Rancang Bangun Antena Stacking Yagi Untuk Stasiun Penerima Sistem Komunikasi Muatan Balon Atmosfer Frekuensi 433 Mhz

TUGAS AKHIR “RANCANG BANGUN ANTENA STACKING YAGI UNTUK STASIUN PENERIMA SISTEM KOMUNIKASI MUATAN BALON ATMOSFER
FREKUENSI 433 MHZ”
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) Pada Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Telekomunikasi
Oleh : KHARISMA MUHAMMAD
NIM : 100402050
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
Universitas Sumatera Utara

RANCANG BANGUN ANTENA STACKING YAGI UNTUK STASIUN PENERIMA SISTEM KOMUNIKASI MUATAN BALON ATMOSFER
FREKUENSI 433 MHZ

Oleh :

KHARISMA MUHAMMAD NIM: 100402050
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada tanggal 7 bulan Januari tahun 2015 di depan Penguji :

1. Rahmat Fauzi, S.T, M.T

: Ketua Penguji

2. Dr. Ali Hanafiah Rambe, S.T, M.T : Anggota Penguji

Disetujui oleh : Pembimbing Tugas Akhir,

Ir. Arman Sani, M.T NIP.196311281991031003
Diketahui oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro,

Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si NIP : 195405311986011002

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Pengukuran profil tekanan udara, temperatur, kelembaban, kecepatan arah angin horizontal serta informasi lainnya dalam pengamatan cuaca pada kondisi vertikal atmosfer sangat diperlukan oleh Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional. Salah satu cara untuk mendapatkan informasi ini adalah dengan menerbangkan balon udara pada atmosfer setinggi 10 km di atas permukaan laut. Balon udara ini membawa muatan berupa radiosonde yang bekerja pada frekuensi 433 MHz yang akan mengukur profil-profil tersebut dan mengirimkan data ke stasiun penerima di permukaan bumi untuk menjamin kontinuitas hubungan komunikasi antara radiosonde dan stasiun penerima diperlukan antena stasiun penerima yang memiliki gain yang tinggi dan beamwidth tertentu. Salah satu antena yang dapat memenuhi kriteria ini adalah antena Stacking Yagi.
Dalam Tugas Akhir ini akan dirancang antena Stacking Yagi dengan frekuensi operasi 433 MHz. Perancangan dilakukan menggunakan perangkat lunak 4NEC2. Dari pengukuran langsung terhadap antena menggunakan VNA Meter Anritsu MS2034B, nilai VSWR pada frekuensi 433 MHz sebesar 1,45 dan dari pengujian langsung dilapangan, antena Stacking Yagi yang dirancang dapat menjangkau jarak 5 km dengan baik pada frekuensi yang diinginkan. Kata kunci: radiosonde, unidirectional, Stacking Yagi, 433 MHz, 4NEC2, gain, VSWR
i

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Segala puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah S.W.T yang telah memberikan kemampuan dan kesehatan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, serta shalawat beriring salam penulis sampaikan kepada junjungan umat Nabi Muhammad S.A.W.
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah :
“RANCANG BANGUN ANTENA STACKING YAGI UNTUK STASIUN PENERIMA SISTEM KOMUNIKASI MUATAN BALON ATMOSFER
FREKUENSI 433 MHZ” Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda H. Ismail Mahsah, SH dan ibunda Oni Suismiyati, SH yang senantiasa memberikan perhatian dan kasih sayang sejak penulis lahir hingga sekarang, serta adik-adik tercinta Bina Anugrah Alami dan Fadjar Agus Wibawa yang senantiasa mendukung dan memberi semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
ii
Universitas Sumatera Utara

1. Bapak Ir. Arman Sani, MT selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Masykur Sjani, MT selaku Penasehat Akademis penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam melayani perkuliahan selama ini.
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi ST, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Rahmat Fauzi, ST, MT dan Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe, ST, MT selaku dosen penguji Tugas Akhir, atas masukan dan bantuannya dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.
5. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya.
6. Betty Widya Oktaria yang selama ini mendukung dan memberi semangat kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Terima kasih atas perhatian dan do’anya.
7. Temen - teman UKM Robotik Sikonek USU yang selama ini membantu dan memfasilitasi penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
8. Teman – teman di Teknik Elektro FT-USU, terkhusus angkatan 2010 dan 2012 atas dukungan, do’a, suka dan duka selama di bangku perkuliahan.
9. Abang-abang senior stambuk 2009 yang selalu membantu, mendukung dan memberi masukan selama menjalani perkuliahan.

10. Keluarga Besar Laboratorium Sistem Komunikasi Radio FT USU.
iii
Universitas Sumatera Utara

11. Keluarga Besar MME-GS yang telah memberikan banyak sekali pembelajaran.
12. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik
dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan.
Akhir kata penulis berserah diri pada Allah SWT, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri.
Medan, 8 Januari 2015 Penulis
Kharisma Muhammad NIM. 100402050
iv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
ABSTRAK ...................................................................................................... i
KATA PENGANTAR.................................................................................... ii
DAFTAR ISI................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR...................................................................................... ix
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiii
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ......................................................................... 1 1.3 Tujuan Penulisan ........................................................................... 2 1.4 Batasan Masalah............................................................................ 2 1.5 Manfaat Penulisan ......................................................................... 2 1.6 Metode Penulisan .......................................................................... 3 1.7 Sistematika Penulisan.................................................................... 3

II. TEORI DASAR ANTENA DAN PROPAGASI GELOMBANG RADIO 2.1 Umum............................................................................................ 5 2.2 Gelombang Elektromagnetik......................................................... 6 2.3 Antena ........................................................................................... 7 2.3.1 Parameter Antena ................................................................. 8 2.3.1.1 Pola Radiasi....................................................................... 8 2.3.1.2 Lebar Berkas ..................................................................... 9 2.3.1.3 Direktivitas ........................................................................ 10
v
Universitas Sumatera Utara

