1
PEMBUATAN ANTENA WAJANBOLIC
Molin Adiyanto NRP. 7405 030 025
Dosen Pembimbing : Ir. Budi Aswoyo, MT NIP. 131 843 379 Idris Winarno, S.ST
JURUSAN TEKNOLOGI INFORMASI
POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
PEMBUATAN ANTENA WAJANBOLIC
Molin Adiyanto NRP. 7405.030.025
Dosen Pembimbing : Ir. Budi Aswoyo, MT NIP. 131 843 379 Idris Winarno, S.ST
JURUSAN TEKNOLOGI INFORMASI
POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
ii 7405 030 025
Proyek Akhir ini Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Ahli Madya (A.Md)
di
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Disetujui Oleh :
Tim Penguji Proyek Akhir Dosen Pembimbing
1. Arna Fariza, S.Kom, M.Kom 1. Ir. Budi Aswoyo, MT NIP. 132 233 198 NIP. 131 843 379
2. Setiawardhana, S.T. 2. Idris Winarno, S.ST. NIP. 132 310 243
3. Fernando Ardilla, S. ST
Mengetahui :
Ketua Jurusan Teknologi Informasi
Arna Fariza, S.Kom, M.Kom NIP. 132 233 198
iii
wajanbolic untuk Line of Sight (LoS) yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz untuk jaringan wireless LAN. Selain itu, antena wajanbolic juga merupakan solusi murah untuk jaringan wireless LAN. Antena wajanbolic dibuat sebanyak 2 macam dengan diameter yang berbeda yaitu 40 cm dan 60 cm. Kemudian dilakukan analisa terhadap pola radiasi, gain, polarisasi, dan directivity. Mengingat selama ini masyarakat hanya mengenal keunggulan antena wajanbolic tanpa mengetahui bukti riil yang ditinjau dari segi keilmuan. Sesuai dengan nama antena wajanbolic, antena ini menggunakan reflektor dari wajan, dengan waveguide dari pipa paralon yang dilapisi dengan lakban alumunium, dan penerima sinyal menggunakan wireless USB adapter.
Dari hasil pengukuran dan analisa diperoleh hasil bahwa antena wajanbolic adalah antena directional yang mempunyai keterarahan sinyal. Mempunyai nilai HPBW (Half Power Beam Width) sebesar 21o untuk wajanbolic kecil polarisasi vertikal, 14o untuk polarisasi horisontal, 13o untuk wajanbolic besar polarisasi vertikal, 3o untuk polarisasi horisontal. Mempunyai nilai gain sebesar 16,15 dBi untuk antena wajanbolic kecil dan 24,15 dBi untuk antena wajanbolic besar. Mempunyai polarisasi yang sejajar dengan antena pemancar. Serta mempunyai nilai directivity sebesar 21,4 dB untuk antena wajanbolic kecil dan 30,2 dB untuk antena wajanbolic besar.
Kata kunci – Antena wajanbolic, wireless LAN 2,4 GHz, Line of Sight (LoS)
iv
antenna for Line of Sight (LoS) which is work at frequency 2.4 GHz for wireless LAN network. Wajanbolic antenna is also as a cheap solution for wireless LAN network. Wajanbolic antenna is made in 2 different of diameters, these are 40 cm and 60 cm. Next step is analyze its radiation pattern, gain, polarization, and directivity. Considering this time public has just known about
wajanbolic antenna’s advantages without knowing real evidence
based on science side. Appropriate with name wajanbolic antenna, these antenna using reflektor from frying pan, with waveguide from PVC pipe which is layered by tape alumunium, and signal receiver using wireless USB adapter.
From the counting and analyzing provideable result that wajanbolic antenna is directional antenna which has signal directedness. Having HPBW (Half Power Beam Width) value in the amount of 21o for little wajanbolic antenna at vertical polarization, 14o at horizontal polarization, 13o for big wajanbolic antenna at vertical polarization, 3o at horizontal polarization. Having gain value in the amount of 16,15 dBi for little wajanbolic antenna and 24,15 dBi for big wajanbolic antenna. Having parallel polarization with transmitter antenna. And also having value of directivity in the amount of 21,4 dB for little wajanbolic antenna and 30,2 dB for big wajanbolic antenna.
Keywords – Wajanbolic antenna, wireless LAN 2.4 GHz, Line of Sight (LoS)
v
Syukur alhamdulillah dipanjatkan kepada Allah SWT karena hanya dengan rahmat dan hidayahNya dapat diselesaikan proyek akhir yang berjudul :
PEMBUATAN ANTENA WAJANBOLIC
Proyek akhir ini dikerjakan berdasarkan pada teori yang pernah didapatkan serta bimbingan dari dosen pembimbing proyek akhir.
Proyek akhir ini digunakan sebagai salah satu syarat akademis untuk memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md) di Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.
Tentunya masih banyak kekurangan dalam perancangan dan pembuatan buku proyek akhir ini. Oleh karena itu saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan. Dan semoga buku ini dapat memberikan manfaaat bagi para mahasiswa Politeknik Elektronika Negeri Surabaya pada umumnya dan dapat memberikan nilai lebih untuk para pembaca pada khususnya.
Surabaya, Agustus 2008
vi
limpahan nikmatNya. Kami menyadari bahwa terwujudnya proyek akhir ini tidak lepas dari bantuan, bimbingan, doa serta dukungan dari berbagai pihak.
Dengan segala kerendahan hati, keikhlasan dan ketulusan, kami ingin menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ayah dan Ibu, atas segala kasih sayang dan pengorbanan yang diberikan kepada ananda, serta adikku tercinta, Monika Nuraini.
2. Bapak Dr. Titon Dutono, M.Eng, selaku Direktur Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
3. Seluruh staf dosen dan karyawan di Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Ibu Arna Fariza selaku ketua jurusan Teknologi Informasi, dan semua dosen yang telah memberikan segala ilmu kepada kami.
4. Bapak Ir. Budi Aswoyo, MT, selaku pembimbing I yang telah dengan sabar menuntun dan membimbing kami sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan.
5. Ibu Fitri Setyorini, ST, M.Sc – terimakasih atas judul antena wajanbolicnya, bimbingan dan semuanya, semoga sukses di Jepang.
6. Bapak Idris Winarno, S.ST selaku pembimbing ke II, terimakasih buat bimbingan, dan pinjaman access pointnya. 7. Keluarga Bapak Dodik yang ada di Kediri, atas bantuannya
mengerjakan tugas akhir ini dan uji coba ke Poltek Kediri. 8. Keluarga Pak Poh Di, Budhe Wit, Mas Robi & Pak Lek
Dumadi atas semua bantuannya.
9. Teman-teman kost di Kalisari Damen 22, Huda (Abaz) atas semuanya, Mas Reza – makasih udah minjemin & bantuin nyolder, Mas Endar – atas bantuan materi antena, Habibi, Mas Andik yang udah nemenin di lab. Dan semuanya, terimakasih.
vii
11. Teman-teman D3 IT A ’05, SEMUANYA!!!
12. Temen-temen lab TA IT D4 lantai 2, kapan beli gule maryam lagi? Wisata kuliner selanjutnya ditunggu.
13. Semua teman-teman lab TA Telkom D4 lantai 3, Mas Wildan
– terimakasih udah nganterin beli wajan & pinjaman
laptopnya, Mbak Kiki dan mbak Cici – temen seperjuangan antena, Mas Yorr – buat tawa ngakak sepanjang hari, dan semua member lab telkom D4 lantai 3 – terima kasih aku udah dibolehkan jadi penyusup di lab kalian.
14. Taufik atas pinjeman bornya
15. Dan semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu – terimakasih banyak atas bantuannya.
Semoga Allah SWT senantiasa memberikan balasan yang lebih baik di kemudian hari.
Penulis menyadari bahwa “tak ada gading yang tak retak“,
demikian juga dalam penyusunan buku proyek akhir ini, saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan. Namun demikian penulis berharap semoga buku ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.
