RANCANG BANGUN ANTENA YAGI UDA UNTUK MEMPERKUAT SINYAL WIRELESS FIDELITY (WI-FI) FREKUENSI 2,4 GHz PADA JARAK 300 METER
LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Telekomunikasi
Oleh : FRISKA SIMANGUNSONG NIM : 1005062070
NIRMA YANTI MUNTHE NIM : 1005062084
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2013
ABSTRAK
Ketika kita sedang menggunakan wifi di kampus misalnya seringkali kita mengalami sinyal melemah atau bahkan tidak ada sinyal sama sekali. Hal ini disebabkan karena kita berada pada daerah yang cakupan sinyal wifinya melemah. Karena sinyal wifi dapat dideteksi pada laptop pada jarak 100 meter. Untuk menanggulangi masalah tersebut maka kami akan merancang dan membuat antena yagi uda yang berfungsi untuk menangkap dan menguatkan sinyal wifi. Antena yagi uda yang akan kami rancang dengan frekuensi 2,4 GHz menggunakan Wireless Adapter TP-LINK WN722N. Sinyal wi-fi yang dipancarkan diterima oleh antena yagi uda dikirim melalui media transmisi kabel coaxial tipr RG 58 50 Ω kemudian siyal wi-fi akan terdeteksi pada laptop. Antena ini didesain pada frekuensi 2490 MHz. Antena yagi uda ini memiliki elemenelemen yang bahannya dari aluminium silinder 7mm dan untuk boom (batang) antena sendiri menggunakan aluminium berongga persegi 16mm dengan panjang antena 63,7cm. Antena yagi uda ini dipasang horizontal ke tiang penyangga. Gain antena hasil rancangan adalah sebesar 15,2 dBi, dari hasil data gain antena yang kami dapatkan terlihat bahwa antena ini mamiliki gain yang baik. Dan bandwidth nya didapat 1,98 %. Kata Kunci : Antena, Yagi uda, Wifi, Gain
KATA PENGANTAR
Dengan segala kerendahan hati, penulis sampaikan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih, berkat dan anugerah-Nya yang memberikan kekuatan dan pengetahuan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini yang berjudul : “RANCANG BANGUN ANTENA YAGI UDA UNTUK MEMPERKUAT SINYAL WIRELESS FIDELITY (WI-FI) FREKUENSI 2,4 GHz PADA JARAK 300 METER” Laporan tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. Dengan selesainya buku in tugas akhir ini, penulis berharap semoga buku ini dapat membawa manfaat bagi pembaca umumnya dan juga bagi penulis pada khususnya serta seemua pihak yang berkepentingan. Penulis juga berharap agar proyek akhir ini dapat dikembangkan lebih lanjut sehingga dapat benar-benar digunakan sebaik-baiknya untuk mendukung perkembangan ilmu pengetahuan. Dalam menyelesaikan laporan ini penulis banyak menghadapi kesulitan, tetapi berkat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, baik secara materil, spiritual, maupun informasi sehingga laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. Bapak M. Syaruddin , selaku Direktur Politeknik Negeri Medan 2. Ibu Rina Anugrahwaty, selaku Ketua Jurusan Teknik ElektroPoliteknik Negeri Medan 3. Bapak Suhaili Alifuddin, selaku Ketua Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan 4. Bapak Wiwinta Sutrisno, selaku Kepala Laboratorium Teknik Telekomunikasi 5. Ibu Afritha Amelia , selaku Dosen Pembimbing 6. Bapak Indrayadi, Selaku Dosen Wali kelas TK-6D 7. Seluruh staf pengajar Politeknik Negeri Medan khususnya Staf Pengajar di Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi. 8. Kedua Orangtua dan seluruh keluarga penulis yang terkasih 9. Rekan satu tim dalam pengerjaan tugas akhir yang bekerja sama dalam penyelesaian tugas akhir ini.
10. Rekan rekan TK-6A, TK-6B, TK-6C,TK-6D tahun 2013, yang telah banyak memberikan dukungan kepada penulis. Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kesempurnaan. Namun dengan kerja keras akhirnya laporan ini dapat diselesaikan semaksimal mungkin. Karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan laporan tugas akhir ini. Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat kepada semuanya.
