Joel Julian Siadari¹, Soetamso², Teha Tearalangi³. ¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Ilmu Terapan, Universitas Telkom

(1)

KEMBAR 0,3-3,0 GHZ TERMINAL 50 OHM SMA, SWR < 1,5, POLARISASI LINIER, GAIN > 2,14 DBI, TANPA FERIT

Joel Julian Siadari¹, Soetamso², Teha Tearalangi³

¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Ilmu Terapan, Universitas Telkom

Abstrak

Antena merupakan bangun transisi untuk penyepadan impedansi intrinsik ruang propagasi dengan impedansi karakteristik saluran transmisi. Antena juga dapat dikatakan sebagai penerima dan pelepas energi elektromagnetik dari ruang propagasi dan juga sebaliknya. Antena mengalami perkembangan yang luar biasa pesat, sehingga banyak produk antena yang memiliki kualitas tinggi dengan harga yang murah.

Pada proyek akhir ini dirancang berpita lebar yaitu antena Bicula Chebyshev-Bidirectional Kawat Kembar 0.3GHz–3 GHz Berterminal 50 Ω SMA, SWR < 1.5, Polarisasi Linier, Gain > 2.14 dBi, Tanpa Ferit. Antena ini merupakan antena dwitunggal yang terdiri dari dua buah kawat sejajar yang disisipi bahan dielektrika tanpa ferit dengan menggunakan catuan monopol segitiga 900 supaya berpita lebar.. Frekuensi kerja antena ini antara 300 MHz-3000 MHz sehingga dapat digunakan untuk layanan GSM 900 MHz, frekuensi CDMA 800 MHz dan frekuensi CDMA 450 MHz, Wifi 2.4 GHz, PCS, dan sebagainya.

Dari hasil pengukuran yang dilakukan, diperoleh hasil yang mendekati spesifikasi perancangan yaitu pada frekuensi 412 MHz-2814 MHz VSWR yang didapat < 1.5. Impedansi antena yang mendekati impedansi terminal 50 Ohm adalah (50.23- j3.975) Ω pada frekuensi 2100 MHz, pola radiasi unidireksional, polarisasi mendekati linier (elips), Gain yang diperoleh 3.2175dBi pada frekuensi 412 MHz, 6.185dBi pada frekuensi 1613 MHz, dan 5.115dBi pada frekuensi 2814 MHz.

Kata Kunci : antena dwitunggal, pita lebar, Chebyshev, monopol segitiga

Abstract

Antenna is a transition form that used to match the intrinsic impedance of propagation space with characteristics impedance of transmission line. Antenna can also be called as receiver and transmitter of electromagnetic energy. The Antenna was developed rapidly, so there are many products of high quality and cheap antenna.

In this final project, wide band antenna was applied. It is Two Strip Bicula Chebyshev – Biderctional Antenna 0.3 - 3 GHZ 50 Ω SMA Terminal, SWR < 1.5, Linear Polarization, Gain >

2.14 dBi, Without Ferrite. This antenna was a dwitunggal antenna consisted of twins wire which were interpolated with the dielectrics substance without ferrite by using triangle 900 monopole to produce wide band frequency. This antenna could work at frequency of 300 – 3000 MHz. That’s why, it can be used for GSM 900 MHz, CDMA 800 MHz and 450 MHz, Wifi 2.4 GHz, PCS, and etc.

From the result, which done of the measurement, commonly the result obtained which close from scheme specifications at frequency of 412 MHz-2814 MHz got VSWR all under 1.5. Antenna impedance, which close with terminal coaxial impedance 50 Ohm, was (50.23-j3.975)Ω in 2100 MHz frequency, radiation pattern bidirectional, polarization close with linear (ellipse), obtained gain 3.2175dBi at frequency of 412 MHz, 6.185dBi at frequency of 1613 MHz , and 5.115dBi at frequency of 2814 MHz.

Keywords : dwitunggal antenna, wide band, Chebyshev, triangle monopole

(2)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Definisi Antena Dan Pengertian Judul

Antena didefinisikan sebagai penyepadan impedansi intrinsik ruang propagasi dengan impedansi karakteristik saluran transmisi. Berdasarkan definisi Antena tersebut maka dalam Proyek Akhir ini dicoba membuat sebuah antena dengan judul ” Rancang Bangun Antena Bicula Chebyshev – Bidirectional Kawat Kembar 0,3 – 3,0 GHz, Impedansi Terminal 50 Ω SMA, SWR ≤ 1,5, Polarisasi Linier, Gain ≥ 2,14 dBi, tanpa Ferit”.

