Rancang Bangun Antena Eksternal Payungbolik 2,4 GHZ Untuk Komunikasi Wireless LAN (WLAN)

TUGAS AKHIR 

RANCANG BANGUN ANTENA EKSTERNAL PAYUNGBOLIK 2,4 GHZ  UNTUK KOMUNIKASI WIRELESS LAN (WLAN) 

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam  menyelesaikan pendidikan sarjana (S­1) pada 

Departemen Teknik Elektro Konsentrasi Teknik Telekomunikasi.  OLEH : 

MUHAMMAD TEDDY YUDHANTO  NIM  : 030402008 

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO  FAKULTAS TEKNIK 

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA  MEDAN 

RANCANG BANGUN ANTENA EKSTERNAL PAYUNGBOLIK 2,4 GHZ  UNTUK KOMUNIKASI WIRELESS LAN (WLAN) 

Oleh : 

Muhammad Teddy Yudhanto  030402008 

Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi salah satu syarat  memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro 

Disetujui Oleh :  Dosen Pembimbing, 

Maksum Pinem ST,MT  NIP : 132282135  Diketahui Oleh :  Ketua Departemen, 

Ir. Nasrul Abdi, MT  Nip: 131459555 

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO  FAKULTAS TEKNIK 

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA  MEDAN 

Abstrak 

Teknologi wireless mengalami perkembangan yang sangat pesat beberapa  tahun  belakangan  seiring  dengan  perkembangan  kebutuhan  masyarakat  terhadap  teknologi  yang  lebih  efisien.  Walaupun  dinilai  efisien  tetapi  kinerja  jaringan  wireless  sangat  tergantung  pada  banyak  faktor,  salahsatunya  adalah  kebutuhan  akan  antena.  Kebutuhan  terhadap  antenna  akan  semakin  penting  ketika  user  berada diluar dari coverage antenna Wireless LAN (WLAN) accesspoint standar  yang bersifat omnidirectional. Kualitas sistem  komunikasi  nirkabel  yang terjalin  sendiri sangat fleksibel, tergantung dari jenis dan kualitas antena yang digunakan. 

Tugas Akhir ini mencoba merancang sebuah antena directional yang dapat  berkomunikasi dengan access point pada jaringan wireless LAN (WLAN). Antena  directional ini memanfaatkan prinsip­prinsip kerja antena parabolic yang nantinya  berfungsi  untuk  meningkatkan  gain.  Gain  didapatkan  dengan  menambahkan  reflektor  dan  menempatkan  feeder  pada  titik  focus parabola  tersebut.  Dari  hasil  pengujian  yang  dilakukan,  antena  payungbolik  mampu  memberikan  penguatan  sinyal sebesar 8,75 dB dengan efisiensi sebesar 0,4375.

KATA PENGANTAR 

Alhamdulillah,  segala  puji  dan  syukur  kepada  Allah  SWT  yang  telah  memberikan  rahmat  dan  karunia­Nya  sehingga  penulis  dapat  menyelesaikan  Tugas  Akhir  ini,  dengan  judul  “Rancang  bangun  antena  eksternal payungbolik  2,4  GHz  untuk  komunikasi  wireless  LAN  (WLAN)”.  Adapun  Tugas  Akhir  ini  merupakan  salah  satu  syarat  untuk  memperoleh  gelar  Sarjana  Teknik  di  Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 

Tugas  Akhir  ini  penulis  persembahkan  kepada  yang  teristimewa  yaitu  kedua  orangtuaku  tercinta,  Ayahku  H.Turiman  Basyari  dan  Ibuku  Hj.Roslaily  yang tidak terhitung cinta dan kasih sayangnya, yang telah menghadirkan penulis  ke dunia ini, mendidik, membimbing, mendukung dan selalu mendoakan penulis  semenjak  lahir  hingga  sekarang,  serta  abang­abang,  kakak,  dan  adikku  Ayumi  yang  merupakan  bagian  hidup  penulis  yang selalu  menjadi  tempat  berbagi  suka  dan duka bersama. 

Selama masa kuliah sampai penyelesaian Tugas Akhir ini penulis banyak  menerima bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dengan setulus  hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar­besarnya kepada :  1.  Bapak Maksum Pinem ST,MT selaku dosen pembimbing Tugas Akhir penulis 

yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya memberikan bimbingan  dan pengarahan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 

2.  Bapak  Ir. Nasrul Abdi, MT  dan  Bapak  Rahmat  Fauzi,ST.  MT selaku  Ketua  dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU.

3.  Bapak  Soeharwinto  ST,MT  selaku  Dosen  Wali  penulis  yang  senantiasa  memberikan bimbingan selama perkuliahan. 

4.  Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Elektro FT USU.  5.  Untuk  keluarga terbesarku, Abah, mak aji, om dan tanteku, palek, bulek om 

asep dan lainnya yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. 

6.  Kawan­kawan stambuk 2003 seperjuangan, Bayu, Tiatul, Widi, Gusti, Jamil,  Aan,  Igo,  Handika,  Fahmi,  Ardi,  Wita,  Nora,  Adit,  Pian,  Muallim,  Wiswa,  Emil, Horas dan lainnya yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.  7.  Saudara­saudaraku di Thanks and giving community B’Edy, B’Herdian, Pak 

Tommy, Ijud, Riza, B’Ijal, Wiwid,dan lainnya. 

8.  Kawan­kawan  yang selalu bertanya kapan tamat Rida, Edi, Rangga, Furqon,  Syukri, Jazi, Rio, B’Iqbal, B’Hasrul, B’Abu dan lainnya. 

9.  Junior­juniorku  yang  baik  hati  :  Prindi,  Irfan,  Muti,  Gifari,  Kira,  meggi,  Agung, Yona, Apri, Soezak, lutphi dll. 

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna dan  masih banyak kekurangan. Namun penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat  bermanfaat bagi kita semua. 

Medan,   Maret 2009  Penulis, 

DAFTAR ISI 

ABSTRAK...  i 

KATA PENGANTAR...  ii 

DAFTAR ISI...  iv 

DAFTAR GAMBAR ...  viii 

DAFTAR TABEL...  x 

BAB I  PENDAHULUAN  1.1 Latar Belakang ...  1 

1.2 Rumusan masalah ...  2 

1.3 Tujuan Penulisan...  2 

1.4 Batasan Masalah...  3 

1.5 Metode Penulisan...  3 

1.6 Sistematika Penulisan...  4 

BAB II  DASAR­DASAR ANTENA  2.1 Pendahuluan...  5 

2.2 Pengertian Dan Fungsi Dasar Antena...  7 

2.3 Spektrum Elektromagnetik...  7 

2.4 Tipe Antena...  8 

2.4.1 Antena Omnidirectional...  9 

2.4.2 Antena Yagi­Uda...  9 

2.4.3 Antena Parabolik dan Grid Parabolik...  10 

2.4.4 Antena Panel...  10 

2.5 Karakteristik Antena...  12 

2.5.1  Gain Antena...  12 

2.5.2  Pola Radiasi Antena...  14 

2.5.3  Directivitas Antena...  15 

2.5.4  Aperture Antena...  15 

2.5.5  Beamwidth Antena...  16 

2.6 Pengenalan Reflektor Antena...  16 

2.7 Material...  18 

2.7.1  Dielektrik...  18 

2.7.2  Logam...  18 

2.7.3  Permukaan Tidak Solid...  19 

2.8 Wireless Network...  19 

2.8.1  Access Point...  19 

2.8.2  Jarak Jangkauan Access Point...  20 

2.8.3  Pelemahan Gelombang Radio...  22 

2.8.4  Line of Sight...  24 

2.8.5  Free Space Loss...  25 

2.8.6  Wireless Link Budget...  25 

2.8.7  Fade Margin...  26 

2.8.8  Wireless Channel...  27 

BAB III  RANCANG BANGUN ANTENA PAYUNGBOLIK  3.1  Pendahuluan ...  28 

3.2.1 Feeder...  30 

3.2.1.1  USB Wireless Adapter...  30 

3.2.1.1.a Standar IEEE 806.11...  31 

3.2.1.1.b Pita Frekuensi 2,4 GHz...  32 

3.2.1.1.c Transmit Power...  34 

3.2.1.2  Tabung Sensitif...  35 

3.2.2  Parabolic Reflektor...  36 

3.2.3  Kabel Konektor...  38 

3.3  Mempersiapkan Peralatan Yang Dibutuhkan...  39 

3.4  Parameter Yang Ingin Dicapai...  40 

3.5  Perancangan Antena...  41 

3.5.1 Perhitungan Tabung Sensitif...  41 

3.5.2 Perhitungan Reflektor Antena...  42 

3.6  Perakitan Antena Payungbolik...  43 

3.6.1 Membuat feeder...  43 

3.6.2 Membuat Reflektor...  45 

3.6.3 Kabel USB Ekstender...  46 

3.7  Persiapan Akhir...  47 

BAB IV  PENGUJIAN ANTENA  4.1 Umum...  49 

4.2 Persiapan...  49 

4.2.1 Active Scaning dengan Network Stumbler...  51 

4.3 Pengujian Gain antena...  52 

4.3.1 Peralatan...  52 

4.3.2 Rangkaian Pengujian...  52 

4.3.3 Prosedur Pengujian...  53 

4.3.4 Data...  54 

4.3.3 Analisa Data...  57 

4.4 Efisiensi Antena...  58 

4.4.1 Data...  58 

4.4.1 Analisa Data...  58 

BAB V   PENUTUP  5.1 Kesimpulan ...  59 

5.2 Saran ...       59 

DAFTAR GAMBAR 

Gambar 2.1  Spektrum frekuensi gelombang elektromagnetik...  8 

Gambar 2.2  Antena Omnidirectional...  9 

Gambar 2.3  Antena Yagi­Uda...  9 

Gambar 2.4  Antena Parabolik (a) solid dish (b) Grid parabolik...  10 

Gambar 2.5  Antena Panel...  10 

Gambar 2.6  Antena Helix...  11 

Gambar 2.7  Antena memancarkan gelombang...  12 

Gambar 2.8  Pola radiasi antena directional...  14 

Gambar 2.9  Berbagai bentuk Reflektor...  17 

Gambar 2.10  Pemanfaatan Access Point...  20 

Gambar 2.11  Status koneksi  wireless...  21 

Gambar 2.12  Semakin jauh, sinyal dan kecepatan semakin berkurang...  23 

Gambar 3.1  Diagram alur desain antena...  29 

Gambar. 3.2  Feeder PVC...  35 

Gambar 3.3  Parabolic reflektor...  36 

Gambar 3.4  Pantulan sinyal pada reflektor...  37 

Gambar 3.5  Kabel, (a) Pigtail dan (b) Kabel USB repeater...  38 

Gambar 3.6  Skema feeder PCV...  44 

Gambar.3.7  Hasil penggabungan feeder dan reflector...  45 

Gambar 3.8  Susunan kabel USB extender menggunakan UTP...  46 

Gambar 4.1  Rangkaian Pengujian antena...  52 

Gambar 4.3  Grafik sinyal USB wireless dan antena payungbolik...  55 

Gambar 4.4  Kualitas link...  56 

Gambar 4.5  Tampilan test ping...  54 

Gambar L.1  Peralatan yang dibutuhkan...  61 

Gambar L.2  Antena payungbolik tampak samping...  61 

Gambar L.3  Antena payungbolik tampak depan...  62 

Gambar L.4  Pengujian payungbolik diatas gedung T3...  62 

Gambar L.5  Tampilan Network stumbler untuk USB wireless...  63 

DAFTAR TABEL 

Tabel 2.1  Perbandingan standarisasi...  22 

Tabel 2.2  Wifi channel...  27 

Tabel 3.1  Spesifikasi USB wireless adapter ...  31 

Tabel 3.2  Unit Kerja 802...  32 

Tabel 3.3  Kategori pengguna pita frekuensi 2,4 GHz...  34 

Tabel 3.4  Energi transmisi...  34 

Tabel 3.5  Peralatan yang dibutuhkan...  39 

Tabel 3.6  Bahan yang dibutuhkan...  39 

Tabel 4.1  Wireless Link Budget...  50 

Tabel 4.2  Perbandingan kuat sinyal...  55 

BAB I  PENDAHULUAN 

1.1  Latar Belakang 

Antena  merupakan  salah  satu  elemen  penting  didalam  terselenggaranya  hubungan  komunikasi  nirkabel  antara  dua  user  atau  lebih  yang  ingin  berkomunikasi.  Peranan antena  sendiri  tidak  lepas dari  perkembangan  teknologi  informasi, karena  kini penggunaan antena tidak  hanya terbatas pada komunikasi  suara  saja,  tetapi  sudah  terintegrasi  dengan  komunikasi  data.  Perkembangan  komunikasi  data  beberapa  tahun  belakangan  yang  kian  pesat  membutuhkan  perkembangan perangkat fisik yang mampu menjadi jembatan komunikasi antara  satu  perangkat  komunikasi  dengan  yang  lainnya.  Perkembangan  itu  akhirnya  memunculkan  konsep Local Area Network (LAN), sebuah jaringan  fisik dengan  media transmisi berupa kabel. 

