TUGAS AKHIR
STUDI ANTENA YAGI-UDA MENGGUNAKAN TEKNIK FRAKTAL KURVA KOCH UNTUK TELEVISI UHF
Diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub KonsentrasiTeknik Telekomunikasi
Oleh: LEILY HANDAYANI UTAMA NIM : 120402021
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
Universitas Sumatera Utara
STUDI ANTENA YAGI-UDA MENGGUNAKAN TEKNIK FRAKTAL KURVA KOCH UNTUK TELEVISI UHF Oleh : LEILY HANDAYANI UTAMA NIM: 120402021 Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN Sidang pada tanggal 12 bulan Oktober tahun 2016 di depan Penguji : 1. Ketua Penguji
: Emerson P Sinulingga, S.T., M.Sc., Ph.D
2. Anggota Penguji
: Naemah Mubarakah, S.T., M.T.
Disetujui oleh : Pembimbing Tugas Akhir,
Ir. Arman Sani, M.T. NIP: 196311281991031003
Diketahui oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro,
Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si NIP : 195405311986011002
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Antena Yagi-Uda untuk televisi terrestrial UHF konvensional saat ini memiliki ukuran yang relatif besar, sehingga membutuhkan ruang penempatan antena yang lebar dan kurang cocok apabila diterapkan pada peralatan yang bersifat portable. Untuk dapat mereduksi ukuran fisik antena dengan mempertahankan atau meningkatkan performansi antena tersebut, salah satu teknik yang dapat diterapkan adalah teknik fraktal Kurva Koch. Pada penelitian ini, dilakukan kajian secara simulasi mengenai antena Yagi-Uda televisi DP SAT UHF 17 elemen untuk diterapkan teknik fraktal Kurva Koch iterasi 1 dan iterasi 2 menggunakan software MMANA-GAL Basic versi 3.0.0.31. Dari hasil simulasi antena Yagi-Uda pabrikasi, diperoleh parameter karakteristik antena yaitu gain sebesar 12.94 dBi, VSWR 1.4, dan pola radiasi unidireksional. Setelah diterapkan teknik fraktal Kurva Koch iterasi 1 diperoleh kenaikan gain sebesar 7.3%, VSWR 1.18, pola radiasi unidireksional dan penurunan panjang fisik linear antena sebesar 7.4%. Kemudian setelah diterapkan teknik fraktal Kurva Koch iterasi 2 diperoleh kenaikan gain sebesar 11.2%, VSWR 1.13,pola radiasi unidireksional dan penurunan panjang fisik linear antena sebesar 8.7%. Hasil ini menunjukkan bahwa penerapan teknik fraktal Kurva Kochsecara umum telah meningkatkan performansi antena Yagi-Uda.
Kata kunci: Yagi-Uda, Kurva Koch, Televisi UHF, MMANA-GAL
i Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil’alamin senantiasa penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat, kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tak lupa pula shalawat dan salam kepada Rasulullah Muhammad SAW yang selalu menjadi panutan umat muslim di seluruh dunia. Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada orang tua tercinta yaitu Ibu Sukmawati dan Bapak Legino serta adik-adik tersayang Leiny Handayanti Utama, S.E. dan Leidya Nur Rahma Utama yang senantiasa mencurahkan kasih sayang dan doa yang tiada terhitung kepada penulis serta selalu membantu dan memberikan semangat kepada penulis untuk segera menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah: STUDI ANTENA YAGI-UDA MENGGUNAKAN TEKNIK FRAKTAL KURVA KOCHUNTUK TELEVISI UHF Selama masa kuliah sampai penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis juga banyak mendapat dukungan, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1.
Bapak Ir. Arman Sani, M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu untuk membimbing dan mengarahkan penulis baik semasa kuliah maupun saat proses penulisan Tugas Akhir ini.
2.
Bapak Emerson Pascawira Sinulingga, S.T.,M.Sc.,Ph.D dan Ibu Naemah Mubarakah, S.T., M.T. selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan dan saran kepada penulis untuk penulisan Tugas Akhir ini.
ii Universitas Sumatera Utara
3.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Siselaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU, dan Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.
4.
Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Elektro FT-USU.
5.
Sahabat-sahabat terbaik Grumble, Rizka Nurmiza, S.Pd, Bripda Nindy Handayani, Atika Aprilla, Esty Vidiah Addha, Uswatun Hasanah, A.md, Henri Fauzi Harahap, S.E, Serda M. Husein, Brian Reza Kawalta Tarigan, dan Novrizal Sirmi yang telah membuat hari-hari selalu baru dan berbeda sehingga selalu ada semangat bagi penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
6.
Teman-teman tercantik, Agida Putranti N., Rini Mulia Sari, Muadzzah Rahmat, Fauziah Nur Siregar, Elyani Br. Surbakti, Desy Sarah Tarigan, Ira Melati Silalahi, Novayanti Simalango, terimakasih telah menjadi teman terbaik selama perkuliahan.
