupakan salah satu parameter penting dalam antena. Terlihat dari hasil  diatas  gain  untuk  sebuah  antena  WLAN  802.11ac  masih  cukup  kecil sehingga  perlu  dilakukan  peningkatan  gain.  Gain  yang  diinginkan  pada  antena array  adalah sebesar  7  dBi.  Untuk menentukan jumlah elemen antena  yang akan dibuat bisa dengan menggunakan formula berikut:
Gain total = Gain 1 antena (dB) + Gain susunan (dB) 7 dBi = 4.127 dBi + G susunan (dB) G susunan   = 7- 4.127 dBi = 2.873 dBi Untuk susunan yang mempunyai gain tertentu susunan uniform: Gain Uniform = 10 Log N 2.873 = 10 Log N N  = = 1.93
Sehingga  dibulatkan  menjadi  2  susunan  antena  yang  identik.  Antena  akan disusun secara linier dan jarak antar antena adalah λ d /2. Patch akan disusun guna mendapatkan gain yang lebih besar.
(a) (b)

## (c)
Gambar  11  Dimensi  antena  mikrostrip slot array 2  element,  (a)  Dimensi  perancangan  pencatu feeding (b)dimensi  perancangan  radiator patch dengan Tri slot (c)  dimensi  ground  dengan menggunakan slot.
Tabel 3 Dimensi Antena Dua Element
Dimensi Variabel Hasil Optimasi Lebar patch W 15 mm Panjang patch L 10 mm Lebar saluran 1 w1 3.056 mm Lebar saluran 2 w2 6.6 mm Panjang saluran bawah 1 l1 3.294 mm Panjang saluran bawah 2 l2 3.65 mm Panjang saluran atas (kanan dan kiri) l3 6.944 mm Jarak panjang antara stub dan patch l5 0.06 mm Lebar substrate Ws 46.33 mm Panjang substrate Ls 28.194 mm Panjang Slot (kiri dan kanan) t1 6.04 mm Panjang Slot (tengah) t3 4.54 mm Jarak antara patch dan slot (kanan,kiri,tengah) t2 0.5 mm Lebar Slot (kiri, tengah, kanan) s2 0.5 mm Lebar Stub w3 2.55 mm Panjang Stub l6 3.062 mm
Jarak antara slot tengah dengan slot kiri/kanan s3 3.5 mm Jarak antara Slot kiri/kanan dengan ujung patch s1 3.25 mm Jarak antara pencatu garpu w4 3.888 mm Panjang pencatu garpu l4 6.528 mm Jarak slot di ground dengan substart 1 k1 19.194 mm Jarak antar slot di bawah pencatu j1 1.5 mm Jarak antar slot j2 10.5 mm Jarak dari subtract kanan & kiri ke slot j3 5.295 mm Jarak antar titik tengah dua pencatu garpu D 24 mm

##  Analisa Hasil Rancangan
 Dua Elemen Mengunakan Transformer ¼ λ dan Tidak Menggunakan Transformer ¼ λ.
Gambar 12 Hasil simulasi Return loss dua elemen with transformer dan no transformer di feeding.
Pada  gambar  12  terlihat  hasil  perbandingan  simulasi  dengan  menggunakan transformer dan tidak menggunakan transformer di feedingnya pada parameter w2 dan i2 pada desain antenna,terlihat terjadi pergeseran return loss yang sebelumnya bukan di range WLAN 802.11ac saat menggunakan feeding transformer langsung bergeser dan berada di range WLAN 802.11ac serta peningkatan return loss yang sangat signifikan berada pada frekuensi 5 GHz dan 5.8 GHz.
 Dua Element Menggunakan Slot Di Patch dan Tidak Menggunakan Slot di Patch.
Gambar  13 Hasil  simulasi  dua  element Return  loss menggunakan  slot  dan  tidak  menggunakan pada patch
Pada gambar 13 terlihat hasil perbandingan simulasi dengan dicoba merubah pada  patch  nya  dengan  cara  menggunakan  slot  dan  tidak  menggunakan slot,terlihat  ada  peningkatan  return  loss  di  frekuensi  5  GHz  dan  di  frekuensi  5.8 GHz  itu  berpengaruh  terhadap  gain  yang  di  hasilkan  dengan  menggunakan  slot ada peningkatan gain nya serta terjadi peningkatan bandwith di range frekuensi 5- 6 GHz
 Dua Element Menggunakan Slot Di ground dan Tidak Menggunakan Slot di ground
Gambar  14 Hasil  simulasi  dua  element Return  loss menggunakan  slot  dan  tidak  menggunakan pada ground
Pada  gambar  14  terlihat  hasil  perbandingan  simulasi  dengan  dicoba merubah pada ground nya dengan cara menggunakan slot dan tidak menggunakan slot, terlihat terjadi peningkatan return loss di frekuensi 5 GHz dan 5.8 GHz.

