TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN ANTENA EKSTERNAL PAYUNGBOLIK 2,4 GHZ UNTUK KOMUNIKASI WIRELESS LAN (WLAN)
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S1) pada
Departemen Teknik Elektro Konsentrasi Teknik Telekomunikasi.
OLEH :
MUHAMMAD TEDDY YUDHANTO NIM : 030402008
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
Abstrak
Teknologi wireless mengalami perkembangan yang sangat pesat beberapa
tahun belakangan seiring dengan perkembangan kebutuhan masyarakat terhadap
teknologi yang lebih efisien. Walaupun dinilai efisien tetapi kinerja jaringan
wireless sangat tergantung pada banyak faktor, salahsatunya adalah kebutuhan
akan antena. Kebutuhan terhadap antenna akan semakin penting ketika user
berada diluar dari coverage antenna Wireless LAN (WLAN) accesspoint standar
yang bersifat omnidirectional. Kualitas sistem komunikasi nirkabel yang terjalin
sendiri sangat fleksibel, tergantung dari jenis dan kualitas antena yang digunakan.
Tugas Akhir ini mencoba merancang sebuah antena directional yang dapat
berkomunikasi dengan access point pada jaringan wireless LAN (WLAN). Antena
directional ini memanfaatkan prinsipprinsip kerja antena parabolic yang nantinya
berfungsi untuk meningkatkan gain. Gain didapatkan dengan menambahkan
reflektor dan menempatkan feeder pada titik focus parabola tersebut. Dari hasil
pengujian yang dilakukan, antena payungbolik mampu memberikan penguatan
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah
memberikan rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan
Tugas Akhir ini, dengan judul “Rancang bangun antena eksternal payungbolik
2,4 GHz untuk komunikasi wireless LAN (WLAN)”. Adapun Tugas Akhir ini
merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di
Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu
kedua orangtuaku tercinta, Ayahku H.Turiman Basyari dan Ibuku Hj.Roslaily
yang tidak terhitung cinta dan kasih sayangnya, yang telah menghadirkan penulis
ke dunia ini, mendidik, membimbing, mendukung dan selalu mendoakan penulis
semenjak lahir hingga sekarang, serta abangabang, kakak, dan adikku Ayumi
yang merupakan bagian hidup penulis yang selalu menjadi tempat berbagi suka
dan duka bersama.
Selama masa kuliah sampai penyelesaian Tugas Akhir ini penulis banyak
menerima bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dengan setulus
hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada :
1. Bapak Maksum Pinem ST,MT selaku dosen pembimbing Tugas Akhir penulis
yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya memberikan bimbingan
dan pengarahan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Ir. Nasrul Abdi, MT dan Bapak Rahmat Fauzi,ST. MT selaku Ketua
3. Bapak Soeharwinto ST,MT selaku Dosen Wali penulis yang senantiasa
memberikan bimbingan selama perkuliahan.
4. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Elektro FT USU.
5. Untuk keluarga terbesarku, Abah, mak aji, om dan tanteku, palek, bulek om
asep dan lainnya yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu.
6. Kawankawan stambuk 2003 seperjuangan, Bayu, Tiatul, Widi, Gusti, Jamil,
Aan, Igo, Handika, Fahmi, Ardi, Wita, Nora, Adit, Pian, Muallim, Wiswa,
Emil, Horas dan lainnya yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
7. Saudarasaudaraku di Thanks and giving community B’Edy, B’Herdian, Pak
Tommy, Ijud, Riza, B’Ijal, Wiwid,dan lainnya.
8. Kawankawan yang selalu bertanya kapan tamat Rida, Edi, Rangga, Furqon,
Syukri, Jazi, Rio, B’Iqbal, B’Hasrul, B’Abu dan lainnya.
9. Juniorjuniorku yang baik hati : Prindi, Irfan, Muti, Gifari, Kira, meggi,
DAFTAR ISI
ABSTRAK... i
KATA PENGANTAR... ii
DAFTAR ISI... iv
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL... x
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan masalah ... 2
1.3 Tujuan Penulisan... 2
1.4 Batasan Masalah... 3
1.5 Metode Penulisan... 3
1.6 Sistematika Penulisan... 4
BAB II DASARDASAR ANTENA 2.1 Pendahuluan... 5
2.2 Pengertian Dan Fungsi Dasar Antena... 7
2.3 Spektrum Elektromagnetik... 7
2.4 Tipe Antena... 8
2.4.1 Antena Omnidirectional... 9
2.4.2 Antena YagiUda... 9
2.4.3 Antena Parabolik dan Grid Parabolik... 10
2.4.4 Antena Panel... 10
2.5 Karakteristik Antena... 12
2.5.1 Gain Antena... 12
2.5.2 Pola Radiasi Antena... 14
2.5.3 Directivitas Antena... 15
2.5.4 Aperture Antena... 15
2.5.5 Beamwidth Antena... 16
2.6 Pengenalan Reflektor Antena... 16
2.7 Material... 18
2.7.1 Dielektrik... 18
2.7.2 Logam... 18
2.7.3 Permukaan Tidak Solid... 19
2.8 Wireless Network... 19
2.8.1 Access Point... 19
2.8.2 Jarak Jangkauan Access Point... 20
2.8.3 Pelemahan Gelombang Radio... 22
2.8.4 Line of Sight... 24
2.8.5 Free Space Loss... 25
2.8.6 Wireless Link Budget... 25
2.8.7 Fade Margin... 26
2.8.8 Wireless Channel... 27
3.2.1 Feeder... 30
3.2.1.1 USB Wireless Adapter... 30
3.2.1.1.a Standar IEEE 806.11... 31
3.2.1.1.b Pita Frekuensi 2,4 GHz... 32
3.2.1.1.c Transmit Power... 34
3.2.1.2 Tabung Sensitif... 35
3.2.2 Parabolic Reflektor... 36
3.2.3 Kabel Konektor... 38
3.3 Mempersiapkan Peralatan Yang Dibutuhkan... 39
3.4 Parameter Yang Ingin Dicapai... 40
3.5 Perancangan Antena... 41
3.5.1 Perhitungan Tabung Sensitif... 41
3.5.2 Perhitungan Reflektor Antena... 42
3.6 Perakitan Antena Payungbolik... 43
3.6.1 Membuat feeder... 43
3.6.2 Membuat Reflektor... 45
3.6.3 Kabel USB Ekstender... 46
3.7 Persiapan Akhir... 47
BAB IV PENGUJIAN ANTENA 4.1 Umum... 49
4.2 Persiapan... 49
4.2.1 Active Scaning dengan Network Stumbler... 51
4.3 Pengujian Gain antena... 52
4.3.1 Peralatan... 52
4.3.2 Rangkaian Pengujian... 52
4.3.3 Prosedur Pengujian... 53
4.3.4 Data... 54
4.3.3 Analisa Data... 57
4.4 Efisiensi Antena... 58
4.4.1 Data... 58
4.4.1 Analisa Data... 58
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 59
5.2 Saran ... 59
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Spektrum frekuensi gelombang elektromagnetik... 8
Gambar 2.2 Antena Omnidirectional... 9
Gambar 2.3 Antena YagiUda... 9
Gambar 2.4 Antena Parabolik (a) solid dish (b) Grid parabolik... 10
Gambar 2.5 Antena Panel... 10
Gambar 2.6 Antena Helix... 11
Gambar 2.7 Antena memancarkan gelombang... 12
Gambar 2.8 Pola radiasi antena directional... 14
Gambar 2.9 Berbagai bentuk Reflektor... 17
Gambar 2.10 Pemanfaatan Access Point... 20
Gambar 2.11 Status koneksi wireless... 21
Gambar 2.12 Semakin jauh, sinyal dan kecepatan semakin berkurang... 23
Gambar 3.1 Diagram alur desain antena... 29
Gambar. 3.2 Feeder PVC... 35
Gambar 3.3 Parabolic reflektor... 36
Gambar 3.4 Pantulan sinyal pada reflektor... 37
Gambar 3.5 Kabel, (a) Pigtail dan (b) Kabel USB repeater... 38
Gambar 3.6 Skema feeder PCV... 44
Gambar.3.7 Hasil penggabungan feeder dan reflector... 45
Gambar 3.8 Susunan kabel USB extender menggunakan UTP... 46
Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian antena... 52
Gambar 4.3 Grafik sinyal USB wireless dan antena payungbolik... 55
Gambar 4.4 Kualitas link... 56
Gambar 4.5 Tampilan test ping... 54
Gambar L.1 Peralatan yang dibutuhkan... 61
Gambar L.2 Antena payungbolik tampak samping... 61
Gambar L.3 Antena payungbolik tampak depan... 62
Gambar L.4 Pengujian payungbolik diatas gedung T3... 62
Gambar L.5 Tampilan Network stumbler untuk USB wireless... 63
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan standarisasi... 22
Tabel 2.2 Wifi channel... 27
Tabel 3.1 Spesifikasi USB wireless adapter ... 31
Tabel 3.2 Unit Kerja 802... 32
Tabel 3.3 Kategori pengguna pita frekuensi 2,4 GHz... 34
Tabel 3.4 Energi transmisi... 34
Tabel 3.5 Peralatan yang dibutuhkan... 39
Tabel 3.6 Bahan yang dibutuhkan... 39
Tabel 4.1 Wireless Link Budget... 50
Tabel 4.2 Perbandingan kuat sinyal... 55
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Antena merupakan salah satu elemen penting didalam terselenggaranya
hubungan komunikasi nirkabel antara dua user atau lebih yang ingin
berkomunikasi. Peranan antena sendiri tidak lepas dari perkembangan teknologi
informasi, karena kini penggunaan antena tidak hanya terbatas pada komunikasi
suara saja, tetapi sudah terintegrasi dengan komunikasi data. Perkembangan
komunikasi data beberapa tahun belakangan yang kian pesat membutuhkan
perkembangan perangkat fisik yang mampu menjadi jembatan komunikasi antara
satu perangkat komunikasi dengan yang lainnya. Perkembangan itu akhirnya
memunculkan konsep Local Area Network (LAN), sebuah jaringan fisik dengan
media transmisi berupa kabel.
