IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.4 Analisis Hasil Capaian Antena
Pada bagian ini membahas tentang perbandingan simulasi antara antena Yagi-Uda dengan antena Yagi-Uda Cohen-Minkowski. Jumlah elemen untuk antena Yagi-Uda yang ditetapkan adalah 6 elemen dengan spesifikasi gain ≥ 10 dBi, VSWR ≤ 2 dan bandwidth ≥10 MHz. Perbandingan hasil simulasi antena untuk diameter ketebalan kawat pipa alumunium 8.6 mm dan 9 mm dapat dilihat sebagai berikut:
1. Untuk antena Yagi-Uda 6 elemen dan diameter kawat pipa alumunium sebesar 8.6 mm ditampilkan pada Tabel 4.4 dimana gain yang diharapkan ≥ 10 dBi, VSWR ≤ 2 dan bandwidth ≥10 MHz.
Tabel 4.4 Perbandingan Hasil Simulasi Antena Yagi-Uda tanpa dan dengan
Teknik Fraktal Cohen-Minkowski untuk Diameter Kawat Antena 8.6 mm
Jumlah Elemen Antena Yagi-Uda Diameter Kawat Antena
Gain Bandwidth VSWR Referensi
6 Tanpa Fraktal 8.6 mm 10.47 dBi 33217.9 KHz 1.86 [2]
6 Fraktal Iterasi-1 8.6 mm 11.52 dBi 23206.6 KHz 1.6 [2]
6 Fraktal Iterasi-2 8.6 mm 11.83 dBi 13669.9 KHz 1.79 -
5 Fraktal Iterasi-1 8.6 mm 10.72 dBi 15833.7 KHz 1.75 [2]
5 Fraktal Iterasi-2 8.6 mm 10.76 dBi 19096.1 KHz 1.81 -
4 Fraktal Iterasi-1 8.6 mm 10.18 dBi 21787.1 KHz 1.93 [2]
4 Fraktal Iterasi-2 8.6 mm 10.45 dBi 14297.2 KHz 1.92 -
Berdasarkan Tabel 4.4 dapat disimpulkan persentase nilai kenaikan gain sebagai berikut:
a. Persentase kenaikan nilai gain antena Yagi-Uda 6 elemen dengan teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 sebagai berikut:
Persentase kenaikan gain =
�� � � � � � � � � − � � � � � �
�� � � � � � � � � ∗ %
Persentase kenaikan gain = . − .
. ∗ %
b. Persentase kenaikan nilai gain antena Yagi-Uda 5 elemen dengan teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 sebagai berikut:
Persentase kenaikan gain =
�� � � � � � � � � − � � � � � �
�� � � � � � � � � ∗ %
Persentase kenaikan gain = . − .
. ∗ %
Persentase kenaikan gain = 2.70 %
c. Persentase kenaikan nilai gain antena Yagi-Uda 4 elemen dengan teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 sebagai berikut:
Persentase kenaikan gain =
�� � � � � � � � � − � � � � � �
�� � � � � � � � � ∗ %
Persentase kenaikan gain = . − .
. ∗ %
Persentase kenaikan gain = - 0.19 %
Dari hasil perhitungan persentase kenaikan nilai gain diperoleh bahwa semakin banyak jumlah elemen maka nilai gain juga semakin besar. Sebaliknya, semakin sedikit jumlah elemen maka nilai gain juga akan semakin kecil. Persentase kenaikan nilai gain antena Yagi-Uda 4 elemen dengan teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 menggunakan diameter 8.6 mm mengalami penurunan. Walaupun nilai gain antena berkurang, tetapi nilai parameter karakteristik antena masih tetap terpenuhi yaitu gain 10.45 dBi, VSWR 1.92 dan
bandwidth 14297.2 KHz.
2. Untuk diameter kawat pipa alumunium sebesar 9 mm ditampilkan pada Tabel 4.5 dimana gain yang diharapkan ≥ 10 dBi, VSWR ≤ 2 dan bandwidth ≥10 MHz.
