Simulasi Model Indoor Ceiling Mount Antenna Sebagai Penguat Sinyal Wi-Fi Menggunakan Simulator Ansoft HFSS V10.0

SIMULASI MODEL INDOOR CEILING MOUNT ANTENNA

SEBAGAI PENGUAT SINYAL WI-FI MENGGUNAKAN

SIMULATOR ANSOFT HFSS V10.0

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub Jurusan Teknik Telekomunikasi

Oleh:

NIM : 090422024 HERMANTO SIAMBATON

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2014

ABSTRAK

Indoor Ceiling Mount Antenna merupakan salah satu antena Omni Directional yang sangat pesat perkembangannya dalam sistem telekomunikasi dan banyak diaplikasikan pada peralatan-peralatan telekomunikasi modern saat ini. Salah satunya antena ini dipakai sebagai penguat sinyal Wi-Fi (Wireless Fidelity) di dalam ruangan (indoor).

Wi-Fi adalah koneksi tanpa kabel yang dapat diakses menggunakan handphone ataupun laptop yang telah dipasang perangkat wi-finya sehingga pemakainya dapat mentransfer data dengan cepat dan aman. Adapun penggunaan antena ini dapat mengakses jaringan wi-fi dari ruang kelas ke seluruh ruangan kampus atau dari kantor ke kantor yang berlainan dan antar gedung.

Pada Tugas Akhir ini akan disimulasikan sebuah antena Ceiling Indoor dengan model no:YLXD-08/25-3M yang bekerja pada pita frekuensi 1710-2500 MHz, gain 4 dBi, VSWR ≤ 1,5 dan impedansi m asukan 50 Ω yang dimodelkan dengan menggunakan simulator Ansoft HFSS v10.0. Dari hasil simulasi diperoleh bahwa gain yang didapatkan sebesar 5,172606 dBi dan VSWR sebesar 1,37 serta hasil perhitungan secara teoritis diperoleh bahwa gain sebesar 3,62634949409 dBi dan VSWR sebesar 1,451493848.

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis haturkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kemampuan dan ketabahan dalam menghadapi segala cobaan, halangan, dan rintangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

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:

SIMULASI MODEL INDOOR CEILING MOUNT ANTENNA SEBAGAI PENGUAT SINYAL WI-FI MENGGUNAKAN SIMULATOR ANSOFT HFSS

V10.0

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:

1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Ir. Rachmat Fauzi, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ali Hanafiah Rambe, ST, MT selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, selaku Penasehat Akademis Penulis.

5. Bapak Maksum Pinem, ST, MT dan Bapak Ir. M.Zulfin, MT, atas nasehat dan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

6. Kepada Bapak dan Ibu tercinta S.Siambato n dan R.Sit umeang yang telah menghantarkan doa, perhatian, semangat dan segalanya sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

7. Adik penulis S u ya nt i S ia mb a t o n, Roy Neker Siambaton, Rein Asfrin Siambaton, . Terima kasih atas perhatian dan doanya.

8. Seluruh staff pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya.

9. Kepada Pak Tua Rudi (Alm), Mak Tua Rudi, Abangda Endrow dr. Rudi Siambaton dan Kakanda Endrow Mona Siahaan, SE, Harly Siambaton, SE, Kardo Siambaton, S.Pd, atas bimbingannya dalam penulisan Tugas Akhir ini serta supportnya.

10.Sahabat-sahabat terbaik: Ornal Purba, ST, Lijanri Sitanggang, ST, Blucer Sihombing, ST, Neronji, ST, Junaidi Sinurat, S.Kom, Alex Pasaribu, SE, Ihut Togatorop, SE, Anris Siahaan, Mangasi Sirait, Monika Simarmata, Carles Siahaan, Sony Naibaho, Giat Batubara, Willy Sitanggang, Adi Milala, Halason Silitonga, Nevo, Doni Panggabean, Edward Pasaribu, Pak Tekang, Julianto Silaen, Suprinto Hutauruk, Andes Hutauruk, Tanto Pandiangan, Edison Simanungkalit, Mangihut Silaban, Ricko, Purwanto, Ivana Hutagalung, Sinta Sagala, Dina Manik, yang telah memberi masukan dan semangat kepada penulis dan semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu persatu.

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 Tuhan Yang Maha Esa, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri.

Medan, Februari 2014 Penulis

NIM. 090422024 Hermanto Siambaton

DAFTAR ISI

ABSTRAK...i

KATA PENGANTAR ... ...ii

DAFTAR ISI ... ...v

DAFTAR GAMBAR...viii

DAFTAR TABEL...xi

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang...1

1.2 Rumusan Masalah...3

1.3 Tujuan Penulisan...3

1.4 Batasan Masalah...4

1.5 Metodologi Penulisan...4

1.6 Sistematika Penulisan...5

BAB II TEORI DASAR 2.1 Antena...7

2.2 Jenis-Jenis Antena...8

2.2.1 Antena Isotropis...8

2.2.2 Antena RF...9

2.2.3 Antena Uni directional (Dipole)... 9

2.2.4 Antena Semi Directional...11

2.2.5 Antena High Directional...12

2.3 Indoor Ceiling Mount Antenna...13

2.4 Parameter Antena...18

2.4.1 Impedansi Masukan...18

2.4.2 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)...19

2.4.3 Pola Radiasi...20

2.4.4 Gain (Penguatan)...21

2.4.5 Keterarahan (Directivity)...22

2.4.6 Bandwith...23

2.4.7 Polarisasi...24

2.5 Wireless Networking...27

2.5.1 Wi-Fi (Wireless Fidelity)...28

2.6 Simulator Ansoft HFSS versi 10.0...30

2.6.1 Instalasi Ansoft HFSS v10.0...32

2.6.2 Cara Kerja Ansoft HFSS v10.0...33

2.6.3 Perancangan Dasar Model Pada Ansoft HFSS v10.0...33

2.6.4 Proses Pencarian Solusi HFSS v10.0...34

BAB III PEMODELAN INDOOR CEILING MOUNT ANTENNA 3.1 Pemodelan Dasar pada Ansoft HFSS v10.0...36

3.2 Inisialisasi Model...37

3.3 Menjalankan Hasil Rancangan...39

3.4 Aplikasi Ansoft HFSS v10.0...40

3.5 Spesifikasi Indoor Ceiling Mount Antenna sebagai Penguat Sinyal Wi-Fi...40

3.5.1Karakteristik Antena...41

3.6 Perancangan Model Indoor Ceiling Mount Mount Antenna...43

3.6.1 Parameter Pemodelan...44

3.6.2 Pembuatan Model Indoor Ceiling Mount Antenna...44

3.6.2.1 Memodelkan Reflektor...45

3.6.2.2 Memodelkan Driven Elemen...46

3.6.2.3 Perancangan Saluran Pencatu...48

3.6.2.4 Perancangan Ruang Batasan...50

3.6.2.5 Menentukan Arah Pancaran...52

3.7 Perhitungan Indoor Ceiling Mount Antenna secara Teori...53

BAB IV ANALISIS SIMULASI MODEL INDOOR CEILING MOUNT ANTENNA 4.1 Umum...57

4.2 Proses Validation Check...57

4.3 Menampilkan Hasil Simulasi...60

4.3.1 Gain...60

4.3.2 VSWR...62

4.4 Analisa Hasil Pencapaian...64

4.5 Analisa Perbandingan Parameter VSWR secara Teori dengan Simulasi………..…65

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan...68

5.2 Saran...69 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Antena Isotropis...8

Gambar 2.2 Antena Donat Dipole...10

Gambar 2.3 Gambar Samping Radiator Antena Dipole...10

Gambar 2.4 Cakupan Area dengan Penguatan terbesar dari Antena Omni Directional...11

Gambar 2.5 Hubungan Point-to-Multipoint...11

Gambar 2.6 Contoh Antena Semi Directional...11

Gambar 2.7 Jangkauan Antena Semi Directional...12

Gambar 2.8 Hubungan Point-to-Multipoint menggunakan Antena Semi Directional...12

Gambar 2.9 Pola Radiasi Antena Highly Directional ...12

Gambar 2.10 Contoh Antena Highly Directional ...13

Gambar 2.11 Arsitektur pemasangan Antena Ceiling Indoor pada gedung...14

Gambar 2.12 Indoor ceiling Mount Antenna tanpa penutup ...15

Gambar 2.13 Geometri Antena Ceiling Indoor...16

Gambar 2.14 Polarisasi Antena ...25

Gambar 2.15 Polarisasi Vertikal ...25

Gambar 2.16 Polarisasi Horizontal...26

Gambar 2.17 Polarisasi Ciircular...26

Gambar 2.18 Polarisasi Cross...27

Gambar 2.19 Contoh Tampilan 3D Ansoft HFSSv10.0...31

Gambar 2.20 Proses pencarian Solusi Ansoft HFSS v10.0...34

Gambar 3.1 Geometri pada Ansoft HFSS v10.0...36

Gambar 3.2 Bentuk bidang kerucut pada Ansoft HFSS v10.0...37

Gambar 3.3 Property Window yang tampil setelah model dibuat...37

Gambar 3.4 Property window dengan tab Attribute...38

Gambar 3.5 Project Manager Windows pada Ansoft HFSS v10.0...39

Gambar 3.6 Salah satu aplikasi dari Ansoft HFSS yaitu antena Yagi...40

Gambar 3.7 Antena Indoor Ceiling...41

Gambar 3.8 Diagram alir pemodelan Indoor Ceiling Mount Antenna...43

Gambar 3.9 Variabel pemodelan Indoor Ceiling Mount Antenna...45

Gambar 3.10 Tab Attribute pada Reflektor...45

Gambar 3.11 Koordinat Reflektor...46

Gambar 3.12 Pemberian nilai driven elemen pada tab Attribute...47

Gambar 3.13 Koordinat driven elemen 1...47

Gambar 3.14 Koordinat Saluran Pencatu………...48

Gambar 3.15 Nilai Resistansi pada Saluran pencatu...49

Gambar 3.16 Saluran Pencatu Pada Driven Elemen...47

Gambar 3.17 Arah garis pada saluran pencatu...50

Gambar 3.18 Koodinat ruang batasan pada tab Attibute...51

Gambar 3.19 Koordinat ruang batasan pada tab Command...51

Gambar 3.20 Nilai Sudut Pancaran...52

Gambar 3.21 Hasil Rancangan Antena Ceiling...53

Gambar 4.1 Nilai Solusi frekuensi yang diinginkan...58

Gambar 4.2 Pengaturan nilai awal dan akhir frekuensi...59

Gambar 4.3 Validation check tidak terdapat kesalahan...60

Gambar 4.4 Pengaturan Window Traces untuk Gain...61

Gambar 4.5 Pengaturan Window Traces untuk VSWR...62

Gambar 4.6 Grafik VSWR indoor ceiling mount antena yang dimodelkan...63

Gambar 4.7 Perbandingan Hasil Data VSWR secara Simulasi, dan Teori...67

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbandingan Jaringan Wireless secara umum...28