Dengan semakin bertambahnya pemakaian komputer, semakin besar
kebutuhan akan pentransferan data dari satu terminal ke terminal lain yang
dipisahkan oleh jarak yang semakin jauh, sehingga penggunaan jaringan kabel
menjadi kurang efisien. Kondisi diatas melahirkan suatu konsep baru yang disebut
Wireless LAN (WLAN). WLAN menggunakan frekuensi radio (RF) dan udara
sebagai media transmisi. Walaupun konsep Wireless LAN (WLAN) dinilai sangat
efisien tetapi tetap memiliki beberapa kelemahan, salahsatunya adalah sangat
Penggunaan antena directional merupakan sebuah solusi bagi para user
yang ingin menjangkau sebuah accespoint yang jauh. Antena directional sendiri
ternyata dapat dibuat dari bahanbahan yang dapat ditemui disekitar kita. Tugas
Akhir ini mencoba untuk merancang sebuah antena directional dengan
menggunakan payung sebagai kerangka reflektor, yang kemudian akan kita sebut
antena payungbolik. Penggunaan antena payungbolik diharapkan bisa dijadikan
sebagai suatu alternative bagi para pengguna Wireless LAN (WLAN) agar ruang
coverage menjadi lebih luas dengan dana yang lebih ekonomis.
1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang diatas dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :
1. Bagaimana prinsip kerja antena ?
2. Bagaimana cara merancang dan membangun sebuah antena directional
2,4 GHz dari bahanbahan yang tersedia disekitar kita ?
3. Apa saja parameter kerja antena ?
4. Bagaimana menguji kinerja antena hasil rancangan tersebut ?
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah :
1. Untuk mendapatkan sebuah antena parabolic yang dapat dapat beroperasi
pada jaringan wireless LAN 2,4 GHz.
1.4 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dari Tugas Akhir ini adalah :
1. Menggunakan payung sebagai kerangka reflektor antena.
2. Parameter antena yang akan dirancang dan diuji adalah penguatan (Gain)
dan efisiensi.
3. Tidak membahas SWR pada saluran transmisi dari antena ke Laptop/PC
karena yang digunakan adalah kabel data dan yang disalurkan berupa
data bukan sinyal RF.
4. Pengukuran parameter antena dilakukan dengan menggunakan software
Network stumbler.
5. Hanya membahas perangkatperangkat fisik jaringan Wireless LAN .
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah :
1. Studi Literatur
Yaitu dengan mempelajari bukubuku referensi, artikel dari media cetak
dan internet, dan bahan kuliah yang berkaitan dengan topik tugas akhir
ini.
2. Merancang dan membangun antena payungbolik
Merupakan serangkaian proses pembuatan mulai dari pemilihan
3. Menguji antena
Berupa langkahlangkah yang dilakukan untuk memastikan apakah
antena tersebut telah bekerja sesuai dengan hasil rancangan.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran mengenai tugas akhir ini, secara singkat dapat
diuraikan sistematika penulisan sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan
penulisan, batasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan. BAB II :DASARDASAR ANTENA
Bab ini berisi tentang teoriteori pendukung yang mendasari proses
perancangan dan perakitan antena.
BAB III : RANCANG BANGUN ANTENA PAYUNGBOLIK
Bab ini membahas langkahlangkah perancangan dan pembuatan antena
payungbolik.
BAB IV : PENGUJIAN ANTENA PAYUNGBOLIK
Bab ini berisi mengenai datadata yang dihasilkan dari pengukuran yang
dilakukan terhadap antena dan analisa data. BAB V : PENUTUP
BAB II
DASARDASAR ANTENA
2.1 Pendahuluan
Pada 600 tahun SM, seorang matematik dan filsuf asal Yunani, Thales of
Miletus mencatat bahwa amber (batu amber) yang digosok dengan sutera
menghasilkan bunga api dan sepertinya memiliki kekuatan magis untuk menarik
partikel dari bulu dan jerami. Bahasa Yunani dari amber adalah electron dan dari
sinilah kita mengenal electricity, electron dan electronics. Thales juga mencatat
bahwa terdapat kekuatan atraktif antara dua buah batu magnetik alami yang
disebut loadstone, Batu ini ditemukan disebuah tempat yang disebut Magnesia,
dan dari sinilah kita mengenal kata magnet dan magnetism. Thales adalah yang
pertama yang menemukan electricity dan magnetism, tetapi seperti kebanyakan
orang dimasanya, pengetahuannya itu lebih bersifat filosofi daripada praktek.
Pada tahun 1600 M, William Gilbert dari Inggris yang membuat
eksperimen sistematis pertama tentang fenomena listrik dan medan magnet.
Gilbert jugalah yang pertama menyatakan bahwa bumi sendiri adalah sebuah
magnet yang sangat besar. Beberapa penemu juga ikut memberikan andil yang
besar pada proses penemuan antena seperti Benjamin Franklin (US 1750 M),
Charles Augustin de coulomb (Prancis) , Karl Fried Gauss (Jerman), Alessandro
Volta (Italia 1800 M), Michael Faraday (Inggris 1831 M) dan James C. Maxwell
kebenaran teorinya tersebut. Memerlukan lebih dari satu dekade hingga teori
Maxwell diperhatikan kembali oleh Heinrich Rudolf Hertz (Jerman).
Ketertarikan Hertz pada gelombang dihargai dan pada tahun 1986 M,
sebagai salah seorang professor pada Technical Institute in Karlshure, dia
mengumpulkan alat yang akan menyempurnakan sistem radio dengan end loaded
dipole sebagai antena pengirim dan resonant square lop sebagai antena penerima.