Tabel 4.5 Perbandingan Hasil Simulasi Antena Yagi-Uda tanpa dan dengan
Teknik Fraktal Cohen-Minkowski untuk Diameter Kawat Antena 9 mm
Jumlah Elemen Antena Yagi-Uda Diameter Kawat Antena
Gain Bandwidth VSWR Referensi
6 Tanpa Fraktal 9 mm 10.42 dBi 31456.4 KHz 1.9 [2]
6 Fraktal Iterasi-1 9 mm 11.6 dBi 21695 KHz 1.6 [2]
6 Fraktal Iterasi-2 9 mm 11.88 dBi 13189.7 KHz 1.8 -
5 Fraktal Iterasi-1 9 mm 10.74 dBi 16125.6 KHz 1.74 [2]
5 Fraktal Iterasi-2 9 mm 10.8 dBi 18553.1 KHz 1.79 -
4 Fraktal Iterasi-1 9 mm 10.26 dBi 21465.3 KHz 1.94 [2]
4 Fraktal Iterasi-2 9 mm 10.5 dBi 14297.2 KHz 1.93 -
Berdasarkan Tabel 4.5 dapat disimpulkan persentase nilai kenaikan gain sebagai berikut:
a. Persentase kenaikan nilai gain antena Yagi-Uda 6 elemen dengan teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 sebagai berikut:
Persentase kenaikan gain =
�� � � � � � � � � − � � � � � �
�� � � � � � � � � ∗ %
Persentase kenaikan gain = . − .
. ∗ %
b. Persentase kenaikan nilai gain antena Yagi-Uda 5 elemen dengan teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 sebagai berikut:
Persentase kenaikan gain =
�� � � � � � � � � − � � � � � �
�� � � � � � � � � ∗ %
Persentase kenaikan gain = . − .
. ∗ %
Persentase kenaikan gain = 3.52 %
c. Persentase kenaikan nilai gain antena Yagi-Uda 4 elemen dengan teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 sebagai berikut:
Persentase kenaikan gain =
�� � � � � � � � � − � � � � � �
�� � � � � � � � � ∗ %
Persentase kenaikan gain = . − .
. ∗ %
Persentase kenaikan gain = 0.76 %
Persentase kenaikan nilai gain antena Yagi-Uda dengan teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 menggunakan diameter 9 mm mengalami peningkatan untuk jumlah elemen 6, 5, dan 4 elemen. Semakin banyak jumlah elemen maka semakin besar gain yang akan didapatkan dan sebaliknya.
Berdasarkan Tabel 4.4 dan Tabel 4.5 diperoleh bahwa antena Yagi-Uda yang berjumlah 6 elemen dapat berkurang jumlah elemennya menjadi 5 elemen dan 4 elemen jika dimodelkan dengan teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2. Walaupun jumlah elemen antenanya dikurangi, dengan menggunakan teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 yang diterapkan pada antena Yagi-Uda dari hasil simulasi diperoleh bahwa nilai gain, VSWR dan bandwidth masih memenuhi nilai parameter karakteristik yang diinginkan. Bahkan nilai gain cenderung meningkat kecuali antena Yagi-Uda dengan teknik fraktal
Cohen-Minkowski Iterasi-2 menggunakan diameter antena 8.6 mm untuk jumlah elemen 4. Selain itu, peningkatan gain pada fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 lebih besar dibandingkan dengan Iterasi-1.
Pengurangan jumlah elemen bertujuan untuk mengurangi biaya jika antena akan diaktualisasikan. Semakin sedikit jumlah elemen antena Yagi-Uda maka akan semakin sedikit biaya yang akan dikeluarkan. Maka, dengan alasan pengurangan biaya pada Tugas Akhir ini dipilih antena Yagi-Uda dengan teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 untuk jumlah elemen 4. Selain elemen antena yang berkurang, nilai parameter karakteristik antena juga masih tetap terpenuhi. Pada Gambar 4.10 dan Gambar 4.11 akan diperlihatkan grafik VSWR dan
bandwidth untuk antena Yagi-Uda dengan teknik fraktal Cohen-Minkowski
Iterasi-2 menggunakan diameter antena 8.6 mm serta Gambar 4.12 dan Gambar 4.13 untuk antena Yagi-Uda fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 dengan diameter antena 9 mm.
