Electronic Theses and Dissertation

Perkembangan teknologi 5G pada frekuensi 3,5 GHz menuntut antena dengan bandwidth lebar, gain tinggi, serta efisiensi radiasi yang baik. Antena mikrostrip memiliki keunggulan dari sisi ukuran dan kemudahan fabrikasi, namun bandwidth pada antena mikrostrip umumnya sempit sehingga perlu dilakukan modifikasi. Penelitian ini bertujuan untuk mendesain dan menganalisis kinerja antena mikrostrip circular patch array dua elemen dengan penambahan metode Defected Ground Structure (DGS) berbentuk dumbbell pada empat jenis substrat yang berbeda, yaitu FR-4, Polycarbonate, Polyimide, dan Taconic HT-1.5. Hasil simulasi menunjukkan bahwa penambahan DGS berhasil memperlebar bandwidth pada semua substrat yang diuji sehingga antena dapat bekerja lebih baik pada frekuensi 3,5 GHz. Substrat FR-4 memberikan hasil yang cukup baik dengan biaya rendah namun gain yang relatif kecil. Substrat Polycarbonate menghasilkan gain lebih tinggi dengan pencocokan impedansi yang baik, sementara Polyimide memberikan performa pencocokan terbaik dengan nilai return loss sebesar –29,5 dB dan VSWR 1,069 meskipun gain-nya hanya 5,456 dBi. Adapun substrat Taconic HT-1.5 menunjukkan kinerja paling optimal secara keseluruhan, dengan gain tertinggi sebesar 7,739 dBi, bandwidth paling lebar yaitu 317,2 MHz, serta pencocokan impedansi yang baik dengan S11 sebesar –27,4 dB dan VSWR 1,089. Dengan demikian, Taconic HT-1.5 direkomendasikan sebagai substrat terbaik untuk aplikasi antena 5G pada frekuensi 3,5 GHz, sedangkan Polyimide dapat menjadi alternatif apabila prioritas utama adalah efisiensi pencocokan daya.
Kata kunci : Antena mikrostrip, 5G, circular patch, substrat dielektrik, CST Studio Suite

The development of 5G technology at a frequency of 3.5 GHz requires antennas with wide bandwidth, high gain, and good radiation efficiency. Microstrip antennas have advantages in terms of size and ease of fabrication, but the bandwidth of microstrip antennas is generally narrow, so modifications are needed. This study aims to design and analyze the performance of a two-element circular patch array microstrip antenna with the addition of a dumbbell-shaped Defective Ground Structure (DGS) method on four different types of substrates, namely FR-4, Polycarbonate, Polyimide, and Taconic HT-1.5. The simulation results show that the addition of DGS successfully broadens the bandwidth on all substrates tested so that the antenna can work better at a frequency of 3.5 GHz. The FR-4 substrate provides fairly good results at a low cost but with relatively small gain. The Polycarbonate substrate produced higher gain with good impedance matching, while Polyimide provided the best matching performance with a return loss value of –29.5 dB and VSWR of 1.069, even though its gain was only 5.456 dBi. The Taconic HT-1.5 substrate shows the most optimal overall performance, with the highest gain of 7.739 dBi, the widest bandwidth of 317.2 MHz, and good impedance matching with an S11 of –27.4 dB and a VSWR of 1.089. Therefore, Taconic HT-1.5 is recommended as the best substrate for 5G antenna applications at 3.5 GHz, while Polyimide can be an alternative if the main priority is power matching efficiency. Keywords: Microstrip antenna, 5G, circular patch, dielectric substrate, CST Studio Suite