Proyek Akhir

PERBANDINGAN EFISIENSI ANTENA DIPOLE

REFLEKTOR SUDUT DENGAN BERBAGAI BAHAN

PADA FREKUENSI 2,4 GHZ

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan

Program Diploma III Politeknik Negeri Lhokseumawe

oleh

SAFRIYANDA

080305317

PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE

2011

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Antena adalah suatu komponen yang mempunyai peranan yang sangat

penting dalam sistem telekomunikasi. Antena merupakan daerah transisi antara

saluran transmisi dan ruang bebas, sehingga antena berfungsi sebagai pemancar

ataupun penerima gelombang elektromagnetik. Antena yang dikatakan sebagai

antena yang baik yaitu antena yang memiliki efisiensi yang tinggi. Efisiensi

antena yang tinggi dapat dihasilkan dengan cara memperbesar daya yang

diradiasikan pada antena tersebut serta memperkecil rugi-rugi yang dapat timbul

pada antena.1

Diduga komponen lain yang ikut berpengaruh terhadap efisiensi antena

adalah bahan dari reflektor antena tersebut. Dugaan ini didasari bahwa bahan

reflektor yang baik akan menghasilkan front to back ratio yang besar yang berasal

dari maksimalisasi gelombang pantul. Hal ini menarik untuk diteliti, untuk itu

pada proyek akhir ini penelitian efisiensi antena terkait dengan bahan akan

memilih lima jenis bahan reflektor sebagai objek penilitian. Kelima jenis bahan

tersebut adalah besi, seng, stainless, tembaga dan alumunium.

Berdasarkan alasan di atas, maka penulis memilih judul Perbandingan

Efisiensi Antena Dipole Reflektor Sudut dengan Berbagai Bahan pada Frekuensi

2,4 GHz. Penelitian ini dilakukan pada laboratorium antena dan propagasi Jurusan

1 Harry Ramza, Buku Antena dan Propagasi, Universitas Muhammadiyah, Prof. Dr. Hamka, Jakarta.

2

Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri

Lhokseumawe.

1.2 Perumusan Masalah

Untuk mendapatkan efisiensi antena terkait dengan pemilihan bahan

reflektor, maka dapat dirumuskan permaslahan-permasalahan sebagai berikut :

a. Merancang struktur antena dipole dan bahan reflektornya.

b. Menentukan metode untuk menganalisis efisiensi antena.

c. Menentukan metode pengukurannya.

d. Menganalisis efisiensi.

1.3 Batasan Masalah

Ada beberapa metode yang digunakan untuk mendapatkan efisien antena

yang tinggi, pertama; yaitu dengan cara memperbesar daya yang di radiasikan

pada antena serta memperkecil rugi-rugi yang ditimbulkan pada antena. Metode

ini ditempuh dengan cara memanipulasi karakteristik antena serta pemilihan

saluran yang macth dengan antena tersebut.

Metode yang kedua; adalah efisiensi antena dipengaruhi oleh reflektor dan

dan jenis bahannya. Pada proyek akhir ini pembahasan akan difokuskan pada

metode yang kedua ini, dimana pengamatan akan dilakukan melihat efisiensi

antena dari lima jenis bahan reflektor berbeda.

3

1.4 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dalam penulisan proyek akhir ini adalah menganalisis

pengaruh bahan reflektor terhadap efisiensi antena, sehingga diketahui bahan yang

paling efesien.

1.5 Sistematika Penulisan

Penulisan proyek akhir ini di susun atas 5 bab dengan sisitematika penulisan

sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan secara ringkas tentang latar belakang,

permasalahan dan batasan masalah, tujuan penulisan, metode

penyusunan, sistematika penulisan dan relevansi.

BAB II : ANTENA DAN KARAKTERISTIK

Pada bab ini berisi tentang Antena pada umumnya, serta

menjelaskan hal-hal yang mencakup pada antena.

BAB III : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ANTENA DIPOLE

REFLEKTOR SUDUT DENGAN BERBAGAI BAHAN

Bab ini membahas tentang perancangan fisik antena dipole

dengan menggunakan reflektor sudut.

BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA

Pada bab ini berisikan langkah pengujian , hasil pengujian dan

analisa hasil pengujian.

BAB V : PENUTUP

Berisikan tentang kesimpulan dan saran.

4

BAB II

ANTENA DAN KARAKTERISTIK

2.1 Antena Dipole

Antena dipole tunggal adalah suatu antena resonan yang mempunyai

panjang total nominal ½ λ pada frekuensi pembawa, biasanya disebut antena

dipole setengah gelombang atau antena dipole tunggal. Antena Dipole sebenarnya

merupakan sebuah antena yang dibuat dari kawat tembaga dan dipotong sesuai

ukuran agar beresonansi pada frekwensi kerja yang diinginkan. Antena dipole bisa

terdiri hanya satu kawat saja disebut single wire dipole, bisa juga dengan dua

kawat yang ujung­ujungnya dihubungkan dinamakan two wire folded dipole, bisa

juga terdiri atas 3 kawat yang ujung­ujungnya disambung dinamakan three wire

folded dipole.

Gambar 2.1 Antena dipole ½

λ / 2

λ

/ 2

λ

2

5

2.2 Antena Dipole Reflektor Sudut

Gambar 2.2 Bentuk fisik antena dipole reflektor sudut2

Antena dipole reflektor sudut adalah antena direksional yaitu antena dalam

bentuk satu arah sebagai pengembangan dari antena λ dipole, dengan

menggunakan reflektor yang dapat digunakan sebagai antena penerima pada

sistem komunikasi.3

Setiap antena didesain dengan menentukan daerah panjang gelombang

antena tersebut. Panjang gelombang (λ) antena dapat ditentukan dengan

menggunakan persamaan 2.1.