Medan, 10 September 2013
Penulis
DAFTAR ISI Hal LEMBAR PERSETUJUAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
i
LEMBAR PENGESAHAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ii
ABSTRAK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
iii
KATA PENGANTAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
iv
DAFTAR ISI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
vi
DAFTAR GAMBAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ix
DAFTAR TABEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
x
DAFTAR ISTILAH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
xi
BAB 1
BAB 2
: PENDAHULUAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1
Latar Belakang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2
Rumusan Masalah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3
Batasan Masalah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.4
Tujuan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.5
Manfaat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.6
Metode Pembuatan Tugas Akhir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.7
Sistematika Penulisan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
: DASAR TEORI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.1 Teori Umum Antena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.2 Karakteristik Antena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.2.1
Gain (Penguatan) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.2
Direktivitas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.3
Bandwith . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.4
Polarisasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.5
Pola Radiasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.6
Impedansi Antena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2.7
VSWR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3 Antena Yagi Uda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1
6
18
Sejarah Antena Yagi Uda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
BAB 3
2.3.2
Prinsip Kerja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
2.3.3
Elemen Penyusun Antena Yagi Uda . . . . . . . . . . . . . . . .
19
2.3.4
Software Yagi Calculator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
2.4 Balun. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
2.5 Wi-fi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
2.5.1
PCI Bus Adapter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
2.5.2
USB Wireless Adapter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
2.5.3
Access Point . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
: PERANCANGAN DAN PEMBUATAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
3.1 Desain Antena Yagi Uda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .
25
3.2 Komponen dan Peralatan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
3.2.1
Reflektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
3.2.2
Radiator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
3.2.3
Balun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
3.2.4
Direktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
3.2.5
Commant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
3.3 Langkah-langkah Pembuatan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
BAB 4
3.3.1
Pembuatan Balun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3.2
Pembuatan Radiator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.3.3
PCB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.3.4
Perakitan Reflektor,Radiator, Balun dan Direktor . . . . . . . 35
3.3.5
Perakitan Konektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.3.6
Konstruksi Antena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
: PENGUJIAN DAN ANALISA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
4.1 Pengujian Lapangan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.2 Analisa Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46
4.2.1
Perhitungan Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.2.2
Perhitungan Bandwidth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.3
Sintesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
46
BAB 5
: PENUTUP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
5.1 Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
5.2 Saran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
DAFTAR PUSTAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
LAMPIRAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
Gambar 2.1 Konsep dasar Antena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Gambar 2.2 Polarisasi Linear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Gambar 2.3 Polarisasi Melingkar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Gambar 2.4 Polarisasi Elips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Gambar 2.5 Pola Radiasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Gambar 2.6 Impedansi Antena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Gambar 2.7 Elemen Penyusun Antena Yagi Uda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Gambar 2.8 Tampilan Software Yagi Calculator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Gambar 2.9 Contoh Wireless Accsess point . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Gambar 3.1 Diagram Blok Secara Keseluruhan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Gambar 3.2 Flowchart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Gambar 3.3 Reflektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Gambar 3.4 Radiator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Gambar 3.5 Balun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Gambar 3.6 Direktor Terpanjang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Gambar 3.7 Direktor Terpendek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Gambar 3.8 Layout PCB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Gambar 3.9 Konstruksi Antena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Gambar 4.1 Titik Akses tanpa menggunakan antena Yagi Uda . . . . . . . . . . . . 40 Gambar 4.2 Titik Akses dengan menggunakan antena Yagi Uda . . . . . . . . . . . 41 Gambar 4.3 Grafik Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Gambar 4.4 Pola Radiasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
DAFTAR TABEL Tabel
Halaman
Tabel 2.1 Standarisasi Teknologi Wifi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Tabel 3.1 Keterangan Konstruksi Antena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Tabel 4.1 Perolehan Gain pada frekuensi tertentu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Tabel 4.2 Perolehan Pola Radiasi pada sudut tertentu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
DAFTAR ISTILAH
AP
: Accsess Point
BW
: Bandwidth
dB
: Desibel
D
: Direktivitas
Fc
: Frekuensi centre
Fl
: Frekuensi lower
Fu
: Frekuensi upper
FSL
: Free Space Loss
G
: Gain
IEEE
: Institute of Electrical and Electronic Engineers
IRE
: Institute of Radio Engineers
IP
: Internet Protokol
LAN
: Local Area Network
LHCP
: Left Hand Circular Polarization
PCB
: Printed Circuit Board
PCI
:Peripheral Component Interconnect
Rx
: Receiver
RHCP
: Right Hand Circular Polarization
Tx
: Transmitter
USB
: Universal Serial Bus
VHF
: Very High Frequency
VSWR
: Voltage Stand Wave Ratio
WAP
: Wireless Access Point
Wifi
: Wireless Fidelity
WLAN
: Wireless Local Network Area
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1
LATAR BELAKANG Wi-fi merupakan salah satu varian teknologi komunikasi dan informasi yang bekerja
pada jaringan dan perangkat Wireless Local Area Network (WLAN). Wi-fi menggunakan frekuensi radio sebagai sarana transmisinya, yang bekerja pada peralatan portabel untuk mengakses jaringan. Wi-fi terhubung kepada kabel LAN yang telah ada dan memperluas jaringan keperalatan mobile computing. Wi-fi secara khusus sesuai bagi implementasi dalam bangunan gedung, pabrik, pusat kesehatan atau kampus dan dapat diadaptasikan untuk implementasi dalam ruang dan di luar ruang. Wi-fi merupakan sekumpulan standar yang digunakan untuk jaringan lokal nirkabel yang didasari pada spesifikasi IEEE 802.11. Maka untuk memperluas cakupan sistem 802.11 adalah dengan menggunakan antena eksternal. Dengan antena eksternal ,jaringan Wi-fi yang semula hanya bisa menjangkau area sampai radius 50 meter kini bisa diperluas menjadi 300 meter dan gain yang diperoleh sebesar 15,2dBi. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut maka dirancang dan dibuat antena yagi uda. Antena yagi uda merupakan jenis antena directional secara point to point yang memiliki bandwidth yang jauh lebih sempit sehingga memiliki gain yang tinggi dan sangat cocok digunakan untuk hubungan jarak jauh sehingga sangat baik untuk terhubung dengan internet dengan menggunakan titik akses (hotspot) yang jaraknya cukup jauh. Antena yagi uda mempunyai penguatan 20 dBi dan bandwidth horizontal kira-kira 20 derajat sehingga menghasilkan keterarahan yang tinggi dengan VSWR < 2,0 sementara mobile station memiliki sensitivitas -80 dBm.