Surabaya, Agustus 2008
viii
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
ABSTRAK ... iii
ABSTRACT ... iv
KATA PENGANTAR ... v
UCAPAN TERIMA KASIH ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL ... xiii
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Tujuan ... 2 1.3. Batasan Masalah ... 2 1.4. Metodologi ... 3 1.5. Sistematika Pembahasan ... 4
BAB II DASAR TEORI 2.1. Umum ... 7
2.2. Pengertian Antena ... 7
2.3. Pengertian Waveguide ... 9
2.3.1. Karakteristik Waveguide ... 10
2.4. Waveguide Silinder ... 11
2.4.1. Distribusi Medan Waveguide Silinder ... 11
2.5. Dominan Mode Waveguide Silinder ... 12
2.6. Coupling Untuk Waveguide ... 13
2.7. Pola Radiasi Antena ... 14
2.8. Polarisasi Antena ... 17
2.9. Lebar Band Frekuensi ... 19
2.10. Gain... 20
2.11. Directivity ... 20
2.12. Impedansi Input ... 21
2.13. VSWR ... 22
2.14. Antena Wajanbolic ... 23
2.14.1. Pengertian Antena Wajanbolic... 23
ix
3.1. Penghitungan ... 33
3.2. Alat Dan Bahan... 38
3.3. Pembuatan Antena Wajanbolic ... 39
3.4. Pembuatan Kabel USB Extender ... 46
BAB IV PENGUKURAN PARAMETER ANTENA DAN ANALISA 4.1. Umum ... 51
4.2. Persiapan Pengukuran Dan Pengujian ... 51
4.3. Pengukuran Pola Radiasi ... 61
4.4. Pengukuran Gain... 69
4.5. Polarisasi... 72
4.6. Directivity ... 73
4.7. Aplikasi Antena Wajanbolic ... 75
BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ... 77 5.2. Saran ... 77 DAFTAR PUSTAKA ... 79 LAMPIRAN ... 81 RIWAYAT HIDUP ... 101
x
Gambar 2.2 Karakteristik umum waveguide ...10
Gambar 2.3 Sistem koordinat silinder ...11
Gambar 2.4 Distribusi medan untuk TE11 mode ...12
Gambar 2.5 Distribusi medan untuk mode TEmn ...13
Gambar 2.6 Coupling untuk waveguide ...14
Gambar 2.7 Dimensi pola radiasi ...14
Gambar 2.8 Ilustrasi pola radiasi dalam koordinat polar ...15
Gambar 2.9 Gambaran pola radiasi berbagai antena ...16
Gambar 2.10 Polarisasi pada antena ...18
Gambar 2.11 Bandwidth pada antena ...19
Gambar 2.12 Irisan pada kerucut sehingga membentuk parabola...23
Gambar 2.13 Fokus dan direktris ...24
Gambar 2.14 Penghitungan nilai fokus...25
Gambar 2.15 Fokus yang terletak di dalam parabola...27
Gambar 2.16 Fokus yang ada di luar parabola...27
Gambar 2.17 Tipe antena parabola ... 28-29 Gambar 3.1 Bagan penghitungan antena wajanbolic ...33
Gambar 3.2 Capture file excel untuk mengukur fokus dan gain antena wajanbolic (diameter 40 cm) ...37
Gambar 3.3 Capture file excel untuk mengukur fokus dan gain antena wajanbolic (diameter 60 cm) ...37
Gambar 3.4 Capture file excel untuk menghitung nilai ¼ λG dan ¾ λG...38
Gambar 3.5 Penghitungan titik fokus wajan ...39
Gambar 3.6 Penghitungan nilai ¼ λG dan ¾ λG...40
Gambar 3.7 Bagian tengah wajan yang telah di bor ...40
Gambar 3.8 Salah satu tutup pipa 3”yang telah di bor ...41
Gambar 3.9 Wajan dan tutup pipa paralon yang telah dibaut ...41
Gambar 3.10 Tutup pipa paralon yang telah dilapisi dengan lakban alumunium bagian dalamnya ...42
xi
Gambar 3.14 Plat L (non logam) dengan wireless USB adapter
yang telah dibaut ke pipa paralon ...45
Gambar 3.15 Antena wajanbolic yang telah jadi ...45
Gambar 3.16 Kabel UTP yang telah dikupas ujungnya ...47
Gambar 3.17 Kabel USB yang dipotong menjadi 2 ...47
Gambar 3.18 Kabel USB yang telah dikupas bagian luarnya ...48
Gambar 3.19 Memasukkan pipa ke kabel sebelum disolder ...48
Gambar 3.20 Cara menyambungkan kabel UTP dengan kabel USB ...49
Gambar 3.21 Hasil akhir pembuatan kabel USB extender ...50
Gambar 4.1 Wajanbolic diameter 40 cm ...52
Gambar 4.2 Wajanbolic diameter 60 cm ...53
Gambar 4.3 D-Link DWA-110 Wireless USB Adapter ...53
Gambar 4.4 BAFO USB 2.0 Extension cable ...54
Gambar 4.5 Penggunaan laptop dalam pengukuran antena ...54
Gambar 4.6 Access Point D-Link DWL-2100AP ...55
Gambar 4.7 Konfirmasi user dan password ...57
Gambar 4.8 Halaman Home pada pengesettan access point ....57
Gambar 4.9 Setting SSID ...58
Gambar 4.10 Setting DHCP server ...58
Gambar 4.11 Proses restart untuk mengaplikasikan setting ...59
Gambar 4.12 Penggunaan tripod untuk pengambilan data ...60
Gambar 4.13 Busur derajat untuk perputaran antena ...60
Gambar 4.14 Diagram pengukuran antena ...61
Gambar 4.15 D-Link Wireless Connection ...62
Gambar 4.16 Tampilan program Network Stumbler ...63
Gambar 4.17 Pemutaran antena setiap 10o...64
Gambar 4.18 Diagram pengukuran level sinyal wireless USB adapter ...70
Gambar 4.19 Tampilan program WirelessMon ...71
Gambar 4.20 Tampilan program Network Stumbler ...71
Gambar 4.21 Pengukuran directivity ...74
xiii
Tabel 4.2 Hasil Polarisasi ... 73 Tabel 4.3 Directivity pada antena wajanbolic ... 74
1
Pada bab ini akan berisi mengenai materi yang memberikan penggambaran secara umum hal-hal yang berhubungan dengan penulisan tugas akhir. Beberapa hal tersebut antara lain : • Latar belakang • Tujuan • Batasan masalah • Metodologi • Sistematika pembahasan 1.1. Latar Belakang
Di zaman seperti saat ini yang tingkat mobilitasnya sangat tinggi, internet tidak bisa dipisahkan dari kehidupan kita sehari-hari. Kapanpun dan dimanapun, koneksi internet harus tetap ada. Namun sayangnya, internet murah sepertinya hanya menjadi impian setiap orang yang ada di Indonesia ini.
Keadaan saat ini, di kota-kota besar sudah banyak sekali tersedia jaringan hotspot yang gratis. Bagi mereka yang tempat tinggalnya dekat dengan free hotspot, maka hal itu adalah sesuatu yang sangat menyenangkan. Tapi lain halnya bagi mereka yang letak rumahnya jauh dari fasilitas tersebut. Mereka akan kesulitan untuk mengaksesnya. Solusinya mereka harus membeli antena grid, pigtail, AP client, outdoor box, POE (Power Over Ethernet), pipa tower, beberapa puluh meter kabel UTP, dan biaya instalasi. Jika dihitung tentu akan sangat mahal sekali. Maka sebagai solusi murahnya adalah dengan membuat antena wajanbolic. Selain itu dengan antena wajanbolic bisa didapat gain yang lebih besar. Dengan gain yang lebih besar maka secara otomatis jangkauan juga akan menjadi lebih jauh.
Gunadi, adalah perintis antena wajanbolic dan teknologi RT/RW-net yang menghubungkan antara rumah dengan kantor melalui jaringan radio dengan membuat antena wajanbolic berfrekuensi 2,4 GHz. [1]
Penggunaan antena wajanbolic sebagai solusi murah untuk membuat koneksi internet didasari Keputusan Menteri No. 2 tahun 2005 tentang frekuensi 2,4 GHz yang ditandatangani oleh Hatta Rajasa. Keputusan Menteri ini pada dasarnya : [2]
• Membebaskan izin frekuensi bagi penggunaan frekuensi 2,4 GHz
• Membatasi daya pancar maksimum sebesar 100 mW atau 20 dBm
• Membatasi EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) pada pancaran antena sebesar 36 dBm
• Semua peralatan yang digunakan harus mendapat sertifikasi dari POSTEL
1.2. Tujuan
Tujuan dari proyek ini adalah membuat antenna wajanbolic yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz dengan menggunakan media wajan sebagai subantena. Juga dengan menggunakan alat-alat dan bahan-bahan yang sederhana sehingga didapatkan harga yang lebih murah jika dibandingkan dengan membeli antena grid. Selain itu, dengan menggunakan antena wajanbolic bisa didapat gain antenna yang lebih besar bila dibandingkan dengan wireless USB adapter standar sehingga jarak jangkau antena juga bisa lebih jauh.
1.3. Batasan Masalah
Pada proyek akhir ini akan dibuat antena wajanbolic yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz. Rumusan masalah pada proyek akhir ini antara lain :
1. Bagaimana menekan biaya seminimal mungkin dengan merancang antena yang ekonomis. Antena built up yang ada ternyata membutuhkan biaya yang cukup mahal dibandingkan dengan merancang sendiri. 2. Bagaimana membuat proses pengerjaan antena
wajanbolic dengan mudah dan jelas.
