b. Ketika mengacu pada pengukuran tegangan.x 2.8[4]
2.4.3 Pola Radiasi Antena
Pola radiasi antena atau pola antena didefinisikan sebagai fungsi matematik atau representasi grafik dari sifat radiasi antena sebagai fungsi dari
koordinat. Di sebagian besar kasus, pola radiasi ditentukan di luasan wilayah dan direpresentasikan sebagai fungsi dari koordinat directional [5]. Pola radiasi antena
adalah plot 3-dimensi distribusi sinyal yang dipancarkan oleh sebuah antena, atau plot 3-dimensi tingkat penerimaan sinyal yang diterima oleh sebuah antena [3].
Pola radiasi antena menjelaskan bagaimana antena meradiasikan energi ke ruang bebas atau bagaimana antena menerima energi.
a. Pola Radiasi Antena Unidirectional
Antena unidirectional mempunyai pola radiasi yang terarah dan dapat menjangkau jarak yang relative jauh. Gambar 2.2 merupakan gambaran secara
umum bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena unidirectional.
Gambar 2.2 Bentuk Pola Radiasi Antena Unidirectional
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar diatas dapat kita lihat bahwa pada antena Uniirectional memiliki pancaran pada satu arah, yaitu pada arah yang dituju saja. Antena
Unidirectional ini memiliki jarak tempuh yang cukup jauh dari antena lain. Ini dikarenakan pola radiasinya hanya memiliki satu arah saja.
b. Pola Radiasi Antena Omnidirectional
Antena omnidirectional mempunyai pola radiasi yang digambarkan seperti bentuk kue donat doughnut dengan pusat berimpit. Antena Omnidirectional
pada umumnya mempunyai pola radiasi 360 jika dilihat pada bidang medan
magnetnya. Gambar 2.3 merupakan gambaran secara umum bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena omnidirectional.
Gambar 2.3 Bentuk Pola Radiasi Antena Omnidirectional
Dari gambar diatas dapat kita lihat bahwa pada antena Omnidirectional memiliki pancaran kesegala arah. Antena Omnidirectional ini memiliki jarak
tempuh yang cukup sempit. Ini dikarenakan pola radiasinya menyebar dan tidak terfokus pada satu arah.
Universitas Sumatera Utara
2.4.4 Beamwidth Antena
Beamwidth Adalah besarnya sudut berkas pancaran gelombang frekuensi radio utama main lobe yang dihitung pada titik 3 dB menurun dari puncak lobe
utama [6]. Besarnya beamwidth adalah sebagai berikut :
2.9[6] Dimana :
B = 3 dB beamwidth derajat = frekuensi GHz
d = diameter antena m Apabila beamwidth mengacu kepada perolehan pola radiasi, maka
beamwidth dapat dirumuskan sebagai : β = θ
2
– θ
1
2.10[6]
Gambar 2.4 menunjukkan tiga daerah pancaran yaitu lobe utama main lobe,nomor 1, lobe sisi samping side lobe, nomor dua, dan lobe sisi belakang
back lobe, nomor 3. Half Power Beamwidth HPBW adalah daerah sudut yang dibatasi oleh titiktitik ½ daya atau -3 dB atau 0.707 dari medan maksimum pada
lobe utama. First Null Beamwidth FNBW adalah besar sudut bidang diantara dua arah pada main lobe yang intensitas radiasinya nol.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Beamwidth Antena
2.4.5 Bandwidth Antena
Pemakaian sebuah antena dalam sistem pemancar atau penerima selalu dibatasi oleh daerah frekuensi kerjanya. Pada range frekuensi kerja tersebut
antena dituntut harus dapat bekerja dengan efektif agar dapat menerima atau memancarkan gelombang pada band frekuensi tertentu seperti ditunjukkan pada
Gambar 2.5
Gambar 2.5 Bandwidth Antena
Daerah frekuensi kerja dimana antena masih dapat bekerja dengan baik dinamakan bandwidth antena . Misalnya sebuah antena bekerja pada frekuensi
tengah sebesar f
C
, namun ia juga masih dapat bekerja dengan baik pada frekuensi
Universitas Sumatera Utara
f
1
di bawah f
C
sampai dengan f
2
di atas f
C
, maka bandwidth antena tersebut adalah :
2.11 f
2
= frekuensi tertinggi f
1
= frekuensi terendah f
c
= frekuensi tengah
Bandwidth yang dinyatakan dalam persen seperti ini biasanya digunakan untuk menyatakan bandwidth antena yang memiliki band sempit narrow band.