Tabel 3.1 Spesifikasi antena Ceiling Indoor sebagai Penguat Sinyal Wi-Fi...41

Tabel 3.2 Parameter Indoor Ceiling Mount Antenna...44

Tabel 4.1 Gain yang didapat...61

Tabel 4.2 Pencapaian spesifikasi antenna...64

Tabel 4.3 Hasil Data VSWR secara Teori...65

Tabel 4.4 Hasil Data VSWR secara Simulasi...66

Tabel 4.5 Data VSWR yang diolah datanya menggunakan Microsoft Office Excel 2007...66

ABSTRAK

Indoor Ceiling Mount Antenna merupakan salah satu antena Omni Directional yang sangat pesat perkembangannya dalam sistem telekomunikasi dan banyak diaplikasikan pada peralatan-peralatan telekomunikasi modern saat ini. Salah satunya antena ini dipakai sebagai penguat sinyal Wi-Fi (Wireless Fidelity) di dalam ruangan (indoor).

Wi-Fi adalah koneksi tanpa kabel yang dapat diakses menggunakan handphone ataupun laptop yang telah dipasang perangkat wi-finya sehingga pemakainya dapat mentransfer data dengan cepat dan aman. Adapun penggunaan antena ini dapat mengakses jaringan wi-fi dari ruang kelas ke seluruh ruangan kampus atau dari kantor ke kantor yang berlainan dan antar gedung.

Pada Tugas Akhir ini akan disimulasikan sebuah antena Ceiling Indoor dengan model no:YLXD-08/25-3M yang bekerja pada pita frekuensi 1710-2500 MHz, gain 4 dBi, VSWR ≤ 1,5 dan impedansi m asukan 50 Ω yang dimodelkan dengan menggunakan simulator Ansoft HFSS v10.0. Dari hasil simulasi diperoleh bahwa gain yang didapatkan sebesar 5,172606 dBi dan VSWR sebesar 1,37 serta hasil perhitungan secara teoritis diperoleh bahwa gain sebesar 3,62634949409 dBi dan VSWR sebesar 1,451493848.

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Memasuki era Teknologi Informasi (TI) saat ini, perusahaan atau penyedia jasa layanan informasi, selain dituntut menyediakan sumber daya informasi seperti perangkat keras dan perangkat lunak, juga dituntut untuk menyediakan sumber daya manusia (SDM) yang ahli dalam bidang tersebut.

Informasi merupakan hasil pengolahan data yang disajikan sedemikian rupa sehingga mempunyai arti tertentu kepada penerimanya atau pelanggan. Proses pengiriman informasi data ke penerima menggunakan teknologi jaringan komputer, dan mengalirkan data informasi ke seluruh lini perusahaan ataupun pelanggan informasi data. Hampir semua jaringan komputer saat ini menggunakan kabel sebagai sarana penghubung (wired network).

Permasalahannya, jangkauan kabel yang terbatas, dan disamping pertimbangan harga, kecepatan instalasi dan kemudahan perawatan telah mengilhami para ahli teknologi informasi untuk menciptakan jaringan wireless. Apalagi jaringan komputer dirancang pada sebuah bangunan gedung bertingkat, perusahaan, gedung kampus, ataupun cafe, maka kesulitan yang biasa dihadapi adalah rumitnya menginstalasi atau merancang kabel penghubung transmisi data. Oleh karena itu, diperlukanlah teknologi jaringan wireless atau jaringan tanpa kabel. Jaringan ini memanfaatkan gelombang mikro atau gelombang elektromaknetik sebagai media transmisi.

Hotspot (Wi-Fi) adalah salah satu pemanfaatan jaringan wireless yang masuk dalam tipe Wireless LAN yang digunakan untuk publik seperti gedung perkantoran,

perpustakaan, parkiran gedung, dan lain sebagainya. Pada umumnya, hotspot menggunakan standarisasi Wireless LAN IEEE 802.11b atau IEEE 802.11g yang mampu memberikan kecepatan akses yang tinggi hingga 11 Mbps (IEEE 802.11b) dan 54 Mbps (IEEE 802.11g) dalam jarak hingga 100 meter.

Koneksi Wireless LAN terkoneksi dengan perangkat wireless Point to Point atau wireless Point to Multipoint untuk menghubungkan jaringan antar gedung, kantor bahkan gedung parkiran. Untuk itu diperlukan suatu antena untuk menyokong jaringan tersebut.

Antena merupakan suatu elemen yang ada pada sistem telekomunikasi tanpa kabel (nirkabel/wireless) yang sangat penting untuk menunjang jaringan wireless khususnya untuk Wireless LAN. Antena adalah sebuah komponen yang dirancang untuk bisa memancarkan dan menerima gelombang elektromagnetik.

Ada banyak jenis-jenis antena yang dipakai pada jaman sekarang ini seperti antena Array, Indoor Ceiling Mount Antenna, antena Kawat, antena Apertur dan Horn, antena Mikrostrip dan Antena Grid. Antena inilah yang dipakai dan diaplikasikan untuk jaringan Wireless LAN, Broadband, dan lain sebagainya.

Salah satu jenis antena yang dipakai untuk penguatan sinyal wireless adalah Indoor Ceiling Mount Antena atau disebut juga antena Ceiling Indoor. Antena Ceiling Indoor yang digunakan bekerja pada pita frekuensi 1710-2500 MHz, gain 4 dBi, VSWR ≤ 1,5 , dan impedansi masukan 50 Ω.

Pada Tugas Akhir ini, akan dibahas tentang simulasi model antena Indoor Ceiling Mount Antenna dengan model no: YLXD-08/25-3M menggunakan Simulator Ansoft HFSS designer versi 10.0. Hasil simulasi ini diharapkan akan mendapatkan

parameter-parameter yang sesuai atau mendekati dengan data fabrikasi antena Indoor Ceiling tersebut, berupa gain dan VSWR.

Adapun digunakannya simulator Ansoft HFSS versi 10.0 untuk memodelkan Indoor Ceiling Mount Antenna dalam Tugas Akhir ini adalah karena simulator tersebut memiliki kemampuan memodelkan antena dalam bentuk 3D (3 Dimensi) yang memiliki volume berubah-ubah dan dapat menghitung parameter-parameter antena tersebut. Ansoft HFSS ini juga dapat menyatukan proses simulasi, visualisasi, dan proses pemodelan kedalam suatu bentuk yang mudah untuk dipelajari.

1.2 Rumusan Masalah

Yang menjadi rumusan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah : 1. Apa yang dimaksud dengan Indoor Ceiling Mount Antenna.

2. Bagaimana spesifikasi antena Indoor Ceiling Mount Antenna sebagai penguat sinyal Wi-Fi.

3. Bagaimana memodelkan Indoor Ceiling Mount Antenna pada simulator Ansoft HFSS v10.0.

4. Apa saja parameter kinerja Indoor Ceiling Mount Antenna hasil simulasi. 5. Bagaimana perbandingan parameter kinerja antena antara hasil simulasi, hasil

teori dan hasil spesifikasi pabrik.

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun yang menjadi tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mensimulasikan model Indoor Ceiling Mount Antenna sebagai penguat sinyal Wi-Fi dengan menggunakan simulator Ansoft HFSS v10.0, serta membandingkan dengan hasil teori dan data pabrikan.

1.4 Batasan Masalah

Untuk memudahkan pembahasan pada Tugas Akhir ini, maka dibuat pembatasan masalah sebagai berikut.

1. Hanya membahas Indoor Ceiling Mount Antenna dengan frekuensi 1710 - 2500 MHz dengan gain 4 dBi.

2. Parameter antena yang dibahas hanya gain, dan VSWR.

3. Pemodelan dan simulasi antena dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Ansoft HFSS designer versi 10.0.

4. Hanya membandingkan data yang diperoleh berdasarkan hasil simulasi dengan uji data hasil simulasi secara teori dan perancangan hanya diatas kertas, tidak sampai fabrikasi.

1.5 Metode Penulisan

Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan Tugas Akhir ini adalah: 1. Studi Literatur, yaitu dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik

Tugas Akhir yang terdiri dari buku-buku referensi baik yang dimiliki oleh penulis atau dari perpustakaan dan juga dari artikel-artikel, jurnal, internet, dan lain-lain.

3. Studi Analisis, yaitu perhitungan analitik dengan menggunakan perumusan ilmiah kemudian dilakukan perancangan antena dengan menggunakan software Ansoft HFSS designer versi 10.0.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk memberikan gambaran mengenai Tugas Akhir ini secara singkat, maka penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut.

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar belakang masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan dari Tugas Akhir ini.

BAB II : TEORI DASAR

Bab ini berisi tentang penjelasan antena secara umum dan penjelasan mengenai Indoor Ceiling Mount Antenna dan penjelasan dari Wi-Fi serta Simulator Ansoft HFSS v10.0.