Dengan  semakin  bertambahnya  pemakaian  komputer,  semakin  besar  kebutuhan  akan  pentransferan  data  dari  satu  terminal  ke  terminal  lain  yang  dipisahkan  oleh  jarak  yang  semakin  jauh,  sehingga  penggunaan  jaringan  kabel  menjadi kurang efisien. Kondisi diatas melahirkan suatu konsep baru yang disebut  Wireless  LAN (WLAN). WLAN menggunakan  frekuensi radio (RF)  dan udara  sebagai media transmisi. Walaupun konsep Wireless LAN (WLAN) dinilai sangat  efisien  tetapi  tetap  memiliki  beberapa  kelemahan,  salahsatunya  adalah  sangat  terbatasnya area yang dapat dilayani oleh sebuahaccesspoint.

Penggunaan  antena  directional  merupakan  sebuah  solusi  bagi  para  user  yang  ingin  menjangkau  sebuah accespoint  yang jauh.  Antena  directional  sendiri  ternyata  dapat dibuat dari bahan­bahan yang  dapat  ditemui disekitar  kita.  Tugas  Akhir  ini  mencoba  untuk  merancang  sebuah  antena  directional  dengan  menggunakan payung sebagai kerangka reflektor, yang kemudian akan kita sebut  antena  payungbolik.  Penggunaan  antena  payungbolik  diharapkan  bisa  dijadikan  sebagai suatu alternative bagi para pengguna Wireless LAN (WLAN) agar  ruang  coverage menjadi lebih luas dengan dana yang lebih ekonomis. 

1.2 Rumusan Masalah 

Dari  latar belakang diatas dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :  1.  Bagaimana prinsip kerja antena ? 

2.  Bagaimana  cara  merancang  dan  membangun  sebuah  antena  directional  2,4 GHz dari bahan­bahan yang tersedia disekitar kita ? 

3.  Apa saja parameter kerja antena ? 

4.  Bagaimana menguji kinerja antena hasil rancangan tersebut ? 

1.3 Tujuan Penulisan 

Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah : 

1.  Untuk mendapatkan sebuah antena parabolic yang dapat dapat beroperasi  pada jaringan wireless LAN 2,4 GHz. 

1.4 Batasan Masalah 

Adapun batasan masalah dari Tugas Akhir ini adalah :  1.  Menggunakan payung sebagai kerangka reflektor antena. 

2.  Parameter antena yang akan dirancang dan diuji adalah penguatan (Gain)  dan efisiensi. 

3.  Tidak membahas SWR pada saluran transmisi dari antena ke Laptop/PC  karena  yang  digunakan  adalah  kabel  data  dan  yang  disalurkan  berupa  data bukan sinyal RF. 

4.  Pengukuran  parameter antena  dilakukan  dengan  menggunakan  software  Network stumbler. 

5.  Hanya membahas perangkat­perangkat fisik jaringan Wireless LAN . 

1.5 Metodologi Penulisan 

Metodologi penulisan yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah :  1.  Studi Literatur 

Yaitu dengan mempelajari buku­buku referensi, artikel dari media cetak  dan internet, dan bahan  kuliah  yang berkaitan dengan topik tugas akhir  ini. 

2.  Merancang dan membangun antena payungbolik 

Merupakan  serangkaian  proses  pembuatan  mulai  dari  pemilihan  komponen hingga penyelesaian perakitan antena.

3.  Menguji antena 

Berupa  langkah­langkah  yang  dilakukan  untuk  memastikan  apakah  antena tersebut telah bekerja sesuai dengan hasil rancangan. 

1.6 Sistematika Penulisan 

Untuk memberikan gambaran mengenai tugas akhir ini, secara singkat dapat  diuraikan sistematika penulisan sebagai berikut : 

BAB I  : PENDAHULUAN 

Bab  ini  berisi  tentang  latar  belakang  masalah,  rumusan  masalah,  tujuan  penulisan, batasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan.  BAB II  :DASAR­DASAR ANTENA 

Bab  ini  berisi  tentang  teori­teori  pendukung  yang  mendasari  proses  perancangan dan perakitan antena. 

BAB III : RANCANG BANGUN ANTENA PAYUNGBOLIK 

Bab  ini  membahas  langkah­langkah  perancangan  dan  pembuatan  antena  payungbolik. 

BAB IV : PENGUJIAN ANTENA PAYUNGBOLIK 

Bab  ini  berisi  mengenai  data­data  yang  dihasilkan  dari  pengukuran  yang  dilakukan terhadap antena dan analisa data. 

BAB V  : PENUTUP 

BAB II 

DASAR­DASAR ANTENA 

2.1 Pendahuluan 

Pada 600 tahun SM, seorang matematik dan filsuf asal Yunani, Thales of  Miletus  mencatat  bahwa  amber  (batu  amber)  yang  digosok  dengan  sutera  menghasilkan bunga api dan sepertinya memiliki kekuatan magis untuk menarik  partikel dari bulu dan jerami. Bahasa Yunani dari amber adalah electron dan dari  sinilah  kita  mengenal electricity,  electron dan  electronics.  Thales juga mencatat  bahwa  terdapat  kekuatan  atraktif  antara  dua  buah  batu  magnetik  alami  yang  disebut  loadstone,  Batu  ini  ditemukan  disebuah  tempat  yang  disebut  Magnesia,  dan  dari sinilah  kita  mengenal  kata  magnet dan magnetism. Thales adalah  yang  pertama  yang  menemukan  electricity  dan  magnetism,  tetapi  seperti  kebanyakan  orang dimasanya, pengetahuannya itu lebih bersifat filosofi daripada praktek. 

Pada  tahun  1600  M,  William  Gilbert  dari  Inggris  yang  membuat  eksperimen  sistematis  pertama  tentang  fenomena  listrik  dan  medan  magnet.  Gilbert  jugalah  yang  pertama  menyatakan  bahwa  bumi  sendiri  adalah  sebuah  magnet  yang  sangat  besar.  Beberapa  penemu  juga  ikut  memberikan  andil  yang  besar  pada  proses  penemuan  antena  seperti  Benjamin  Franklin  (US  1750  M),  Charles Augustin de coulomb (Prancis) , Karl Fried Gauss (Jerman), Alessandro  Volta (Italia 1800 M), Michael Faraday (Inggris 1831 M) dan James C. Maxwell  (1873  M).  walaupun  penemuan  Maxwell  sangat  penting  bagi  pengetahuan 

kebenaran  teorinya  tersebut.  Memerlukan  lebih  dari  satu  dekade  hingga  teori  Maxwell diperhatikan kembali oleh Heinrich Rudolf Hertz (Jerman). 

Ketertarikan  Hertz  pada  gelombang  dihargai  dan  pada  tahun  1986  M,  sebagai  salah  seorang  professor  pada  Technical  Institute  in  Karlshure,  dia  mengumpulkan alat yang akan menyempurnakan sistem radio dengan end loaded  dipole sebagai antena pengirim dan resonant square lop sebagai antena penerima.  Selama dua tahun, dia memperluas percobaannya dan mulai mendemonstrasikan  refleksi,  refraksi  dan  polarisasi,  yang  menunjukkan  bahwa  selain  perbedaan  panjang  gelombang,  gelombang  radio  adalah  sama  dengan  cahaya  yaitu  sama­  sama  gelombang  elektromagnetik  dan  percobaan  Hertz    tersebut  mengubah  pandangan orang terhadap penemuan Maxwell. 

Walaupun  Hertz  sering  disebut  sebagai  “bapak  radio”,  namun  selama  hampir satu decade, penemuannya hanya tertinggal di laboratorium keingintahuan  Guglielmo Marconi (yang pada saat itu berusia 20 tahun), yang melihat majalah  tentang  eksperimen Hertz. Guglielmo muda ingin tahu apakah  gelombang  Hertz  itu  bisa  digunakan  untuk  mengirimkan  pesan.  Dia  menjadi  terobsesi  dan  melakukan penelitian dirumahnya. Dia mengulang eksperimen Hertz dan berhasil,  setelah itu ia mencobanya dengan antena yang lebih besar untuk jarak yang lebih  jauh. Pada tahun 1901, ia mengumumkan kepada dunia bahwa ia telah menerima  sinyal radio di Newfoundland, Canada,  yang dikirimkan dari seberang samudera  atlantik dari sebuah stasiun yang telah dibangunnya dari Cornwall, Inggris [1].

2.2 Pengertian Dan Fungsi Dasar Antena 

Antena  adalah  perangkat  media  transmisi  nirkabel/wireless  yang  memanfaatkan udara/ruang bebas sebagai media penghantar. Antena mempunyai  fungsi  untuk  merubah  energi  elektromagnetik  terbimbing  menjadi  gelombang  elektromagnetik  ruang  bebas (gelombang  mikro) yang merupakan  fungsi antena  sebagai  transmitter  (Tx).  Sedangkan  fungsi  antena  sebagai  receiver  (Rx)  adalah  merubah  gelombang  elektromagnetik  ruang  bebas  menjadi  gelombang  elektromagnetik terbimbing. 

2.3 Spektrum Elektromagnetik 

Energi gelombang kontinyu yang dipancarkan oleh antena berosilasi pada  frekuensi  radio.  Relasi  antara  gelombang  radio  dengan  seluruh  spektrum  ditunjukkan pada Gambar 2.1. Panjang gelombang   memiliki hubungan dengan  frekuensi  dan  velocity  (kecepatan)  dari  gelombang  yang  ditunjukkan  pada  persamaan 2­1 [1]. 

  (2­1) 

Maka,  panjang  gelombang  bergantung  pada  velocity  v  yang  juga  bergantung    pada  medium.  Frekuensi  adalah  besaran  yang  lebih  mendasar  dan  tidak  bergantung  pada  medium.  ketika  medium  rambat  adalah  free  space  (vacuum) maka : 

Gambar 2.1 Spektrum frekuensi gelombang elektromagnetik.  2.4 Tipe Antena 

Beberapa tipe antena  yang biasa digunakan pada jaringan wireless adalah  antena omnidirectional (omni), antena  yagi (uda­yagi), antena parabola dan grid  parabola, antena panel, serta antena helix.