λ = f

c…………………...……………………………………… (2.1)

2 Nachwan Mufti Adriansyah, S.T, Modul 4. Susunan Antena.2004

3 Krauss, john daniel. Antennas. Second Edition. McGraw-Hill Book Company .1998

6

Dimana c adalah kecepatan cahaya pada ruang hampa yang bernilai 3.108 m/det

dan f adalah frekuensi kerja antena dalam Hz. Selanjutnya panjang elemen

peradiasi antena (L) adalah :

L = 2

…………………………………………………………… (2.2)

Selanjutnya untuk menentukan jarak antara antena (S) dengan reflektornya adalah:

S = 0,5 λ ………………………………………………………… (2.3)

Menghitung tinggi reflektor antena (H) menggunakan rumus :

H = 0,6 λ ……………………………………………………….. (2.4)

Panjang reflektor antena (L) adalah :

L = 2S ………………………………………………………….. (2.5)

Dan untuk menentukan sudut reflektor antena (α) dapat menggunakan rumus :

α =n

180…………………………………………………………. (2.6)

Diamana n adalah jumlah kawat pada antena dipole.

2.3 Parameter-parameter Antena

Pada sub-bab ini akan dibahas tentang parameter-parameter yang

digunakan dalam membantu penyelesaian penelitian ini .Adapun parameter-

parameter yang digunakan adalah pola radiasi, direktivitas dan gain, half power

beamwidth (HPBW).

7

2.3.1 Pola Radiasi

Pola radiasi suatu antena didefinisikan sebagai suatu pernyataan secara

grafis yang menggambarkan sifat radiasi suatu antena (pada medan jauh) sebagai

fungsi dari arah.4

Dua dimensi Tiga dimensi

Gambar 2.3 Sifat radiasi4

Antena Pola radiasi

Gambar 2.4 Ilustrasi pola radiasi4

4 Budi Aswoyo, Antena dan Propagasi, Surabaya, 2006.

8

Gambar 2.5 Keterangan pola radiasi4

a. Beam utama (main beam) atau lobe utama (main lobe) adalah pancaran utama

dari pola radiasi suatu antena.

b. Lobe kecil (minor lobes) adalah pancaran-pancaran kecil selain pancaran utama

dari pola radiasi antena.

c. Lobe sisi (side lobes) adalah pancaran-pancaran kecil yang dekat dengan

pancaran utama dari pola radiasi antena.

d. Lobe belakang (back lobe) adalah pancaran yang letaknya berlawanan dengan

pancaran utama dari pola radiasi antena.

e. Titik setengah daya (Half power point) adalah suatu titik pada pancaran utama

yang mempunyai nilai daya separuh dari harga maksimumnya. Half power

beam width (HPBW) adalah lebar sudut yang memisahkan dua titik setengah

daya pada pancaran utama dari pola radiasi.

f. Front to back ratio adalah perbandingan antara daya maksimum yang di

pancarkan pada lobe utama (main lobe) dan daya pada arah belakangnya.5

5 Ibid Hal 7

9

2.3.2 Half Power Beam Width (HPBW)

Parameter lain didalam pola daya adalah half power beamwidth (HPBW),

yang merupakan lebar sudut yang memisahkan antara dua titik pada beam utama

dari suatu pola daya, dimana daya pada dua titik itu sama dengan separuh dari

daya maksimumnya.

2

…………………………………… (2.7)

Dimana θHP left dan θHP right adalah titik-titik disebelah kiri dan kanan dari

maksimum beam utama dimana harga pola daya pada kedua titik itu sama dengan

separuh dari harga maksimumnya.

Berdasarkan bentuk pola radiasinya, antena dapat digolongkan menjadi

antena Broad Side, apabila arah maksimum beam utamanya pada arah normal

(tegak lurus) bidang yang memuat antena. Dan sebaliknya, apabila arah

maksimum beam utama berada didalam bidang yang memuat antena, maka

pancaran utama (main beam) sejajar dengan bidang yang memuat antena

(endfire). Namun demikian ada juga antena yang mempunyai pola radiasi dimana

arah maksimum beam utamanya berada diantara bentuk Broad Side dan Endfire

(intermediate). Antena yang mempunyai radiasi intermediate ini banyak dijumpai

pada phase array antena.6

2.3.3 Gain

Penguatan ( gain ) adalah besarnya perbandingan intensitas daya yang

dipancarkan antena dengan total daya yang diterima. Gain juga merupakan suatu

6 Krauss, John D, Antennsa for all applications, Third Edition, Mc Graw-Hill Company, International Edition, 2003.

10

ukuran dalam pengukuran karakteristik antena yang menyatakan kemampuan

antena untuk menyearahkan daya.

Dengan penguatan antena standar yang diketahui sebesar 2,15 dB. Secara

matematis gain dapat dihitung dengan persamaan :

Gain = [ E1 – E2 ] + 2,15…………………………………………….(2.8)

Dimana E1 = Daya yang diterima dengan antena pembanding (dB) dan E2 = Daya

yang diterima dengan antena yang diukur (dB).

Pengukuran gain juga dapat dilakukan dengan mengukur gain absolut

berdasarkan rumus transmisi Friis berikut :

( Got ) db + (Gor ) db = 20 log( ) + 10 log ( ) ………………….(2.9)

Dimana : Got : Gain absolute antena pengirim (dB), Gor : Gain absolute

antena penerima (dB), R : Jarak minimum antara antena pengirim dan antena

penerima (m), : Panjang gelombang (m), Pr : Daya terima (watt), Pt : Daya

terkirim (watt).