Selama dua tahun, dia memperluas percobaannya dan mulai mendemonstrasikan
refleksi, refraksi dan polarisasi, yang menunjukkan bahwa selain perbedaan
panjang gelombang, gelombang radio adalah sama dengan cahaya yaitu sama
sama gelombang elektromagnetik dan percobaan Hertz tersebut mengubah
pandangan orang terhadap penemuan Maxwell.
Walaupun Hertz sering disebut sebagai “bapak radio”, namun selama
hampir satu decade, penemuannya hanya tertinggal di laboratorium keingintahuan
Guglielmo Marconi (yang pada saat itu berusia 20 tahun), yang melihat majalah
tentang eksperimen Hertz. Guglielmo muda ingin tahu apakah gelombang Hertz
itu bisa digunakan untuk mengirimkan pesan. Dia menjadi terobsesi dan
melakukan penelitian dirumahnya. Dia mengulang eksperimen Hertz dan berhasil,
setelah itu ia mencobanya dengan antena yang lebih besar untuk jarak yang lebih
jauh. Pada tahun 1901, ia mengumumkan kepada dunia bahwa ia telah menerima
sinyal radio di Newfoundland, Canada, yang dikirimkan dari seberang samudera
2.2 Pengertian Dan Fungsi Dasar Antena
Antena adalah perangkat media transmisi nirkabel/wireless yang
memanfaatkan udara/ruang bebas sebagai media penghantar. Antena mempunyai
fungsi untuk merubah energi elektromagnetik terbimbing menjadi gelombang
elektromagnetik ruang bebas (gelombang mikro) yang merupakan fungsi antena
sebagai transmitter (Tx). Sedangkan fungsi antena sebagai receiver (Rx) adalah
merubah gelombang elektromagnetik ruang bebas menjadi gelombang
elektromagnetik terbimbing.
2.3 Spektrum Elektromagnetik
Energi gelombang kontinyu yang dipancarkan oleh antena berosilasi pada
frekuensi radio. Relasi antara gelombang radio dengan seluruh spektrum
ditunjukkan pada Gambar 2.1. Panjang gelombang memiliki hubungan dengan
frekuensi dan velocity (kecepatan) dari gelombang yang ditunjukkan pada
persamaan 21 [1].
(21)
Maka, panjang gelombang bergantung pada velocity v yang juga
bergantung pada medium. Frekuensi adalah besaran yang lebih mendasar dan
tidak bergantung pada medium. ketika medium rambat adalah free space
(vacuum) maka :
Gambar 2.1 Spektrum frekuensi gelombang elektromagnetik. 2.4 Tipe Antena
Beberapa tipe antena yang biasa digunakan pada jaringan wireless adalah
antena omnidirectional (omni), antena yagi (udayagi), antena parabola dan grid
2.4.1 Antena Omnidirectional
Antena omni meradiasikan sinyal ke semua arah secara horizontal, tetapi
menunjukkan adanya directivitas dalam arah vertikal, dengan mengonsentrasikan
energinya kebentuk kue donat. Bentuk fisik antena omni dapat dilihat pada
Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Antena Omnidirectional 2.4.2 Antena YagiUda
Antena YagiUda atau yang biasa dikenal sebagai antena yagi merupakan
bentuk antena yang paling banyak dikenal umum. Bentuknya seperti antena
Televisi (Gambar 2.3). Antena ini ditemukan oleh Shintaro Uda dan
dipublikasikan kedunia melalui tulisan Hidetsuga Yagi. Antena ini terdiri dari
sebuah dipole (Driven Elemen) yang dilengkapi dengan reflektor dan beberapa
director.
2.4.3 Antena Parabolik dan Grid Parabolik
Antena parabolic biasanya terdiri dari sebuah dipole sebagai driven elemen
yang dipasang dimuka reflektor yang berbentuk elemen. Antena ini memiliki
reflektor berupa solid dish dan grid parabolic seperti terlihat pada Gambar 2.4.
Posisi driven elemen tersebut berada dititik fokal (titik api) reflektor parabolik
tersebut. wave guide dan dua elemen yagi juga bisa dipasang untuk menggantikan
dipole biasa.
(a) (b)
Gambar 2.4 Antena Parabolik (a) solid dish (b) Grid parabolik 2.4.4 Antena Panel
Antena panel biasanya terdiri dari beberapa driven elemen, yang dipasang
didepan metal reflektor yang rata. sebagian besar antena ditutup oleh plastic atau
fiberglass seperti Gambar 2.5. Selain bergantung pada gain, tinggi dan lebar,
ukuran antena panel sangat bervariasi dari 15 cm sampai 76 cm.
2.4.5 Antena Helix
Antena helix mempunyai polarisasi circular, dengan driven elemen juga
berwujud helix seperti sebuah pegas (Gambar 2.6). Driven elemen ini dipasang
kesebuah reflektor dari metal [2].
Gambar 2.6 Antena Helix
Suatu hubungan komunikasi dihadapkan pada suatu tugas, yaitu memilih
antena yang cocok untuk komunikasi tersebut, terlebih jika kita sendiri yang harus
mendesain sistem komunikasi dan antena yang diperlukan.
pemilihan antena didasarkan pada :
a. Jenis komunikasi yang dilakukan apakah broadcast atau point to point
communication, jika broadcast maka pilih antena dengan tipikal pancaran
broadside, jika point to point maka pilih antena dengan tipikal pancaran
endfire.
b. Keterbatasan kelas penguat. berkaitan dengan gain antena yang
direncanakan.
c. Lebar informasi yang diinginkan. berkaitan dengan bandwidth antena yang
direncanakan.
Hanya saja ada beberapa hal yang harus kita pahami bahwa keempat
persoalan diatas adalah saling terkait dan proses desain antena terdiri dari
kompromikompromi agar antena yang sudah didesain dapat memenuhi kriteria
yang sebelumnya sudah ditetapkan [3].
2.5 Karakteristik Antena
Berdasarkan Gambar 2.7, fisik antena dimulai dari transmission line
sebagai dua elemen sirkuit terminal yang memiliki impedansi Z dengan
komponen resistive yang disebut Radiation Resistance , ketika diudara, antena
dikarakteristikkan berdasarkan pola radiasinya[1].
Gambar 2.7 Antena memancarkan gelombang .
2.5.1 Gain Antena
Gain / penguatan dari sebuah antena adalah kualitas nyala yang besarnya
lebih kecil daripada penguatan antena tersebut.
D adalah pengarahan dari sebuah antena, merupakan perbandingan
kecepatan daya maksimum terhadap daya ratarata yang menembus seluruh kulit
bola yang diawali pada daerah medan jauh.
(24)
Gain maksimal yang bisa dicapai oleh sebuah reflektor antena adalah :
(25)
Dimana adalah luas permukaan aperture dari reflector parabola atau
dengan D adalah diameter parabola reflektor parabola. Gain maksimal ini hanya akan terjadi bila :
a. Amplitude dan phasa medan listrik /magnet yang diiluminasikan
sepanjang reflector konstan, dan
b. Tidak ada spillover.
Karena iluminasi yang ideal tidak akan pernah tercapai, gain maksimal
diatas juga tidak akan pernah tercapai. Dengan menggunakan efisiensi aperture
maka:
(26)
Gain suatu antena juga dapat diukur dengan membandingkan kerapatan
daya maksimum antena yang diuji atau diukur terhadap kerapatan daya antena
yang diukur dengan pembanding.
Untuk mengetahui gain dari antena parabolic juga dapat dilakukan dengan
menggunakan persamaan berikut [5].
G = 10 Log Eff + 20 Log f + 20 Log D + 9,94 dB (28)
dimana: G : Gain (dB)
Eff : Effisiensi parabolic dish
f : Frekuensi (GHz)
D : Diameter parabolic dish (m) 2.5.2 Pola Radiasi Antena
Pola radiasi antena pada umunya terdiri dari sebuah lobe utama (main
lobe) dan beberapa lobe kecil (minor lobe). Lobe utama merupakan gambaran
kualitas antena yang menunjukkan energi yang tersalurkan sesuai dengan yang
diinginkan (Gambar 2.8). Diagram arah sebenarnya tiga dimensi, tetapi biasa
digambarkan sebagai dua dimensi, yaitu dua penampangnya saja yang saling
tegak lurus berpotongan pada poros main lobe[5].