BAB III : PERANCANGAN INDOOR CEILING MOUNT ANTENNA SEBAGAI PENGUAT SINYAL WI-FI MENGGUNAKAN SIMULATOR ANSOFT HFSS V10.0

Bab ini membahas tentang perancangan Indoor Ceiling Mount Antenna yang meliputi desain, pembuatan, dan pemodelan dengan menggunakan simulator Ansoft HFSS v10.0 dan uji data hasil simulasi secara teori.

BAB IV : HASIL ANALISIS SIMULASI MODEL INDOOR CEILING MOUNT ANTENNA DAN PERBANDINGAN HASIL SIMULASI DENGAN UJI DATA HASIL SIMULASI SECARA TEORI SERTA PERBANDINGAN DENGAN HASIL SPESIFIKASI PABRIK

Bab ini membahas mengenai hasil analisis pemodelan Indoor Ceiling Mount Antenna dan membandingkan hasil

parameter yang dicapai dengan parameter-parameter pabrikan menggunakan software Ansoft HFSS v10.0, serta mengetahui cara kerja dari antena tersebut dan perbandingan uji data hasil simulasi secara teori.

BAB V : PENUTUP

Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari simulasi yang telah dilakukan.

BAB 2

TEORI DASAR

2.1 Antena

Antena merupakan elemen penting yang ada pada setiap sistem telekomunikasi tanpa kabel (nirkabel) pada zaman ini, tidak ada sistem telekomunikasi wireless yang tidak memiliki antena khususnya pada sistem Wireless Fidelity.

Antena adalah alat untuk mengirim dan menerima gelombang elektromagnetik, bergantung kepada pemakaian dan penggunaan frekuensinya. Antena bisa berwujud berbagai bentuk, mulai dari seutas kabel, dipole, grid ataupun yagi. Antena adalah alat pasif tanpa catu daya (power), yang tidak bisa meningkatkan kekuatan sinyal radio. Itu seperti reflektor pada lampu senter, membantu mengkonsentrasi dan memfokuskan sinyal [1].

Sistem antena mempunyai beberapa komponen, yaitu feed system, konektor coaxial, mounting hardware. Feed system dikenal juga dengan istilah saluran transmisi (saltrans). Saluran transmisi ini membawa power dari dan menuju antena. Feed system biasanya berupa coaxial dan konektor coaxial mentransfer power antara bagian-bagian yang berbeda pada saluran transmisi. Mounting hardware menghubungkan antena dengan tiang antena. Mounting hardware inilah yang mengikat antena ke menara, tiang, atau gedung [2].

2.2 Jenis-Jenis Antena

Beberapa tipe antena yang biasa digunakan pada jaringan wireless dan banyak tersedia di pasaran adalah antena Isotropis, antena RF dan antena Uni Directional (Dipole), antena Semi Directional, antena High Directional yang salah satu contohnya adalah antena Ceiling Indoor.

2.2.1 Antena Isotropis

Antena isotropis merupakan sumber titik yang memancarkan daya ke segala arah dengan intensitas yang sama, seperti permukaan bola. Oleh karena itu, dikatakanlah pola radiasi antena isotropis berbentuk bola. Antena ini tidak ada dalam dunia nyata dan hanya digunakan sebagai dasar untuk merancang dan menganalisa stuktur antena yang lebih kompleks. Pada Gambar 2.1 menunjukkan gambar antena isotropis.

2.2.2 Antena RF

Antena RF merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengubah sinyal frekuensi yang tinggi dalam suatu saluran transmisi (kabel atau waveguide) ke dalam gelombang propagasi di udara. Berikut ini adalah kategori umum dari antena RF yaitu antena Omni Directional, antena Semi Directional dan antena Highly Directional.

2.2.3 Antena Unidirectional (Dipole)

Antena directional (Dipole) atau Omni Directional yaitu jenis antena yang memiliki pola pancaran sinyal ke segala arah dengan daya yang sama. Untuk menghasilkan cakupan area yang luas maka gain dari antena Omni Direktional harus memfokuskan dayanya secara horizontal (mendatar), dengan mengabaikan pola pemancaran ke atas dan ke bawah, sehingga antena dapat diletakkan di tengah-tengah base station. Dengan demikian keuntungan dari antena jenis ini adalah dapat melayani jumlah pengguna yang lebih banyak. Namun, kesulitannya adalah pada pengalokasian frekuensi untuk setiap sel agar tidak terjadi interferensi.

Pada Gambar 2.2 menunjukkan suatu radiasi dari antena dipole yang dikonsentrasikan ke dalam suatu daerah yang terlihat seperti donat, dengan posisi antena dipole yang vertikal yang disebut dengan hole dari donat. Sinyal dari suatu antena Omni Directional radiasinya 360 derajat. Penguatan tertinggi terlihat saat tekanan berada di puncak bagian donat.

Gambar 2.2 Antena Donat Dipole

Radiasi dari antena dipole sama dalam semua arah di setiap sumbu axisnya, tetapi radiasinya tidak terlalu panjang dari kawatnya sendiri. Gambar bagian samping dari radiator antena dipole seperti gelombang radiasi pada Gambar 2.2. Gambar ini juga mengilustrasikan bentuk antena dipole seperti angka 8 dalam bentuk-bentuk radiasinya jika digambarkan dari samping seperti antena yang tegak lurus. Gambar 2.3 menunjukkan cakupan area dengan penguatan terbesar dari antena Omni Directional dan juga pada Gambar 2.4 ditunjukkan cakupan area dengan penguatan terbesar dari antena Omni Directional.

Gambar 2.4 Cakupan area dengan penguatan terbesar dari antena Omni Directional

Antena Omni Directional umumnya digunakan untuk desain point-to-multipoint dengan menggunakan topologi star, dan dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Hubungan Point-to-Multipoint

2.2.4 Antena Semi Directional

Antena Semi Directional terdiri dari bermacam-macam bentuk dan jenis. Beberapa tipe antena Semi Directional yang sering digunakan bersama wireless LAN adalah antena Patch, Panel dan Yagi. Pada Gambar 2.6 menunjukkan contoh antena Semi Directional.

Antena Semi Directional sering memancarkan dalam bentuk hemispherical atau pola lingkup silinder seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Jangkauan Antena Semi Directional

Selanjutnya pada Gambar 2.8 menggambarkan hubungan antara dua bangunan yang menggunakan antena Semi Directional.

Gambar 2.8. Hubungan Point-to-Point Menggunakan Antena Semi Directional

2.2.5 Antena High Directional

Antena Highly Directional memiliki daerah pancaran sinyal yang terbatas dari tipe antena apapun dan mempunyai gain yang besar dari ketiga group antena tetapi antena jenis ini mempunyai beamwidth yang sangat terbatas dan harus ditujukan secara akurat satu sama lain. Pada Gambar 2.9 menunjukkan bentuk pola radiasi antena Highly Directional.

Antena Highly Directional secara khusus berbentuk cekung atau berbentuk piringan satelit. Contoh dari antena Highly Directional, yakni antena parabolic dan antena grid, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.10. Antena jenis ini cocok untuk jarak jauh dan untuk hubungan wireless point-to-point dan memancarkan pada jarak hingga 25 mil (42km) [4].

Gambar 2.10 Contoh Antena Highly Directional

2.3. Indoor Ceiling Mount Antenna

Antena ini merupakan salah satu antena Omni Directional yang meradiasikan sinyal ke semua arah secara horizontal, tetapi juga menunjukkan adanya direktivitas dalam arah vertikal dengan mengonsentrasikan energinya ke bentuk kue donat.

Kebanyakan antena ini mempunyai polarisasi vertikal, meskipun tersedia juga polarisasi horizontal. Omni Directional dengan polarisasi horizontal biasanya lebih mahal dibandingkan dengan omni berpolarisasi vertikal karena lebih kompleks dalam pembuatannya dan diproduksi dalam jumlah yang lebih sedikit [2].

Antena Ceiling Indoor (Ceiling Putih Antena) adalah antena penguat sinyal dalam ruangan yang sangat usefull bagi pemakainya yang bekerja pada frekuensi 1710-2500 MHz dan telah didesain secara exclusive, antena ini dapat menaikkan penangkapan sinyal yang ada sampai 2 – 4 dBi sehingga radius sinyal yang

dipancarkan bisa naik dari radius indoor antena standar. Penggunaan antena ini harus disertai repeater dan hanya untuk di indoor saja.

Antena ini juga memiliki fitur untuk Low VSWR Broadband, Compact Size Low Frofile, Ceiling Mount, N Female with pigtail dan memiliki spesifikasi model dengan bekerja pada frekuensi 1710 – 2500 MHz, radio frekuensi contact impedance 50 �, VSWR < 1,5 , dan gain 4 dBi, dimensi 73 x 184 mm, dan beratnya 0,5 kg [5].

Penggunaan antena CeilingIndoor ini cocok digunakan untuk basement lantai dasar atau lantai satu bangunan, ruko, rumah, gedung pabrik, toko, gedung parkir, maupun gedung perkantoran. Tujuan dari penggunaan antena ini adalah untuk memperbaiki kualitas sinyal dan trafik di dalam gedung yang memiliki kualitas sinyal jelek atau memiliki trafik yang sangat padat.

Kasus ini sering terjadi pada basement atau lantai dasar suatu gedung. Hal ini disebabkan karena redaman (loss) oleh bangunan terhadap daya sinyal dari dari BTS terdekat. Untuk memperbaiki level sinyal tersebut, maka diperlukanlah penguat sinyal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.11 [6].

Antena ini mempunyai sudut pancaran yang besar yaitu 360 derajat dengan daya lebih meluas dan jarak yang lebih pendek tetapi dapat melayani area yang luas. Antena ini biasanya tidak dianjurkan pemakaiannya karena sifatnya yang terlalu luas sehingga ada kemungkinan mengumpulkan sinyal lain yang akan menyebabkan interferensi.

Antena Ceiling Indoor ini bentuknya seperti lampu, yang apabila penutupnya dibuka, maka didalamnya terdapat bahan-bahan antena yang sebagian besar terbuat dari aluminium dan tembaga, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.12.

