PENGATURAN POLARISASI ELEMEN PATCH SIRKULAR PADA SISTEM ANTENA MIMO SUSUNAN BIDANG UNTUK KOMUNIKASI 5G

Komunikasi 5G memiliki karakteristik data rates yang tinggi (10 Gbps uplink, dan 20 Gbps downlink) sehingga membutuhkan kapasitas kanal yang besar. Untuk itu, 5G menerapkan sistem antena Multiple Input Multiple Output (MIMO) yang mampu meningkatkan kapasitas kanal. Peningkatan kapasitas kanal dipengaruhi oleh beberapa hal, salah satunya mutual coupling. Mutual coupling yang rendah mampu meningkatkan kapasitas kanal. Oleh karena itu dilakukan berbagai cara untuk menurunkan mutual coupling, salah satunya dengan pengaturan polarisasi. Penelitian ini merancang antena MIMO mikrostrip patch sirkular dengan substrat Epoxy (FR-4) dengan ?_r=4,3 pada rentang frekuensi 3,3 – 3,8 GHz menggunakan metode truncated edge dan coaxial probe agar memperoleh Right Hand Circular Polarization (RHCP) maupun Left Hand Circular Polarization (LHCP). Lalu empat elemen antena MIMO disusun dengan konfigurasi polarisasi Co-Polarization, dan Cross-Polarization. Selanjutnya dilakukan penyelidikan estimasi kapasitas kanal pada kedua konfigurasi tersebut dengan cara meninjau efisiensi spektralnya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan pengaturan polarisasi pada antena MIMO berbentuk bidang secara Cross-Polarization nilai S21 yang dihasilkan lebih rendah, yaitu -22,462 dB, dibandingkan dengan S21 pada Co-Polarization MIMO yaitu sebesar -17,6676 dB pada jarak antar-elemen yang sama, akan tetapi pada Cross-Polarization terdapat return loss yang lebih besar dari -10 dB. Sementara itu, untuk hasil pengukuran efisiensi spektral pada antena MIMO yang berukuran 4x4 yang telah disimulasikan, pada penyusunan Cross- Polarization didapatkan efisiensi spektral untuk antena simulasi sebesar 4,804 bps/Hz pada SNR 5 dB, dan sebesar 4,833 bps/Hz pada SNR yang sama untuk Co-Polarization. Sementara itu, pada SNR 20 dB, diperoleh efisiensi spektral sebesar 18,065 bps/Hz untuk antena MIMO Cross-Polarization, dan 18,078 bps/Hz untuk antena MIMO Co-Polarization. Kata kunci: Polarisasi Sirkular, MIMO, Mutual Coupling, Co-Polarization,Cross-Polarization, Efisiensi Spektral

Optimum polarization configuration of planar circular patch MIMO antenna

Multiple Input Multiple Output (MIMO) is a key technology that plays an important role in achieving the 5G requirement due to its capability to increase channel capacity. However, the increase of channel capacity is influenced by several aspects such as mutual coupling. Many methods are done to decrease the mutual coupling effect such as polarization arrangement of the MIMO antennas. This study on the polarization arrangement of a circular patch MIMO antenna at 3.5 GHz was performed. Four elements of the MIMO antenna are arranged with several polarization configurations both in Co-Polarization and Cross-Polarization. Both simulation and measurement results showed that MIMO with Co-Polarization has a slightly wider bandwidth equal to 295.25 MHz compared to Cross-Polarization with a bandwidth of 274.63 MHz, due to better return loss performed by the former. However, from the mutual coupling perspective, it is observed that MIMO with Cross-Polarization can reduce the mutual coupling from -17.6676dB into -22.462 dB compared to Co-Polarization with the same element distance.Multiple Input Multiple Output (MIMO) merupakan teknologi kunci yang memiliki peran penting dalam pencapaian kebutuhan jaringan 5G karena kemampuannya untuk meningkatkan kapasitas kanal. Tetapi, peningkatan kapasitas kanal dipengaruhi oleh beberapa aspek yaitu salah satunya mutual coupling. Beberapa metode yang dilakukan untuk mengurangi efek mutual coupling antara lain susunan polarisasi dari antena MIMO. Penelitian kali ini berfokus kepada susunan polarisasi dari antenna MIMO berbentuk circular patch  dengan frekuensi 3.5 GHz. Empat elemen MIMO disusun dengan beberapa konfigurasi polarisasi yaitu Co-Polarization dan Cross-Polarization. Hasil simulasi dan pengukuran menunjukan bahwa MIMO dengan Co-Polarization memiliki pita yang lebih lebar sebesar 295.25 MHz dibandingkan dengan Cross-Polarization dengan lebar pita hanya 274.63 MHz, karena return loss yang lebih baik pada Co-Polarization. Akan tetapi, dari perspektif mutual couping, dapat diamati bahwa MIMO dengan Cross-Polarization dapat mengurangi mutual coupling dari -17.667 dB ke -22.462 dB dibandingkan dengan Co-Polarization dengan jarak elemen yang sam