Sedangkan untuk band yang lebar broad band biasanya digunakan definisi rasio
antara batas frekuensi atas dengan frekuensi bawah [7].
2.5 Antena Grid
2.5.1 Pengertian Antena Grid
Antana Grid adalah antena yang memiliki jala-jala. Antena Grid adalah salah satu modifikasi dari antena parabola. Dalam matematika, parabola adalah
irisan kerucut yang berbentuk kurva yang dihasilkan oleh perpotongan menyilang yang sejajar terhadap permukaan kerucut.
Direktris adalah garis sumbu simetri pada parabola terhadap titik fokus. Sedangkan fokus dari parabola adalah letak suatu titik dimana jarak antara titik
sembarang pada garis parabola Mx,y ke fokus adalah sama dengan jarak antara Mx,y ke direktris Dx,0.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6 Fokus dan direktris
Dari pengertian diatas diketahui bahwa nilai dari jarak titik F fokus ke titik M dan jarak dari titik M ke titik D direktris adalah sama, sehingga dapat dihasilkan
persamaan :
=
2.12[8]
Karena pada persamaan diatas kedua sisi sama-sama mempunyai akar, maka bisa dieliminasi sehingga menghasilkan persamaan :
2.13[8]
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.7 Penghitungan nilai fokus
Dari gambar 2.7 diatas, diketahui titik D2,d dan titik -D2,d terletak pada parabola, sehingga :
Dari persamaan diatas bisa kita ubah menjadi sebuah persamaan untuk menghitung nilai fokus.
Universitas Sumatera Utara
2.14[8] Dari persamaan diatas bisa kita perhatikan bahwa semakin besar nilai diameter
dari suatu parabola D dan semakin kecil nilai kedalaman d suatu parabola, maka nilai fokusnya akan menjadi semakin besar.
Pada dasarnya antena grid hampir sama dengan antena parabola. Letak perbedaannya hanya pada waveguide. Antena parabola adalah high-gain reflektor
antena yang digunakan untuk radio, televisi dan komunikasi data, dan juga untuk radiolocation RADAR, pada bagian UHF dan SHF dari spektrum gelombang
elektromagnetik. Secara relatif, gelombang pendek dari energi elektromagnetik radio pada frekuensi ini mengijinkan pemasangan reflektor dengan berbagai
macam ukuran untuk menghasilkan kuat sinyal yang baik pada saat transmitting dan receiving seperti yang diinginkan. Antena parabola secara umum terdiri atas
reflektor, dan waveguide. Reflektor adalah sebuah permukaan yang terbuat dari bahan logam yang dibentuk lingkaran paraboloid yang biasannya merupakan
diameter dari antena tersebut. Paraboloid ini memiliki t itik fokus yang berbeda-beda berdasarkan atas diameter reflector dan kedalaman reflektor.
Waveguide sebagai salah satu komponen dari antena parabola dan juga antena grid terletak pada fokus reflektor. Pada antena grid feed atau waveguide
sebenarnya juga merupakan sebuah antena tipe lowgain seperti half-wave dipole atau small waveguide horn. Pada waveguide ini terdapat sebuah alat yang
berfungsi untuk memancarkan dan menerima sinyal radio-frequency RF terlihat pada Gambar 2.8.
