PERANCANGAN ANTENA HELIX PADA FREKUENSI 433 MHz Disusun Oleh : BUDI SANTOSO
(11411552)
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO KONSENTRASI TEKNIK TELEKOMUNIKASI
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS GUNADARMA Jakarta, 28 November 2015
ABSTRAK Budi Santoso.11411552 PERANCANGAN ANTENA HELIX PADA FREKUENSI 433 MHz Tugas Akhir. Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Gunadarma, 2015 Kata kunci : Antena Helix, Parameter Antena, Software 4 NEC2, Pola Radiasi, Spectrum Analyzer (xiv + 82 + lampiran)
Antena helix pada frekuensi 433MHz adalah suatu antena yang berfungsi untuk pemancar dan penerima suatu jaringan yang bekerja pada frekuensi 433 MHz seperti pada radio komunikasi Handy Talky (HT), satelit orbit rendah, antena TV UHF, dan lain-lain. Sebelum merancang antena helix, terlebih dahulu harus mengetahui beberapa komponen seperti, panjang gelombang (𝜆), Diameter (D), keliling (Circumference, C), jarak antar lilitan (S), panjang dari antena helix (A), sementara ukuran dari reflektor (R) adalah sama dengan C atau 𝜆. Reflektor atau ground plane pada antena helix berfungsi untuk pemantul atau pengarah sinyal dan juga untuk pendingin kawat tembaga. Pembuatan antena helix menggunakan 2 tahapan yaitu simulasinya dengan menggunakan software 4 NEC2 dan pengukuranya menggunakan spectrum analyzer. Pengukuran dengan menggunakan spectrum analyzer dikarakteristikan meliputi frekuensi, Gain dan pola radiasi antena helix 433 MHz. Hasil pengukuran penguatan daya dengan menggunakan spectrum analyzer terbesar 45 dBm, sedangkan penguatan daya yang terkecil sebesar 25 dBm. Untuk nilai gain pada saat simulasi memiliki nilai sebesar 8.7 dBi. Hasil pengukuran antena helix memiliki nilai gain sebesar 30.5 dBi. Perhitungan gain antena secara manual 13.73 dBi. Kelebihan antena helix adalah struktur sederhana, biaya murah, efisiensi besar, dan dapat diaplikasikan sebagai pemancar dan penerima gelombang radio. Daftar pustaka (1988 - 2015)
BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Antena helix termasuk ke dalam suatu antena yang sederhana, tidak terlalu sulit cara pembuatannya. Antena helix mempunyai struktur geometri yang mirip dengan pegas. Dengan struktur geometri yang sedemikian rupa, pembuatan antena helix dirasakan sederhana dan dapat dijadikan alternatif antena. Didalam perancangan suatu antena helix yang perlu diketahui adalah parameter yang ada pada antena tersebut antara lain beamwidth (lebar berkas), gain (penguatan), impedansi. Parameter-parameter diatas merupakan fungsi dari banyaknya lilitan (n), jarak antar lilitan (S), dan frekuensi. Untuk jumlah lilitan yang telah ditentukan, sifat dari beamwidth, gain dan impedansi dapat menentukan lebar bandwidth. Sementara itu, nilai dari bandwidth juga berhubungan erat dengan circumference atau keliling dari antena helix. Pada umumnya antena sekarang sudah dirancang dengan teknologi mikro yang sangat kecil sekali. Pada antena helix dengan frekuensi 433 MHz banyak digunakan pada satelit orbit rendah, alat komunikasi Handy Talky (HT), Antena UHF TV (300-800 MHz).
Batasan Masalah Batasan masalah dalam penulisan Skripsi ini adalah merancang dan membuat antena helix pada frekuensi 433 MHz. Pengukurannya dilakukan di dalam ruangan. Antena helix ini digunakan sebagai antena pengirim.
Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah menganalisa hasil dari pengukuran pada perancangan antena helix pada frekuensi 433 MHz dengan menggunakan spectrum analyzer, sehingga membentuk pola radiasi dan gain. Simulasinya dengan menggunakan software 4 NEC2.
BAB III PERANCANGAN ALAT Perancangan Antena Helix
Pada bagian perhitungan ini digunakan untuk menghitung spesifikasi dari antena helix. Untuk itu sebelum merancang antena helix terlebih dahulu melakukan perhitungan untuk menentukan panjang gelombang (𝜆), Diameter (D), keliling (C), jarak antar lilitan (S), panjang antena helix (A) sedangkan reflektor yang digunakan dengan ketebalan 0,4 – 0,7 mm dan diameternya (𝜆 2). Pada perhitungan tersebut menghasilkan parameter-parameter yang digunakan untuk merancang antena helix yang sesuai dengan frekuensi 433 MHz. Setelah melakukan perancangan, tahapan selanjutnya adalah melakukan simulasi dengan menggunakan software 4 NEC2. Pada software 4 NEC2 digunakan untuk mengetahui pola radiasi, Gain, Standing Wave Rasio (SWR), dan impedansi frekuensi dari antena helix 433 MHz. Dengan cara memasukkan parameter-parameter dari hasil perhitungan secara manual ke dalam software 4 NEC2 tersebut. Sehingga menghasilkan antena helix yang ideal untuk digunakan pada frekuensi 433 MHz.
