PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ANTENA LOG PERIODIK

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ANTENA LOG PERIODIK

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Guna Menyelesaikan Pendidikan Program Strata Satu Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri

Disusun oleh : Nama : Toto Raharjo Nim

: 01402-033

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2009

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Nama NIM Peminatan Jurusan

: : : : :

Perancangan dan Pembuatan antena log periodik.

Toto Raharjo 01402-033 Telekomunikasi Teknik Elektro

Mengetahui Koordinator Tugas Akhir Sekertaris Jurusan Teknik Elektro

Pembimbing

Drs. Jaja Kustija M.sc.

Dr.-Ing. Mudrik Alaydrus

Ketua Jurusan Teknik Elektro

Ir. Yudhi Gunardi, MT

i

ABSTRAK

Dengan seiringnya perkembangan jaman yang semakin maju, maka berkembang pula teknologi komunikasi di indonesia terutema di bidang komunikasi saat ini, sehingga kita memerlukan suatu teknologi yang dapat memberikan pengetahuan yang sangat luas dan dengan informasi yang paling canggih pada saat ini. Maka untuk memenuhi itu, kita harus lebih mengetahui mendalam teknologi dan infrastruktur yang harus digunakan. Dan infrastruktur itu adalah antena. Antena ialah suatu alat yang digunakan untuk mengirimkan sinyal radio, melewati bahan seperti meterial konduktor, alumunium dan sejenisnya. Antena juga dapat digunakan untuk memencarkan gelombang elektromagnetik dan menerima gelombang elektromagnetik dengan karakteristik yang berbeda di setiap antena. Untuk tujuan itu lah perancangan antena di buat agar supaya dapat berfungsi dengan baik dan juga dapat di gunakan untuk berbagai aplikasi yang saat ini semakin bermacammacam pada sistem komunikasi saat ini. Makadari itu harus di rencanakan dan di rancang dengan sebaik mungkin dan menghasilkan performansi dan juga kualitas antena yang baik. Oleh karena itu tugas akhir ini menganalisa, merancang dan membuat antena log periodik dengan menggunakan simulasi komputer dengan bentuan perangkat lunak atau softwer WIPL-D.

ii

KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh Bismillahirrahmanirrahim Alhamdulillahirobbil ‘alamiin, puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat ALLAH SWT

yang telah melimpahkan rahmat-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “perancangan dan pembuatan Antena Log Periodik”. Tak lupa pula shalawat serta salam untuk junjungan kita Nabi besar Muhammad SAW, yang telah menunjukkan jalan yang lurus untuk seluruh umatnya. Tugas akhir ini tidak akan mungkin bisa terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai pihak, diantaranya dalam memberikan bimbingan, dorongan moril, serta materil. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada : 1. ALLAH SWT yang telah memberikan saya kehidupan yang begitu indah. 2. Ibu dan Bapak ku, yang telah mendoakan daku sehingga daku dapat menyelesaikan proyek akhir ini pada waktunya. Makasi banget ya bu, pak, udah ngasih dukungan yang ga abisnya. Insya Allah daku bisa bikin kalian bangga. Doain Toto y….. 3. Dr.-ing. Mudrik Alaydrus selaku dosen pembimbing yang telah menyempatkan waktu, pikiran serta dukungan moril sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 4. Bapak Dudi Nugroho,MT. selaku dosen elektro yang telah menyempatkan waktu, pikiran dan dukungan moril untuk memberikan saran,masukan sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Adikku sulistiono.. makasi ya gode, udah mau mensuport.

iii

6. Afif nugroho yang mau bertukar pikiran dalam pembuatan tugas akhir ini, Afif makasih banyak. 7. buat emba Utami, mas Azis, Bidiah, Ulan setianingsih, Retno,Yudi,sulis,anton dan Nur Hikmah makasih buat supportnya. 8. Seluruh dosen Universitas Mercu Buana yang telah membekali penulis ilmu yang bermanfaat, sehingga berguna untuk masa depan penulis. 9. Satria saputra yang udah rela jauh – jauh dari palmerah ke Universitas Indonesia di depok cuma buat nemenin doang makasi Satria. 10. Semua teman – teman sekelas daku.. buat gopar, kustian, hasmita, dan iwan, tetep optimis 11. Temen – temen ku yang laen.. gatot, fadel, echo,wahyu,andre, fitriana semangat yia. 12. Bapak Dodi selaku Kepala Departemen Fakultas Teknik Elektro Univesitas Indonesia. 13. Bapak Dadang selaku Kepala Laboratorium Fakultas Elektro Universitas Indonesia. 14. Bapak Tarki dan Bapak Purnomo selaku Laboran di Laboratorium pengukuran Fakultas Teknik Universitas Indonesia. 15. Aditya selaku Asisten Laboratorium yang sudah membantu dalam pengukuran antena ini. 16. Serta semua pihak yang telah membantu penulis yang tidak bisa disebutkan satu per satu sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.

iv

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca untuk perbaikan tugas akhir ini. Penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Akhir kata, mudah – mudahan apa yang telah kita kerjakan mendapat Ridho dari-Nya. Amin. Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Jakarta, Desember 2008

Penulis

v

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………………..

i

ABSTRAK....…………………………………………………………………………..

ii

KATA PENGANTAR……………………………………………………………….

v

DAFTAR ISI........................................................................................................

vi

DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………………

viii

DAFTAR TABEL…………………………………………………………………….

ix

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang…………………………………………………..

1

1.2 Tujuan Penulisan………………………………………………..

2

1.3 Batasan Masalah………………………………………………..

2

1.4 Metodologi Penelitian……………………………………………

2

1.5 Sistematika Penulisan…………………………………………..

3

LANDASAN TEORI 2.1 Pendahuluan..........…………………………………………….

4

2.2 Bentuk Antena log periodik……………………………………

5

2.3 Antena Dipol…………………………………………………….

8

2.4 Parameter Antena………………………………………………

9

2.4.1

Impedansi……………………………………………..

9

2.4.2

VSWR…………………………………………………..

11

2.4.3

Return Loss……………………………………………

12

2.4.4

Bandwidth……………………………………………..

12

2.4.5

Jarak Center to center……………………………….

14

2.4.6

Gain…………………………………………………….

15

2.4.7

Pola Radiasi……………………………………………

16

2.4.8

Apex Angle Antena……………………………………

18

2.4.9

Panjang Tiap Elemen…………………………………

18

2.4.10 Jarak Antar Elemen…………………………………...

18

2.4.11 Jumlah elemen.........................................................

19

vi

BAB III

PERANCANGAN ANTENA LOG PERIODIK DENGAN MENGGUNAKAN KOMPUTER 3.1 Perancangan antena……………………………...…………

21

3.2 Bagan flowchart...................................…………………....

23

3.3 Penentuan Bahan Membuat Antena……………………….

24

3.4 Perancangan antenna Log Periodik………………………..

25

3.4.1

BAB IV

Antena Hasil Rancangan..........................……….

ANALISA

ANTENA

LOG

PERIODIK

DAN

27

HASIL

PENGUKURAN

BAB V

4.1 Analisa Antena Log periodik…………………………………..

28

4.2 Hasil Simulasi Geometri Antena yang Dirancang……….....

33

4.2.1

Hasil Fabrigasi Antena log periodic………………...

35

4.2.2

Spesifikasi perancangan antena.............................

36

4.3 Pengukuran antena Hasil Rancangan ………………………

38

4.3.1

VSWR, Return Loss, dan Impedansi Masukan……

39

4.3.2

Pengukuran Gain Antena……..……………………..

40

4.3.3

Pengukuran Pola Radiasi…………………………..

