PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
DalDalam am era era gloglobalbalisisasi asi dewdewasa asa iniini, , perpertuktukararan an infinforormamasi si teltelah ah menmenjadjadii ba
bagigian an yayang ng sasangngat at pepentntining g arartitinynya a dadalalam m sesetitiap ap sesegi gi kkehehididupupanan.. Pertukaran informasi ini tidak hanya terjadi pada lokasi yang berdekatan Pertukaran informasi ini tidak hanya terjadi pada lokasi yang berdekatan saj
saja, a, tettetapi api sudsudah ah memenggnggloblobal al kke e selseluruuruh h penpenjurjuru u dunduniaia. . Hal Hal ini ini dapdapatat dimungkink
dimungkinkan dengan an dengan makin tumbuhnya media makin tumbuhnya media telekotelekomunikasmunikasi, baik i, baik yangyang me
memanmanfaafaatktkankankan an medmedia ia kakabel bel mamaupuupun n non non kakabel bel ((wirelesswireless) ) sebsebagaagaii salu
saluran ran transtransmismisinyainya. . JariJaringan ngan non non kabekabel l memmemanfaaanfaatkan tkan udara udara sebasebagaigai saluran transmisinya.
saluran transmisinya.
Pada proses pengiriman dan penerimaan sinyal informasi ini diperlukan Pada proses pengiriman dan penerimaan sinyal informasi ini diperlukan suatu alat yang dapat merubah sinyal gelombang mikro terbimbing pada suatu alat yang dapat merubah sinyal gelombang mikro terbimbing pada saluran transmisi menjadi sinyal gelombang mikro diudara bebas
saluran transmisi menjadi sinyal gelombang mikro diudara bebas demikiandemikian pula sebaliknya. Alat
pula sebaliknya. Alat seperti ini seperti ini lazimnya disebut dengan lazimnya disebut dengan antena. Tantena. Terdapaterdapat berba
berbagai gai macamacam m jenijenis s anteantena na dengadengan n berbaberbagai gai dimedimensi yang nsi yang berbeberbeda.da. Setia
Setiap p dimedimensi nsi antenantena a yang yang berbeberbeda da memmemancarancarkan kan atau atau mermeradiaadiasikasikann sin
sinyal yal dendengan gan kekekukuataatan n yanyang g berberbedbeda a padpada a tiatiap p araarahnyhnya. a. PrPrinsinsip ip iniini dikena
dikenal dengan istilah l dengan istilah pola radiasi ataupola radiasi atau pattern. pattern.
Untuk merancang sebuah antenna diperlukan sebuah perhitungan agar Untuk merancang sebuah antenna diperlukan sebuah perhitungan agar an
antetennnna a yayang ng didirarancncanang g dadapapat t memememenunuhi hi krkrititereria ia yayang ng didicacapapai i dadann mampu bekerja sesuai harapan. Berbagai macam alat dan software dapat mampu bekerja sesuai harapan. Berbagai macam alat dan software dapat membantu merancang sebuah antenna. Alat-alat tersebut antara lain
membantu merancang sebuah antenna. Alat-alat tersebut antara lain SWRSWR met
meter er dan dan lailain-ln-lainainnyanya, , sedsedangangkan kan dardari i sofsoftwatware re ada ada berberbagbagai ai mamacamcam antara lain
antara lain superNECsuperNEC, 4NEC2, kalkulator Yagi dan lain-lain. Pada simulasi, 4NEC2, kalkulator Yagi dan lain-lain. Pada simulasi pe
perarancncanangagan n anantetennnna a YYagagi i dadan n HeHelilix x inini, i, akakan an didigugunanakakan n alalat at babantntuu berupa software superNEC dan 4NEC2. Antena Yagi yang akan dirancang berupa software superNEC dan 4NEC2. Antena Yagi yang akan dirancang mempunyai frekuensi kerja 680 MHz (UHF) dan menggunakan 5 elemen, mempunyai frekuensi kerja 680 MHz (UHF) dan menggunakan 5 elemen, sedangkan antenna Helix mempunyai frekuensi kerja 2,4 GHz.
DASAR TEORI
DASAR TEORI
Definisi Antena Definisi Antena
Ante
Antena na dapadapat t didefdidefinisinisikaikan n sebasebagai gai sebusebuah ah pirapiranti nti yang yang berfuberfungsingsi untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik terbimbing (
untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik terbimbing (guided guided wave
wave) ) padpada a salsalurauran n menmenjadjadi i gelgelomombanbang g eleelektrktromomagnagnetietik k bebbebasas di
diududarara a ((frfree ee spspacacee). ). DaDalalam m pepembmbahahasasan an mmenengegenanai i anantetenana,, te
terrdadapapat t bebebeberarapa pa ppararamameteter er dadasasar r dadari ri anantetena na yayang ng peperlrluu diperhati
diperhatikan dalam hubungannya dengan kan dalam hubungannya dengan performa dari antena.performa dari antena. Parameter-parameter tersebut antara lain adalah :
Parameter-parameter tersebut antara lain adalah : 1. Pola Radiasi (
1. Pola Radiasi (Radiation PatternRadiation Pattern)) 2. Impedansi
2. Impedansi
3. Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) 3. Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) 4.
