DESAIN DAN IMPLEMENTASI ANTENA TELEX 2x λ UNTUK KOMUNIKASI RADIO PADA FREKUENSI VHF DI AREA URBAN

DESAIN DAN IMPLEMENTASI ANTENA TELEX 2x λ UNTUK KOMUNIKASI RADIO PADA FREKUENSI VHF DI AREA URBAN

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF ANTENNA TELEX 2x λ FOR RADIO COMMUNICATION AT VHF FREQUENCY IN URBAN AREA

Yanuaryaz Achmad Nur Widaputra ^[1] , Prasetyo Yuliantoro ^[2] , Eka Setia Nugraha ^[3]

1),2)

Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Telekomunikasi dan Elektro,

3)

Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Telekomunikasi dan Elektro,

1),2),3)

Jl. D.I. Panjaitan No.128, Karangreja, Purwokerto Kidul, Kec. Purwokerto Seatanl.,Kabupaten Banyumas, Jawa Tengah 53147

18101230@ittelkom-pwt.ac.id ^[1] , prasetyo@ittelkom-pwt.ac.id ^[2] , eka_nugraha@ittelkom-pwt.ac.id ^[3]

Abstract – Handy Talkir (HT) is a communication device that relatively used today.Telex Antenna 2x λ is one of the most popular HT antennas, but this antenna has a weakness in range of coverage.

Telex antenna 2x λ have two vertical element with length 1,13 meters, loading coil and 8 rod conductor length 45,2 centimeter.

Before manufacturing,Telex Antenna 2x λ design by software MMANA-GAL and when measuring, telex antenna 2x λ operate at a frequenct of 157,580 MHz, VSWR 1, gain 10,05 dB, bandwidth 11 MHz and range of coverage is 6 kilometers.

Keywords : Telex Antenna 2x λ, Handy Talkie, MMANA-GAL

Abstract - Handy Talky (HT) merupakan perangkat komunikasi yang masih banyak dipergunakan mengingat secara harga lebih ekonomis untuk dimiliki. Antena telex menjadi salah satu antena HT yang banyak diminati, namun antena ini memiliki kelemahan pada jarak jangkauannya.

Antena Telex 2x λ memiliki dua elemen vertikal dengan panjang tiap elemen nya 1,13 meter, loading coil serta 8 buah ground plane dengan panjang 45,2cm.

Sebelum pabrikasi, Antena Telex 2x λ didesain menggunakan software MMANA-GAL, dan saat dilakukan pengukuran Antena Telex 2x λ beroperasi pada frekuensi 157,580 MHz dengan VSWR 1, gain 10,05 dB, bandwidth 11 MHz serta jarak jangkauan 6 kilometer.

Kata kunci : Antena Telex 2x λ, Handy Talkie (HT), MMANA- GAL

I. PENDAHULUAN

Pada penelitian yang dilakukan oleh Indra Jaya, Cahyo Mustiko O.M dan Abdullah Zainuddin pada tahun 2016 mengenai “Desain dan Implementasi Antena Telex 2x λ Untuk Aplikasi Sistem Penyiaran Radio FM” melakukan perancangan Antena Telex λ yang ditujukan untuk penyiaran radio FM. Antena bekerja pada frekuensi 98MHz dengan menghasilkan S

11

= -16,62 dan VSWR = 1,346 pada hasil simulasi, sedangkan pada hasil pengukuran menggunakan VNWA antena beroperasi pada frekuensi 99 MHz dengan S

11

= -19,28 dan VSWR = 1,24. Gain tertinggi antena didapatkan sebesar 5,10 dBi pada frekuensi 97 MHz sedangkan pada frekuensi 99 MHz hanya sebesar 4 dBi [6].

Pada penelitian yang dilakukan oleh Dwi Aryanta , Lita Lidyawati , Mulia Eza Akma pada Tahun 2018 tentang

“Antena J-Pole Berbahan Aluminium Rod pada Komunikasi Handy Talky” Hasil realisasi kedua antena diperoleh gain antena 1 dan 2 masing-masing sebesar 6,23 dB dan 6,34 dB, dimana VSWR didapatkan 1,27 dan 1,16. Nilai Return Loss masing-masing antena sebesar -18,58 dB dan -22,48 dB.

