HASIL PERHITUNGAN
4.1 Antena Dipol Kembar
Dari eksperimen desain antena pada Bab III, didapatkan hasil perhitungan dan simulasi dengan menggunakan Software Mininec Broadcast Professional untuk antena dipol kembar :
1. Untuk mendapatkan hasil perhitungan antena dipol kembar yang diuji dengan mengkombinasikan panjang kawat dan jarak antar kawat dipol adalah dengan cara menggunakan menu output display dengan mengklik display options seperti pada kotak dialog gambar 4.1 berikut ini :
2. Untuk melihat nilai VSWR yang dijadikan sebagai parameter dalam desain antena dipol kembar yang baik adalah dengan memilih Impedansi dan klik text, adapun kesimpulan dari hasil desain pada antena dipol kembar :
Gambar 4.1 Menu Display Options
IMPEDANCE untuk dipole kembar panjang l=50cm dan jaraknya d=10cm
frequency resistance reactance impedance phase VSWR (MHz) (ohms) (ohms) (ohms) (deg)
source = 1; node 20, sector 1
288. 15.09607 -40.89093 43.58852 290.26 5.66 289. 13.99327 -36.51228 39.10189 290.97 5.58 290. 13.00569 -31.98653 34.5295 292.13 5.5 291. 12.15238 -27.32712 29.90739 293.97 5.41 292. 11.44942 -22.55083 25.29089 296.92 5.3 293. 10.91004 -17.67737 20.77302 301.68 5.19
Dari tabel hasil perhitungan impedansi diatas dapat dilihat untuk desain antena dipol kembar yang menunjukkan performansi antena yang baik adalah yang mempunyai panjang l=50cm dan jaraknya d=20cm, karena mempunyai parameter VSWR=1.5 nilai yang paling kecil (mendekati 1), sedangkan desain lainnya nilai VSWR-nya terlalu besar dan kurang begitu baik buat data dan pembanding dalam membuat antena. Jadi eksperimen
IMPEDANCE untuk dipole kembar panjang l=30cm dan jaraknya d=10cm
frequency resistance reactance impedance phase VSWR
IMPEDANCE untuk dipole kembar panjang l=30cm dan jaraknya d=20cm
frequency resistance reactance impedance phase VSWR
IMPEDANCE untuk dipole kembar panjang l=50cm dan jaraknya d=20cm
frequency resistance reactance impedance phase VSWR
Tabel 4.1 Hasil Impedansi Antena Dipol Kembar
kedua dari desain antena dipol kembar ini bisa dijadikan pembanding untuk pembuatan antena dipol secara real. Selanjutnya analisa berikutnya akan dilihat sesuai dengan desain antena panjang l=50cm dan jaraknya d=20cm karena performansinya yang baik.
3. Gambar 4.2 menunjukkan distribusi arus listrik yang berada di setiap kawat antena dipol kembar. Kawat pertama adalah kawat yang diberikan tegangan listrik di tengahnya. Pada frekuensi 290 MHz dan dengan daya 1 watt, maka Arus yang mengalir di sana relatif besar sebesar 0.173ampere. Akibat induksi dari kawat antena dipol pertama, mengalir pula arus listrik pada kawat kedua dengan besar arus yang relatif lebih kecil dari yang di-feeding sebesar 0.132ampere. Jadi terjadi perbedaan untuk besar arus pada kawat yang di-feeding dan kawat yang tidak di-di-feeding, untuk lebih jelasnya amati gambar hasil simulasi yang ditunjukkan dalam Software MBPRO berikut ini :
4. Dengan memilih dBi pada kotak dialog display option, maka dapat diketahui dari plot untuk diagram radiasi dan besar daripada gain antena dipol kembar ini seperti yang terlihat pada Gambar 4.3 yang menunjukkan diagram radiasi
Gambar 4.2 Current -RMS
Dipol 1 (feeding) Dipol 2
dari antena dipol kembar tersebut. Pola pancaran pada antena dipol kembar ini diamati pada frekuensi 290 MHz, dari hasil inilah bisa diketahui besar daripada power gain untuk dipol kembar ini sebesar 6.2 dB pada 2680. -3dB (lower, upper)=218.220; 321.780 dan front to back ratio=1.726 dB.