2.3.1.4 Gain................................................................................... 11 2.3.1.5 Frekuensi Resonansi.......................................................... 11 2.3.1.6 Lebar Pita .......................................................................... 11 2.3.1.7 Impedansi Input................................................................. 12 2.3.1.8 VSWR ............................................................................... 12 2.4 Antena Unidirectional................................................................... 13 2.4.1 Macam-macam Antena Unidirectional ............................ 14 2.4.1.1 Antena Apertur ................................................................. 14 2.4.1.2 Antena Mikrostrip ............................................................ 14 2.4.1.3 Antena Array ..................................................................... 15 2.4.1.4 Antena Reflektor ............................................................... 17 2.5 EIRP .............................................................................................. 18 2.6 Receiver Gain................................................................................ 18 2.7 Pathloss ......................................................................................... 19 2.7.1 Persamaan Transmisi Friis ............................................... 19 2.7.2 Multipath Fading.............................................................. 19 2.8 Propagasi Untuk Komunikasi Bergerak........................................ 20 2.8.1 Okumura-Hata .................................................................. 20 2.8.2 COST-231 ........................................................................ 21 2.9 Link Budget ................................................................................... 22
III. RANCANG BANGUN ANTENA STACKING YAGI FREKUENSI 433 MHZ 3.1 Umum............................................................................................ 23
vi
Universitas Sumatera Utara

3.2 Langkah Pengerjaan Stacking Yagi............................................... 23 3.3 Antena Stacking Yagi.................................................................... 25
3.3.1 Elemen Antena Stacking Yagi....................................... 26 3.3.1.1 Antena Yagi................................................................... 26 3.3.1.1.1 Penentuan Parameter Antena Yagi................................. 28 3.3.1.1.2 Teknik Pencatuan Antena Yagi...................................... 31 3.3.2 Penentuan Parameter Stacking Yagi.............................. 32 3.3.3 Teknik Pencatuan Antena Stacking Yagi ...................... 33 3.4 Spesifikasi Antena Stacking Yagi Yang Dirancang...................... 35 3.5 Simulasi Antena Stacking Yagi..................................................... 35 3.5.1 Simulator 4NEC2 .............................................................. 35 3.5.2 Simulasi Antena Yagi........................................................ 36 3.5.3 Simulasi Antena Stacking Yagi ......................................... 40 3.6 Perakitan Antena Stacking Yagi.................................................... 43 3.6.1 Perlengkapan ..................................................................... 43 3.6.2 Peralatan ............................................................................ 48 3.6.3 Pembuatan ......................................................................... 48 3.7 Pengujian Antena Stacking Yagi................................................... 54 3.7.1 Pengukuran VSWR .......................................................... 54 3.7.2 Pengujian Lapangan ......................................................... 56 3.7.2.1 Langkah Pengujian Lapangan ........................................... 57 3.7.2.2 Perlengkapan Pengujian .................................................... 59 3.7.2.3 Penentuan Titik Pengujian ................................................ 62 3.7.2.4 Ujicoba .............................................................................. 63
vii
Universitas Sumatera Utara