Secara umum geometri parameter antena Ceiling Indoor ini dapat ditunjukkan pada Gambar 2.13 dan parameter bidang antena inilah yang digunakan untuk mencari perhitungan gain dan VSWR secara teori.

Gambar 2.13 Geometri Parameter Bidang Antena Ceiling Indoor Keterangan :

R = jarak dari waveguide ke bidang corong antena B1(3,5 cm)

B1 = diameter bidang corong antena yang lebih luas (10,11 cm)

B2 = diameter bidang corong antena yang kecil (4 cm)

Antena ini mirip dengan antena Horn Konikal, maka untuk mencari parameter antena Ceiling Indoor ini sama cara dengan mencari parameter dari antena Horn Konikal. Untuk mencari parameter tersebut, terlebih dahulu harus ditentukan panjang gelombang antena di ruang bebas (�o) yang ditunjukkan pada Persamaan 2.1.

�

=

�1 2

2�

(2.1)

Setelah nilai (�) diperoleh, maka dicari frekuensi kerja antena secara teori yang ditunjukkan pada Persamaan 2.2 berikut ini.

�

=

�

� (2.2)

Maka panjang gelombang pada saluran transmisi antena Ceiling Indoor (∆�) dapat dihitung dengan Persamaan 2.3 berikut ini.

∆�

=

��

√�� (2.3)

dan impedansi karakteristik antena Ceiling Indoor ditentukan dengan Persamaan 2.4 sebagai berikut ini.

�� = 50∆�_� (2.4)

dimana,

�= �

2�� �(��+1)

2

Keterangan :

W = lebar saluran pencatu

�� = konstanta dielektrik antena (�� aluminium = 9,8)

C = kecepatan cahaya di ruang bebas ( 3x108m/s)

f = frekuensi kerja antena (frekuensi tengah antena) [7]

2.4 Parameter Antena

Kinerja dan daya guna suatu antena dapat dilihat dari nilai parameter-parameter antena tersebut. Beberapa dari parameter-parameter tersebut saling berhubungan satu sama lain. Parameter-parameter antena yang biasanya digunakan untuk menganalisis suatu antena adalah impedansi masukan, Voltage Wave Standing Ratio (VSWR), return loss, bandwidth, keterarahan, dan penguatan.

2.4.1 Impedansi Masukan

Impedansi masukan adalah perbandingan (rasio) antara tegangan dan arus. Impedansi masukan ini bervariasi untuk nilai posisi tertentu. Pada Persamaan 2.6 menunjukkan persamaan dari impedansi masukan dari suatu antena.

���(�) =��(�)

�̃(�) =

�0+[�−��� +Γ����] �0+[�−��� − Γ����]�

0 = �0�

1 +��2��

1− Γ��2��� (2.6)

Dimana Zin merupakan perbandingan antara jumlah tegangan (tegangan masuk dan tegangan refleksi (V)) terhadap jumlah arus (I) pada setiap titik z pada saluran,

berbeda dengan karakteristik impedansi saluran (Z0) yang berhubungan dengan tegangan dan arus pada setiap gelombang.

Pada saluran transmisi, nilai z diganti dengan nilai –�(�=−�), sehingga persamaan Persamaan 2.6 menjadi:

���(�) =��(�)

�̃(�) =

�0+[���� +Γ�−���] �0+[���� − Γ�−���]�

0 =�0�

1 +Γ�−�2��

1− Γ�−�2���

=�0�

�������+��0����� �0�����+���������

(2.7)

2.4.2 Voltage Standing Wave Ratio (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-). Perbandingan antara tegangan yang direfleksikan dengan yang dikirimkan disebut sebagai koefisien refleksi tegangan ( ), yaitu:

Γ= �0

− �0+

=��− �0

��+�0

(2.8)

dimana ZL adalah impedansi beban (load) dan Z0 adalah impedansi saluran lossless. Koefisien refleksi tegangan ( ) memiliki nilai kompleks, yang merepresentasikan besarnya magnitudo dan fasa dari refleksi. Untuk beberapa kasus yang sederhana, ketika bagian imajiner dari adalah nol, maka:

a. Γ=−1 : refleksi negatif maksimum, ketika saluran terhubung singkat b. Γ= 0 : tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaan matched sempurna. c. Γ= +1 : refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian terbuka.

Maka persamaan untuk mencari nilai VSWR adalah:

���� = �������

����_��� =

1 + |Γ|

1−|Γ| (2.9)

Kondisi yang paling baik adalah ketika VSWR bernilai 1 (S=1) yang berarti tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna. Namun kondisi ini pada praktiknya sulit untuk didapatkan. Oleh karena itu, nilai standar VSWR yang diijinkan untuk fabrikasi antena adalah VSWR≤2.

2.4.3 Pola Radiasi

Pola radiasi didefenisikan sebagai gambaran grafis dari sifat-sifat pancaran antena atau besaran yang menentukan ke arah mana sebuah antena memancarkan atau mendistribusikan energinya.

Berbagai macam model matematika telah dianjurkan untuk memprediksikan karakteristik radiasi dari radiator antena mikrostrip patch sirkular. Ungkapan mengenai daerah jauh diperoleh dengan menggunakan model rongga yang sederhana dan memenuhi syarat untuk tujuan praktis. Pola radiasinya dapat digambarkan dengan menggunakan Persamaan berikut ini.

�� = −�� ���0

2

�−��� �

� cos����′(�0�sin�) (3.0)

�_ϕ = ��� ���0

2

�−��0�

� sin��

��(�0�sin�)

�0�sin� cos� (3.1) Untuk mode dominan TM11 maka Persamaan di atas dapat disederhanakan menjadi: �_� = −����0

2 �−��0�

� cos� �1′(�0�sin�) (3.2) �_� =����0

2

�−��0

�0�sin�cos�sin� (3.3)

2.4.4 Gain (Penguatan)

Gain adalah perbandingan rapat daya maksimum suatu antena terhadap rapat daya maksimum dari antena referensi dengan daya masukan sama besar. Gain menentukan seberapa besar 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 ini dapat dihitung dengan Persamaan 3.4 berikut ini.

����= 4��(�,�)

���

(3.4)

Selain penguatan absolut, ada juga penguatan relatif. Penguatan relatif didefenisikan sebagai perbandingan antara perolehan daya pada sebuah arah dengan perolehan daya pada antena referensi pada arah yang direferensikan juga. Daya masukan harus sama di antara kedua antena itu. Akan tetapi, antena referensi merupakan sumber isotropic yang lossless. Secara umum dapat dihubungkan sebagai berikut [4].

� =� 4��(�,�)

�����������

(3.5)

Adapun cara lain untuk menghitung gain dari antena ini adalah dengan menggunakan Persamaan 3.6 sebagai berikut ini [8].

�= �

� = е.�

100 % (3.7)

Keterangan :

G = Gain Antena

D = Direktivitas antena

е = efesiensi antena (berkisar 60% sampai 70%) 2.4.5 Keterarahan (Directivity)

Keterarahan dari sebuah antena dapat didefenisikan sebagai perbandingan (rasio) intensitas radiasi sebuah antena pada arah tertentu dengan intensitas radiasi rata-rata pada semua arah. Intensitas radiasi rata-rata sama dengan jumlah daya yang diradiasikan oleh antena dibagi dengan 4π. Jika arah tidak ditentukan, arah intensitas radiasi maksimum merupakan arah yang dimaksud. Keterarahan ini dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 3.8 berikut ini.

� = �

�0

=4��

���� (3.8)

Apabila arah ini tidak ditentukan, maka keterarahan terjadi pada intensitas radiasi maksimum yang didapat dengan Persamaan 3.9, yaitu [4]:

���� =�0 = ����

�0

=4�����

Keterangan : D = keterarahan

D0 = keterarahan maksimum U = intensitas radiasi maksimum Umax = intensitas radiasi maksimum

U0 = intensitas radiasi pada sumber isotropic Prad = daya total radiasi

Adapun cara lain untuk menghitung direktivitas antena ini adalah menggunakan Persamaan 4.0 sebagai berikut ini [8].

��(��) = 10 ���10���� 4� �2(��

2_{)� (4.0)}

Keterangan :

��� = efisiensi antena berkisar antara 60% sampai 70% � = jari-jari tengah diameter bidang antena B2

2.4.6 Bandwith

Bandwidth suatu antena didefenisikan sebagai rentang frekuensi di mana kinerja antena yang berhubungan dengan beberapa karakteristik (seperti impedansi masukan, polarisasi, beamwidth, polarisasi, gain, efisiensi, VSWR, return loss) memenuhi spesifikasi standar. Bandwith dapat dicari dengan Persamaan 4.1 berikut ini.

��=�2 − �1

Keterangan :

�2 = frekuensi tertinggi �1 = frekuensi terendah �� = frekuensi tengah

Ada beberapa jenis bandwidth di antaranya:

a. Impedance bandwidth, yaitu rentang frekuensi di mana patch antena berada pada keadaan matching dengan saluran pencatu. Hal ini terjadi karena impedansi dari elemen antena bervariasi nilainya tergantung dari nilai frekuensi. Nilai matching ini dapat dilihat dari return loss dan VSWR. Nilai return loss dan VSWR yang masih dianggap baik adalah kurang dari -9,54 dBi.

b. Pattern bandwidth, yaitu rentang frekuensi di mana bandwidth, sidelobe, atau gain, yang bervariasi menurut frekuensi memenuhi nilai tertentu. Nilai tersebut harus ditentukan pada awal perancangan antena agar nilai bandwidth dapat dicari. c. Polarization atau axial ratiobandwidth adalah rentang frekuensi dimana polarisasi

(linier atau melingkar) masih terjadi. Nilai axial ratio untuk polarisasi melingkar adalah kurang dari 3 dBi.

2.4.7 Polarisasi

Polarisasi antena merupakan orientasi perambatan radiasi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh suatu antena di mana arah elemen antena terhadap permukaan bumi sebagai referensi arah. Dalam jaringan wireless, polarisasi dipilih dan digunakan untuk mengoptimalkan penerimaan sinyal yang diinginkan dan mengurangi derau dan interferensi dari sinyal yang tidak diinginkan. Pada Gambar 2.14 menunjukkan polarisasi antena.