4. DirectiDirectivityvity 5. Return Loss 5. Return Loss
6. Efisiensi antenna 6. Efisiensi antenna 7. Penguatan (
7. Penguatan (GainGain))
P
Polola a raradidiasasi i ((radiradiatioation n pattpatternern) ) dadari ri sesebubuah ah anantetena na memerurupapakakann rreprepreseesentantasi si gragrafis fis dadari ri funfungsi gsi mamatemtematiatika ka dadari ri prpropeoperty rty radradiaiasisi se
sebubuah ah anantetennnna a yayang ng didinynyatatakakan an dadalalam m kkoooordrdininat at ruruanang. g. PPololaa rad
radiasiasi i bibiasa asa didigamgambarbarkakan n dadalam lam kokoorordindinat at bolbola, a, polpolar ar maumaupunpun rrectectangangulaularr. . UntUntuk uk jeljelasnasnya ya dadapat pat dildilihaihat t padpada a gamgambar bar 1. 1. PPadaada g
gaammbbaar r 1 1 ddaappaat t ddiilliihhaat t bbaahhwwa a bbeerrkkaas s rraaddiiaassi i ddaarri i aanntteennaa me
membmbententuk uk polpola-pa-pola ola tertertententu tu yanyang g didisebsebut ut dendengangan lobelobe. . AAddaa beberapa bagian pada gambar 1 yang merupakan bagian penting beberapa bagian pada gambar 1 yang merupakan bagian penting dari pola radiasi antena, yaitu :
dari pola radiasi antena, yaitu :
1.
1. MaiMain/mn/majoajor r LobLobee, , adadalalah ah beberkrkas as raradidiasasi i didimmanana a teterrdadapapatt
kekuatan pancaran radiasi dari antena yang terbesar kekuatan pancaran radiasi dari antena yang terbesar
2.
2. Minor Lobe,Minor Lobe, adalah berkas radiasi selainadalah berkas radiasi selain major lobe. Minor lobemajor lobe. Minor lobe
dikelompokan dikelompokan
menjadi 2 bagian sesuai dengan posisinya, yaitu : menjadi 2 bagian sesuai dengan posisinya, yaitu :
a. Side Lobe a. Side Lobe b. Back Lobe b. Back Lobe
3.
3. HPBW (Half Power Beamwidth),HPBW (Half Power Beamwidth), adalah merupakan sudut yangadalah merupakan sudut yang
dibentuk oleh dibentuk oleh
titik yang bernilai setengah dari daya pancar maksimum pada titik yang bernilai setengah dari daya pancar maksimum pada major lobe.
major lobe.
Gambar 1. Pola radiasi dari antena Gambar 1. Pola radiasi dari antena Directivity
Directivity adaadalah lah perperbanbandindingan gan antantara ara intintensensitaitas s radradiaiasi si suasuatutu antena pada arah tertentu dengan rata-rata intensitas radiasi dalam antena pada arah tertentu dengan rata-rata intensitas radiasi dalam semua arah.
semua arah.
Impedansi merupakan perbandingan antara tegangan dengan arus Impedansi merupakan perbandingan antara tegangan dengan arus pada terminal antena.
pada terminal antena.
Agar antena
Agar antena dapadapat t berberoperaoperasi si dengdengan an efisiefisien, en, makmaka a haruharus s terjaterjadidi tr
tranansfsfer er dadaya ya yayang ng mamaksksimimum um anantatara ra anantetennnna a dedengngan an sasalulurarann transmis
transmisi i dari dari pemancar/penpemancar/penerima. erima. TTransfer daya ransfer daya yang yang maksimmaksimumum han
hanya ya dadapat pat terterjadjadi i bilbila a imimpedpedansansi i keketigtiga a bagbagian ian tatadi di samsama. a. BilBilaa keadaan ini tidak dapat terpenuhi, maka sebagian dari daya yang keadaan ini tidak dapat terpenuhi, maka sebagian dari daya yang a
akkaan n ddiipapanncacarrkkaan n aakkaan n ddipipanantutullkkan an kkemembbalali i ddalalam am bbenenttukuk ge
gelolombmbanang g tetegagak k ((stastandinding ng wavwavee). ). PPerberbandandingingan an dardari i besbesararnyanya gelom
gelombang bang pantpantul ul ini ini dengadengan n gelomgelombang bang yang akan yang akan dipadipancarncarkankan disebut dengan VSWR (
Gain
Gain (pe(pengunguataatan) n) dadari ri antantennenna a adaadalah lah besbesararnya nya perperbanbandindingangan intensitas daya yang dipancarkan antenna dengan total daya yang intensitas daya yang dipancarkan antenna dengan total daya yang diterima.
diterima. GainGain dapat juga dirumuskan sebagai produk dari efisiensidapat juga dirumuskan sebagai produk dari efisiensi antenna dengan
antenna dengan directivity directivity nya.nya.
Retur
Return n LossLoss, , adaladalah ah paramparameter eter yang yang mengmengindiindikaskasikaikan n banybanyaknyaaknya day
daya a yanyang g hilhilang ang kakarerena na terterserserap ap oleoleh h bebbeban an dan dan tidtidak ak kekembmbaliali sebagai gelombang pantul.
sebagai gelombang pantul.