Gambar 4.10 Grafik VSWR Antena Yagi-Uda dengan Teknik fraktal
Gambar 4.11 Grafik gain Antena Yagi-Uda dengan Teknik fraktal
Cohen-Minkowski Iterasi-2 Menggunakan Diameter Antena 8.6 mm
Gambar 4.12 Grafik VSWR Antena Yagi-Uda dengan Teknik fraktal
Gambar 4.13 Grafik gain Antena Yagi-Uda dengan Teknik fraktal
Cohen-Minkowski Iterasi-2 Menggunakan Diameter Antena 8.6 mm
Hal penting yang mempengaruhi nilai VSWR, bandwidth dan gain adalah pengaturan jarak antar elemen antena. Pengaturan jarak antar elemen antena yang tepat dapat menghasilkan nilai VSWR, bandwidth dan gain yang baik. Sebaliknya, jika jarak antar elemen antena tidak tepat dapat menghasilkan nilai VSWR yang buruk, bandwidth yang buruk atau gain yang buruk bahkan bisa ketiganya buruk. Penggunaan diameter yang berbeda pada teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 memperlihatkan bahwa semakin besar diameter antena maka nilai gain yang diperoleh juga semakin besar.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil simulasi dan analisis yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 dengan jumlah elemen 6 dapat meningkatkan nilai gain sebesar 11.50 % untuk diameter antena 8.6 mm dan 12.29 % untuk diameter antena 9 mm.
2. Teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 dengan jumlah elemen 5 dapat meningkatkan nilai gain sebesar 2.70 % untuk diameter antena 8.6 mm dan 3.52 % untuk diameter antena 9 mm.
3. Teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 dengan jumlah elemen 4 tidak mengalami peningkatan nilai gain untuk diameter antena 8.6 mm, namun untuk diameter antena 9 mm nilai gain meningkat sebesar 0.76 %.
4. Elemen antena Yagi-Uda yang berjumlah 6 buah dapat berkurang menjadi 4 atau 5 elemen jika dirancang dengan model fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 dengan nilai parameter karakteristik yang masih terpenuhi.
5. Antena Yagi-Uda dengan teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 pada frekuensi 433 MHz untuk keperluan radiosonde dapat meminimalisir dimensi antena tanpa fraktal sebesar 10%.
6. Semakin kecil ukuran fraktal maka nilai VSWR yang didapat semakin baik dan semakin besar gain yang diperoleh.
7. Ukuran fraktal Cohen Minkowski yang menghasilkan hasil yang paling optimal adalah 0.002 meter.
8. Hal yang harus diperhatikan pada saat simulasi antena Yagi-Uda Cohen-Minkowski Iterasi-2 adalah jumlah elemen, ukuran panjang elemen, ukuran fractal, dan jarak antar elemen fraktal.
5.2 Saran
Saran yang dapat disampaikan pada Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Simulasi antena Yagi-Uda dapat dimodelkan dengan jenis fraktal yang lain, seperti Fraktal Kurva Koch.
2. Ketebalan kawat pipa alumunium yang digunakan pada antena Yagi-Uda sangat bervariasi, sehingga memungkinkan merancang antena dengan kawat pipa alumunium dengan diameter yang berbeda untuk mendapatkan gain, VSWR dan bandwidth yang lebih baik.
BAB II DASAR TEORI
2.1 Radiosonde
Radiosonde adalah alat untuk mengukur tekanan, suhu, arah, kecepatan
angin dan kelembaban udara diberbagai lapisan udara. Alat tersebut berfungsi sebagai alat ukur untuk mengetahui karakteristik keadaan cuaca dari lapisan permukaan sampai lapisan tingkat atas. Pada tahun 1924, Kolonel William Blaire dari U.S.Signal Corp melakukan eksperimen pertama mengenai pengukuran temperatur udara-atas menggunakan balon. Radiosonde seperti Gambar 2.1, ditemukan oleh seorang berkewarganegaraan Perancis bernama Robert Bureau.
Radiosonde ini diterbangkan pertama kali pada tanggal 7 Januari 1929. Tanggal
30 Januari 1930, Pavel Molchanov menerbangkan radiosonde dengan standar pengiriman data yang baru, yaitu: mengkonversi hasil pembacaan sensor ke dalam bentuk kode Morse. Tanggal 1 April 1935, Sergey Vernov menerbangkan hasil modifikasi radiosonde temuan Pavel Molchanov untuk mengukur sinar kosmik pada high altitude. Pada tahun 1985, Uni-Soviet menjatuhkan radiosonde yang bernama Vega 1 dan Vega 2 ke atmosfer planet Venus. Pengukuran cuaca ini berlangsung hingga dua hari.
Radiosonde diterbangkan ke atmosfer menggunakan sebuah balon yang
terbuat dari karet dan diisi dengan gas helium atau hidrogen. Ukuran balon berkisar antara 150 – 3000 gram. Dengan bertambahnya ketinggian balon dari permukaan tanah (tekanan udara berkurang), maka balon akan pecah karena tekanan udara didalam lebih tinggi.