IV. DATA DAN ANALISIS ANTENA STACKING YAGI 433 MHZ 4.1 Umum............................................................................................ 66 4.2 Hasil Simulasi ............................................................................... 66 4.2.1 Hasil Simulasi Antena Yagi .............................................. 66 4.2.2 Hasil Simulasi Antena Stacking Yagi ............................... 69 4.3 Hasil Pengujian Antena Stacking Yagi ......................................... 72 4.3.1 Hasil Pengukuran VSWR.................................................. 72 4.3.2 Hasil Percobaan Simulasi.................................................. 74 4.4 Analisis.......................................................................................... 76 4.4.1 Analisis Antena Yagi......................................................... 76 4.4.2 Analisis Antena Stacking Yagi............................................ 76 4.4.3 Analisis Ujicoba Simulasi ................................................... 76
V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan.................................................................................... 80 5.2 Saran.............................................................................................. 80
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... xiv LAMPIRAN
viii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Antena Sebagai Media Transisi................................................ 7 Gambar 2.2 Sistem Koordinat Untuk Menganalisis Antena ........................ 8 Gambar 2.3 Ilustrasi HPBW dan FNBW ..................................................... 9 Gambar 2.4 Perbandingan Distribusi Medan Listrik pada Antena Isotrop
dan Direksional......................................................................... 13 Gambar 2.5 Konfigurasi Antena Apertur ..................................................... 14 Gambar 2.6 Konfigurasi Patch pada Mikrostrip .......................................... 15 Gambar 2.7 Patch Persegi pada Mikrostrip ................................................. 15 Gambar 2.8 Antena Array ............................................................................ 16 Gambar 2.9 Antena Yagi-Uda...................................................................... 16 Gambar 2.10 Stacking Yagi ............................................................................ 17 Gambar 2.11 Antena Reflektor ...................................................................... 17 Gambar 3.1 Diagram Alur Perancangan dan Perakitan Yagi dan Stacking Yagi
433 MHz................................................................................... 24 Gambar 3.2 Area Cakupan Antena Yagi...................................................... 25 Gambar 3.3 Ilustrasi Stacking Yagi .............................................................. 25 Gambar 3.4 Antena Yagi dengan Stacking Horizontal dan Vertikal ........... 26 Gambar 3.5 Antena Yagi-Uda...................................................................... 27 Gambar 3.6 Elemen Penyusun Yagi-Uda..................................................... 27 Gambar 3.7 Parameter-parameter Antena yang telah dioptimalkan ............ 29 Gambar 3.8 Kurva Desain untuk menentukan panjang elemen Yagi-Uda .. 30 Gambar 3.9 Peningkatan panjang optimum dari elemen-elemen parasit..... 30 Gambar 3.10 Balun 1:1 .................................................................................. 31
ix
Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.11 Ilustrasi Balun 1:1 pada Koaksial 50 Ohm............................... 32 Gambar 3.12 Stacking Yagi Horizontal dan Vertikal..................................... 33 Gambar 3.13 Pembagi Daya Wilkinson ......................................................... 34 Gambar 3.14 Tampilan Menu Utama Simulator 4NEC2 Untuk Yagi ........... 38 Gambar 3.15 Tampilan Menu Geometry Edit Untuk Yagi 433 MHz............ 40 Gambar 3.16 Tampilan Menu Utama Simulator 4NEC2 Stacking Yagi ....... 41 Gambar 3.17 Tampilan Menu Geometry Edit Stacking Yagi ........................ 43 Gambar 3.18 N Female Coaxial Connector................................................... 44 Gambar 3.19 Matching Impedance DF9IC .................................................... 44 Gambar 3.20 Kabel RG-178/U PTFE ............................................................ 45 Gambar 3.21 N Male crimping – BNC Male Connector................................ 45 Gambar 3.22 SO-239 – BNC Male Connector ............................................... 46 Gambar 3.23 BNC Male – SMA Male Connector ............................................ 46 Gambar 3.24 Kabel Koaksial Belden RG58A/U............................................ 46 Gambar 3.25 Multimeter Digital Heles UX-866TR....................................... 47 Gambar 3.26 VNA Master Anritsu MS2034B............................................... 47 Gambar 3.27 Kawat Las Aluminum............................................................... 49 Gambar 3.28 Batang Aluminum Untuk Boom ............................................... 49 Gambar 3.29 Pemasangan Elemen-elemen .................................................... 50 Gambar 3.30 Rangkaian Balun pada Papan PCB........................................... 50 Gambar 3.31 Pemasangan Kabel Balun dan N Female Connector pada Papan
PCB........................................................................................... 50 Gambar 3.32 Konstruksi dari Rangka Penyangga Antena Stacking Yagi...... 51 Gambar 3.33 Arah Antena Stacking Yagi ...................................................... 52
x
Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.34 Antena Stacking Yagi ............................................................... 52 Gambar 3.35 Wilkinson Power Divider ......................................................... 53 Gambar 3.36 Rangkaian Balun Untuk Stacking Yagi .................................... 54 Gambar 3.37 Tampilan Pengukuran VSWR Antena Yagi Menggunakan VNA
Master Anritsu MS2034B......................................................... 55 Gambar 3.38 Tampilan Pengukuran VSWR Antena Stacking Yagi Menggunakan
VNA Master Anritsu MS2034B............................................... 56 Gambar 3.39 Ilustrasi Pengujian di Lapangan ............................................... 57 Gambar 3.40 Diagram Alur Pengujian di Lapangan...................................... 58 Gambar 3.41 Radiosonde ............................................................................... 59 Gambar 3.42 Stasiun Penerima Muatan Balon Atmosfer .............................. 60 Gambar 3.43 Google Earth............................................................................. 61 Gambar 3.44 Kompas..................................................................................... 61 Gambar 3.45 Titik-titik Pengujian Lapangan................................................. 63 Gambar 3.46 Bearing dan Elevasi Antena ..................................................... 64 Gambar 3.47 Tampilan Aplikasi i3DR Radio Config.................................... 64 Gambar 4.1 Hasil Simulasi Antena Yagi 433 MHz ..................................... 67 Gambar 4.2 Tampilan Grafik Gain, Impedansi dan VSWR Yagi................ 69 Gambar 4.3 Hasil Simulasi Antena Stacking Yagi 433 MHz ...................... 70 Gambar 4.4 Tampilan Grafik Gain, Impedansi dan VSWR Stacking Yagi. 72 Gambar 4.5 Hasil Pengukuran VSWR Antena Yagi Menggunakan VNA Master
Anritsu MS2034B..................................................................... 73 Gambar 4.6 Hasil Pengukuran VSWR Antena Stacking Yagi Menggunakan
VNA Master Anritsu MS2034B............................................... 74
xi
Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.7 Data Gedung Teknik Tegangan Tinggi DTE USU .................. 75 Gambar 4.8 Data Parkiran Mobil Lantai Atas Sun Plaza............................. 75 Gambar 4.9 Aplikasi Lat Long Converter.................................................... 77
xii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.4 Tabel 3.5 Tabel 3.6 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3

Spektrum Frekuensi Gelombang Radio.................................... 6 Perbandingan dari Ketiga Pembagi Daya Pasif........................ 33 Spesifikasi Antena Stacking Yagi Yang Dirancang ................. 35 Parameter Perancangan Yagi 433 MHz 12 Elemen ................. 37 Nilai Parameter Antena Yagi 433 MHz ................................... 38 Parameter Stacking Yagi 433 MHz .......................................... 40 Nilai Parameter Stacking Yagi 433MHz 2λ ............................. 41 Data Koordinat Ujicoba Simulasi............................................. 77 Data Analisis Ujicoba Antena .................................................. 78 Link Budget............................................................................... 79

xiii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR PUSTAKA

[1] Balanis, Constantine A. 2005. Antenna Theory : Analysis and Design. 3rd

Edition. US: John Wiley & Sons.

[2] Alaydrus, Mudrik. 2011. Antena Prinsip dan Aplikasi. Yogyakarta: Graha

Ilmu.

[3] Seybold, John S. 2005. Introduction to RF Propagation. New Jersey: John

Wiley & Sons. [4] Barclay, Les. 2013. Propagation of Radiowaves. 3rd Edition. UK:

Institution of Electrical Engineers.

[5] Skalr, B. 1997. Rayleigh Fading Channels in Mobile Digital

Communication System Part I : Characterization. IEEE Communications

Magazine.

[6] Ifwtech.

VHF/UHF

Long

Yagi

Workshop.

http://www.ifwtech.co.uk/g3sek/diy-yagi/. Diakses pada tanggal 19

Agustus 2014.

[7] Orr, William I. 1993. Beam Antenna Handbook. New Jersey: Radio

Publications.

[8] Viezbicke, Peter P. 1976. Yagi Antenna Design. US: National Bureau of

Standards.

[9] I0QM. Balun 1:1. http://www.iw5edi.com/ham-

radio/files/I0QM_BALUN.PDF. Diakses pada tanggal 21 Agustus 2014.

[10] Harty, Daniel D. 2010. Novel Design Of A Wideband Ribcage-Dipole

Array And Its Feeding Network.

https://www.wpi.edu/Pubs/ETD/Available/etd-011411-

xiv

Universitas Sumatera Utara

110214/unrestricted/Thesis_Final.pdf. Diakses pada tanggal 21 September

2014.

[11] Anonim.

Numerical

Electromagnetics

Code.

http://en.wikipedia.org/wiki/Numerical_Electromagnetics_Code. Diakses

pada tanggal 5 September 2014.