Adapun maksud dari judul tersebut yaitu Antena yang dirancang merupakan antena bicula yang merupakan antena dwitunggal 2 elemen dengan konsep paralel yang masing-masing impedansinya bernilai 100 Ω untuk menghasilkan impedansi input antena sebesar 50 Ω yang matching dengan impedansi terminal yang juga sebesar 50 Ω. Antena ini menggunakan dua buah kawat silindris yang dipipihkan sehingga menjadi strip. Strip ini disusun sejajar dengan dimensi yang sama dan di antara dua strip tersebut disisipi bahan dielektrika yang mempunyai nilai ε_rtertentu.

Antena ini menggunakan transformator λ/4 Chebyshev yang digunakan untuk menyepadankan impedansi ruang propagasi 377 Ω dengan impedansi karakteristik antena 100 Ω. Antena ini bekerja pada frekuensi 0,3 – 3,0 GHz menggunakan konektor SMA karena jenis konektor ini mudah dihubungkan dengan kumparan.

Keluaran yang diharapkan dari antena ini yaitu menghasilkan SWR ≤ 1,5, Polarisasi Linier, Gain ≥ 2,14 dBi. Pada perancangannya juga tanpa menggunakan Ferit (contohnya Balun) untuk menyepadankan impedansi antena dengan impedansi saluran transmisi.

(3)

1.2 Latar Belakang Masalah

Latar belakang dalam pemilihan judul proyek akhir Rancang Bangun Antena Bicula Chebyshev – Bidirectional Kawat Kembar 0,3 – 3,0 GHz, Impedansi Terminal 50 Ω SMA, SWR ≤ 1,5, Polarisasi Linier, Gain ≥ 2,14 dBi, tanpa Ferit adalah :

a. Pemilihan model “Bicula Chebyshev Kawat Kembar” merupakan suatu konsep yang telah ditawarkan dari dosen pembimbing 1 untuk antena pita lebar.

b. Pemilihan frekuensi 0,3 – 3,0 GHz agar dapat digunakan untuk berbagai layanan seperti GSM, CDMA, PCS, LAN, Wifi, dan lainnya.

c. Metode penyepadan Chebyshev merupakan salah satu metode penyepadanan untuk antena pita lebar bersifat Band Pass yang melewatkan frekuensi tertentu.

d. Kesederhanaan konstruksi dan penghematan bahan.

e. Untuk membuktikan hipotesis bahwa antena adalah konstruksi-transisi- saluran transmisi sebagai penyepadan impedansi intrinsik ruang-propagasi dengan impedansi karakteristik saluran pemandu elektromagnetik frekuensi radio.

1.3 Perumusan Masalah

Masalah yang dihadapi dalam perancangan antena ini adalah :

1. Bagaimana merancang dan membuat bangun Antena Bicula Chebyshev tanpa Ferit supaya memenuhi spesifikasi teknik yang direncanakan?

2. Bagaimana cara mengukur parameter Antena Bicula Chebyshev tanpa Ferit dengan menggunakan alat ukur yang tersedia di laboratorium?

3. Bagaimana cara menganalisis parameter antena yang dibuat?

(4)

BAB I PENDAHULUAN

RANCANG BANGUN ANTENA BICULA CHEBYSHEV – BIDIRECTIONAL KAWAT KEMBAR 0.3 – 3 GHZ, IMPEDANSI TERMINAL 50 Ω SMA, SWR < 1.5, POLARISASI LINIER, GAIN > 2.14 dBi, TANPA FERIT

3

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan penyusunan Proyek Akhir ini adalah :

1. Melakukan eksperimen (percobaan) membuat Antena Bicula Chebyshev – Bidirectional Kawat Kembar 0,3 – 3,0 GHz tanpa Ferit sesuai dengan spesifikasi perancangan.

2. Mengukur, menghitung dan menganalisis parameter dari antena sehingga dapat mengetahui kinerja dari antena yang telah dibuat.

3. Mampu membuat antena bicula hemat bahan dan konstruksi yang sederhana.

1.5 Batasan Masalah

Permasalahan yang dibahas dalam proyek akhir ini akan dibatasi oleh beberapa hal, antara lain:

1. Membuat antena yang hemat bahan dengan dielektrika yang mudah didapat 2. Menggunakan transformator λ/4 Chebyshev

3. Spesifikasi Antena

¾ Frekuensi kerja : 0,3 – 3,0 GHz

¾ Impedansi Terminal : 50 Ω koaksial SMA

¾ VSWR : ≤ 1,5 atau Γ = 0,2 _m

¾ Pola radiasi : Bidireksional

¾ Polarisasi : Linier

¾ Gain : ≥ 2,14 dBi (diukur)

¾ Konektor : SMA

¾ Catuan : Monopol kupu

(5)

I.6 Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan dalam pelaksanaan Proyek Akhir ini adalah sebagai berikut :

a. Studi literatur dan eksperimen.