42

4.4 Hasil Pengukuran……………………………….……………..

43

4.4.1

VSWR, Return Loss, dan Impedansi Masukan......

44

4.4.2

Hasil Pengukuran Penguatan (Gain)......................

46

4.4.3

Hasil Pengukuran Pola Radiasi..............................

47

4.5 Analisa Hasil Pengukuran....................................................

49

PENUTUP 5.1 Kesimpulan……………………………………………………...

51

5.2 Saran…………………………………………………………….

53

DAFTAR PUSTAKA........................................................................

54

vii

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1

Bentuk antena log periodik...........................................................

Ganbar 2.2

Struktur antena log periodik…………………………………………. 7

Gambar 2.3

Grafik perbandingan gain……………………………………………. 15

Gambar 3.1

Bagan flowchart............................................................................. 23

Gambar 3.2

Grafik Run..................................................................................... 26

Gambar 3.3

Antena hasil rancangan dengan komputer.................................... 27

Gambar 4.1

Analisis bentuk antena log periodik............................................... 28

Gambar 4.5

Grafik antena S11.........................................................................

Gambar 4.7

Grafik penggabungan..................................................................... 33

Gambar 4.9

Antena log periodik hasil fabrigasi………………………………...

Gambar 4.10

Anechoic chamber……………………………………………………. 38

Gambar 4.11

Pengukuran return loss, VSWR, dan impedansi masukan………. 39

Gambar 4.12

Pengukuran gain……………………………………………………… 40

Gambar 4.13

Pengukuran pola radiasi……………………………………………… 42

Gambar 4.14

Grafik nilai VSWR…………………………………………………….

Gambar 4.15

Grafik return loss……………………………………………………… 44

Gambar 4.16

Smith chart untuk memperoleh impedansi………………………… 45

Gambar 4.17

Grafik pola radiasi…………………………………………………….. 47

viii

6

32

35

43

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1

Hasil pengkuran daya………………………………………………

46

Tabel 4.2

Hasil pengukuran pola radiasi……………………………………..

48

ix

DAFTAR ISTILAH

1. DIREKTIVITAS

:

Perbandingan antara intensitas radiasi maksimum terhadap intensitas radiasi rata-rata antena.

2. GAIN

:

Unsur utama yang menentukan pola radiasi dari antena, serta kualitas dari penerima antena tersebut.

3. BANDWIDTH

:

Frekuensi antara frekuensi paling ujung pada suatu gelombang termodulasi.

4. IMPEDANSI KARAKTERISTIK

:

Nilai yang mengidentifikasian apakah dalam antena rancangan dapat terjadi transfer daya maksimum.

5. VSWR

:

Merupakan perbandingan antara jumlah tegangan

datang

dengan

tegangan

pantul. 6. POLARISASI

:

pola rambatan gelombang dari antena.

7. POLA RADIASI

:

grafik representasi dari sifat radiasi.

8. SMITH CHART

:

grafik

yang dapat digunakan untuk

mengetahui sudut dari antena.

x

Rancang Bangun Antena Log Periodik

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar belakang Meningkatnya kebutuhan akan teknologi informasi dan telekomunikasi merupakan sektor terpenting sekarang ini. Apalagi di Indonesia teknologi informasi dan telekomunikasi adalah sektor ekonomi yang paling cepat pertumbuhanya, terbuka dan mendunia. Hal ini terbukti dengan semakin berkembangnya penggunaan peralatan telekomunikasi dengan berbagai layanan yang canggih, dan salah satunya adalah antena. Antena merupakan salah satu perangkat utama dalam dunia telekomunikasi. Dimana antena itu sendiri adalah merupakan piranti pemancar dan penerima gelombang elektromagnetik dari ruang bebas. Antena terbagi menjadi dua bagian yaitu antena pemancar dan antena penerima, salah satu antena yang banyak dikenal adalah antena dipole. Dimana antena dipole adalah antena yang memiliki 2 batang kutub bolak balik yang saling berlawanan, dan antena dipole banyak variasinya diantaranya antena yagi, antena loop, antena log periodik. Di dalam tugas akhir ini, penulis akan merancang dan membangun antena log periodik dengan simulasi komputer, dengan sofware WIPL-D. Sehingga antena tersebut dapat digunakan sebagai receiver Dan diperoleh hasil yang optimal sesuai dengan ketentuan yang berlaku.

1

1


1.2

Tujuan penulisan Maksud dan tujuan penulisan dari tugas akhir ini adalah merancang dan menganalisis antena log periodik dengan simulasi komputer dengan aplikasi software WIPL-D dan pembuatanya.

1.3

Batasan Masalah Dalam tugas akhir ini, penulis membatasi pengamatan analisis dan hasil perhitungan antena dalam kaitannya merancang atau mendisain antena dengan bantuan simulasi komputer dan memakai aplikasi sofwere WIPL-D yang merupakan fokus analisis dalam tugas akhir ini serta pengukuran.

1.4

Metodologi penelitian Pada pembuatan tugas akhir ini penulis melakukan metodologi yang digunakan: 1. Study literature Metode yang dipakai adalah studi pustaka dari berbagai literatur yang memebahas mengenai antena, situs internet yang berhubungan dengan tugas akhir ini untuk di jadikan refrensi. 2. Riset simulasi Karena dalam perencanaan dan rancangan antena dengan menggunakan simulasi komputer dengan aplikasi software WIPL-D, maka pada penelitian ini dilakukan dengan mencoba berbagai aplikasi yang ada. 3. Pembuatan dan pengukuran

2


1.5

Sistematika penulisan Sistematika penulisan yang dilakukan pada tugas akhir ini terdiri dari beberapa tahapan sebagai berikut: Bab I

Pendahuluan. Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tejuan penelitian, perumusan masalah, pembatasan masalah, model penelitian,metode penyelesaian masalah dan sistematika penulisan.

Baba II Teori dasar antena. Bab ini berisi tentang konsep dasar antena dan difokuskan pada parameter antena secara umum. Bab III Analisa dan perancangan antena log periodik dengan komputer. Bab ini berisi tantang teknik perancangan dan mendisain antena dengan simulasi komputer dengan aplikasi WIPL-D, dengan teknik mendisain antena log periodik. Bab IV Hasil pengukuran dan analisa antena log periodik. Berisi

tentang

gambaran

dan

penjelasan

mengenai

hasil

pengukuran dan analisa dari desain antena log periodik dengan aplikasi komputer. Bab V

Penutup. Bab ini berisi tentang kesimpulan bahasan permasalahan dan saran serta lampiran-lampiran.

3


BAB II LANDASAN TEORI

2.1

Pendahuluan Perkembangan antena saat ini semakin berkembang terutama untuk sistim komunikasi, antenna adalah salah satu dari beberapa komponen yang paling kritis. Perancangan antena yang baik akan memperbaiki performasi dari keseluruhan sistem yang di gunakan. Salah satu contoh yang ada ialah pada aplikasi pesawat televisi yang penerimaan sinyalnya bisa diperbaiki dengan penggunaan antena. Antena (antenna atau aerial) adalah perangkat yang berfungsi untuk memindahkan energi gelombang elektro magnetik dari media kabel ke udara atau sebaliknya dari udara ke media kabel. Dengan kata lain, antena sebagai alat pemancar (transmitting antenna) adalah sebuah tranduser (pengubah elektro magnetik) yang digunakan untuk mengubah gelombang tertentu (pada saluran transmisi kabel) menjadi gelombang yang merambat di ruang bebas, dan juga bisa sebagai alat penerima (receiver antenna) merubah gelombang ruang bebas menjadi gelombang tertentu.