2.5.3 Directivitas Antena
Directivitas, pengarahan dari sebuah antena adalah perbandingan
kerapatan daya maksimum terhadap daya ratarata yang menembus seluruh kulit
bola yang diamati pada medan jauh. NilaiD diperoleh melalui persamaan :
(29)
atau
(210)
Semakin kecil sudut pancar maka semakin bagus directivitasnya [1].
2.5.4 Aperture Antena
Merupakan antena sebagai luas bidang yang menerima daya dari
gelombang radio melaluinya. Misalkan gelombang melalui sebuah antena corong,
rapat daya pada permukaan corong jika mulut corong dapat menerima daya seluruhnya , maka daya yang dapat diserap dari gelombang
elektromagnetik adalah :
(211)
Corong dapat dianggap sebagai luas bidang atau aperture, maka daya dapat
diambil dari gelombang radio dan besarnya berbanding lurus dengan luasnya.
Sehubungan dengan terbaginya daya yang berasal dari gelombang
elektromagnetik menjadi bagian yang hilang sebagai panas yang dipancarkan
daya maka dapat dibayangkan antena seolah mempunyai bidang atau aperture
yang luasnya sama dengan daya tersebut dibagi dengan rapat daya pada antena
tersebut. Jika antena diorientasikan untuk penerimaan maksimum dan impedansi
terminasi kompleks conjugate dengan serta maka daya yang diterima antena sama dengan energy yang diterima antena [4].
2.5.5 Beamwidth
Beamwidth adalah besarnya sudut pancaran lobe utama antena parabolic
yang dirumuskan :
(212)
Dimana : dan
Satuan beamwidth adalah derajat, Semakin kecil beamwidth semakin
fokus sebuah antena dalam memancarkan powernya. Semakin banyak power
dalam main lobe, semakin jauh antena dapat berkomunikasi.
2.6 Pengenalan Reflektor Antena
Pada dasarnya reflector digunakan secara luas untuk memodifikasi pola
radiasi antenna. Sebagai contoh radiasi backward antena akan dihilangkan dengan
menggunakan reflektor lempengan datar yang memiliki dimensi cukup lebar.
Dalam kasus yang lebih umum, tembakan radiasi (beam) merupakan karakteristik
yang dihasilkan oleh Lebar reflektor, kesesuaian bentuk dan permukaan. Beberapa
o
90
α
Gambar 2.9 Berbagai bentuk Reflektor
Adalah mungkin untuk membangun sebuah aperture antena untuk berbagai
panjang gelombang dan reflektor parabolic bisa digunakan untuk menghasilkan
antena pengarah yang baik. Antena parabolic ditunjukkan pada Gambar 2.9 (a).
Parabola memantulkan gelombang yang berasal dari sumber pada titik focus
menjadi tembakan yang sejajar, parabola mengubah gelombang bengkok dari feed
2.7 Material
Banyak desain antena membutuhkan pemilihan bahan dielektrik yang
sesuai. kekuatan, berat, konstanta dielektrik, loss tangent ,dan ketahanan terhadap
kondisi lingkungan adalah parameter utama yang harus diperhatikan. 2.7.1 Dielektrik
Bahan dielectric bisa didapatkan dalam bentuk batang. Keramik, kaca,
Plastik, Styrofoam adalah beberapa yang termasuk dalam kategori dielektrik.
Bahan ini digunakan secara luas sebagai segel untuk komponen gelombang mikro
dan sekat pada reflektor. Bahan ini biasa digunakan untuk aplikasi dengan daya
yang rendah. Untuk aplikasi dengan daya yang tinggi (dalam kisaran kilowatt)
bisa menggunakan semua dielektrik kecuali keramik. Plastik yang diperkuat juga
digunakan secara luas sebagai penyusun pada antena, feeder, dan mounting
surface. Dengan plastik, Permukaan antena bisa ditambahkan dengan spraying
flame, lukisan dll, sebagai tampilan pada reflektor. 2.7.2 Logam
Pada saat ini, Tembaga, kuningan dan alumunium adalah logam penyusun
paling penting pada antena. Jika berat bukan merupakan pertimbangan utama,
maka kuningan dan tembaga merupakan pilihan yang dapat digunakan secara luas,
salah satu keunggulan kedua logam ini adalah dapat dibentuk dengan mudah tanpa
perlu menggunakan peralatan yang khusus. Alumunium memiliki kemampuan
yang sama bahkan melebihi kedua logam diatas kecuali dalam hal plating.
walaupun untuk melebur alumunium membutuhkan peralatan yang khusus, tetapi
2.7.3 Permukaan yang tidak solid
Terkadang struktur permukaan antena terbuat dari logam yang tidak solid
dengan tujuan agar struktur antena menjadi lebih ringan, untuk mengurangi
tekanan angin atau dengan tujuan khusus yang berhubungan dengan sinyal RF.
Seberapa besar “lubang” yang terdapat pada struktur bergantung pada seberapa
besar rugirugi transmisi atau refleksi yang dapat diterima [6].
2.8 Wireless Network
Wireless Network merupakan solusi jaringan tanpa kabel untuk
menghubungkan beberapa komputer pada jaringan LAN . Subbab ini hanya mendeskripsikan beberapa elemenelemen wireless LAN dan tidak membahas
konsep wireless LAN secara mendalam. 2.8.1 Access Point
Inti dari sebuah jaringan wireless modus infrastructure adalah penggunaan
AP atau accessPoint juga sering disingkat menjadi WAP (Wireless Access Point).
Sebuah AP bisa dibayangkan sebagai sebuah hub/Switch pada jaringan tradisional
seperti pada Gambar 2.10.
Selain sebagai pusat jaringan wireless, sebuah AP biasanya juga mempunyai
port UTP yang bisa digunakan untuk berhubungan langsung dengan jaringan
Ethernet yang ada. Dengan menghubungkan sebuah AP dengan jaringan kabel,
wireless client secara otomatis juga terhubung kedalam jaringan kabel. Dengan
menggunakan kabel, bisa saling berbagi file, berbagi koneksi internet dan
menggunakanresource jaringan lain.
Gambar 2.10 Pemanfaatan Access Point 2.8.1 Jarak Jangkauan Access Point
Jaringan wireless mempunyai karakteristik yang berbeda dengan jaringan
fisik yang menggunakan kabel. Pada jaringan wireless, yang menentukan jauh
tidaknya sebuah jaringan tergantung dari kekuatan sinyal yang dipancarkan.
Misalkan ada dua komputer (Gambar 2.11), komputer A dan komputer B yang
ingin mengakses sebuah WAP. Mungkin saja pada jarak 50m, komputer A bisa
terhubung dengan jaringan wireless sementara komputer B tidak bisa. Hal ini
disebabkan oleh kekuatan sinyal dan juga kemampuan antena dari kedua
Gambar 2.11 Status koneksi wireless
Pada ruang terbuka, jaringan 802.11b dan 802.11g mempunyai jangkauan
sekitar 110m sedangkan 802.11a sekitar 100m. Jangkauan ini akan berkurang
banyak jika digunakan pada ruang tertutup, akibat dari halangan tembok ataupun
diakibatkan oleh benturan sinyal dengan bendabenda yang ada didalam sebuah
ruangan. Untuk memastikan jarak yang bisa ditempuh, harus dilakukan survey
lokasi, karena setiap kondisi memiliki karakteristiknya masingmasing.
Untuk dapat menaikkan kemampuan ataupun jarak tempuh, power atau
daya listrik yang digunakan harus dinaikkan namun cara ini dibatasi oleh
pemerintah. Cara yang sering digunakan adalah dengan menggunakan antena
eksternal yang memiliki kemampuan yang lebih tinggi. Dengan antena ini,
kemampuan menangkap sinyal yang ada diudara dan juga kemampuan
memancarkan sinyal menjadi lebih kencang dan kuat, hal ini akan meningkatkan
jarak tempuh jaringan wireless.
