## DESAIN ANTENA MIKROSTRIP CROWN PATCH DENGAN SLOT LINGKARAN UNTUK JARINGAN WIRELESS LAN PADA FREKUENSI 2,4 GHZ
Oleh : Yenniwarti Rafsyam 1 , Alifia Syifa Fauziah 2 ,  Jonifan 3 Politeknik Negeri Jakarta 1 2 , Staf Pengajar Universitas Gunadarma Jakarta 3 Jl. Prof. Dr. G.A. Siwabessy, Kampus UI Depok 1 ,  Jl. Margonda Raya No. 100 Pondok Cina. Depok 2 E-mai l : yenniwarti.rafsyam@elektro.pnj.ac.id

## Abstrak
Perkembangan  dunia  teknologi  menunjukkan  peningkatan  yang  signifikan  pada  era  modernisasi, terutama  di  bidang  wireless.  Wireless  Local  Area  Network  (WLAN)  merupakan  pemanfaatan  teknologi wireless  yang  memerlukan  antena  sebagai  penghubung  antara  pemancar  dan  penerima  dalam menangkap  gelombang  elektromagnetik  untuk  dipancarkan.  Antena  yang  dibutuhkan  yakni  memiliki biaya  pembuatan  murah,  berukuran  kecil  serta  mudah  diintegrasikan  dengan  peralatan  lain  sehingga antena  yang  cocok  yakni  antena  mikrostrip.  Pada  penelitian  ini  akan  dibahas  tentang  rancang  bangun antena  mikrostrip  crown  patch  dengan  slot  lingkaran  sebagai  transmitter  yang  bekerja  pada  frekuensi 2,412 GHz, menggunakan substrat FR 4 epoxy dengan konstanta dielektrik ( r) = 4,3, ketebalan substrat (h)  =  2,5  mm,  dan  ketebalan  tembaga  (t)  =  0,1  mm.  Dimensi  antena  mikrostrip  didapatkan  dari perhitungan  dan  hasil  perhitungan  akan  disimulasikan  menggunakan  software  CST  Microwave  Studio Suite 2015. Nilai parameter antena yang diinginkan memiliki  spesifikasi return loss < -10dB, VSWR    < 2,  dan  gain  >3  dB  dengan  pola  radiasi  bidirectional.  Hasil  pengukuran  parameter  antena  didapatkan nilai yang sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan yaitu return loss = -30,0530 dB, VSWR = 1,0695. Hasil  pengujian  kinerja  antena  yang  didapatkan  adalah  kualitas  level  sinyal  terbesar  48  dB  dan kecepatan transfer data sebesar 44,4 Mbps.
Kata Kunci : Antena Mikrostrip, Crown Patch, WLAN, Frekuensi 2,4  GHz

## Abstract
The development of technology shows a significant increase in the era of modernization, especially in the wireless  sector.  Wireless  Local  Area  Network  (WLAN)  is    use  of  wireless  technology  that  requires  an antenna as a link between the transmitter and receiver in capturing electromagnetic waves to be emitted. The  antenna  needed  is  having  a  cheap  manufacturing  cost,  small  size  and  easy  to  integrate  with  other equipment  so  that  the  antenna  is  suitable,  namely  the  microstrip  antenna.  In  this  research  will  be discussed  about  the  design  of  crown  patch  microstrip  antenna  with  a  circle  slot  as  a  transmitter  that works  at  a  frequency  of  2.412  GHz,  using  FR  4  epoxy  substrate  with  dielectric  constant  ( r)  =  4.3, substrate thickness  (h) = 2.5 mm, and copper thickness  (t)  = 0.1 mm. The dimensions of the microstrip antenna obtained from the calculation and the results of the calculation will be simulated using the CST Microwave  Studio  Suite  2015  software.  The  antenna  results  are  expected  to  have  a  return  loss specification <-10dB, VSWR <2, and gain> 3 dB with bidirectional radiation pattern. After the antenna is  fabricated  and  tested,  the  specification  value  is  obtained  according  to  the  desired  return  loss  =  - 30.0530 dB, VSWR = 1.0695, the antenna performance test results obtained are the highest signal level quality of 48 dB, the furthest data transfer speed, 44,4 Mbps.