4

4


2.2

Bentuk Antena Log Periodik Diantara berbagai bentuk dimensi dari antena log periodik ada dua bentuk antena yaitu: tipikal vertikal pattern, dan tipikal horizontal pattern telah banyak juga diteliti keduanya secara luas dan mendalam. Dan dimensi yang sangat simpel dan yang umum digunakan adalah bentuk vertikal pattern, karena bentuk nya hampir sama dengan antena yagi-uda aray memasang elemen batang nya sejajar semuanya. Dan untuk tipikal horizontal itu sangat berbeda yaitu memasang setiap elemen batangnya selalu selang-seling, atau jaga atas dan bawah. Bentuk antena log periodik vertikal pattern dan antena log periodik horizontal pattern seperti ditunjukan pada gambar 2.1.

5


Gambar 2.1 Bentuk antena log periodik

6


Antena log periodik merupakan antena multielement yang mempunyai karakteristik impedansi dan radiasi yang berubah-ubah secara konstan seperti fungsi logaritma. Komponen dari Antena Log Periodik ini disebut dipole. Antena Log Periodik merupakan susunan yang dibuat sama persis dan biasanya dibuat dengan kawat atau pipa. Antena Log Periodik mempunyai gain yang kecil tapi mempunyai bandwidth frekunsi yang besar. Pada antena Log Periodik, panjangnya potongan elemen dengan jarak elemen dan spasinya mempunyai bentuk yang logarithmis. Itulah sebabnya mengapa antena ini disebut antena Log Periodik.

Gambar 2.2 Struktur antena log periodik

7


Meskipun antena log periodik mempunyai direktivitas yang sama dengan Yagi-Uda-Array yaitu sekitar 6 – 12 dB, tapi banyak juga perbedaan antara keduanya. Pada antena log periodik semua elemen berjalan dengan suatu struktur saluran transmisi sepanjang pusat antena tersebut. Pada antena ini, elemen yang “aktif” hanya elemen yang mempunyai panjang mendekati setengah panjang gelombang pada frekuensi yang ditentukan. 2.3

Antena Dipol Antena dipol adalah jenis antena yang paling banyak digunakan dalam aplikasi komunikasi tanpa kabel (wireless) dan antena dipol ini juga banyak digunakan untuk aplikasi pada penerimaan broadcas, yang pengunaanya tidak mementingkan di arah mana penerima di letakan. Antena log periodik adalah salah satu antena yang masuk dalam golongan antena dipol maka antena jenis ini akan diprioritaskan. Antena dipol bersifat omnidireksional, yang artinya antena jenis ini memencarkan energinya pada satu bidang tertentu, sama kesemua arah. Dan banyak sekali aplikasi teknis, dari antena tersebut seperti sistem seluler, dan untuk antena penerima pada televisi. Antena yang diinginkan mengkonsentrasikan pancaran energinya pada satu arah tertentu, sedangkan ke arah lainya tidak diinginkan terjadinya penyuplaian energi, dengan sifat antena yang direksional.

8


2.4

Parameter Antena Parameter atau karakteristik dari antena adalah spesifikasi untuk menilai kinerja antena tersebut. Ada banyak hal yang dapat digunakan untuk menilai kinerja dari suatu antena log periodik, antena jenis yagi uda-aray dan antena log periodik dimensi fisiknya disesuaikan dengan panjang gelombang dimana sistem bekerjanya. Semakin tinggi frekwensi kerja, maka semakin pendek panjang gelombangnya, sehingga semakin pendek panjang bentuk fisik suatu antena namun dalam proyek akhir ini hanya akan membahas beberapa parameter yang penting.

2.4.1 Impedansi Impedansi input suatu antena adalah impedansi pada terminalnya. Impedansi input akan dipengaruhi oleh antena-antena lain atau obyek-obyek yang dekat dengannya. Impedansi antena terdiri dari bagian riil dan imajiner, yang dapat dinyatakan dengan :

Zin = Rin + j Xin

(2.1)

Resistansi input (Rin) menyatakan tahanan disipasi. Daya dapat terdisipasi melalui dua cara, yaitu karena panas pada srtuktur antena yang berkaitan dengan perangkat keras dan daya yang meninggalkan antena dan tidak kembali (teradiasi). Reaktansi input (Xin) menyatakan daya yang tersimpan pada medan dekat dari antena.

9


Salah satu parameter utama yang penting untuk diketahui pada suatu saluran antena log periodik adalah impedansi karakteristiknya. Pada antena log periodik terdapat dua macam nilai impedansi karakteristik, yaitu : a. Impedansi karakteristik saluran (Zo) Impedansi karakteristik saluran (Zo) dapat ditentukan oleh input impedance (Rin) yang digunakan. Impedansi karateristik Zo dari saluran log periodik dapat diperoleh dengan mengguakan pendekatan sebagai berikut : Zo =1.2Rin

(2.2)

Dimana : Rin = input impedance (real)

b. Rata-rata impedansi karakteristik pada elemen Rata-rata impedansi karakteristik pada elemen (Za) dapat ditentukan oleh rasio panjang dan diameter pada eleman ke-n. Rata-rata impedansi karakteristik pada elemen, dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

 l Za = 120 ln  n   d Dimana :

l

n

d

   - 2.25   

(2.3)

= panjang elemen (inch) = diameter elemen (inch)

10


2.4.2 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) VSWR adalah perbandingan antara tegangan maksimal dan tegangan minimal dari gelombang berdiri (standing wave) pada saluran transmisi. Efek yang timbul dari dua sinyal yang mempunyai frekuensi yang sama dan merambat pada media yang sama dapat menimbulkan gelombang berdiri. Sinyal yang dipantulkan dapat terjadi karena adanya ketidaksesuaian antara impedansi beban dan impedansi saluran. Ketidaksesuaian ini akan berpengaruh terhadap besarnya daya yang akan ditransmisikan. Pengukuran VSWR berhubungan dengan pengukuran koefisien refleksi dari antena tersebut. Perbandingan level tegangan yang kembali ke pemancar (V-) dan yang datang menuju beban (V+) ke sumbernya lajim disebut koefisien pantul atau koefisien refleksi yang dinyatakan dengan ” Г ” Г=

V V

Hubungan antara koefisien refleksi, impedansi karakteristik saluran (Zo) dan impedansi beban/antena (Z1) dapat ditulis : Г=

Z1  Zo Z1  Zo

(2.4)

Harga koefisien refleksi ini dapat berfariasi antara 0 (tanpa pantulan/match) sampai 1, yang berarti sinyal yang datang ke beban seluruhnya di pantulkan kembali ke sumbernya semula. Maka untuk pengukuran Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), dinyatakan sebagai berikut :

11


VSWR =

1  1 

(2.5)

Dengan Г adalah koefisien refleksi (pantulan) yang besarnya magnitudo dari Г selalu bernilai ≥ 0, maka VSWR selalu ≥ 1. Sedangkan untuk setiap rangkaian mikro yang baik, maka harus memiliki besarnya VSWR ≤ 2.