Tahapan selanjutnya, pada proses fabrikasi berisi tentang hasil dari perhitungan untuk selanjutnya dirancang dengan menggunakan bahan yang sesuai dengan spesifikasi pada antena helix tersebut. Pada proses fabrikasi antena helix dirancang dengan menggunakan bahan seperti kawat tembaga, reflektor, kabel koaksial RG58 50Ω, konektor tipe N male dan female, konektor BNC. Setelah semua bahan tersebut tersedia tahapan selanjutnya adalah membuat bentuk antena helix yang berbentuk seperti pegas dengan spesifikasi yang telah ditentukan pada proses perhitungan. Pada proses pengukuran, antena ini diukur dengan menggunakan spectrum analyzer yang berguna untuk mengetahui frekuensi, gain, dan pola radiasi yang digunakan pada antena helix 433 MHz. Proses pengukurannya berada di dalam ruangan dengan jarak sekitar 2 m dengan menggunakan antena referensi yang berupa antena yagi dengan frekuensi 433 MHz digunakan sebagai antena penerima. Sedangkan antena helix digunakan sebagai antena pengirim sinyal frekuensi 433 MHz.
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA Proses Pengukuran Antena Helix
Antena helix disejajarkan dengan antena under test pada saat proses pengukuran tahap awal dengan jarak yang telah ditentukan antar antena. Antena pengukur/pengirim akan memancarkan gelombang tertentu dengan besaran elektris tertentu dan antena yang diukur/AUT (Antenna Under Test) menangkap gelombang tersebut untuk kemudian diolah dan dianalisa oleh Spectrum analyzer. Pada proses pengolahan tersebut menghasilkan besaran-besaran elektris dari gelombang yang ditangkap oleh AUT yaitu berupa gelombang sinusoidal yang menunjukkan kekuatan sinyal dari antena helix. Semakin mendekati besaranbesaran elektris yang ditangkap AUT dengan besaran-besaran elektris yang dipancarkan antena pengukur/transmitter maka semakin baik pula antena yang dibuat. Hasil yang diketahui dari proses pengukuran antena helix adalah diagram radiasi, gain, dan polarisasi.
Pola Radiasi Antena Helix pada Saat Pengukuran
Pola Radiasi Antena Helix pada Software 4 NEC2
Pengukuran pola radiasi dilakukan secara horizontal dengan cara memasang antena helix sebagai antena pengirim sinyal. Kemudian antena under test tersebut diputar secara periodik sejauh 100 sampai jarak putaran menempuh 3600 searah jarum jam. Adapun pola radiasi dari hasil pengukuran dan hasil simulasi tersebut secara garis besar mempunyai persamaan dan cenderung pada pola radiasi directional walaupun tidak terlalu rapi seperti pada saat simulasi tersebut.
Pengukuran Gain Antena Helix
BAB IV PENUTUP Kesimpulan Pengukuran perhitungan antena helix secara manual menghasilkan nilai gain sebesar 13.74 dBi sedangkan dengan menggunakan simulasi berupa software 4 NEC2 menghasil pola radiasi dengan gain 8.7 dBi, sedangkan pada saat pengukuran dengan menggunakan spectrum analyzer menghasilkan nilai kekuatan daya dari antena helix yang paling besar 45 dBm. Sedangkan kekuatan daya yang terkecil sebesar 25 dBm. Hasil dari pengukuran antena helix pada frekuensi 433 MHz belum mendekati pola radiasi yang diinginkan dengan nilai gain pada saat pengukuran sebesar 30.5 dBi. Hal ini dikarenakan adanya interferensi pada bahan yang digunakan dan juga pada saat pengukuran yang seharusnya dilakukan pada malam hari dengan jarak yang cukup jauh dan dilakukan di luar ruangan. Pengukurannya dengan menggunakan antena referensi yaitu antena yagi dengan frekuensi yang sama menghasilkan pola radiasi yang belum sesuai dengan yang diinginkan, tetapi setidaknya antena tersebut dapat digunakan untuk frekuensi 433 MHz.
Saran Dalam perancangan antena helix terdapat banyak kesalahan yang mungkin disebabkan karena kurangnya ketelitian dalam hal pembuatan antena helix dan pengukurannya yang jauh dari kata sempurna. Penulis berharap pengembangan dalam hal perancangan dan pembuatan antena helix selanjutnya jauh lebih baik. Bahan yang digunakan harus juga diperhatikan karena untuk mengurangi return loss. Pengukurannya dengan menggunakan network analyzer untuk hasil yang lebih sempurna. Pengaplikasian antena helix pada frekuensi 433 MHz dalam kehidupan sehari-hari. TERIMA KASIH