Keywords : Microstrip Antenna, Crown Patch, WLAN, Frequency 2.4 GHz

## 1. Pendahuluan
Antena  mikrostrip  dapat  didefinisikan sebagai  salah  satu  jenis  antena  yang mempunyai  bentuk  seperti  bilah  atau potongan  yang  mempunyai  ukuran  sangat tipis  atau  kecil  dan  terbuat  dari  plat  PCB (Utami.,  dkk,  2017).  Struktur  dasar  antena mikrostrip  terdiri  atas  patch  peradiasi,
dielektrik  substrat  dan  ground.  Antena mikrostrip  memiliki  dan  bentuk  yang ringkas  serta  mudah  dikoneksikan  dan diintegrasikan   dengan   device  elektronik lain.  Dari  beberapa  keuntungan  yang dimiliki     antena     mikrostrip     memiliki kekurangan yakni mempunyai efisiensi Antena mikrostrip dengan elemen
tunggal biasanya memiliki pola radiasi yang sangat lebar dan setiap elemen memperoleh gain  yang  kurang  baik.  Pada  banyak aplikasi memerlukan antena dengan keterarahan  dan  gain  yang  baik.  Antena array  adalah  salah  satu  cara  untuk mendapatkan  keterarahan  dan  gain  yang baik.  Antena array terbentuk  dari  susunan beberapa patch antena  yang  relatif  identik dan bagian yang disusun adalah patch (Elib Unikom, 2018) .
Propagasi gelombang permukaan merupaan permasalahan  yang  serius  pada  antena mikrostrip.
Gelombang permukaan mereduksi efisiensi gain, membatasi rentang  frekuensi serta  meningkatkan mutual coupling pada antena array. Defected ground structure (DGS) salah satu cara menekan gelombang permukaan dengan  meng-etch  daerah  ground  pada substrat dan berbentuk pola slot. Tulisan ini membahas  perancangan  antena  mikrostrip dengan  penerapan  slot  pada  bagian  ground plane  untuk  aplikasi  wireless  LAN  pada frekuensi 2,4 GHz (Ike, 2015).

## 2. Metode Penelitian
Dalam  metode  ini  terdapat  beberapa tahapan  untuk  memperoleh  desain  antena mikrostrip crown  patch dengan  slot lingkaran.
Tahap pertama yakni menghitung ukuran patch , saluran transmisi,  dan  pembuatan  pola  pada  sisi ground  plane .  Tahap  selanjutnya  yakni membuat  simulasi  pada software CST 2015. Setelah melakukan simulasi
dilanjutkan  dengan  melakukan  fabrikasi antena  mikrostrip.  Tahapan  selanjutnya yakni melakukan pengujian untuk mengetahui  kesesuaian  spesifikasi  antena yang  diinginkan.  Tahap  terakhir  adalah melakukan  pengujian  fungsi  antena  untuk diaplikasikan  sebagai  pengirim  sinyal  pada perangkat access  point secara  untuk jaringan LAN.

## 3. Perancangan Antena
Tahapan  pertama  dalam  perancangan antena  adalah  menentukan  spesifikasi antena.  Spesifikasi  antena  yang  diinginkan
pada  perancangan  antena  mikrostrip crown patch dengan  slot  lingkaran  seperti  pada Tabel  2.1.
Tabel 2.1.Spesifikasi Antena Mikrostrip Crown Patch dengan Slot Lingkaran Parameter Nilai Frekuensi Kerja 2,412 GHz Return Loss ≤ 10 dB VSWR ≤ 2 Pola Radiasi Bidireksional Gain > 3dB Sofware Simulasi CST Design Suite 2015
Spesifikasi  bahan  dari  antena  mikrostrip crown  patch dengan  slot  lingkaran  seperti pada Tabel 2.2.