Untuk dapat melihat perbandingan yang lebih jelas mengenai spesifikasi
Tabel 2.1 Perbandingan standarisasi
802.11a 54 Mbps 23 Mbps 5 GHz a 30m/100m
802.11b 11 Mbps 4 Mbps 2,4 GHz b 35m/110m
802.11g 54 Mbps 19 Mbps 2,4 GHz b, g 70m/160m
2.8.3 Pelemahan Gelombang Radio
Kecepatan 802.11g dan 802.11b yang menyatakan berkecepatan 54 Mbps
dan 11 Mbps sebenarnya merupakan kecepatan maksimum. Pada kenyataannya,
kecepatan ini masih tergantung dari kekuatan sinyal yang diperoleh dan kecepatan
yang didapatkan akan menurun seiring dengan menurunkan kekuatan gelombang
radio. Kita bisa membayangkan gelombang radio seperti lampu senter. semakin
lama, sinar dari lampu senter akan semakin meredup. Demikian juga halnya denga
sinyal radio, semakin jauh, sinyal ini akan semakin lemah. Dan tentu akan
berakibat pula pada kecepatan yang didapatkan menjadi rendah pula.
Sebagai contoh, pada 802.11b, kecepatan 11 Mbps yang merupakan
kecepatan maksimum hanya bisa user dapatkan bila jarak computer dengan AP
sangat dekat dan tidak ada interferensi yang berarti. Semakin user menjauhi AP,
maka semakin lemah sinyal yang didapatkan. Komputer secara otomatis akan
menyesuaikan sinyal yang didapatkan ini dengan kecepatan yang diperoleh.
Kecepatan yang user dapatkan akan menjadi 5,5 Mbps, 2 Mbps dan 1 Mbps pada
1 Mbps
2 Mbps
5,5 Mbps
11 Mbps
Access Point (AP)
Coverage Area
Signal level
Gambar 2.12 Semakin jauh, sinyal dan kecepatan semakin berkurang
Kemampuan untuk menyesuaikan kecepatan yang didukung secara otomatis
berdasarkan kekuatan dan kebagusan sinyal yang diperoleh dinamakan sebagai
dynamic Rate switching (DRS). Penerapan DRS ini oleh masingmasing vendor
berbeda karena ada yang toleransinya lebih tinggi dan ada yang langsung
menurunkan kecepatan begitu mendapatkan sedikit saja pencemaran sinyal yang
terdekteksi, akibatnya adalah jangan heran bila user A bisa mendapatkan
kecepatan 11 Mbps sementara user B yang disamping hanya mendapatkan
kecepatan 5,5 Mbps.
Masalah ini seringkali membingungkan ketika beberapa user menggunakan
laptop dengan koneksi wireless yang mendapatkan kecepatan yang berbeda
padahal lokasinya hanya bersebelahan. Pada jaringan 802.11a dan 802.11g,
kecepatan yang mungkin terjadi adalah 54 Mbps, 48 Mbps, 36 Mbps, 24 Mbps, 18
Mbps, 12 Mbps, 9 Mbps dan 6 Mbps sesuai dengan kekuatan sinyal yang
Mbps, secara total jaringan user juga akan terpengaruh menjadi lambat. Hal ini
dikarenakan sifat dari media udara yang hanya bisa digunakan untuk satu client
pada satu waktu sehingga client yang lain harus menunggu. 2.8.4 Line of Sight
Memperoleh LOS yang baik antara antena pengirim dan antena penerima
sangat penting sekali untuk instalasi point to point dan point to multipoint. Ada
dua jenis LOS yang biasanya harus diperhatikan dalam instalasi, yaitu :
1. Optical LOSberhubungan dengan kmampuan masing2 untuk melihat.
2. Radio LOSberhubungan dengan kemampuan penerima radio untuk
melihat sinyal dari pemancar radio.
Teori Fresnel zone digunakan untuk menguantifikasi radio LOS.
Bayangkan sebuah Fresnel zone sebagai lorong berbentuk bola rugby dengan
antena pemancar dan penerima di ujungujungnya. Jarijari Fresnel dapat dihitung
melalui persamaan 2.13 :
Jarijari Fresnel (r) = (213)
dimana d = jarak kedua antena (mile) dan f = frekuensi (GHz)
Beberapa orang menggunakan consensus bahwa jika 60% dari Fresnel
zone ditambah tiga meter bebas dari halangan, Radio LOS baik. Sebagian
mengadopsi bahwa harus 80% dari Fresnel zone tidak ada yang menghalangi
untuk memperoleh radio LOS yang baik.
jika ada penghalang di wilayah Fresnel zone, performance sistem akan terganggu.
a. Reflection : Gelombang yang menabrak merambat menjauhi bidang datar
dan mulus yang ditabrak. Multypath fading akan terjadi jika gelombang
yang datang secara langsung menyatu dipenerima dengan gelombang
pantulan juga datang tapi dengan fasa yang berbeda.
b. Refraction : gelombang menabrak merambat melalui bidang yang dapat
memudarkan (scattering) pada sudut tertentu. Pada frekuensi dibawah 10
GHz kita tidak terlalu banyak terganggu oleh hujan kebat, awan, kabut dll.
redaman pada 2,4 GHz pada hujan 150mm/jam adalah sekitar 0,01dB/Km.
c. Difraksi : gelombang yang menabrak melewati halangan dan masuk ke
daerah bayangan. 2.8.5 Free Space Loss
Pada saat sinyal meninggalkan antena, sinyal akan berpropagasi atau lepas
ke udara. Antena yang kita gunakan akan menentukan bagaimana propagasi
terjadi. Pada frekuensi 2,4 GHz sangat penting sekali menentukan agar jalur
antara dua antena ini tidak ada penghalang. Kita kemungkinan besar akan melihat
adanya degradasi dari sinyal yang berpropagasi di udara jika ada hambatan
dijalur. Pohon, bangunan dan tiang merupakan contoh penghalang.
Tetapi sebagian besar redaman dalam sistem wireless adalah redaman
karena sinyal harus merambat diudara. Persamaan redaman free space adalah
sebagai berikut :
2.8.6 Wireless Link Budget
Link Budget adalah perhitungan link radio untuk menentukan apakah
Transmit Power dari Station A setelah sampai di Station B memenuhi nilai
nominal sehingga kedua sation dapat saling berkomunikasi.
Elemen link budget terdiri atas :
a. Power output pemancar.
b. Loss kabel pada pemancar.
c. Gain antena pada pemancar.
d. Free space path loss.
e. Gain antena penerima.
f. Loss kabel pada penerima.
g. Threshold sensitivity penerima.
Semua elemen diatas dihubungkan melalui persamaan (215)
Rx Signal level = Tx power Tx cable loss + Tx antenna gain free space lost
(FSL) + Rx antenna gain Rx cable loss (215)
2.8.7 Fade Margin
Alasan utama mengapa kita harus menghitung Wireless Link budget
adalah merancang dan membangun sebuah koneksi yang reliable. Sinyal
gelombang mikro pada umumnya akan berinteraksi dengan banyak hal
dilingkungannya. Jadi, fading adalah kondisi normal untuk semua link wireless.
Untuk mengalahkan efek fading dan menghasilkan koneksi yang bagus, setiap
link gelombang mikro membutuhkan ekstra sinyal, diatas minimum threshold
operating margin (SOM). Kebanyakan produsen wireless merekomendasikan fade
margin minimal sebesar +10dB untuk membentuk sebuah link yang reliable.
Semakin jauh jarak sebuah link, akan dibutuhkan fade margin yang semakin besar
juga.