2.4.1 Antena Omnidirectional 

Antena omni meradiasikan sinyal ke semua arah secara horizontal, tetapi  menunjukkan adanya directivitas dalam arah vertikal, dengan mengonsentrasikan  energinya  kebentuk  kue  donat.  Bentuk  fisik  antena  omni  dapat  dilihat  pada  Gambar 2.2. 

Gambar 2.2 Antena Omnidirectional  2.4.2 Antena Yagi­Uda 

Antena Yagi­Uda atau yang biasa dikenal sebagai antena yagi merupakan  bentuk  antena  yang  paling  banyak  dikenal  umum.  Bentuknya  seperti  antena  Televisi  (Gambar  2.3).  Antena  ini  ditemukan  oleh  Shintaro  Uda  dan  dipublikasikan  kedunia  melalui  tulisan  Hidetsuga  Yagi.  Antena  ini  terdiri  dari  sebuah  dipole  (Driven  Elemen)  yang  dilengkapi  dengan  reflektor  dan  beberapa  director. 

2.4.3 Antena Parabolik dan Grid Parabolik 

Antena parabolic biasanya terdiri dari sebuah dipole sebagai driven elemen  yang  dipasang  dimuka  reflektor  yang  berbentuk  elemen.  Antena  ini  memiliki  reflektor  berupa  solid  dish  dan  grid  parabolic  seperti  terlihat  pada  Gambar  2.4.  Posisi  driven  elemen  tersebut  berada  dititik  fokal  (titik  api)  reflektor  parabolik  tersebut. wave guide dan dua elemen yagi juga bisa dipasang untuk menggantikan  dipole biasa. 

(a)  (b) 

Gambar 2.4 Antena Parabolik (a) solid dish (b) Grid parabolik  2.4.4 Antena Panel 

Antena panel biasanya terdiri dari beberapa driven elemen, yang dipasang  didepan metal reflektor yang rata. sebagian besar antena ditutup oleh plastic atau  fiberglass  seperti  Gambar  2.5.  Selain  bergantung    pada  gain,  tinggi  dan  lebar,  ukuran antena panel sangat bervariasi dari 15 cm sampai 76 cm. 

2.4.5 Antena Helix 

Antena  helix  mempunyai  polarisasi  circular,  dengan  driven  elemen  juga  berwujud  helix  seperti  sebuah  pegas (Gambar  2.6).  Driven  elemen  ini  dipasang  kesebuah reflektor dari metal [2]. 

Gambar 2.6 Antena Helix 

Suatu hubungan  komunikasi dihadapkan pada suatu tugas,  yaitu memilih  antena yang cocok untuk komunikasi tersebut, terlebih jika kita sendiri yang harus  mendesain sistem komunikasi dan antena yang diperlukan. 

pemilihan antena didasarkan pada : 

a.  Jenis  komunikasi  yang  dilakukan  apakah  broadcast  atau  point  to  point  communication, jika broadcast maka pilih antena dengan tipikal pancaran  broadside,  jika point to point  maka  pilih  antena  dengan  tipikal pancaran  endfire. 

b.  Keterbatasan  kelas  penguat.  berkaitan  dengan  gain  antena  yang  direncanakan. 

c.  Lebar informasi yang diinginkan. berkaitan dengan bandwidth antena yang  direncanakan. 

Hanya  saja  ada  beberapa  hal  yang  harus  kita  pahami  bahwa  keempat  persoalan  diatas  adalah  saling  terkait  dan  proses  desain  antena  terdiri  dari  kompromi­kompromi  agar  antena  yang  sudah  didesain  dapat  memenuhi  kriteria  yang sebelumnya sudah ditetapkan [3]. 

2.5  Karakteristik Antena 

Berdasarkan  Gambar  2.7,  fisik  antena  dimulai  dari  transmission  line  sebagai  dua  elemen  sirkuit  terminal  yang  memiliki  impedansi  Z  dengan  komponen resistive yang disebut Radiation Resistance  , ketika diudara, antena  dikarakteristikkan berdasarkan pola radiasinya[1]. 

Gambar 2.7 Antena memancarkan gelombang  . 

2.5.1 Gain Antena 

Gain / penguatan dari sebuah antena adalah kualitas nyala  yang besarnya  lebih kecil daripada penguatan antena tersebut. 

D  adalah  pengarahan  dari  sebuah  antena,  merupakan  perbandingan  kecepatan daya maksimum terhadap daya rata­rata yang menembus seluruh kulit  bola yang diawali pada daerah medan jauh. 

              (2­4) 

Gain maksimal yang bisa dicapai oleh sebuah reflektor antena adalah : 

    (2­5) 

Dimana  adalah  luas permukaan  aperture dari  reflector parabola atau    dengan D adalah diameter parabola reflektor parabola. Gain maksimal  ini hanya akan terjadi bila : 

a.  Amplitude  dan  phasa  medan  listrik  /magnet  yang  diiluminasikan  sepanjang reflector konstan, dan 

b.  Tidak ada spillover. 

Karena  iluminasi  yang  ideal  tidak  akan  pernah  tercapai,  gain  maksimal  diatas  juga  tidak  akan  pernah  tercapai.  Dengan  menggunakan  efisiensi  aperture 

maka: 

      (2­6) 

Gain  suatu  antena  juga  dapat  diukur  dengan  membandingkan  kerapatan  daya  maksimum  antena  yang  diuji  atau  diukur  terhadap  kerapatan  daya  antena  yang diukur dengan pembanding. 

Untuk mengetahui gain dari antena parabolic juga dapat dilakukan dengan  menggunakan persamaan berikut [5]. 

G = 10 Log Eff + 20 Log f + 20 Log D + 9,94 dB  (2­8)  dimana:      G  : Gain (dB) 

Eff  : Effisiensi parabolic dish 

f  : Frekuensi (GHz) 

D  : Diameter parabolic dish (m)  2.5.2 Pola Radiasi Antena 

Pola  radiasi  antena  pada  umunya  terdiri  dari  sebuah  lobe  utama  (main  lobe)  dan  beberapa  lobe  kecil  (minor  lobe).  Lobe  utama  merupakan  gambaran  kualitas  antena  yang  menunjukkan  energi  yang  tersalurkan  sesuai  dengan  yang  diinginkan  (Gambar  2.8).  Diagram  arah  sebenarnya  tiga  dimensi,  tetapi  biasa  digambarkan  sebagai  dua  dimensi,  yaitu  dua  penampangnya  saja  yang  saling  tegak lurus berpotongan pada poros main lobe[5]. 

2.5.3 Directivitas Antena 

Directivitas,  pengarahan  dari  sebuah  antena  adalah  perbandingan  kerapatan daya maksimum terhadap daya rata­rata  yang menembus seluruh kulit  bola yang diamati pada medan jauh. NilaiD diperoleh melalui persamaan : 

            (2­9) 

atau 

     (2­10) 

Semakin kecil sudut pancar maka semakin bagus directivitasnya [1]. 

2.5.4 Aperture Antena 

Merupakan  antena  sebagai  luas  bidang  yang  menerima  daya  dari  gelombang radio melaluinya. Misalkan gelombang melalui sebuah antena corong,  rapat  daya  pada  permukaan  corong    jika  mulut  corong  dapat  menerima  daya  seluruhnya  ,  maka  daya  yang  dapat  diserap  dari  gelombang  elektromagnetik adalah : 

    (2­11) 

Corong dapat dianggap sebagai luas bidang atau aperture, maka daya dapat  diambil  dari  gelombang  radio  dan  besarnya  berbanding  lurus  dengan  luasnya.  Sehubungan  dengan  terbaginya  daya  yang  berasal  dari  gelombang  elektromagnetik  menjadi  bagian  yang  hilang  sebagai  panas  yang  dipancarkan  kembali  dan  lain­lain.,  maka  ada  beberapa  jenis  aperture,  yaitu  aperture  efektif, 

daya  maka  dapat  dibayangkan  antena  seolah  mempunyai  bidang  atau  aperture  yang  luasnya  sama  dengan  daya  tersebut  dibagi  dengan  rapat  daya  pada  antena  tersebut. Jika antena diorientasikan untuk penerimaan maksimum dan impedansi  terminasi kompleks conjugate dengan  serta     maka daya  yang diterima  antena sama dengan energy yang diterima antena [4]. 

2.5.5 Beamwidth 

Beamwidth  adalah  besarnya  sudut  pancaran  lobe  utama  antena  parabolic  yang dirumuskan : 

  (2­12) 

Dimana :    dan   

Satuan  beamwidth  adalah  derajat,  Semakin  kecil  beamwidth  semakin  fokus  sebuah  antena  dalam  memancarkan  powernya.  Semakin  banyak  power  dalam main lobe, semakin jauh antena dapat berkomunikasi. 

2.6  Pengenalan Reflektor Antena 

Pada  dasarnya  reflector  digunakan  secara  luas  untuk  memodifikasi  pola  radiasi antenna. Sebagai contoh radiasi backward antena akan dihilangkan dengan  menggunakan  reflektor  lempengan  datar  yang  memiliki  dimensi  cukup  lebar.  Dalam kasus yang lebih umum, tembakan radiasi (beam) merupakan karakteristik  yang dihasilkan oleh Lebar reflektor, kesesuaian bentuk dan permukaan. Beberapa  jenis reflektor bisa dilihat pada Gambar 2.9.

o 

90

α

 

Gambar 2.9 Berbagai bentuk Reflektor 

Adalah mungkin untuk membangun sebuah aperture antena untuk berbagai  panjang  gelombang  dan  reflektor  parabolic  bisa  digunakan  untuk  menghasilkan  antena  pengarah  yang  baik.  Antena  parabolic  ditunjukkan  pada  Gambar 2.9 (a).  Parabola  memantulkan  gelombang  yang  berasal  dari  sumber  pada  titik  focus  menjadi tembakan yang sejajar, parabola mengubah gelombang bengkok dari feed  system pada focus menjadi gelombang yang datar. Beberapa bentuk reflektor yang 

2.7 Material 

Banyak  desain  antena  membutuhkan  pemilihan  bahan  dielektrik  yang  sesuai. kekuatan, berat, konstanta dielektrik, loss tangent ,dan ketahanan terhadap  kondisi lingkungan adalah parameter utama yang harus diperhatikan. 

2.7.1 Dielektrik 

Bahan  dielectric  bisa  didapatkan  dalam  bentuk  batang.  Keramik,  kaca,  Plastik,  Styrofoam  adalah  beberapa  yang  termasuk  dalam  kategori  dielektrik.  Bahan ini digunakan secara luas sebagai segel untuk komponen gelombang mikro  dan sekat pada reflektor. Bahan ini biasa digunakan untuk aplikasi dengan daya  yang  rendah.  Untuk  aplikasi  dengan  daya  yang  tinggi  (dalam  kisaran  kilowatt)  bisa menggunakan semua dielektrik kecuali keramik. Plastik yang diperkuat juga  digunakan  secara  luas  sebagai  penyusun  pada  antena,  feeder,  dan  mounting  surface.  Dengan  plastik,  Permukaan  antena  bisa  ditambahkan  dengan  spraying  flame, lukisan dll, sebagai tampilan pada reflektor. 