.

xv
Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Informasi cuaca merupakan salah satu unsur penting dalam dunia
kedirgantaraan. Pengamatan cuaca yang diperlukan dalam dunia penerbangan tidak hanya di permukaan, akan tetapi diperlukan pula informasi kondisi vertikal atmosfer. Salah satu teknologi pengamatan vertikal atmosfer dari permukaan adalah peluncuran balon sonde atau radiosonde pada lapisan atmosfer setinggi 10 km di atas permukaan laut. Radiosonde tersebut bekerja pada frekuensi 433 MHz yang akan mengukur profil kondisi vertikal atmosfer seperti tekanan udara, temperatur, kelembaban dan profil angin horizontal menggunakan penerima GPS. Radiosonde yang diterbangkan mengirimkan data profil-profil tersebut ke stasiun penerima di permukaan bumi.
Untuk menjamin kontinuitas hubungan komunikasi antara radiosonde dan stasiun penerima diperlukan antena dengan pola radiasi unidirectional pada sisi stasiun penerima. Antena unidirectional tersebut memiliki gain yang tinggi dan lebar berkas (beamwidth) tertentu. Salah satu antena yang dapat memenuhi kriteria ini adalah antena Stacking Yagi.
Oleh karena itu pada Tugas Akhir ini akan dibahas dan dirancang antena Stacking Yagi dengan frekuensi operasi 433 MHz. Antena Stacking yagi dipilih karena memiliki kelebihan dibandingkan dengan antena lainnya, yaitu beamwidth yang sempit sehingga komunikasi antara stasiun dan muatan balon atmosfer dapat menjangkau jarak yang cukup jauh. Adapun parameter-parameter yang akan diamati pada antena ini adalah pola radiasi, gain, VSWR dan bandwidth.
1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Apa yang dimaksud dengan antena Yagi dan Stacking Yagi? 2. Apa saja parameter yang mempengaruhi kinerja dari antena Stacking Yagi?
1
Universitas Sumatera Utara

3. Bagaimana merancang antena Stacking Yagi untuk frekuensi 433 MHz dengan kinerja yang cukup bagus untuk menjangkau jarak hingga 10 km?
1.3 Tujuan Penulisan Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah merancang bangun
antena Stacking Yagi yang bekerja pada frekuensi 433 MHz yang dapat mendukung dan menjamin komunikasi dengan radiosonde yang diterbangkan setinggi 10 km di atas permukaan laut.
1.4 Batasan Masalah Agar isi dan pembahasan Tugas Akhir ini menjadi terarah, maka penulis
perlu membuat batasan masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah pada penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Hanya membahas tentang antena unidirectional yaitu antena Yagi dan Stacking Yagi yang bekerja pada frekuensi 433 MHz.
2. Parameter yang diamati adalah Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), bandwidth, pola radiasi dan gain.
3. Simulasi perancangan antena menggunakan bantuan perangkat lunak simulator 4NEC2.
4. Realisasi antena menggunakan material yang ada di pasaran. 5. Tidak membahas tentang balon atmosfer dan radiosonde. 6. Pengujian antena dilakukan dengan bantuan alat ukur VNA Master Anritsu
MS2034B dan pengujian langsung di lapangan.
1.5 Manfaat Penulisan Manfaat penulisan Tugas Akhir ini adalah diperolehnya antena Stacking
Yagi yang bekerja dengan baik pada frekuensi 433 MHz sehingga dapat mendukung komunikasi dengan radiosonde yang diterbangkan pada lapisan atmosfer dan dapat digunakan untuk kompetisi atau penelitian-penelitian selanjutnya.
2
Universitas Sumatera Utara

1.6 Metode Penulisan Dalam penulisan Tugas Akhir ini digunakan beberapa metode untuk
mendapatkan data-data yang diperlukan sebagai pedoman dalam menulis laporan Tugas Akhir ini. Metode-metode tersebut adalah :
1. Studi literatur. Dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik Tugas Akhir yang terdiri dari buku-buku referensi baik yang dimilki oleh penulis atau dari perpustakaan dan juga dari artikel-artikel, jurnal, layanan internet, dan lain-lain.
2. Simulasi dan perakitan antena. Merancang antena melalui perhitungan dan simulasi terlebih dahulu, lalu merakit antena tersebut.
3. Pengukuran parameter antena. Melakukan pengukuran parameter terhadap antena yang telah dirakit dengan alat ukur yang ada.
4. Pengujian langsung di lapangan. Melakukan pengujian secara langsung di lapangan dengan melakukan ujicoba simulasi dengan radiosonde dan menganalisa antena yang telah dirakit.

1.7 Sistematika Penulisan

Penulisan Tugas Akhir ini ditulis dan disusun dalam urutan sebagai

berikut:

BAB I

PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan tentang latar belakang masalah,

rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah,

manfaat penulisan, metodologi penulisan, serta sistematika

penulisan.

3
Universitas Sumatera Utara

BAB II

TEORI DASAR ANTENA DAN PROPAGASI GELOMBANG RADIO Bab ini berisi penjelasan tentang antena secara umum dan uraian mengenai antena unidirectional, jenis-jenis antena unidirectional dan teknik pencatuannya serta penjelasan mengenai propagasi gelombang radio.

BAB III

RANCANG BANGUN ANTENA STACKING YAGI FREKUENSI 433 MHZ Bab ini berisi mengenai perancangan antena Stacking Yagi untuk frekuensi kerja 433 MHz dimulai dengan simulasi menggunakan bantuan perangkat lunak 4NEC2 kemudian merakit antena tersebut.

BAB IV

DATA DAN ANALISA Bab ini berisi tentang data-data yang diperoleh dari pengukuran parameter antena Stacking Yagi yang telah dirakit dan ujicoba langsung di lapangan.

BAB V

PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari hasil pembahasanpembahasan sebelumnya.