Berdasarkan rumus Friis diatas, pengukuran gain antena dapat diukur

dengan menggunakan metode 3 antena yang diukur atas dasar 3 kombinasi

pasangan antena. 3 persamaan yang didapat dari 3 kali pengukuran kombinasi

antena (1-2), (1-3), dan (2-3), yaitu :

Kombinasi antena 1-2

G1+ G2 = 20 log ( ) + 10 log ( )………….………………..…(2.10)

Kombinasi antena 1-3

G1+ G3 = 20 log ( ) + 10 log ( )……..……………………… (2.11)

11

Kombinasi antena 2-3

G2+ G3 = 20 log ( ) + 10 log ( ) ………………………………(2.12)

Dimana : G1 = Antena 1, G2 = antena 2 dan G3 = antena 3.

Dari ketiga persamaan diatas setelah , R dan perbandingan daya diukur maka

gain masing-masing antena dapat diketahui.

2.3.4 Direktivitas

Direktivitas gain yang didefenisikan sebagai rasio perkalian 4 dari

intensitas radiasi maksimum sebagi fungsi arah dan sudut terhadap total daya yang

diradiasikan melalui antena. Salah satu karakteristik antena yang dapat

memberikan gambaran berapa banyak energi yang dikonsentrasikan pada arah

yang dikehendaki terhadap arah yang lain disebut directivity. Pengertian

directivity ini akan sama dengan power gain apabila antena itu 100% efisien.

Directive gain merupakan perbandingan dari intensitas radiasi maksimum pada

suatu arah tertentu dengan intensitas radiasi rata-rata.7

Sedangkan direktivitas merupakan harga maksimum dari directive gain,

yang dapat dinyatakan dengan :

…………………………………………………………(2.13)

Atau

…………………………………………………………..(2.14)

7 Ibid Hal 9

12

…………………………………………………..(2.15)

maka :

…………………………………………………….. (2.16)

Sehingga,

…………………………………………………….(2.17)8

Dimana, intensitas radiasi maksimum, intensitas radiasi

rata-rata, total beam area, = sudut pada titik setengah daya sdiebelah

kanan (radian), = sudut pada titik setengah daya bidang disebelah kiri,

= sudut pada titik setengah daya sebelah kanan, = sudut pada titik disetengah

daya bidang disebelah kiri.

square degrees = 41253 square degrees.

Atau untuk menentukan direktivitas dalam satuan decibel (dB) :

D = 10 log D................................................................................. (2.18)

2.4 Teori Efisiensi Antena

Pada sub-bab ini akan dijelaskan tentang tinjauan kepustakaan yang

menjadi acuan teoritis pada penelitian ini. ada pun tinjauan kepustakaan tersebut

di kelompokkan dalam 2 bagian, antara lain ; tinjauan kepustakaan yang terkait

dengan efisiensi antena dan tinjauan kepustakaan yang terkait dengan metode

pengukuran efisiensi antena. Berikut akan dijelaskan secara rinci pada sub-bab

dibawah ini.

8 Ibid Hal 9.

13

2.4.1 Efisiensi Antena

Antena merupakan media yang dapat merubah besaran listrik dari saluran

transmisi menjadi suatu gelombang elektromagnetik (GEM) untuk diradiasikan ke

udara bebas. Sebaliknya antena juga menangkap gelombang elektromagnetik

(GEM) dari udara bebas untuk dejadikan listrik kembali melalui saluran transmisi.

Untuk menghitung efisiensi antena dapat menggunakan persamaan-

persamaan berikut. Umi Fadlillah menjelaskan dalam artikelnya bahwa untuk

mengetahui efisiensi antena dihitung dengan persamaan :

………………………………………………... (2.19)9

Dimana: : rugi konstruksi, : rugi radiasi, : rugi total.

Nilai Ra diketahui dari persamaan :

Ra = Rdc + Rg + Rrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.20)

Dimana: Ra : rugi-rugi total, Rdc : rugi resistif dan rugi isolasi, Rg : rugi tanah,

Rrad : resistansi radiasi atau resistansi khayal.

Harry Ramza menjelaskan dalam artikelnya ketika antena dicatu oleh

suatu daya masukkan Pin di terminal input, maka daya tersebut tidak akan

seluruhnya untuk dipancarkan oleh antena ke udara. Faktor rugi-rugi antena yang

disebabkan oleh material, sangat berpengaruh terhadap efisiensi antena. Dengan

teori saluran transmisi, daya masukkan

Pin yang masuk terminal akan terbagi menjadi dua bagian, yaitu Prad dan Pohmic.

Pin = Prad + Pohmic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . (2.21)

9 Umi Fadlillah, Simulasi Pola Radiasi Antena Dipole Tunggal, Jurnal Teknik Elektro dan Komputer Emitor, Vol. 4, 2004.

14

dimana : Prad = daya radiasi yang dipancarkan oleh antena, Pohmic = daya akibat

rugi-rugi oleh material.

Gambar 2.6 Transmisi saluran dari generator menuju antena10

Sedangkan Pohmic dapat dinyatakan sebagai :

Pohmic = I2 Rohmic ……………………………………………… (2.22)

Definisi efisiensi antena dapat dinyatakan dengan persamaan :

…………………………………………………. (2.23)

Budi Aswoyo dalam artikelnya menyatakan, untuk mengetahui efisiensi

antena dapat dihitung dengan menggunakan hasil pengukuran direktivitas dan

gain. Persamaan untuk menghitung efisiensi dapat menggunakan persamaan :

.………………………………………………… (2.24)11

Dimana : e = efisiensi, G = gain, D = direktivitas.