Gambar 2.14 Polarisasi Antena

Ada empat macam polarisasi antena yaitu polarisasi vertikal, polarisasi horizontal, polarisasi circular dan polarisasi cross.

a. Polarisasi Vertikal

Antena dikatakan berpolarisasi vertikal jika elemen antena vertikal terhadap permukaan tanah. Polarisasi vertikal banyak digunakan pada jaringan wireless. Pada Gambar 2.15 menunjukk an polarisasi vertikal.

Gambar 2.15 Polarisasi Vertikal

b. Polarisasi Horizontal

Antena dikatakan berpolarisasi horizontal jika elemen antena horizontal terhadap permukaan tanah. Polarisasi horizontal digunakan pada beberapa jaringan wireless. Pada Gambar 2.16 menunjukkan polarisasi horizontal.

Gambar 2.16 Polarisasi Horizontal c. Polarisasi Circular

Polarisasi circular pernah digunakan pada beberapa jaringan wireless. Dengan antena berpolarisasi circular, medan elektromagnetik berputar secara konstan terhadap antena. Pada Gambar 2.17 menunjukkan polarisasi circular.

Gambar 2.17 Polarisasi Circular

Ada dua jenis turunan pada antena polarisasi circular berdasarkan cara membuatnya, yaitu left hand circular dan right hand circular. Medan elektromagnetik pada right hand circular berputar searah jarum jam ketika meninggalkan antena. Medan elektromagnetik pada left hand circular berputar berlawanan arah jarum jam ketika meninggalkan antena.

d. Polarisasi Cross

Polarisasi cross terjadi ketika antena pemancar mempunyai polarisasi horizontal, sedangkan antena penerima mempunyai polarisasi vertikal atau sebaliknya. Pada Gambar 2.18 menunjukkan polarisasi cross [4].

Gambar 2.18 Polarisasi Cross

2.5 Wireless Networking

Istilah jaringan komputer tanpa kabel merupakan terjemahan dari istilah wireless networking (jaringan wireless) yang berarti komunikasi data dalam sebuah jaringan komputer yang tidak memanfaatkan kabel sebagai media transmisi. Jaringan ini memanfaatkan gelombang mikro atau gelombang elektromaknetik.

Teknologi jaringan wireless ini mulai dikembangkan untuk mengatasi hambatan dimana pemasangan kabel sudah tidak dapat dilakukan karena kondisi medan yang sangat sulit atau karena instalasi kabel sudah tidak mungkin ditambah lagi. Disamping itu, teknologi ini juga digunakan untuk menjawab kebutuhan pemakai jaringan yang memiliki mobilitas yang tinggi yang membutuhkan fasilitas yang memungkinkan mereka untuk mengakses setiap saat di manapun mereka berada [9].

Berdasarkan ukuran fisik area yang dicakup, jaringan wireless terbagi menjadi beberapa kategori. Beberapa tipe jaringan wireless secara umum mempunyai

karakteristik yang hampir sama dengan jaringan kabel tradisional. Beberapa di antaranya adalah:

a. Personal Area Network ( PAN ) b. Local Area Network ( LAN )

c. Metropolitan Area Network ( MAN ) d. Wide Area Network ( WAN )

Secara garis besar perbandingan jaringan wireless secara umum terangkum pada Tabel 2.1 [10].

Tabel 2.1 Perbandingan Jaringan Wireless secara umum

TIPE wireless CAKUPAN KINERJA STANDAR METODE

PAN Perorangan Sedang

Bloototh, 802.15, dan

IrDA

Menggantikan kabel LAN Dalam Gedung Tinggi 802.11, Wi-Fi Ekstensi dari

jaringan kabel MAN Kota/Kawasan Tinggi 802.16,

WIMAX Fixed wireless WAN Negara/Dunia Rendah

Cellular

1G,2G,2,5G,3G-Next G

Mobile

2.5.1 Wi-Fi (Wireless Fidelity)

Jaringan Wireless LAN sangat efektif digunakan di dalam sebuah kawasan atau gedung. Dengan performa dan layanan yang dapat diandalkan, pengembangan jaringan Wireless LAN menjadi tren baru pengembangan jaringan menggantikan jaringan wired atau jaringan penuh kabel. WLAN digunakan untuk melayani aplikasi dan pengguna yang lebih banyak dari WPAN. Solusi dari pengembangan wireless LAN dapat mencakup sebuah kawasan rumah, kantor kecil, perusahaan, hingga ke area-area publik [11].

Teknologi wireless yang banyak digunakan saat ini adalah standard 802.11b yang disebut wireless fidelity atau Wi-Fi. Wi-Fi merupakan pembebasan dari jeratan kabel, sehingga pengguna jaringan dapat melakukan koneksi jaringan dimanapun, baik indoor maupun outdoor dalam range tertentu.

Akan tetapi, kebebasan ini tidak seluruhnya benar karena kita harus mengkonfigurasi dan menyertifikasi perangkat yang akan digunakan dengan Wi-Fi CERTIFIED. Sertifikasi tersebut berarti bahwa kita dapat melakukan koneksi di manapun jika peralatan kita kompatibel dengan produk-produk yang mempunyai logo sertifikasi Wi-Fi CERTIFIED. Pengembangan jaringan Wi-Fi (hotspot) telah merambah pada area-area seperti universitas, airport, dan area publik lainnya, yang telah berlomba-lomba mengembangkan kawasan hotspot ini.

Secara fungsional, sebuah kawasan hotspot menyediakan ketersediaan koneksi jaringan tanpa kabel di mana user menggunakan perlengkapan yang kompatibel untuk melakukan koneksi internet atau ke intranet, aktivitas e-mail, dan aktivitas jaringan lain. Peralatan yang digunakan tidak terbatas hanya Personal Computer atau laptop, akan tetapi peralatan mobile yang lain seperti PDA, telepon selular, notebook, atau peralatan game online lainnya.

Beberapa komponen dalam wi-fi (hotspot) adalah: a. Station yang mobile

b. Access Point

c. Switch, Router, Network Access Controller d. Koneksi Internet kecepatan tinggi

e. Internet Service Provider f. Wireless ISP [9]

Peralatan Wi-Fi tersedia secara “ off the shelf “ dari toko komputer, dan piranti Wi-Fi yang telah ditingkatkan dirancang untuk penggunaan ISP. Keuntungan Wi-Fi adalah sebagai berikut.

a. Ubiquitous (ada dimana-mana) dan netral terhadap vendor, setiap piranti akan bekerja dengan yang lain tak tergantung manufacture.

b. Biayanya terjangkau.

c. Hackable (dapat diakses untuk dimanupulasi; ada banyak “hack” untuk meningkatkan jangkauan dan kinerja jaringan Wi-Fi.

Kekurangan Wi-Fi adalah:

a. Dirancang untuk LAN, dan bukan WAN (Wide Area Network).

b. Menggunakan mekanisme CSMA. Hanya satu stasiun nirkabel yang dapat “berbicara” pada setiap saat, berarti satu pengguna dapat mendominasi waktu sumber daya jaringan [12].

Hal yang perlu dipahami dalam membangun sebuah kawasan wireless area adalah konfigurasi serta persyaratan apa yang harus dipenuhi serta untuk siapa wireless area ini diperuntukkan. Beberapa hal tersebut adalah ukuran lokasi cakupan, jumlah perkiraan user yang simultan, dan tipe pengguna wireless sasaran [10].

2.6 Simulator Ansoft HFSS v10.0

Ansoft HFSS versi 10.0 adalah software untuk program perancangan dan pemodelan yang merupakan struktur simulator frekuensi tinggi. Ansoft HFSS v10.0 merupakan suatu tampilan full-wave electromagnetic (EM) yang dirancang dalam 3D untuk Microsoft Windows umumnya oleh pemakai. Ansoft HFSS v10.0 juga dapat

mengkalkulasi atau menghitung parameter-parameter seperti frekuensi resonansi dan lainnya.

Ansoft HFSS versi 10.0 disini dipakai sebagai perancangan dan pemodelan untuk menggambar antena Ceiling Indoor dan memasukkan spesifikasinya, setelah dapat hasilnya lalu dibandingkan dengan hasil spesifikasi antena dari pabrik, apakah perbandingan dari ke duanya sama atau hampir sama ataupun berbeda. Selanjutnya pada Gambar 2.20 ditunjukkan suatu contoh tampilan pemodelan 3D dari simulator Ansoft HFSS v10.0.

Gambar 2.19 Contoh Tampilan 3D Ansoft HFSS v10.0

Ansoft HFSS v10.0 dapat digunakan untuk menghitung parameter-parameter dari antena dan frekuensi resonansi. Software ini juga secara khusus digunakan dalam bidang, yaitu:

a. Package Modeling-BGA, QFP, Flip-chip

b. PCB Board Modeling-Power/Ground Plane, Mesh Grid Ground, Backplane c. Silicon/GaAs-Induktor Spiral dan transformator

d. EMC/EMI-Shield Enclousures, Coupling, Radiasi medan jauh atau radiasi medan dekat

e. Komunikasi Antena-antena Dipole, antena Yagi, antena Mikrostrip, antena Grid, Frequensi Selective Surface (FSS), dan sebagainya.

f. Konektor –Koaksial, SFP/XFP, dan sebagainya.

Ansoft HFSS v10.0 merupakan simulator yang interaktif, dimana elemen dasar mesh-nya adalah tetrahedron.Tetrahedron membuat penyelesaian persoalan yang berhubungan dengan bentuk geometri tiga dimensi yang dapat disesuaikan bentuknya dengan keinginan pengguna, terutama bentuk yang memliki kelengkungan dan bentuk yang kompleks.