2.4.3 Return Loss Return loss adalah nilai dari koefisien pantul dalam bentuk logaritmis yang menunjukan daya yang hilang karena antena dan saluran transmisi tidak matching. Return loss dapat dinyatakan dengan : Return Loss = 20 Log   Dengan

VSWR  1   = VSWR 1

(2.6)

Sehingga hubungan antara nilai VSWR dan return loss adalah : Return loss = 20 log

VSWR  1 VSWR  1

(2.7)

2.4.4 Bandwidth Pemakaian sebuah antena dalam sistem pemacar atau penerima selalu dibatasi oleh daerah frekuensi kerjanya. Pada range frekuensi kerja tersebut antena dituntut harus dapat bekerja dengan efektif agar dapat menerima atau memancarkan gelombang pada band frekuensi tertentu. Pengertian harus dapat bekerja dengan efektif adalah bahwa distribusi arus dan impedansi dari

12


antena pada range frekuensi tersebut benar-benar belum banyak mengalami perubahan yang berarti. Sehingga pola radiasi yang sudah direncanakan serta VSWR yang dihasilkannya masih belum keluar dari batas yang diijinkan. Daerah frekuensi kerja dimana antena masih dapat bekerja dengan baik dinamakan bandwidth BW= f2 – f1

(2.8)

Bandwidth yang dinyatakan dalam prosen seperti ini biasanya digunakan untuk menyatakan bandwidth antena-antena yang memliki band sempit (narrow band). Sedangkan untuk band yang lebar (broad band) biasanya digunakan definsi rasio antara batas frekuensi atas dengan frekuensi bawah. R

f2 = f 1

Suatu antena digolongkan sebagai antena broad band apabila impedansi dan pola radiasi dari antena itu tidak mengalami perubahan yang berarti untuk R>1. Batasan yang digunakan untuk mendapatkan f2 dan f1 adalah ditentukan oleh harga VSWR = 1. Bandwidth antena sangat dipengaruhi oleh luas penampang konduktor yang digunakan serta susunan fisiknya (bentuk geometrinya). Misalnya pada antena dipole, ia akan mempunyai bandwidth yang semakin lebar apabila penampang konduktor yang digunakannya semakin besar. Demikian pula pada antena yang mempunyai susunan fisik yang berubah secara halus, biasanya iapun akan menghasilkan pola radiasi dan impedansi input yang berubah secara smoth terhadap perubahan frekuensi (misalnya pada antena biconical, dan log periodic). 13


Bandwidth pada sistem log periodik dapat menentukan panjangnya elemen terpendek dan terpanjang pada struktur antena log periodik tersebut, serta lebarnya lebarnya daerah aktif tergantung pada desain antena tersebur. R.L Carrel [1] memperkenalkan rumus semiempiris untuk menghitung daerah aktiv (Bar) pada antena log periodik yang dapat dinyatakan dengan : Bar = 1.1+7.7(1-  )2cot 

(2.9)

Pada prakteknya, terdapat juga bandwidth desain (Bs) pada antena log periodik. Bandwidth ini diperoleh dari : Bs =B Bar =B[1.1+7.7(1-  )2cot  ]

Dimana : Bar = bandwidth daerah aktiv Bs = bandwidth desain



= rasio antena

cot  = apex angel antena 2.4.5 Jarak center-to-center

Jarak center-to-center (S) pada feeder line terlihat pada gambar 2.2 setruktur antena, bahwa (s) berada ditengah-tengah dari setiap batangnya antena tersebut. Jarak center ini juga dapat ditentukan dari besarnya karakteristik impedance (Zo) pada antena, dan besarnya diameter yang digunakan untuk membuat antena tersebut. Jarak center-to-center diperoleh dengan menggunakan rumus :

Zo

d  S =    10 276 2

(2.10)

14


2.4.6 Gain Antena Antena secara umum mempunyai dua fungsi, yaitu untuk matching impedance saluran transmisi pada ruang terbuka dan untuk mengarahkan energi ke arah yang diinginkan, dan keduanya itu berkaitan dengan gain antena. Dalam tugas akhir ini, penulis ingin menghasilkan gain sebesar 9 dB, dengan harga  = 0.865 dan  = 0.157. Return loss <-9,54 dan VSWR < 2. Antena log periodik mempunyai nilai gain yang terbatas, hanya sekitar 6 – 12 dB. Dengan menentukan gain ini, kita bisa memperoleh nilai tau (  ) dan sigma (  ) yang di dapat dari tabel di bawah ini

Gambar 2.3 Grafik perbandingan gain Dimana tau (τ) merupakan nilai rasio panjang pada satu elemen ke elemen berikutnya yang lebih panjang. Dan sigma (σ) merupakan “relative spacing“. Penguatan gain dapat dipakai rumus sebagi berikut: G (dB) =

p  4R 1   10 log r  20 log 2   px 

15


2.4.7 Pola Radiasi Pola radiasi (radiation pattern) suatu antena adalah pernyataan grafis yang menggambarkan sifat radiasi suatu antena pada medan jauh sebagai fungsi arah. Pola radiasi dapat disebut sebagai pola medan (field pattern) apabila yang digambarkan adalah kuat medan dan disebut pola daya (power pattern) apabila yang digambarkan poynting vektor. Untuk dapat menggambarkan pola radiasi ini, terlebih dahulu harus ditemukan potensial Dalam koordinat bola, medan listrik E dan medan magnet H telah diketahui, keduanya memiliki komponen vetor  dan  Sedangkan poynting vektornya dalam koordiant ini hanya mempunyai komponen radial saja. Besarnya komponen radial dari poynting vektor ini adalah :

E

=½

Pr

2



(2.11)

Dengan :

|E|

= E0  E

E

: komponen medan listrik 

E

: komponen medan listrik 



: impedansi intrinsik ruang bebas (377 ).

2

2

(resultan dari magnitude medan listrik)

Untuk menyatakan pola radiasi secara grafis, pola tersebut dapat digambarkan dalam bentuk absolut atau dalam bentuk relatif. Maksud bentuk realtif adalah bentuk pola yang sudah dinormalisasikan, yaitu setiap 16


harga dari pola radiasi tersebut telah dibandingkan dengan harga maksimumnya. Sehingga pola radiasi medan, apabila dinyatakan didalam pola yang ternormalisasi akan mempunyai bentuk:

F(  ,  ) =

P ,  E ,  max

(2.12)

Jadi didalam decibel, pola daya sama dengan pola medannya. Semua pola radiasi untuk kondisi medan jauh. Sedangkan pengukuran pola radiasi, faktor jarak adalah faktor yang amat penting guna memperoleh hasil pengukuran yang baik dan teliti. Semakin jauh jarak pengukuran pola radiasi yang digunakan tentu semakin baik hasil yang akan diperoleh. Namun untuk melakukan pengukuran pola radiasi pada jarak yang benar-benar tak terhingga adalah suatu hal yang tak mungkin. Untuk keperluan pengukuran ini, ada suatu daerah di mana medan yang diradiasikan oleh antena sudah dapat dianggap sebagai tempat medan jauh apabila jarak antara sumber radiasi dengan antena yang diukur memenuhi ketentuan berikut : r

2D 2 > 

(2.13)

r >> D dan r .>>  Dimana : r

: jarak pengukuran

D

: dimensi antena yang terpanjang



: panjang gelombang yang dipancarkan sumber.