Universitas Sumatera Utara
a b
c
Gambar 2.8 Tipe antena parabola
a Parabolic b Off-Center
c Cassegrain Dari gambar 2.8 dapat dilihat bahwa Gambar a menjelaskan antena parabolic
Cuma mempunyai 3 komponen yaitu reflector yang utuh , pencatu dan pembantu. Sedangkan pada Gambar b hanya memiliki reflector hanya setengah saja. Dan
pada Gambar c ditambahkan reflector yang kedua yang di tambahkan pada pecatu.Dianggap bahwa antena parabola sebagai circular aperture, maka
persamaan untuk mengetahui nilai pendekatan gain maksimum adalah : 2.15[8]
Dimana : G = penguatan gain isotropic
Universitas Sumatera Utara
D = diameter reflektor dengan satuan yang sama dengan anjang gelombang λ = panjang gelombang
2.5.2 Reflektor
Antena grid ini menggunakan reflektor dari kawat yang berbahan alumunium. pilih bahan alumunium karena bahan alumunium secara umum
merupakan bahan yang ringan bila dibandingan dengan bahan logam lainnya. Hal ini tentu merupakan sebuah keuntungan bila kita akan mengimplementasikan
antena grid karena walaupun mempunyai dimensi besar, bobot dari antena tersebut akan tetap lebih ringan jika dibandingan bila kita menggunakan dari
bahan logam lain. Penggunaan reflektor ini dimaksudkan untuk mendapatkan penguatan gain yang lebih besar bila dibandingkan hanya menggunakan antena
kaleng waveguide. Karena setiap gelombang yang datang dari fokus akan dipantulkan oleh permukaan reflektor dengan arah yang sejajar dengan sumbu
atau sebaliknya. Sifat reflektor yang baik adalah : 1. Setiap gelombang yang datang dari fokus dipantulkan oleh permukaan
sejajar dengan sumbu dan sebaliknya. 2. Gelombang dari fokus yang dipantulkan oleh permukaan reflektor akan
memotong suatu bidang yang tegak lurus terhadap sumbu dengan fase yang sama.
Selain reflektor yang baik, kita juga harus memperhatikan pencatuan pada waveguide. Pemasangan N-connector pada pencatuan waveguide terletak di depan
pemantul, supaya energi gelombang dapat dipancarkan langsung ke pemantul tanpa ada rintangan. Sistem pencatuan harus memenuhi dua kepentingan :
Universitas Sumatera Utara
1. Pencatu harus dapat meradiasikan gelombang ke pemantul dengan baik, artinya tidak banyak gelombang yang keluar dari permukaan pemantul
2. Pencatu harus membatasi supaya VSWR saluran koaksial mendekati satu.
2.5.3 Waveguide
Waveguide adalah saluran tunggal yang berfungsi untuk menghantarkan gelombang elektromagnetik microwave dengan frekuensi 300 MHz – 300 GHz.
Dalam kenyataannya, waveguide merupakan media transmisi yang berfungsi memandu gelombang pada arah tertentu. Secara umum waveguide dibagi menjadi
tiga yaitu, yang pertama adalah Rectanguler Waveguide waveguide dengan penampang persegi dan yang kedua adalah Circular Waveguide waveguide
dengan penampang lingkaran, dan Ellips Waveguide waveguide dengan penampang ellips seperti di tunjukkan pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Jenis Waveguide
Dalam waveguide diatas mempunyai dua karakteristikpenting, yaitu : 1. Frekuensi cut off, yang ditentukan oleh dimensi waveguide.
2. Mode gelombang yang ditransmisikan, yang memperlihatkan ada tidaknya medan listrik atau medan magnet pada arah rambat.