3. Bagaimana membuat antena wajanbolic bisa menghasilkan performansi gain antena yang optimal.
Batasan masalah pada proyek akhir ini adalah :
1. Analisa parameter antena wajanbolic meliputi pola radiasi, gain, polarisasi, dan directivity.
2. Perbandingan performansi antara gain wireless USB adapter tanpa menggunakan antena wajanbolic dengan wireless USB adapter yang menggunakan antena wajanbolic.
3. Penerima sinyal menggunakan wireless USB adapter. 1.4. Metodologi
Perencanaan serta pembuatan antena wajanbolic ini melalui tahap-tahap sebagai berikut :
1. Studi literatur tentang permasalahan yang ada serta mengumpulkan data-data yang dianggap penting dan menunjang
2. Mempersiapkan alat-alat dan bahan-bahan yang dibutuhkan
3. Memulai proses membuat antena wajanbolic 4. Melakukan pengukuran parameter antena 5. Melakukan analisa dan evaluasi.
1. Studi Literatur
Dalam mempelajari bagaimana cara membuat antena wajanbolic dilakukan pendalaman bahan-bahan literatur yang berhubungan dengan proyek akhir. Pendalaman literatur dan pengambilan data dilakukan dengan cara bowsing di intrenet, dari buku, atau meminjam buku dari perpustakaan sesuai dengan proyek terkait.
2. Mempersiapkan Alat dan Bahan
Tahap selanjutnya adalah mempersiapkan alat-alat dan bahan-bahan yang dibutuhkan untuk membuat antena wajanbolic. Bahan-bahan yang termasuk piranti elektronik dibeli di toko elektronik atau toko komputer. Bahan lainnya dibeli di toko bangunan & toko peralatan rumah tangga. Sedangkan bahan yang sulit untuk diperoleh tapi sekiranya bisa untuk dibuat
sendiri maka bahan tersebut dapat dibuat sendiri. Sebagian besar alat bisa diperoleh dengan mudah karena menggunakan alat-alat yang sederhana.
3. Proses Pembuatan Antena Wajanbolic
Pada tahap ini, proses yang dikerjakan adalah membuat antena wajanbolic. Diusahakan pembuatan dilakukan dengan cara yang sesederhana mungkin dengan menggunakan peralatan dan bahan yang sederhana namun tetap menghasilkan antena wajanbolic yang baik dan rapi serta memiliki performansi yang handal.
4. Melakukan Pengukuran Parameter Antena
Setelah antena jadi dilakukan pengukuran parameter antena wajanbolic. Pengukuran yang dilakukan adalah pengukuran pola radiasi, gain, polarisasi dan directivity. Dari pengukuran inilah akan diketahui apakah parameter-parameter yang didapat merupakan parameter yang baik untuk digunakan sebagai antena penerima.
5. Analisa dan Evaluasi
Tahapan terakhir dari proyek ini adalah melakukan analisa dan evaluasi hasil dari pembuatan antena wajanbolic. Setelah itu dibuat kesimpulan sesuai dengan hasil analisanya.
1.5. Sistematika Pembahasan
Sistematika pembahasan yang akan diuraikan dalam buku proyek akhir ini terbagi dalam bab-bab yang akan dibahas sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini membahas tentang latar belakang, tujuan, batasan masalah, metodologi, dan sistematika pembahasan yang digunakan dalam pembuatan proyek akhir ini.
BAB II DASAR TEORI
Menjelaskan teori yang berkaitan dengan antena secara umum beserta parameter-parameternya. Lebih lanjut dijelaskan teori tentang antena wajanbolic secara khusus.
BAB III PEMBUATAN ANTENA WAJANBOLIC
Berisi tentang tata cara pembuatan antena wajanbolic, mulai dari pengukuran sampai ke proses pengerjaan antena wajanbolic.
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA
Berisi hasil, pengujian dan analisa dari hasil pembuatan antena wajanbolic, disertai data-data yang diperoleh selama uji coba dan kendala yang terjadi.
BAB V KESIMPULAN
Bab ini berisi kesimpulan dari pembahasan pada perancangan awal serta analisa yang diperoleh. Untuk lebih meningkatkan mutu dari sistem yang telah dibuat maka diberikan saran-saran untuk perbaikan dan penyempurnaan sistem.
DAFTAR PUSTAKA
Pada bab ini berisi tentang referensi-referensi yang telah dipakai oleh penulis sebagai acuan dan penunjang yang mendukung penyelesaian proyek akhir ini.
--7 3.1. Umum
Pada bab ini akan dijelaskan tentang teori-teori yang mendasari permasalahan dan penyelesaian tugas akhir ini. Diantaranya adalah pengertian antena yang meliputi penjelasan definisi antena dan parameter-parameter pada antena diantaranya yaitu pola radiasi antena, polarisasi antena, lebar band frekuensi, gain, impedansi input, dan VSWR. Selanjutnya akan dijelaskan pula mengenai antena wajanbolic yang dibangun pada proyek akhir ini, pengenalan wireless LAN dan wireless USB adapter yang digunakan dalam pembuatan antena.
3.2. Pengertian Antena
Antena adalah suatu piranti yang digunakan untuk merambatkan dan menerima gelombang radio atau elektromagnetik. Pemancaran merupakan satu proses perpindahan gelombang radio atau elektromagnetik dari saluran transmisi ke ruang bebas melalui antena pemancar. Sedangkan penerimaan adalah satu proses penerimaan gelombang radio atau elektromagnetik dari ruang bebas melalui antena penerima. Karena merupakan perangkat perantara antara saluran transmisi dan udara, maka antena harus mempunyai sifat yang sesuai (match) dengan saluran pencatunya.
Secara umum, antena dibedakan menjadi antena isotropis, antena omnidirectional, antena directional, antena phase array, antena optimal dan antena adaptif. Antena isotropis (isotropic) merupakan sumber titik yang memancarkan daya ke segala arah dengan intensitas yang sama, seperti permukaan bola. Antena ini tidak ada dalam kenyataan dan hanya digunakan sebagai dasar untuk merancang dan menganalisa struktur antena yang lebih kompleks. Antena omnidirectional adalah antena yang memancarkan daya ke segala arah, dan bentuk pola radiasinya digambarkan seperti bentuk donat (doughnut) dengan pusat berimpit. Antena ini ada dalam kenyataan, dan dalam pengukuran sering digunakan sebagai pembanding terhadap antena yang lebih
kompleks. Contoh antena ini adalah antena dipole setengah panjang gelombang. Antena directional merupakan antena yang memancarkan daya ke arah tertentu. Gain antena ini relatif lebih besar dari antena omnidirectional. Contoh, suatu antena dengan gain 10 dBi (kadang-kadang dinyatakan dengan “dBic” atau
disingkat “dB” saja). Artinya antena ini pada arah tertentu
memancarkan daya 10 dB lebih besar dibanding dengan antena isotropis. Ketiga jenis antena di atas merupakan antena tunggal, dan bentuk pola radiasinya tidak dapat berubah tanpa merubah fisik antena atau memutar secara mekanik dari fisik antena.
Selanjutnya adalah antena phase array, yang merupakan gabungan atau konfigurasi array dari beberapa antana sederhana dan menggabungkan sinyal yang menginduksi masing-masing antena tersebut untuk membentuk pola radiasi tertentu pada keluaran array. Setiap antena yang menyusun konfigurasi array disebut dengan elemen array. Arah gain maksimum dari antena phase array dapat ditentukan dengan pengaturan fase antar elemen-elemen array.
Antena optimal merupakan suatu antena dimana penguatan (gain) dan fase relatif setiap elemennya diatur sedemikian rupa untuk mendapatkan kinerja (performance) pada keluaran yang seoptimal mungkin. Kinerja yang dimaksud kinerja antara lain Signal to Interference Ratio (SIR) atau Signal to Interference plus Noise Ratio (SINR). Optimasi kinerja dapat dilakukan dengan menghilangkan atau meminimalkan penerimaan sinyal-sinyal tak dikehendaki (interferensi) dan mengoptimalkan penerimaan sinyal yang dikehendaki.
Antena adaptif merupakan pengembangan dari antena antena phase array maupun antena optimal, dimana arah gain maksimum dapat diatur sesuai dengan gerakan dinamis (dinamic fashion) obyek yang dituju. Antena dilengkapi dengan Digital Signal Proccessor (DSP), sehingga secara dinamis mampu mendeteksi dan melecak berbagai macam tipe sinyal, meminimalkan interferensi serta memaksimalkan penerimaan sinyal yang diinginkan.