17


2.4.8 Apex Angle Antenna ( α ) Apex angle antena dapat dirumuskan dengan : α=

tan

1 4

1

(2.14)

2.4.9 Panjang tiap elemen ( l ) Panjang elemen yang pertama, dapat ditentukan dengan persamaan dibawah ini : l =

492 feet f min

(2.15)

Sedangkan untuk elemen berikutnya, dapat ditentukan dengan :

l =l n



n 1

2.4.10 Menentukan jarak antar elemen ( d ) Untuk menentukan jarak antar elemen, kita harus menentukan nilai dari cot α terlebih dahulu. Dimana nilai cot α adalah : Cot α =

4 1

(2.16)

Untuk jarak antar elemen 1 dan 2, dapat dtentukan dengan rumus berikut :

d

1, 2

=

1    cot  2 l1 l 2

(2.17)

Sedangkan untuk jarak antar elemen beriktnya, dapat digunakan persamaan sebagai berikut :

d

2,3

 d 1, 2 

18


2.4.11 Mencari jumlah elemen Mencari jumlah elemen, dapat menggunakan persamaan :  lnBs    N = 1 +   ln 1    

 

(2.18)

Perancangan dalam tugas akhir ini dimaksudkan agar mendapatkan gambaran terbaik untuk antena yang akan di buat. Adapun hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan antena tersebut, adalah penentuan frekuensi operasi. Dalam hal ini, penulis menggunakan range frekuensi 500 MHz – 1000 MHz

Pemilihan bahan dasar akan mempengaruhi parameter-parameter dalam perancangan antena tersebut. Adapun kriteria yang harus diperhatikan dalam perancangan suatu antena, antara lain : 1. Bentuk dan arah radiasi yang diinginkan 2. Frekwensi kerja 3. Impedansi input yang dimiliki 4. Lebar band (bandwidth) 5. polarisasi yang dimiliki Untuk membuat antena log periodik ini, penulis menggunakan alumunium sebagai bahan dasar. Karena selain alumunium mempunyai efek temperatur yang bagus, harganya pun terjangkau. Selain itu, alumunium memang sudah banyak digunakan sebagai bahan dasar antena.

19


Adapun untuk merancang antena ini, penulis menggunakan rumus yang telah didapat pada internet. Selain itu, penulis juga menggunakan rumus yang terdapat pada buku ‘Antena Theory’ dengan penulis Constantine A balanis. Dalam merancang antena log periodik, ada beberapa tahapan yang harus dilalui, yaitu :

1. Menentukan harga α 2. Menentukan Bar 3. Mencari jumlah eleman ( N ) 4. Mencari panjang setiap elemen ( l ) 5. Mencari jarak antar elemen ( d ) 6. Menentukan nilai impedansi ( Zo ) 7. Menentukan jarak tengah antena ( s )

20


BAB III PERANCANGAN ANTENA LOG PERIODIK DENGAN MENGGUNAKAN KOMPUTER

3.1

Perancangan Antena Wipl_D adalah sebuah software (perangkat lunak) yang dipakai untuk simulasi perancangan antenna log periodic dengan komputer program ini relatif mudah dalam penggunaanya karena user hanya memasukan poin-poin yang akan di kalkulasikan oleh program Wipl-D, tetapi dengan catatan kita harus merencanakan perhitungan yang berkaitan dengan antena yang akan kita buat. Bagian bab III ini menjelaskan secara terperinci mengenai proses perancangan antena log periodik dimana digunakan persamaan garis. Di mana persamaan garis ini sangat penting untuk mengetahui cara pembuatan antena log periodik yaitu dengan sumbu X, sumbu Y dan, sumbu Z dimana sumbu garis tersebut akan menentukan arah suatu posisi antena tersebut akan di rancang. Penulis mengunakan simulasi komputer ini untuk menghasilkan antena yang memiliki performasi antena yang maksimal, secara intrinsik antena log periodik memiliki beberapa kelemahan dalam hal impedansi dan radiasi yang berubah-ubah secara konstanta seperti fungsi logaritma, dan mempunyai keterbatasan penguatan (gain).

21

21


Namun banyak penelitian dilakukan untuk mengatasi hal tersebut, Dalam hal ini penulis mencoba dengan melakukan beberapa perancangan untuk menghasilkan gain yang lebih tinggi. Perancangan dimulai dengan menentukan frekwensi dari antena yang kita inginkan selanjutnya merancang struktur antena yang kita kehendaki di atas sebuah kertas terlebih dahulu sebelum di aplikasikan di dalam software wipl_D. Tahapan berikutnya adalah dimana kita harus terlebih dahulu menghitung dan mencari: 1. Mencari jumlah batang /elemen yang di butuhkan 2. Mencari panjang setiap batang / elemen yang di butuhkan 3. Menentukan jarak antar setiap elemen 4. Menentukan jarak tengah elemen antena Kita harus menghitung itu semua karena sotfware wipl-D tidak dapat bisa menghitung berapa batang yang di butuhkan, panjang setiap batang, jarak setiap batang, dan menentukan jarak tengah batang antena. Kemudian melakukan pemilihan jenis bahan pembuatan antena yang akan digunakan beserta parameter-parameter yang ada. Setelah perhitungan itu maka perancangan antena tersebut di masukan ke dalam perangkat lunak Wipl-D untuk memeperoleh hasil simulasi dari parameter-parameter antena yang di harapkan. Setelah hasil simulasi sesuai dengan yang di harapkan kemudian kita akan melihat hasil grafik dan parameter pada pengamatan Sıı jenis grafik rectangular dengan satuan dB. Selanjutnya jika tidak sesuai dengan yang diharapkan maka akan dilakukan perubahan pada gambar

22


antena tersebut. Setelah sesuai dengan yang kita harapkan maka akan dilakukan fabrigasi antena log periodik. Setelah proses fabrikasi selesai akan dilakukan proses pengukuran antena tersebut dengan bantuan alat ukur. 3.2

Bagan Flowchart

INPUT

ANALISA DENGAN KOMPUTER

UBAH INPUT

SPESIPIKASI TERPENUHI

TIDAK

FABRIKASI ANTENA

PENGUKURAN

SELESAI Gambar 3.1 Bagan flowchart

23


3.3

Penentuan bahan dasar Untuk bentuk jenis antena kawat (wire antenna) seperti ini biasanya terbuat dari kawat atau pipa tapi disini penulis akan mencoba membuat antena ini dengan bahan dasar alumunium. Jenis bahan dasar yang akan di gunakan untuk perancangan pembuatan antenna log periodic ini akan sangat mempengaruhi parameter-parameter dalam perancangan karena dari tiaptiap batangnya itu akan berpengaruh sekali. Karena alumunium itu sangat baik untuk menangkap sinyal rodio yang ada di ruang bebas seperti ini. Dan juga antena ini merupakan antena yang multi elemen jadi setiap batang antenanya mempunyai karakteristik dan radiasi yang berubah-ubah secara konstan seperti fungsi logaritma. Jika salah satu batang antenna itu tidak sesuai maka hasil perancangan antenna itu tidak akan maksimal. Dan harus di perhatikan juga adalah diameter batang antena karena diameter itu sangat penting juga untuk menentukan seberapa juauh frekwensi kerja dari antena tersebut. Apabila batang antena tersebut berdiameter kecil maka frekwensi kerjanya semakin bagus, dan apabila diameter batang antena semakin besar maka frekwensi kerjanya semakin jelek. Adapun batas maksimal diameter untuk batang antena log periodik adalah 3......6mm maksimum.

24


3.4 Perancangan antena log periodik dengan komputer Sebelum melakukan simulasi dengan perangkat lunak wipl-D terlebih dahulu harus mendisain antena yang akan di rancang di kertas sehingga pada saat memulai perancangan di komputer tidak menjadi binggung. Pada perancangan antena ini dilakukan simulasi dengan bantuan perangkat lunak ”WIPL-D dengan langkah sebagai berikut : a. Untuk memulai perancangan antena log periodik maka buka sofware WIPL-D lalu klik OK. b. Pilih file lalu open untuk membuat new project kemudian simpan new project dengan nama file yang diinginkan akan muncul kotak preview dimana dikotak itu akan dirancang sebuah antena. c. Lalu pilih nodes untuk coordinat X[m], Y[m], Z[m] dimana sumbu X,Ydan Z akan membentuk sebuah titik apa bila dikasi nilai yang diinginkan d. Setelah nodes, pilih wires adapun fungsi dari wires adalah untuk menyambungkan titik yang di buat nodes tadi untuk menjadi sebuah garis dan nanti akan menyadi bentuk antena yang ingin dirancang.selain itu wires juga bisa mengatur diameter untuk elemen antena yang ingindirancang sesuai dengan keinginan. e. Berikutnya setting frekwensi yang kita kehendaki misal 500.001MHz dan stop 1000.001MHz jumlah frekwensi 120. f. Jangan lupa masukan nilai radiation untuk mengetahui seberapa jauh jarak radiation antena yang sudah dibuat.