2.7.2 Logam 

Pada saat ini,  Tembaga, kuningan dan alumunium adalah logam penyusun  paling  penting  pada  antena.  Jika  berat  bukan  merupakan  pertimbangan  utama,  maka kuningan dan tembaga merupakan pilihan yang dapat digunakan secara luas,  salah satu keunggulan kedua logam ini adalah dapat dibentuk dengan mudah tanpa  perlu  menggunakan  peralatan  yang  khusus.  Alumunium  memiliki  kemampuan  yang  sama  bahkan  melebihi  kedua  logam  diatas  kecuali  dalam  hal  plating.  walaupun untuk melebur alumunium membutuhkan peralatan yang khusus, tetapi  menghasilkan struktur yang lebih ringan daripada tembaga dan kuningan.

2.7.3 Permukaan yang tidak solid 

Terkadang struktur permukaan antena terbuat dari logam yang tidak solid  dengan  tujuan  agar  struktur  antena  menjadi  lebih  ringan,  untuk  mengurangi  tekanan  angin  atau  dengan  tujuan  khusus  yang  berhubungan  dengan  sinyal  RF.  Seberapa  besar  “lubang”  yang  terdapat  pada  struktur  bergantung  pada  seberapa  besar rugi­rugi transmisi atau refleksi yang dapat diterima [6]. 

2.8  Wireless Network 

Wireless  Network  merupakan  solusi  jaringan  tanpa  kabel  untuk  menghubungkan  beberapa  komputer  pada  jaringan  LAN  .  Subbab  ini  hanya  mendeskripsikan  beberapa  elemen­elemen  wireless  LAN  dan  tidak  membahas  konsep wireless LAN secara mendalam. 

2.8.1 Access Point 

Inti dari sebuah jaringan wireless modus infrastructure adalah penggunaan  AP atau accessPoint juga sering disingkat menjadi WAP (Wireless Access Point).  Sebuah AP bisa dibayangkan sebagai sebuah hub/Switch pada jaringan tradisional  seperti pada Gambar 2.10. 

Selain sebagai pusat jaringan wireless, sebuah AP biasanya juga mempunyai  port  UTP  yang  bisa  digunakan  untuk  berhubungan  langsung  dengan  jaringan  Ethernet  yang  ada.  Dengan  menghubungkan  sebuah  AP  dengan  jaringan  kabel,  wireless  client  secara  otomatis  juga  terhubung  kedalam  jaringan  kabel.  Dengan  cara ini, wireless client bisa tetap berhubungan dengan Komputer lain yang masih

menggunakan  kabel,  bisa  saling  berbagi  file,  berbagi  koneksi  internet  dan  menggunakanresource jaringan lain. 

Gambar 2.10 Pemanfaatan Access Point  2.8.1  Jarak Jangkauan Access Point 

Jaringan wireless mempunyai karakteristik yang berbeda dengan jaringan  fisik  yang  menggunakan  kabel.  Pada  jaringan  wireless,  yang  menentukan  jauh  tidaknya  sebuah  jaringan  tergantung  dari  kekuatan  sinyal  yang  dipancarkan.  Misalkan  ada  dua  komputer  (Gambar  2.11),  komputer  A  dan  komputer  B  yang  ingin mengakses  sebuah  WAP. Mungkin  saja  pada jarak 50m,  komputer  A bisa  terhubung  dengan  jaringan  wireless  sementara  komputer  B  tidak  bisa.  Hal  ini  disebabkan  oleh  kekuatan  sinyal  dan  juga  kemampuan  antena  dari  kedua  komputer tersebut.

Gambar 2.11 Status koneksi wireless 

Pada ruang terbuka, jaringan 802.11b dan 802.11g mempunyai jangkauan  sekitar  110m  sedangkan  802.11a  sekitar  100m.  Jangkauan  ini  akan  berkurang  banyak jika digunakan pada ruang tertutup, akibat dari halangan tembok ataupun  diakibatkan  oleh  benturan  sinyal  dengan  benda­benda  yang  ada  didalam  sebuah  ruangan.  Untuk  memastikan  jarak  yang  bisa  ditempuh,  harus  dilakukan  survey  lokasi, karena setiap kondisi memiliki karakteristiknya masing­masing. 

Untuk  dapat  menaikkan  kemampuan  ataupun    jarak  tempuh,  power  atau  daya  listrik  yang  digunakan  harus  dinaikkan  namun  cara  ini  dibatasi  oleh  pemerintah.  Cara  yang  sering  digunakan  adalah  dengan  menggunakan  antena  eksternal  yang  memiliki  kemampuan  yang  lebih  tinggi.  Dengan  antena  ini,  kemampuan  menangkap  sinyal  yang  ada  diudara  dan  juga  kemampuan  memancarkan sinyal menjadi lebih kencang dan kuat, hal ini akan meningkatkan  jarak tempuh jaringan wireless. 

Untuk  dapat melihat  perbandingan  yang  lebih  jelas mengenai  spesifikasi  masing­masing standarisasi dapat dilihat dari Tabel 2.1:

Tabel 2.1 Perbandingan standarisasi  Standa  r  Kec.ma  x  Kec.aktua  l  frekuens  i  kompabilita  s  Jarak  (indoor/outdoor  ) 

802.11a  54 Mbps  23 Mbps  5 GHz  a  30m/100m 

802.11b  11 Mbps  4 Mbps  2,4 GHz  b  35m/110m 

802.11g  54 Mbps  19 Mbps  2,4 GHz  b, g  70m/160m 

2.8.3  Pelemahan Gelombang Radio 

Kecepatan 802.11g dan 802.11b yang menyatakan berkecepatan 54 Mbps  dan  11  Mbps sebenarnya  merupakan  kecepatan  maksimum.  Pada  kenyataannya,  kecepatan ini masih tergantung dari kekuatan sinyal yang diperoleh dan kecepatan  yang didapatkan akan menurun seiring dengan menurunkan kekuatan gelombang  radio.  Kita bisa membayangkan  gelombang  radio seperti  lampu senter. semakin  lama, sinar dari lampu senter akan semakin meredup. Demikian juga halnya denga  sinyal  radio,  semakin  jauh,  sinyal  ini  akan  semakin  lemah.  Dan  tentu  akan  berakibat pula pada kecepatan yang didapatkan menjadi rendah pula. 

Sebagai  contoh,  pada  802.11b,  kecepatan  11  Mbps  yang  merupakan  kecepatan  maksimum  hanya  bisa  user  dapatkan  bila  jarak  computer  dengan  AP  sangat dekat dan tidak ada interferensi  yang berarti. Semakin user menjauhi AP,  maka  semakin  lemah  sinyal  yang  didapatkan.  Komputer  secara  otomatis  akan  menyesuaikan  sinyal  yang  didapatkan  ini  dengan  kecepatan  yang  diperoleh.  Kecepatan yang user dapatkan akan menjadi 5,5 Mbps, 2 Mbps dan 1 Mbps pada  jarak terjauh yang masih bisa ditangani, seperti pada Gambar 2.12.

1 Mbps  2 Mbps 

5,5 Mbps 

11 Mbps 

Access Point (AP) 

Coverage Area 

Signal level 

Gambar 2.12  Semakin jauh, sinyal dan kecepatan semakin berkurang  Kemampuan untuk menyesuaikan kecepatan yang didukung secara otomatis  berdasarkan  kekuatan  dan  kebagusan  sinyal  yang  diperoleh  dinamakan  sebagai  dynamic  Rate  switching (DRS). Penerapan DRS ini oleh masing­masing  vendor  berbeda  karena  ada  yang  toleransinya  lebih  tinggi  dan  ada  yang  langsung  menurunkan  kecepatan begitu mendapatkan sedikit saja pencemaran sinyal  yang  terdekteksi,  akibatnya  adalah  jangan  heran  bila  user  A  bisa  mendapatkan  kecepatan  11  Mbps  sementara  user  B  yang  disamping  hanya  mendapatkan  kecepatan 5,5 Mbps. 

Masalah ini seringkali membingungkan ketika beberapa user menggunakan  laptop  dengan  koneksi  wireless  yang  mendapatkan  kecepatan  yang  berbeda  padahal  lokasinya  hanya  bersebelahan.  Pada  jaringan  802.11a  dan  802.11g,  kecepatan yang mungkin terjadi adalah 54 Mbps, 48 Mbps, 36 Mbps, 24 Mbps, 18  Mbps,  12  Mbps,  9  Mbps  dan  6  Mbps  sesuai  dengan  kekuatan  sinyal  yang  diperoleh. Jika jaringan wireless mempunyai beberapa client dimana semua client 

Mbps,  secara total  jaringan  user  juga akan  terpengaruh  menjadi  lambat.  Hal  ini  dikarenakan sifat dari media udara  yang  hanya bisa digunakan untuk satu client  pada satu waktu sehingga client yang lain harus menunggu. 

2.8.4 Line of Sight 

Memperoleh LOS yang baik antara antena pengirim dan antena penerima  sangat penting  sekali untuk  instalasi point to point dan point to multipoint. Ada  dua jenis LOS yang biasanya harus diperhatikan dalam instalasi, yaitu : 

1.  Optical LOS­berhubungan dengan kmampuan masing2 untuk melihat.  2.  Radio  LOS­berhubungan  dengan  kemampuan  penerima  radio  untuk 

melihat sinyal dari pemancar radio. 

Teori  Fresnel  zone  digunakan  untuk  menguantifikasi  radio  LOS.  Bayangkan  sebuah  Fresnel  zone  sebagai  lorong  berbentuk  bola  rugby  dengan  antena pemancar dan penerima di ujung­ujungnya. Jari­jari Fresnel dapat dihitung  melalui persamaan 2.13 :

Jari­jari Fresnel (r) =    (2­13) 

dimana d = jarak kedua antena (mile) dan f = frekuensi (GHz) 

Beberapa  orang  menggunakan  consensus  bahwa  jika  60%  dari  Fresnel  zone  ditambah  tiga  meter  bebas  dari  halangan,  Radio  LOS  baik.  Sebagian  mengadopsi  bahwa  harus  80%  dari  Fresnel  zone  tidak  ada  yang  menghalangi  untuk memperoleh radio LOS yang baik. 

jika ada penghalang di wilayah Fresnel zone, performance sistem akan terganggu.  Beberapa efek yang terjadi adalah :

a.  Reflection : Gelombang  yang menabrak merambat menjauhi bidang datar  dan  mulus  yang  ditabrak.  Multypath  fading  akan  terjadi  jika  gelombang  yang  datang  secara  langsung  menyatu  dipenerima  dengan  gelombang  pantulan juga datang tapi dengan fasa yang berbeda. 

b.  Refraction  :  gelombang  menabrak  merambat  melalui  bidang  yang  dapat  memudarkan (scattering) pada sudut tertentu. Pada frekuensi dibawah 10  GHz kita tidak terlalu banyak terganggu oleh hujan kebat, awan, kabut dll.  redaman pada 2,4 GHz pada hujan 150mm/jam adalah sekitar 0,01dB/Km.  c.  Difraksi  :  gelombang  yang  menabrak  melewati  halangan  dan  masuk  ke 

daerah bayangan.  2.8.5 Free Space Loss 

Pada saat sinyal meninggalkan antena, sinyal akan berpropagasi atau lepas  ke  udara.  Antena  yang  kita  gunakan  akan  menentukan  bagaimana  propagasi  terjadi.  Pada  frekuensi  2,4  GHz  sangat  penting  sekali  menentukan  agar  jalur  antara dua antena ini tidak ada penghalang. Kita kemungkinan besar akan melihat  adanya  degradasi  dari  sinyal  yang  berpropagasi  di  udara  jika  ada  hambatan  dijalur. Pohon, bangunan dan tiang merupakan contoh penghalang. 