7.
Teman-teman asisten Laboratorium Dasar Elektronika, Guntur Gusmao Lintang, M. Kennedy Ginting, Bobby B Kewas, Sudarmin Pasaribu, Mohd. Antan Wisuga, terimakasih telah berbagi pengalaman selama perkuliahan.
8.
Asisten Laboratorium Analisis Sitem Tenaga, Arif, Mahatir, Yudi, Riovan yang secara ikhlas memberikan izin wifian di laboratorium.
9.
Asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik, Ibas, Gading, Wira, Syahrul yang telah membantu memberikan saran penulisan Tugas Akhir juga wifi gratis.
10.
Teman-teman kos, Dodi, Fajar, Hendra, Junaidi, Arif, yang telah bersedia menjadikan kosnya sebagai tempat mengerjakan tugas kuliah dan Tugas Akhir.
11.
Senior – senior dan adik – adik junior yang telah bersedia berbagi pengalaman kepada penulis selama masa perkuliahan dan selalu siap sedia menolong penulis kapanpun dibutuhkan.
12.
Seluruh koordinator dan anggota IMTE dan MMEGS.
13.
Seluruh teman-teman terhebat lainnya angkatan 2012.
iii Universitas Sumatera Utara
14.
Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung selama menjalani masa perkuliahan di Departemen Teknik Elektro FT-USU. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh
karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis pribadi dan juga semua pihak yang membutuhkannya.
Medan, 29 Agustus 2016 Penulis
Leily Handayani Utama NIM: 120402021
iv Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ........................................................................................................
i
KATA PENGANTAR ......................................................................................
ii
DAFTAR ISI .....................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ vii DAFTAR TABEL ............................................................................................
ix
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ...............................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ..........................................................................
2
1.3 Tujuan Penulisan ............................................................................
2
1.4 Manfaat Penulisan ..........................................................................
2
1.5 Batasan Masalah.............................................................................
2
1.6 Metodologi Penelitian ....................................................................
2
1.7 Sistematika Penulisan.....................................................................
3
BAB II DASAR TEORI 2.1 Siaran Televisi Terrestrial UHF ....................................................
5
2.2 Defenisi dan Parameter Antena......................................................
7
2.2.1 Pola Radiasi...........................................................................
7
2.2.2 Lebar Berkas (Beamwidth)....................................................
8
2.2.3 Gain .......................................................................................
8
2.2.4 Bandwidth .............................................................................
9
2.2.5 VSWR (Votage Standing Wave Ratio) .................................
9
2.3 Antena Yagi-Uda ........................................................................... 10 2.4 Teknik Fraktal ................................................................................ 12 2.4.1 Fraktal Kurva Koch ............................................................... 13 2.4.2 Fraktal Kurva Minkowski ..................................................... 14 2.4.3 Fraktal Sierpinski Gasket ...................................................... 15 2.4.4 Fraktal Cohen Minkowski ..................................................... 16
v Universitas Sumatera Utara
BAB III METODE PERANCANGAN 3.1 Proses Perancangan Antena ........................................................... 18 3.2 Simulator MMANA- GAL Basic versi 3.0.0.31 ............................ 21 3.3 Spesifikasi Antena Yagi-Uda yang Dikaji ..................................... 22 3.4 Pemodelan Antena Yagi-Uda pada Software MMANA-GAL....... 24 3.5 Perancangan Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 1 dan iterasi 2 25
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pendahuluan ................................................................................... 28 4.2 Hasil Simulasi Antena Yagi-Uda ................................................... 28 4.3 Simulasi Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 1 .......................... 30 4.3.1
Perhitungan Elemen Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 1 31
4.3.2
Pemodelan Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 1pada Simulator MMANA-GAL ..................................................... 33
4.4 Optimalisasi Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 1.................... 36 4.5 Simulasi Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 2 .......................... 40 4.5.1
Perhitungan Elemen Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 2 ............................................................................................. 40
4.5.2
Pemodelan Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 2 pada Simulator MMANA-GAL ..................................................... 41
4.6 Optimalisasi Antena Yagi-Uda Kurva Iterasi 2 ............................. 44 4.7 Analisis Perubahan Bentuk Fisik Antena....................................... 47 4.8 Analisis Hasil Capaian Antena....................................................... 49 4.9 Analisis Perbandingan Jumlah Elemen Antena ............................. 51
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 54 5.2 Saran ................................................................................................ 55
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vi Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sistem Koordinat untuk Menganalisis Antena.........................
7
Gambar 2.2 Ilustrasi HPBW dan FNBW dalam tiga dimensi dan dua dimensi .....................................................................................
8
Gambar 2.3 Elemen Antena Yagi-Uda ........................................................
11
Gambar 2.4 Grafik Nilai Gain terhadap Jumlah Elemen .............................
