ABSTRAK
Tugas Akhir ini menguraikan tentang perancangan, simulasi, pembuatan, karakteristik dan implementasi antena horn piramida yang digunakan dalam komunikasi antar titik jaringan LAN nirkabel (wifi) yang beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz atau juga berfungsi sebagai antena pengganti pada client. Karakteristik antena horn piramida meliputi VSWR, impedansi input, pola radiasi, penguatan (gain) pada frekuensi 2,4 GHz dan diaplikasikan pada link Line of Sight (LOS) wireless LAN 2,4 GHz. Tugas Akhir ini menghasilkan pola radiasi yang directional, pengujian antena horn piramida dilakukan dengan cara memposisikan antena horn piramida sebagai antenna pengganti pada access point. Pencatatan sinyal dilakukan untuk 3600 dengan pergeseran sudut 100. Gain diperoleh dengan cara melakukan perbandingan penguatan antenna horn piramida dengan antenna omnidirectional sebagai antenna pembanding. Dengan hasil pengukuran untuk VSWR sebesar 1,581, nilai impedansi input 51,025Ω + j23,088Ω, dan gain 16,15 dBi pada jarak 200 m.
i
ABSTRACT
This final project explain about the design, simulation, realization, characteristic, and implementation of horn pyramidal antenna which is used in communication between the point of wireless LAN network whose operated on frequency 2,4 GHz or also be function as replaced antenna on the client. Characteristic of horn pyramidal antenna include VSWR, input impedance, radiation pattern, gain on frequency 2,4 GHz and implemented on link line of sight wireless LAN 2,4 GHz. This final project yields directional radiation pattern, the test of the horn pyramidal antenna was did with positioning horn pyramidal antenna as replaced antenna on access point. The Signal was wrote for 3600 with 100 different angle. Gain was got with doing comparison the gain of horn pyramidal antenna with omnidirectional antenna as compare antenna.The value of the test from the antena is 1.581 for VSWR, 51.025Ω + j23.088Ω for impedance, and 16.15 for gain with distance 200 meter .
ii
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kepada Allah SWT karena hanya dengan rahmat dan hidayah-Nya dapat diselesaikan tugas akhir yang berjudul: RANCANG BANGUN ANTENA HORN PIRAMIDA UNTUK LINK LINE OF SIGHT WIRELESS LAN 2,4 GHz Tugas akhir ini kerjakan berdasarkan pada teori yang pernah didapatkan serta bimbingan dari dosen pembimbing tugas akhir. Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh Pendidikan Program Sarjana di Jurusan Teknik Elektro Universitas Komputer Indonesia. Penulis menyadari, bahwa masih banyak kekurangan dalam perancangan dan pembuatan laporan tugas akhir ini. Oleh karena itu saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan. Dan semoga laporan tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi para mahasiswa Universitas Komputer Indonesia pada khususnya dan dapat memberikan nilai lebih untuk para pembaca pada umumnya.
Bandung,
Juli 2010
Penulis
Wiandini Fauziah
iii
UCAPAN TERIMA KASIH
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih atas segala bantuan dan dukungan hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini: 1. Allah SWT, Sang Maha Cinta yang telah memberikan limpahan anugerah serta lindungan pada hamba-Nya yang kecil ini. 2. Kedua Orang Tua, beserta adik-adik yang telah memberikan dukungan moril serta materil kepada penulis selama pengerjaan Tugas Akhir ini. 3. Dr.Ir.Eddy Soeryanto Soegoto, sebagai Rektor Universitas Komputer Indonesia. 4. Bapak Prof.Dr.Ir.Ukun Sastraprawira, M.sc, sebagai Dekan Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer Indonesia. 5.
Ibu Levy Olivia Nur, MT, selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan ilmu, bantuan, bimbingan dan masukan-masukan selama pengerjaan Tugas Akhir ini.
6. Bapak Muhammad Aria, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro. 7. Ibu Tri Rahajoeningroem, MT, selaku wali kelas dan koordinator Tugas Akhir. 8. Rekan-rekan mahasiswa terutama untuk Samsa, Kusyaman dan Dede sebagai rekan Tugas Akhir yang telah memberikan bantuan dan semangat kepada penulis. 9. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Semoga Allah SWT senantiasa memberikan perlindungan dan memberikan balasan yang lebih dikemudian hari. Amin.
iv
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK........................................................................................................... i ABSTRACT ....................................................................................................... ii KATA PENGANTAR......................................................................................... iii UCAPAN TERIMA KASIH .............................................................................. iv DAFTAR ISI ...................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix DAFTAR TABEL .............................................................................................. xii BAB I PENDAHULUAN ................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang .................................................................................... 1 1.2 Tujuan ................................................................................................. 2 1.3 Rumusan Masalah ............................................................................... 3 1.4 Batasan Masalah .................................................................................. 3 1.5 Metodologi Penelitian ......................................................................... 3 1.6 Sistematika Pembahasan ..................................................................... 4 BAB II TEORI PENUNJANG ........................................................................... 6 2.1 Umum ................................................................................................. 6 2.2 Terminologi Antena ............................................................................ 6 2.3 Teori Tentang Antena ......................................................................... 8 2.3.1 Parameter-Parameter Antena .................................................... 9 2.3.1.1 Pola Radiasi .................................................................... 9 2.3.1.1.1 Bidang Pola Radiasi ........................................... 11
v
2.3.1.2 Half Power Beam Width (HPBW) ................................
12
2.3.1.3 Bandwith Antena ...........................................................
12
2.1.3.4 Direktivitas dan Gain Antena ........................................ 14 2.3.1.4.1 Direktivitas ........................................................ 15 2.3.1.4.2 Gain ................................................................... 16 2.4 Pengertian Waveguide .......................................................................