25


g. Kemudian masukan nilai generator untuk bekerjanya sebuah antena. h. Jalankan proses simulasi dengan menggunakan RUN untuk mengetahui hasil antena yang sudah di rancang sebelumnya gambar 3.2 RUN i. Untuk mengetahui hasil grafiknya setting terlebih dahulu grafiknya dan parameter pada pengamatan Sı ı dengan satuan dB. j. Untuk melihat hasil radiasinya klik output pilih graph kumudian klik radiation kemudian akan muncul grafik radiation dari antena tersebut. k. Untuk mendapatkan hasil yang sesuai dan optimal dilakukan dengan cara merubah-rubah posisi dari antena yang sudah dirancang sebelumnya atau juga merubah diameter antenanya untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada bab berikutnya.

Gambar 3.2 Gambar run.

26


3.4.1

Antena Hasil Perancangan Dibawah ini adalah gambar antena log periodik hasil rancangan dengan komputer.

Gambar 3.3 Antena hasil rancangan dengan komputer.

27


BAB IV ANALISA ANTENA LOG PERIODIK DAN HASIL PENGUKURAN

4.1

Analisa Antena Log Periodik Dari perancangan antena pada gambar 4.1 di dapat hasil faktor refleksi seperti di gambar 4.2, terlihat antena tersebut kurang optimal. Di karenakan bentuk dari antena tersebut kurang baik itu sangat berpengaruh terhadap kinerja antena. Dan juga pada antena tersebut jarak dari batang yang satu ke batang yang lain tidak periodik akan menimbulkan gangguan terhadap frekwensi yang kita inginkan.

Gambar 4.1 Rancang bangun antena 1

28 28


Gambar 4.2 Faktor refleksi antena 1 Dari gambar 4.1 kita dapat memperbaiki antena tersebut supaya menjadi optimal dengan cara yaitu: 1

kita harus memperbaiki struktur antena itu terlebih dahulu.

2

Setelah itu kita harus tahu berapa jarak tengah pada antena tersebut (S) itu sangat berpengaruh sekali pada antena.

3

Kemudian kita harus memper baiki jarak antar batang tersebut supaya hasilnya maxsimal.

4

Lalu kita perbaiki berapa panjang setiap batangnya hinga sampai batang yang paling terkecil.

5

Kemudian kita coba untuk merubah-rubah diameter dari elemen tengah antena dan selanjutnya kita juga merubah dimeter dari setiap batang antena tersebut.

6

Jika semua itu telah di lakukan tetapi masih belum bekerja secara optimal maka kita harus menambahkan batang nya supaya frekwensi yang kita kehendaki tercapai.

29


Dan di bawah ini adalah bentuk/setruktur antena yang sudah diperbaiki dengan mengikuti langkah-langkah yang ada diatas gambar 4.3.

Gambar 4.3 Antena yang sudah dimodifikasi.

Gambar 4.4 menunjukan struktur antena yang memiliki jumlah elemen yang lebih dari gambar 4.3 sehingga di harapkan menambah wilayah kerja antena tersebut. Itu karena penambahan elemen bisa mendekati frekwensi yang kita inginkan. Dan penambahan batang elemen bisa juga tidak sesuai dengan yang di harapkan, karena semakin banyak batang elemen yang di tambah maka semakin besar bentuk dari antena tersebut. Jadi tidak sesuai dengan antena log periodik, karena antena jenis ini dimensi fisiknya disesuaikan dengan panjang gelombang dimana sistem bekerjanya. Semakain tinggi frekwensi kerjanya, maka semakin pendek panjang gelombangnya, sehingga semakin pendek panjang fisik suatu antena tersebut.

30


Gambar 4.4 Antena yang di tambah elemennya

Gambar 4.5 memperlihatkan grafik S11 dari antena di gambar 4.3. Terlihat ada empat buah wilayah kerja dari antena, karena di mana S11 memiliki nilai yang lebih rendah dari -10 dB. Dengan penambahan batang elemen seperti antena di gambar 4.4, seperti yang sudah di prediksi sebelumnya akan menambah jumlah wilayah kerja. Hal ini ditunjukan pada gambar 4.6.

31


Gambar 4.5 grafik dari antena yang sudah dimodifikasi

Gambar 4.6 grafik dari antena yang ditambah elemennya.

Kita bisa melihat perbandingan grafik ini bahwa sebelum diperbaiki antenanya, grafiknya menunjukan bahwa frekwensi yang bekerja itu hanya dua saja. Berbeda bila antena tersebut sudah diperbaiki kita bisa melihat bahwa frekwensi yang bekerja itu bertambah dua dan menjadi ampat frekwensi kerjanya. Sedangkan untuk antena yang penambahan elemen menunjukan bahwa antena tersebut hanya mempunyai frekwensi kerja yang

32


bagus dua saja dan tidak cukup optimal. Untuk lebih jelasnya kita lihat penggabungan antara grafik yang belum diperbaiki dengan yang sudah diperbaiki dan antena yang ditambahkan elemennya gambar 4.7

Gambar 4.7 grafik penggabungan 4.2

Hasil Simulasi Geometri Antena yang Dirancang setelah menganalisa antena log periodik melalui komputer, dan menambahkan elemen batangnya bahwa antena log periodik merupakan antena yang multielemen

yang mempunyai impedansi dan radiasi yang

berubah-ubah secara konstan. Dan di setiap batang elemenya itu sangat berpengaruh terhadap frekwensi yang di hasilkan oleh antena tersebut. Maka di dapat hasil simulasi antena yang optimal seperti yang ada dibawah ini. Gambar 4.8 hasil antena yang optimal.

33


Gambar 4.8 Hasil antena yang optimal

Gambar radiasi dari antena tersebut adalah sebagai berikut.

Gambar 4.9 Radiasi antena

34


4.2.1 Hasil antena yang di buat Di bawah ini adalah gambar antena log periodik hasil fabrikasi.

Gambar 4.10 Hasil antena yang dibuat

35


4.2.2 Sepesifikasi perancangan antena Pada perancangan suatu antena harus memiliki sepesifikasi sebelum membuat antena tersebut, penulis ingin memaparkan sepesipikasi apasaja yang penting untuk dijadikan perbandingan di saat perancangan sampai hasil pengukuran. Sepesipikasi perancangan yang pertama adalah 1. VSWR dalam perancangan sebuh antena sangat penting dikarenakan perbandingn antara tegangan maksimal dan tegangan minimal dari gelombang berdiri pada saluran transmisi. Antena log periodik adalah jenis antena yang mempunyai band yang lebar (broad band) karena impedansi dan pola radiasi dari antena itu tidak mempunyai perubahan yang berarti. Maka dari itu VSWR yang di gunakan secara umum adalah VSWR=1 2. Impedansi karakteristik (Za) yang penulis inginkan adalah sebagai berikut Diketahui ln =10.2 dan d= 0.25

Z

a

= 120

= 120

  ln l n   d 

    2.25    

ln 40  2.25

= 172.66



3. Gain dalam perancangan antena log periodik terlihat bahwa antena jenis ini merupakan antena jenis dipol dimana antena ini memiliki bandwidth yang lebar. Tetapi memiliki gain yang terbatas yaitu hanya mempunyai gain dari 6-12 dB saja, disinih penulis memakai gain untuk perancangan antena 9dB saja.

