RANCANG BANGUN ANTENA DWITUNGGAL SATU KAWAT STRIP CHEBYSHEV 250 OHM BERFERIT MENGGUNAKAN KONEKTOR SMA 50 OHM UNTUK
WILAYAH 400 MHZ SAMPAI 1000 MHZ
Remika¹, Soetamso², Kris Sujatmoko ³
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Ilmu Terapan, Universitas Telkom Abstrak
Antena merupakan suatu perangkat yang digunakan sebagai penyepadan antara impedansi ruang propagasi dengan impedansi saluran transmisi (Soetamso, 2004). Dari defenisi tersebut maka akan dibuat suatu antena yang berpita lebar dan mudah dalam pembuatannya.
Antena yang dirancang dan direalisasikan pada proyek akhir ini adalah Antena Dwitunggal Satu Kawat Strip Chebyshev 250 Ohm Berferit Menggunakan Konektor SMA 50 Ohm. Antena ini menggunakan konstruksi saluran yang terdiri kawat strip yang disejajarkan dengan ground, yang diantaranya terdapat bahan dielektrika. Metode Penyepadan Chebyshev digunakan sebagai penyepadan antara impedansi ruang propagasi dengan impedansi antena. Sedangkan untuk menyepadankan impedansi antena dengan saluran digunakan ferit.
Antena ini dirancang berpita lebar sehingga mampu melewatkan banyak frekuensi dan menghemat feeder. Jenis layanan yang dapat bekerja dintara frekuensi 400 MHz sampai 1000 Mhz antara lain flexi (800 MHz), GSM (900 MHz) dan ceria (450 MHz).
Dari hasil pengukuran yang dilakukan, secara umum diperoleh hasil yang mendekati spesifikasi perancangan yaitu pada VSWR ≤ 1.563 sehingga bandwith antena yang dihasilkan sesuai dengan spesifikasi awal yaitu 600 MHz dan impedansi antena yang mendekati impedansi terminal 50 Ohm adalah 60 + j250 Ω pada frekuensi 1000 MHz. pola radiasi unidireksional, polarisasi
mendekati linier (elips), Gain yang diperoleh 7.007 dBi Pada frekuensi 400 MHz, 11.943 dBi pada frekuensi 700 MHz , 12.075dBi pada frekuensi 1000 MHz.
Kata Kunci :
-Abstract
Antenna is a matching device between intrinsic impedance of propagation media and
characteristic impedance of radio transmission line (Soetamso, 2004). From the definition, writer will try to make a antenna which have width band and easy to make it.
Antenna is designed and realiazed that Antena Dwitunggal One Wire Strip Chebyshev 250 Ohm Used Ferit and SMA Connector 50 Ohm. The Antenna used a wire which paralel with ground, between strip wire and ground there dielectric. Matching chebyshev method is used as mathing intrinsic impedance of propagation spaces with characteristic impedance of radio. However, to match antenna impedance with transmission line used ferit.
This antenna is designed has a width band so it can pass many frequency and economizing the feeder. Type of services which can work between frequency 400 MHz to 1000 MHz are flexi (800 MHz), GSM (900 MHz) and ceria (450 MHz).
From the measuring, generally, it is gotten that the design of antenna is near to specification design which have VSWR ≤ 1.563 so that bandwidth of antenna is 600 MHz and impedance of antenna which is near to impedance terminal 50 Ohm is 60 + j25 Ω at 1000 MHz. The shape of polaradiatian is unidirectional, the shape of polarisasi near to linier (ellips), gain 7.007 dBi at 400 MHz, 11.943 dBi at 700 MHz, 12.075 at 1000 MHz.