Antena
Antena YYagiagi
Antena Yagi adalah jenis
Antena Yagi adalah jenis antenaantena radioradio atauatau televisitelevisi yang diciptakanyang diciptakan ol
oleh eh HiHidedetstsugugu u YYagagi. i. AnAntetena na memempmpununyayai i didilelengngkkapapi i dedengnganan pengarah dan pemantul, semuanya berbentuk batang. Antenna yagi pengarah dan pemantul, semuanya berbentuk batang. Antenna yagi terdiri dari tiga bagian yaitu
terdiri dari tiga bagian yaitu DrivenDriven,, reflektorreflektor, dan, dan directordirector. Bagian. Bagian Driven adalah titik catu dari kabel antenna,biasanya panjang fisik Driven adalah titik catu dari kabel antenna,biasanya panjang fisik dri
driven ven adaadalah lah setsetengengah ah panpanjanjang g gelgelombombang ang dardari i frfrekekuenuensi si radradioio yan
yang g dipdipancancarkarkan an ataatau u ditditerierimama. . BaBagiagian n RRefleflekektor tor adaadalah lah bagbagianian belakang antenna yang berfungsi sebagai pemantul sinyal,dengan belakang antenna yang berfungsi sebagai pemantul sinyal,dengan panjang fisik lebih panjang daripada driven. Bagian Director adalah panjang fisik lebih panjang daripada driven. Bagian Director adalah bagian pengarah antenna,ukurannya sedikit lebih pendek daripada bagian pengarah antenna,ukurannya sedikit lebih pendek daripada driven.Penambahan batang director akan menambah gain antena, driven.Penambahan batang director akan menambah gain antena, na
namumun n akakan an memembmbuauat t popola la pepengngararahahan an anantetena na memenjnjadadi i lelebibihh sempit.
sempit.
Antena Yagi yang paling sederhana adalah antena 2 elemen yang Antena Yagi yang paling sederhana adalah antena 2 elemen yang te
terdrdiriri i atatas as sasatu tu raradidiatator or atatau au drdriviven en elelememen en dadan n sasatu tu elelememenen para
parasitisitic c sebasebagai gai dirdirector dengan ector dengan spacspacing ing sekisekitar tar 0.1 0.1 l. l. PoPower wer gaingain dapat mencapai sekitar 5 dB dengn front to back ratio sebesar 7 dapat mencapai sekitar 5 dB dengn front to back ratio sebesar 7 sa
sampmpai ai 15 15 dBdB. . GaGain in akakan an memenjnjadadi i sesedidikikit t lelebibih h rrenendadah h apapababililaa parasitik
elemen tersebut dipasang sebagai reflektor. Untuk bandband 10 30 elemen tersebut dipasang sebagai reflektor. Untuk bandband 10 30 m
meteterer, , babahahan n elelememen en dadapapat t dadari ri tutubibing ng alalumumininiuium m sesehihingnggaga memungkinkan untuk diputarputar arahnya. Akan tetapi untuk band memungkinkan untuk diputarputar arahnya. Akan tetapi untuk band 160 meter atau 80 meter, tubing aluminium menjadi tidak praktis 160 meter atau 80 meter, tubing aluminium menjadi tidak praktis k
kararenena a teterlrlalalu u papanjnjanang g sesehihingngga ga kkururanang g kkuauat, t, lelebibih h prprakaktitiss di
digungunakakan an kakawat wat dendengan gan kokonsnsekekuenuensi si tidtidak ak dadapat pat didiputputar ar araarah.h. Panjang elemen Yagi dipengaruhi oleh diameter elemen dan adanya Panjang elemen Yagi dipengaruhi oleh diameter elemen dan adanya sambungansambungan. Baik diameter elemen maupun banyaknya sambungansambungan. Baik diameter elemen maupun banyaknya sambungan akan memberikan pengaruh terhadap kapasitansi antar sambungan akan memberikan pengaruh terhadap kapasitansi antar elemen, seperti kita ketahui bahwa dua logam yang terletak sejajar elemen, seperti kita ketahui bahwa dua logam yang terletak sejajar tersebut akan merupakan suatu kapasitor.
tersebut akan merupakan suatu kapasitor. Antena Helix
Antena Helix An
Antentena a helhelix ix mermerupaupakan kan antantennenna a yanyang g memmempunpunyai yai benbentuk tuk tigtigaa di
dimemensnsi. i. BeBentntuk uk dadari ri anantetena na hehelilix x memenynyererupupai ai peper r atatau au pepegagass dengan diameter lilitan serta jarak antar lilitan berukuran teretentu. dengan diameter lilitan serta jarak antar lilitan berukuran teretentu. Antenna Helix mempunyai bentuk geometri 3 dimensi seperti pada Antenna Helix mempunyai bentuk geometri 3 dimensi seperti pada gam
gambar bar 2. 2. GaGambambar r tertersebsebut ut memempemperlirlihathatkan kan benbentuk tuk dasdasar ar dardarii seb
sebuah uah antantennenna a helhelix ix dendengan gan parparameameterter-pa-pararametmeternernya ya adaadalahlah sebagai berikut :
sebagai berikut :
D = diameter dari helix D = diameter dari helix
C = circumference (keliling) dari helix = πD C = circumference (keliling) dari helix = πD S = jarak antara
S = jarak antara lilitanlilitan
α = sudut jepit (pitch angle) = arctan S/πD α = sudut jepit (pitch angle) = arctan S/πD L = panjang dari 1 lilitan
L = panjang dari 1 lilitan n = jumlah lilitan
n = jumlah lilitan A= axial length = nS A= axial length = nS
d = diameter konduktor helix d = diameter konduktor helix
Diameter
Diameter dan keliling (dan keliling (CircumferenceCircumference) digunakan sebagai parameter) digunakan sebagai parameter dalam menentukan frekuensi kerja dari helix, biasanya dinyatakan dalam menentukan frekuensi kerja dari helix, biasanya dinyatakan pula dalam panjang gelombang Dλ dan Cλ.