## 4.3 Realisasi Antena
Gambar 15 menampilkan foto antena yang telah difabrikasi dan siap untuk diukur:
Gambar 15 Antena yang difabrikasi

## 4.4 Pengukuran Karakteristik Antena
Pengukuran Return loss merupakan besaran daya pantul (faktor refleksi) yang disebabkan  oleh  tidak  sesuainya  beban  dengan  saluran  transmisi  dalam  dB. Besarnya  return  loss  sangat  tergantung  faktor  refleksi  yaitu  perbandingan  antara tegangan yang dipantulkan dengan tegangan yang datang dari sumber. Pada tesis ini nilai factor refleksi dilihat dari ≤ -10 dB.
Pengukuran bandwidth bertujuan  untuk  mengetahui  kemampuan  antena dalam  melewatkan  data.  Jika bandwidth besar  maka  kapasitas  atau bit  rate data yang  dilewatkan  bisa  besar  pula.  Pengukuran  impedansi  bertujuan  untuk mengetahui  apakah  antena  yang  dipakai  sesuai  dengan  saluran  transmisi  yang digunakan. Dari karakteristik di atas dapat  menggunakan Network Analyzer yang mempunyai  kemampuan  mengukur  karakteristik  antena  sampai  frekuensi  13,4 GHz, seperti ditampilkan di gambar 16.
Gambar 16 Konfigurasi VNA RS ZVL 13 untuk pengukuran return loss, dan bandwidth

## 4.4.1 Hasil Pengukuran Return Loss, Bandwidth
Berikut ini adalah gambar hasil pengukuran return loss yang telah dilakukan :
Gambar 17 hasil perbandingan Faktor Refleksi Simulasi vs Faktor Refleksi Pengukuran
Gambar 18 hasil perbandingan Faktor Refleksi Simulasi FR4 ε 4.4 ,FR4 ε 3.6 vs Faktor Refleksi Pengukuran
Pada  gambar  18  dilakukan  simulasi  HFSS  v.13  dengan  menggunakan subtract  yang  sama  yaitu  fr4  tetapi  dengan  perbedaan  epsilon  r  =  3.6  ,dapat terlihat  hasil  yang  di  dapat  berbeda  dengan  hasuk  epsolin  r  =  4.4  dan  jika  di bandingkan dengan hasil pengukuran maka desain dengan yang menggunakan fr4 epsilon r 3.6 hasilnya lebih  menyerupai  dengan  hasil pengukuran.sehingga dapat di  simpulkan  kemungkinan  besar  bahan  yang  digunakan  saat  fabrikasi  adalah bahan  FR4  dengan  epsilon  r  di  bawah  3.sehingga  untuk  hasil  pabrikasinya  ada yang bergeser frekuensinya.
Tabel 4 Perbandingan antara simulasi dengan hasil pengukuran
Hasil Antena Range Frekuensi (GHz) VSWR Return Loss Bandwidth (GHz) Simulasi 4.819 - 6.010 1.15 (5.8 GHz) -23.491 dB (5.8 GHz) 1.223 Simulasi 4.819 - 6.010 1.39 (5 GHz) -15.694 dB (5 GHz) 1.223 Hasil Antena Range Frekuensi (GHz) VSWR Return Loss Bandwidth (GHz) Pengukuran 5.210 - 6.212 1.21 (6.1 GHz) -19.485 dB 1.002 Pengukuran 5.210 - 6.212 1.7 (5.3 GHz) -11.060 dB 1.002
Dari  hasil  pengukuran  yang  telah  dilakukan  pada  antena  mikrostrip array 2 elemen  dengan  menggunakan  pencatu proximility  coupling dapat  dianalisis karakteristik  dan  kelayakan  dari  antena  tersebut.  Bisa  dilihat  terjadi  perbedaan antara  simulasi  dan  pengukuran  namun  tidak  begitu  signifikan  ada  pergeseran
frekuensi center sebesar 0.3 GHz. Hal ini biasa terjadi karena banyak faktor yang bisa  mempengaruhi  hasil  pengukuran  sehingga  tidak  begitu  persis  dengan  hasil yang telah disimulasikan. Untuk pengukuran return loss diperoleh nilai dibawah - 10  dB  dari  frekuensi  5,210  –  6,212  GHz  dengan  frekuensi  yang  di  dapat  di  5.3 GHz dan 6,1 GHz. Sementara hasil pengukuran VSWR juga menunjukkan  hasil yang  baik  yaitu  dibawah  2.  Dari  hasil  pengukuran return  loss dan  VSWR  bisa dilihat bahwa antena yang telah di pabrikasi mempunyai lebar bandwidth sebesar 1,002  GHz  sehingga  memenuhi  syarat  spesifikasi  yang  telah  ditentukan  diawal yaitu sebesar ≥ 500MHz