-BAB I PENDAHULUAN
1.1 Pengertian Judul dan Definisi Antena
Antena didefinisikan sebagai penyepadan impedansi intrinsik ruang propagasi dengan impedansi karakteristik saluran transmisi (soetamso, 2004). Berdasarkan pengertian Antena tersebut maka dalam Proyek akhir ini akan dicoba membuat sebuah antena dengan judul ”RancangBangun Antena Dwitunggal Satu Kawat Strip Chebyshev 250 Ohm Berferit Menggunakan Konektor SMA 50 Ohm”. Antena Dwitunggal Satu Kawat Strip Chebyshev merupakan antena yang terdiri dari satu strip yang disejajarkan dengan ground berbentuk setengah lingkaran. Ground dibentuk setengah lingkaran dengan asumsi mampu mencakup seluruh medan elektrik dari strip yang disejajarkan. Diantara strip dan ground terdapat suatu bahan dielektrika dan tersusun secara Chebyshev. Antena yang bekerja pada frekuensi 400 sampai 1000 MHz ini merupakan antena pita lebar karena dapat melewatkan banyak frekuensi dan dapat menghemamat feeder saluran RF. Impedansi input antena adalah 250 Ohm yang akan disepadankan dengan saluran transmisi 50 Ohm menggunakan ferit, sedangkan alasan menggunakan konektor SMA adalah karena jenis konektor ini mudah dihubungkan dengan kumparan.
1.2 Latar Belakang Masalah
Latar belakang dalam pemilihan judul proyek akhir RancangBangun Antena Dwitunggal Satu Kawat Strip Chebyshev 250 Ohm Berferit Menggunakan Konektor SMA 50 Ohm adalah :
a. Antena merupakan sebuah perangkat penting untuk mendukung sistem telekomunikasi radio.
b. Pemilihan frekuensi 400 sampai 1000 MHz agar dapat mencakup frekuensi yang digunakan pada Flexi 800 MHz, GSM 900 MHz, CERIA 450 MHz.
c. Pemilihan model “Dwitunggal Satu Kawat Strip Chebyshev” merupakan suatu konsep yang telah ditawarkan dari dosen pembimbing1 untuk antena pita lebar.
d. Adanya 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
Berdasarkan latar belakang di atas, maka masalah yang akan diteliti dapat dirumuskan sebagai berikut :
a. Bagaimanakah perancangan suatu antena dwi tunggal chebyshev berdasarkan spesifikasi yang telah ditentukan?
b. Bagaimanakah cara pembuatan antena dwi tunggal chebyshev tersebut?
c. Bagaimanakah hasil pengujian parameter-parameter dari antena dwi tunggal chebyshev yang telah dibuat?
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan pembuatan proyek akhir ini adalah:
a. Melakukan percobaan (eksperimen) membuat antena dwitunggal satu kawat strip chebyshev.
b. Dapat memperoleh informasi mengenai kinerja antena dwitunggal satu kawat strip chebyshev pada frekuensi 400 sampai 1000 MHz.
c. Mampu membuat antena pita lebar yang mudah, biaya murah tetapi tidak mengabaikan nilai kualitas antena.
1.5 Batasan Masalah
Adapun yang menjadi batasan Masalah Proyek akhir ini meliputi spesifikasi teknis Antena Dwitunggal chebyshev yang akan dirancang antara lain:
1. frekuensi kerja : 400 Mhz – 1000 Mhz 2. Impedansi terminal : 50 Ω (koaksial)
3. VSWR : ≤ 1,5
4. Pola radiasi : uni directional
5. Polarisasi : linier
6. Gain : > 2.14 dBi
7. Konektor : SMA
1.6 Metode Penelitian
Proyek akhir ini menggunakan metode sebagai berikut: a. Studi literatur dan eksperimen.
Mempelajari teori - teori yang dibutuhkan dalam pelaksanaan proyek akhir ini melalui berbagai referensi buku-buku maupun jurnal – jurnal yang terkait dan juga melakukan penelitian tentang antena yang akan dibuat. b. Perancangan dan Realisasi
Setelah studi literatur dilakukan, kemudian dilanjutkan dengan proses perancangan dan implementasi atau perealisasian dari teori-teori yang ada dalam desain antena
c. Pengukuran
Setelah realisasi dilakukan, berikutnya dilakukan pengukuran parameter yang menentukan kualitas suatu antena. Pengukuran parameter-parameter tersebut menggunakan alat Network Analyzer, Spectrum Analyzer, dan Function Generator.
d. Analisis
Dari hasil pengukuran yang diperoleh, maka akan dianalisis apakah sudah sesuai dengan spesifikasi pada saat perancangan. Hal ini diperlukan untuk mendapatkan gambaran kuantitatif terhadap perfomansi antena.