Faktor-faktor dalam pemilihan waveguide sebagai saluran transmisi antara lain :
Universitas Sumatera Utara
1. Band frekuensi kerja, tergantung pada dimensi. 2. Transmisi daya, tergantung pada bahan.
3. Rugi-rugi transmisi, tergantung mode yang digunakan. Pemilihan waveguide sebagai pencatu karena pada frekuensi diatas 1 GHz,
baik kabel pair, kawat sejajar, maupun kabel koaksial sudah tidak efektif lagi sebagai media transmisi gelombang elektromagnetik. Selain efek radiasinya yang
besar, redamannya juga semakin besar. Pada frekuensi tersebut, saluran transmisi yang layak sebagai media transmisi gelombang elektromagnetik microwave
adalah waveguide. Waveguide merupakan konduktor logam biasanya terbuat dari brass atau aluminium yang berongga didalamnya, yang pada umumnya
mempunyai penampang berbentuk persegi rectanguler waveguide atau lingkaran circular waveguide. Saluran ini digunakan sebagai pemandu gelombang dari
suatu sub sistem ke sub sistem yang lain. Pada umumnya didalam waveguide berisi udara, yang mempunyai karakteristik mendekati ruang bebas. Sehingga
pada waveguide persegi medan listrik E harus ada dalam waveguide pada saat yang bersamaan harus nol di permukaan dinding waveguide dan tegak lurus.
Sedangkan medan H juga harus sejajar di setiap permukaan dinding waveguide.
Universitas Sumatera Utara
2.5.4 Karakteristik Waveguide
Karakterik dari waveguide dapat dilihat pada Gambar 2.13 dibawah ini :
Gambar 2.13 Karakteristik umum waveguide
Dari Gambar 2.13 dapat dilihat bahwa frekuensi kerja berada di antara fmin dan fmax, band
frekuensi kerja : ω ωc atau λ λc. Selain itu waveguide juga memiliki karakteristik yang penting yaitu frekuensi cut off dan mode gelombang
yang ditransmisikan.
2.6 Global System For Mobile Communication GSM
Global System for Mobile atau GSM adalah generasi kedua dari standar sistem selular yang tengah dikembangkan untuk mengatasi problem fragmentasi
yang terjadi pada standar pertama di negara Eropa. GSM adalah sistem standar selular pertama di dunia yang menspesifikasikan digital modulation dan network
level architectures and service. Sebelum muncul standar GSM ini negara-negara di Eropa menggunakan standar yang berbeda-beda, sehingga pada saat itu tidak
memungkinkan seorang pelanggan menggunakan single subscriber unit untuk menjangkau seluruh benua Eropa.
Universitas Sumatera Utara
Pada awalnya sistem GSM ini dikembangkan untuk melayani sistem selular Eropa dan menjanjikan jangkauan network yang lebih luas seperti halnya
penggunaan ISDN. Pada perkembangaannya sistem GSM ini mengalami kemajuan pesat dan menjadi standar yang paling populer di seluruh dunia untuk
sistem selular. Bahkan pertumbuhannya diprediksikan akan mencapai 20 samapai 50 juta pelanggan pada tahun 2000.
Penggunaan alokasi frekuensi 900 MHz oleh GSM ini diambil berdasarkan rekomendasi GSM Gruop Mobile station special Mobile cimitte
yang merupakan salah satu group kerja pada confe’rence Europe’ene Postes des Telecommunication CEPT. Namun pada akhirnya untuk alasan marketing GSM
berubah namanya menjadi the Global Sistem for Mobile Communication, sedangkan standar teknisnya diambil dari European Technical Standards Institute
ETSI. Alokasi spektrum frekuensi untuk GSM awalnya dilakukan pada tahun
1979. Spektrum ini terdiri atas dua buah sub-band masing-masing sebesar 25MHz, antara 890MHz - 915MHz dan 935MHz - 960MHz. Sebuah sub-band
dialokasikan untuk frekuensi uplink dan sub-band yang lain sebagai frekuensi downlink.