Tetapi  sebagian  besar  redaman  dalam  sistem  wireless  adalah  redaman  karena  sinyal  harus  merambat  diudara.  Persamaan  redaman  free  space  adalah  sebagai berikut : 

2.8.6 Wireless Link Budget 

Link  Budget  adalah  perhitungan  link  radio  untuk  menentukan  apakah  Transmit  Power  dari  Station  A  setelah  sampai  di  Station  B  memenuhi  nilai  nominal sehingga kedua sation dapat saling berkomunikasi. 

Elemen link budget terdiri atas :  a.  Power output pemancar.  b.  Loss kabel pada pemancar.  c.  Gain antena pada pemancar.  d.  Free space path loss. 

e.  Gain antena penerima.  f.  Loss kabel pada penerima.  g.  Threshold sensitivity penerima. 

Semua elemen diatas dihubungkan melalui persamaan (2­15) 

Rx Signal level = Tx power ­ Tx cable loss + Tx antenna  gain ­ free  space lost 

(FSL) + Rx antenna gain ­ Rx cable loss  (2­15) 

2.8.7 Fade Margin 

Alasan  utama  mengapa  kita  harus  menghitung  Wireless  Link  budget  adalah  merancang  dan  membangun  sebuah  koneksi  yang  reliable.  Sinyal  gelombang  mikro  pada  umumnya  akan  berinteraksi  dengan  banyak  hal  dilingkungannya.  Jadi,  fading  adalah  kondisi  normal untuk  semua  link  wireless.  Untuk  mengalahkan  efek  fading  dan  menghasilkan  koneksi  yang  bagus,  setiap  link  gelombang  mikro  membutuhkan  ekstra  sinyal,  diatas  minimum  threshold  receiver.  Ekstra  sinyal  ini  disebut  fade  margin  atau  sering  juga  disebut  System

operating margin (SOM). Kebanyakan produsen wireless merekomendasikan fade  margin  minimal  sebesar  +10dB  untuk  membentuk  sebuah  link  yang  reliable.  Semakin jauh jarak sebuah link, akan dibutuhkan fade margin yang semakin besar  juga. 

2.8.8  Wireless Channel 

Jaringan  wireless  menggunakan  konsep  yang  sama  dengan  stasiun  radio,  dimana saat ini terdapat dua alokasi frekuensi yang digunakan yaitu 2,4 GHz dan  5 GHz yang bisa dianalogikan sebagai frekuensi radio AM dan FM. Frekuensi 2,4  GHz  yang  digunakan  oleh  802.11b/g/n  juga  dibagi  menjadi  channel­channel  seperti pembagian frekuensi untuk stasiun radio. 

Organisasi internasional ITU ( International Telecomunication union ) yang  bermarkas  di  Genewa  membaginya  menjadi  14  channel  namun  setiap  Negara  mempunyai kebijakan tertentu terhadap channel ini. Amerika hanya mengijinkan  penggunakan channel 1­11, Eropa hanya menggunakan 1­13 sedangkan di Jepang  diperbolehkan menggunakan  semua  channel  yang  tersedia  yaitu  1­14. Frekuensi  channel dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Wifi channel 

Channel  Frequency (GHz)  range  Channel Range 

1  2.412  2.401 ­ 2.423  1 ­ 3 

2  2.417  2.406 ­ 2.428  1 ­ 4 

3  2.422  2.411 ­ 2.433  1 ­ 5 

4  2.427  2.416 ­ 2438  2 ­ 6 

5  2.432  2.421 ­ 2.443  3 ­ 7 

6  2.437  2.426 ­ 2.448  4 ­ 8 

7  2.442  2.431 ­ 2.453  5 ­ 9 

8  2.447  2.436 ­ 2.458  6 ­ 10 

9  2.452  2.441 ­ 2.463  7 ­ 11 

10  2.457  2.446 ­ 2.468  8 ­ 11 

11  2.462  2.451 ­ 2.473  9 ­ 11 

12  2.467  2.456 ­ 2.478  Not US 

13  2.472  2.461 ­ 2.483  Not US 

BAB III 

RANCANG BANGUN ANTENA PAYUNGBOLIK 

3.1 Pendahuluan 

Didalam  dunia  wireless,  antena  merupakan  elemen  yang  sangat  penting  karena  dengan  antenalah  sinyal­sinyal  yang  berada diudara bisa diperoleh.  Pada  saat  ini  berbagai  jenis  antena  telah  banyak  beredar  dipasaran  namun  antena  tersebut dijual  dengan  harga  yang  relative mahal.  Pada  Tugas Akhir  ini  penulis  mencoba  untuk  merancang  sebuah  antena  parabolic  yang  terbuat  dari  barang  sehari­hari.  Perancangan  antena  ini  menggunakan  payung  sebagai  kerangka  penopang  reflektor,  karena  itu  disebut  antena  Payungbolik.  Fungsi  antena  Payungbolik adalah memperpanjang penangkapan sinyal wireless. 

Prinsip  kerja  antena  Payungbolik  seperti  antena  parabola  lainnya,  yaitu  menempatkan  bagian  sensitif  antena  pada  titik  fokus  parabola  sehingga  semua  gelombang elektromagnet  yang mengenai reflektor akan terkumpul dan diterima  oleh  bagian  sensitif  tersebut.  Pada  bagian  sensitif  ini  akan  diletakkan  sebuah  tabung yang berisi USB wireless.

Perancangan  antena  payungbolik  antena  payungbolik  dapat  digambarkan  sesuai dengan diagram alur pada Gambar 3.1. 

3.2 Bagian Utama Antena 

Antena Payungbolik  yang akan dibangun memiliki beberapa bagian  yang  menjadi penyusun utamanya, yaitu : 

1.  Feeder antena  2.  Reflektor antena  3.  Kabel Konektor  3.2.1 Feeder 

Feeder  adalah  bagian  dari  antena  payungbolik  yang  berfungsi  untuk  mengumpankan  energi  kepada  reflector  untuk  kemudian  dipantulkan  menuju  kesuatu arah. Feeder ini akan diletakkan pada bagian sensitive reflektor atau biasa  disebut titik focus reflektor. Feeder terdiri dari tabung sensitive dan USB wireless  adapter. Bahan  yang digunakan untuk membuat tabung sensitif bisa dari banyak  bahan,  contohnya  kaleng  susu,  pipa  PVC  dll.  Didalam  tabung  sensitif  inilah  nantinya akan diletakkan USB wireless adapter. 

3.2.1.1 USB Wireless Adapter 

Pada dasarnya  USB  wireless adapter  adalah  antena  eksternal. Antena  ini  dibutuhkan  saat kita  ingin mengakses sebuah wireless accesspoint (WAP) tetapi  komputer  yang  kita  gunakan  tidak  memiliki  Antena  wireless  internal.  Proses  koneksi  ke  komputer  juga  sangat  mudah,  tidak  perlu  sampai  membongkar  komputer.  Cukup  dengan  mencolokkan  port  USB  adapter  ke  port  USB  female  yang ada di komputer. Pada perancangan ini penulis menggunakan USB wireless  adapter  dengan  merek  ZD  WLAN.  Spesifikasi  USB  wireless  dapat  dilihat  pada 

Tabel 3.1 Spesifikasi USB wireless adapter 

Standar  IEEE 802.11b/g 

Bus type  Mini USB 

Frequency Band  2,400~2,483 GHz 

Modulation  OFDM with BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM (11g) 

BPSK, QPSK, CCK (11g) 

Data rate  54/ 48/ 36/ 24/ 18/ 12/ 11/ 9/ 6/ 5,5/ 2/ 1 Mbps auto  fallback 

Security  64/ 128/ 256 bit WEP data encryption, WPA (IEEE  802.1x with TKIP) and AES 

Antena  Internal Antena 

Drivers  Windows 98SE/ME/2000/XP/2003 server 

LEDs  Power, Link 

Transmit Power  20 dBm (typical) 

Signal Range  outdoor : up to 300 meter  Dimension  120 (H) x 75 (W) x 87 (D) mm 

Temperatur       

Humidity  Max 95% (non condensing) 

3.2.1.1.a Standar IEEE 802.11 

IEEE  (Institute  of  Electrical  anda  Electronics  Engineer)  adalah  sebuah  organisasi  nonprofit  yang  mendedikasikan  kerja  kerasnya  demi  kemajuan  teknologi.  Organisasi  ini  mencoba  membantu  banyak  bidang  teknologi  seperti  teknologi  penerbangan,  elektronik,  biomedical  dan  tentu  saja  computer.  IEEE  sendiri  memiliki  banyak  unit  kerja  yang  mengurusi  bidang  tertentu.  Kode  802  digunakan oleh bidang  yang mengurusi standarisasi LAN (Local Area Network)  dan  MAN  (Metropolitan Area Network).  Karena  luasnya  bidang  yang  ditangani

oleh 802, maka bagian ini dibagi  lagi menjadi beberapa bagian  yang lebih  kecil  untuk  mengurusi  tugas  yang  lebih  spesifik.  unit  kerja  dan  bidang  yang  mereka  tangani dapat dilihat pada Tabel 3.2. 

Tabel 3.2 Unit Kerja 802  Unit kerja  Bidang yang ditangani 

802.1  Higher Layer LAN protocols working groups  802.3  Ethernet Working Group 

802.11  Wireless LAN Working Group 

802.15  Wireless Personal Area Network (WPAN) Working Group  802.16  Broadband Wireless Access Working Group 

802.17  Resilient Packet Ring Working Group  802.18  Radio Regulatory TAG 

802.19  Coexistence TAG 

802.20  Mobile Broadband Wireless Access (WBMA) Working  Group 

802.21  Media Independent Handoff Working Group  802.22  Wireless Regional Area Network 

USB wireless menggunakan standarisasi yang dikeluarkan 802.11. Untuk  sebuah teknologi yang bersifat massal, sebuah standarisasi sangatlah dibutuhkan.  Standarisasi memiliki beberapa manfaat diantaranya : 

a.  Pembuat hardware yang berbeda bisa saling bekerja sama. 

b.  Pembuat hardware tambahan bisa membuat peralatan yang berlaku  berdasarkan informasi dari standarisasi yang telah baku. 

3.2.1.1.b Pita Frekuensi 2,4 GHz 

Frekuensi  2.4  GHz  dapat  digolongkan  sebagai  gelombang  mikro  (Microwave)  yang  memiliki  karakteristik  merambat  sejajar  garis  lurus  sehingga  kualitas  transmisi  yang  terbaik  akan  diperoleh  apabila  kedua  piranti  yang  menggunakan  frekuensi  ini  berada pada  jangkauan  jarak  pandang (line of sight)  dan tidak terdapat halangan diantaranya, meskipun begitu sebenarnya gelombang  2.4  GHz  juga  relatif  dapat  memantul  dan  menembus  benda­benda  yang  tidak  solid,  namun  ini  dipengaruhi  oleh  banyak  faktor  antara  lain  kualitas  medium  (interferensi,  propagasi  sinyal,  derau/noise),  tenaga  atau  daya  yang  digunakan  oleh peranti, dan medium penghalangnya sendiri. 