3.3. Pengertian Waveguide
Waveguide adalah saluran tunggal yang berfungsi untuk menghantarkan gelombang elektromagnetik (microwave) dengan frekuensi 300 MHz – 300 GHz. Dalam kenyataannya, waveguide merupakan media transmisi yang berfungsi memandu gelombang pada arah tertentu. Secara umum waveguide dibagi menjadi tiga yaitu, yang pertama adalah Rectanguler Waveguide (waveguide dengan penampang persegi) dan yang kedua adalah Circular Waveguide (waveguide dengan penampang lingkaran), dan Ellips Waveguide (waveguide dengan penampang ellips) seperti di tunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Jenis Waveguide
Dalam waveguide diatas mempunyai dua karakteristik penting, yaitu :
1. Frekuensi cut off, yang ditentukan oleh dimensi waveguide.
2. Mode gelombang yang ditransmisikan, yang memperlihatkan ada tidaknya medan listrik atau medan magnet pada arah rambat.
Faktor-faktor dalam pemilihan waveguide sebagai saluran transmisi antara lain :
1. Band frekuensi kerja, tergantung pada dimensi. 2. Transmisi daya, tergantung pada bahan.
Pemilihan waveguide sebagai pencatu karena pada frekuensi diatas 1 GHz, baik kabel pair, kawat sejajar, maupun kabel koaksial sudah tidak efektif lagi sebagai media transmisi gelombang elektromagnetik. Selain efek radiasinya yang besar, redamannya juga semakin besar. Pada frekuensi tersebut, saluran transmisi yang layak sebagai media transmisi gelombang elektromagnetik (microwave) adalah waveguide.
Waveguide merupakan konduktor logam (biasanya terbuat dari brass atau aluminium) yang berongga didalamnya, yang pada umumnya mempunyai penampang berbentuk persegi (rectanguler waveguide) atau lingkaran (circular waveguide).
Saluran ini digunakan sebagai pemandu gelombang dari suatu sub sistem ke sub sistem yang lain. Pada umumnya di dalam waveguide berisi udara, yang mempunyai karakteristik mendekati ruang bebas. Sehingga pada waveguide persegi medan listrik E harus ada dalam waveguide pada saat yang bersamaan harus nol di permukaan dinding waveguide dan tegak lurus. Sedangkan medan H juga harus sejajar di setiap permukaan dinding waveguide.
2.3.1. Karakteristik Waveguide
Karakterik dari waveguide dapat dilihat pada grafik dibawah ini :
Dari Gambar 2.2 dapat dilihat bahwa frekuensi kerja berada di antara fmindan fmax, band frekuensi kerja : ω > ωc atau λ
< λc. Selain itu waveguide juga memiliki karakteristik yang
penting yaitu frekuensi cut off dan mode gelombang yang ditransmisikan.
3.4. Waveguide Silinder
Sekarang kita akan mempertimbangkan suatu propagasi gelombang didalam suatu pipa berongga dengan penampang lintang lingkaran atau silinder. Didalam pemecahan tentang bentuk yang silinder ini, dapat kita ikuti cara-cara pemecahan pada bentuk koordinat persegi (rectangular), meskipun dalam hal ini akan kita pilih koordinat yang lain, yaitu koordinat silinder (cylindrical), karena akan memberikan pemecahan yang lebih sederhana, seperti gambar 2.3.
Gambar 2.3 Sistem koordinat silinder 2.4.1. Distribusi Medan Waveguide Lingkaran
Distribusi medan untuk mode-mode dari waveguide lingkaran ditunjukkan oleh gambar 2.4, Mode TE11 adalah mode
yang paling sederhana yang mungkin dapat terjadi pada mode TE untuk waveguide silinder.
Gambar 2.4 Distribusi medan untuk TE11 mode
3.5. Dominan Mode Waveguide Silinder
Dapat kita lihat dari gambar 2.4, bahwa dominan mode untuk waveguide silinder adalah mode TE11, yang seringkali
digunakan dalam praktek. Distribusi medan dari dominan mode ini dapat dilihat pada gambar 2.5. Perlu dicatat bahwa mode ini pada dasarnya sama dengan mode TE10 dari waveguide persegi.
Apabila kita lihat kembali distribusi medan TE10 pada
waveguide persegi, maka distribusi medan TE11 pada waveguide
silinder ini memepunyai banyak kesamaan. Distribusi medan TE11 pada waveguide silinder dapat dibayangkan sebagai
distribusi medan TE10 pada waveguide persegi yang secara
berangsur mengalami pembelokkan dalam rangka menyesuaikan bentuk waveguide yang silinder ini. Sehingga, suatu bentuk waveguide persegi yang berubah bentuk dari bentuk aslinya tanpa mengalami suatu perubahan pada salah satu frekuensi cut-off-nya atau konfigurasi medannya. Ini berarti bahwa dalam hal pembuatan bend atau twist tidak memerlukan pemberian toleransi yang besar selama hal ini tidak terjadi secara berangsur-angsur.
Hasil-hasil untuk mode TMmn dapat dibuat persamaan
sebagai berikut : EZ = E0 Jm (KC r) cos mθ . e j(ωt – β g z) (2-1) Er = c g
k
j
E0Jm (Kcr) cos mθ . e j(ωt – β g z) Ei =r
k
g
j
c m 2
E0Jm (Kc r) cos mθ . ej(ωt – βgz)Hz = 0 Hr=
r
k
nm
j
c 2
E0Jm (Kc r) cos mθ . ej(ωt – βgz) Hθ = ck
n
J
E0Jm (Kcr) cos mθ . ej(ωt – βgz)Gambar 2.5 Distribusi medan untuk mode TEmn
3.6. Coupling Untuk Waveguide
Untuk membangkitkan suatu mode dari suatu waveguide, diperlukan peralatan untuk menghubungkan kedalam dan keluar dari waveguide. Permasalahannya adalah bagaimana menghubungkan energi dari suatu saluran transmisi ke waveguide atau sebaliknya. Masalah ini dapat diatasi dengan cara memasukkan probe kedalam waveguide sedemikian rupa sehingga probe muncul di dalam waveguide dengan jarak λG/4.
dalam waveguide. Situasi seperti ini ditunjukkan oleh gambar 2.6.
Gambar 2.6 Coupling untuk waveguide 3.7. Pola Radiasi Antena
Pola radiasi (radiation pattern) suatu antena adalah pernyataan grafis yang menggambarkan sifat radiasi suatu antena pada medan jauh sebagai fungsi arah. Pola radiasi dapat disebut sebagai pola medan (field pattern) apabila yang digambarkan adalah kuat medan dan disebut pola daya (power pattern) apabila yang digambarkan pointing vektor. Dengan adanya gambaran pola radiasi kita bisa melihat bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena tersebut. Gambaran dimensi pola radiasi dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Dimensi pola radiasi probe ke kabel USB
active extender
Sedangkan pada koordinat polar, pola radiasi ditunjukkan pada Gambar 2.8.
Gambar 2.8 Ilustrasi pola radiasi dalam koordinat polar Gambar pola radiasi diatas adalah pola radiasi antena directional Yagi Uda. Dari pola radiasi diatas dapat terlihat bahwa posisi antena mempengaruhi arah pancaran radiasi. Gambaran pola radiasi dari beberapa antena dapat dilihat pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9 Gambaran pola radiasi berbagai antena (a) Pola radiasi antena parabola (b) Pola radiasi antena Yagi Uda (c) Pola radiasi antena dipole (d) Pola radiasi antena omni
Dari gambaran berbagai macam pola radiasi pada Gambar 2.9 dapat dilihat sifat radiasi dari berbagai antena. Antena parabola memiliki pancaran radiasi ke arah tertentu. Begitu juga dengan antena Yagi Uda pola radiasinya juga mengarah ke arah tertentu. Hanya saja antena parabola memiliki penguatan yang lebih besar. Kedua antena tersebut disebut dengan antena directional karena memiliki pola radiasi yang terarah. Beamwidth antena directoinal ini lebih sempit dibanding dengan antena lain. Sehingga sedut pemancarannya lebih kecil dan terarah. Antena ini biasa digunakan oleh client karena pola radiasi yang terarah akan membuat antena dapat menjangkau jarak yang relatif jauh.
Pada antena dipole, pola radiasi memiliki pancaran yang kuat pada arah yang tegak lurus sedangkan pancaran ke samping kecil. Untuk antena omnidirectional pola radiasi terlihat
mengarah ke segala arah. Antena ini memiliki gain yang lebih rendah dibandingkan dengan antena directional. Antena omnidirectional dapat digunakan sebagai sambungan Point to Multi Point (P2MP) karena pola radiasinya yang mengarah ke segala arah. Dan karena pola radiasinya yang mengarah ke segala arah itulah sangat memungkinkan antena omnidirectional mengumpulkan sinyal lain di sekitarnya yang selanjutnya dapat menyebabkan interferensi.