Antena yang diaplikasikan ini juga menambah jarak jangkau HT yang digunakan sejauh 2,46 km dari penggunaan antena existing[11].

Berdasarkan kajian pustaka, maka penulis melakukan penelitian tentang

cara meningkatkan jarak jangkauan HT dengan Antena Telex 2x λ

sebagai radio komunikasi dengan menggunakan

perbandingan bahan kawat pada loading coil.

II. METODE PENELITIAN

Dalam proses desain dan implementasi antena telex 2x λ diperlukan alur penelitian untuk mengetahui proses yang terjadi. Berikut alur tahapan penelitiannya dibawah ini :

Gambar 1 Diagram Alir Penelitian

Pada penelitian ini, langkah pertama yang dilakukan adalah menentukan parameter antena yaitu frekuensi kerjanya, setelah didapatkan frekuensi kerja maka dapat dilakukan perhitungan untuk mencari ukuran dimensi antena yang akan diteliti. Setelah didapatkan dimensi antena, masukan nilai dimensi tersebut kedalam software yang digunakan untuk dilakukan simulasi terlebih dahulu sebelum tahap pabrikasi, jika hasil simulasi menunjukkan bahwa antena memiliki nilai parameter yang telah memenuhi spesifikasi maka dapat dilanjutkan dengan pembuatan antenanya. Apabila antena telah selesai dipabrikasi, lakukan

pengukuran dan pengambilan data parameternya lalu bandingkan antara perhitungan dengan rumus, menggunakan alat ukur serta simulasi. Setelah didapatkan perbandingannya lakukan analisis untuk mendapatkan kesimpulan.

A. Spesifikasi Antena

Spesifikasi antena yang didapatkan dari pengukuran menggunakan rumus dan alat ukur dapat dilihat pada tabel 1 dibawah ini :

Tabel 1. Spesifikasi antena berdasarkan pengukuran

Parameter Nilai

Bahan Loading Coil Perak Frekuensi kerja 157,580 MHz

Impedansi 50 ohm

VSWR 1,1 : 1

Gain 10,05 dB

Panjang total 276 cm ( 2,76 m) Bandwidth (1,5 :1 VSWR) 11 MHz B. Desain dan Pembuatan Antena

Desain dan pembuatan antena telex 2x λ menggunakan beberapa batang konduktor aluminium yang disusun secara vertikal dan akan bekerja pada frekuensi 157,580 MHz. Bentuk dari antena telex yang akan dibuat dapat dilihat pada gambar 2 berikut :

Gambar 2 Desain Antena Telex 2x λ

Setelah diketahui bentuk desain antena yang akan dibuat

maka selanjutnya tahap pabrikasi atau pembuatan antena

telex 2x λ, pembuatan antena tersebut dapat dilihat pada

gambar dibawah ini :

(a) (b)

(c)

Gambar 3. Hasil Pabrikasi Antena (a) elemen vertikal (b) loadingcoil dan (c) groud plane

Pada gambar 3 elemen vertikal memiliki panjang 1,13 meter, sehingga jika 2elemen menjadi 2,26 meter. Lalu pada loading coil merupakan kawat yang berbahan dari perak dengan panjang 45 cm serta diameter kawatnya 1,5 mm.Ketiga terdapat groundplane yaitu 8 pipa aluminium dengan panjang 45cm, groundplane terdiri dari 2bagian yaitu radial atas dan radial bawah dengan masing-masing berjumlah 4 pipa yang memiliki arah berlawanan.