11
Gambar 2.5 Fraktal Kurva Koch ..................................................................
14
Gambar 2.6 Fraktal Kurva Minkowski ........................................................
15
Gambar 2.7 Fraktal Sirpienski Gasket .........................................................
16
Gambar 2.8 Fraktal Cohen Minkowski ........................................................
16
Gambar 3.1 Diagram Alir ............................................................................
19
(a) Pengukuran dan Simulasi Antena Yagi-Uda ....................... 19 (b) Perancangan dan Simulasi Antena Yagi-Uda Kurva Koch iterasi 1 dan Iterasi 2 ............................................................ 20 Gambar 3.2 Tampilan Menu Geometry .......................................................
22
Gambar 3.3 Keadaan Awal Antena Yagi-Uda .............................................
23
Gambar 3.4 Tampilan Menu Geometry pada MMANA-GAL ....................
25
Gambar 3.5 Antena Yagi Uda ......................................................................
25
Gambar 3.6 Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 1 ...................................
26
Gambar 3.7 Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 2 ...................................
26
Gambar 4.1 Tampilan Pemodelan Antena Yagi-Uda pada Menu View SimulatorMMANA-GAL.........................................................
28
Gambar 4.2 Tampilan Menu Calculate yang Menampilkan Gain dan VSWR Antena Yagi-Uda .........................................................
29
Gambar 4.3 Grafik Pola Radiasi Antena Yagi-Uda .....................................
29
Gambar 4.4 Grafik Bandwidth Antena Yagi-Uda........................................
30
Gambar 4.5 Tampilan Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 1 ..................
32
Gambar 4.6 Tampilan Menu Geometry Simulator MMANA-GAL ............
32
Gambar 4.7 Tampilan Pemodelan Antena Kurva Koch Iterasi 1 pada Menu View simulator MMANA-GAL .....................................
34
vii Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.8 Tampilan Menu Calculate yang Menampilkan Gain dan VSWR Antena Yagi-Uda Kurva Koch iterasi 1 ......................
34
Gambar 4.9 Grafik Pola Radiasi Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 1 ..
35
Gambar 4.10 Grafik Bandwidth Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 1 .....
35
Gambar 4.11 Tampilan Menu Calculate yang Menampilkan Gain dan VSWR Hasil Optimalisasi Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 1 .....................................................................................
38
Gambar 4.12 Grafik Pola Radiasi Hasil Optimalisasi Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 1 ................................................................
39
Gambar 4.13 Grafik Bandwidth Hasil Optimalisasi Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 1 ................................................................
39
Gambar 4.14 Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 2 ...................................
41
Gambar 4.15 Tampilan Menu Geometry Simulator MMANA-GAL ............
42
Gambar 4.16 Tampilan Menu View Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 2
42
Gambar 4.17 Tampilan Menu Calculate yang Menampilkan Gain dan VSWR Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 2 ......................
43
Gambar 4.18 Grafik Pola Radiasi Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 2 ..
43
Gambar 4.19 Tampilan Menu Calculate yang Menampilkan Gain dan VSWR Hasil Optimalisasi Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 2 .....................................................................................
46
Gambar 4.20 Grafik Pola Radiasi Hasil Optimalisasi Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 2 ................................................................
46
Gambar 4.21 Grafik Bandwidth Hasil Optimalisasi Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 2 ................................................................
47
Gambar 4.22 Perbandingan Ukuran Panjang Fisik Linear Antena Yagi-Uda tanpa fraktal dengan Antena Yagi-Uda Kurva Koch iterasi 1 dan iterasi 2 ..............................................................................
48
Gambar 4.23 Hasil Simulasi Pola Radiasi Antena.........................................
50
viii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pembagian Kanal Televisi UHF di Kota Medan ...........................
5
Tabel 3.1 Spesifikasi Antena Televisi UHF ...................................................
18
Tabel 3.2 Spesifikasi Antena Yagi-Uda .........................................................
23
Tabel 3.3 Ukuran Fisik Antena Setelah Pengukuran .....................................
23
Tabel 4.1 Panjang Elemen Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 1 ..............
32
Tabel 4.2 Optimalisasi Jarak Antar Elemen ..................................................
36
Tabel 4.3 Panjang Elemen Fraktal Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 1 .
37
Tabel 4.4 Optimalisasi Jarak Antar Elemen ...................................................
44
Tabel 4.5 Perbandingan Antena Yagi-Uda dengan Antena Yagi-Uda Kurva Koch ...............................................................................................
49
Tabel 4.6 Perbandingan Hasil Simulasi Antena Yagi-Uda dengan Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 1 .....................................................
51
Tabel 4.7 Perbandingan Hasil Simulasi Antena Yagi-Uda dengan Antena Yagi-Uda Kurva Koch Iterasi 2 .....................................................
52
ix Universitas Sumatera Utara