4
Universitas Sumatera Utara

BAB II
TEORI DASAR ANTENA DAN PROPAGASI GELOMBANG RADIO
2.1 Umum Salah satu teknologi pengamatan vertikal atmosfer dari permukaan adalah
peluncuran balon sonde atau radiosonde. Radiosonde adalah sebuah peralatan yang digunakan pada balon cuaca yang mengukur berbagai parameter atmosfer dan mengirimkan datanya ke penerima tetap. Selain mengukur profil tekanan udara, temperatur, dan kelembaban, radiosonde tersebut juga difungsikan untuk mengukur profil angin horizontal menggunakan penerima GPS. Balon sonde atau radiosonde ini mengirimkan data – data profil tekanan udara, temperatur, kelembaban dan angin horizontal yang didapatinya ke penerima tetap atau stasiun bumi melalui komunikasi antara perangkat radio pengirim (transmitter) dan penerima (receiver).
Komunitas meteorologi internasional telah menetapkan dua pita frekuensi radio untuk digunakan dalam transmisi data untuk pengamatan vertikal atmosfer pada radiosonde, yaitu 400-406 MHz dan 1675-1700 MHz. Pita frekuensi yang digunakan untuk pengamatan vertikal atmosfer pada radiosonde di Indonesia termasuk dalam kategori frekuensi untuk Eksplorasi Bumi-Satelit, yaitu pada rentang frekuensi antara 432 – 438 MHz. Pada pita frekuensi ini, perangkat radio pengirim (transmitter) dan penerima (receiver) yang digunakan pada radiosonde di Indonesia salah satunya beroperasi pada frekuensi 433 MHz. Perangkat pengirim (transmitter) dipasang pada radiosonde dan perangkat penerima (receiver) dipasang pada sisi stasiun bumi.
Pada sisi stasiun bumi digunakan antena unidirectional seperti antena Stacking Yagi yang memiliki penguatan yang tinggi dengan beamwidth tertentu untuk dapat berkomunikasi dengan radisonde yang nantinya akan diterbangkan melalui suatu balon atmosfer setinggi 10 km di atas permukaan laut. Antena yang digunakan harus memiliki kinerja yang baik untuk menjamin kontinuitas hubungan komunikasi antara stasiun bumi dengan radiosonde.
5
Universitas Sumatera Utara

2.2 Gelombang Elektromagnetik Gelombang didefinisikan sebagai getaran atau gangguan yang merambat.
Elektromagnetik adalah gejala listrik yang diakibatkan oleh gerak mekanik magnet. Magnet adalah benda yang dapat menghasilkan gaya tarik atau gaya tolak terhadap benda lain (yang mungkin juga bersifat magnet).
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang mempunyai sifat listrik dan sifat magnet secara bersamaan. Gelombang radio merupakan bagian dari gelombang elektromagnetik pada spektrum frekuensi radio. Transmisi gelombang elektromagnetik di ruang adalah sebagai gelombang transversal. Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz.
Gelombang dikarakteristikkan oleh panjang gelombang dan frekuensi. Panjang gelombang (λ) memiliki hubungan dengan frekuensi (ƒ) dan kecepatan (ν) yang ditunjukkan pada Persamaan 2.1.
(2.1)

Dimana :

λ = panjang gelombang (m) c = cepat rambat cahaya (m/s) ƒ = frekuensi (Hz)

Salah satu spektrum frekuensi gelombang elektromagnetik adalah gelombang radio. Pembagian spektrum frekuensi gelombang radio dapat ditunjukkan pada Tabel 2.1. Tabel 2.1 Spektrum Frekuensi Gelombang Radio

Nama Band Singkatan

Extremely Low

Frequency

Super

Low

Frequency

Ultra

Low

Frequency

Very

Low

Frequency

Low Frequency

ELF SLF ULF VLF LF

Band ITU
1
2
3
4 5

Frekuensi (f) 3-30 Hz 30-300 Hz
300 – 3000 Hz 3 – 30 KHz
30 – 300 KHz

Panjang Gelombang (λ)
100.000 km 10.000 km
10.000 km-1000 km
1000 km – 100 km
100 km – 10 km
10 km – 1 km

6
Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.1 lanjutan

Nama Band Singkatan

Medium

Frequency

High Frequency

Very

High

Frequency

Ultra

High

Frequency

Super High

Frequency

Extremely High

Frequency

MF HF VHF UHF SHF EHF

Band ITU
6 7 8
9
10
11

Frekuensi (f)
300 – 3000 KHz 3 – 30 MHz 30 – 300 MHz

Panjang Gelombang (λ) 1 km – 100 m
100 m – 10 m
10 m – 1 m

300 – 3000 MHz 3 – 30 GHz
30 – 300 GHz

1 m – 100 mm
100 mm – 10 mm
10 mm – 1 mm

2.3 Antena Antena didefinisikan sebagai suatu perangkat logam (misalnya batang
konduktor atau kawat) yang berfungsi meradiasikan atau menerima gelombang radio. Standar IEEE 145-1983 mendefinisikan antena atau aerial sebagai suatu alat yang berfungsi untuk meradiasikan dan menerima gelombang radio. Dengan kata lain antena adalah struktur pengalihan antara ruang bebas dan media pembimbing, seperti yang terlihat pada Gambar 2.1[1].

Gambar 2.1 Antena Sebagai Media Transisi
7
Universitas Sumatera Utara

Media pembimbing atau saluran transmisi dapat berbentuk suatu kabel coaxial atau pipa kosong/bumbung gelombang (waveguide), dan media pembimbing ini digunakan untuk membawa energi elektromagnetik dari sumber pancaran (transmitter) hingga sampai ke antena, atau dari antena hingga sampai ke perangkat penerima (receiver)[1].
2.3.1 Parameter Antena Untuk menggambarkan kinerja dari sebuah antena, pengertian beberapa
parameter sangat penting untuk dikaji. Beberapa dari parameter-parameter tersebut dapat diuraikan sebagai berikut :
2.3.1.1 Pola Radiasi Pola radiasi dari sebuah antena didefinisikan sebagai fungsi matematis
atau gambaran secara grafis dari karakteristik radiasi sebuah antenna sebagai fungsi dari koordinat ruang. Pada kasus secara keseluruhan, pola radiasi dihitung/diukur pada medan jauh dan digambarkan kembali sebagai koordinat arah. Karakteristik radiasi mencakup rapat flux daya, intensitas radiasi, kuat medan, keterarahan/direktivitas, fasa atau polarisasi. Karakteristik radiasi yang menjadi pusat perhatian adalah distribusi energi radiasi dalam ruang 2 dimensi maupun 3 dimensi sebagai fungsi dari posisi pengamat di sepanjang jalur dengan jari-jari yang konstan. Contoh koordinat yang sesuai diperlihatkan pada Gambar 2.2[1].
Gambar 2.2 Sistem Koordinat Untuk Menganalisis Antena
8
Universitas Sumatera Utara