C. Perhitungan Matematis Antena

1. Rentang frekuensi dalam VHF yang digunakan adalah 152,58 MHz – 162,58 MHz sehingga agar antena bekerja secara optimal maka frekuensi tengahnya adalah :

f

c

= ^{f h + f l}

2 = 152,58 + 162,58

2 = 157,58 MHz (1) 2. Panjang Gelombang (λ)

λ = ^c f = ^{3 x}

157,68 x = 1,903 meter (2)

3. Perhitungan dimensi antena yang akan dihitung yaitu batang aluminium yang akan disusun secara vertikal.

λ.k = x 1,903 x 0,95 = 1,1299 m (3) Jadi untuk panjang tiap elemen vertikal yang digunakan sepanjan 1,13 meter.

4. Perhitungan groundplane pada antena telex yang akan dihitung adalah panjang sisi miring (Prad) dan tinggi jarak antara radial atas dan radial bawah, yang didapatkan melalui rumus berikut :

- Panjang sisi miring ground plane

(4)

- Tinggi jarak antar radial, menggunakan rumus pendekatan segitiga siku-siku :

t = 0,7071 x 45,2 = 32 cm (5)

5. Perhitungan loading coil, pada antena telex menghitung jumlah lilitan dengan menggunakan pendekatan mencari jumlah lilitan pada konduktor dan impedansi :

Diketahui = 75 ohm dan = 50 ohm,

= _{( )}

= 75 Ω ₍ ^Ω

Ω Ω) = 106,08 Ohm (6) Mencari L (induktansi) untuk menentukan jumlah lilitan

= 2 = 106,08 Ω 2 3,14 (157,58 10 )

= 0,107 μ (7)

t

Prad λk = 1,903 x 0,95 = 0,452 m = 45,2 cm

θ

t Prad

Cos θ = Cos 45

^o

=

, 0,7071 =

,

Maka jumlah lilitan dapat dihitung dengan persamaan:

= ^{( )}

,

= (9 0,75 + 10 0,452) 0,107 0,39 0,58

= 3,03 lilit ≈ 3 lilit (8)

D. Metode Pengukuran

1. Pengukuran VSWR dilakukan menggunaka alat ukur SWR Analyzer dengan cara menghubungkan antara antena telex dengan SWR Analyzer menggunakan saluran transmisi kabel RG 8, yang dapat dilihat pada gambar 4 dibawah ini.

Gambar 4 Pengukuran VSWR

2. Pengukuran Gain Antena, menggunakan metode 2 antena. Pada pengukuran gain menggunakan alat ukur Spectrum Analyzer, seperti gambar 5 dibawah ini.

a. Rangkaian peralatan untuk mengukur gain antena referensi (dipole)

Gambar 5 Pengukuran Gain Antena Referensi

b. Rangkaian alat untuk mengukur gain antena telex 2x λ (AUT) atau antena existing

Gambar 6 Pengukuran Gain Antena Telex 2x λ

Proses pengukuran gain antena telex 2x λ dilakukan di luar ruangan dengan jarak antar antena 10 meter.

III. HASIL DAN ANALISA A. Hasil Simulasi

Simulasi dilakukan menggunakan software MMANA- Gal untuk mengetahui desain dan parameter antena yang akan dibuat.

1. Impedansi

Gambar 7. Impendasi hasil simulasi

Gambar 7 diatas merupakan grafik nilai impedansi pada rentang frekuensi 155,58 – 159,58 MHz, dan didapatkan nilai impedansi pada frekuensi 157,58 MHz sebsar 50 Ω (Ohm).

2. VSWR

Gambar 8 VSWR hasil simulasi

Gambar 8 merupakan hasil nilai VSWR pada simulasi

antena telex 2x λ dan didapatkan nilai VSWR 1,0

pada frekuensi tengah 157,58 MHz.

3. Gain

Gambar 9 Gain Hasil Simulasi

Gambar 9 adalah nilai Gain yang didapatkan antena pada simulasi software, simulasi antena telex 2x λ menghasilkan gain sebesar 9,2 dB pada frekuensi 157,58 MHz.

4. Pola Radiasi

Gambar 10 Pola Radiasi Hasil Simulasi

Pada gambar 10 diatas yaitu pola radiasi yang dihasilkan oleh simulasi antena telex 2x λ. dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa secara horizontal persebaran energi merata ke segala arah, yang artinya antena telex 2x λ memiliki pola radiasi omnidireksional.