10 Harry Ramza, Buku Antena dan Propagasi, Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. Hamka, Jakarta. 11 Budi Aswoyo, Studi Perbandingan Efisiensi Bahan Pada Pembuatan Antena Horn Sektoral Bidang Medan Listrik (E),

pens-its, 2010.

15

2.4.2 Metode Pengukuran Efisiensi Antena

Bagaimanapun juga, efisiensi ini sulit untuk dihitung secara tepat, karena

daya radiasi total Prad dan arus antena I sulit dihitung secara tepat. Sehingga

penetuan efisiensi antena pada umumnya dilakukan dengan cara pengukuran

eksperimental. Untuk menghitung efisiensi antena, yaitu dengan cara

membandingkan gain dan direktivitas seperti yang di jelaskan Budi Aswoyo

dalam artikelnya menggunakan persamaan (2.20) sebagai pendekatan.

2.4.3 Metode Pengukuran Gain

Pengukuran gain dilakukan menggunakan metode membandingkan antena

yang satu dengan antena lain yang dianggap sebagai antena standard.

Gambar 2.7 Metode pengukuran gain antena

2.4.4 Metode Pengukuran Direktivitas

Direktivitas suatu antena dapat diperkirakan dengan menggunakan pola

radiasi yang dihasilkan pada pengukuran pola radiasi. Untuk menghitung

direktivitas dapat menggunakan persamaan 2.17

Antena penerima

Antena pengirim

Rx

Tx

Set best station

16

Gambar 2.8 Metode pengukuran pola radiasi

2.4.5 Metode Pengukuran VSWR

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) merupakan perbandingan antara

tegangan maksimum (Emax) dengan tegangan minimum (Emin).

VSWR = min

max

E

E……….....…………………………………. . ..(2.27)

Dan koefisien refleksi : Hubungan VSWR dengan koefesien pantul (Г) adalah :

VSWR= ……………………………………………………..(2.28)

Dimana, Γ = Koefisien pantul.

Dari persamaan (2.28) dapat diperoleh VSWR, yaitu :

[Г] = ...............................................................................(2.29)

Koefesien pantul [Γ] juga dapat diperoleh dengan pengukuran return loss berikut :

RL= 20 log [Г]............................................................................. (2.30)

Dimana, RL : Return Loss (dB)

Set best station

rotation

Rx

Antena penerima

Tx

Antena pengirim

17

Gambar 2.9 Metode pengukuran VSWR

2.5 Bahan Reflektor

Adapun bahan yang digunakan untuk pembuatan reflektor pada antena ini

adalah besi, seng, stainless, tembaga dan aluminium.

2.5.1 Besi

Besi adalah bahan kimia dengan simbol Fe dan mempunyai nomor atom

26. Besi berada pada golongan 8, periode 4 dan blok D. Besi mempunyai titik

lebur 1538o C. besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang

banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari dari yang bermanfaat

karena kelimpahan besi di kulit bumi cukup besar. Besi merupakan bahan yang

mempunyai tingkat oksidasi +3

(sangat stabil) dan +2

(reduktor) serta +6 (tidak

stabil). Menurut tabel periodik besi (Fe) termasuk dalam golongan unsur transisi.

Besi merupakan bahan konduktor baik sehingga memiliki konduktivitas yang

tinggi. Besi memiliki nilai resistivitas sebesar 90 ohm. nm pada suhu 0o C, selain

Set best station

rotation

Rx

Antena dipole

Tx

Antena pengirim

18

itu besi juga merupahan bahan magnet yang memiliki sifat magnet yang kuat,

yaitu feromagnetik.12

2.5.2 Seng

Seng (bahasa Belanda: zink) adalah unsur kimia dengan lambang kimia

Zn, nomor atom 30, dan massa atom relatif 65,39. Ia merupakan unsur pertama

golongan 12 pada tabel periodik. Beberapa aspek kimiawi seng mirip dengan

magnesium. Hal ini dikarenakan ion kedua unsur ini berukuran hampir sama.

Selain itu, keduanya juga memiliki keadaan oksidasi +2. Seng merupakan unsur

paling melimpah ke-24 di kerak Bumi dan memiliki lima isotop stabil. Bijih seng

yang paling banyak ditambang adalah sfalerit (seng sulfida).

Seng merupakan logam yang berwarna putih kebiruan, berkilau, dan

bersifat diamagnetik. Walau demikian, kebanyakan seng mutu komersial tidak

berkilau. Seng sedikit kurang padat daripada besi dan berstruktur kristal

heksagonal. Logam ini keras dan rapuh pada kebanyakan suhu, namun menjadi

dapat ditempa antara 100 sampai dengan 150 °C. Di atas 210 °C, logam ini

kembali menjadi rapuh dan dapat dihancurkan menjadi bubuk dengan memukul-

mukulnya. Seng juga mampu menghantarkan listrik. Dibandingkan dengan

logam-logam lainnya, seng memiliki titik lebur (420 °C) dan tidik didih (900 °C)