2.6.1 Instalasi Ansoft HFSS v10.0

Ansoft HFSS v10.0 memiliki syarat minimum untuk instalasi ke dalam komputer.Adapun syarat untuk instalasi ke dalam kompuer adalah sebagai berikut.

a. Sistem Operasi Windows XP (32/64 bit), Windows 2000, atau Windows server 2003.

b. Komputer ber-pentium (diusahakan Pentium 4 keatas). c. RAM minimum 128 Mb.

d. Memiliki minimum 8 Mb Video card. e. Mouse.

f. CD/DVD-ROM.

Adapun cara instalasi dari Ansoft HFSS v10.0 adalah sebagai berikut.

1. Dibuka folder Ansoft, jalankan autorun.exe sehingga akan muncul tampilan HFSS Instalation Shell, lalu akan muncul beberapa opsi, maka yang pertama yang dilakukan adalah memasang libraries (install libraries), lalu diikuti

langkah-langkah seterusnya dengan menekan tombol next dan dipilih direktori, dimana akan dipasang libraries tersebut.

2. Setelah dilakukan pemasangan libraries, maka dilanjutkan dengan memasang simulator Ansoft HFSS dengan menekan install software. Lalu diikuti perintah-perintah pemasangan perangkat lunak tersebut, kemudian pilih lokasi pemasangan Ansoft HFSS dan diikuti langkahnya dan proses instalasi dimulai dan siap digunakan.

2.6.2 Cara Kerja Ansoft HFSS v10.0

Ansoft HFSS adalah program yang sangat interakif dalam menampilkan model peralatan frekuensi radio secara tiga dimensi yang dibuat. Beberapa tahapan dalam Ansoft HFSS diantaranya adalah:

1. Membuat parameter dari suatu model – perancangan bidang, boundaries, dan excitation pada model yang dibuat.

2. Menganalisis model – pada tahapan ini model yang telah dibuat akan dianalisis dengan memasukkan frekuensi yang diinginkan dan bentangan frekuensi yang diinginkan.

3. Hasil – menampilkan hasil dalam bentuk laporan dua dimensi (gambar, tabel, grafik) maupun laporan dalam bentuk tiga dimensi.

4. Penyelesaian loop – proses mendapatkan hasil sepenuhnya otomatis.

2.6.3 Perancangan Dasar Model pada Ansoft HFSS v10.0

Perancangan model pada Ansoft dapat menggunakan bidang dua dimensi atau tiga dimensi tergantung dari model yang akan dibuat. Semakin kompleks model yang

akan dibuat maka semakin kompleks dan banyak pula bidang yang digunakan pada Ansoft. Untuk membuat model awal dari model yang diinginkan maka dilakukan dengan menekan kursor ke arah geometri pada Ansoft HFSS.

Setelah memilih bidang yang sesuai dengan model yang dibuat, maka yang dilakukan selanjutnya adalah masukkan beberapa nilai yang sesuai dengan model yang ingin dibuat. Misalkan membuat model kubus atau balok. Maka diarahkan kursor ke bentuk balok, lalu ditekan. Pada bidang koordinat Ansoft HFSS v10.0 yang akan digambarkan bentuk bidang balok tersebut.

2.6.4 Proses Pencarian Solusi Simulator Ansoft HFSS v10.0

Untuk mendapatkan grafik SWR suatu antena, bisa dicari dari nilai koefisien pantul ( Г ) dan koefisien pantul ini erat hubungannya dengan parameter S. Sebelum mengkomputasi nilai SWR kedalam grafik, maka HFSS menghitung dulu nilai matrik parameter S pada suatu struktur port tertentu dalam setiap frekuensi dan hal ini dilakukan dengan skema seperti Gambar 2.20.

Dari Gambar 2.20 dapat dijelaskan bahwa:

a. Tipe solusi yang digunakan pada simulator Ansoft HFSS v10.0 ada 3, yaitu driven modal, driven terminal, dan eigenmode. Untuk pemodelan tentang antena, saluran mikrostrip, dan waveguide, dipergunakan tipe solusi driven modal. Tipe ini dipergunakan karena merupakan tipe khusus untuk mengkalkulasi mode dasar parameter S untuk elemen pasif berstruktur frekuensi tinggi yang arus tegangannya dikendalikan oleh sumber generator. b. Parametric model adalah susunan yang terdiri dari bentuk geometri dan

material yang tersusun didalamnya, yang akan membangun bentuk pemodelan simulasi. Pada tahap ini juga diberikan pembatasan lingkup pada device pemodelan (Boundaries) dan didefenisikan letak pencatuan model (Excitation).

c. Sebelum proses simulasi pencarian solusi dilakukan maka harus

diinisialisasikan parameter analisa terlebih dahulu (solution setup). Parameter ini meliputi:

1. Frekuensi unit. Parameter ini berfungsi untuk menentukan nilai frekuensi kerja mesh dalam proses pencarian solusi yang menggunakan sistem adaptive mesh.

2. Nilai maksimum jumlah siklus mesh. Nilai ini adalah kriteria nilai jumlah siklus mesh untuk menghentikan proses pencarian solusi adaptive.

3. Delta S. Nilai ini adalah nilai perubahan didalam magnituda parameter S antara dua lintasan yang saling berhubungan.

Pada tahap ini juga diberikan nilai range frekuensi (frequency sweep) yang merupakan range frekuensi yang akan dicari nilai solusinya [4].

BAB 3

PEMODELAN INDOOR CEILING MOUNT ANTENNA SEBAGAI

PENGUAT SINYAL WI-FI MENGGUNAKAN SIMULATOR

ANSOFT HFSS VERSION 10.0

3.1

Pemodelan Dasar pada Ansoft HFSS v10.0

Ansoft HFSS v10.0 disini dapat dimodelkan menggunakan dua dimensi atau tiga dimensi tergantung dari model yang kita rancang. Semakin kompleks model yang akan dibuat maka semakin kompleks dan banyak pula bidang yang akan digunakan pada Ansoft. Untuk membuat model awal dari model yang kita inginkan maka dilakukan dengan menekan kursor ke arah geometri pada Ansoft HFSS seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.1.

Satu dimensi dua dimensi tiga dimensi

Gambar 3.1 Geometri pada Ansoft HFSS v10.0

Apabila model yang dibuat telah sesuai dengan bidang yang dibuat, maka yang dilakukan selanjutnya adalah memasukkan beberapa nilai yang sesuai dengan model yang ingin dibuat.

Pada bidang koordinat Ansoft HFSS akan digambarkan bentuk bidang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Bentuk bidang kerucut pada Ansoft HFSS v10.0

3.2 Inisialisasi Model

Yang dimaksud dengan inisialisasi model adalah pemberian nilai awal dalam angka maupun koordinat dari model yang akan dimodelkan. Satuan model yang dibuat dapat diatur dengan cara menekan 3D Modeler kemudian Units lalu pilih cm. Setelah model dibuat maka akan muncul Property window yang memiliki dua jenis tab, yaitu tab Command dan tab Attribute pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Property Window yang tampil setelah model dibua t Pada tab Command, akan ada beberapa opsi, yaitu Coordinate System Center Position, Axis, Radius, dan Height. Prinsip dari pengaturan koordinat ini sama dengan

yang dipelajari pada pembuatan grafik pada aplikasi sehari-hari. Position berfungsi untuk meletakkan model pada koordinat yang dinginkan pada sumbu x, sumbu y, dan sumbu z. Radius berfungsi untuk memasukkan panjang garis yang bekerja pada sumbu X dalam artian ini berarti menentukan lebar dari kerucut (Cone), sedangkan Height untuk memasukkan panjang garis yang bekerja pada sumbu Z. Property window pada Gambar 3.3 hanya muncul ketika akan dibuat suatu model dalam bentuk kerucut (Cone). Jika model lainnya seperti balok atau kubus yang akan dibuat, maka akan muncul parameter yang lain.

Pada tab Attribute terdapat beberapa pilihan. Pada kolom Name berfungsi untuk menamai model, pada kolom material berisi jenis bahan yang digunakan oleh model. Color berfungsi untuk mengubah warna model, sedangkan Transparent berfungsi membuat model menjadi transparan. Transparent dapat diatur sesuai dengan kebutuhan, seperti pada Gambar 3.4

Gambar 3.4 Property window dengan tab Attribute

Setelah proses inisialisasi selesai, maka langkah selanjutnya adalah memasukkan beberapa pengaturan yang mendukung model. Pada Project Manager

seperti Gambar 3.5 berisi pengaturan-pengaturan model yang sesuai dengan yang diinginkan.

Gambar 3.5 Project Manager Windows pada Ansoft HFSS v10.0

3.3 Menjalankan Hasil Rancangan

Setelah hasil rancangan model yang dibuat telah selesai, maka rancangan harus dijalankan. Untuk mengecek apakah hasil rancangan sudah berjalan dengan baik maka harus menekan HFSS lalu Validation Check. Jika terjadi kesalahan atau error, dilakukan pengecekan lagi pada Project Manager. Setelah rancangan dapat berjalan dengan lancar, maka selanjutnya yang dilakukan adalah menganalisa rancangan tersebut dengan cara menekan HFSS kemudian Analyze All. Lalu program ini akan melakukan perhitungan terhadap model yang dibuat dengan lama waktu tergantung kerumitan model yang dibuat.

3.4 Aplikasi Ansoft HFSS v10.0

Pemodelan pada Ansoft dapat digunakan untuk berbagai antena seperti antena Ceiling Indoor, antena Yagi, antena Horn, dan lain sebagainya. Pada Gambar 3.6 memperlihatkan salah satu dari aplikasi Ansoft HFSS untuk antena Yagi.

Gambar 3.6 Salah satu aplikasi dari Ansoft HFSS yaitu antena Yagi

3.5 Spesifikasi Model Indoor Ceiling Mount Antenna sebagai Penguat Sinyal Wi-Fi

Pada Gambar 3.7 menunjukkan bentuk antena dan pada Tabel 3.1 menunjukkan spesifikasi dari antena Ceiling Indoor sebagai penguat sinyal Wi-Fi. Antena ini menyerupai lampu, yang bahan luarnya terbuat dari plastik dan bagian dalam antena terbuat dari aluminium dan juga tembaga pada waveguidenya.