B. Hasil Pengukuran 1. VSWR

(a) (b)

Gambar 11 VSWR Hasil Alat Ukur (a) antena existing (b) antena telex 2x λ

Dari gambar 11 didapatkan hasil pengukuran parameter VSWR menggunakan alat ukur SWR Analyzer. Pada frekuensi 157,580 MHz hasil VSWR yang didapatkan pada antena existing dengn loading coil tembaga adalah 1.0, dan pada antena telex 2x λ dengan loading coil perak juga memiliki VSWR 1.0.

2. Gain

(a) (b)

(c)

Gambar 12 Daya Hasil Alat Ukur (a) Antena Referensi Dipole (b) Antena Existing (c) Antena Telex 2x λ

Pada pengukuran gain antena, menggunakan alat ukur spectrum analyzer untuk mencari Daya Maksimum yang didapatkan oleh antena pada frekuensi 157,580MHz dan setelah itu dimasukkan kedalam rumus perhitungan gain.

Gambar 12 (a) merupakan hasil pengukuran Daya pada antena referensi dipole yang menghasilkan daya sebesar -12,2 dBm dengan gain nya 2,15dB.

Lalu pada gambar 12 (b) adalah hasil dari pengukuran daya maksimum yang diterima oleh antena existing sebesar -5,2 dBm, sehingga jika dihitung menggunakan persamaan sebagi berikut :

G

AUT

= G

REF

+ ((P

AUT

) – (P

REF

)) = 2,15 + ((-5,2) – (-12,2))

= 9,15 dB (9)

Sehingga, berdasarkan persamaan diatas gain

yang dihasilkan oleh antena existing adalah sebesar

9,15 dB.

Dan pada gambar 12 (c) merupakan hasil pengukuran daya maksimum yang diterima oleh antena telex 2x λ sebesar -4,3 dBm. Sehingga gain yang dihasilkan dapat dihitung melalui persamaan dibawah ini :

G

AUT

= G

REF

+ ((P

AUT

) – (P

REF

)) = 2,15 + ((-4,3) – (-12,2))

= 10,05dB (10)

Dari persamaan (10) diatas, dapat disimpulkan bahwa gain yang dihasilkan oleh antena telex sebesar 10,05 dB, dimana mengalami peningkatan 0,9 dB dari antena existing.

3. Bandwidth

Dalam menghitung bandwidth , penulis menggunakan nilai VSWR yang diukur dengan batas atas tertinggi adalah 1.5, grafik bandwidth yang dihasilkan dapat dilihat melalui gambar dibawah ini.

(a)

(b)

Gambar 13 Grafik Bandwidth (a) antena existing (b) antena telex 2x λ

Pada gambar 13 diatas adalah grafik nilai VSWR untuk menentukan bandwidth antena. Gambar 13 (a) merupakan grafik pada antena existing yang memiliki bandwidth sebesar 10 MHz pada rentang frekuensi 152,58 MHz – 162,58 MHz. Sedangkan gambar 13 (b) adalah grafik pada antena telex 2x λ yang memiliki bandwidth sebesar 11 MHz dengan rentang frekuensi 151,58 MHz – 162,58 MHz.

4. Impedansi

Pengukuran impedansi menggunakan alat ukur SWR Analyzer dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

(a)

(b)

Gambar 14 Grafik Impedansi (a) Antena Existing (b) Antena Telex 2x λ

Gambar 14 (a) merupakan grafik hasil pengukuran

impedansi pada antena existing yang menggunakan

loading coil tembaga, pengukuran diambil pada

rentang frekuensi 152,58 MHz – 162,58 MHz dan

pada frekuensi 157,58MHz impedansinya sebesar 46

Ω (ohm).

Sedangkan pada gambar 13 (b) adalah grafik hasil pengukuran impedansi pada antena telex 2x λ yang menggunakan loading coil perak. Pada rentang frekuensi yang sama, antena telex memiliki impedansi sebesar 49 Ω (ohm) pada frekuensi 157,58MHz.