3.8. Polarisasi Antena
Polarisasi adalah sifat dari gelombang elektromagnetik yang menggambarkan magnitudo relatif dari vektor medan listrik (E) sebagai fungsi waktu pada titik tertentu di ruang. Polarisasi antena adalah polarisasi dari gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh antena itu.
Ada beberapa jenis polarisasi yang dapat terjadi pada gelombang elektromagnetik. Suatu polarisasi disebut polarisasi vertikal jika medan listrik dari gelombang yang dipancarkan antena berarah vertikal terhadap permukaan bumi. Dan disebut polarisasi horisontal jika medan listriknya arahnya horisontal terhadap permukaan bumi.
Namun demikian ada beberapa jenis antena yang polarisasinya bukan polarisasi vertikal atau horisontal, karena gelombangnya memiliki vektor medan listrik dimana ujung dari vektor tersebut seolah-olah berputar membentuk suatu lingkaran ataupun suatu elips dengan pusat sepanjang sumbu propagasi. Selanjutnya jika perputaran ujung vektor medan yang dipancarkan itu membentuk lingkaran maka dinamakan polarisasi lingkaran, dan jika perputaran ujung vektor medan itu membentuk elips maka dinamakan polarisasi elips.
Sebenarnya semua jenis polarisasi gelombang ini pada dasarnya berasal dari polarisasi elips dengan kondisi khusus. Polarisasi lingkaran misalnya, polarisasi ini berasal dari bentuk elips dengan panjang kedua sumbu elipsnya sama, sedangkan pada keadaan khusus lainnya dimana salah satu dari sumbu elips sama dengan nol, sehingga perputaran ujung vektor medannya seolah-olah hanya bergerak maju mundur pada satu garis saja, maka pada keadaan ini polarisasi elips menjadi polarisasi linier.
Polarisasi linier inilah yang bisa berupa polarisasi linier arah vertikal, horisontal ataupun polarisasi linier antara kedua posisi tersebut (miring).
Jika jalur dari vektor medan listrik maju dan kembali pada suatu garis lurus dikatakan berpolarisasi linier. sebagai contoh medan listrik dari dipole ideal. Jika vektor medan listik konstan dalam panjang tetapi berputar disekitar jalur lingkaran, dikatakan berpolarisasi lingkaran. Frekuensi putaran radian adalah ω dan terjadi satu dari dua arah perputaran. Jika vektornya berputar berlawanan arah jarum jam dinamakan polarisasi tangan kanan (right hand polarize) dan yang searah jarum jam dinamakan polarisasi tangan kiri (left hand polarize). Suatu gelombang yang berpolarisasi elips untuk tangan kanan dan tangan kiri.
Gambar 2.10 Polarisasi pada antena
Sebuah antena dapat memancarkan energi dengan polarisasi yang tidak diinginkan, yang disebut dengan polarisasi silang (cross polarized). Polarisasi silang ini menimbulkan side lobe yang mengurangi gain. Untuk antena polarisasi linier, polarisasi silang tegak lurus dengan polarisasi yang diinginkan dan untuk antena polarisasi lingkaran, polarisasi silang berlawanan dengan arah perputarannya yang diinginkan.
3.9. Lebar Band Frekuensi
Penggunaan sebuah antena didalam sistem pemancar ataupun penerima selalu dibatasi oleh daerah frekuensi kerjanya. Pada range frekuensi kerja tersebut, antena diusahakan dapat bekerja dengan efektif agar dapat menerima dan memancarkan gelombang elektromagnetik pada band frekuensi tertentu. Pengertian harus dapat bekerja dengan efektif disini adalah bahwa distribusi arus dan impedansi dari antena pada range frekuensi tersebut benar-benar belum mengalami perubahan yang berarti, sehingga masih sesuai dengan pola radiasi yang direncanakan serta VSWR yang diijinkan.
Lebar band frekuensi atau dikenal sebagai bandwidth antena adalah range frekuensi kerja dimana antena masih dapat bekerja dengan efektif.
Gambar 2.11 Bandwidth pada antena
Bandwidth dapat dinyatakan dalam bentuk persen. Dapat dituliskan sebagai berikut :
(2-2) Selain itu bandwidth dapat pula dinyatakan dalam bentuk : (2-3)
dimana:
BW : Bandwidth
fu : frekuensi diatas frekuensi center (fc) fL : frekuensi dibawah frekuensi center (fc) 3.10. Gain
Gain antena berhubungan erat dengan directivity dan faktor efisiensi. Namun dalam prakteknya sangat jarang gain suatu antena dihitung berdasarkan directivity dan efisiensi yang dimilikinya, karena untuk mendapatkan directivity suatu antena bukanlah suatu yang mudah, sehingga pada umumnya gain maksimum suatu antena dihitung dengan cara membandingkannya dengan antena lain yang dianggap sebagai antena standar (dengan metode pengukuran). Gain antena (Gt) dapat dihitung dengan menggunakan antena lain sebagai antena yang standar atau sudah memiliki gain yang standar (Gs). Dimana membandingkan daya yang diterima antara antena standar (Ps) dan antena yang akan diukur (Pt) dari antena pemancar yang sama dan dengan daya yang sama. Metode pengukuran gain diatas dapat dihitung menggunakan rumus :
(2-4) Pada satuan decibel dapat dituliskan menjadi :
(2-5) 3.11. Directivity
Directivity suatu antenna dapat diperkirakan dengan menggunakan pola radiasi yang dihasilkan pada pengukuran pola radiasi bidang E dan bidang H. Secara matematis dapat dituliskan :
dimana
H = sudut pada titik setengah daya bidang H (radian)E
= sudut pada titik setengah daya bidang E (radian) Jika sudut terukur dalam bentuk derajat maka kita juga dapat menggunakan rumus:(2-7)
3.12. Impedansi Input
Impedansi input adalah impedansi yang diukur pada titik catu pada terminal antena yang merupakan perbandingan tegangan dan arus pada titik tersebut. Impedansi input selain ditentukan oleh letak titik catu antena, juga dipengaruhi oleh antena lain atau benda-benda yang berada disekitar antena serta frekuensi kerjanya.
Impedansi input antena dinyatakan dalam bentuk kompleks yang memiliki bagian real dan bagian imajiner. Bagian real merupakan resistansi (tahanan) masukan yang menyatakan daya yang diradiasikan oleh antena pada medan jauh. Sedangkan bagian imajiner merupakan reaktansi masukan yang menyatakan daya yang tersimpan pada medan dekat antena, atau dapat ditulis dengan :
(2-8) Impedansi input dapat juga dihitung dengan rumus :
(2-9) Dimana:
Zin = Impedansi Input (Ohm)
V = Tegangan terminal input (Volt) I = Arus terminal input (A)
Impedansi antena penting untuk pemindahan daya dari pemancar ke antena dan dari antena ke penerima. Sebagai contoh
untuk memaksimumkan perpindahan daya dari antena ke penerima, impedansi antena harus conjugate match. Jika ini tidak dipenuhi maka akan terjadi pemantulan energi yang dipancarkan atau diterima.
3.13. VSWR
Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) merupakan kemampuan suatu antena untuk bekerja pada frekuensi yang diinginkan. Pengukuran VSWR berhubungan dengan pengukuran koefisien refleksi dari antena tersebut. VSWR sangat dipengaruhi oleh impedansi input. Impedansi antena penting untuk pemindahan daya dari pemancar ke antena dan dari antena ke penerima. Sebagai contoh untuk memaksimumkan perpindahan daya dari antena ke penerima, impedansi antena harus conjugate match. Jika ini tidak dipenuhi maka akan terjadi pemantulan energi yang dipancarkan atau diterima.
Perbandingan level tegangan yang kembali ke pemancar (V-) dan yang datang menuju beban (V+) ke sumbernya lazim disebut koefisien pantul atau koefisien refleksi yang dinyatakan
dengan simbol “Γ” atau dapat dituliskan:
(2-10)
Hubungan antara koefisien refleksi, impedansi karakteristik saluran (Zo) dan impedansi beban/ antena (Zl) dapat ditulis:
(2-11)
Harga koefisien refleksi ini dapat bervariasi antara 0 (tanpa pantulan / match) sampai 1, yang berarti sinyal yang datang ke beban seluruhnya dipantulkan kembali ke sumbernya semula.Maka untuk pengukuran VSWR besar nilai VSWR yang ideal adalah 1, yang berarti semua daya yang diradiasikan antena pemancar diterima oleh antena penerima (match).
(2-12)
Semakin besar nilai VSWR menunjukkan daya yang dipantulkan juga semakin besar dan semakin tidak match. 3.14. Antena Wajanbolic
3.14.1.Pengertian Antena Wajanbolic
Dalam matematika, parabola adalah irisan kerucut yang berbentuk kurva yang dihasilkan oleh perpotongan menyilang yang sejajar terhadap permukaan kerucut.