Pada Gambar 2.2 menjelaskan sistem operasional dari radiosonde.
Transmitter diterbangkan bersama balon udara, kemudian antena diarahkan pada
target (transmitter), balon tersebut akan bergerak mengikuti arah dan kecepatan angin oleh karena itu pengamatan harus lebih dahulu mengetahui arah dan kecepatan angin permukaan.
Gambar 2.2 Sistem Operasional Radiosonde
Setelah transmitter terbang di udara, maka antena penerima akan bergerak mengikuti transmitter tersebut. Selanjutnya transmitter akan memancarkan signal sesuai dengan sensor masing-masing dan signal tersebut dipancarkan ke bumi yang diterima oleh antenna penerima dan signal itu diteruskan ke recorder/buffer, sebelum diteruskan ke alat pemroses maka signal tersebut mendapat seleksi atau di-mixer untuk mendapatkan signal yang terseleksi sesuai bekerjanya sensor
masing-masing. Dari recorder signal yang terseleksi tersebut diteruskan ke komputer, signal-signal diubah menjadi bentuk angka yang dapat dibaca pada layar monitor. Operasional radiosonde ini dapat mencapai ketinggian 10 km tergantung pada kekuatan baterai atau balon membawanya.
Untuk menghasilkan sebuah sistem radiosonde yang baik, maka dibutuhkan sebuah perhitungan link budget yang digunakan di daerah kota besar atau metropolitan dengan anggapan bahwa daya gangguan yang diterima kecil seperti yang ada pada Tabel 2.1 [4].
Tabel 2.1 Link Budget Radiosonde
Pada Tabel 2.1 terdapat nilai gain untuk aplikasi radiosonde. Gain antena pengirim 1.76 dBi dan gain antena penerima sebesar 10 dBi. Perbaikan gain atau pun parameter entena yang lain hanya bisa dilakukan pada penerima di stasiun bumi karena sangat sulit untuk memperbaiki parameter antena di sisi pengirim.
Transmit power 13 dBm (20 mW)
Transmitter antenna gain 1.76 dBi
Free Space Loss (250 km) -132.5 dB
Receiver antenna gain 10 dBi
Antenna pointing error -3 Db
Received signal power -110.7 dBm
Noise power at reception -126.5 dBm (in urban area) -132.7 dBm (minimum) Signal-to-Noise ratio 15.8 dB 22.0 dB 0 N Eb (MSK) 14.8 dB 21.0 dB Gaussian filter degradation -1 dB -1 dB Receiver imperfection -2 dB -2 dB 0 N Eb (GMSK) 11.8 dB 18 dB
2.2 Definisi dan Parameter Antena
Standar IEEE 145-1983 mendefinisikan antena sebagai suatu alat yang berfungsi untuk meradiasikan dan menerima gelombang radio [5]. Dengan kata lain antena adalah struktur pengalihan antara ruang bebas dan media pembimbing, seperti yang terlihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Antena Sebagai Media Transmisi [5]
Media pembimbing atau saluran transmisi dapat berbentuk suatu kabel
coaxial atau pipa kosong/bumbung gelombang (waveguide), dan media
pembimbing ini digunakan untuk membawa energi elektromagnetik dari sumber pancaran (transmitter) hingga sampai ke antena, atau dari antena hingga sampai ke perangkat penerima (receiver) [5]. Karakteristik dari suatu antena ditentukan oleh beberapa parameter yaitu: pola radiasi, gain, bandwidth, dan VSWR.
2.2.1 Pola Radiasi
Pola radiasi sebuah antena dapat didefenisikan sebagai pola radiasi fungsi matematis atau gambaran secara grafis dari karakteristik radiasi sebuah antena sebagai fungsi dari koordinat ruang [5]. Contoh koordinat yang sesuai diperlihatkan pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Sistem Koordinat untuk Menganalisis Antena [5]
2.2.2 Gain
Penguatan (gain) adalah sebuah parameter antena, yaitu intensitas radiasi pada arah tertentu dibagi dengan intensitas radiasi yang diperoleh jika antena menerima daya yang teradiasi secara merata ke segala arah (isotropic). Penguatan (gain) dapat dihitung dengan Persamaan 2.1 dimana nilai intensitas radiasi sama
dengan 4π dibagi daya yang diterima oleh antena (Pin). Hal ini dikarenakan daya diradiasikan secara isotropic [5].