yang relatif rendah. Dan sebenarnya pun, titik lebur seng merupakan yang

terendah di antara semua logam-logam transisi selain raksa dan kadmium. 13

12

http://id.wikipedia.org/wiki/besi 13

http://id.wikipedia.org/wiki/seng

19

2.5.3 Stainless

Baja tahan karat atau lebih dikenal dengan Stainless Steel adalah senyawa besi

yang mengandung setidaknya 10,5% Kromium untuk mencegah proses korosi

(pengkaratan logam). Kemampuan tahan karat diperoleh dari terbentuknya lapisan

film oksida Kromium, dimana lapisan oksida ini menghalangi proses oksidasi besi

(Ferum).14

2.5.4 Tembaga

Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki

lambang Cu dan nomor atom 29. Lambangnya berasal dari bahasa latin

Cuprum.Tembaga merupakan konduktor panas dan listrik yang baik.Selain itu

unsur ini memiliki korosi yang lambat sekali. Paduan Cu dan Ni dinamakan

tembaga putih atau kupronikel. Paduan Ni-Cu megandung kira-kira 67% Ni

dinamakan logam monel, yang didapat dari pemurnian langsung dari bijih, yaitu

suatu paduan alamiah. Kedua paduan tersebut mempunyai kekuatan dan

ketahanan korosi yang baik yang dipergunakan untuk komponen-komponen

khusus dari kondensor, komponen-komponen pompa, motor-motor,dll. Paduan

Cu-Ni yang mengandung 45% Ni mempunyai tahanan listrik yang tinggi dan

koefisien pemuaian yang rendah,paduan itu dinamakan konstantan,dipergunakan

sebagai kabel tahanan dan termokopel.15

14

http://id.wikipedia.org/wiki/stainless 15

http://id.wikipedia.org/wiki/tembaga

20

2.5.5 Aluminium

Aluminium (atau aluminum,alumunium,almunium,alminium) ialah unsur

kimia. Lambang aluminium ialah Al, dan nomor atomnya 13. Aluminium ialah

logam paling berlimpah. Aluminium bukan merupakan jenis logam berat, namun

merupakan elemen yang berjumlah sekitar 8% dari permukaan bumi dan paling

berlimpah ketiga. Aluminium terdapat dalam penggunaan aditif makanan,

antasida, buffered aspirin, astringents, semprotan hidung, antiperspirant, air

minum, knalpot mobil, asap tembakau, penggunaan aluminium foil, peralatan

masak, kaleng, keramik , dan kembang api.

Aluminium merupakan konduktor listrik yang baik. Terang dan kuat.

Merupakan konduktor yang baik juga buat panas. Dapat ditempa menjadi

lembaran, ditarik menjadi kawat dan diekstrusi menjadi batangan dengan

bermacam-macam penampang. Tahan korosi.16

Demikianlah tinjauan referensi yang dijadikan sebagai landasan teoritis untuk

pembahasan pada bab III dan IV.

16

http://id.wikipedia.org/wiki/aluminium

21

BAB III

PERANCANGAN ANTENA DIPOLE REFLEKTOR SUDUT

Pada bab ini akan dijelaskan tentang perancangan dan pembuatan elemen-

elemen antena dan reflektornya. Untuk lebih jelasnya akan diuraikan pada sub-bab

dibawah ini.

3.1 Perancangan Fisik Antena Dipole

Bentuk fisik antena terdiri atas dua bagian, yaitu; elemen peradiasi dan

elemen reflektor.

3.1.1 Desain Elemen Peradiasi

Elemen perdiasi dirancang dari sebuah antena dipole. Ada dua bagian yang

menjadi titik perhatian dalam mendesain dimensi fisik antena dipole tersebut,

pertama panjang elemen peradiasi dan yang kedua jarak elemen peradiasi

terhadap reflektor.

Jika diketahui frekuensi kerja antena sebesar 2,4 GHz, dan kecepatan

gelombang yang merambat pada saluran dan antena sama dengan kecepatan

cahaya yaitu 3.108, maka panjang gelombang (λ) dapat dihitung menggunakan

persamaan 2.1 dan hasilnya diketahui sebesar 12,5 cm, selanjutnya elemen

peradiasi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.2 dan hasilnya

diketahui sebesar 6,25 cm seperti pada tabel 3.1.

22

Setelah mengetahui panjang gelombang dan menghitung panjang elemen

peradiasi, maka langkah berikut adalah menghitung jarak elemen peradiasi dengan

elemen reflektor (S). Jika diketahui frekuensi sebesar 2,4 GHz dan kecepatan

gelombang yang merambat pada saluran dan antena sama dengan kecepatan

cahaya yaitu 3.108, maka jarak elemen peradiasi dengan elemen reflektor dapat

dihitung menggunakan persamaan 2.4 dan hasilnya diketahui sebesar 6,25 cm,

lebih jelasnya dapat diperlihatkan pada tabel 3.2.

Tabel 3.1 Hasil Perhitungan Panjang Desain Elemen Peradiasi

Parameter yang diketahui Parameter yang dicari

Frekuensi (GHz) c (cm/det) λ (cm) Panjang elemen (cm)

2,4 3.108

12,5 6,25

Tabel 3.2 Hasil Perhitungan Jarak Elemen Peradiasi Terhadap Reflektor

Parameter yang diketahui Parameter yang

dicari

Frekuensi (GHz) c (cm/det) λ (cm) S (cm)

2,4 3.108

12,5 6,25

Uraian lengkap dari hasil perhitungan di atas, diperlihatkan secara rinci

pada gambar 3.1.

6, 25 cm

6, 25 cm

7,5 cm

12,5 cm

23

Gambar 3.1 Desain antena dipole reflektor sudut

3.1.2 Desain Elemen Reflektor

Reflektor sudut dirancang ada tiga bagian, yaitu panjang elemen reflektor,

lebar elemen reflektor dan sudut elevasi reflektor. Jika diketahui panjang

gelombang sebesar 12.5 cm, maka tinggi elemen reflektor dapat dihitung

menggunakan persamaan 2.4 dan hasilnya diketahui sebesar 7,5 cm, selanjutnya,

jika diketahui jarak elemen peradiasi dengan elemen reflektor sebesar 6,25 cm,

maka panjang elemen reflektor dapat dihitung menggunakan persamaan 2.5 dan

hasilnya sebesar 12,5 cm, lebih rinci hailnya diperlihatkan pada tabel 3.3.