2.3.1.2 Lebar Berkas (Beamwidth) Lebar berkas dari suatu pola didefinisikan sebagai sudut interval dari dua
titik identik yang terletak berlawanan dari pola maksimum. Dalam suatu pola antena, terdapat sejumlah lebar berkas. Salah satu lebar berkas yang sering digunakan adalah Half-Power Beamwidth (HPBW), yang didefinisikan oleh IEEE sebagai : “di dalam suatu bidang yang berisi arah maksimum dari suatu berkas, sudut yang terdapat diantara dua arah dimana intensitas radiasi bernilai setengah dari berkas”. Lebar berkas lain yang penting untuk diketahui adalah sudut interval antara titik-titik level nol dari pola, yang disebut dengan First-Null Beamwidth (FNBW). Dalam penggunaannya secara praktis, jika tidak dijabarkan sebelumnya, lebar berkas yang digunakan adalah HPBW. Ilustrasi HPBW dan FNBW dapat ditunjukkan pada Gambar 2.3[1].
Gambar 2.3 Ilustrasi HPBW dan FNBW dalam (a) 3-dimensi (b) 2-dimensi Dengan makin membesarnya sudut pancaran energi, setelah mencapai
minimum (yaitu level nol), bisa kembali membesar dan mencapai suatu (local) maksimum, maksimum ini disebut juga radiasi samping (side lobe)[2]. Pada sudut tepat bertolak belakang pada sudut arah pancaran utama (main lobe) kita dapatkan arah yang dinamakan arah pancaran belakang (back lobe)[2].
9
Universitas Sumatera Utara

2.3.1.3 Direktivitas Keterarahan dari suatu antena didefinisikan sebagai ”perbandingan antara
intensitas radiasi maksimum dengan intensitas radiasi dari antena referensi isotropis”. Keterarahan dari sumber non-isotropis adalah sama dengan perbandingan intensitas radiasi maksimumnya di atas sebuah sumber isotropis[1]. Keterarahan pada antena secara umum dinyatakan dari Persamaan 2.2[1]:

dengan :

Do

 10  log 4  U max Prad

(2.2)

Do = directivity (dB)

Umax = intensitas radiasi maksimum (watt)

Prad = daya radiasi total (watt)

Nilai keterarahan sebuah antena dapat diketahui dari pola radiasi antena

tersebut, semakin sempit main lobe maka keterarahannya semakin baik dibanding

main lobe yang lebih lebar. Nilai keterarahan jika dilihat dari pola radiasi sebuah

antena adalah sebagai berikut[1]:

D0



10 log

4

 

180 

2 

 HP .HP

(2.3)

D0

 10 log

41252 .96125  HP . HP

(2.4)

dengan :

DdB = keterarahan (directivity) (dB)
 HP = lebar berkas setengah daya pada pola radiasi horisontal ( 0 )

HP = lebar berkas setengah daya pada pola radiasivertikal ( 0 )

10
Universitas Sumatera Utara

2.3.1.4 Gain Ada dua jenis penguatan (gain) pada antena, yaitu penguatan absolut
(absolute gain) dan penguatan relatif (relative gain). Penguatan absolut pada sebuah antena didefenisikan sebagai perbandingan antara intensitas pada arah tertentu dengan intensitas radiasi yang diperoleh jika daya yang diterima oleh antena teradiasi secara isotropic. Intensitas radiasi yang berhubungan dengan daya yang diradiasikan secara isotropic sama dengan daya yang diterima oleh antena (Pin) dibagi dengan 4π. Penguatan absolut dapat dihitung dengan [1]:
(2.5)

2.3.1.5 Frekuensi Resonansi Frekuensi resonansi sebuah antena dapat diartikan sebagai frekuensi kerja
antena dimana pada frekuensi tersebut seluruh daya dipancarkan secara maksimal. Pada umumnya frekuensi resonansi menjadi acuan menjadi frekuensi kerja antena.

2.3.1.6 Lebar Pita Bandwidth antena didefinisikan sebagai ”rentang frekuensi antena dengan
beberapa karakteristik, sesuai dengan standar yang telah ditentukan”. Untuk Broadband antena, lebar bidang dinyatakan sebagai perbandingan frekuensi operasi atas (upper) dengan frekuensi bawah (lower). Sedangkan untuk Narrowband antena, maka lebar bidang antena dinyatakan sebagai persentase dari selisih frekuensi di atas frekuensi tengah dari lebar bidang[1].
Untuk persamaan bandwidth dalam persen (Bp) atau sebagai bandwidth rasio (Br) dinyatakan sebagai[2]:

Bp



fu  fc

fl

 100 %

(2.6)

fc



fu  2

fl

(2.7)

11
Universitas Sumatera Utara

Br



fu fl

dengan :

Bp = bandwidth dalam persen (%) Br = bandwidth rasio fu = jangkauan frekuensi atas (Hz) fl = jangkauan frekuensi bawah (Hz)

(2.8)

2.3.1.7 Impedansi Input Impedansi masukan didefenisikan sebagai impedansi yang diberikan oleh
antena kepada rangkaian di luar, pada suatu titik acuan tertentu[1]. Saluran transmisi penghubung yang dipasangkan ke antena akan melihat antena tersebut sebagai beban dengan impedansi beban sebesar ZA. Secara matematis, persamaan impedansi antena dapat dirumuskan sebagai berikut[1] :

dengan :

ZA = RA + jXA

(2.9)

ZA = impedansi antena (Ω)

RA = resistansi antena (Ω)

XA = reaktansi antena (Ω)

2.3.1.8 VSWR VSWR adalah perbandingan antara amplitudo gelombang berdiri
(standing wave) maksimum (|V|max) dengan minimum (|V|min). Pada saluran transmisi ada dua komponen gelombang tegangan, yaitu tegangan yang dikirimkan (V0+) dan tegangan yang direfleksikan (V0-). Pebandingan tegangan yang direfleksikan dengan yang dikirimkan disebut sebagai koefisien refleksi tegangan (Γ) [1] :
(2.10)

12
Universitas Sumatera Utara

di mana ZL adalah impedansi beban (load) dan Z0adalah impedansi saluran. Rumus untuk mendari VSWR adalah [1] :

VSWR =

(2.11)

Kondisi yang baik adalah ketika VSWR bernilai 1, yang berarti tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna. Namun, kondisi ini kenyataannya sulit diperoleh. Oleh karena itu, nilai standar VSWR yang diijinkan dalam perancangan antena adalah ≤ 2.