= � �,∅�
�� (2.1)
dimana : G = gain
� �, ∅ = intensitas radiasi
2.2.3 Bandwidth
Bandwidth antena adalah rentang frekuensi dimana kinerja antena yang
berhubungan dengan beberapa karakteristik (seperti impedansi masukan, polarisasi, beamwidth, polarisasi, gain, efisiensi, VSWR, return loss) masih memenuhi standar yang telah ditentukan. Untuk Broadband antena, bandwidth merupakan perbandingan antara frekuensi atas (upper) dengan frekuensi bawah (lower) seperti pada Persamaan 2.2. Sedangkan untuk Narrowband antena, maka dinyatakan dalam persentase dari selisih frekuensi (frekuensi atas dikurang frekuensi bawah) yang melewati frekuensi tengah bandwidth seperti pada Persamaan 2.3. Untuk nilai frekuensi tengah dinyatakan dalam Persamaan 2.4 [5].
(2.2) (2.3) (2.4) dimana: Br = bandwidth rasio
fu = jangkauan frekuensi atas (Hz)
fl = jangkauan frekuensi bawah (Hz)
Bp = bandwidth dalam persen (%)
fc = frekuensi tengah (Hz)
2.2.4 VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)
VSWR adalah perbandingan antara |V|max dengan |V|min. Dimana, V|max merupakan amplitudo gelombang berdiri (standing wave) maksimum dan |V|min merupakan amplitudo gelombang berdiri (standing wave) minimum. Ada dua
2 l u c f f f % 100 c l u p f f f B l u r f f B
komponen gelombang tegangan pada saluran transmisi yaitu V0+ (tegangan yang dikirimkan) dan V0- (tegangan yang direfleksikan). Sebelum menghitung nilai VSWR, terlebih dahulu dihitung nilai koefisien refleksi tegangan (Γ) yang merupakan pebandingan antara V0- dengan V0+ seperti pada Persamaan 2.5 [5].
Γ = 0−
0+ =��−�0
��−�0 (2.5)
dimana:
Γ = koefisien refleksi tegangan
V0+ = tegangan yang dikirimkan V0- = tegangan yang direfleksikan
ZL = impedansi beban (load)
Z0 = impedansi saluran
Setelah didapatkan nilai koefisien refleksi tegangan maka selanjutnya nilai VSWR antena dapat dihitung. Rumus untuk mencari VSWR dapat menggunakan Persamaan 2.6 [5].
VSWR = (2.6)
dimana:
V|max = amplitudo gelombang berdiri (standing wave) maksimum
|V|min = amplitudo gelombang berdiri (standing wave) minimum
2.3 Antena Yagi-Uda
Antena Yagi-Uda diciptakan di Jepang pada tahun 1926 oleh Dr. Hidetsugu Yagi dan Dr. Shintaro Uda (Universitas Tohoku Imperial di Sendai). Antena Yagi-Uda memiliki gain yang relatif tinggi [1]. Antena Yagi-Uda terdiri dari beberapa elemen, yaitu reflektor, driven, direktor, dan boom seperti pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Elemen Antena Yagi-Uda [1]
Panjang elemen driven antena Yagi-Uda berkisar 0.449λ sampai dengan 0.476λ. Elemen driven berfungsi sebagai penerima daya dari pemancar yang
biasanya terhubung langsung ke saluran transmisi. Panjang elemen reflektor antena Yagi-Uda berkisar 0.475λ sampai dengan 0.503λ. Elemen reflektor pada berfungsi untuk memantulkan sinyal dari elemen driven. Panjang elemen direktor antena Yagi-Uda berkisar 0.43 λ sampai dengan 0.463 λ. Elemen direktor
berfungsi untuk mengarahkan sinyal ke titik yang dituju [1].
2.4 Teknik Fraktal
Istilah fraktal pertama kali diperkenalkan oleh Benoit B. Mandelbrot (matematikawan Perancis) pada tahun 1975. Istilah fraktal didapat setelah melakukan riset tentang geometri alam. Kata fraktal berasal dari bahasa latin
“Fractus” yang berarti retak atau dirusak. Fraktal terdiri dari 2 tipe, yaitu fraktal acak dan fraktal deterministik [6].