36


4.

Polarisasi adalah arah antena yang penulis kehendaki, dimana saat perancangan antena penulis membuat antena tersebut dengan bentuk horizontal. Kalau penulis membuat antena vertical maka akan menyerupai dengan antena yagi.

5. Dalam suatu perancangan sebuah antena frekwensi oprasi itu sangat penting karena kita akan tahu seberapa bagus sebuah antena yang sudah kita buat apakah sudah pas dengan frekwensi oprasi yang di harapkan. Oleh karena itu penulis ingin memberikan frekwensi oprasi dari antena yang sudah di rancang, dari 500,25 sampai dengan 1000. 6.

Dalam pembuatan antena harus mengutahui berapa nilai dari RETURN LOSS karena nilai dari koefisien pantul dalam bentuk logaritmis yang menunjukan daya yang hilang karena antena dan saluran transmisi tidak matching. Oleh sebab itu penulis memberikan nilai return loss (-10) untuk lebih mudahnya bisa dilihat di grafik refleksi antena.

37


4.3

Pengukuran Antena Hasil Rancangan Pada tugas akhir ini, di dapat hasil perancangan antena log periodik dari dua metode, antara lain dengan menggunakan program komputer yaitu Wipl_D secara teoritis yang tercantum dan sesuai dengan parameter yang telah ditentukan, serta pengukuran dilaboratorium. Pengukuran dilakukan di sebuah ruangan anti gema (Anechoic Chamber) Fakultas Teknik Universitas Indonesia Depok. Pengukuran tersebut dimaksudkan untuk memperoleh perbandingan antara hasil simulasi komputer dengan hasil pengukuran.

Gambar 4.11 Anechoic Chamber

4.3.1 Pengukuran VSWR, Return Loss, dan Impedansi Antena Pada pengukuran VSWR, Return Loss, dan Impedansi Antena (ditentukan dengan smithchart), digunakan alat ukur Network Analyzer HP 8753 E, alat ukur tersebut mampu mengukur frekuensi yang berkisar 30 KHz sampai 6 GHz.

38


Dengan menggunakan Network Analyzer, kita dapat memperoleh nilai SWR

sekaligus

dapat

mengetahui

nilai

return

loss

yang

dapat

mengindikasikan seberapa jauh atau seberapa luas pola radiasi dari antena yang dirancang. Berikut adalah langkah-langkah pengukuran VSWR dan Return Loss : Nyalakan tombol power yang ada di sebelah kiri bawah alat ukur. 

Pasang antena yang akan diukur setelah sebelumnya disambungkan ke konektor RG58.



Atur kisaran frekuensi yang diinginkan. Dalam pengukuran ini, penulis menggunakan kisaran frekuensi dari 500,25 MHz sampai 1000 MHz.



Buat marker pada frekuensi yang diinginkan.



Tekan tombol SWR yang terletak di kanan monitor dari Network Analyzer. Tekan tombol print out untuk mendapatkan hasil pengukuran secara tertulis, atau tekan tombol copy untuk menyimpan data di dalam disket.



Untuk memperoleh return loss, tekan tombol log mag pada sisi kiri monitor. Kemudian tekan recall state sehingga tampak grafiknya.



Untuk menampilkan nilai impedansi masukan, gunakan tombol format, lalu pilih menu smith chart.

39


Gambar 4.12

Pengukuran VSWR, Return Loss, dan Impedansi Masukan

4.3.2 Pengukuran Gain Antena Untuk mengukur gain antena, diperlukan tiga buah antena. Satu buah antena hasil rancangan dan dua buah antena referensi. Ketiga antena ini harus identik. Maksudnya identik adalah ketiga antena yang akan diukur memiliki frekuensi yang sama.

40


Antena Penerima

Antena Pengirim

Medan Jauh

Microwave Counter

Sweeper

Gambar 4.13 Pengukuran Gain

Seperti pada gambar, pengukuran gain antena menggunakan tiga buah alat ukur yaitu microwave counter, sweeper, dan power meter. Langkahlangkah pengukurannya adalah sebagai berikut : 

Sweeper mebangkitkan daya dan frekuensi gelombang mikro yang diinginkan dan terukur pada microwave counter. Daya yang dibangkitkan dan diberikan ke antena pengirim yang nilainya terukur pada power meter.



Antena diukur dengan jarak 1 meter. Alasannya : 1 ) Termasuk dalam medan jauh 2 ) Mudah dalam perhitungan 3 ) Karena keterbatasan ruang. 41




Ukur daya yang diterima dengan menggunakan kombinasi antena 1 dan 2, 1 dan 3, serta 2 dan 3. Setelah didapat nilai dayanya, maka nilai-nilai tersebut diolah dengan perhitungan.

4.3.3 Pengukuran Pola Radiasi Untuk mengukur pola radiasi, diperlukan dua buah antena dengan menggunaan alat ukur Spectrum Analyzer dan Signal Generator. Langkahlangkahnya antara lain : 

Letakkan kedua antena dengan jarak 1 meter



Ukur pola medan dengan memutar antena setiap 10° hingga 360° dengan Power meter. Kemudian catat data dan gambar sehingga terbetuk pola radiasinya

Rotater

Signal Generator

Spectrum Analyzer

Gambar 4.14 Pengukuran Pola Radiasi

42


4.4

Hasil Pengukuran

4.4.1 VSWR, Return Loss,dan Impedansi Hasil pengukuran VSWR terlihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.15 Grafik nilai VSWR

43


Hasil pengukuran Return Loss terlihat pada gambar 4.15

Gambar 4.16 Grafik Return Loss

44


Hasil pengukuran impedansi terlihat pada gambar 4.16

Gambar 4.17 smith chart untuk memperoleh impedansi

45


Dari gambar-gambar diatas, terlihat bahwa antena yang dirancang bekerja pada range frekuensi 425.431 MHz – 472.852 MHz, dengan frekuensi tengah 472.302 MHz dan memiliki nilai VSWR = 1.7425, Return Loss = -20.462 dB, serta impedansi 49.136  – j4.8574Ω 4.4.2 Penguatan (Gain) Pengukuran gain dilakukan dengan menggunakan 3 buah antena identik. Yaitu kombinasi antena 1 dan 2, 1 dan 3, serta 2 dan 3 dengan jarak 1 meter. Kemudian daya yang diberikan (Pt) adalah sebesar 8.48 mW. Maka didapat data sebagai berikut : Daya Terima1

Daya Terima2

Daya Terima3 Daya Terima

Antena 1 dan2

Antena 1 dan3

Antena 2 dan3 Rata-rata

0.67 mW

0.62 mW

Daya Kirim

8.48 mW

Tabel 4.1

0.65 mW

0.646 mW

Hasil Pengukuran Daya

G (dB) =

p  4R 1   10 log r  20 log 2   px 

G (dB) =

1  4  3.14  1 0.646   10 log 20 log  2  8.48  0.446

G (dB) =

1 28.993  11.182 dB 2

G (dB) = 8.905 dB

46


4..4.3 Pola Radiasi Untuk mengukur pola radiasi antena diperlukan dua buah antena identik atau dengan kata lain memiliki frekuensi yamng sama. Pengukuran dilakukan dengan cara menempatkan salah satu antena sebagai antena pemancar. Sedangkan antena yang lainnya menjadi antena penerima. Penggambaran pola radiasi antena ditunjukkan dengan gambar 4.17