Tabel  2.2.  Spesifikasi  Bahan  Antena Mikrostrip Crown
Patch dengan Slot Lingkaran Parameter Nilai Jenis Substrat FR-4 Epoxy Konstanta Dielektrik 4,3 Ketebalan Lapisan Dielektrik 2,5 mm Ketebalan Lapisan Tembaga 0,1 mm Impedansi Saluran 50Ω
Setelah  menentukan  spesifikasi  tahap selanjutnya  adalah  melakukan  perhitungan untuk  menentukan  ukuran  antena  untuk melakukan  simulasi.  Perhitungan  pertama yakni adalah menghitung panjang gelombang menggunakan persamaan [1] .
= 124 mm
(1)
Setelah  panjang  gelombang  diketahui, selanjutnya  yakni  melakukan  perhitungan
untuk merancang patch antena. Perhitungan awal  yakni  menghitung  radius patch lingkaran  menggunakan  persamaan  (2). (Saputro dkk., 2015).
=
(2)
= 15,2124 mm
dengan  fungsi  logaritmik  (F)  dari  elemen peradiasi    ditentukan  dengan  persamaan [3].
F = (3) F = = 1,7581
Setelah mendapatkan nilai radius lingkaran, dilakukan perhitungan dimensi patch persegi  antena  untuk  memotong patch segitiga  untuk  mencari  lebar patch dan panjang patch.
Lebar patch :
(4) Panjang patch : (5) (6)
(7)
(8)
Langkah  selanjutnya  yaitu  menghitung  sisi segitiga  ( )  dan  jari-jari patch segitiga  (R) menggunakan  persamaan  (9)  (Darsono,
2008).
= = (9)
= 39,9878 mm
R = = = 23,0824 mm (10)
Setelah  melakukan  perancangan  patch antena.  Dilakukan  perancangan  saluran transmisi. Pada perancangan ini, digunakan tiga  jenis  saluran  transmisi,  yaitu  Wzo dengan  impedansi  saluran  sebesar  50  Ω, Wzt  dengan  impedansi  saluran  sebesar  75 Ω  dan  Wzl  dengan  impedansi  saluran sebesar   00  Ω.  Perhitungan  saluran transmisi  menggunakan  persamaan  (11), (12), (13), dan (14) (Surjati dkk., 2015) dan (Farid, 2015).
W Zo = (11)
= =  4,5452 mm
W ZT = (12)
= =  6,4287 mm
W ZL = (13) = =  9,0904 mm
(14)
= /4
= 14,985 mm
A. Model Rancangan
Antena
Mikrostrip Crown Patch dengan Slot Lingkaran
Dari perhitungan yang dilakukan maka, diperoleh  ukuran  elemen  antena  seperti diperlihatkan pada Gambar 1.
a. Tampak Depan
b. Tampak Belakang
Gambar  1.  Desain  Antena  Mikrostrip Crown  Patch Dengan  Slot  Lingkaran (a)  Tampak  depan  (b)  Tampak belakang
Setelah didapatkan ukuran elemen antenna, langkah  selanjutnya  adalah    mensimulasi desain  antena  mikrostrip  crown  patch dengan  slot  lingkaran  pada  software  CST 2015,  untuk  mengetahui  apakah  kinerja antena  yang  di  desain.  Hasil  simulasi  awal
belum memenuhi spesifikasi yang diinginkan  yakni return  loss sebesar  - 5,4104  dB,  VSWR  3,3139,  sehingga  perlu dilakukan  optimasi  untuk  mendapatkan hasil  yang  lebih  baik  dengan  mengubah ukuran patch antena.  Nilai parameter yang didapatkan  yakni return  loss sebesar  - 28,1379  dB  dan  VSWR  yang  diperoleh sebesar  1,081.  Nilai gain yang  didapatkan setelah  optimasi  yakni  sebesar  6,416  dB dan  pola  radiasi  yang  dihasilkan  berbentuk bidirectional .