Direktris adalah garis sumbu simetri pada parabola terhadap titik fokus. Sedangkan fokus dari parabola adalah letak suatu titik dimana jarak antara titik sembarang pada garis parabola M(x,y) ke fokus adalah sama dengan jarak antara M(x,y) ke direktris D(x,0).
Gambar 2.13 Fokus dan direktris
Dari pengertian diatas diketahui bahwa nilai dari jarak titik F (fokus) ke titik M dan jarak dari titik M ke titik D (direktris) adalah sama, sehingga dapat dihasilkan persamaan :
2 2 2 2
))
(
(
)
(
)
(
)
0
(
x
y
f
x
x
y
f
(2.-13) Karena pada persamaan diatas kedua sisi sama-sama mempunyai akar, maka bisa dieliminasi sehingga menghasilkan persamaan :yf
f
y
yf
f
y
x
2
2
2
2
2
2
2
yf
yf
f
f
y
y
x
2
2
2
2
2
2
2
yf
x
2
4
f
x
y
4
2
(2-14)Sekarang perhatikan gambar 3 dibawah, dimana diketahui diameter dari parabola (D) dan kedalaman parabola (d). Dari dua parameter tersebut maka bisa dihitung nilai / letak dari titik fokus parabola.
Gambar 2.14 Penghitungan nilai fokus
Dari gambar 3 diatas, diketahui titik (D/2,d) dan titik (-D/2,d) terletak pada parabola, sehingga :
f
x
y
4
2
f
D
d
4
)
2
(
2
f
x
D
d
4
1
4
2
f
D
d
16
2
(2-15)Dari persamaan diatas bisa kita ubah menjadi sebuah persamaan untuk menghitung nilai fokus.
f
D
d
16
2
d
D
f
216
1
16
2d
D
f
16
1
2x
d
D
f
d
D
f
16
2
(2-16)Dari persamaan diatas bisa kita perhatikan bahwa semakin besar nilai diameter dari suatu parabola (D) dan semakin kecil nilai kedalaman (d) suatu parabola, maka nilai fokusnya akan menjadi semakin besar.
Gambar 2.15 Fokus yang terletak di dalam parabola
Gambar 2.16 Fokus yang ada di luar parabola
Pada dasarnya antena wajanbolic hampir sama dengan antena parabola. Letak perbedaannya hanya pada reflektor. Jika pada antena parabola biasa reflektor adalah dish yang didesain khusus agar dapat memantulkan sinyal dengan sebagaimana mestinya, maka jika pada antena wajanbolic, reflektor berupa wajan yang sering kita jumpai.
Antena parabola adalah high-gain reflektor antenna yang digunakan untuk radio, televisi dan komunikasi data, dan juga untuk radiolocation (RADAR), pada bagian UHF dan SHF dari spektrum gelombang elektromagnetik. Secara relatif, gelombang pendek dari energi elektromagnetik (radio) pada frekuensi ini
mengijinkan pemasangan reflektor dengan berbagai macam ukuran untuk menghasilkan kuat sinyal yang baik pada saat transmitting dan receiving seperti yang diinginkan.
Antena parabola secara umum terdiri atas reflektor, dan waveguide. Reflektor adalah sebuah permukaan yang terbuat dari bahan logam yang dibentuk lingkaran paraboloid yang biasannya merupakan diameter dari antena tersebut. Paraboloid ini memiliki titik fokus yang berbeda-beda berdasarkan atas diameter reflektor dan kedalaman reflektor. Waveguide sebagai salah satu komponen dari antena parabola (dan juga antena wajanbolic) terletak pada fokus reflektor. Pada antena wajanbolic feed atau waveguide sebenarnya juga merupakan sebuah antena tipe low-gain seperti half-wave dipole atau small waveguide horn. Pada waveguide ini terdapat sebuah alat yang berfungsi untuk memancarkan dan menerima sinyal radio-frequency (RF).
(c)
Gambar 2.17 Tipe antena parabola (a) Parabolic (b) Off-Center (c) Cassegrain
Dianggap bahwa antena parabola sebagai circular aperture, maka persamaan untuk mengetahui nilai pendekatan gain maksimum adalah :
2 2 2
)
(
D
G
Dimana :G = penguatan (gain) isotropic
D = diameter reflektor dengan satuan yang sama dengan panjang gelombang
λ = panjang gelombang 3.14.2.Reflektor
Antena wajanbolic ini menggunakan reflektor dari wajan yang berbahan alumunium. Dipilih bahan alumunium karena bahan alumunium secara umum merupakan bahan yang ringan bila dibandingan dengan bahan logam lainnya. Hal ini tentu merupakan sebuah keuntungan bila kita akan mengimplementasikan antena wajanbolic karena walaupun (2-17)
mempunyai dimensi besar, bobot dari antena tersebut akan tetap lebih ringan jika dibandingan bila kita menggunkan dari bahan logam lain.
Penggunaan reflektor ini dimaksudkan untuk mendapatkan penguatan (gain) yang lebih besar bila dibandingkan hanya menggunakan wireless USB adapter biasa atau hanya menggunakan antena kaleng (waveguide). Karena setiap gelombang yang datang dari fokus akan dipantulkan oleh permukaan reflektor dengan arah yang sejajar dengan sumbu atau sebaliknya.
Sifat reflektor yang baik adalah :
1. Setiap gelombang yang datang dari fokus dipantulkan oleh permukaan sejajar dengan sumbu dan sebaliknya. 2. Gelombang dari fokus yang dipantulkan oleh
permukaan reflektor akan memotong suatu bidang yang tegak lurus terhadap sumbu dengan fase yang sama
Selain reflektor yang baik, kita juga harus memperhatikan pencatuan pada waveguide. Pemasangan wireless USB adapter pada pencatuan waveguide terletak di depan pemantul, supaya energi (gelombang) dapat dipancarkan langsung ke pemantul tanpa ada rintangan. Sistem pencatuan harus memenuhi dua kepentingan :
1. Pencatu harus dapat meradiasikan gelombang ke pemantul dengan baik, artinya tidak banyak gelombang yang keluar dari permukaan pemantul 2. Pencatu harus membatasi supaya VSWR saluran
koaksial mendekati satu 3.15. Wireless USB Adapter
Antena sebenarnya pada antena wajanbolic adalah sebuah alat yang mentransmisikan energi frekuensi radio ke ruang bebas, yaitu wireless USB adapter. Permukaaan pemantul (wajan) adalah komponen pasif. Wireless USB adapter berada di dalam waveguide yang ada di depan titik fokus dari wajan. Titik fokus adalah titik dimana semua gelombang pantul terkonsentrasi. Titik fokus (jarak titik fokus dari tengah reflektor) dihitung dengan persamaan berikut :
d
D
f
16
2
Dimana :f = panjang fokus dari reflektor
D = diameter reflektor dengan satuan yang sama dengan panjang gelombang
d = kedalaman reflektor
Radiasi dari wireless USB adapter akan merambat di dalam waveguide, kemudian akan diradiasikan ulang oleh reflektor pada arah yang diinginkan. Wireless USB adapter ini harus menunjukkan directivity yang secara efesien dapat mengiluminasi reflektor dan juga haru mempunyai polarisasi yang sesuai. Polarisasi dari wireless USB adapter ini menentukan polarisasi dari seluruh sistem antena.
3.16. Wireess LAN
Wireless Local Area Network (WLAN) adalah jaringan komputer yang menggunakan gelombang radio sebagai media transmisi data. Informasi (data) ditransfer dari satu komputer ke komputer lain menggunakan gelombang radio. WLAN sering disebut sebagai jaringan nirkabel atau jaringan wireless.
Proses komunikasi tanpa kabel ini dimulai dengan bermunculannya peralatan berbasis gelombang radio, seperti walkie talkie, remote control, cordless phone, ponsel, dan peralatan radio lainnya. Lalu adanya kebutuhan untuk menjadikan komputer sebagai barang yang mudah dibawa (mobile) dan mudah digabungkan dengan jaringan yang sudah ada. Hal-hal seperti ini akhirnya mendorong pengembangan teknologi wireless untuk jaringan komputer.
Biasanya wireless LAN ini dipakai di suatu daerah atau lokasi dimana pemakainya selalu dalam keadaan bergerak, atau di lokasi tersebut tidak terdapat jaringan kabel untuk penyaluran data. Wireless LAN ini biasanya menggunakan frekuensi 2,4 GHz yang disebut juga dengan ISM (Industrial, Scientific, Medical) Band, dimana oleh FCC (Federal Communication Commission) (2-18)
memang dialokasikan untuk berbagai keperluan industri, sains, dan media. Jadi siapa pun dapat menggunakan frekuensi ini dengan bebas asalkan tidak menggunakan pemancar berdaya tinggi.