## 5. KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari seluruh proses perancangan, modifikasi, dan  realisasi  antena  mikrostrip array 2  elemen  dengan  pencatu proximility coupling serta  penambahan  slot patch dan stub pada  sisi  pencatu  adalah  sebagai berikut:
1. Ukuran patch antena setelah dilakukan optimasi, diperoleh ukuran dimensi dan jumlah dari elemennya, yaitu :
a. Panjang  (L)  = 10 mm
b. Lebar   (W)   = 15 mm
c. Jumlah elemen = 2 buah
2. Antena array 2 elemen bekerja pada range frekuensi 5 GHz - 6 GHz saat pengukuran factor refleksi dibawah ≤-10 dB dengan bandwidth mencapai 1,002MHz sehingga tercapai target untuk peningkatan bandwithnya,untuk aplikasi  Wlan  802.11ac  bisa  menggunakan  di  frekuensi  center  5.3 GHz,karena  802.11ac  berada  di  range  5  GHz  –  6  GHz,namun  terjadi pergeseran  frekuensi  yang  tidak  signifikan  antara  hasil  simulasi  terhadap hasil pengukuran secara  garis besar dapat  disebabkan oleh  faktor  teknis material dan faktor  teknis pada proses pabrikasi. Yang dimaksud dengan faktor  teknis  material  yaitu  material FR4_epoxy tidak  tepat  memiliki konstanta dielektrikum yang sesuai dengan yang ada di simulasi
3. Berdasarkan  hasil  pengukuran  menunjukan array 2  elemen  dengan pencatu proximility  coupling serta  penambahan  slot patch , stub pada  sisi pencatu  dapat  memperbaiki  kualitas  parameter  yang  diukur  antara  lain VSWR, return loss , walaupun hasil simulasi bergeser sekitar 0.3 GHz tapi masih  bisa  di  kategorikan  sesuai  dengan    spesifikasi  antena  yang diinginkan dikarenakan dari pola return loss bisa di lihat terdapat frekuensi 5.3  GHz  yang  bisa  di  gunakan  sebagai  frekuensi  center  untuk  aplikasi WLAN 802.11ac
4. Ketepatan  dan  ketelitian  saat  pabrikasi  sangat  perlu  diperhatikan  untuk menghindari perbendaan yang signifikan dari hasil simulasi.
5. Bandwidth pada  pabrikasi  mendapatkan  hasil  1.002  MHz    dan  sudah sesuai dengan  spesifikasi yang diingikan yaitu ≥500 MHz.
6. Hasil yang didapat untuk pola radiasi adalah directional antenna .

## REFERENCES
[1]  J.P.  Bounchard,  B.  Hoffman,  and  R.  T.  Llamas,  “ Worldwide  business  use smartphones 2014-2016 forecast analysis ,” IDC, Jun. 2014.
[2]  Afdhal,Elizar  “ IEEE  802.11ac  sebagai  Standar  Pertama  untuk  Gigabit WirelessLAN ”.Jurnal Rekayasa Elektrika Vol. 11, No. 1, April 2014.
[3] C. A. Balanis, " Modern Antenna Handbook ", 2 nd Ed. Wiley , New York,2008
[4] Kinza  Shafique,  Asghar  A.  Razzaqi,    Muhammad  Mustaqim,  Bilal  Muhammad  Khan And Bilal  A.  Khawaja  “ A  1x2  Circular  Patch  Antenna  Array  For  Next  Generation 802.11ac WLAN Applications” , Emerging Technologies (ICET), International Conference on. IEEE,2015
[5] Ban-Leong  Ooi,” A  Double-II  Stub  Proximity  Feed  U-Slot  Patch  Antenna”
, IEEE  TRANSACTIONS  ON  ANTENNAS  AND  PROPAGATION,  VOL. 52, NO. 9, SEPTEMBER 2004.
[6] Jia-Yi Sze, and Kin-Lu Wong “ Bandwidth Enhancement of a Microstrip-Line- Fed  Printed  Wide-Slot  Antenna”. IEEE  Transactions  on  Antennas  and Propagation ( Volume: 49, Issue: 7, Jul 2001 )
[7] Alaydrus,M.,Antena: Prinsip dan Aplikasi, Jakarta:Graha Ilmu. 2011.
[8]  Alaydrus, M, Transmission Lines in Telecommunication, Graha Ilmu, 2009.