Setelah  didapatkan  hasil  simulasi  yang sesuai  dengan  spesifikasi,  maka  langkah selanjutnya  adalah  melakukan  fabrikasi pada antena mikrostrip crown patch dengan slot lingkaran seperti pada Gambar 2.
a. Tampak Depan
b. Tampak Belakang
Gambar  2  .  Realisasi  Antena Crown  Patch dengan  Slot  Lingkaran  (a)  Tampak depan (b) Tampak belakang

## 4. Hasil dan Pembahasan
Setelah  dilakukan  tahap  perancangan dan  fabrikasi,  tahap  selanjutnya  adalah pengujian, untuk mengetahui apakah parameter  antena  sudah  sesuai  dengan kebutuhan dan pengujian aplikasi. Pengujian dilakukan di lab uji laboratorium antena.  Parameter  yang  diuji  adalah  return loss,  VSWR,  impedansi,  pola  radiasi  dan
gain.  Untuk  hasil  pengujian  didapat  return loss  sebesar  -30,053  dB,  VSWR  sebesar 1,0695  dan  impedansi  masukkan  sebesar 50,5 Ω.
Pengujian return  loss, VSWR  dan  nilai impedansi masukan bertujuan untuk mengetahui  tingkat  ketidak  sesuaian  antara beban  dan  saluran  transmisi.  Berdasarkan hasil pengujian return loss antena mikrostrip crown  patch dengan  slot lingkaran pada simulasi software CST 2015 adalah  -28,1379  dB  pada  frekuensi  kerja 2,412  GHz.  Hasil  tersebut  memiliki  selisih antara nilai simulasi perancangan
menggunakan software dan  hasil  pengujian realisasi  antena  sebesar    -1,9151  dB. Pergeseran return loss masih dapat ditoleransi  karena  nilai return  loss masih dibawah  spesifikasi  yang  diharapkan  yakni lebih kecil dari -10 dB. Grafik perbandingan antara simulasi dan pengujian hasil  fabrikasi  antena  dapat  di  lihat  pada Gambar 3.
Gambar  3.  Grafik  Perbandingan  hasil simulasi dan pengujian untuk Return Loss, Parameter  VSWR  memiliki  nilai  yang hampir sama antara simulasi dan pengujian hasil fabrikasi, yaitu parameter VSWR dari simulasi  sebesar  1,0815.  Sementara  hasil pengujian  antena  yang  telah  difabrikasi memiliki  nilai  VSWR  sebesar  1,0695. Dalam  hal  ini  nilai  pengujian  antena fabrikasi  lebih  baik  dibandingkan  dengan hasil simulasi. Dari hasil tersebut didapatkan nilai VSWR yang sesuai dengan spesifikasi  yang  diharapkan  yakni  <  2
dimana  hasil  VSWR  dapat  dikatakan  baik karena  nilai  VSWR  mendekati  1.  Semakin kecil  nilai return  loss ,  maka  nilai  VSWR juga akan semakin kecil hal ini disebabkan karena return  loss merupakan  bentuk logaritmik  dari  koefisien  refleksi  dan perhitungan  VSWR  menggunakan  nilai tersebut  pula  sehingga  hubungan  antara return  loss dan  VSWR  berbanding  lurus. Grafik  perbandingan  antara  simulasi  dan pengujian realiasi terlihat pada Gambar 4.
Gambar  4.    Grafik  Perbandingan  hasil simulasi dan pengujian untuk VSWR.
Tabel 3. Perbandingan nilai parameter hasil simulasi dan Pengujian untuk antena Crown Patch dengan slot  lingkaran
Parameter Spesifikasi Simulasi Pengujian Return Loss ≤ -10 dB -28,13 dB -30,05 dB VSWR ≤ 2 1,0815 1,0695 Gain > 3dB 6,4 dB 6,6 dB Impedansi masukan 50 Ω 48,69 Ω 50,5Ω
Setelah  melakukan  pengukuran  parameter antena,  selanjutnya  melakukan  pengujian fungsi  antena  untuk  diaplikasikan  sebagai pengirim  sinyal  pada  perangkat access point secara wireless untuk jaringan LAN.