Gambar 3.7 Antena Indoor Ceiling

Tabel 3.1 Spesifikasi antena Ceiling Indoor sebagai Penguat Sinyal Wi-Fi Electrical Specifications :

Freq.Range (MHz) 1710 – 2500

Polarization Vertikal

Half-Power Horizontal

Beamwidth (º ) 360

Electrical Down Tilt (º) 30

Gain (dBi) 4

VSWR ≤ 1,5

Impedance (Ω) 50

Maximum Input Power (W) 100 Ligthning Protection Direct ground Mechanical Spesifications :

Connector Type N-Female Antenna Weigth (kg) 0,5 Weigth of Fixing Kits 0,1 Operating Temprature (ºC) -55 – 65

Material :

Material Aluminium Alloy Installation Kits Plastic

3.5.1 Karakteristik Antena

Pada rancangan model antena ini, diinginkan mampu bekerja pada frekuensi 1710 MHz-2500 MHz. Hal ini berarti, frekuensi resonansinya pada saat simulasi

adalah 1710 MHz-2500 MHz (1,71 GHz-2,5 GHz) dengan frekuensi tengahnya 2,105 GHz. Frekuensi tengah resonansi inilah yang selanjutnya akan menentukan parameter-parameter lainnya pada saat simulasi, seperti dimensi reflektor dan elemen antena, serta lebar saluran pencatu. Pada rentang frekuensi tersebut diharapkan antena memiliki atau mendekati parameter VSWR ≤1,5 dan gain 4 dBi.

3.6 Perancangan Model Indoor Ceiling Mount Antenna

Perancangan model Indoor Ceiling Mount Antenna pada simulator Ansoft terdiri atas beberapa tahapan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.8.

Pembuatan Model Antena

Pengaturan Nilai Saluran Pencatu

Pengaturan Boundaries

Menentukan Arah Pancaran Antena

Analisis Model

Hasil

Apakah sesuai dengan Hasil yang diinginkan ?

Kesimpulan

Selesai

Tidak

ya Mulai

mengukur dimensi antena dan menentukan frekuensi

kerja,VSWR,gain

3.6.1 Parameter Pemodelan

Model Indoor Ceiling Mount Antenna yang akan dimodelkan memiliki tinggi dan diameter elemen yang ditunjukkan pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Parameter Indoor Ceiling Mount Antenna Nama Elemen Tinggi (cm) Diameter Atas

(cm) Diameter Bawah (cm) Reflektor Cone_1 Cone_2 Cone_3 Cylinder_1 0,12 6 3,82 1,3 0,7 18 10,11 4 0,5 0.6 18 0,5 10.11 0,5 0,6

3.6.2 Pembuatan Model Indoor Ceiling Mount Antenna

Sebelum melakukan pembuatan antena Ceiling Indoor ini, terlebih dahulu dilakukan pemilihan solusi penyelesaian, dengan cara dipilih HFSS kemudian Solution type lalu dipilih Driven Modal. Kemudian dilakukan pengaturan satuan dengan cara pilih Unit lalu pilih cm. Selanjutnya dilakukan pengisian parameter untuk memudahkan proses pemodelan. Untuk mengisi parameter tersebut pilih HFSS kemudian Design Properties. Pilih add untuk memasukkan nilai parameter dapat dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Variabel Pemodelan Indoor Ceiling Mount Antenna

3.6.2.1 Memodelkan Reflektor

Reflektor merupakan elemen yang terpanjang diantara elemen-elemen yang lain. Adapun langkah memodelkan reflektor adalah:

a. Pilih menu Draw lalu Cylinder.

b. Kemudian akan muncul Property Windows. Pada tab Attribute, diberi nama reflector pada bagian Name, lalu pada bagian Material ganti menjadi aluminum seperti pada Gambar 3.10.

c. Pada tab Command pada bagian Center Position diberi nilai 0cm, 0cm, 0cm. Pada bagian Radius diberi nilai reflektor/2, dan pada Height ditulis 0.12 cm seperti pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Koordinat Reflektor

3.6.2.2 Memodelkan Driven Elemen

Indoor Ceiling Mount Antenna ini memiliki 3 driven elemen, yaitu Cone_1, Cone_2, Cone_3. Adapun langkah-langkah memodelkan elemen tersebut adalah:

a. Pilih Draw lalu pilih Cone

b. Pada Property Window terdapat 2 (dua) buah tab Attribute dan tab Command. Pada tab Attribute, bagian Name diisi dengan nama Cone_1, pada bagian Material diganti bahan vaccum menjadi Aluminum seperti Gambar 3.12.

Gambar 3.12 Pemberian nilai Driven Elemen pada tab Attribute

c. Pada tab Command, bagian Center, Position diisi nilai 0,0,0.7 (cm), UpperRadius diisi nilai 10.11/2, Lower Radius 0.5/2 (cm), dan Height 6/2 (cm) seperti pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Koordinat Driven Elemen 1

d. Untuk elemen lainnya seperti driven elemen 2, driven elemen 3, dilakukan cara yang sama kecuali driven elemen 3, materialnya diubah menjadi copper dan dilakukan cara yang sama tetapi dengan nama dan jarak yang berbeda. Jarak antar driven elemennya dapat dilihat pada Tabel 3.2 sebelumnya.

3.6.3 Perancangan Saluran Pencatu

Saluran pencatu yang digunakan pada perancangan ini diharapkan mempunyai atau paling tidak mendekati impedansi masukan sebesar 50 Ω. Saluran pencatu ini diletakkan diantara reflektor dan elemen pertama Langkah-langkah untuk merancang saluran pencatu adalah sebagai berikut.

a. Pilih menu 3D modeler kemudian Grid Plane lalu pilih YZ. b. Selanjutnya pilih menu Draw kemudian Rectangle.

c. Kemudian akan muncul Property Window yang terdiri dari 2 buah tab. Pada tab Attribute, bagian Name diberi nama Rectangle_1. Kemudian pada tab Command, dimasukkan pada bagian Position, diisi nilai 0,-0.25,0 (cm), dan pada Ysize diisi dengan nilai 0.6/2 cm, selanjutnya Zsize dengan nilai 0.7 cm seperti pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14 Koordinat Saluran Pencatu

d. Selanjutnya pada Project Manager pilih Excitation, klik kanan pada bagian tersebut kemudian dipilih Assign lalu Lumped Port, kemudian dimasukkan nilai pada Resistance sebesar 50 Ohm, seperti Gambar 3.15.

Gambar 3.15 Nilai Resistansi pada Saluran pencatu e. Kemudian dipilih Next dan dipilih New Line seperti pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16 Saluran Pencatu Pada Driven Elemen

f. Selanjutnya tarik arah garis pada persegi yang telah dibuat seperti pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17 Arah garis pada Saluran Pencatu

3.6.4 Perancangan Ruang Batasan (Boundaries)

Boundaries atau ruang batasan ini dibuat untuk mendapatkan hasil pola radiasi yang maksimal. Ruang batasan juga diibaratkan medium penghantaran sinyal seperti udara ataupun hampa udara. Pada pemodelan ini menggunakan ruang udara. Langkah-langkah perancangan ruang batasan ini adalah:

a. Dipilih menu Draw lalu dipilih Cylinder.

b. Kemudian akan muncul kotak Property Window. Terdiri dari 2 buah tab. Pada tab Attribute, bagian Name diberi nama udara. Bagian material diganti dari vaccum menjadi air. Diatur besarnya Transparent dengan nilai 0,8, seperti pada Gambar 3.18.

Gambar 3.18 Koodinat ruang batasan pada tab Attibute

c. Pada tab Command, diberi nilai pada Position yaitu 0,0,-0.15 (cm) dan Radiusnya 18 cm, dan Heightnya 6 cm seperti pada Gambar 3.19.

Gambar 3.19 Koordinat ruang batasan pada tab Command

d. Selanjutnya pada menu HFSS dipilih Boundaries, lalu dipilih Assign dan terakhir pilih Radiation.

3.6.5 Menentukan Arah Pancaran

Fungsi dari Arah pancaran disini adalah untuk mengetahui bentuk pancaran dari Indoor Ceiling Mount Antenna yang dimodelkan. Untuk menentukan arah pancaran tersebut terdapat beberapa langkah-langkah, yaitu:

a. Dipilih menu HFSS, selanjutnya dipilih Radiation kemudian Insert Far FieldSetup lalu Infinite Sphere.

b. Diatur nilai sudut pancaran pada Phi dan Theta. Pada Phi diisi nilai Start dengan 0 deg, Stop dengan nilai 360 deg, dan Stop size dengan 90 deg. Pada Theta dimasukkan nilai seperti pada gambar 3.20.

Hasil akhir dari perancangan simulasi diatas akan menghasilkan sebuah bangunan antena Ceiling Indoor yang telah kompleks, ditunjukkan seperti gambar 3.21 dibawah ini.

Gambar 3.21 Hasil Rancangan Antena Ceiling Indoor

3.7 Perhitungan Indoor Ceiling Mount Antenna secara teori

Setelah semua langkah perancangan dilakukan dengan menggunakan simulator Ansoft HFSS v.10.0 dan telah disimulasikan, maka didapat parameter yang diinginkan pada Tugas Akhir ini antara lain besar nilai VSWR dan gain, dilakukanlah perhitungan parameter antena secara teori.

Untuk melakukan perhitungan VSWR dan gain secara teori maka ada beberapa parameter antena yang digunakan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.13, yaitu :

a. Diameter corong antena yang lebih luas atau B₁ (10,11 cm) b. Jari-jari tengah corong antena B₂ (2 cm)

c. Jarak dari bidang Waveguide ke corong antena B₁ (3,5 cm)

Sebelum melakukan perhitungan VSWR dan gain secara teori, maka dilakukan pencarian panjang gelombang di ruang bebas secara teori dengan menggunakan Persamaan 2.1, hasilnya sebagai berikut.