4.2 Antena Yagi
Untuk desain antena yagi pada Bab III, akan diamati hasil analisa daripada model antena yagi dengan 6 elemen yang diuji pada range frekuensi 250-350 MHz dengan menggunakan Software Mininec Broadcast Professional sebagai berikut :
1. Untuk nilai VSWR yang dijadikan sebagai parameter dalam desain antena yagi yang baik penulis ambil pada range frekuensi yang nilai VSWR –nya kecil yaitu :
Gambar 4.3 Power Gain Pattern
IMPEDANCE
frequency resistance reactance impedance phase VSWR (MHz) (ohms) (ohms) (ohms) (deg)
source = 1; node 20, sector 1 .
287. 23.2641 -5.275767 23.85481 347.22 2.18 288. 23.54496 -1.711501 23.60708 355.84 2.13 289. 23.88706 1.922293 23.96428 4.6 2.1 290. 24.30429 5.62533 24.9468 13.03 2.1 291. 24.81474 9.398131 26.53481 20.74 2.11 292. 25.4388 13.23222 28.67446 27.48 2.15 293. 26.19996 17.11553 31.29503 33.16 2.21
.
Tabel 4.2 Hasil Impedansi Antena Yagi 6 Elemen
2. Gambar 4.4 menunjukkan distribusi arus listrik yang berada di setiap kawat antena yagi 6 elemen. Kawat kedua sebagai driven elemen adalah kawat yang diberikan tegangan listrik di tengahnya. Pada frekuensi 290 MHz dan dengan daya 1 watt, maka Arus yang mengalir di sana relatif besar sebesar 0.203ampere. Akibat induksi dari kawat antena yagi yang kedua, mengalir pula arus listrik pada kawat pertama yang sebagai reflektor sebesar 0.1353ampere. Kemudian arus listrik ini mengalir pada kawat direktor yang besarnya tentunya lebih kecil karena akibat induksi dari antena driven, untuk lebih jelasnya amati gambar hasil simulasi yang ditunjukkan dalam Software MBPRO berikut ini :
Dengan ukuran desain yang sama dan sebagai pembanding dari hasil analisa antena yagi 6 elemen diatas adalah dengan ditambahkan beberapa elemen direktor, sehingga antena yagi menjadi 15 elemen. Eksperimen ini dilakukan untuk menguji apakah nantinya akan dihasilkan desain antena yagi yang baik dengan VSWR lebih kecil mendekati 1 dan apakah mendapatkan nilai gain yang tinggi, sehingga performansi antena akan didapatkan dari hasil analisa percobaan ini yang tentunya
Driven element reflektor
direktor 1 direktor 2
direktor 3 direktor 4
Gambar 4.4 Arus Antena Yagi 6 elemen
sebagai data kita untuk mencoba membuat antena yagi yang sebenarnya sesuai dengan aplikasi dari antena yagi ini. Eksperimen ini juga dilakukan oleh National Bureau of Standards (NBS Design), penulis akan mengamati hasil analisa dari antena yagi ini dengan menggunakan Software Mininec Broadcast Professional, detail ukurannya digambarkan sebagai berikut :
Hasil simulasi dengan menggunakan Software Mininec Broadcast Professional pada desain antena yagi dengan 15 elemen diatas adalah :
1. Untuk nilai VSWR yang dijadikan sebagai parameter dalam desain antena yagi yang baik penulis ambil pada range frekuensi yang nilai VSWR –nya kecil yaitu :
0.008 5
Gambar 4.5 Detail Desain Antena Yagi 15 elemen
IMPEDANCE
frequency resistance reactance impedance phase VSWR (MHz) (ohms) (ohms) (ohms) (deg)
source = 1; node 20, sector 1 .