Dalam  metode  ini  terdapat  beberapa tahapan  untuk  menguji  fungsi  antena mikrostrip crown  patch dengan  slot lingkaran  sebagai  antena transmitter untuk aplikasi  jaringan wireless LAN.  Tahap pertama  yakni  dengan  mengukur  kuat
-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 2,352 2,362 2,372 2,407 2.412 2,417 2,427 2,437 2,452 R etu rn L o ss (d B ) Frekuensi (GHz) Simulasi CST Pengujian 0 0,5 1 1,5 2 2,352 2,362 2,372 2,407 2,412 2,417 2,427 2,437 2,452 VSW R Frekuensi (GHz ) Simulasi CST Pengujian
sinyal yang dimiliki oleh antena menggunakan access  point sebagai  media perantara. Selanjutnya
melakukan pengujian throughput untuk  mengetahui kecepaan  pengiriman  data  dalam  kondisi LOS  (luar  ruagan)  dan  NLOS  (dalam ruangan) dengan lokasi pengujian Laboratorium Telekomunikasi PNJ. Pengujian dilakukan untuk mengetahui kuat sinyal  yang dimiliki oleh antena mikrostrip crown  patch dengan  slot  lingkaran  bila dibandingkan dengan antena default bawaan access  point. Pengujian  dilakukan di Laboraturium Telekomunikasi , Politenik Negeri  Jakarta.  Pengujian  dilakukan  dalam dua keadaan yakni LOS (Line of Sight) dan NLOS (Non  Line  of  Sight) .  Gambar  5 merupakan  set-up  rangkaian  menggunakan antena mikrostrip  crown  patch dengan  slot lingkaran sebagai transmitter dengan antena default access point sebagai receiver.
Gambar 5.  Set up Rangkaian Pengujian Aplikasi.
Setelah merangkai antena sesuai dengan set up rangkaian.,  maka  dilakukan  pengujian kuat sinyal antena yang terbaca oleh access point dan throughput kecepatan pengiriman data.  Hasil  pengujian  kuat  sinyal  terhadap antena crown  patch dengan  slot  lingkaran ditampilkan pada Tabel 4.
Tabel  4.  Hasil  Pengujian  Kuat  Sinyal Antena
Crown Patch dengan Slot Lingkaran dengan  Antena Default Dalam  Keadaan
LOS dan NLOS Jarak(m) Kuat Sinyal (dB) LOS NLOS 10 48 45 20 42 43 30 40 40 40 40 35 50 38 28 60 33 - 70 26 - 80 25 - 90 23 - 100 19 -
Dari  hasil  pengujian  antena  untuk  aplikasi WLAN,  antena  mikrosrip crown  patch dengan slot lingkaan memiliki nilai terbesar pada  jarak  10  meter  saat  pengujian  kuat sinyal . Kuat  sinyal  dipengaruhi  oleh  jarak yakni  semakin  jauh  jarak  Antara  antena transmitter dan receiver maka  kuat  sinyal akan  semakin  kecil.  Untuk  nilai  LOS  dan NLOS terdapat perbedaan rentang nilai kuat sinyal  yang  terbaca.  Nilai  NLOS  memiliki nilai  lebih  kecil  dibandingkan  nilai  LOS dimana terdapat banyak penghalang
( obstacle ) sepanjang jalur transmisi.
Selanjutnya  adalah  pengujian throughput yang  dilakukan  dalam  dua  kondisi  yakni
LOS  dan  NLOS  mulai  dari  jarak  10  meter hingga 100 meter.Hasil pengujian throughput terhadap  antena crown  patch dengan  slot  lingkaran  ditampilkan  pada Tabel 5.