5. Jarak Jangkauan Tx - Rx

Pengukuran jarak jangkauan tx – rx menggunakan perangkat komunikasi radio HT dan RIG. Dimana RIG akan terhubung dengan antena Telex 2x λ atau antena existing yang diletakkan di Kampus IT Telkom Purwokerto, dan HT bekerja secara mobile atau berjalan untuk menentukan titik terjauh sinyal suara dapat diterima. Gambar dibawah ini merupakan hasil pengukuran jarak jangkauan yang telah dimasukkan ke aplikasi google earth.

(a)

(b)

Gambar 15 Hasil Pengukuran Jarak Tx – Rx (a) Antena Existing (b) Antena Telex 2x λ

Gambar 15 merupakan hasil pengukuran yang telah dilakukan untuk mendapatkan jarak paling jauh antara Tx dan Rx. Gambar 15 (a) merupakan hasil pengukuran untuk antena existing yang memiliki jarak jangkauan sejauh 3,5 kilometer dari titip Tx

berada di Kampus IT Telkom Purwokerto, dan pada gambar 15 (b) adalah hasil pengukuran antena telex 2x λ yang mengalami peningkatan jarak yaitu sejauh 6 kilometer dari lokasi Tx.

C. Analisis Perbandingan pengukuran dan simulasi Tabel 2 Hasil Simulasi dan hasil pengukuran antena telex

Parameter

Hasil Pengukuran

Simulasi Antena

Existing

Antena Telex Frekuensi

Tengah

157,580 MHz

157,580 MHz

157,580 MHz

VSWR 1,0 1,0 1,0

Gain 9,15 dB 10,05 dB 9,2 dB Impedansi 46 ohm 49 ohm 50 ohm

Bandwidth

152,58 – 162,58 Mhz

( 10 MHz )

151,58 – 162,58 Mhz

( 11 MHz )

154,3 – 161 MHz ( 6,7 MHz )

Dari tabel 2 di atas dapat dilihat pada hasil pengukuran memiliki frekuensi tengah yang sama dengan simulasi yaitu 157,58 MHz dan VSWR nya bernilai 1.0, gain 10,05 dB yang didapat pada antena telex lebih besar dibandingkan dengan antena existing maupun simulasi namun pada impedansi sebesar 49 ohm hasil pengukuran antena telex lebih rendah dari simulasi yang bernilai 50 ohm, tapi nilai ini masih dapat dikatakan baik. Nilai bandwidth yang didapatkan pada hasil pengukuran mengalami pergeseran rentang frekuensi, sehingga bandwidth yang dihasilkan antena telex lebih lebar disbanding hasil simulasi

IV. KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang dapat diambil pada penelitian

ini adalah Antena Telex (AUT) memimiliki nilai parameter

yang tidak berbeda jauh dengan simulasi pemodelan desain

antena melalui software, serta dalam penggunaan bahan

perak pada loading coil Antena Telex 2x λ dapat

meningkatkan nilai parameter antena, dengan nilai gain

10,05 dB, impedansi 49 ohm, bandwidth 11MHz dan

VSWR 1,0. Sehingga saat dilakukan pengujian jarak pancar

Antena Telex 2x λ mengalami kenaikan sejauh 2,5 kilometer, dari jarak antena existing sejauh 3,5 kilometer menjadi 6 kilometer pada Antea Telex 2x λ. Dengan kata lain Antena Telex 2x λ yang telah dipabrikasi dapat meningkatkan jarak jangkuan untuk komunikasi radio HT dengan menggunakan loading coil berbahan perak. Maka dalam penelitian ini antena yang telah dirancang mengalami peningkatan jarak jangkauan dan telah berhasil sesuai dengan tujuan pada penelitian ini.

REFERENSI

[1] M. Alaydrus, Antena:Prinsip dan Aplikasinya , Pertama. Yogyakarta: GRAHA ILMU, 2011.