1.2
RUMUSAN MASALAH Adapun rumusan masalah yang akan dibahas pada laporan tugas akhir ini adalah
bagaimana merancang dan membuat antena yagi uda untuk memperkuat sinyal Wifi dengan frekuensi 2,4 GHz pada jarak 300 meter?
1.3
BATASAN MASALAH
Adapun yang menjadi batasan masalah pada laporan tugas akhir ini adalah :
1.4
1.
AntenaYagi uda dirancang pada frekuensi 2,4 GHz.
2.
Dan akan diukur gain dan pola radiasi antena pada frekuensi 2,4 GHz
3.
Pengujian antena hanya melihat dari site survey dan link status.
TUJUAN Merancang dan membuat suatu antenaYagi uda yang frekuensi kerja mencapai
2,4GHz sesuai standar protokol IEEE 802.11b/n
1.5
MANFAAT Laporan tugas akhir ini bermanfaat untuk menambah pengetahuan mahasiswa dalam
merancang bangun, pengukuran, dan penggunaan antena yagi uda.
1.6
METODE PEMBUATAN TUGAS AKHIR
Metode yang dilakukan dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini adalah : 1.
Studi Literatur Mempelajari prisip kerja antena yagi uda pada situs-situs yang memberikan penjelasan dan pembahasan tentang antena yagi uda dan dari buku-buku yang berkaitan tentang antena yagi uda tersebut.
2.
Perancangan Melakukan perhitungan dan merancang antena yagi uda yang bekerja pada frekuensi 2,4 Ghz berdasarkan teori antena yagi uda.
3.
Pembuatan Perangkat Antena Memilih komponen dan merakit antena berbentuk yagi uda yang bekerja pada frekuensi 2,4Ghz berdasarkan teori antena yagi.
4.
Pengujian Laboratorium Melakukan pengujian antena yang telah di buat laboratorium dengan alat-alat yang ada pada laboratorium sebelum melakukan tes lapangan.
5.
Pengujian Lapangan Setelah melakukan pengujian laboratorium, maka dilakukan pengujian di lapangan . hal ini dilakukan untuk membandingkan hasil pengujian laboratorium dengan hasil penguian lapangan.
6.
Analisa Data Setelah melakukan pengujian , maka hasil pengukuran dan analisa terhadap antena yang dibuat dan fungsinya pada sistem aplikasi wi-fi.
7.
Simpulan Membuat rangkuman dari hasil pengukuran dan analisa data terhadap antena yagi uda pada sistem aplikasi wi-fi.
1.7
SISTEMATIKA PENULISAN Untuk mendapatkan pembahasan yang baik, maka penulis membuat sistematika
penulisan dengan urutan sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN Berisi tentang latar belakang pemilihan judul, rumusan masalah , batasan masalah, tujuan pembahasan, metode penelitian, sistematika penulisan dari penulisan tugas akhir. BAB II : DASAR TEORI Berisikan dasar teori dan kajian pustaka yang mendukung untuk penyelesaian laporan tugas akhir ini. BAB III : METODE DESAIN
Berisikan tentang desain fisik antena dan langkah perancangan dan pembuatan antena yagi uda. BAB IV: PENGUJIAN DAN ANALISA Berisi tentang pengujian alat yang telah di buat dan analisa data. BAB V : PENUTUP Berisi simpulan tentang hasil yang telah di peroleh dan saran yang ingin disampaikan penulis kepada pembaca.