2.8.8 Wireless Channel
Jaringan wireless menggunakan konsep yang sama dengan stasiun radio,
dimana saat ini terdapat dua alokasi frekuensi yang digunakan yaitu 2,4 GHz dan
5 GHz yang bisa dianalogikan sebagai frekuensi radio AM dan FM. Frekuensi 2,4
GHz yang digunakan oleh 802.11b/g/n juga dibagi menjadi channelchannel
seperti pembagian frekuensi untuk stasiun radio.
Organisasi internasional ITU ( International Telecomunication union ) yang
bermarkas di Genewa membaginya menjadi 14 channel namun setiap Negara
mempunyai kebijakan tertentu terhadap channel ini. Amerika hanya mengijinkan
penggunakan channel 111, Eropa hanya menggunakan 113 sedangkan di Jepang
diperbolehkan menggunakan semua channel yang tersedia yaitu 114. Frekuensi
Tabel 2.2 Wifi channel
Channel Frequency (GHz) range Channel Range
1 2.412 2.401 2.423 1 3
2 2.417 2.406 2.428 1 4
3 2.422 2.411 2.433 1 5
4 2.427 2.416 2438 2 6
5 2.432 2.421 2.443 3 7
6 2.437 2.426 2.448 4 8
7 2.442 2.431 2.453 5 9
8 2.447 2.436 2.458 6 10
9 2.452 2.441 2.463 7 11
10 2.457 2.446 2.468 8 11
11 2.462 2.451 2.473 9 11
12 2.467 2.456 2.478 Not US
13 2.472 2.461 2.483 Not US
BAB III
RANCANG BANGUN ANTENA PAYUNGBOLIK
3.1 Pendahuluan
Didalam dunia wireless, antena merupakan elemen yang sangat penting
karena dengan antenalah sinyalsinyal yang berada diudara bisa diperoleh. Pada
saat ini berbagai jenis antena telah banyak beredar dipasaran namun antena
tersebut dijual dengan harga yang relative mahal. Pada Tugas Akhir ini penulis
mencoba untuk merancang sebuah antena parabolic yang terbuat dari barang
seharihari. Perancangan antena ini menggunakan payung sebagai kerangka
penopang reflektor, karena itu disebut antena Payungbolik. Fungsi antena
Payungbolik adalah memperpanjang penangkapan sinyal wireless.
Prinsip kerja antena Payungbolik seperti antena parabola lainnya, yaitu
menempatkan bagian sensitif antena pada titik fokus parabola sehingga semua
gelombang elektromagnet yang mengenai reflektor akan terkumpul dan diterima
oleh bagian sensitif tersebut. Pada bagian sensitif ini akan diletakkan sebuah
Perancangan antena payungbolik antena payungbolik dapat digambarkan
sesuai dengan diagram alur pada Gambar 3.1.
3.2 Bagian Utama Antena
Antena Payungbolik yang akan dibangun memiliki beberapa bagian yang
menjadi penyusun utamanya, yaitu :
1. Feeder antena
2. Reflektor antena
3. Kabel Konektor 3.2.1 Feeder
Feeder adalah bagian dari antena payungbolik yang berfungsi untuk
mengumpankan energi kepada reflector untuk kemudian dipantulkan menuju
kesuatu arah. Feeder ini akan diletakkan pada bagian sensitive reflektor atau biasa
disebut titik focus reflektor. Feeder terdiri dari tabung sensitive dan USB wireless
adapter. Bahan yang digunakan untuk membuat tabung sensitif bisa dari banyak
bahan, contohnya kaleng susu, pipa PVC dll. Didalam tabung sensitif inilah
nantinya akan diletakkan USB wireless adapter. 3.2.1.1 USB Wireless Adapter
Pada dasarnya USB wireless adapter adalah antena eksternal. Antena ini
dibutuhkan saat kita ingin mengakses sebuah wireless accesspoint (WAP) tetapi
komputer yang kita gunakan tidak memiliki Antena wireless internal. Proses
koneksi ke komputer juga sangat mudah, tidak perlu sampai membongkar
komputer. Cukup dengan mencolokkan port USB adapter ke port USB female
yang ada di komputer. Pada perancangan ini penulis menggunakan USB wireless
Tabel 3.1 Spesifikasi USB wireless adapter
Standar IEEE 802.11b/g
Bus type Mini USB
Frequency Band 2,400~2,483 GHz
Modulation OFDM with BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM (11g)
BPSK, QPSK, CCK (11g)
Data rate 54/ 48/ 36/ 24/ 18/ 12/ 11/ 9/ 6/ 5,5/ 2/ 1 Mbps auto fallback
Security 64/ 128/ 256 bit WEP data encryption, WPA (IEEE 802.1x with TKIP) and AES
Antena Internal Antena
Drivers Windows 98SE/ME/2000/XP/2003 server
LEDs Power, Link
Transmit Power 20 dBm (typical)
Signal Range outdoor : up to 300 meter Dimension 120 (H) x 75 (W) x 87 (D) mm
Temperatur
Humidity Max 95% (non condensing)
3.2.1.1.a Standar IEEE 802.11
IEEE (Institute of Electrical anda Electronics Engineer) adalah sebuah
organisasi nonprofit yang mendedikasikan kerja kerasnya demi kemajuan
teknologi. Organisasi ini mencoba membantu banyak bidang teknologi seperti
teknologi penerbangan, elektronik, biomedical dan tentu saja computer. IEEE
sendiri memiliki banyak unit kerja yang mengurusi bidang tertentu. Kode 802
digunakan oleh bidang yang mengurusi standarisasi LAN (Local Area Network)
oleh 802, maka bagian ini dibagi lagi menjadi beberapa bagian yang lebih kecil
untuk mengurusi tugas yang lebih spesifik. unit kerja dan bidang yang mereka
tangani dapat dilihat pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Unit Kerja 802
Unit kerja Bidang yang ditangani
802.1 Higher Layer LAN protocols working groups 802.3 Ethernet Working Group
802.11 Wireless LAN Working Group
802.15 Wireless Personal Area Network (WPAN) Working Group 802.16 Broadband Wireless Access Working Group
802.17 Resilient Packet Ring Working Group 802.18 Radio Regulatory TAG
802.19 Coexistence TAG
802.20 Mobile Broadband Wireless Access (WBMA) Working Group
802.21 Media Independent Handoff Working Group 802.22 Wireless Regional Area Network
USB wireless menggunakan standarisasi yang dikeluarkan 802.11. Untuk
sebuah teknologi yang bersifat massal, sebuah standarisasi sangatlah dibutuhkan.
Standarisasi memiliki beberapa manfaat diantaranya :
a. Pembuat hardware yang berbeda bisa saling bekerja sama.
b. Pembuat hardware tambahan bisa membuat peralatan yang berlaku
berdasarkan informasi dari standarisasi yang telah baku.
3.2.1.1.b Pita Frekuensi 2,4 GHz
Frekuensi 2.4 GHz dapat digolongkan sebagai gelombang mikro
(Microwave) yang memiliki karakteristik merambat sejajar garis lurus sehingga
kualitas transmisi yang terbaik akan diperoleh apabila kedua piranti yang
menggunakan frekuensi ini berada pada jangkauan jarak pandang (line of sight)
dan tidak terdapat halangan diantaranya, meskipun begitu sebenarnya gelombang
2.4 GHz juga relatif dapat memantul dan menembus bendabenda yang tidak
solid, namun ini dipengaruhi oleh banyak faktor antara lain kualitas medium
(interferensi, propagasi sinyal, derau/noise), tenaga atau daya yang digunakan
oleh peranti, dan medium penghalangnya sendiri.
Pita frekuensi 2.4 GHz merupakan pita frekuensi yang dibebaskan lisensi
penggunaannya untuk pemakaian pribadi. Meskipun begitu peralatan yang bekerja
pada frekuensi ini tetap harus mengikuti peraturan mengenai konsumsi tenaga
yang diperbolehkan, karena pada kondisi dunia nyata penggunaan frekuensi dan
daya yang tidak terkontrol dapat menyebabkan 21 interferensi dan berpotensi
untuk menurunkan kualitas transmisi.