pula dalam panjang gelombang Dλ dan Cλ. Axial Length Axial Length dandan pitch pitch angle
angle menentukanmenentukan GainGain dari helix. Makin panjangdari helix. Makin panjang axial lengthaxial length makamaka makin besar pula
diatas sebuah
diatas sebuah ground planeground plane seperti pada gambar di bawah.seperti pada gambar di bawah. Ground Ground plane
plane dapdapat at berberbenbentuk tuk apa apa sajsaja, a, tettetapi api biabiasansanya ya benbentutuknyknya a segsegii empat atau lingkaran dengan diameter satu sampai satu setengah empat atau lingkaran dengan diameter satu sampai satu setengah kal
kali i panjpanjang ang gelogelombanmbang.g. GrouGround nd planplanee dapadapat t berbeberbentuk ntuk reflreflektorektor ke
kerucrucut ut ataatau u dapdapat at pulpula a berberbenbentuk tuk datdatarar. . DenDengan gan memenggnggunaunakakann gro
ground und plaplanene, , dihdiharaarapkpkanan baback ck lolobebe dadari ri anantetena na hehelilix x dadapapatt diminimalisasi.
diminimalisasi.
Gambar Antena Helix dengan Ground Plane Gambar Antena Helix dengan Ground Plane
An
Antetena na hehelilix x dadapapat t didiopopererasasikikan an dadalalam m dudua a momodede, , yayaititu u momodede transmisi (
transmisi (transmission Modetransmission Mode) dan mode radiasi () dan mode radiasi (Radiation ModeRadiation Mode).). Mode transmisi digunakan untuk menjelaskan bagaimana
Mode transmisi digunakan untuk menjelaskan bagaimana ge
gelolombmbanang g elelekektrtromomagagnenetitik k didiprpropopagagasasikikan an sesepapanjnjanang g hehelilixx me
mengingingangat t helhelix ix dapdapat at didiasuasumsmsikika a sebsebagaagai i salsalurauran n tratransmnsmisi isi taktak hing
hingga ga atauatau waveguidewaveguide, , dimdimana ana bebbeberaerapa pa momode de tratransmnsmisi isi yanyangg be
berbrbededa a dadapapat t didiopopererasasikikanan. . MoMode de raradidiasasi i didigugunanakakan n ununtutukk mengetahui bentuk dari medan jauh (
mengetahui bentuk dari medan jauh (far field patternfar field pattern) dari sebuah) dari sebuah helix. Pada mode radiasi diken
helix. Pada mode radiasi dikenal dua macam mode, al dua macam mode, yaitu mode axialyaitu mode axial dan mode normal.
dan mode normal.
Se
Secacara ra teteorori, i, anantetena na hehelilix x dadapapat t didimomodedelklkan an sesebabagagai i jajajjararanan sejumlah titik sumber isotropis (
sejumlah titik sumber isotropis (isotropic point sourceisotropic point source) yang tersusun) yang tersusun seperti pada gambar dibawah ini.
Gambar Susunan array dari titik sumber isotropis Gambar Susunan array dari titik sumber isotropis
Masing-masing titik merepresentasikan satu buah lilitan dari helix, Masing-masing titik merepresentasikan satu buah lilitan dari helix, sem
sementarentara a jarajarak k antaantara ra titititik k mermereprepresenesentasiktasikan an jarajarak k antaantar r lilililitantan pada antena helix.
pada antena helix. Jumlah titik sumber isotropisJumlah titik sumber isotropis an
analalogogi i dedengngan an jujumlmlah ah lilililitatan n papada da anantetennnna a hehelilix. x. PPolola a raradidiasasii (( pattern pattern) ) dadari ri anantetennnna a hehelilix x diditutururunknkan an dedengngan an memengnggugunanakakann prinsip
prinsip pattern multiplication pattern multiplication, dimana pola radiasi helix merupakan, dimana pola radiasi helix merupakan produk dari semua titik sumber isotropis yang tersusun secara
produk dari semua titik sumber isotropis yang tersusun secara array array ,, sehi
sehingga ngga disedisebut but sebasebagaigai arraarray y pattepatternrn atauatau arraarray y factfactor or (faktor(faktor ar
arrayray). ). DenDengan gan asuasumsmsi i bahbahwa wa sasatu tu buabuah h lililitlitan an dardari i antantena ena helhelixix mempunyai gelombang berjalan (
mempunyai gelombang berjalan (traveling wavetraveling wave) yang) yang
seragam disepanjang antena, maka pola radiasi total dari antena seragam disepanjang antena, maka pola radiasi total dari antena helix dengan jumlah lilitan n merupakan produk dari faktor array helix dengan jumlah lilitan n merupakan produk dari faktor array dengan pola radiasi satu llitan helix.
dengan pola radiasi satu llitan helix.
Mode operasi axial terjadi jika
Mode operasi axial terjadi jika circumference,circumference, C dari helix bernilaiC dari helix bernilai ku
kurang rang lebilebih h satu satu kalkali i panjpanjang ang gelomgelombang bang pada pada frefrekukuensi ensi tengtengahah dari rekuensi kerj
dari rekuensi kerjanya (0,75λ<C<1,3λ). Sementara sudut anya (0,75λ<C<1,3λ). Sementara sudut jepit (jepit ( pitch pitch angle
angle), α yang ), α yang optimal adalah antara 10o<α<20o. Antena helix padaoptimal adalah antara 10o<α<20o. Antena helix pada mode operasi axial adalah antena yang sederhana dan mudah
mode operasi axial adalah antena yang sederhana dan mudah untukuntuk dibuat karena sifatnya yang
dibuat karena sifatnya yang non-critical.