Anatomi dari wireless LAN sendiri biasanya digunakan sebagai hubungan dari satu point to point yang lain, tetapi dengan perkembangan teknologi, wireless LAN ini dapat digunakan untuk hubungan dari point to multipoint begitu pula sebaliknya.
33 6.1. Penghitungan
Perhitungan untuk pembuatan wajanbolic dapat diperoleh dari beberapa handbook/ makalah di situs DIKLAT ORARI pada alamat berikut ini :
http://ybizdx.arc.itb.ac.id/orari-diklat pada folder teknik/2.4ghz/ antena/Handbook.pdf (file PDF)
juga pada folder teknik/2.4ghz/buku-wifi/homebrew-antenna.xls (file EXCEL untuk menghitung)
Pada dasarnya diperlukan 3 penghitungan utuk membuat antena wajanbolic, yaitu : [3]
Menghitung titik fokus wajan dan menghitung panjang bagian pipa paralon yang tidak diberi lakban alumunium.
Menghitung panjang pipa paralon yang harus diberi lakban alumunium
Menentukan lokasi penempatan wireless USB adapter pada pipa paralon
Gambar 3.1 Bagan penghitungan antena wajanbolic Pada gambar diatas diperlihatkan sebuah bagan antena wajanbolic. Beberapa parameter yang digunakan adalah : [3][4] Dw = diameter wajan
dw = kedalaman wajan D = diamater paralon
fw = fokus wajan
L = panjang pipa paralon yang diberi lakban alumunium S = titik tempat penempatan wireless USB adapter
Beberapa parameter desain yang harus dihitung nilainya adalah fw (fokus wajan), L (panjang pipa paralon yang diberi lakban alumunium), dan S (titik tempat penempatan wireless USB adapter).
Yang perlu diperhatikan adalah panjang pipa paralon adalah fw+L. Dimana nilai fw sangat dipengaruhi oleh diameter (Dw) dan kedalaman wajan (dw).
Penghitungan nilai titik fokus wajan dilakukan dengan menggunakan persamaan : [3]
(3-1) Sementara menghitung panjang pipa paralon yang diberi lakban alumunium (L) dan titik penempatan wireless USB adapter (S) diperlukan langkah yang lebih panjang. Maka penghitungan harus dilakukan secara bertahap. Yang harus dihitung pertama kali adalah panjang gelombang radio 2,4GHz
(λ) yang ada di udara dengan menggunakan persamaan : [3]
(3-2) Dimana :
λ = panjang gelombang radio 2,4 GHz di udara
C = kecepatan cahaya di udara (299.792.458 meter/detik) dibulatkan menjadi 300.000.000 meter/detik
Freq = frekuensi operasi yang digunakan (2,437 GHz)
Sehingga bila nilai-nilai tersebut dimasukkan ke dalam persamaan menjadi : [3]
(3-3) (3-4)
Jadi nilai panjang gelombang radio 2,4 GHz di udara adalah 12,31 cm.
Dari nilai panjang gelombang 2,4 GHz (λ) di udara, dapat
ditentukan diameter dari pipa paralon (D) yang bisa digunakan. Adapun diameter pipa paralon yang bisa digunakan harus memenuhi syarat : [3]
(3-5) (3-6) Dalam hal ini, pipa paralon 3” yang memiliki diameter 8,9 cm memenuhi syarat agar bisa digunakan sebagai waveguide.
Selanjutnya dilakukan penghitungan panjang gelombang
(λ) frekuensi 2,4 GHz yang merambat dalam pipa paralon
(guiding wavelength) dengan simbol λG.
Rumus untuk menghitung panjang guiding wavelength adalah : [3]
(3-7)
Dimana :
λG = panjang guiding wavelength
λ = panjang gelombang radio 2,4 GHz di udara, bernilai 12,31 cm
D = lebar diameter pipa paralon yang digunakan, dlam hal
ini pipa paralon 3” mempunyai lebar 8,9 cm
)
9
,
8
*
706
,
1
31
,
12
(
1
31
,
12
G
(3-9) λG = 21,174 (3-8)Setelah nilai guiding wavelength diketahui, kita dapat menghitung panjang minimal dari pipa paralon yang diberi lakban alumunium (L). Karena yang dihitung adalah panjang minimal dari L maka jika seandainya panjang dari pipa paralon yang ditutup lakban alumunium lebih panjang dari nilai minimum yang ditentukan akan lebih baik selama tidak merusak konstruksi dari antena itu sendiri.
Adapun nilai panjang L minimal adalah : [3]
(3-10) (3-11)
Dalam tugas akhir ini digunakan pipa paralon 3” dengan
diameter 8,9 cm. Maka panjang minimum dari pipa paralon yang ditutupi lakban alumunium (Lminimum atau ¾λG) adalah 15,88 cm.
Karena merupakan nilai minimum, supaya aman biasanya nilai dibulatkan ke atas. Dalam banyak tutorial nilai ini biasanya dibulatkan menjadi 20 cm. Perlu diperhatikan bahwa panjang total pipa paralon yang digunakan adalah nilai L+fw.
Setelah itu barulah ditentukan titik tempat penempatan wireless USB adapter pada pipa paralon (S atau ¼λG ). Untuk
menentukan posisi lokasi lubang S dari ujung pipa paralon dapat digunakan persamaan : [3]
(3-12) Untuk pipa paralon 3” yang digunakan dalam dalam tugas akhir ini, nilai S adalah 5,29 cm.
Untuk mempermudahkan penghitungan, dapat dipergunakan file excel yang telah tersedia.
Lminimal = 0,75 x λG
Lminimal = 15,88
Gambar 3.2 Capture file excel untuk mengukur fokus dan gain antena wajanbolic (diameter 40 cm)
Gambar 3.3 Capture file excel untuk mengukur fokus dan gain antena wajanbolic (diameter 60 cm)
Gambar 3.4 Capture file excel untuk menghitung nilai ¼λG dan ¾λG
6.2. Alat Dan Bahan
Alat-alat dan bahan-bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan antena wajanbolic adalah sebagai berikut : [1] Alat
Alat yang diperlukan : 1. Gergaji besi 2. Mesin bor 3. Penggaris
4. Pulpen atau sepidol untuk menandai yang akan dipotong 5. Cutter
6. Solder
7. Papan kayu untuk alas pengeboran 8. Kabel ekstender listrik
9. Besi lancip/ paku untuk penanda titik yang akan di bor 10. Palu
Bahan
Sedangkan bahan-bahan yang diperlukan adalah : 1. Wajan
2. Pipa PVC 3 inci
3. Tutup pipa PVC 3 inci sebanyak 2 buah 4. Lakban alumunium
5. Plat ”L” dari bahan non logam untuk dudukan WiFi USB 6. Tie wrap/ tali plastik kecil
7. Mur baut kecil 2 buah untuk membaut dudukan Wifi USB ke pipa paralon
8. Mur baut agak besar untuk meng-klem salah astu tutup pipa paralon ke wajan
9. Rubber tape
10. Wireless USB adapter
6.3. Pembuatan Antena Wajanbolic
Langkah-langkah cara pembuatan antena wajanbolic adalah sebagai berikut :
1. Persiapkan semua alat dan bahan yang dibutuhkan 2. Lakukan perhitungan nilai fokus wajan (fw), λG/4 dan
¾ λG dengan file excel yang telah tersedia [5]
Gambar 3.6 Penghitungan nilai λG/4 dan ¾ λG
3. Tandai bagian tengah wajan dengan paku kecil pada bagian yang akan di bor
4. Buat sedikit cekungan pada bagian tengah wajan yang akan di bor dengan paku kecil sebagai penuntun saat pengeboran agar bor tidak mudah meleset
5. Bor bagian dasar wajan tepat di tengah
Gambar 3.7 Bagian tengah wajan yang telah di bor 6. Tandai salah satu tutup pipa paralon 3” pada bagian
Gambar 3.8 Salah satu tutup pipa 3” yang telah di bor 7. Sambungkan antara wajan dan salah satu tutup pipa
yang sudah di bor tadi dengan mur baut serta beri ring diantara baut depan dan belakang. Sambungan jangan terlalu kencang karena pada wajan tipe tertentu yang tipis hal ini dapat menyebabkan bagian belakang tengah wajan penyok ke depan. Hal ini akan membuat bentuk wajan tidak simetris lagi.