[2] Syah Alam, “PENGANTAR ANTENA DAN PROPAGASI,” Konsep Dasar dan Teori, Edisi Pertama, Jakarta, UTA'45 Jakarta Press, November 2017.

[3] J. Goldhirsh and W. J. Vogel, Handbook of

“Propagation Effects for Vehicular and Personal Mobile Satellite Systems”, Chapter 6: Polarization, Antena Gain and Diversity Considerations, EERL-98- 12A. Austin, TX: Elect. Eng. Res. Lab., 1998. RS Elliot, Antena Theory and Design, Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, pp 290–291. 1981.

[4] Datasheet V-2R VHF Collinear Gain Vertikal.

[5] Andiprayoto, Rudy., “Perbaikan Performansi Antena Telex 2 M-Band dengan Modifikasi Sudut Ground Plane Kerucut”, Tugas Akhir, Universitas Mataram, Mataram, 2005.

[6] Indra Jaya, “Desain Dan Implementasi Antena Telex 2x λ Untuk Aplikasi Sistem Penyiaran Radio FM”, Tugas Akhir, Universitas Mataram, Mataram, 2016.

[7] C. A. Balanis, “ANTENA THEORY,” in Analysis and Design, Third Ed., Canada: A John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2005.

[8] M. Fahrazal, “Rancang Bangun Antena Mikrostrip Triple-band Linear Array 4 Elemen Untuk Aplikasi Wimax” Universitas Indonesia, 2008.

[9] Carr, J.J., “Practical Antenna Handbook”, Fourth Edition, New York, McGraw-Hill , 2011.

[10] Putra, A.I., “Analisa Karakteristik Induktor Toroid Pada Rangkaian Booster”, Tugas Akhir, Universitas Indonesia, Depok, 2012.

[11] Aryanta, Dwi, “Antena J-Pole Berbahan Aluminium Rod Pada Komunikasi Handy Talkie”, Tugas Akhir, Institut Teknologi Nasional, 2018.

BIOGRAFI

Nama Lengkap penulis adalah Yanuaryaz Achmad Nur Widaputra. Lahir di Semarang pada 29 Januari 1995. Penulis merupakan anak kedua dari tiga bersaudara. Orangtua bernama Sjafrudin Djoko Hidayat dan Nona Dewi Wahyuni.

Namun pada tahun 2016 ibu penulis meninggal dunia.

Semasa sekolah penulis bersekolah di Sekolah Dasar Muktiharjo Kidul 03, lalu melanjutkan pendidikan di SMP N 34 Semarang hingga SMA N 11 Semarang. Pada tahun 2013 penulis melanjutkan pendidikan tinggi di Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Purwokerto (yang saat ini telah berganti nama menjadi Institut Teknologi Telkom Purwokerto) dengan mengambil prodi D3 Teknik Telekomunikasi dan menyelesaikan masa studi nya pada tahun 2016. Setelah lulus masa perkuliahan, penulis mendapatkan pekerjaan selama 2 tahun sebelum akhirnya pada tahun 2018 penulis memutuskan untuk melanjutkan jenjang studinya di Institut Teknologi Telkom Purwokerto dengan mengambil prodi S1 Teknik Telekomunikasi.

Semasa perkuliahan baik saat D3 atau S1, penulis sangat aktif berkegiatan di UKM Wahana Pencinta Alam dan juga sempat menjadi anggota Badan Eksekutif Mahasiswa, serta beberapa kepanitian yang diselenggarakan oleh kampus.

Dua tahun bekerja di dunia telco, 3 bulan pertama menjadi Sitac Engineer dibawah projek dari Huawei. Lalu berpindah ke bagian instalasi perangkat tower BTS selama kurang lebih 1,5 tahun dibawah projek XL-Ericsson. Selama bekerja mengerjakan projek XL-Ericsson, penulis ditempatkan dibeberapa daerah seperti Banten, Jakarta, Tegal, Brebes hingga Pekalongan.

Itulah biografi singkat dari penulis, semoga dapat

menginspirasi.