Tabel 3.3 Hasil Perhitungan Tinggi dan Panjang Elemen Reflektor

Parameter yang diketahui Parameter yang dicari

λ (cm) S (cm) H (cm) L (cm)

12.5

6,25 7,5

12,5

Tabel 3.4 Hasil Perhitungan Sudut Reflektor Antena

Parameter yang diketahui Hasil perhitungan

Konstanta sudut ( 0

) α ( 0

)

180 90

Langkah berikutnya adalah menghitung sudut reflektor antena yang

disimbolkan dengan α. Sudut antena dapat dihitung menggunakan persamaan 2.6.

Hasilnya ditunjukkan pada tabel 3.4. Dengan demikian desain sudut elevasi

antena di set pada sudut sebesar 900.

3.2 Pengukuran Antena Dipole

24

Secara umum pengukuran antena dilakukan atas 2 bagian, yaitu ;

pengukuran gain dan pengukuran direktivitas. Lebih rinci dijelaskan uraiannya di

bawah ini.

3.2.1 Setup Pengukuran Gain

Pengukuran gain di setup seperti pada gambar 2.7. antena Tx di setup

bekerja pada frekuensi 2,4 GHz. Antena Tx dibuat dalam posisi diam. Disisi lain

dipasang sebuah antena penerima Rx secara bergantian, demikian juga antena Tx

digantikan posisinya sebagai penerima. Sistem ini digunakan untuk menghitung

gain dengan metode friis dimana masing-masing hasil pengukuran ini di

subtitusikan untuk mendapatkan gain maksimum. Antena penerima juga di setup

pada frekuensi operasi yang sama dengan antena pemancar.

3.2.2 Setup Pengukuran Direktivitas

Pengukuran directivitas di setup seperti pada gambar 2.8. Antena Tx dan

Rx di set pada frekuensi kerja 2,4 GHz, antena Tx dipasang tetap pada posisi 00

terhadap Rx. Kedua antena Tx dan Rx di arahkan sejajar dan lurus. Selanjutnya

anten Rx diputar setiap kelipatan 100 dimana tiap perubahan kelipatan sudut

tersebut data dicatat sebagai data medan jauh terhadap perubahan arah antena.

Data-data ini selanjutnya di olah untuk menghitung direktivitas.

Demikianlah uraian rinci tentang perancangan antena dipole reflektor

sudut, sebagai landasan untuk pembahasan pada bab selanjutnya.

25

BAB IV

PENGUKURAN DAN ANALISA

Pada bab ini akan di uraikan hasil pengukuran dan analisa antena yang

meliputi pengukuran VSWR, pengukuran gain, pengukuran direktivitas dan analisa

efisiensi antena dari bahan reflektor yang berbeda. Secara rinci akan di uraikan

pada sub-bab berikut.

4.1 Pengukuran VSWR

VSWR adalah rasio gelombang berdiri yang menunjukkan perbandingan

antara gelombang yang datang pada saluran dan menuju antena terhadap

gelombang yang dipantulkan dari antena menuju ke sumber. Berdasarkan teknik

pengukuran pada gambar 2.9, maka dari hasil pengujian VSWR antena terhadap

berbagai macam bahan seperti ditunjukkan pada table 4.1, maka VSWR untuk

bahan reflektor besi diketahui bernilai 1,65; seng 1,67; stainless 1,64; tembaga

1,68; aluminium 1,64.

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran VSWR

Bahan

reflektor VSWR

Besi 1,65

Seng 1,67

Stainless 1,64

Tembaga 1,68

Aluminium 1,64

Dari data di atas menunjukkan VSWR dapat diasumsikan memiliki nilai yang

mendekati sama, sehingga dapat disimpulkan bahwa antena tersebut ditinjau dari

karakteristik SWR-nya memiliki sifat yang sama. Hal ini penting disampaikan

sebagai acuan bahwa spesifikasi teknis masing-masing antena identik. Untuk

26

mengambarkan secara jelas uraian di atas dapat ditunjukkan pada grafik

pengukuran SWR pada lampiran I.

4.2 Pengukuran Gain

Gain didefenisikan sebagai kekuatan antena untuk menyalurkan daya

secara maksimal. Pada pengukuran gain antena ini, menggunakan metode

kombinasi seperti ditunjukkan pada gambar 2.7. Metode ini menggunakan tiga

buah antena dimana antena 1 menggunakan antena dipole reflektor sudut dari

bahan-bahan reflektor besi, seng, stainless, tembaga dan aluminium, sedangkan

antena 2 menggunakan antena helix dengan reflektor sudut dan antena 3

menggunakan antena dipole dengan reflektor sudut. Berikut ini ditunjukkan hasil

pengukuran gain antena seperti pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Gain

Bahan reflektor

Level ( dB ) Gain

Antena 1 dan 2 Antena 1 dan 3 Antena 2 dan 3

Besi -23 -23 -20 7,02

Seng -20 -23 -20 8,52

Stainless -23 -21 -20 8,02

Tembaga -19 -20 -20 10,52

Aluminium -22 -19 -20 9,52

Dengan menggunakan persamaan 2.10, 2.11, 2.12, maka gain dari masing-masing

antena dapat dihitung seperti pada lampiran II dan hasilnya diperlihatkan pada

tabel 4.2. Dari hasil perhitungan ini, maka gain dari masing-masing antena dapat

digambarkan dalam bentuk grafis sebagaimana ditunjukkan pada gambar 4.1.