Sistematika penulisan yang digunakan pada proyek akhir ini adalah: a. BAB I: PENDAHULUAN
Berisikan uraian singkat mengenai latar belakang permasalahan, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, metode penelitian serta sistematika penulisan.
b. BAB II: TINJAUAN TEORI
Berisikan uraian dasar-dasar teori antena yang berkaitan dengan antena yang dirancang.
c. BAB III: RANCANG BANGUN ANTENA
Berisikan rancang bangun Antena Dwitunggal satu kawat strip chebyshev 250 Ohm Berferit Menggunakan Konektor SMA 50 Ohm yang sesuai dengan gambar teknik, berikut unit penyesuai impedansi atau unit penyeimbang.
d. BAB IV: PENGUJIAN DAN ANALISIS HASIL PENGUJIAN
Berisikan pengujian antena yang meliputi pengukuran impedansi, pengukuran VSWR, pengukuran pola radiasi, pengukuran polarisasi dan pengukuran gain berikut analisis dan komentar hasil pengukuran.
e. BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN
Berisikan kesimpulan dan saran untuk perbaikan kinerja sistem antena dwitunggal satu kawat strip chebyshev.
1.8 Diagram Alir Perancangan dan Pengujian 1.8.1 Diagram Alir Perancangan
Adapun dalam merancang bangun antena dalam proyek akhir ini mengikuti prosedur diagram alir di bawah ini yang diharapkan akan menghasilkan suatu antena prototipe dengan spesifikasi yang teruji (Soetamso, 2004).
MOTTO TEKNOLOGI PRODUK QCD HEMATTEM5O PRIORITASI SPESIFIKASI TEORI Hukum,aksioma, Formula,dll HIPOTESIS Gambar Konstruktif PERANCANGAN
Gambar Teknik Konstruktif Verifikas Ukuran Bahan & Komponen
PEMBANGUNAN
Verifikasi bentuk = Perakitan Komponen & Bahan sesuai Gambar Teknik
PENGUJIAN Verifikasi Mutu SIMPANGAN SPESIFIKIASI TOLERANSI ≤ Ya Tidak PROTOTIPE MULAI SELESAI JUDUL = TUJUAN PROTOTIPE - BERSPEK
1.8.2 Diagram Alir Pengujian
Untuk pengujian dari antena yang dirancang bangun, mengikuti diagram alir pengujian antena dibawah ini, dimana antena diuji dengan persyaratan ruangan, instrumen dan spesifikasi yang baik, agar dapat menghasilkan pengukuran yang baik. Dalam arti bahwa, tingkat kesalahan pengukuran yang minimal dan hasil yang maksimal (Soetamso, 2004).
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 Tid ak Ya Tid ak MULAI SELESAI
Gambar 1.2 Diagram Alir Pengujian Prototipe
Dalam PA ini hanya sampai pada model prototipe, yang berguna untuk antena real sesuai permintaan.
1.9 Rencana Kerja dan Biaya
Tabel 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 menunjukkan rencana alokasi waktu, biaya dan rencana pengujian pengerjaan proyek akhir dan kenyataannya rencana alokasi waktu menyimpang dari rencana alokasi waktu tersebut. Untuk rencana biaya pengerjaan proyek akhir sudah sesuai dengan harga di pasar.
Tabel 1-1 Alokasi Rencana dan Realisasi 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 Perancangan dan Pembuatan Pengukuran dan Troubleshooting Pengujian Subsistem Pengujian Terintegrasi Analisa Penyusunan Laporan
Tabel 1-2 Rencana Biaya Pengerjaan Proyek Akhir
Tabel 1-3 Realisasi Biaya Pengerjaan Proyek Akhir
NAMA BAHAN HARGA(Rp)
Konektor SMA 25.000,00
Lain - lain 25.000,00
Total 50.000,00
NAMA BAHAN HARGA(Rp)
Plat tembaga 17.500,00
1.10 Rencana Pengujian
Tabel 1-4 Rencana dan Realisasi Pengujian
Dalam pengujian Antena Dwi Tunggal Satu Kawat Strip Chebyshev terdapat perubahan alat yang diperlukan yaitu antena referensi (yagi uda) diubah menjadi antena dipole karena dapat bekerja pada frekuensi 400 samapai 1000 mHz.