Pada studi literatur dipelajari teori yang dibutuhkan dalam pelaksanaan proyek akhir ini melalui berbagai referensi buku maupun jurnal yang terkait selain itu juga melakukan penelitian tentang antena yang akan dibuat.

b. Perancangan dan Realisasi

Setelah studi literatur dilakukan, kemudian dilanjutkan dengan proses implementasi dari teori yang ada dalam desain antena.

c. Pengukuran

Setelah realisasi dilakukan, berikutnya dilakukan pengukuran parameter antena antara lain impedansi, bandwidth, VSWR, pola radiasi, polarisasi, dan gain yang menentukan kualitas suatu antena.

Pengukuran parameter menggunakan alat antara lain Network Analizer, Spektrum Analizer, Sweep Oscillator.

d. Analisis

Dari hasil pengukuran yang diperoleh, lalu dianalisis apakah sesuai dengan spesifikasi pada saat perancangan atau tidak? Hal ini perlu di lakukan untuk mengetahui gambaran kuantitatif terhadap perfomansi antena.

(6)

5

I.7 Sistematika Penulisan

Proyek akhir ini disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut : BAB I: PENDAHULUAN

Pada bab ini dibahas mengenai latar belakang permasalahan, pengertian judul, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, metode penelitian, sistematika penulisan, diagram alir, serta rencana kerja dan biaya.

BAB II: TINJAUAN TEORI

Pada bab ini berisikan uraian dasar teori antena yang berkaitan dengan antena yang dirancang.

BAB III: RANCANG BANGUN ANTENA

Pada bab ini berisikan rancang bangun Antena Bicula Chebyshev- Bidirectional Kawat Kembar 0,3 – 3,0 GHz Terminal 50Ω SMA yang sesuai dengan spesifikasi, gambar teknik, berikut unit penyesuai impedansi atau unit penyeimbang.

BAB IV: PENGUJIAN DAN ANALISIS HASIL PENGUJIAN Pada bab ini dibahas tentang alat yang digunakan dalam pengukuran dan pengujian antena yang meliputi pengukuran impedansi, pengukuran bandwidth dan VSWR, pengukuran pola radiasi, pengukuran polarisasi dan pengukuran gain berikut analisis hasil pengukuran.

BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini berisi kesimpulan atas hasil kerja yang telah dilakukan beserta rekomendasi dan saran untuk pengembangan dan perbaikan antena Bicula Chebyshev selanjutnya.

(7)

I.8 Diagram Alir Perancangan

Perancangan antena dalam proyek akhir ini mengikuti prosedur diagram alir di bawah ini yang diharapkan akan menghasilkan suatu antena prototipe dengan spesifikasi yang teruji.

≤

Gambar 1.1 Diagram Alir Perancangan Prototipe

Antena yang dirancang bangun akan diuji dengan persyaratan ruangan, instrumen dan spesifikasi yang baik, agar dapat menghasilkan pengukuran yang baik dengan tingkat kesalahan pengukuran yang minimal dan hasil yang maksimal. Adapun rencana pengujian parameter antena digambarkan dalam diagram alir pengukuran berikut :

(8)

7

SPESIFIKASI INSTRUMEN RUANG UJI

PEMODELAN (Penskalaan) PROTOTIPE

TATA RUANG

PENGUJIAN MODEL (Medan Jauh)

SIMPANGAN

SPESIFIKASI TOLERANSI

≤

MODEL

KONTRA PEMODELAN

UJI LAPANGAN PROTOTIPE

SIMPANGAN

SPESIFIKIASI TOLERANSI≤

PROTOTIPE SIAP GANDA Ya

Tidak Ya

Tidak

MODEL (TERSKALAKAN)REALITAS

Gambar 1.2 Diagram Alir Uji Prototipe

Dalam proses pengujian parameter antena dibutuhkan beberapa alat ukur yang sesuai dengan spesifikasi teknis antena yang dirancang.

Tabel 1-1 Alat Ukur untuk Pengujian Antena

No Parameter Pengujian Alat Yang Diperlukan Lokasi Peminjaman 1 Impendansi Network analyzer (≤3GHz) Lab. Microwave

2 VSWR Network analyzer (≤3GHz) Lab. Microwave

3 Bandwidth (lebar pita) Network analyzer (≤3GHz) Lab. Microwave

4 Gain (Penguatan) Sweep Oscilator Lab. Microwave

Spectrum Analyzer Lab. Microwave Antena Referensi Lab. Microwave Holder (tiang penyangga) Lab. Microwave 5 Pola Radiasi Sweep Oscilator Lab. Microwave Spectrum Analyzer Lab. Microwave Holder (tiang penyangga) Lab. Microwave

6 Polarisasi Sweep Oscilator Lab. Microwave

Spectrum Analyzer Lab. Microwave Holder (tiang penyangga) Lab. Microwave

(9)

1.9 Rencana Kerja dan Biaya

Tabel 1-2 dan 1-3 menunjukkan alokasi waktu dan biaya pengerjaan proyek akhir.