Dari gambar 4.1 memberikan informasi kepada kita bahwa gain antena yang

terbaik adalah antena dari bahan tembaga dengan nilai sebesar 10,52 dB, di ikuti

oleh antena dari bahan reflektor aluminium dengan nilai sebesar 9,52 dB, antena

27

dari bahan reflektor seng sebesar 8,52 dB, berikutnya antena dari bahan reflektor

stainless dengan harga sebesar 8,02 dB, selanjutnya dan antena dari bahan

reflektor besi dengan harga sebesar 7,02 dB. Hal ini dihasilkan dari setting luasan

Gambar 4.1 Grafik hasil pengukuran gain

aperture pada reflektor antena, dimana harga gain merupakan pengaruh

perubahan sudut α atau pengaruh perubahan tinggi dan panjang reflektor, lebih

jelasnya diperlihatkan pada tabel 4.3. Dengan demikian gain pada masing-masing

Tabel 4.3 Pengaruh Perubahan Luasan Aperture Terhadap Gain

Bahan reflektor Tinggi

(cm)

Lebar

(cm) Luas Gain

Besi 17.6 7.5 132.00 7,02

Seng 17.6 7.5 132.00 8,52

Stainless 17.8 7.5 133.50 8,02

Tembaga 17.4 7.5 130.50 10,52

Aluminium 17.9 7.5 134.25 9,52

7.02

8.528.02

10.52

9.52

0

2

4

6

8

10

12

Besi Seng Stainless Tembaga Aluminium

Gain

Bahan reflektor

28

bahan antena tidak dipengaruhi oleh VSWR, hal ini dapat ditunjukkan seperti pada

grafik gambar 4.3.

Gambar 4.2 Grafik perbadingan VSWR dan gain

4.3 Pengukuran Direktivitas

Sebagaimana pengertian tentang direktivitas gain, direktivitas gain

didefenisikan sebagai rasio perkalian 4 dari intensitas radiasi maksimum sebagai

fungsi arah dan sudut terhadap total daya yang diradiasikan melalui antena. Untuk

mengetahui harga direktivitas antena, diukur dengan menggunakan metode seperti

pada gambar 2.8.

Berdasarkan gambar 2.8 pengukuran direktivitas diketahui dengan cara

membaca hasil pengukuran pola radiasi antena seperti diperlihatkan pada lampiran

III. Lampiran III menunjukkan hasil pengukuran pola radiasi antena dari lima

bahan reflektor, berdasarkan data tersebut maka direktivitas dapat diketahui dari

1.65 1.67 1.64 1.68 1.64

7.02

8.528.02

10.529.52

0

2

4

6

8

10

12

besi seng stainless tembaga aluminium

Bahan reflektor

VSWR

Gain

29

hasil perhitungan seperti ditunjukkan pada lampiran IV dan hasilnya ditampilkan

pada tabel 4.4 dan grafik pada gambar 4.3.

Tabel 4.4 Direktivitas pada Antena Dipole

No Bahan

Reflektor Direktivitas (dB)

1. Besi 20,13

2. Seng 19,16

3. Stainless 20,14

4. Tembaga 16,33

5. Aluminium 20,13

Gambar 4.3 Grafik perhitungan direktivitas

Gambar 4.4 Perbandingan gain dan direktivitas

20.13 19.16 20.14

16.33

20.13

0

5

10

15

20

25

Direktivitas (dB)

7.028.52 8.02

10.52 9.52

20.13 19.16 20.14

16.33

20.13

0

5

10

15

20

25

Gain (dB)

Direktivitas (dB)

30

Tabel 4.5 Nilai Direktivitas Terhadap dan

Bahan reflektor (o) (

o) Direktivitas (dB)

Besi 20 20 20,13

Seng 20 25 19,16

Stainless 19 21 20,14

Tembaga 30 32 16,33

Aluminium 20 20 20,13

Gambar 4.5 Grafik nilai direktivitas terhadap sudut dan arah

Dari hasil pengukuran direktivitas pada tabel 4.5 di atas, diketahui bahwa harga

direktivitas terbaik dari kelima jenis bahan reflektor adalah antena dari bahan

reflektor stainless dengan nilai sebesar 20,14 dB, selanjutnya antena dari bahan

reflektor besi dan aluminium menempati urutan kedua yaitu memiliki harga

direktivitas yang sama dengan nilai sebesar 20,13 dB, kemudian antena dari bahan

reflektor seng memiliki harga direktivitas ketiga yaitu 19,16 dB dan yang terakhir

antena dari bahan reflektor tembaga memiliki harga direktivitas 16,33 dB. Nilai

ini dipengaruhi oleh sifat radiasi pada antena, semakin kecil sudut dan arah radiasi

20 20 19

30

2020

25

21

32

2020.13 19.16 20.14

16.33

20.13

0

5

10

15

20

25

30

35

Θ (o)

φ (o)

Direktivitas (dB)

31

antena, maka semakin besar nilai direktivitas suatu antena. Hal ini dapat

diperlihatkan hasilnya seperti pada tabel 4.5 dan gambar grafik 4.5.

4.4 Efisiensi Antena Dilihat Dari Bahan

Efisiensi adalah rasio perbandingan antara kemampuan antena menyalurkan

daya secara maksimum terhadap intensitas radiasi maksimum sebagai fungsi arah

dan sudut terhadap daya total. Berdasarkan data-data dan hasil perhitungan pada

tabel 4.3 dan 4.4, maka efisiensi antena untuk kelima jenis bahan reflektor dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan 2.20, seperti ditunjukkan pada lampiran

V dan hasilnya diperlihatkan pada tabel 4.5 dan gambar 4.6.