1. Fraktal acak
Fraktal acak merupakan kombinasi aturan-aturan yang dipilih secara acak (random) pada skala yang berbeda. Contoh fraktal acak dapat dilihat pada hal-hal yang terdapat di alam seperti pohon, awan, sebuah garis pantai, gunung, dan yang lainnya.
2. Fraktal deterministik
Fraktal deterministik merupakan aturan-aturan deterministik yang terus diulang dan memiliki kecenderungan bentuk yang simetris. Pada fraktal deterministik terjadi proses iterasi. Hal ini dikarenakan fraktal deterministik memiliki bentuk yang simetris. Contoh fraktal deterministik adalah fraktal Cohen-Minkowski, fraktal kurva Minkowski, fraktal kurva Koch, dan fraktal
sierpinski gasket [6].
Teori fraktal telah digabungkan dengan teori elektromagnetik sehingga memiliki beberapa keuntungan jika digunakan untuk memodifikasi bentuk antena dibandingkan dengan antena tradisional, seperti berikut [7]:
1. Meminimalisir bentuk dari antena. 2. Memiliki sifat multiband.
3. Memiliki impedansi masukan yang baik.
4. Mengurangi mutual coupling pada antena susun larik.
2.4.1 Cohen-Minkowski
Bentuk antena yang dimodifikasi dengan teknik fraktal pertama kali diperkenalkan oleh Nathan Cohen pada tahun 1988 [8]. Salah satu tekni fraktal yang dibuat oleh Nathan Cohen adalah fraktal Minkowski berbentuk bujur sangkar seperti pada Gambar 2.6.
Tanpa Iterasi
Iterasi-1
Iterasi-2
Untuk menghasilkan bentuk seperti pada Gambar 2.6, dibutuhkan sebuah rumus yang digunakan untuk mengetahui panjang total Cohen-Minkowski seperti pada Persamaan 2.7 [6].
� = ℎ � (2.7)
dimana:
L = panjang total fraktal h = panjang kawat iterasi awal n = banyaknya ierasi
2.4.2 Fraktal Kurva Koch
Kurva Koch pertama kali diperkenalkan oleh H. V. Koch (matematikawan Swedia). Kurva Koch sangat cocok diimplementasikan ke antena mikrostrip karena Kurva Koch mempunyai bentuk iterasi yang sangat kompleks dan detail. Kurva Koch dapat menghilangkan frekuensi resonansi dan dapat meningkatkan impedansi masukan [6], dapat mengurangi panjang total kawat seperempat lamda yang bekerja pada frekuesi rendah, dan dapat memperbaharui bentuk dasar antena monopole [9]. Bentuk fraktal Kurva Koch digambarkan seperti pada Gambar 2.7.
Tanpa Iterasi
Iterasi-1
Iterasi-2
Untuk menghasilkan gambar seperti Gambar 2.7, dibutuhkan sebuah rumus yang digunakan untuk mengetahui panjang total fraktal kurva Koch seperti pada Persamaan 2.8 [6].
� = ℎ � (2.8)
dimana:
L = panjang total fraktal h = panjang kawat iterasi awal n = banyaknya ierasi
2.4.3 Kurva Minkowski
Kurva Minkowski pertama kali diusulkan oleh Hermnn Minkowski (matematikawan dari Jerman). Kurva Minkowski mempunyai delapan pembangkit, cocok untuk daerah yang padat, mempunyai performansi frekuensi resonansi yang sangat baik, dan dapat memperbaharui bentuk dasar antena monopole [6]. Gambar Kurva Minkowski seperti pada Gambar 2.8.
Tanpa Iterasi
Iterasi-1
Iterasi-2
Untuk menghasilkan gambar seperti Gambar 2.8, dibutuhkan sebuah rumus yang digunakan untuk mengetahui panjang total kurva Minkowski seperti pada Persamaan 2.9 [6].
� = ℎ
�(2.9) dimana:
L = panjang total fraktal h = panjang kawat iterasi awal n = banyaknya ierasi
2.4.4 Sierpinski Gasket
Sierpinski gasket diperkenalkan oleh Sierpinski tahun 1916. Bentuk fraktal
sierpinski gasket di dapat dengan cara mengurangi skala bentuk segitiga kemudian
tahap selanjutnya yaitu membalikkan ukuran segitiga yang sudah dikurangi dari segitiga utama yang disebut sebagai proses iterasi [6]. Sierpinski gasket dapat bersifat multiband. Bentuk fraktal sierpinski gasket terlihat pada Gambar 2.9.