17
2.4.1 Karakteristik Waveguide .........................................................
19
2.5 Waveguide Persegi ............................................................................
19
2.5.1 Konfigurasi Medan pada Waveguide Persegi .........................
20
2.6 Mode Domain (MODE TE10) ........................................................... 20 2.7 Coupling Untuk Waveguide ..............................................................
22
2.8 Teorema Luasan Tangkap (Aperture) ...............................................
23
2.9 Teori Tentang Antena Horn ............................................................... 23 2.9.1 Antena Horn Persegi ................................................................ 25 2.9.2 Antena Horn Piramida .............................................................. 26 2.9.3 Pola Radiasi Antena Horn Piramida ......................................... 28 2.9.4 Keterarahan dan Faktor Penguatan ........................................... 32 2.10 Matlab 6.5 ......................................................................................... 33 2.10.1 Lingkup Matlab ....................................................................... 34 2.10.2 M File Editor ........................................................................... 35 BAB III PERANCANGAN, PEMBUATAN, DAN PENGUKURAN PARAMETER ANTENA HORN PIRAMIDA ……………………... 37 3.1 Perencanaan Suatu Antena Horn ……………………………………. 37 3.2 Perencanaan Antena Horn Piramida …………….…………………….. 37
vi
3.3 Perancangan Menggunakan Matlab ………………………………... 40 3.4 Simulasi Menggunakan SuperNEC 2.9 …………………………..... 41 3.5 Pembuatan Antena Horn Piramida ………………………………..... 47 3.5.1 Bahan Antena ………………………………………………... 47 3.5.2 Teknik Pembuatan …………………………………….…….. 48 3.5.3 Hasil Rancangan Antena Horn Pirammida ……………….…. 50 3.6 Pengukuran Parameter Antena Horn Piramida …………………….. 50 3.6.1 Pengukuran VSWR dan Impedansi Input ……………..…….. 51 3.6.2 Pengukuran Pola Radiasi Antena ………….………………… 53 3.6.3 Pengukuran Gain …………………………………………….
59
BAB IVDATA DAN ANALISA ...................................................................... 60 4.1 Umum ................................................................................................
60
4.2 Hasil Pengukuran VSWR ..................................................................
60
4.3 Hasil Pengukuran Impedansi Input …………………………….…..
62
4.4 Hasil Pengukuran Pola Radiasi Bidang E dan H …………………..
63
4.5 Hasil Pengukuran Gain …………………………………………….
68
4.6 Aplikasi Antena Horn Piramida Pada Jaringan Wireless 2,4 GHz ...
70
4.6.1 Aplikasi Antena Horn Piamida Pada Jalur Line Of Sight ….
70
4.6.1.1 Aplikasi Antena Sebagai Antena Pemancar ……..…… 71 4.6.1.2 Aplikasi Antena Sebagai Antena Penerima ………..…
73
4.6.2 Aplikasi Antena Horn Piramida Pada Jalur yang tidak Line Of Sight ....................................................................................
76
4.6.2.1 Aplikasi Antena Sebagai Antena Pemancar ……….…
76
4.6.2.2 Aplikasi Antena Sebagai Antena Penerima …..………
78
vii
4.7 Perbandingan Hasil Simulasi Parameter Antena dengan Hasil Pengukuran dan Analisa …………………………………………....
81
BAB V PENUTUP ……………………………………………….………......
84
5.1 Kesimpulan ………………………………………………………...
84
5.2 Saran …………………………………………………………..……
85
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………….….
86
LAMPIRAN
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Blok Sistem Antena …………………………………………….
8
Gambar 2.2 Ilustrasi Kerja Antena ……………………………………..……
9
Gambar 2.3 Sifat Radiasi …………………………………..………………..
10
Gambar 2.4 Ilustrasi Pola Radiasi …………………………………...………
10
Gambar 2.5 Keterangan Pola Radiasi .............................................................
10
Gambar 2.6 Bidang Elevasi dan Azimuth ......................................................
11
Gambar 2.7 Pola Radiasi dipole /2 ...............................................................
12
Gambar 2.8 Jenis Waveguide .........................................................................
17
Gambar 2.9 Karakteristik Umum Waveguide ................................................
19
Gambar 2.10 Sistem Koordinat Untuk Waveguide .........................................
20
Gambar 2.11 Konfigurasi Medan E dan H dalam Rectangular Waveguide.…
20
Gambar 2.12 Coupling Medan Listrik ……………………………………….
22
Gambar 2.13 (a) Antena Horn Persegi ……………………………………….