Tabel 1-2 Alokasi Waktu Pengerjaan Proyek Akhir

Bln I Bln II Bln III Bln IV

Minggu 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Studi Literatur dan Perancangan

Prototype Antena

Pencarian dan Pengukuran bahan Dielektrika

Pembuatan Antena dan Troubleshooting

Pengukuran

Parameter Antena di Dalam Ruangan

Pengukuran

Parameter Antena di Luar Ruangan

Analisis Penyusunan

Laporan

Tabel 1-3 Biaya Pengerjaan Proyek Akhir

No Jenis Bahan Jumlah Harga Satuan Total 1 Konektor SMA female 1 Rp24.000,00 Rp 24.000,00 2 PCB ( 41.5 cm x 2cm) 1 Rp 21.600,00 Rp 21.600,00

4 Dielektrika Rp 5.000,00 Rp 5.000,00

4 Pelindung Antena 1 Rp. 2.500,00 Rp. 2.500,00

7 Lem Kertas 1 Rp 1.000,00 Rp 1.000,00

Total Biaya Rp 54.100,00 Pada kenyataannya rencana alokasi waktu menyimpang dari rencana alokasi waktu tersebut. Untuk rencana biaya pengerjaan proyek akhir sudah sesuai dengan harga di pasar.

November 2009 Februari 2009

(10)

47 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan eksperimen membuat rancangbangun dan pengukuran “Antena Bicula Chebyshev-Bidirectional 0,3 – 3,0 GHz, Impedansi Terminal 50Ω SMA, SWR < 1,5, Polarisasi Linier, Gain > 2,14 dBi, Tanpa Ferit” maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Antena memiliki VSWR semua dibawah 1,5 pada frekuensi 412 – 2814 MHz (mendekati spesifikasi yang diharapkan) dan untuk toleransi SWR <

2 mencakup frekuensi yang diharapkan yaitu 300 – 3000 MHz 2. Pola radiasi antena Bidireksional (memenuhi spesifikasi) 3. Polarisasi antena ellips (mendekati spesifikasi).

4. Gain yang diperoleh 3,2175dBipada frekuensi 412 MHz , 6,185dBi pada frekuensi 1613 MHz , dan 5,115dBi pada frekuensi 2814 MHz. Semua Gain pada frekuensi tersebut memenuhi spesifikasi yaitu ≥ 2,14dBi.

5. Nilai impedansi terminal antena adalah (50,23-j3,975) Ω pada frekuensi 2100 MHz.

5.2 Saran

Untuk meningkatkan kualitas dan performansi antena bicula chebyshev kawat kembar menjadi lebih baik lagi maka perlu diperhatikan hal- hal sebagai berikut:

1. Bahan dielektrika yang digunakan sebaiknya mempunyai nilai yang sama dengan nilai dielektrika hasil perancangan agar tidak terjadi penyimpangan frekuensi kerja dan penyepadanan impedansi antena dengan impedansi terminal lebih akurat.

2. Kalibrasi alat saat pengukuran harus lebih diperhatikan agar hasil pengukuran yang didapat tidak menyimpang.

3. IT Telkom perlu membuat ruang tanpa gema agar pengukuran lebih akurat 4. Menggunakan antena pencil beam sebagai antenna referensi dalam

pengukuran agar didapatkan hasil pengukuran yang bagus.

(11)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Abdullah Yusuf, Soetamso: Rancang Bangun Antena Dwi Cula Tschebyscheff pada Frekuensi 1 SM 2, 2400 Mhz (± 500 Mhz), STT Telkom, Bandung, 2006.

[2] Balannis,CA.: Antenna Theory, Analisys, and Design, John Wiley and Sons., New York, 1982.

[3] Krauss,J.D, Marhefka, Ronald J: Antennas for All Applications. Mc-Graw Hill International 3^rdedition, 2002.

[4] Pozar, David M: Microwave Engineering, John Wiley & Sons., Canada, 2003.

[5] Soetamso: Pembelajaran Teknik Antena Inkuiris Menuju Kompetensi Rekayasa, Jurusan Teknik Elektro STT Telkom, 2007.

[6] Soetamso, Drs. : Buku catatan teknik Antena, STT Telkom, 2007.

[7] Soetamso, Drs., 2008, Beberapa Abstrak Proposal PA & TA Tentang Rekayasa Antena Dwitunggal dan Bhineka Tunggal Ika Pita Lebar, Institut Teknologi Telkom, Bandung.

[8] Wulandari Lucia, Soetamso, Tearalangi: Antena Dwitunggal Chebyshev 400 MHz – 1000 MHz Dua Strip 150 Ω berferit berterminal SMA, STT Telkom, Bandung, 2008.