Pita frekuensi 2.4 GHz merupakan pita frekuensi yang dibebaskan lisensi  penggunaannya untuk pemakaian pribadi. Meskipun begitu peralatan yang bekerja  pada  frekuensi  ini  tetap  harus  mengikuti  peraturan  mengenai  konsumsi  tenaga  yang diperbolehkan,  karena pada kondisi dunia  nyata penggunaan  frekuensi dan  daya  yang  tidak  terkontrol  dapat  menyebabkan  21  interferensi  dan  berpotensi  untuk menurunkan kualitas transmisi. 

Frekuensi  2.4  GHz  ini  memiliki  beberapa  keuntungan.  Pertama,  frekuensinya  yang  relatif  masih  dapat  digolongkan  sebagai  frekuensi  rendah  membuatnya  sangat  sesuai  untuk  komunikasi  bergerak.  Kedua,  tersedianya  pita  frekuensi ini di seluruh dunia menawarkan kesempatan luas bagi pembuat piranti  untuk  menekan  biaya  produksi  serta  kemudahan  beroperasi  dan  dipasarkan  di  seluruh  dunia.  Berdasarkan  sifat  alami  aplikasi  pengguna  frekuensi  ini  dan  karakteristik teknik penggunaan spektrum yang ada maka pengguna pita frekuensi

ini  dapat  digolongkan  menjadi  enam  kelompok  utama  yang  tampak  pada  Tabel  3.3. dimana hanya tiga diantaranya yang membayar lisensi penggunaan frekuensi  ini [3].  Tabel 3.3 Kategori pengguna pita frekuensi 2,4 GHz  Tipe pengguna  Lisensi Frek.  Militer  membayar  Pengumpulan berita elektronis dan penyebar informasi  televisi  membayar  Penggunaan umum untuk akses nirkabel tetap  membayar  Jaringan nirkabel :

•  Radio LAN  dibebaskan

•  Bluetooth  dibebaskan

•  SOHO dan Jaringan rumah  dibebaskan 

Peralatan jarak pendek lainnya

•  Peralatan identifikasi RF  dibebaskan 

Aplikasi Video/Closed circuit television (CCTV)  dibebaskan  Aplikasi ISM

•  Oven Microwave  dibebaskan

•  Penyinaran Plasma Sulfur  dibebaskan 

3.2.1.1.c Transmit Power 

Energi maksimum yang boleh dikeluarkan oleh peralatan radio diatur oleh  badan di masing­masing negara tempatnya beroperasi, seperti terlihat pada Tabel  3.4. 

Tabel 3.4 Energi transmisi 

max. energi keluaran  lokasi  dokumen yang mengatur 

1000 mwatt  USA  FCC 15.247 

Pengontrolan  tenaga  harus  dilakukan  untuk  peralatan  yang  tenaga  transmisinya  lebih  besar  dari  100  mW,  yaitu  maksimum  empat  tingkatan  pengaturan  tenaga  harus  disediakan.  Sedangkan  minimumnya,  radio  dengan  transmisi melebihi 100 mW harus mampu mengubah energi transmisinya kembali  ke 100 mW atau kurang. 

3.2.1.2   Tabung Sensitif 

Pada perancangan antena payungbolik, feedernya dibuat dari sebatang pipa  PVC ukuran 3 inchi. Pipa PVC  yang akan digunakan sebagai feeder harus ditest  didalam oven microwave selama ± 2 menit, kalau pipa PVC menjadi panas maka  bahan pipa tidak baik untuk dijadikan feeder karena akan mengambil energi radio.  Untuk  mendapatkan  antena  yang  bekerja  pada  suatu  frekuensi,  maka diperlukan  suatu perhitungan  terhadap  feeder  antena.  Beberapa nilai  yang  ingin  didapatkan  L/4, 3/4Lg, Lg/4 seperti Gambar 3.2, dimana : 

Lg/4  = posisi penempatan USB wireless adapter eksternal  3/4Lg  = panjang feeder/ pipa PVC 

/4  = ketinggian USB wireless ketika diletakkan didalam feeder. 

Gambar 3.2 Feeder PVC

f Lg Lg

Lapisan aluminium

Secara  teori,  jika  kita  mengetahui  jari­jari  lingkaran  (r)  penampang  circular waveguide (tabung sensitif) maka panjang gelombang terbesar (frekuensi  paling rendah) yang dapat dilewatkan dapat dihitung dengan rumus : 

            (3­1) 

Maka frekuensi terendah yang bisa dilewatkan oleh circular waveguide adalah 

         (3­2) 

Dengan  mengetahui  panjang  gelombang  terbesar  yang  dapat  dilewatkan  oleh tabung sensitif (   dan panjang gelombang Operasional    , maka panjang  tabung sensitif (Lg) bisa didapat dengan menggunakan persamaan : 

  (3­3) 

3.2.2 Parabolic Reflektor 

Seperti dijelaskan pada bab 2, reflector (Gambar 3.3) digunakan secara luas  untuk memodifikasi pola radiasi antena. Sebagai contoh radiasi backward antena  akan dihilangkan dengan menggunakan reflector lempengan datar yang memiliki  dimensi cukup lebar. 

Dalam  kasus  yang  lebih  umum,  tembakan  radiasi  (beam)  merupakan  karakteristik  yang  dihasilkan  oleh  lebar  reflector,  kesesuaian  bentuk  dan  permukaan.

Gambar 3.3 Parabolic reflektor 

Pada parabolic antena reflektor, feed (sumber pemancar primer) diletakkan  pada titik focus dan pancarannya diarahkan pada reflector parabola, sehingga jika  berkas  sinyal  mengenainya,  berkas  ini  akan  direfleksikan  sesuai  dengan  hukum  Snellius : 

Sudut datang = Sudut Pantul  (3­4) 

Jadi  berkas  yang  dipancarkan  oleh  feed  akan  mengenai  suatu  titik  di  reflector  (Gambar  3.4),  berkas  ini  akan  direfleksikan  sesuai  dengan  hukum  refleksi  ke  posisi  tertentu  dengan  nilai  x  yang  sama  dengan  titik  refleksi  atau  dengan  kata  lain  berkas  ini  akan  direfleksikan  secara  parallel,  sehingga  setelah  berkas­berkas  pancaran  ini  direfleksikan  oleh  reflector  parabola  didapatkan  pancaran energy yang paralel atau didapatkan phasa gelombang yang datar [4].

Gambar 3.4 Pantulan sinyal pada reflektor 

Energi  yang dipancarkan oleh feed primer dititik focus tanpa keberadaan  reflector parabola akan berdivergensi, terbagi kedalam ruang dengan bentuk phasa  seperti  bola.  Tetapi  dengan  keberadaan  reflector,  energy  pancaran  bisa  lebih  dikonsentrasikan  menuju  ke  suatu  arah.  Karena  berkas sinyal  akan  parallel  dan  tidak menyebar diruang. Untuk mencapai gain maksimal diperlukan luas aperture 

      (3­5) 

atau diameter 

    (3­6) 

Setelah  mendapatkan  nilai  diameter  yang  dibutuhkan  maka  titik  focus  antena  dapat dicari dengan persamaan : 

    (3­7) 

3.2.3 Kabel Konektor 

Kebanyakan  antena  menggunakan  konektor  yang  berupa  pigtail.  Pigtail  adalah  kabel  pendek  penghubung  antara  AP  dengan  antena  (Gambar  3.5a).  Namun antena payungbolik tidak menggunakan pigtail sebagai power sourcenya,  Pigtail  digantikan  oleh  USB  Wireless  adapter  (Gambar  3.5b).  Untuk  menghubungkan Antena Payungbolic yang dipasang di outdoor  ke PC diperlukan  kabel USB yang panjang. Kabel USB bawaan USB adapter biasanya hanya 1 m.  Untuk memperpanjang kabel USB caranya antara lain Menggunakan Kabel USB  Active Extension atau dikenal sebagai USB Repeater. 

(a)  (b) 

Gambar 3.5. Kabel, (a) Pigtail dan (b) Kabel USB repeater 

Kabel USB Repeater di pasaran panjang per segmennya 5m dan menurut  rekomendasi  pabrik  dapat  disambung  sampai  dengan  5  segmen  sehingga  total  25m.  Alternatif  untuk  memperpanjang  kabel  USB  yang  lebih  ekonomis  adalah  dengan membuat kabel USB extender menggunakan kabel UTP [7].

3.3 Menpersiapkan Komponen/Peralatan Yang Dibutuhkan. 

Peralatan  yang  diperlukan  dalam  pekerjaan  mekanik  pada  pembuatan  antena dapat dilihat pada Tabel 3.5 : 

Tabel 3.5 Peralatan yang dibutuhkan  Peralatan yang dibutuhkan 

Gergaji besi  Cutter  kabel ekstender listrik 

Mesin bor  Kunci Inggris  spidol 

Kikir  tang  palu 

penggaris  Solder dan timah  gunting 

Sedangkan bahan­bahan  yang dibutuhkan untuk  membuat antena payung  bolik dapat dilihat pada Tabel 3.6 : 

Tabel 3.6 Bahan yang dibutuhkan  Bahan­bahan yang dibutuhkan 

No  Bahan  Fungsi 

1  Payung  Sebagai kerangka dasar antena parabola 

2  Jaring Parabola (1x1 

meter)  Reflector antena 

3  Pipa PVC (d= 3 inch 1 m)  Feeder  4  Tutup pipa (d=3 inch 2 bh)  Bagian feeder 

5  Rubber tape  Isolasi dan perekat 

6  Kawat tipis  Pengikat Jaring 

7  Mur kecil (2 bh)  Mounting antena 

8  Kabel UTP (4 meter)  Ekstensi kabel USB 

9  Kabel USB ekstension  Penghubung antara USB wireless dengan  PC 

3.4 Parameter Antena Yang Ingin Dicapai 

Sebelum menentukan parameter yang ingin dicapai, ada beberapa kondisi  eksisting dari bahan­bahan dasar yang akan dijadikan sebuah antena payungbolik :  1.  Payung  yang  akan  digunakan  sebagai  kerangka  parabola  memiliki 

diameter (D) maksimal 120 cm dengan kedalaman (d) sekitar 15cm.  2.  USB  wireless  adapter  yang  digunakan  sudah  memiliki  spesifikasi  pabrik 

sehingga tidak dapat diubah­ubah. 

3.  Jaring  parabola  yang  digunakan  sebagai  reflector  terbuat  dari  bahan  campuran  kawat  alumunium  dan  memiliki  dimensi  fisik  berupa  kawat  jaring. 

Dengan  memperhatikan  kondisi  eksisting  diatas  maka  akan  dirancang  sebuah antena payungbolik dengan spesifikasi dibawah ini : 

1.  Memiliki Gain maksimal sebesar 20 dB dengan efisiensi 0,5.  2.  Antena dapat bekerja pada frekuensi 2,4 GHz. 

3.  Mampu  menjangkau  sebuah  WAP  yang  berada  pada  jarak  1  Km  dari  antena payungbolik.

3.6  Perancangan 

Pada  subbab  ini  berisi  mengenai  perhitungan  tabung  sensitive  dan  ukuran  reflektor antena parabola. 