non-critical. Ada beberapa parameter penting dari antena yang Ada beberapa parameter penting dari antena yang perluperlu untuk diperhatikan, yaitu :
untuk diperhatikan, yaitu : 1. Beam width (lebar berkas) 1. Beam width (lebar berkas)
2. Gain (penguatan) 2. Gain (penguatan) 3. Impedance
3. Impedance (impedansi)(impedansi)
Parameter-parameter diatas merupakan fungsi dari banyaknya lilitan Parameter-parameter diatas merupakan fungsi dari banyaknya lilitan (n), jarak antar lilitan (S), dan frekuensi. Untuk jumlah lilitan yang (n), jarak antar lilitan (S), dan frekuensi. Untuk jumlah lilitan yang telah ditentukan, sifat dari
telah ditentukan, sifat dari beamwidth, gainbeamwidth, gain dan impedansi dapatdan impedansi dapat menentuka
menentukan n lebarlebar bandwith.bandwith. Sementara itu, nilai dariSementara itu, nilai dari bandwithbandwith juga juga be
berrhuhububungngan an ererat at dedengnganan circumferencecircumference ddarari i anantetenna a hheleliix.x. Parameter lain yang mempunyai
Parameter lain yang mempunyai
peran penting dalam perancangan antenna helix adalah bentuk dan peran penting dalam perancangan antenna helix adalah bentuk dan uk
ukurauran n dardarii groground und plaplanene, , didiamameteter er kkononduduktktor or hehelilix, x, ststruruktkturur penunjang helix, dan pengaturan
penunjang helix, dan pengaturan feed. Ground planefeed. Ground plane dapat dibuatdapat dibuat dal
dalam am berberbagbagai ai mamacam cam benbentuktuk. . NamNamun un umumumumnyanya grounground d planplanee dibuat dalam bentuk
dibuat dalam bentuk
lingkaran atau persegi yang datar atau flat dengan ukuran diameter lingkaran atau persegi yang datar atau flat dengan ukuran diameter atau sisi minimal 3λ/4. Ukuran konduktor dapat dipilih dari 0,005λ atau sisi minimal 3λ/4. Ukuran konduktor dapat dipilih dari 0,005λ sampai dengan mendekati 0,05λ. Antena helix dihubungkan dengan sampai dengan mendekati 0,05λ. Antena helix dihubungkan dengan saluran transmisi (kabel coaxial) melalui
saluran transmisi (kabel coaxial) melalui feeder feeder . Pada pemasangan. Pada pemasangan feeder,
feeder, konduktor antena helix dihubungkan dengan bagian dalamkonduktor antena helix dihubungkan dengan bagian dalam dari kabel coaxial
dari kabel coaxial
melalui bagian dalam dari
melalui bagian dalam dari feeder feeder , sementara bagian luar dari, sementara bagian luar dari feeder feeder berfu
berfungsi menghubungsi menghubungkngkan an bagiabagian n luar dari luar dari kabekabel l coaxicoaxial al dengdenganan grou
ground nd planplanee. . PePemasamasanganngan feeder feeder ini ini dapdapat at pulpula a memmempenpengargaruhiuhi impedansi dari antena helix. Pada antena
impedansi dari antena helix. Pada antena helix,helix, feeder feeder dapatdapat dipasang dengan 2 macam model, yaitu :
dipasang dengan 2 macam model, yaitu : 1. Peripheral feed
1. Peripheral feed 2. Axial feed
2. Axial feed Im
Impedpedansansi i anantentena a helhelix ix dapdapat at diadiatur tur sedsedemiemikiakian n ruprupa a sehsehinginggaga sesuai dengan impedansi yang
sesuai dengan impedansi yang diinginkdiinginkan dengan an dengan cara memodifikascara memodifikasii ¼ lilitan terakhirnya.
¼ lilitan terakhirnya.
DASAR PERHITUNGAN DAN PERANCANGAN
DASAR PERHITUNGAN DAN PERANCANGAN
PPada ada antantennenna a helhelix ix paparamrameteeterr-pa-paramrameteeter r yayang ng kitkita a butbutuhkuhkan an adaadalahlah sebagai berikut:
D = diameter dari helix D = diameter dari helix
C = circumference (keliling) dari helix = πD C = circumference (keliling) dari helix = πD S = jarak antara
S = jarak antara lilitanlilitan
α = sudut jepit (pitch angle) = arctan S/πD α = sudut jepit (pitch angle) = arctan S/πD L = panjang dari 1 lilitan
L = panjang dari 1 lilitan n = jumlah lilitan
n = jumlah lilitan A= axial length = nS A= axial length = nS
d = diameter konduktor helix d = diameter konduktor helix
Sedangkan untuk antena Yagi empat elemen, perhitungan panjang elemen Sedangkan untuk antena Yagi empat elemen, perhitungan panjang elemen serta spacingnya dapat menggunakan tabel sebagai
serta spacingnya dapat menggunakan tabel sebagai berikberikut :ut :
Reflektor elemen153 / f (dalam MHz) meter. Reflektor elemen153 / f (dalam MHz) meter. Driven elemen 144 / f (dalam MHz) meter. Driven elemen 144 / f (dalam MHz) meter. Director 1 137 / f (dalam MHz) meter.