Tabel 4.6 Perhitungan Efisiensi pada Antena Dipole

No Bahan

Reflektor Gain (dB) Directivity (dB) Efisiensi (%)

1. Besi 7,02 20,13 34,87

2. Seng 8,52 19,16 44,46

3. Stainless 8,02 20,14 39,82

4. Tembaga 10,52 16,33 64,42

5. Aluminium 9,52 20,13 47,29

Gambar 4.6 Grafik hasil perhitungan efisiensi

34.87

44.4639.82

64.42

47.29

0

10

20

30

40

50

60

70

Besi Seng Stainless Tembaga Aluminium

Efisiensi (%)

32

Dari tabel 4.6 diketahui bahwa efisiensi antena terbaik adalah antena dari bahan

reflektor tembaga dengan nilai 64,42%, diikuti oleh reflektor dari bahan

aluminium dengan nilai 47,29%, selanjutnya reflektor dari bahan seng dengan

nilai 44,46%, berikutnya reflektor dari bahan stainless dengan nilai 39,82% dan

terendah reflektor dari bahan besi dengan nilai 34,87%, lebih jelasnya

perbandingan gain, direktivitas dan efisiensi diperlihatkan pada gambar 4.7. Hasil

ini memperlihatkan bahwa efisiensi antena yang besar diperoleh dari antena yang

memiliki gain yang besar dan direktivitas yang kecil, seperti diperlihatkan pada

grafik gambar 4.7.

Gambar 4.7 Grafik perbandingan gain dan direktivitas serta efisiensi

Demikianlah hasil pembahasan tentang efisiensi yang telah di uraikan pada

bab ini, untuk selanjutnya dijadikan sebagai acuan untuk pembahasan pada bab

penutup atau kesimpulan.

7.02 8.52 8.02 10.52 9.52

20.13 19.16 20.1416.33

20.13

34.87

44.4639.82

64.42

47.29

0

10

20

30

40

50

60

70

Gain (dB)

Direktivitas (dB)

Efisiensi (%)

33

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian dan analisa terhadap hasil pengukuran, maka

dapat diambil suatu kesimpulan, yaitu :

1. Gain antena yang terbaik adalah antena dari bahan tembaga dengan nilai

sebesar 10,52 dB, di ikuti oleh antena dari bahan reflektor aluminium dengan

nilai sebesar 9,52 dB, antena dari bahan reflektor seng sebesar 8,52 dB,

berikutnya antena dari bahan reflektor stainless dengan harga sebesar 8,02

dB, selanjutnya dan antena dari bahan reflektor besi dengan harga sebesar

7,02 dB.

2. Besarnya gain dipengaruhi oleh perubahan sudut α atau dipengaruhi oleh

perubahan tinggi dan panjang reflektor atau luasan aperture reflektor.

3 Harga direktivitas terbaik dari kelima jenis bahan reflektor adalah antena dari

bahan reflektor stainless dengan nilai sebesar 20,14 dB, selanjutnya antena

dari bahan reflektor besi dan aluminium menempati urutan kedua yaitu

memiliki harga direktivitas yang sama dengan nilai sebesar 20,13 dB,

kemudian antena dari bahan reflektor seng memiliki harga direktivitas ketiga

yaitu 19,16 dB dan yang terakhir antena dari bahan reflektor tembaga

memiliki harga direktivitas 16,33 dB.

4. Nilai direktivitas dipengaruhi oleh sifat radiasi pada antena, semakin kecil

sudut dan arah radiasi antena, maka semakin besar nilai direktivitas suatu

antena.

34

5. Efisiensi antena terbaik adalah antena dari bahan reflektor tembaga dengan

nilai 64,42%, diikuti oleh reflektor dari bahan aluminium dengan nilai

47,29%, selanjutnya reflektor dari bahan seng dengan nilai 44,46%,

berikutnya reflektor dari bahan stainless dengan nilai 39,82% dan terendah

reflektor dari bahan besi dengan nilai 34,87%.

6. Efisiensi antena yang besar dapat diperoleh dari antena yang memiliki

direktivitas yang kecil.

35

DAFTAR PUSTAKA

Balanis, C. A. Antenna Theory: Analysis and Design, Third Edition, John Willey and

sons, New York, 2005.

Budi Aswoyo, Antena dan Propagasi, Surabaya, 2006.

Budi Aswoyo, Studi Perbandingan Efisiensi Bahan Pada Pembuatan Antena

Horn Sektoral Bidang Medan Listrik (E), pens-its, 2010.

Harry Ramza, Buku Antena dan Propagasi, Universitas Muhammadiyah,

Prof. Dr. Hamka, Jakarta.

Krauss, John D, Antennas, Second Edition, McGraw-Hill Book Company, 1998

Krauss, John D, Antennsa for all applications, Third Edition, Mc Graw-Hill

Company, International Edition, 2003.

Sumber dikutip dari http://id.wikipedia.org/wiki/Besi, diakses 17 Juli 2011

Sumber dikutip dari http://id.wikipedia.org/wiki/Seng, diakses 17 Juli 2011

Sumber dikutip dari http://id.wikipedia.org/wiki/Stainless, diakses 17 Juli 2011

Sumber dikutip dari http://id.wikipedia.org/wiki/Tembaga, diakses 17 Juli 2011

Sumber dikutip dari http://id.wikipedia.org/wiki/Aluminium, diakses 17 Juli 2011

Umi Fadlillah, Simulasi Pola Radiasi Antena Dipole Tunggal, Jurnal Teknik Elektro

dan Komputer Emitor, Vol. 4, 2004.