Frekuensi 2.4 GHz ini memiliki beberapa keuntungan. Pertama,
frekuensinya yang relatif masih dapat digolongkan sebagai frekuensi rendah
membuatnya sangat sesuai untuk komunikasi bergerak. Kedua, tersedianya pita
frekuensi ini di seluruh dunia menawarkan kesempatan luas bagi pembuat piranti
untuk menekan biaya produksi serta kemudahan beroperasi dan dipasarkan di
seluruh dunia. Berdasarkan sifat alami aplikasi pengguna frekuensi ini dan
ini dapat digolongkan menjadi enam kelompok utama yang tampak pada Tabel
3.3. dimana hanya tiga diantaranya yang membayar lisensi penggunaan frekuensi
ini [3].
Tabel 3.3 Kategori pengguna pita frekuensi 2,4 GHz
Tipe pengguna Lisensi Frek.
Militer membayar
Pengumpulan berita elektronis dan penyebar informasi
televisi membayar
Penggunaan umum untuk akses nirkabel tetap membayar Jaringan nirkabel :
• Radio LAN dibebaskan
• Bluetooth dibebaskan
• SOHO dan Jaringan rumah dibebaskan
Peralatan jarak pendek lainnya
• Peralatan identifikasi RF dibebaskan
Aplikasi Video/Closed circuit television (CCTV) dibebaskan Aplikasi ISM
• Oven Microwave dibebaskan
• Penyinaran Plasma Sulfur dibebaskan
3.2.1.1.c Transmit Power
Energi maksimum yang boleh dikeluarkan oleh peralatan radio diatur oleh
badan di masingmasing negara tempatnya beroperasi, seperti terlihat pada Tabel
3.4.
Tabel 3.4 Energi transmisi
max. energi keluaran lokasi dokumen yang mengatur
1000 mwatt USA FCC 15.247
Pengontrolan tenaga harus dilakukan untuk peralatan yang tenaga
transmisinya lebih besar dari 100 mW, yaitu maksimum empat tingkatan
pengaturan tenaga harus disediakan. Sedangkan minimumnya, radio dengan
transmisi melebihi 100 mW harus mampu mengubah energi transmisinya kembali
ke 100 mW atau kurang. 3.2.1.2 Tabung Sensitif
Pada perancangan antena payungbolik, feedernya dibuat dari sebatang pipa
PVC ukuran 3 inchi. Pipa PVC yang akan digunakan sebagai feeder harus ditest
didalam oven microwave selama ± 2 menit, kalau pipa PVC menjadi panas maka
bahan pipa tidak baik untuk dijadikan feeder karena akan mengambil energi radio.
Untuk mendapatkan antena yang bekerja pada suatu frekuensi, maka diperlukan
suatu perhitungan terhadap feeder antena. Beberapa nilai yang ingin didapatkan
L/4, 3/4Lg, Lg/4 seperti Gambar 3.2, dimana :
Lg/4 = posisi penempatan USB wireless adapter eksternal
3/4Lg = panjang feeder/ pipa PVC
/4 = ketinggian USB wireless ketika diletakkan didalam feeder.
Gambar 3.2 Feeder PVC
f Lg Lg
Secara teori, jika kita mengetahui jarijari lingkaran (r) penampang
circular waveguide (tabung sensitif) maka panjang gelombang terbesar (frekuensi
paling rendah) yang dapat dilewatkan dapat dihitung dengan rumus :
(31)
Maka frekuensi terendah yang bisa dilewatkan oleh circular waveguide adalah
(32)
Dengan mengetahui panjang gelombang terbesar yang dapat dilewatkan
oleh tabung sensitif ( dan panjang gelombang Operasional , maka panjang tabung sensitif (Lg) bisa didapat dengan menggunakan persamaan :
(33)
3.2.2 Parabolic Reflektor
Seperti dijelaskan pada bab 2, reflector (Gambar 3.3) digunakan secara luas
untuk memodifikasi pola radiasi antena. Sebagai contoh radiasi backward antena
akan dihilangkan dengan menggunakan reflector lempengan datar yang memiliki
dimensi cukup lebar.
Dalam kasus yang lebih umum, tembakan radiasi (beam) merupakan
karakteristik yang dihasilkan oleh lebar reflector, kesesuaian bentuk dan
Gambar 3.3 Parabolic reflektor
Pada parabolic antena reflektor, feed (sumber pemancar primer) diletakkan
pada titik focus dan pancarannya diarahkan pada reflector parabola, sehingga jika
berkas sinyal mengenainya, berkas ini akan direfleksikan sesuai dengan hukum
Snellius :
Sudut datang = Sudut Pantul (34)
Jadi berkas yang dipancarkan oleh feed akan mengenai suatu titik di
reflector (Gambar 3.4), berkas ini akan direfleksikan sesuai dengan hukum
refleksi ke posisi tertentu dengan nilai x yang sama dengan titik refleksi atau
dengan kata lain berkas ini akan direfleksikan secara parallel, sehingga setelah
berkasberkas pancaran ini direfleksikan oleh reflector parabola didapatkan
Gambar 3.4 Pantulan sinyal pada reflektor
Energi yang dipancarkan oleh feed primer dititik focus tanpa keberadaan
reflector parabola akan berdivergensi, terbagi kedalam ruang dengan bentuk phasa
seperti bola. Tetapi dengan keberadaan reflector, energy pancaran bisa lebih
dikonsentrasikan menuju ke suatu arah. Karena berkas sinyal akan parallel dan
tidak menyebar diruang. Untuk mencapai gain maksimal diperlukan luas aperture
(35)
atau diameter
(36)
Setelah mendapatkan nilai diameter yang dibutuhkan maka titik focus antena
dapat dicari dengan persamaan :
(37)
3.2.3 Kabel Konektor
Kebanyakan antena menggunakan konektor yang berupa pigtail. Pigtail
adalah kabel pendek penghubung antara AP dengan antena (Gambar 3.5a).
Namun antena payungbolik tidak menggunakan pigtail sebagai power sourcenya,
Pigtail digantikan oleh USB Wireless adapter (Gambar 3.5b). Untuk
menghubungkan Antena Payungbolic yang dipasang di outdoor ke PC diperlukan
kabel USB yang panjang. Kabel USB bawaan USB adapter biasanya hanya 1 m.
Untuk memperpanjang kabel USB caranya antara lain Menggunakan Kabel USB
Active Extension atau dikenal sebagai USB Repeater.
(a) (b)
Gambar 3.5. Kabel, (a) Pigtail dan (b) Kabel USB repeater
Kabel USB Repeater di pasaran panjang per segmennya 5m dan menurut
rekomendasi pabrik dapat disambung sampai dengan 5 segmen sehingga total
25m. Alternatif untuk memperpanjang kabel USB yang lebih ekonomis adalah
3.3 Menpersiapkan Komponen/Peralatan Yang Dibutuhkan.
Peralatan yang diperlukan dalam pekerjaan mekanik pada pembuatan
antena dapat dilihat pada Tabel 3.5 :
Tabel 3.5 Peralatan yang dibutuhkan Peralatan yang dibutuhkan
Gergaji besi Cutter kabel ekstender listrik
Mesin bor Kunci Inggris spidol
Kikir tang palu
penggaris Solder dan timah gunting
Sedangkan bahanbahan yang dibutuhkan untuk membuat antena payung
bolik dapat dilihat pada Tabel 3.6 :
Tabel 3.6 Bahan yang dibutuhkan Bahanbahan yang dibutuhkan
No Bahan Fungsi
1 Payung Sebagai kerangka dasar antena parabola
2 Jaring Parabola (1x1
meter) Reflector antena
3 Pipa PVC (d= 3 inch 1 m) Feeder 4 Tutup pipa (d=3 inch 2 bh) Bagian feeder
5 Rubber tape Isolasi dan perekat
6 Kawat tipis Pengikat Jaring
7 Mur kecil (2 bh) Mounting antena
8 Kabel UTP (4 meter) Ekstensi kabel USB
3.4 Parameter Antena Yang Ingin Dicapai
Sebelum menentukan parameter yang ingin dicapai, ada beberapa kondisi
eksisting dari bahanbahan dasar yang akan dijadikan sebuah antena payungbolik :
1. Payung yang akan digunakan sebagai kerangka parabola memiliki
diameter (D) maksimal 120 cm dengan kedalaman (d) sekitar 15cm.