Director 1 137 / f (dalam MHz) meter. Director 2 135 / f (dalam MHz) meter. Director 2 135 / f (dalam MHz) meter. Director 3 133/f (dalam MHz) meter. Director 3 133/f (dalam MHz) meter. Spacing 36.6 / f (dalam MHz) meter Spacing 36.6 / f (dalam MHz) meter Karen
Karena yang a yang digunakan adalah pada frekuendigunakan adalah pada frekuensi 680 si 680 MHz maka didapat nilaiMHz maka didapat nilai – nilai sebagai berikut :
– nilai sebagai berikut : R
Reefflleekkttoorr 00..222255
driven elemen driven elemen 0.2117 0.2117 6 6 director 1 director 1 0.2014 0.2014 7 7 director 2 director 2 0.1985 0.1985 3 3 director 3 director 3 0.1955 0.1955 88 88 spacing spacing 0.0538 0.0538 2 2 Per
Perlu lu dipediperharhatiktikan an seksekali ali lagi bahwa lagi bahwa diamdiameter eter tubintubing, g, panjpanjang ang masmasinging ba
bagigian an elelememenen, , sesertrta a kketetininggggiaian n anantetena na akakan an sasangngat at beberprpenengagaruruhh ter
simulator S-Nec 2.9 kita masukkan nilai – nilai dari nilai spacing elemen simulator S-Nec 2.9 kita masukkan nilai – nilai dari nilai spacing elemen dan length elemen sebasar dalam table.
dan length elemen sebasar dalam table.
HASIL PENGAMATAN DAN SIMULASI
HASIL PENGAMATAN DAN SIMULASI
AntenaAntena YYagiagi
Dalam simulai kali ini kami menggunakan software Yagi calculator Dalam simulai kali ini kami menggunakan software Yagi calculator seperti tampak dibawah ini :
seperti tampak dibawah ini :
F
Frerekukuensensi i yanyang g digdigunaunakakan n adaadalah lah 680 680 MHMHz z dan dan memenggnggunaunakakan n 5 5 buabuahh di
dirrecectotorsrs. . SeSetetelalah h ititu u ninilalai i yayang ng adada a kikita ta ininpuputktkan an dadalalam m prprogograramm SuperNec 2.9. kita akan mendapatkan hasil tampilan antenna seperti ini : SuperNec 2.9. kita akan mendapatkan hasil tampilan antenna seperti ini :
Frekuensi di inputkan sebesar 680 MHz Frekuensi di inputkan sebesar 680 MHz
Atau alam bentuk 3 dimensi akan terlihat seperti ini : Atau alam bentuk 3 dimensi akan terlihat seperti ini :
Selanjutnya adalah menampilkan bentuk radiasi : Selanjutnya adalah menampilkan bentuk radiasi :
Setel
Setelah ah pengapengaturaturan n RaRadiatdiations ions pattpattern ern makmaka a pilipilih h SimuSimulate late makmaka a akaakann muncul tampilan seperti dibawah ini :
Pi
Pililih h PlPlot ot ununtutuk k memenanampmpililkakan n popola la raradidiasasi i anantetennnna a sesepepertrti i tatampmpakak dibawah ini :
dibawah ini :
Pola Radiasi Antena Yagi 680 MHz Pola Radiasi Antena Yagi 680 MHz At
Atau au jijikka a kikita ta gugunanakakan n sosoftftwawarre e 4242NeNec c akakan an teterlrlihihat at tatampmpililan an seseprprtiti dibawah ini :
P
Padada a ggamambabar r didiatatas as teterlrlihihat at babahwhwa a papancncararan an raradidiasasi i mmininor or lelebibihh mendominas
mendominasi dibandingkan dengan pola radiasi mayor i dibandingkan dengan pola radiasi mayor (pada sumbu axis).(pada sumbu axis). Hal ini dikarenakan terjadi feedback akibat elemen yagi yang tidak stabil. Hal ini dikarenakan terjadi feedback akibat elemen yagi yang tidak stabil. Atau dengan kata lain antenna ini memberikan karakteristik backlobe yang Atau dengan kata lain antenna ini memberikan karakteristik backlobe yang lebih besar daripada
lebih besar daripada mainlobenymainlobenya.a.
Untuk mengetahui SWR dan sebagainya kita dapat melihatnya di smith Untuk mengetahui SWR dan sebagainya kita dapat melihatnya di smith chart seperti gambar dibawah ini :
Hal ini dapat ditanggulangi dengan cara memperpanjang elemen reflector Hal ini dapat ditanggulangi dengan cara memperpanjang elemen reflector yang ada pada antenna ini.
yang ada pada antenna ini.
Antena Helix Antena Helix
Antena helix dapat digambarkan sebagai sebuah pegas dengan Antena helix dapat digambarkan sebagai sebuah pegas dengan reflektor.
reflektor. Keliling Keliling ((CircumferenceCircumference, C) dari satu lilitan kira-kira bernilai, C) dari satu lilitan kira-kira bernilai satu kali panjang gelombang (λ), jarak antar lilitan (S) kira-kira bernilai satu kali panjang gelombang (λ), jarak antar lilitan (S) kira-kira bernilai 0,25C
0,25C. . SemenSementara tara ukukuran refluran reflektoektor (R) r (R) adaladalah sama dengan C ah sama dengan C atau λ.atau λ. Frekuensi yang digunakan ialah 2,4GHz.
Frekuensi yang digunakan ialah 2,4GHz. Apli
Aplikaskasi i HeliHelixCalc xCalc digudigunaknakan an untuuntuk k menmenghitughitung ng paraparametemeter r yang yang akaakann digunakan untuk mensimulasikan perancangan.