GSM pertama kali diperkenalkan di Eropa pada tahun 1991 kemudian pada akhir 1993, beberapa negara non-Amerika seperti Amerika Selatan, Asia
dan Australia mulai mengadopsi GSM yang akhirnya menghasilkan standar baru yang mirip yaitu DCS 1800, yang mendukung Personal Communication Service
PCS pada frekuensi 1,8 GHz sampai 2 GHz.
Universitas Sumatera Utara
2.6.1 Arsitektur GSM
GSM memberikan suatu rekomendasi bukan suatu persyaratan. GSM menspesifikasikan fungsi-fungsi dan antarmuka yang diperlukan secara detail
bukan mengarah ke perangkat keras yang digunakan. Alasan tersebut didasari untuk membatasi para desainer sekecil mungkin namun tetap saja memungkinkan
para operator untuk membeli perangkat dari penyedia yang berbeda. Jaringan GSM dibagi menjadi empat sistem utama :
a. Mobile Station MS merupakan perangkat yang digunakan oleh
pelanggan untuk melakukan pembicaraan.
b. Base Station Sub-System BSS berfungsi menyediakan antarmuka atau
air interface untuk Mobile Station MS.
c. Network Switching Sub-System NSS bertugas mengkoneksikan antar user.
d. Operation and Maintenance Sub-System OMS bertugas melakukan
remote monitoring dan manajemen jaringan. Arsitektur pada jaringan GSM dapat dilihat pada gambar 2.14.
SIM MSC
TRAU BSC
BTS ME
OMC
PSTN HLR
VLR AUC
EIR MS
BSS NSS
OMS
OMC-R OMC-S
Gambar 2.14 Arsitektur GSM Keterangan:
SIM – Subscriber Identity Module
Universitas Sumatera Utara
ME – Mobile Equipment BTS – Base Transceiver Station
BSC – Base Station Controller TRAU - Trancoder and Rate Adaptor Unit
MSC – Mobile Switching Centre PSTN – Public Switched Telephone Network
HLR – Home Location Register VLR – Visitor Location Register
AUC – Authentication Centre EIR – Equipment Identity Register
OMC – Operations Maintenance Centre OMC - R – Disediakan untuk BSS
OMC - S – Disediakan untuk NSS Dari gambar di atas dapat kita lihat bahwa jaringan GSM secara rinci dan jelas.
Pada GSM secara umum hanya mempunyai 3 sistem yaitu MS ,BSS ,NSS.
Universitas Sumatera Utara
BAB III RANCANG BANGUN ANTENA GRID
3.1 Umum
Kemajuan dunia komunikasi menghadirkan kemudahan-kemudahan dalam mendapatkan informasi. Handphone adalah mediator komunikasi tersebut.
Informasi dapat diperoleh dimana saja dan kapan saja asalkan pengguna berada di lokasi yang terdapat jaringan. Komunikasi seluler memberikan kemudahan itu.
Kita dapat berkomunikasi dimana saja dan kapan saja asalkan berada di cakupan jaringan. Namun lokasi keberadaan kita sangat berpengaruh untuk mendapatkan
jaringan. GSM adalah salah satu akses jaringan yang sering kita temui di handphone masyarakat. Akan tetapi masih banyak masyarakat di daerah
perdesaan maupun di daerah pegunungan yang belum dapat merasakan layanan telekomunikasi tersebut.
Antena Grid adalah antena yang layak untuk dipakai sebagai antena bantu. Kemudahan perancangan serta harga yang terjangkau membuat antena Grid dapat
diupayakan oleh masyarakat luas. Perancangan dan perakitan antena grid dapat digambarkan sesuai dengan diagram alur pada Gambar 3.1.
3.2 Antena Grid
Antena Grid adalah variasi dari antena parabolik yang dimodifikasi menggunakan Grid atau pun jaring-jaring yang berbahan alumunium. Disebut
antena grid dikarenakan bentuk yang mempunyai jaring-jaring yang dapat di
Universitas Sumatera Utara
