KRISTIAN LIMBONG: contoh perancangan antena

1. Latar Belakang

Perkembangan kemajuan elektronika dan komunikasi berlangsung demikian

cepat. Hal ini ditandai dengan teknologi-teknologi baru yang bermunculan dari

berbagai bidang. Pertukaran informasi dari suatu tempat ke tempat lain semakin

lancar dan mudah dijangkau, baik melalui telepon, internet, televisi maupun radio.

Dari pemancar dan penerima tidak lepas dari istilah transmitter dan receiver.

Perkembangan teknologi komunikasi ini pada tahap awal perkembanganya

menggunakan media transmisi yang paling umum digunakan adalah kawat

tembaga. Namun karena Kawat tembaga adalah fixed line (tidak mobile) dan

bandwith yang sempit kemudian digantikan oleh komunikasi wireless

menggunakan radio frequency. Sistem wireless , sebagai salah satu alternatifnya

memanfaatkan frekuensi cahaya sebagai media transmisi.

Pada sistem komunikasi wireless dibutuhkan peranan antena dalam proses

transmisi data. Karena dengan antena gelombang elektromagnet dapat diterima

dan ditransmisikan.

. Semakin baik kualitas antena semakin baik pula kualitas informasi

yang diterima. Antena yang baik adalah antena dengan directivity optimal dan

memiliki nilai front to back ratio yang tinggi sehingga dapat memancarkan dan

menerima energi gelombang radio dengan arah dan polarisasi yang tepat.

2. TEORI DASAR

1) Umum

Pada bab ini akan dijelaskan tentang teori-teori yang mendasari permasalahan dan penyelesaian tugas akhir ini. Diantaranya adalah pengertian antena yang meliputi penjelasan definisi antenna , gain, impedansi input, directivity , VSWR.. Selanjutnya akan dijelaskan pula mengenai antenna dipole yang dibangun pada proyek tugas akhir ini, parameter-parameter pada antenna dipole ini diantaranya yaitu pola radiasi antenna dipole, polarisasi antenna dipole, cara matching antenna dipole, konfigurasi antenna dipole, macam-macam dipole,dan aplikasi antenna dipole

2) Pengertian Antenna

Salah satu bagian penting dari suatu stasiun radio adalah antenna. Antenna adalah transformator atau struktur transisi antara antenna gelombang terbimbing (saluran transmisi) dengan gelombang ruang bebas atau sebaliknya,ia adalah sebatang logam yangberfungsi menerima getaran listrik dari transmitter dan memancarkannya sebagai gelombang radio. Ia berfungsi pula sebaliknya ialah menampung gelombang radio dan meneruskan gelombang listrik ke receiver.

Secara umum, antenna dibedakan menjadi antenna isotropis, antenna omnidirectional, antenna directional, antenna phase array, antenna optimal dan antenna adaptif. Antenna isotropis (isotropic) merupakan sumber titik yang memancarkan daya ke segala arah dengan intensitas yang sama, seperti permukaan bola. Antenna ini tidak ada dalam kenyataan dan hanya digunakan sebagai dasar untuk merancang dan menganalisa struktur antenna yang lebih kompleks. Antenna omnidirectional adalah antenna yang memancarkan daya ke segala arah, dan bentuk pola radiasinya digambarkan seperti bentuk donat (doughnut) dengan pusat berimpit. Antenna ini ada dalam kenyataan, dan dalam pengukuran sering digunakan sebagai pembanding terhadap antenna yang lebih kompleks.Contoh antenna ini adalah antenna dipole setengah panjang gelombang.

Antenna directional merupakan antenna yang memancarkan daya ke arah tertentu. Gain antenna ini relatif lebih besar dari antenna omnidirectional. Contoh, suatu antenna dengan gain 10 dBi (kadang-kadang dinyatakan dengan “dBic” atau disingkat “dB” saja). Artinya antenna ini pada arah tertentu memancarkan daya 10 dB lebih besar dibanding dengan antenna isotropis. Ketiga jenis antenna di atas merupakan antena tunggal, dan bentuk pola radiasinya tidak dapat berubah tanpa merubah fisik antena atau memutar secara mekanik dari fisik antenna.

3) Gain Antenna

Pancaran gelombang radio oleh antena makin jauh makin lemah, melemahnya pancaran itu berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya, jadi pada jarak dua kali lipat kekuatannya menjadi 1/(2 * 2) atau seperempatnya. Angka tersebut masih belum memperhitungkan melemahnya pancaran karena hambatan lingkungan dalam perjalanannya.