Untuk jarak 100 m sampai dengan 2,5 km dengan kondisi
Untuk jarak 100 m sampai dengan 2,5 km dengan kondisi line of sight line of sight ,, 12 li
12 lilitalitan n diperdiperkirakirakan kan sudasudah h memmemadaiadai. . ImImpedpedansi ansi antantennenna hela helixix menjadi
menjadi
Simulasi Antena Helix Simulasi Antena Helix
Setelah tahap perancangan selesai, langkah selanjutnya Setelah tahap perancangan selesai, langkah selanjutnya ad
adalalah ah memensnsimimululasasikikan an hahasisil l rarancncanangagan n tatadi di sesebebelulumm diimplemen
diimplementasikan tasikan dalam dalam bentuk bentuk yang yang sebenarnya. sebenarnya. Dalam Dalam simulassimulasi,i, akan
akan diketadiketahui hui apakah apakah hasil hasil rancangan rancangan sudah sudah sesuai sesuai dengan dengan kondiskondisii yang diinginkan atau belum.
yang diinginkan atau belum.
Untuk mensimulasikan antenna helix kami ini, kami menggunakan Untuk mensimulasikan antenna helix kami ini, kami menggunakan softwar
software e SuperNEC SuperNEC 2.9 2.9 dan dan 4nec2x. 4nec2x. Beberapa parameter Beberapa parameter perancanganperancangan penting yang digunakan sebagai input dalam simulasi ini adalah seperti penting yang digunakan sebagai input dalam simulasi ini adalah seperti tertera dalam table berikut.
tertera dalam table berikut. λ λ C C Z Z == 150150 Ω Ω = = = = 145145,,0101 07 07 ,, 1 1 150 150 Z Z
\\
P
Paarraammeetteerr NNiillaaii T
Tuurrn n SSppaacciinng g ((SS)) 00,,00333 3 mm A
Axxiiaal l LLeennggtth h ((AA)) 00,,33996 6 mm B Baasse e RRaaddiiuuss 00,,00221 1 mm T Tiip p RRaaddiiuuss 00,,00221 1 mm W Wiirre e RRaaddiiuuss 00,,0000115 5 mm JJeenniis s FFeeeeddeerr PePerriipphheerraal l FFeeeedd
A
Arraah h LLiilliittaann CClloocck k wwiissee
Tabel 1. Parameter dalam Perancangan Antena Helix Tabel 1. Parameter dalam Perancangan Antena Helix
Par
Parameterameter-parameter diat-parameter diatas selanjutnya as selanjutnya digunakan sebagdigunakan sebagai parameterai parameter input
input bagi bagi softwarsoftware e untuk untuk membuat membuat model model dari dari antenna antenna helix helix yangyang dirancang
dirancang. . Proses Proses memasukan memasukan parameter-parameter parameter-parameter input input dari dari antennaantenna helix
helix dapat dapat dilihat dilihat pada pada gambar gambar berikut.berikut.
Gambar 1. Parameter helix Gambar 1. Parameter helix
Setelah m
model
model tadi ditampilkan bentuk tadi ditampilkan bentuk geometrinya sesuai geometrinya sesuai dengan parameterdengan parameter yang
yang telah telah kita kita masukanmasukan. . Atur Atur frekfrekuensi uensi kerja kerja dari dari model model antennaantenna helix
helix yang yang kita kita buat buat agar agar softwarsoftware e dapat dapat menentukan menentukan secarasecara otomaatis
otomaatis berapa berapa banyak banyak segmentasi segmentasi yang perlu yang perlu dibuat dibuat untukuntuk melakukan perhitungan. Hasilnya dapat dilihat pada gambar berikut ini. melakukan perhitungan. Hasilnya dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar 2. Model Antena Helix Hasil Perancangan pada SuperNEC Gambar 2. Model Antena Helix Hasil Perancangan pada SuperNEC
Langkah se
Langkah selanjutnya lanjutnya adalah adalah mengatur mengatur parameter parameter simulasi. simulasi. ParameterParameter simulasi yang dimaksud antara lain adalah
Gambar 3. Pengaturan Parameter Simulasi Gambar 3. Pengaturan Parameter Simulasi
Sampai disini model antena helix telah siap untuk disimulasikan. Sampai disini model antena helix telah siap untuk disimulasikan. Software SuperNEC akan secara otomatis melakukan Software SuperNEC akan secara otomatis melakukan perhitungan-perhitungan berdasarkan pada parameter simulasi yang telah kita atur perhitungan berdasarkan pada parameter simulasi yang telah kita atur tadi
tadi
Gambar 4. Proses Penghitungan oleh SuperNEC Gambar 4. Proses Penghitungan oleh SuperNEC
Setelah selesai software SuperNEC selesai melakukan Setelah selesai software SuperNEC selesai melakukan penghitungan,
penghitungan, selanjutnya akselanjutnya akan tampil output ian tampil output interface nterface dari hasildari hasil simulasi yang kita lakukan seperti gambar berikut
simulasi yang kita lakukan seperti gambar berikut
Gambar 4. Output Interface dari simulasi Gambar 4. Output Interface dari simulasi
Pada output interface kita dapat memilih hasil simulasi sesuai dengan Pada output interface kita dapat memilih hasil simulasi sesuai dengan parameter yang telah kita atur tadi untuk ditampilkan.
parameter yang telah kita atur tadi untuk ditampilkan.