2. USB wireless adapter yang digunakan sudah memiliki spesifikasi pabrik
sehingga tidak dapat diubahubah.
3. Jaring parabola yang digunakan sebagai reflector terbuat dari bahan
campuran kawat alumunium dan memiliki dimensi fisik berupa kawat
jaring.
Dengan memperhatikan kondisi eksisting diatas maka akan dirancang
sebuah antena payungbolik dengan spesifikasi dibawah ini :
1. Memiliki Gain maksimal sebesar 20 dB dengan efisiensi 0,5.
2. Antena dapat bekerja pada frekuensi 2,4 GHz.
3. Mampu menjangkau sebuah WAP yang berada pada jarak 1 Km dari
3.6 Perancangan
Pada subbab ini berisi mengenai perhitungan tabung sensitive dan ukuran
reflektor antena parabola.
3.6.1 Perhitungan Tabung Sensitif
Untuk mendapatkan sebuah tabung sensitive yang dapat bekerja dengan
baik pada frekuensi tertentu diperlukan beberapa perhitungan. Perhitungan ini
dilakukan untuk mendapatkan panjang tabung sensitif (3/4Lg), posisi penempatan
USB wireless adapter (1/4Lg), dan ketinggian USB wireless didalam tabung
sensitif (L/4). Semuanya bertujuan agar tabung sensitif bisa beroperasi pada
frekuensi 2,4 GHz. Dengan menggunakan persamaan (32) maka didapat:
Jarijari pipa (
Frekuensi terendah yang bisa dilewatkan pipa PVC dengan diameter 3 inchi ini
adalah :
maka panjang gelombang terbesar untuk pipa PVC adalah :
Berdasarkan perhitungan diatas, pipa PVC dapat melewatkan frekuensi diatas
1,8975 GHz. Nilai frekuensi yang diinginkan adalah sebesar 2,437 GHz (channel
6 wifi) maka panjang gelombangnya :
Dimana :
maka ;
maka :
Panjang tabung (3/4Lg) =
Posisi penempatan RF feed (1/4Lg) =
Ketinggian driven element (1/4 ) =
3.6.2 Perhitungan Reflektor Antena
Kita mengetahui beberapa parameter yang ingin dicapai :
f = 2437 MHz,
G = 10 dB dengan asumsi efisiensi 0,5 maka antena yang akan dirancang harus
memiliki gain maksimal 20 dB. Untuk mencapai gain maksimal 20dB (100 mW)
pada panjang gelombang diatas memerlukan luas aperture :
untuk mendapakan diameter yang diperlukan digunakan persamaan (36)
Setelah mendapatkan nilai diameter yang dibutuhkan maka titik focus antena
dapat dicari melalui persamaan (37):
3.6 Perakitan antena payungbolik
Sebelum proses perakitan dimulai, seluruh peralatan yang dibutuhkan
harus sudah dipersiapkan dan faktor keselamatan juga harus diperhatikan seperti :
a. Alat listrik (bor, solder dll) yang tidak sedang digunakan dicabut
dari stop kontak.
b. Bendabenda tajam yang tidak sedang digunakan diletakkan pada
posisi yang aman.
c. Serpihan logan dan sampahsampah plastic segera dikumpulkan
dan ditaruh di tempat sampah . 3.6.1 Membuat feeder
Bahanbahan yang dibutuhkan untuk membuat feeder antena (Gambar 3.6)
adalah pipa PVC ukuran 3 inchi sepanjang 1 meter, alumunium foil, rubber tape,
Gambar 3.6 Skema feeder PCV
Langkah kerja feeder :
1. Pasang Wireless USB yg sudah dibalut rubber tape ke plat L, lalu ikat
dengan rubber tape.
2. Siapkan pipa PVC yang telah dilubangi untuk pemasangan wireless USB.
3. Beri lapisan aluminium pada bagianbagian yang memerlukan yaitu
seluruh dinding luar PVC dan dinding dalam tutup pipa belakang yang
akan dipasang dekat wireless USB.
4. Pasang klem dengan dua buah baut ke tutup pipa yg dilapisi aluminium
foil.
5. Pasang wireless USB + Plat ke lubang yang tersedia kencangkan dengan
dua buah mur baut kecil agar plat L terpasang cukup kuat ke PVC.
6. Pasang kedua buah tutup pipa dengan posisi seperti gambar diatas.
7. Feeder siap digabungkan dengan reflektor parabola.
Lg Lapisan aluminium
USB wiereless adapter eksternal
I
Feeder
Parabolic
Reflector
Titik Fokus
D
3.6.2 Membuat Reflektor
Bahanbahan yang dibutuhkan untuk membuat reflektor adalah sebuah
payung, jaring parabola dan kawat. Langkah kerja Reflektor:
1. Sediakan sebuah payung dengan ukuran diameter yang cukup besar.
2. Lepaskan seluruh benda yang menempel pada payung (kain, pegangan)
sehingga didapatkan sebuah kerangka yang berbentuk parabola.
3. sediakan dan ukur jaring parabola sesuai dengan hasil perhitungan diatas.
4. Potong jaring parabola tersebut dengan bentuk melingkar.
5. Sediakan kawat yang tipis sebagai pengikat antara jaring parabola dengan
kerangka payung.
6. Reflektor akan terbentuk seperti Gambar 3.7 dimana f = jarak reflektor
3.6.3 Kabel USB Ekstender
Kabel USB ekstender dibuat untuk mengatasi jarak yang cukup jauh antara
laptop dengan antena, pada Gambar 3.8 terlihat kabel mana saja yang harus
dihubungkan agar kabel UTP dan USB ekstender bisa bersatu :
Gambar 3.8 Susunan kabel USB extender menggunakan UTP
Kabel UTP bisa dikoneksikan dengan kabel USB dengan menyambung kabel
kabel yang berada didalamnya dengan susunan seperti dibawah :
1. Kabel UTP Orange Putih Orange disatukan untuk menghubungkan pin
+5V (kabel USB Merah).
2. Kabel UTP Putih Hijau untuk menghubungkan pin + Data (kabel USB
Putih).
3. Kabel UTP Hijau menghubungkan pin – Data (kabel USB Hijau).
4. Kabel UTP Biru – Putih Biru dan Coklat – Putih Coklat disatukan untuk
menghubungkan Ground (kabel USB Hitam).
USB Female USB Male
Bahanbahan yang diperlukan untuk pembuatan kabel USB extender :
1. Kabel USB .
2. Kabel UTP panjang 4 m atau desesuaikan dengan kebutuhan.
3. Pipa kecil untuk melindungi sambungan kabel.
4. Rubber tape.
Langkah Kerja Kabel USB ekstender :
1. Siapkan material berikut.
2. Kupas selongsong luar pada kedua ujung kabel UTP +/ 3.5 cm.
3. Kupas ujung kabel (8 kabel) sehingga kabel kelihatan +/ 3 mm.
4. Potong kabel USB dan kupas selongsong luarnya +/ 3.5 cm.
5. Kupas ke empat ujung kabel pada ujungnya sehingga kabel kelihatan +/ 3
mm.
6. Pasang potongan pipa untuk melindungi sambungan kabel sebelum kabel
disolder.
7. Pasang selongsong kabel / kondom kabel untuk masingmasing
sambungan.
8. Setelah kabel disolder, panasi kondom kabel sampai menyusut sehingga
sambungan terlindungi.
9. Pipa pelindung diposisikan pada sambungan kabel kemudian kedua ujung
pipa diikat dengan rubber tape sehingga rapat dan cukup kuat.