Konektor SMA 25.000,00
Balun/Toroid (1.4mm) 5.000,00
Ring ferrit Core 1m 1.000,00
Aluminium 20.000 Total 68.500,00
No. Pengujian Alat Yang Diperlukan Lokasi Peminjaman
1 Impedansi Network Analyzer (300 kHz-3 GHz) Lab. Microwave
2 Gain Sweep Oscilator Lab. Microwave
Spectrum Analyzer Lab. Microwave
Antena Referensi (yagi uda) Lab. Microwave
Holder (tiang penyangga) Lab. Microwave
3 Pola Radiasi Sweep Oscilator Lab. Microwave
dan Polarisasi Spectrum Analyzer Lab. Microwave
Holder (tiang penyangga) Lab. Microwave
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Setelah melakukan rancangbangun antena Dwitunggal satu kawat strip chebyshev pada frekuensi 400 MHz sampai 1000 MHz 250 Ohm berterminal SMA maka dapat diambil kesimpulan antara lain:
1. Antena memiliki VSWR ≤ 1.563 pada frekuensi 400 MHz sampai 1000 MHz (memenuhi spesifikasi)
2. Pola radiasi antena pada frekuensi 400 MHz, 700 MHz, dan 1000 MHz semuanya Unidireksional (memenuhi spesifikasi). Polarisasi antena ellips (mendekati spesifikasi)
3. Gain yang diperoleh 7.007 dBi pada frekuensi 400 MHz , 11.943 dBi pada frekuensi 700 MHz , dan 12.075 dBi pada frekuensi 1000 MHz. Semua Gain pada frekuensi tersebut memenuhi spesifikasi yaitu ≥ 2.14dBi.
Nilai impedansi terminal antena adalah (60+j25) Ω pada frekuensi 1000 MHz. Semua hasil pengukuran telah memenuhi spesifikasi yang telah ditentukan.
5.2 Saran
Untuk meningkatkan performansi antena dwitunggal satu kawat strip chebyshev menjadi lebih baik lagi maka perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut:
1. Sebaiknya Bahan dielektrika yang digunakan sama dengan nilai dielektrika hasil perancangan agar tidak terjadi penyimpangan frekuensi kerja dan penyepadanan impedansi antena dengan impedansi terminal lebih akurat.
2. Pengkalibrasian alat perlu diakuratkan lagi.
3. Keakuratan ukuran dalam konstruksi antena turut mempengaruhi performansi antena yang akan diukur.
4. Perbandingan lilitan dengan toroida sebagai penyepadan sebaiknya disesuaikan dengan perhitungan agar pemadanan dengan impedansi terminal tidak terlalu menyimpang.
5. Perlu dibuat ruang tanpa gema di IT Telkom agar hasil pengukuran tepat.
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah, Yusuf dan Soetamso. 2006. Rancang Bangun Antena Dwi Cula Tschebyscheff pada Frekuensi 1 SM 2, 2400 Mhz (± 500 Mhz). STT Telkom, Bandung.
Adriansyah, Nachwan Mufti, ST. 2001. ” Slide Mata Kuliah Antena”. STT Telkom.
Balannis,CA. 1982. ”Antenna Theory : Analisys and Desain”, John Wiley and Sons.
Jasik, Henry. 1961. “Antenna Engineering Handbook”. Mc Graw Hill Book Company 1stedition.
Krauss,J.D. 2002. Antennas for All Applications. Mc-Graw Hill International 3rd edition.
Laboratorium Antena dan Microwave. 2003. “Short Course of Antennas Module: Design & Realization”. STT Telkom.
Pozar,David M. 2004. Microwave Engineering. John Wiley & Sons 3rd edition.
Soetamso, Drs. 2004. “Diktat Kuliah Sistem Antena”. STT Telkom.
Sitepu, Elva dan Soetamso. 2008. Rancang Bangun Antena Dwitunggal 2 strip eksponensiel pada frekuensi terendah 900MHz 150 Ohm