Bila pada aplikasi 4nec2x yang dimasukan kedalam parameter ialah Bila pada aplikasi 4nec2x yang dimasukan kedalam parameter ialah
Gambar 8. Hasil Perhitungan dengan aplikasi 4nec2x Gambar 8. Hasil Perhitungan dengan aplikasi 4nec2x
Gambar pola radiasi vertikal (
Gambar pola radiasi vertikal (vertical planevertical plane) hasil simulasi dari antena) hasil simulasi dari antena helix hasil perancangan pada frekuensi 2,4 GHz menggunakan perfect helix hasil perancangan pada frekuensi 2,4 GHz menggunakan perfect ground dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar 5. Hasil Simulas
Gambar 5. Hasil Simulasi Pola Radiasi Pola Radiasi Vi Vertikertikal dari Anteal dari Antena Helix 3D na Helix 3D padapada Frekuensi 2,4 GHz
Gamb
Gambar ar 6. 6. HasiHasil l SimuSimulasi lasi PoPola la RaRadiasdiasi i VVertertikikal al dardari i AntAntena ena HelHelix ix daldalamam Koordinat
Koordinat Polar 2D Polar 2D pada Fpada Frekuensi 2,4 rekuensi 2,4 GHz dengan 4nec2xGHz dengan 4nec2x Pada gambar 6, pola radiasi antena helix tidak memiliki
Pada gambar 6, pola radiasi antena helix tidak memiliki back lobeback lobe aki
akibat bat dipidipilihnlihnya ya jenijeniss perfect ground perfect ground sebagai bahan penyusunsebagai bahan penyusun ground plane
ground plane dalam simulasi. Dari gambar 6 ini, dapat dilihat puladalam simulasi. Dari gambar 6 ini, dapat dilihat pula nilai maksimum dari kekuatan sinyal yang ditangkap oleh antena (
nilai maksimum dari kekuatan sinyal yang ditangkap oleh antena (signalsignal strength
strength) adalah sebesar 13,65 dB, terletak pada sudut 0) adalah sebesar 13,65 dB, terletak pada sudut 0oo. Titik dimana. Titik dimana penerimaan antena turun sebesar setengah dari nilai maksimumnya (-3 penerimaan antena turun sebesar setengah dari nilai maksimumnya (-3 dB) adalah sebesar 3,2 dB terletak pada posisi sudut -15
dB) adalah sebesar 3,2 dB terletak pada posisi sudut -15oo atatau au 353555oo dan pada posisi sudut 15
dan pada posisi sudut 15oo. Dari posisi sudut dimana daya. Dari posisi sudut dimana daya penerimaan
penerimaan antenna turun sebesar -3dB tadi, kita antenna turun sebesar -3dB tadi, kita dapat menentukandapat menentukan lebar
lebar berkberkas as setensetengah dagah daya (ya (HaHalf lf PoPowewer r BeBeamamwiwidtdthh / HPBW) dari/ HPBW) dari antenna helix yaitu sebesar 30
Berikutnya akan kita lihat berapa besar impedansi dari antena helix hasil Berikutnya akan kita lihat berapa besar impedansi dari antena helix hasil perancangan ini. Dalam simulasi, impedansi dari antena helix adalah perancangan ini. Dalam simulasi, impedansi dari antena helix adalah sebesar 103- j32,5 Ω
sebesar 103- j32,5 Ω seperti digambarkseperti digambarkan dalaman dalam smith chart smith chart pada gambarpada gambar berikut ini.
berikut ini.
Gambar 7. Hasil Simulasi Impedansi Antena Helix pada Frekuensi 2,4 GHz Gambar 7. Hasil Simulasi Impedansi Antena Helix pada Frekuensi 2,4 GHz
Digambarkan dalam
Digambarkan dalam Smith Chart Smith Chart
Dengan nilai impedansi 103-j32,5Ω, apabila antena helix Dengan nilai impedansi 103-j32,5Ω, apabila antena helix dihub
dihubungkungkan dengan saluran an dengan saluran transmisi yang transmisi yang mempunyai impedansimempunyai impedansi karakteristik
karakteristik sebesar sebesar 50Ω, 50Ω, maka maka akan akan menimbulkan menimbulkan gelombang gelombang pantulpantul yang
yang perbandingannya perbandingannya kita kita kenal kenal dengan dengan istiah istiah VSWR VSWR ((Voltage StandingVoltage Standing Wave Ratio
Gambar 8. Hasil Perhitungan dengan aplikasi 4nec2x Gambar 8. Hasil Perhitungan dengan aplikasi 4nec2x
PENUTUP
PENUTUP
Kesimpulan Kesimpulan Set
Setelaelah h melmelalualui i tatahaphapan an perperancancangangan, an, simsimulaulasi si dadan n penpengujgujianian,, dapat ditarik beberapa kesimpulan, yaitu :
dapat ditarik beberapa kesimpulan, yaitu : Antena Y
Antena Yagi agi merupakan antenna merupakan antenna directionadirectional l sehingga beamwidthnyasehingga beamwidthnya lebih panjang daripada antenna helix.
lebih panjang daripada antenna helix. An
Antentena a YYagi agi berberopeoperasrasi i papada da frfrekekuenuensi si UHUHF F dan dan VHVHF F sesedandangkgkanan antenna Helix beroperasi pada kisaran GHz
antenna Helix beroperasi pada kisaran GHz
Saran Saran
Antena Yagi baik digunakan pada frekuensi HF (UHF maupun VHF) Antena Yagi baik digunakan pada frekuensi HF (UHF maupun VHF) ya
yang ng bibiasasa a didigugunanakakan n ololeh eh tetelelevivisi si mmauaupupun n raradidio o sesedadangngkkanan antenna helix dapat digunakan untuk menggantikan antenna antenna helix dapat digunakan untuk menggantikan antenna omni-directional sebagai