Gambar 3.9 wajan dan tutup pipa paralon yang telah dibaut
8. Lapisi tutup pipa paralon 3” yang satunya dengan lakban alumunium di bagian dalamnya
Gambar 3.10 Tutup pipa paralon yang dilapisi dengan lakban alumunium bagian dalamnya
9. Potong pipa paralon 3” sepanjang nilai fw + ¾λG
sebagai waveguide
10. Lubangi pipa paralon pada nilai λG/4 sesuai lebar
wireless USB adapter
11. Buat 2 lubang di pipa paralon di dekat nilai λG/4 untuk
membaut plat L (non logam) ke pipa paralon
12. Lapisi pipa paralon dengan lakban alumunium di bagian luar sepanjang ¾λG dari salah satu ujungnya.
Hal ini dimaksudkan agar sinyal yang telah masuk ke dalam pipa paralon tidak terpancar keluar kembali mengingat fungsi dari pipa paralon adalah sebagai waveguide, yang pada antena kaleng, waveguide, terbuat dari bahan logam.
Gambar 3.11 Waveguide
13. Bor plat L (non logam) sebanyak 2 lubang di salah satu sisi untuk membaut plat L non logam ke pipa paralon dan buat beberapa cekungan di tepi salah satu sisi lainnya untuk letak tie wrap agak tidak mudah bergeser
14. Lapisi wireless USB adapter dengan rubber tape, ikat ke plat L (non logam) dengan tali plastik (tie wrap)
Gambar 3.12 Wireless USB adapter yang diikat pada plat L (non logam)
Gambar 3.13 Lubang pada plat L (non logam) untuk tempat membaut dengan pipa paralon 15. Baut plat L (non logam) ke pipa paralon dengan mur
Gambar 3.14 Plat L (non logam) dengan wireless USB adapter yang telah dibaut ke pipa paralon
16. Sambungkan pipa paralon ke wajan dan kemudian tutup dengan salah satu tutup pipa yang telah dilapisi dengan lakban alumunium di bagian dalamnya
Gambar 3.15 Antena wajanbolic yang telah jadi 17. Bor plat logam untuk membaut plat logam ke
wajanbolic dan untuk tempat clamp 18. Sambungakan clamp dengan plat logam
19. Sambungkan wajan dengan plat logam 6.4. Pembuatan Kabel USB Extender
Pada kenyatannya, aplikasi antena wajanbolic membutuhkan kabel yang panjang untuk tersambung ke PC atau laptop. Karena antena wajanbolic membutuhkan koneksi line of sight, maka tidak jarang harus memasang antena wajanbolic pada ketinggaian tertentu untuk memperoleh line of sight agar tidak terhalang oleh apapun. Jika menggunakan kabel USB biasa jelas tidak akan mungkin karena pada umumnya kebel USB biasa pendek, dan jika dipaksakan disambung sampai panjang maka data akan loss di tengah jalan. Jika menggunakan kabel USB active extender maka harga akan menjadi mahal. Sehingga digunakan kabel USB extender yang dibuat dari kabel UTP yang ujungnya dikonversi ke USB. Berikut akan diuraikan cara pembuatan kabel USB ekstender.
Alat
Alat yang diperlukan : 1. Cutter
2. Solder Bahan
Bahan yang diperlukan : 1. Kabel UTP + 10 meter 2. Kabel USB extender + 1 meter 3. Timah untuk menyolder 4. Selotip
5. Pipa kecil + 5 cm x 2 buah 6. Lakban
Cara Pembuatan
1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan 2. Kupas selongsong luar dari kabel UTP di kedua ujung
Gambar 3.16 Kabel UTP yang telah dikupas ujungnya 3. Potong kabel USB jadi 2
4. Kupas juga selongsong luar dari kabel USB
Gambar 3.18 Kabel USB yang telah dikupas bagian luarnya 5. Kupas ujung kabel UTP dan USB + 3 mm untuk sambungan 6. Pasang potongan pipa kecil untuk melindungi kabel sebelum
disolder
7. Solder kabel UTP ke kabel USB dengan cara sebagai berikut :
Kabel UTP orange – putih orange disatukan untuk menghubungkan pin +5V (kabel USB merah)
Kabel UTP putih hijau dihubungkan dengan pin Data+ (kabel USB putih)
Kabel UTP hijau dihubungkan dengan Data- (kabel USB hijau)
Kabel UTP putih biru, biru, putih coklat, coklat disatukan untuk menghungngkan ke Ground (kabel USB hitam)
Gambar 3.20 Cara penyambungan kabel UTP dengan kabel USB
8. Setelah semua kabel tesambung dengan baik, lapisi sambungan kabel dengan selotip agar tidak terjadi hubungan pendek
9. Rekatkan pipa paralon denga lakban untuk melindungi sambungan
51 10.1. Umum
Setelah selesai proses pembuatan antena wajanbolic, maka tahap selanjutnya adalah pengukuran parameter-parameter antena, pengujian pada jaringan wireless LAN 2,4 GHz yang bertujuan untuk mengetahui seberapa jauh ketepatan hasil perancangan dan pembuatan antena perlu dilakukan pengukuran pada beberapa parameter antena. Pada bab 4 ini akan disajikan metode pengukuran, hasil pengukuran serta analisis dari antena untuk gain optimum pada frekuensi 2,4 GHz. Karena alasan-alasan praktis maka parameter-parameter yang dapat diukur meliputi :
1. Pengukuran pola radiasi. 2. Pengukuran gain 3. Polarisasi
4. Pengukuran direktivity
Beberapa hal yang perlu diperhatikan sebelum pengukuran adalah, menghindari gangguan pantulan (benda-benda disekitar tempat pengukuran), jarak antara pemancar dan penerima.
10.2. Persiapan Pengukuran Dan Pengujian
Pengukuran pola radiasi dilakukan untuk mengetahui bagaimanakah bentuk pola radiasi antena wajanbolic yang telah dibuat. Selain itu yang paling penting adalah mengetahui seberapa jauhkan antena yang telah dibuat telah sesuai dengan harapan. Tentunya diharapkan hasil dari pengukuran ini sesuai dengan teori, yaitu didapatkan pola radiasi antena yang terarah.
Untuk mendapatkan hasil yang baik dari pengukuran pola radiasi ada beberapa hal yang harus diperhatikan adalah menghindari gangguan pantulan dari benda disekitar pengukuran, tinggi antena pemancar di sisi access point dengan antena wajanbolic yang diukur sebagai penerima di sisi laptop haruslah sejajar dan lurus. Pola radiasi suatu antena merupakan
karakteristik yang menggambarkan sifat radiasi antena pada medan jauh sebagai fungsi dari arah.
Arah disini adalah memutar antena wajanbolic dari posisi 0o sampai 360o, baik pada bidang H maupun pada bidang E. Untuk mengukur pola radiasi antena yang sudah dibuat, maka antena tersebut dipakai sebagai antena penerima, dengan bantuan laptop dan wireless USB adapter pada frekuensi 2,4 GHz beserta BAFO USB 2.0 Extension Cable yang berguna untuk menghubungkan wireless USB adapter yang diletakkan pada waveguide antena wajanbolic dengan laptop. Setelah wireless USB adapter pada antena terhubung dengan laptop, maka level daya akan nampak di layar laptop dengan bantuan software Network Stumbler berupa sinyal dalam unit dBm. Pada pengukuran ini antena pemancar menggunakan antena yang sudah terpasang pada access point D-link DWL-2100AP standar protokol 802.11g dengan frekuensi 2,4 GHz.
Peralatan yang digunakan dalam pengukuran ini adalah : 1. Antena wajanbolic
Dalam pengukuran kali ini antena mutlak ada. Karena antena itu sendirilah yang akan diukur nilai-nilai yang telah ditentukan sebelumnya. Antena dalam hal ini adalah dua buah antena wajanbolic dengan diameter lingkaran 40 centimeter dan 60 centimeter.
Gambar 4.2 Wajanbolic diameter 60 cm 2. Wireless USB adapter
Wireless USB adapter di sini adalah penerima sinyal wireless yang dipancarkan oleh access point. Pada proyek akhir ini digunakan wireless USB adapter D-Link DWA-110 yang beroperasi pada jaringan wireless 2,4 GHz yang kompatibel dengan 802.11b dan 802.11g.
Gambar 4.3 D-Link DWA-110 wireless USB adapter 3. USB extension
USB extension berguna sebagai kabel penyambung antara wireless USB adapter dengan laptop. Merek yang digunakan adalah BAFO USB Extension Cable yang kompatibel dengan USB 2.0.
Gambar 4.4 BAFO USB 2.0 Extension Cable 4. Laptop
Pada pengukuran parameter antena dan pengujian antena pada jaringan wireless ini penggunaan laptop sangat dibutuhkan. Penggunaan laptop adalah untuk memantau aktifitas wireless yang ada dengan menggunakan software Network Stumbler.
Gambar 4.5 Penggunaan laptop dalam pengukuran antena
Agar laptop dapat digunakan, hal pertama adalah harus diinstall software Network Stumbler. Network Stumbler adalah sebuah tool untuk Windows yang