2.4 Antena Unidirectional Antena unidirectional adalah antena yang mengkonsentrasikan energi ke
suatu arah tertentu. Jika dipergunakan daya pancar yang sama seperti pada antena isotrop, maka akan didapati perbandingan medan listrik/magnet antara antena isotrop dan antena direksional seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4[2].

Gambar 2.4 Perbandingan Distribusi Medan Listrik pada Antena Isotrop dan Direksional
Pada arah-arah tertentu, antena unidirectional mengirimkan intensitas yang jauh lebih besar dibandingkan dengan yang dikirim oleh antena isotrop, dan pada arah yang lain intensitasnya jauh lebih kecil dibandingkan oleh antena isotrop. Jadi antena direksional mengalokasikan energi secara berbeda pada setiap sudut pancarnya[2].
13
Universitas Sumatera Utara

2.4.1 Macam-Macam Antena Unidirectional Berikut ini adalah beberapa contoh dari antena unidirectional yang telah
digunakan hingga saat ini : 2.4.1.1 Antena Apertur
Antena apertur biasa digunakan pada frekuensi yang tinggi. Tipe antena ini sangat berguna untuk berbagai aplikasi pada penerbangan, karena antena ini dapat dipasang/ditempelkan pada rangka luar pesawat atau . Sebagai tambahan, antena ini dapat diselubungi oleh semacam material dielektrik untuk melindungi mereka dari kondisi yang berbahaya dari lingkungan sekitar. Bentuk-bentuk dari antena apertur dapat dilihat pada Gambar 2.5[1].
Gambar 2.5 Konfigurasi Antena Apertur 2.4.1.2 Antena Mikrostrip
Antena mikrostrip menjadi sangat populer pada tahun 1970 untuk aplikasi pada pesawat terbang, dan sampai saat ini antena mikrostrip sudah digunakan pada pemerintahan dan aplikasi komersil. Antena ini terdiri dari patch logam yang diletakkan diatas substrat. Patch logam ini dapat diatur sedemikian rupa, seperti pada Gambar 2.6. Contoh patch persegi dapat dilihat pada Gambar 2.7. Antena mikrostrip merupakan antena yang sederhana, simpel dan relatif murah untuk di
14
Universitas Sumatera Utara

produksi dengan menggunakan teknologi printed-circuit. Antena ini dapat dipasang pada permukaan luar pesawat terbang, pesawat ruang angkasa, satelit, misil, mobil, dan telepon genggam[1].
Gambar 2.6 Konfigurasi Patch pada Mikrostrip
Gambar 2.7 Patch Persegi pada Mikrostrip 2.4.1.3 Antena Array
Berbagai aplikasi memerlukan karakteristik radiasi yang tidak bisa didapatkan dari suatu element tunggal. Sehingga, sangat memungkinkan untuk mengumpulkan elemen-elemen radiasi tersebut untuk dapat disusun pada suatu susunan (array) elektris dan geometris tertentu sehingga menghasilkan karakteristik radiasi tertentu yang diinginkan.
Susunan dari array tersebut dapat menambah atau memberikan pancaran maksimum pada suatu arah tertentu, minimum pada arah lainnya, atau sebaliknya seperti yang diinginkan. Istilah array maksudnya adalah suatu susunan/konfigurasi tertentu dimana elemen pemancar secara individual terpisah pada jarak tertentu. Susunan Array dapat dilihat pada Gambar 2.8[1].
15
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.8 Antena Array Salah satu model dari antena array adalah antena Yagi-Uda. Yagi-Uda adalah antena yang beroperasi pada rentang frekuensi HF (3-30 MHz), VHF (30300 MHz) dan UHF (300-3000 MHz). Antena ini terdiri dari sejumlah elemen dipol linear, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.9, dengan salah satu elemen diberikan energi secara langsung dari suatu saluran transmisi dan elemen yang lainnya berfungsi sebagai elemen parasit dengan arus yang terinduksi melalui induktansi bersama[1].
Gambar 2.9 Antena Yagi-Uda Antena ini dirancang untuk dapat beroperasi secara khusus sebagai susunan end-fire array dengan cara meletakkan elemen parasit pada berkas depan
16
Universitas Sumatera Utara

sebagai pengarah (director) dan elemen yang tersisa lainnya sebagai reflektor. Yagi-Uda telah digunakan sebagai antena TV rumah[1]. Antena Yagi-Uda dapat diletakkan berdampingan dalam satu garis lurus (collinear) hingga membentuk Stacking Yagi, seperti pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 Stacking Yagi 2.4.1.4 Antena Reflektor
Keberhasilan akan ekspedisi ruang angkasa menghasilkan peningkatan terhadap teori tentang antena. Berbagai bentuk antena telah digunakan untuk mengirim dan menerima sinyal yang harus melintas ribuan mil pada komunikasi dengan jarak yang sangat jauh. Salah satu antena yang paling sering digunakan pada aplikasi ini adalah antena reflektor parabola, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.11. Tipe antena ini sudah dibuat hingga diameternya mencapai 305m. Dimensi yang sangat besar ini diperlukan untuk mendapatkan gain yang tinggi yang dibutuhkan untuk mengirim dan menerima sinyal setelah melintas sejauh ribuan mil[1].
Gambar 2.11 Antena Reflektor 17
Universitas Sumatera Utara

2.5 EIRP Effective Isotropic Radiated Power yang disingkat dengan EIRP
merupakan energi efektif yang diperoleh pada lobe utama dari sebuah antena pengirim. EIRP dirumuskan melalui Persamaan 2.12 [3].
(2.12)
dimana : = Effective Isotropic Radiated Power = daya keluaran transmitter = gain antena pengirim
Nilai rugi - rugi radome dapat bervariasi, misalnya meningkat ketika radome berada dalam kondisi basah. Link budget harus menggunakan nilai terburuk yang mungkin dapat terjadi karena kondisi radome tidak diketahui ataupun dikontrol. Adapun satuan dari EIRP sama dengan satuan daya transmitter dalam dBW atau dBm[3].