Tanpa Iterasi Iterasi-1 Iterasi-2
Gambar 2.9 Sierpinski Gasket [6]
Untuk menghasilkan gambar seperti Gambar 2.9, dibutuhkan sebuah rumus yang digunakan untuk mengetahui panjang total Sierpinski Gasket seperti pada Persamaan 2.10 [6].
� = ℎ
�(2.10) dimana:
L = panjang total fraktal h = panjang kawat iterasi awal n = banyaknya ierasi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Saat ini perkembangan teknologi sangat pesat, salah satunya adalah teknologi perkiraan cuaca yang dampaknya cukup besar untuk masyarakat. Salah satu pemanfaatan teknologi informasi perkiraan cuaca adalah pada dunia penerbangan dengan pengamatan atmosfer secara vertikal dari permukaan menggunakan peluncuran balon sonde atau radiosonde.
Radiosonde adalah alat untuk mengukur tekanan, suhu, arah, kecepatan
angin dan kelembaban udara di berbagai lapisan udara. Radiosonde diterbangkan ke atmosfer menggunakan sebuah balon yang terbuat dari karet dan diisi dengan gas helium atau hidrogen. Dengan bertambahnya ketinggian balon dari permukaan tanah, maka balon akan pecah karena tekanan udara didalam balon lebih tinggi.
Transmitter radiosonde yang dibawa oleh balon hanya mendukung gain yang
kecil, sehingga dibutuhkan antena yang berpenguatan tinggi pada stasiun bumi agar antena di stasiun bumi dapat berkomunikasi dengan transmitter. Antena yang dapat digunakan adalah antena Yagi-Uda yang memiliki penguatan yang relatif tinggi [1]. Antena Yagi-Uda juga dapat dimodelkan secara fraktal seperti pada penelitian sebelumnya. Penelitian pertama, antena yang dirancang adalah antena Yagi-Uda model fraktal Cohen-Minkowski dengan diameter kawat pipa alumunium 8,6 mm [2]. Pada penelitian kedua, dilakukan studi antena Yagi-Uda dengan perubahan jenis fraktal dan diameter ketebalan kawat pipa aluminium [3]. Sedangkan pada Tugas Akhir ini akan dilakukan studi mengenai antena Yagi-Uda model fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 dengan diameter kawat pipa alumunium 8,6 mm dan 9 mm. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode simulasi menggunakan simulator MMANA-GAL Basic v.3.0.0.25.
Pada Tugas Akhir ini diharapkan akan diperoleh antena Yagi-Uda dengan parameter karakteristik yang semakin baik dan panjang fisik linier yang semakin pendek. Adapun parameter yang akan dianalisis pada Tugas Akhir ini adalah gain, VSWR, bandwidth, dan panjang fisik linier antena.
1.2 Rumusan Masalah
Rancangan antena Yagi-Uda untuk keperluan radiosonde frekuensi 433 MHz yang disimulasikan pada MMANA-GAL Basic v.3.0.0.25 minimal jumlah elemennya 6 agar bisa memenuhi nilai parameter karakteristik yang diinginkan. Apakah elemen antena bisa dikurangi menjadi 5 elemen dan 4 elemen dengan tetap mempertahankan kualitas kerja antena yang masih baik dan panjang fisik linier yang semakin pendek dengan menerapkan teknik fraktal Cohen-Minkowski Iterasi-2 pada antena Yagi-Uda.
1.3 Tujuan Tugas Akhir
Tujuan Tugas Akhir ini adalah merancang dan menganalisa karakteristik antena Yagi-Uda Cohen Minkowski Iterasi-2 pada frekuensi 433 MHz.
1.4 Batasan Masalah
Agar Tugas Akhir ini lebih terarah dan dapat mencapai hasil yang diinginkan, oleh karena itu penulis akan membatasi Tugas Akhir ini sebagai berikut:
1. Antena yang dibahas adalah antena Yagi-Uda yang diaplikasikan pada teknologi Radiosonde frekuensi 433 MHz.
2. Parameter yang diamati adalah VSWR, bandwidth, dan gain.
3. Antena yang disimulasikan menggunakan 6 elemen, 5 elemen, dan 4 elemen dengan diameter kawat pipa aluminium 8.6 mm dan 9 mm.
4. Teknik fraktal yang digunakan adalah Cohen-Minkowski Iterasi-2.
5. Simulasi dilakukan dengan menggunakan simulator MMANA-GAL Basic