287. 26.70775 -3.527922 26.93975 352.48 1.89 288. 27.7465 -.5288396 27.75154 358.91 1.81 289. 28.77344 2.262037 28.86222 4.5 1.75 290. 29.69852 4.839551 30.09025 9.26 1.71 291. 30.42513 7.241437 31.27502 13.39 1.7 292. 30.86705 9.546451 32.30959 17.19 1.72 293. 30.97386 11.87637 33.1727 20.98 1.76
.
Tabel 4.3 Hasil Impedansi Antena Yagi 15 Elemen
2. Gambar 4.6 menunjukkan distribusi arus listrik yang berada di setiap kawat antena yagi 15 elemen. Kawat kedua sebagai Batang eksitasi (driven element) adalah batang yang diberikan tegangan listrik di tengahnya. Arus yang mengalir di sana relatif besar. Pada frekuensi 290 MHz dan dengan daya 1 watt, maka Arus yang mengalir pada driven elemen sebesar 0.189ampere.
Antena-antena yang lain (elemen pasif/elemen parasitis) walaupun tidak di-driven, tetapi di sana akibat induksi dari antena di-driven, mengalir pula arus listrik dengan besar yang relatif lebih kecil dari yang di-driven. Kawat antena yagi yang pertama yang sebagai reflektor arus listriknya sebesar 0.1205ampere. Berbasiskan pada arus yang diketahui di setiap batang antena di atas, maka medan listrik E dan medan magnet H, baik di medan dekat ataupun di medan jauh bisa dihitung. Kemudian arus listrik ini mengalir pada kawat direktor yang besarnya tentunya lebih kecil karena akibat induksi dari antena driven, untuk lebih jelasnya amati gambar hasil simulasi yang ditunjukkan dalam Software MBPRO berikut ini :
Gambar 4.6 Arus Antena Yagi 15 elemen
Driven elemen Reflektor
direktor
3. Gambar 4.7 yang menunjukkan diagram radiasi dari antena yagi 15 elemen tersebut. Pola pancaran pada antena yagi 15 elemen ini diamati pada frekuensi 291 MHz karena nilai VSWR yang paling kecil, dari hasil inilah bisa diketahui besar daripada power gain untuk yagi 15 elemen ini sebesar 14.87 dB pada 880. -3dB (lower, upper)=73.520; 106.480 dan front to back ratio=12.14 dB.
Eksperimen ini juga dilakukan oleh National Bureau of Standards (NBS Design), dibawah ini hasilnya yang menggunakan program Matlab dan dapat dijadikan perbandingan dengan Mininec.
Gambar 4.7 Power Gain Antena Yagi 15 Elemen
Gambar 4.8 Hasil NBS desain Antena Yagi 15 Elemen
Berdasarkan hasil eksperimen desain antena yagi diatas, maka dapat disimpulkan bahwa antena yagi 15 elemen jauh lebih baik dari antena yagi 6 elemen untuk nilai VSWR dan nilai gain yang diperoleh. Jadi penambahan elemen kawat yang sebagai Direktor sangat berpengaruh pada performansi antena yagi yang baik untuk menghasilkan VSWR lebih kecil mendekati 1 dan mendapatkan nilai gain yang tinggi. Untuk lebih jelasnya, perbedaan itu ada pada Diagram Tabel 4.4 dan Diagram Tabel 4.5 di bawah ini :
ANTENA YAGI
287 288 289 290 291 292 293 Frekuensi (MHz)
287 288 289 290 291 292 293 Frekuensi (MHz)
SWR
6 Elemen 15 Elemen
Tabel 4.4 Nilai VSWR Antena Yagi 6 Elemen dan Antena Yagi 15 Elemen
Tabel 4.5 Nilai Power Gain Antena Yagi 6 Elemen dan Antena Yagi 15 Elemen