2.6 Receiver Gain Gain penerima dapat dihitung melalui Persamaan 2.13[3].
Keterangan : = gain total = gain antena penerima rugi – rugi radome rugi – rugi kabel atau waveguide (penerima) rugi –rugi polarisasi rugi – rugi pointing

(2.13)

18
Universitas Sumatera Utara

Adapun rumus level sinyal penerima ditunjukkan pada Persamaan 2.14[3]. (2.14)
Keterangan : rugi – rugi lintasan

2.7 Pathloss Komponen dari rugi – rugi lintasan meliputi ruang bebas, kerugian gas dan
penyerapan uap air, curah hujan, kerugian akibat multipath, dan efek yang lain berdasarkan frekuensi dan lingkungan[4].

2.7.1 Persamaan Transmisi Friis Jika jalur atau lintasan utama diatur oleh rugi-rugi ruang bebas, maka
dapat dihitung menggunakan persamaan rugi-rugi ruang bebas Friis yang dapat dirumuskan pada Persamaan 2.15 [3].
(2.15)

Persamaan kerugian ruang bebas Friis dalam dB yaitu : dengan nilai d dalam km, dan f dalam MHz.

(2.16)

2.7.2 Multipath Fading Perambatan sinyal pada kanal yang dipakai dalam komunikasi terjadi di
atmosfer dan dekat dengan permukaan tanah, sehingga model perambatan ruang bebas (free space propagation) kurang memenuhi untuk menggambarkan kanal dan memprediksikan kinerja sistem. Dalam sistem komunikasi nirkabel, sinyal merambat melalui pemantulan oleh berbagai objek dalam beragam lintasan sebelum sampai ke penerima (multiple reflective paths). Fenomena ini biasa disebut sebagai multipath fading. Efek dari multipath fading adalah fluktuasi dari amplituda, fasa, dan sudut dari sinyal yang masuk ke penerima.

19
Universitas Sumatera Utara

Fading merupakan karakteristik utama dalam propagasi radio bergerak. Fading dapat didefenisikan sebagai perubahan fase, polarisasi dan level dari suatu sinyal terhadap waktu. Definisi dasar dari suatu fading adalah yang berkaitan dengan mekanisme propagasi yang melibatkan refraksi, refleksi, difraksi, hamburan dan redaman dari gelombang radio. Kinerja dari suatu sistem komunikasi dapat turun akibat adanya fading[5].
2.8 Propagasi Untuk Komunikasi Bergerak Pada skala terbesar, daya yang diterima pada sisi terminal penerima akan
sangat turun sebagai akibat dari bertambahnya jarak antara pemancar dan penerima dan sebagai akibat dari rugi – rugi scattering atau ruang bebas. Pada skala menengah, difraksi oleh fitur medan, bangunan atau kekacauan lainnya akan menimbulkan fading loss. Akhirnya, efek interferensi akan menyebabkan efek multipath. Sehingga model propagasi ruang bebas (free space propagation) kurang memenuhi untuk menggambarkan kanal dan memprediksikan kinerja sistem[4].
Ada beberapa mode perhitungan rugi-rugi propagasi yang biasa digunakan untuk memprediksi ataupun merancang link radio pada daerah yang kompleks seperti perkotaan, yaitu mode propagasi Okumura-Hata dan COST-231[4].
2.8.1 Okumura-Hata Pada 1963-1965, Okumura membuat serangkaian pengukuran rugi-rugi
lintasan di Tokyo dan daerah sekitarnya pada rentang frekuensi antara 400 MHz dan 2 GHz. Perkiraan untuk kurva utama dari metode Okumura yang dirumuskan oleh Hata, dan kesederhanaan prosedur yang dihasilkan, ditambah dengan akurasi prediksi yang relatif lebih baik, telah memastikan popularitas yang luas dari metode ini[4].
Dalam formulasi Hata itu, rugi – rugi lintasan di perkotaan diberikan oleh Persamaan 2.17 :
+ (2.17)
20
Universitas Sumatera Utara

dimana : = frekuensi antara 150–1,500 dalam MHz = jarak dalam kilometer (1–20) = tinggi efektif dari base station dalam meter (30–200 m)

Fungsi

adalah fungsi koreksi untuk ketinggian antena perangkat

mobile dalam kisaran 1-10 m. Nilai

pada kota yang kecil/sedang :

(2.18)

Pada kota yang besar :

(2.19) (2.20)

Untuk lingkungan non-perkotaan, Nilai

adalah sebagai berikut :

(2.21)

Pada daerah terbuka :

(2.22)

Model ini telah banyak digunakan untuk perencanaan layanan radio komunikasi bergerak.[4]

2.8.2 COST 231 COST 231 Eropa yang bergabung dengan projek penelitian, yang
dijalankan pada 1989 dan 1996, bertujuan untuk memberikan metode desain dan model cakupan untuk jaringan generasi ketiga (3G) dalam komunikasi mobile. Meskipun model Hata hanya berlaku di kisaran frekuensi 150-1,500 MHz, karya asli Okamura sudah termasuk pengukuran yang dilakukannya pada 1.920 MHz.
Tim projek COST-231 menganalisis data pengukuran ini dan mengembangkan lebih lanjut untuk model Hata atau COST 231–Model Hata, berlaku di kisaran frekuensi 1,500-2,000 MHz.[4]

21
Universitas Sumatera Utara

+ (2.23)
dimana : = untuk model original = 0 dB untuk kota-kota menengah dan pusat-pusat pinggiran kota dengan kepadatan pohon menengah = 3 dB untuk pusat metropolitan
2.9 Link Budget Link budget dihitung dalam desibel (dB), sehingga semua faktor menjadi
istilah yang akan ditambahkan atau dikurangi. Biasanya besarnya daya dinyatakan dalam dBm daripada dBW.
Link Margin diperoleh dengan membandingkan kekuatan sinyal yang diterima yang diharapkan dengan sensitivitas penerima atau ambang batas. Link Margin adalah ukuran seberapa besar margin yang ada pada link komunikasi antara titik operasi dan titik di mana link tidak dapat lagi bekerja dengan baik. Link Margin dapat dih