24
(b) Antena Horn Kerucut ……………………………………….
24
Gambar 2.14 Antena Horn Persegi …………………………………………… 25 Gambar 2.15 (a) Bentuk Antena Horn Piramida ............................................... 27 (b) Sektoral bidang-E .................................................................. 27 (c) Sektoral bidang-H .................................................................. 27 Gambar 2.16 Plot Pola Radiasi untuk Horn Sektoral Bidang-H ....................... 30 Gambar 2.17 Plot Pola Radiasi untuk Horn Sektoral Bidang-E .......................
31
Gambar 2.18 Matlab .........................................................................................
35
Gambar 2.19 M File .......................................................................................... 36
ix
Gambar 3.1 Geometri Antena Horn Piramida ..................................................
39
Gambar 3.2 Pola Radiasi Antena Horn Piramida .............................................
41
Gambar 3.3 Memasukan Parameter Rancangan pada Software SuperNEC ..... 42 Gambar 3.4 Model Antena Horn Hasil Perancangan pada SuperNEC ............. 43 Gambar 3.5 Hasil Simulasi Pola Radiasi dari Antena Horn dalam Koordinat Polar 2D pada Frekuensi 2,4 GHz ................................................
44
(a) Azimuth .......................................................................................
44
(b) Elevasi .........................................................................................
44
Gambar 3.6 Hasil Simulasi Impedansi Antena Horn Piramida pada Frekuensi 2,4 GHz Digambarkan dalam Smitch Chart .................................
45
Gambar 3.7 Hasil Simulasi VSWR dari Antena Horn pada Frekuensi 2,4 GHz 46 Gambar 3.8 Hasil Simulasi Gain dari Antena Horn pada Frekuensi 2,4 GHz ... 47 Gambar 3.9 Hasil Potong Plat Alumunium Sesusai dengan Pola ..................... 49 Gambar 3.10 N-connector dengan Penambahan Kabel Tembaga 3 cm ...........
50
Gambar 3.11 Hasil Rancangan Antena Horn .................................................... 50 Gambar 3.12 Advantest R3770 Network Analyzer ...........................................
51
Gambar 3.13 Rangkaian Pengukuran VSWR dan Impedansi Input ................
52
Gambar 3.14 Penggunaan Laptop pada Pengukuran .......................................
54
Gambar 3.15 Access Point TP-Link tipe TL-WA5110G ................................
55
Gambar 3.16 Kabel Pigtail ...............................................................................
56
Gambar 3.17 Rangkaian Rangkaian Peralatan Pengukuran Pola Radiasi ........
56
Gambar 3.18 Posisi Antena untuk Pola Radiasi Bidang H ............................... 58 Gambar 3.19 Posisi Antena untuk Pola Radiasi Bidang E ...............................
x
58
Gambar 3.20 Pengukuran Gain dengan Membandingkan Besarnya Daya yang Diterima ....................................................................................... 59 Gambar 4.1 Grafik Hasil Pengukuran VSWR ................................................... 61 Gambar 4.2 Pola Radiasi Antena Horn Piramida .............................................. 67 (a) Bidang H .................................................................................... 67 (b) Bidang E .................................................................................... 67 Gambar 4.3 Grafik Hasil Pengukuran Gain Antena Horn Piramida pada Frekuensi 2,4 GHz ........................................................................
69
Gambar 4.4 Jaringan yang tertangkap oleh laptop ...........................................
71
Gambar 4.5 Tampilan Netstumbler ..................................................................
72
Gambar 4.6 Tampilan Netstumbler membaca sinyal .......................................
72
Gambar 4.7 Tampilan Status dari Access Point ...............................................
74
Gambar 4.8 Tampilan Besar Sinyal yang Diterima ........................................
74
Gambar 4.9 Tampilan Wireless Monitor dari Sinyal yang Diterima ...............
75
Gambar 4.10 Jaringan yang tertangkap oleh Laptop ........................................
76
Gambar 4.11Tampilan Netstumbler .................................................................
77
Gambar 4.12 Tampilan Netstumbler membaca sinyal ....................................
77
Gambar 4.13 Daftar Access Point yang diterima .............................................
79
Gambar 4.14 Tampilan Besar Sinyal yang Diterima .......................................
79
Gambar 4.15 Tampilan Wireless Monitor dari Sinyal yang Diterima .............
80
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Contoh Penampilan Lebar Band Frekuensi ................................................
14
Tabel 3.1 Parameter dalam Perancangan Antena Horn dengan Gain 16 dB .............
40
Tabel 3.2 Konduktivitas dari Beberapa Penghantar ..................................................
49
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran VSWR Antena Horn Piramida .....................................
60
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Impedansi Input Antena Horn Piramida .....................
62
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Pola Radiasi Antena Horn Piramida Bidang H............
63
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Pola Radiasi Antena Horn Piramida Bidang E ...........
65
Tabel 4.5 Hasil pengukuran Gain .............................................................................
68
Tabel 4.6 Perbandingan Nilai Parameter Antena Hasil Simulasi dengan Hasil Pengukuran ................................................................................................
xii
82