Tabel  5.  Hasil  Pengujian Throughput Antena Crown Patch dengan Slot Lingkaran  dengan  Antena Default Dalam Keadaan LOS dan NLOS
Jarak(m) Throughput (Mbps) LOS NLOS 10 44,3 41,7 20 40,5 37,1 30 40,9 37,0 40 41,2 36,8 50 40,9 34,4 60 40,3 -
Access Point Antena Defult Access Point Antena Crown Patch Server Client
70 13,7 - 80 10,4 - 90 4,9 - 100 236 Kbps -
Nilai  yang  didapatkan  pada  pengukuran throughput dalam  keadaaan  LOS  dan NLOS memiliki perbedaan. Keadaan NLOS memiliki  nilai  yang  lebih  kecil  disebabkan oleh  kondisi  tempat  pengujian  yang terdapat  banyak  penghalang  sehingga  daya pancar  antena  menjadi  terarah  sehingga kecepatan  data  menjadi  tidak  maksimal dibandingkan dengan keadaan LOS.

## 5. Kesimpulan
Dari  hasil  dan  pembahasan  bab sebelumnya, maka dapat diperoleh kesimpulan bahwa :
1. Dari  hasil  simulasi  dan  pengukuran antena  mikrostrip crown  patch dengan slot  lingkaran  didapatkan  nilai return loss pada simulasi  sebesar   -28,1379 dB dan  hasil  pengukuran  sebesar  -30,053 dB,  untuk  nilai  VSWR  simulasi  sebesar 1,0815  dan  hasil  pengukuran  sebesar
1,0695.  Kemudian  gain  yang  didapat pada  simulasi  sebesar  6,4  dB  dan  hasil pengukuran sebesar 6,6 dB .
2. Hasil pengujian yang dilakukan terhadap kuat sinyal diperoleh nilai terbesar 48 dB keadaan  LOS  dan  45  dB  saat  keadaan NLOS  pada  jarak  10  meter.  Nilai throughput terbesar  yang  diperoleh yakni  44,3  Mbps  dalam  keadaan  LOS dan  41,7  Mbps  dalam  keadaan  NLOS pada jarak 10 meter.

## DAFTAR PUSTAKA
Darsono.,  M.,2008.  “Perancangan  Antena
Mikrostrip Patch Segitiga Polarisasi  Lingkaran  untuk  Aplikasi Global  Positioning  Service  (GPS) pada Satelit Mikro LAPAN-
TUBSAT”. Jurnal Teknik
Elektro, Vol.18 No.2.
Farid.,   0 6.  “Perancangan  dan  Realisasi
Antena   Mikrostrip  Patch  Circular
2.4 GHz untuk Aplikasi
Wireless LAN” .hhtp://elib.unikom.ac.id (diakses 23 Juli 2018). Ike, Yuni., 0 5.  “Materi  Antena”. http://repository.mercubuana.ac.id (diakses 22 Juli 2018).
Lubis,  Zulkifli.,   0 4.  “Pengaruh  Possi Antena   Terhadap  Sinyal  Gelombang Antena  Yagi  Alumunium”.  Jurnal Dinamis, Vol.II No.14.
Saputro,  Setyaji.,  Fadilla,  Dwi.,  Yuwono, Rudy.,    0 5.  “Perancangan  Antena Mikrostrip Crown
Patch  dengan Slot Lingkaran untuk Aplikasi  CCTV New 3000 Microwave Image Transmission System dengan Frekuensi Kerja 2,4 Ghz”.   0 5. Malang.
Syahrial.,  Munadi,  Rizal.,  Malik,  Abdul.,
0 5.”Analisis Perbandingan Kualitas Jaringan LAN(WLAN) dengan Menggunakan Antena Eksternal  Yagi  2.4  GHz  dan  Grid
.4  GHz”.  Seminal  Nasional  Teknik
Elektro.
Utami,  Dwi.,  Setiajati,  Dalu.,  Pebrianto,
Daniel.    0 7.”Rancang Bangun Antena Mikrostrip Persegi Panjang  2.4  GHz  untuk  Aplikasi Wireless Fidelity (Wi-Fi)”.
Jurnal Nasional Teknik Elektro, Vol.6
No.3.
www.elib.unikom.ac.id ( diakses  22  Juli 2018