Kecuali sifat tersebut di atas, sifat lain dari antena adalah bahwa kekuatan pancaran ke berbagai arah cenderung tidak sama. Pancaran gelombang radio oleh antena vertikal mempunyai kekuatan yang sama ke segala arah mata angin, pancaran semacam ini dinamakan omni-directional. Pada antena dipole, pancaran ke arah tegak lurus bentangannya besar sedang pancaran ke samping kecil, pancaran semacam ini disebut bi-directional.

Dalam teknik radio kekuatan pancaran ke segala arah digambarkan sebagai pola pancaran (radiation pattern) seperti terlihat pada gambar berikut ini. Pola 1 adalah pola pancaran antena dipole (antena 1), apabila ada antena lain (antena 2) yang mempunyai pola radiasi seperti pada pola 2, maka titik A akan menerima signal lebih kuat daripada pancaran antena 1, dikatakan bahwa antena 2 mempunyai GAIN. Gain dinyatakan dengan dB.

Gain Antena adalah rasio daya permukaan dipancarkan oleh antena dengan kekuatan permukaan dipancarkan oleh hipotetis antena isotropik :

4) Impedansi Input

Impedansi input adalah impedansi yang diukur pada titik catu pada terminal antena yang merupakan perbandingan tegangan dan arus pada titik tersebut. Impedansi input selain ditentukan oleh letak titik catu antena, juga dipengaruhi oleh antena lain atau benda-benda yang berada disekitar antena serta frekuensi kerjanya. Impedansi input antena dinyatakan dalam bentuk kompleks yang memiliki bagian real dan bagian imajiner. Bagian real merupakan resistansi (tahanan) masukan yang menyatakan daya yang diradiasikan oleh antena pada medan jauh. Sedangkan bagian imajiner merupakan reaktansi masukan yang menyatakan daya yang tersimpan pada medan dekat antena

5) VSWR

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) merupakan kemampuan suatu antena untuk bekerja pada frekuensi yang diinginkan. Pengukuran VSWR berhubungan dengan pengukuran koefisien refleksi dari antena tersebut. VSWR sangat dipengaruhi oleh impedansi input. Impedansi antena penting untuk pemindahan daya dari pemancar ke antena dan dari antena ke penerima. Sebagai contoh untuk memaksimumkan perpindahan daya dari antena ke penerima, impedansi antena harus conjugate match. Jika ini tidak dipenuhi maka akan terjadi pemantulan energi yang dipancarkan atau diterima. Perbandingan level tegangan yang kembali ke pemancar (V-) dan yang datang menuju beban (V+) ke sumbernya lazim disebut koefisien pantul atau koefisien refleksi yang dinyatakan dengan simbol “Γ

3. METODE PENELITIAN

1) PENJELASAN METODE

Antena Yagi dikonstruksikan dari beberapa kawat/pipa konduktor di mana salah satu bagiannya berfungsi sebagai elemen radiator, yaitu elemen yang meradiasikan/menerima gelombang elektromagnetik sedangkan lainnya sebagai elemen parasitik, yaitu elemen yang mengarahkan pancaran/penerimaan gelombang elektromagnetik hanya pada satu arah tertentu. Penggunaan antena ini pada jalur frekuensi ultra tinggi (UHF) umumnya untuk keperluan relay, terutama untuk televisi amatir atau hubungan komunikasi radio melalui satelit.

Antena Yagi yang dirancang terdiri dari 13 elemen (1 radiatordan 12 parasitik). Antena ini beroperasi dengan pola radiasi bersifat ke satu arah. Penguatan pada antena ini bergantung pada impedansi sendiri dan bersama masing-masing elemen, di mana impedansi bersama ini nilainya dapat berubah jika jarak antar elemen diubah. Jadi penguatan antena dapat dikontrol dengan pengaturan jarak antar elemen.

2) Alat bantu

Untuk melakukan simulasi ini dibutuhkan suatu sofware yang disebut “mmanagal”

3) Konstruksi antena

Konstruksi yang direncanakan untuk membuat antena ini adalah sebagai berikut:

· Frekuensi 144.2MHz

· Ketinggian 36m

· SWR < 1.1

· Elemen 13

· Panjang Boom 6 m

· Bahan Kawat Aluminium 5 mm

Antenna yang di hasilkan

· Gain 18.3 dBi (19.5dB untuk ketinggian 20m)