3.6.1 Perhitungan Tabung Sensitif 

Untuk  mendapatkan  sebuah  tabung  sensitive  yang  dapat  bekerja  dengan  baik  pada  frekuensi  tertentu  diperlukan  beberapa  perhitungan.  Perhitungan  ini  dilakukan untuk mendapatkan panjang tabung sensitif (3/4Lg), posisi penempatan  USB  wireless  adapter  (1/4Lg),  dan  ketinggian  USB  wireless  didalam  tabung  sensitif  (L/4).  Semuanya  bertujuan  agar  tabung  sensitif  bisa  beroperasi  pada  frekuensi 2,4 GHz. Dengan menggunakan persamaan (3­2) maka didapat: 

Jari­jari pipa (       

Frekuensi terendah yang bisa dilewatkan pipa PVC dengan diameter 3 inchi ini  adalah : 

                  

maka panjang gelombang terbesar untuk pipa PVC adalah : 

       

Berdasarkan  perhitungan  diatas,  pipa  PVC  dapat  melewatkan  frekuensi  diatas  1,8975 GHz. Nilai frekuensi yang diinginkan adalah sebesar 2,437 GHz (channel  6 wifi) maka panjang gelombangnya : 

Dimana : 

        

         

       

maka ; 

        

maka : 

Panjang tabung (3/4Lg) =       

Posisi penempatan RF feed (1/4Lg) =       

Ketinggian driven element (1/4 ) =       

3.6.2 Perhitungan Reflektor Antena 

Kita mengetahui beberapa parameter yang ingin dicapai : 

f = 2437 MHz,           

G = 10 dB dengan asumsi  efisiensi 0,5 maka antena  yang  akan dirancang  harus  memiliki gain maksimal 20 dB. Untuk mencapai gain maksimal 20dB (100 mW)  pada panjang gelombang diatas memerlukan luas aperture : 

     

untuk mendapakan diameter yang diperlukan digunakan persamaan (3­6)       

                

Setelah  mendapatkan  nilai  diameter  yang  dibutuhkan  maka  titik  focus  antena  dapat dicari melalui persamaan (3­7): 

            

3.6  Perakitan antena payungbolik 

Sebelum  proses  perakitan  dimulai,  seluruh  peralatan  yang  dibutuhkan  harus sudah dipersiapkan dan faktor keselamatan juga harus diperhatikan seperti : 

a.  Alat  listrik (bor, solder dll)  yang tidak sedang digunakan dicabut  dari stop kontak. 

b.  Benda­benda tajam  yang tidak sedang digunakan diletakkan pada  posisi yang aman. 

c.  Serpihan  logan  dan  sampah­sampah  plastic  segera  dikumpulkan  dan ditaruh di tempat sampah . 

3.6.1 Membuat feeder 

Bahan­bahan yang dibutuhkan untuk membuat feeder antena (Gambar 3.6)  adalah pipa PVC ukuran 3 inchi sepanjang 1 meter, alumunium foil, rubber tape,  tutup dop pipa dan USB Wireless adapter.

Gambar 3.6 Skema feeder PCV  Langkah kerja feeder : 

1.  Pasang Wireless  USB  yg  sudah  dibalut  rubber  tape  ke  plat L,  lalu  ikat  dengan rubber tape. 

2.  Siapkan pipa PVC yang telah dilubangi untuk pemasangan wireless USB.  3.  Beri  lapisan  aluminium  pada  bagian­bagian  yang  memerlukan  yaitu  seluruh  dinding  luar  PVC  dan  dinding dalam  tutup pipa belakang  yang  akan dipasang dekat wireless USB. 

4.  Pasang klem dengan dua buah baut ke tutup pipa yg dilapisi aluminium  foil. 

5.  Pasang wireless USB + Plat ke lubang yang tersedia kencangkan dengan  dua buah mur baut kecil agar plat L terpasang cukup kuat ke PVC.  6.  Pasang kedua buah tutup pipa dengan posisi seperti gambar diatas.  7.  Feeder siap digabungkan dengan reflektor parabola.

Lg Lapisan aluminium

USB wiereless adapter eksternal 

I  

 

Tidak dilapisi aluminium

Feeder

Parabolic

Reflector

Titik Fokus 

D 

   

3.6.2 Membuat Reflektor 

Bahan­bahan  yang  dibutuhkan  untuk  membuat  reflektor  adalah  sebuah  payung, jaring parabola dan kawat. Langkah kerja Reflektor: 

1.  Sediakan sebuah payung dengan ukuran diameter yang cukup besar.  2.  Lepaskan seluruh benda  yang menempel pada payung (kain, pegangan) 

sehingga didapatkan sebuah kerangka yang berbentuk parabola. 

3.  sediakan dan ukur jaring parabola sesuai dengan hasil perhitungan diatas.  4.  Potong jaring parabola tersebut dengan bentuk melingkar. 

5.  Sediakan kawat yang tipis sebagai pengikat antara jaring parabola dengan  kerangka payung. 

6.  Reflektor akan terbentuk seperti Gambar 3.7 dimana f = jarak reflektor  ke titik focus, d = kedalaman parabola dan D = diameter parabola. 

3.6.3 Kabel USB Ekstender 

Kabel USB ekstender dibuat untuk mengatasi jarak yang cukup jauh antara  laptop  dengan  antena,  pada  Gambar  3.8  terlihat  kabel  mana  saja  yang  harus  dihubungkan agar kabel UTP dan USB ekstender bisa bersatu : 

Gambar 3.8  Susunan kabel USB extender menggunakan UTP 

Kabel  UTP  bisa dikoneksikan  dengan  kabel  USB  dengan  menyambung  kabel  ­  kabel yang berada didalamnya dengan susunan seperti dibawah : 

1.  Kabel UTP  Orange  ­  Putih  Orange  disatukan untuk menghubungkan pin  +5V (kabel USB Merah). 

2.  Kabel  UTP  Putih  Hijau  untuk  menghubungkan  pin  +  Data  (kabel  USB  Putih). 

3.  Kabel UTP Hijau menghubungkan pin – Data (kabel USB Hijau). 

4.  Kabel UTP Biru – Putih Biru dan Coklat – Putih Coklat disatukan untuk  menghubungkan Ground (kabel USB Hitam).  + 5 V  + Data  ­ Data  Ground  1  2  3  4  1  2  3  4  + 5 V  + Data  ­ Data  Ground   USB Female  USB Male  Kabel UTP

Bahan­bahan yang diperlukan untuk pembuatan kabel USB extender :  1.  Kabel USB . 

2.  Kabel UTP panjang 4 m atau desesuaikan dengan kebutuhan.  3.  Pipa kecil untuk melindungi sambungan kabel. 

4.  Rubber tape. 

Langkah Kerja Kabel USB ekstender :  1.  Siapkan material berikut. 

2.  Kupas selongsong luar pada kedua ujung kabel UTP +/­ 3.5 cm.  3.  Kupas ujung kabel (8 kabel) sehingga kabel kelihatan +/­ 3 mm.  4.  Potong kabel USB dan kupas selongsong luarnya +/­ 3.5 cm. 

5.  Kupas ke empat ujung kabel pada ujungnya sehingga kabel kelihatan +/­ 3  mm. 

6.  Pasang potongan pipa untuk melindungi sambungan kabel sebelum kabel  disolder. 

7.  Pasang  selongsong  kabel  /  kondom  kabel  untuk  masing­masing  sambungan. 

8.  Setelah  kabel  disolder, panasi  kondom  kabel  sampai  menyusut  sehingga  sambungan terlindungi. 

9.  Pipa pelindung diposisikan pada sambungan kabel kemudian kedua ujung  pipa diikat dengan rubber tape sehingga rapat dan cukup kuat. 

3.7 Persiapan Akhir 

Setelah  semuanya  selesai  dirakit,  maka  yang  dilakukan  adalah  instalasi  perangkat  lunak  untuk  mengaktifkan  USB  wireless  adapter  agar  dapat  dikenali  oleh computer yang akan digunakan dengan langkah­langkah sebagai berikut : 

a.  Pastikan  USB  wireless  adapter  belum  terpasang  pada  port  USB  notebook. 

b.  Masukkan CD driver dan ikuti langkah instalasi sampai selesai. 

c.  Hubungkan USB wireless adapter ke port USB notebook melalui kabel  USB ekstender. 

BAB IV 

PENGUJIAN ANTENA PAYUNGBOLIK  4.1 Umum 

Bab  ini  membahas  metode  apa  yang  digunakan  untuk  menguji  antena  payungbolik.  pengujian  ini  diperlukan  untuk  mengetahui  apakah  kinerja  antena  sudah mendekati hasil rancangan atau tidak. 

4.2 Persiapan 

Sebelum  melakukan  pengujian,  ada  beberapa  hal  yang  ingin  dijelaskan  berkaitan pengujian antena payungbolik, yaitu : 

a.  LOS (Line of Sight) 

b.  Active Scanning dengan Network Stumbler  4.2.1 Line of Sight (LOS) 

Sebelum melakukan test kinerja antena sebaiknya kita mempertimbangkan  kondisi  lapangan,  dalam  hal  ini  Line  of  Sight  (LOS).  Selain  mendapatkan  mendapatkan kondisi line of sight (LOS) kita harus juga mengetahui wireless link  budget.  Haruslah  dipastikan  bahwa  koneksi  yang  ingin  kita  bangun  sudah  LOS  secara visual maupun secara Link. Secara visual, kondisi LOS dapat diketahui jika  kita  dapat  melihat  dua  antena  yang  ingin  berkomunikasi  tanpa  ada  penghalang,  artinya  sinyal  wireless  dapat berkomunikasi  langsung  tanpa  mengalami difraksi,  atenuasi maupun pantulan. 

Dapat  melihat  sisi  yang  lain  tidaklah  cukup  untuk  dapat  membangun  sebuah  koneksi  yang  baik,  untuk  itu  dibutuhkan  wireless  LOS  dimana  ada 

dua  titik  dengan  halangan  tertinggi  diantara  dua  titik  tersebut.  dengan  kata  lain  dibutuhkan jumlah clearance area (sisi bebas)  yang cukup agar gelombang sinyal  tidak teratenuasi. 

Wireless Link Budget adalah perhitungan sederhana untuk memperkirakan  kualitas link yang akan dibangun. Jika link budget memperkirakan link tidak akan  bagus,  kita  dapat  mengatur  gain  dari  masing­masing  titik  sampai  terlihat  mendapatkan prediksi yang bagus. Pada Tabel 4.1 dibawah dapat dilihat hasil dari  perhitungan  yang  dibutuhkan  untuk  membangun  wireless  connection.  Untuk  mengetahui free space lost (FSL) menggunakan persamaan (2­14), free clearance  zone  (FCZ)  menggunakan  persamaan  (2­13), dan Rx  signal  level menggunakan  persamaan (2­15). 

Tabel 4.1 Wireless Link Budget 

5oo m  1 Km 

Frekuensi  2,437 GHz  2,437 GHz 

distance  500 m (0,3 mile)  1 km (0,6 mile) 

FSL  93,9 dB  99,9 dB 

FCZ  2,32 m (7,60 feet)  3,27 m (10,74 feet) 

80%FZC  1,85 m (6,06 feet)  2,62 m (8,59 feet) 

Tx Power  20 dBm  20 dBm 

Tx cable loss  3 dB  3 dB 

Tx Antn gain  15 dB  15 dB 

Rx Antn gain  15  15 

Rx cable loss  3 dBm  3 dBm 

Rx sesitivity  (­) 82 dBm  (­) 82 dBm 

Rx signal level  (­) 49,9 dBm  (­) 55,9 dBm 

Operating margin  32,1 dBm  26,1 dBm 

dari  Tabel  4.1  terlihat  bahwa  koneksi  yang  akan  dibangun  diperkirakan  memiliki  kualitas  yang  cukup  bagus  karena  fade  margin  berada  diatas  angka

standar  +10  dB  atau  lebih.  Lebih  jauh  kondisi  cuaca  akan  turut  menentukan  kualitas koneksi yang sudah dibangun. 