330

340

320 310

350 0 0

10

20 30

-0.05

40 50 60

-0.1

300 290

-0.15

280 270

70

-0.2

80

-0.25

90

260

100

250

110

240 230 220

120 210 200

190 180 170 160

130 140 150

Gambar 4.18 Grafik Pola Radiasi Antena

47


Tabel 4.2

Sudut 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350

Hasil Pengukuran Polaradiasi

Data 1 -14.44 -14.44 -14.43 -14.43 -14.46 -14.46 -14.3 -14.3 -14.27 -14.28 -14.25 -14.3 -14.46 -14.46 -14.44 -14.43 -14.43 -14.44 -14.44 -14.43 -14.44 -14.44 -14.43 -14.44 -14.46 -14.35 -14.25 -14.25 -14.27 -14.46 -14.46 -14.44 -14.44 -14.43 -14.44 -14.44

Data 2 -14.59 -14.59 -14.58 -14.58 -14.5 -14.5 -14.49 -14.49 -14.39 -14.35 -14.45 -14.49 -14.5 -14.5 -14.54 -14.58 -14.58 -14.59 -14.59 -14.58 -14.59 -14.54 -14.55 -14.54 -14.5 -14.4 -14.45 -14.45 -14.39 -14.5 -14.5 -14.59 -14.59 -14.58 -14.59 -14.59

rata-rata -14.515 -14.515 -14.505 -14.505 -14.48 -14.48 -14.395 -14.395 -14.33 -14.135 -14.35 -14.395 -14.48 -14.48 -14.49 -14.505 -14.505 -14.515 -14.515 -14.505 -14.515 -14.49 -14.49 -14.49 -14.48 -14.375 -14.35 -14.35 -14.33 -14.48 -14.48 -14.515 -14.515 -14.505 -14.515 -14.515

Normalisasi -0.2 -0.2 -0.19 -0.19 -0.165 -0.165 -0.08 -0.08 -0.015 0 -0.035 -0.08 -0.165 -0.165 -0.175 -0.19 -0.19 -0.2 -0.2 -0.19 -0.2 -0.175 -0.175 -0.175 -0.165 -0.06 -0.035 -0.035 -0.015 -0.165 -0.165 -0.2 -0.2 -0.19 -0.2 -0.2

48


4.5 Analisa Hasil Pengukuran Dari hasil pengukuran VSWR dengan menggunakan Network Analyzer pada kisaran frekuensi 500 MHz – 1000 MHz, maka terlihat nilai VSWR antena ini adalah 1.7425 atau < 2, dengan kata lain bahwa antena yang dirancang sudah memenuhi harapan. Nilai VSWR ini sangat penting, karena menunjukkan besar daya yang direfleksikan. Semakin kecil nilai VSWR, semakin efisien antena yang didapat karena hanya sedikit daya yang direfleksikan. Return Loss juga sangat penting dalam pembuatan antena, untuk harga Return Loss dianjurkan bernilai -10 dB. Pada hasil pengukuran diperoleh nilai Return Loss sebesar -20.462 dB. Maka dari pengukuran tersebut, antena sudah memiliki nilai Return Loss yang cukup baik. Setelah melakukan pengukuran VSWR dan Return Loss, selanjutnya penulis melakukan pengukuran impedansi. Pada hasil pengukuran impedansi, antena ini memiliki nilai impedansi 49.136  – j4.8574Ω. Dengan demikian, antena yang dirancang sudah matching dengan saluran transmisi. Pada saat pengukuran, antena yang dirancang bekerja pada frekuensi 425.431 MHz – 472.852 MHz. Untuk frekuensi minimum, hasil yang diinginkan belum tercapai. Sedangkan untuk frekuensi maksimum, terdapat perbedaan. Hal ini dapat terjadi dikarenakan beberapa faktor, seperti : 

Kurang presisinya pemotongan elemen antena



Jarak antar elemen antena yang kurang tepat

49


Tapi walaupun adanya perbedaan dalam pengukuran frekwensi, dalam pengaplikasianya pada chanel tv antena ini sudah menunjukan hasil yang cukup memuaskan /optimal. Ada beberapahal yang dalam pembuatan antena dan pengukurannya belum di lakukan secara baik dan bisa memberikan hasil yang tidak tepat, antara lain : 

Pembuatan antena yang kurang baik pada saat pemotongan maupun dalam menentukan ukuran elemen-elemen yang tidak sesuai dengan perhitungan.



Pemasangan konektor yang kurang baik.



Toleransi dari alat ukur yang digunakan.



Lingkungan tempat pengukuran.

Untuk pola radiasi, antena ini masih kurang sempurna, hal ini dimungkinkan karena lingkungan pengukuran yang seharusnya dilakukan tanpa keberadaan manusia didalamnya dan tanpa aliran listrik. Namun karena keadaan yang tidak memungkinkan, faktor tersebut dikesampingkan.

50


BAB V PENUTUP

5.1

Kesimpulan Dari seluruh proses perancangan hingga pengukuran antena log periodik ini, maka dapat disimpulkan bahwa antena ini mendekati kriteria yang dirancang, yakni dapat bekerja pada kisaran frekuensi 425.431 MHz – 472.852 MHz. Namun, dalam pengukurannya masih ditemukan sedikit ketidak sesuaian antara hasil perancangan dengan hasil pengukuran. Hal ini dapat terjadi karena pembuatan antenanya yang masih secara manual dengan tangan, pemasangan konektor yang kurang baik, faktor lingkungan pengukuran, serta kinerja alat ukur yang kurang presisi. Adapun hasil perbandingan antara perancangan dengan pengukuran adalah sebagai berikut 

Perancangan untuk VSWR adalah 1 setelah pengukuran dilakukan untuk mengetahui nilai dari VSWR adalah 1.7425 terlihat bahwa VSWR tersebut belum manunjukan hasil yang maksimal untuk frekwensi dari 439.186-472.695MHz.



Perancangan return loss di dapat -10dB dan dari hasil pengukuran yang dilakukan didapat -20.462dB. Pada gambar 4.16 terlihat bahwa pada frekwensi 443.620-492.440MHz menunjukan hasil yang optimal karena   -10dB.

51

51




Gain yang di rancang adalah 9dB padasaat pengukuran gain di dapat 8.905dB jadi kesesuwaian cukup baik.

Dengan hasil yang telah diperoleh, dapat dikatakan bahwa antena log periodik hasil rancangan telah sesuai dengan kriteria pada saat pengukuran Sedangkan untuk aplikasinya, antena log periodik ini telah menunjukan hasil yang cukup memuaskan. Dikarenakan antena ini telah berhasil menangkap siaran televisi nasional, walaupun gambar yang dihasilkan belum maksimal.

52


5.2

Saran Kinerja dari antena dapat ditingkatkan dengan menerapkan berbagai teknik dalam perancangannya, sehingga dapat diperoleh hasil yang lebih sempurna dengan proses perancangan yang tepat. Agar mendapatkan gain antena yang lebih tinggi, dapat memperbanyak elemen antena tersebut. Kemudian agar diperoleh hasil pengukuran yang mendekati ketepatan, potong alumunium tersebut, sesuai dengan ukuran yang telah di tentukan. Sedangkan untuk mendapatkan hasil yang lebih maksimal dalam pengaplikasianya, antena ini dapat ditaruh di tempat yang lebih tinggi agar frekuensi yang dihasilkan lebih sempurna.

53


DAFTAR PUSTAKA

[1]

Balanis. C.A. Antanna Theory Analysis and Desing, Second Edition.United State of America. John Wiley & Son 1997

[2]

Krauss, J. D. Antennas. McGraw-Hill. United States of America.1984

[3]

Www. ARRL .com, Www.W1ghz.Org/antbook/contents.htm http://yb1zdx.Arc.itb.ac.id/

[4]

[email protected],Amateurfunk.

54

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ANTENA LOG PERIODIK

Recommend Documents