4.2.2 Active Scanning Dengan Network Stumbler 

Software wireless client bawaan dari system operasi windows XP maupun  vista  mempunyai  kamampuan  yang  sangat  terbatas  dalam  hal  menampilkan  informasi. User hanya bisa melihat nama dan jaringan wireless active, tidak yang  lain.  Salah  satu  informasi  yang  tidak  diberikan  oleh  software  bawaan  windows  adalah  informasi  tentang  channel  yang  digunakan  oleh  suatu  jaringan  wireless.  Apabila user menggunakan channel  yang  sama dengan  jaringan  yang  lain, maka  kemungkinan  terjadinya  interferensi  sangatlah  besar  yang  akan  menyebabkan  rusaknya  data­data  serta  menurunnya  performance  jaringan.  Salah  satu  tools  favorit  untuk  lingkungan  windows  yang  mampu  memberikan  banyak  informasi  dengan  tampilan  GUI  yang  sangat  baik  adalah  network  stumbler,  sebuah  tools  gratis  yang  bisa  di  download  melalui  situsnya  yang  berada  di 

www.netstumbler.com  .  Menggunakan  Netstumbler    sangatlah  mudah,  user  tinggal install programnya dan memastikan bahwa wireless card adapter yang bisa  digunakan  disupport  atau  didukung  oleh  software  ini  yang  bisa  dicek  di 

www.Stumbler.net/compat.  Selain  menampilkan  channel  yang  digunakan  oleh  sebuah jaringan wireless, alamat MAC dari AP, Vendor, juga ditampilkan ekripsi  yang digunakan. Netstumbler juga bisa menampilkan rasio antara kualitas signal  dengan noise yang ditampilkan dalam bentuk grafik berwarna hijau untuk kualitas  signal dan grafik berwarna merah untuk noise.

4.3  Pengujian Gain Antena 

Cara  mengukur  gain  antenna  pada  dasarnya  membandingkan  kekuatan  sinyal yang diterima dari antenna buatan kita dengan antenna standard yang kita  ketahui gain­nya. Biasanya antenna bawaan Access Point  yang kecil mempunyai  gain sekitar 3dBi. Kita cukup membandingkan sinyal  yang diterima dari antenna  buatan sendiri dengan sinyal dari antenna standard 3dBi. 

4.3.1 Peralatan 

Sebelum  menguji  kinerja  dari  antena  yang  telah  dibuat,  maka  terlebih  dahulu  kita  ketahui  peralatan  apa  saja  yang  dibutuhkan  untuk  menguji  antena  tersebut : 

a.  1 unit accesspoint. 

b.  1 unit antena payungbolik.  c.  2 unit komputer/laptop.  d.  4 unit kabel listrik ekstender.  4.3.2 Rangkaian Pengujian 

Rangkaian pengujian dapat dlihat pada gambar 4.1 

4.3.3 Prosedur Pengujian 

Pengujian Gain antena mengikuti prosedur dibawah ini :  1.  Mounting antena pada tiang. 

2.  Tempatkan  USB  Wireless  (tanpa  antena  payungbolik)  pada  tempat  yang  tinggi sehingga mendapatkan kondisi LOS dan arahkan menuju ke lokasi  wireless access point (WAP). 

3.  Nyalakan computer/laptop. 

4.  Hubungkan  USB  wireless dengan  computer/laptop dengan menggunakan  kabel USB ekstender. 

5.  Aktifkan software  ZDWlan  yang  sudah  terinstall  dikomputer    kemudian  tunggu hingga USB wireless  terbaca oleh computer/laptop. 

6.  Amati tampilannya dan pilih accesspoint mana yang akan diakses. 

7.  Setelah  terkoneksi,  amati  pergerakan  kuat  sinyal  dan  speed  dengan  menggunakan  software  netstumbler.  Diamkan  beberapa  lama  untuk  memperoleh sinyal yang paling stabil. 

8.  Catat kuat sinyal. 

9.  Kemudian ganti antena USB Wireless dengan antena payungbolik.  10. catat dan bandingkan kuat sinyal yang diterima.

4.3.4 Data 

Pengukuran  ini  dilakukan  untuk  membandingkan  kuat  sinyal  yang  diterima  antara  USB  wireless  dengan    antena  payungbolik.  Sehingga  kita  dapat  mengetahui  seberapa  besar  penguatan  sinyal  yang  bisa  didapatkan  dari  penggunaan antena payungbolik. Access point yang digunakan berada Politeknik  negeri  medan  dengan  SSID  mispolmed.  Pada  saat  menggunakan  USB  wireless  didapat grafik kuat sinyal seperti terlihat pada Gambar 4.2. 

Gambar 4.2 Grafik sinyal USB wireless adapter 

Pada  saat  USB  wireless  digabungkan  dengan  antena  wajanbolik  didapatkan Grafik kuat sinyal seperti Gambar 4.3

Gambar 4.3 Grafik sinyal USB wireless dan antena payungbolik. 

Secara kuantitatif, perbandingan besaran level sinyal yang diterima antara  USB wireless dan antena payungbolik dapat dilihat pada Tabel 4.2. 

Tabel 4.2 Perbandingan kuat sinyal 

USB Wireless  Antena Payungbolik  Jarak 

­  83 dB  ­  74 dB  300 m 

Untuk jarak 500 m dari gedung T3, access point yang digunakan berada di  birorektor  USU  dengan  SSID  USUNETA_BIRO.  Kualitas  link  yang  dibangun  dapat dilihat pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Kualitas Link 

Test ping dilakukan untuk mengetahui apakah user yang berada di atap  gedung T3 dapat terkoneksi dengan access point biro rektor. Dan Tampilan ping  dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Tampilan test ping.  4.3.5 Analisa data 

Berdasarkan  data  yang  diperoleh  pada  Tabel  4.2,  dapat  terlihat  terjadi  penguatan sinyal yang cukup besar yaitu : 

Nilai kuat sinyal yang tercantum pada Tabel 4.2 bukanlah nilai yang tetap.  Nilai  tersebut  diambil  dalam  selang  10  menit.  Hal  ini  dapat  dibuktikan  dari  Gambar 4.2, Pada gambar tersebut terlihat bahwa kuat sinyal yang diterima sangat  berfluktuasi. Pada Gambar 4.3  terlihat perubahan yang signifikan ketika penulis  menggunakan  USB  Wireless  saja  dan  antena  Payungbolik,  dari  Gambar  4.3  terlihat  bahwa  selain  memberikan  penguatan  sinyal,  penggunaan  antena  directional juga berfungsi untuk mengurangi noise sehingga grafik sinyal wireless  terlihat lebih stabil. 

4.4 Efisiensi Antena 

Setelah mengetahui Gain antena yang sesungguhnya, selanjutnya kita bisa  mendapatkan nilai efisiensi yang bisa diberikan antena payungbolik. 

4.4.1 Data 

Perbandingan  antara  nilai  Gain  pada  saat  perancangan  dan  Penguatan  sinyal actual yang didapatkan dari pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.3 

Tabel 4.3 Perbandingan nilai gain rancangan dan aktual 

Gain Perancangan  Penguatan sinyal yang didapat 

20 dB  8,75 dB 

4.4.2 Analisa data 

nilai efisiensi antena bisa didapatkan dengan menggunakan rumus :  Gain = k. D 

8,75 dB = k. 20 dB  k = 8,75/20 = 0,4375

BAB V 

KESIMPULAN DAN SARAN  5.1  Kesimpulan 

Dari  hasil  Pengujian  antena  yang  dilakukan,  maka  dapat  diambil  kesimpulan : 

1.  Antena Payungbolik memberikan penguatan sebesar ±8,75 dB.  2.  Antena payungbolik  memberikan efisiensi sebesar 43,75 %. 

3.  Pengukuran  yang  dilakukan  di  outdoor  pada  umumnya  sangat  tergantung pada kondisi cuaca. 

5.2  Saran 

Beberapa saran yang dapat penulis berikan pada Tugas akhir ini adalah :  1.  Persiapkan  semua  hal  yang  diperlukan  sebelum  menguji  antena  karena 

selalu  ada  kemungkinan  kesalahan  instalasi  yang  dapat  berakibat  pada  kesalahan terhadap data yang diperoleh. 

2.  Akan  lebih  baik  jika  parameter  antena  yang  lain  seperti beamwidth  dan  pola radiasi juga diukur. 

3.  Perancangan  antena  jenis  lain  seperti  Helix,  Omnidirectional,  dan  Plat  dapat dilakukan untuk memperkaya Penerapan teori antena.

LAMPIRAN 

Gambar L.1 Peralatan yang dibutuhkan 

Nilai kuat sinyal yang tercantum pada Tabel 4.2 bukanlah nilai yang tetap.  Nilai  tersebut  diambil  dalam  selang  10  menit.  Hal  ini  dapat  dibuktikan  dari  Gambar 4.2, Pada gambar tersebut terlihat bahwa kuat sinyal yang diterima sangat  berfluktuasi. Pada Gambar 4.3  terlihat perubahan yang signifikan ketika penulis  menggunakan  USB  Wireless  saja  dan  antena  Payungbolik,  dari  Gambar  4.3  terlihat  bahwa  selain  memberikan  penguatan  sinyal,  penggunaan  antena  directional juga berfungsi untuk mengurangi noise sehingga grafik sinyal wireless  terlihat lebih stabil.  4.4 Efisiensi Antena  Setelah mengetahui Gain antena yang sesungguhnya, selanjutnya kita bisa  mendapatkan nilai efisiensi yang bisa diberikan antena payungbolik.  4.4.1 Data 

Perbandingan  antara  nilai  Gain  pada  saat  perancangan  dan  Penguatan  sinyal actual yang didapatkan dari pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.3 

Tabel 4.3 Perbandingan nilai gain rancangan dan aktual  Gain Perancangan  Penguatan sinyal yang didapat 

20 dB  8,75 dB 

4.4.2 Analisa data 

nilai efisiensi antena bisa didapatkan dengan menggunakan rumus :  Gain = k. D 

8,75 dB = k. 20 dB  k = 8,75/20 = 0,4375

BAB V 

KESIMPULAN DAN SARAN  5.1  Kesimpulan 

Dari  hasil  Pengujian  antena  yang  dilakukan,  maka  dapat  diambil  kesimpulan : 

1.  Antena Payungbolik memberikan penguatan sebesar ±8,75 dB.  2.  Antena payungbolik  memberikan efisiensi sebesar 43,75 %. 

3.  Pengukuran  yang  dilakukan  di  outdoor  pada  umumnya  sangat  tergantung pada kondisi cuaca. 

5.2  Saran 

Beberapa saran yang dapat penulis berikan pada Tugas akhir ini adalah :  1.  Persiapkan  semua  hal  yang  diperlukan  sebelum  menguji  antena  karena 

selalu  ada  kemungkinan  kesalahan  instalasi  yang  dapat  berakibat  pada  kesalahan terhadap data yang diperoleh. 

2.  Akan  lebih  baik  jika  parameter  antena  yang  lain  seperti beamwidth  dan  pola radiasi juga diukur. 

3.  Perancangan  antena  jenis  lain  seperti  Helix,  Omnidirectional,  dan  Plat  dapat dilakukan untuk memperkaya Penerapan teori antena.

LAMPIRAN 

Gambar L.1 Peralatan yang dibutuhkan 

Gambar L.3 Antena payungbolik tampak depan