� = �1

2

2.� =

0,10112m

2.0,035 m=

0,01022121 m

0,07 m = 0,146017285 m = 14,6 mm

Keterangan :

�1 = Parameter dari antena yaitu diameter bidang corong antena yang paling luas untuk perhitungan secara teori

R = Parameter dari antena yaitu Jarak dari bidang Waveguide ke corong antena B1

Setelah didapatkan panjang gelombang di ruang bebas, maka dilakukanlah pencarian frekuensi kerja antena secara teori dengan menggunakan Persamaan 2.2, sebagai berikut ini.

�=�

� =

3�108

0,146017285 m= 20,54551281�10

8 _{= 2,054. 10}9

Setelah nilai frekuensi kerja secara teori diperoleh, maka dihitung panjang gelombang pada saluran transmisi dengan Persamaan 2.3 sebagai berikut.

∆�

=

λ₀ √��

=

14,6

√9,8

=

4,664536741 m = 4,6 mm

dan untuk mencari impedansi masukannya menggunakan Persamaan 2.4 berikut ini.

dimana, �= �

2�� �(��+1)

2

�= �

2.��.�(��+1)

2

= 3. 10

8

2. (2,054�109_.�(9,8+1) 2

= 0,031751407 m = 3,17 mm

Maka impedansi beban adalah:

�� = 50_�∆� = 50

4,6

3,17= 72,55520505 Ω

Dari nilai impedansi beban diatas maka dicari koefisien refleksi (�) dengan menggunakan Persamaan 2.8, dan hasilnya adalah sebagai berikut.

� =��−��

��+�_� =

72,55520505−50

72,555520505 +50 = 0,184041184 Ω

Selanjutnya dari nilai koefisien diatas maka dicari VSWR secara teori dengan menggunakan Persamaan 2.9, dan adapun hasilnya sebagai berikut.

���� = 1 + |�| 1−|�|

����= 1 + |0,184041184|

1−|0,184041184|=

1,184041184

0,815458816= 1,451493848

Sedangkan untuk pencarian direktivitas, yaitu dengan cara menggunakan Persamaan 4.0, dan hasilnya sebagai berikut.

��(��) = 10 ���10���� 4� �2(�.�

2_)�

��(��) = 10 ���₁₀�70%4.3,14

14,62 (3,14. 2 2_)�

= 10

�

0,7

12,56

= 10[0,7.0,058922874.12,56] = 5,180499156

Keterangan :

a = Parameter dari antena yaitu jari-jari tengah bidang corong antena B₂

Setelah direktivitas didapatkan, maka dilakukanlah pencarian untuk gain dengan menggunakan Persamaan 3.7 , dan hasilnya sebagai berikut ini.

� = е.�

100%=

70% � 5,180499156

100% = 3,62634949409 dBi

Dari perhitungan antena secara teori telah didapatkan hasil parameter-parameter dari Indoor Ceiling Mount Antenna, yaitu perolehan untuk gain sebesar 3,62634949409 dBi dan VSWR sebesar 1,451493848.

BAB 4

ANALISIS SIMULASI MODEL INDOOR CEILING MOUNT

ANTENNA

4.1 Umum

Pada Bab ini akan ditampilkan hasil simulasi dari model indoor ceiling mount antenna untuk aplikasi penguat sinyal wireless yang dirancang pada bab sebelumnya. Adapun hasil yang akan dibahas adalah gain dan VSWR.

4.2 Proses Validation Check

Didalam proses Validation Check akan diperiksa kebenaran bentuk model antena, radiasi, ruang batasan, dan lainnya. Apabila terdapat kesalahan, maka proses selanjutnya tidak dapat dilanjutkan.

Langkah selanjutnya adalah menganalisis model antena yang dibuat. Untuk menjalankan simulasi dari model yang dibuat, yaitu dengan cara dipilih menu HFSS lalu dipilih Add Solution Setup, maka akan muncul Window Solution Setup. Pada Setup Name diberi nama Setup1, lalu pada bagian Solution Frequency dimasukkan nilai 2.105 GHz, kemudian dimasukkan nilai 20 pada Maximum Number of Passes seperti pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Nilai Solusi frekuensi yang diinginkan

Setelah dimasukkan nilai frekuensi yang diinginkan, kemudian dipilih OK, ini adalah Setup1. Langkah selanjutnya adalah mengatur nilai awal dan akhir frekuensi. Pembatasan nilai frekuensi ini bertujuan untuk membatasi rentang frekuensi antena agar lebih mudah dalam menganalisa. Untuk membatasi nilai tersebut dilakukan dengan cara memilih menu HFSS lalu Analisys Setup kemudian Add Sweep.

Selanjutnya dipilih Setup1 kemudian pilih OK. Setelah proses ini, maka pilih Edit window Sweep, kemudian dipilih Fast pada bagian Sweep Type, lalu pada bagian Frequency Setup Type dipilih Linear Count. Frequency Start diatur pada 1,7 GHz dan Stop pada 2,5 GHz seperti pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Pengaturan nilai awal dan akhir frekuensi

Lalu kemudian dipilh OK. Selanjutnya model yang telah dibuat akan dianalisis, ini bertujuan untuk mengetahui apakah model yang telah dibuat telah benar atau tidak. Langkah untuk menganalisa model ini dengan memilih menu HFSS kemudian dipilih Validation Check. Ada beberapa hal yang akan di-check untuk menandakan semua model yang dibuat telah benar dan dapat dilanjutkan untuk dianalisa hasilnya. Jika semua check list telah benar semua, maka model antena yang telah dibuat telah benar. Gambar 4.3 menunjukkan tidak terjadi kesalahan pada antena yang dimodelkan dapat dibuktikan dari hasil Validation Check yang telah benar.

Gambar 4.3 Validation check tidak terdapat kesalahan

Jika terdapat error (kesalahan) dalam pengecekan tersebut, maka langkah selanjutnya tidak dapat dilanjutkan. Setelah melewati Validation Check, langkah selanjutnya adalah menganalisa keseluruhan semua model yang telah dibuat. Untuk menganalisa keseluruhan model ini dengan cara memilih HFSS kemudian dipilih Analize All. Proses Analize All akan berlangsung lebih dari 30 menit.

4.3 Menampilkan Hasil Simulasi

Setelah proses analisa tersebut telah selesai, maka dapat ditampilkan hal yang ingin dibuktikan. Dalam Tugas Akhir ini akan ditampilkan gain dan grafik VSWR.

4.3.1 Gain

Untuk menampilkan gain, langkahnya adalah dengan memilih menu HFSS kemudian dipilih Result lalu dipilih Create Report. Pada Report type diatur menjadi Far Field dan pada Display Set menjadi Data Table, kemudian dipilih OK. Lalu muncul Window Trace, pada Solution diatur menjadi Setup1 : Last Adaptive kemudian pada Geometry dipilih Infinite Sphere1. Selanjutnya pada tab Y, diatur Category menjadi Gain Total dan Function menjadi dB, seperti pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Pengaturan Window Traces untuk Gain

Selanjutnya dipilih Add Trace, kemudian Done. Maka akan muncul tabel gain. Tabel 4.1 menunjukkan nilai gain yang didapat dari modelyang telah dibuat.

Tabel 4.1 Gain yang didapat

Dari Tabel 4.1 yang ditunjukkan, dapat dilihat bahwa pencapaian gain tertinggi dari hasil simulasi model antena yang dibuat adalah sebesar 5,172606 dBi pada posisi 35 derajat.

4.3.2 VSWR

Untuk menampilkan grafik VSWR, langkahnya adalah dengan memilih menu HFSS kemudian dipilih Result, lalu dipilih Create Report. Pada Report Type diatur menjadi Modal Solution Data dan pada Display Set menjadi Rectangular Plot, lalu dipilih OK. Maka akan muncul Window Trace, pada bagian Solution diatur menjadi Setup1:Sweep1. Kemudian pada tab Y diatur Category menjadi VSWR, selanjutnya pada bagian quantity menjadi VSWR(lumpport1) seperti pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Pengaturan Window Traces untuk VSWR

Selanjutnya dipilih Add Trace, kemudian dipilih Done. Maka akan muncul grafik VSWR yang didapat dari model yang dibuat.

Gambar 4.6 Grafik VSWR Indoor Ceiling Mount Antena yang dimodelkan Dari Grafik 4.6, nilai VSWR yang diperoleh dapat dilihat bahwa pada frekuensi kerjanya atau frekuensi tengah antenanya 2,10 GHz adalah 1,37. Sedangkan pada frekuensi 1,7 GHz terlihat VSWR nya 2,48 dan VSWR nya terlihat menurun pada frekuensi 2,11 GHz sebesar 1,35 dan pada frekuensi 2,5 GHz naik VSWR nya sedikit sebesar 1,48. Hasilnya telah memenuhi karena VSWR simulasi berada dibawah VSWR data fabrikasi, yaitu ≤1,5.

4.4 Analisa Pencapaian Antena

Tabel 4.2 memperlihatkan perbandingan data hasil simulasi dengan spesifikasi fabrikasi dan juga secara teori dari antena Ceiling Indoor.

Tabel 4.2 Pencapaian spesifikasi antena pada frekuensi 1710 MHz-2500MHz

PARAMETER ANTENA

NILAI

FABRIKASI SIMULASI TEORI

Frekuensi Kerja

1710-2500MHz 1710-2500MHz

2,054 GHz (2054 MHz)

VSWR ≤ 1,5 1,37 1,451493848

Gain 4 dBi 5,172606 dBi 3,62634949409 dBi

Dari Tabel 4.2, dapat diketahui bahwa antena Ceiling Indoor yang dirancang pada Tugas Akhir ini telah mampu memenuhi pencapaian parameter yang diinginkan. Pada saat simulasi, nilai VSWR sebesar 1,451493848 dan pengujian secara teori 1,37 telah memenuhi hasil pencapaian parameter yang diinginkan karena berada dibawah 1,5. Diketahui sebelumnya bahwa nilai VSWR hasil fabrikasi yang paling baik yaitu

≤1,5 yang berarti tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching sempurna.

Pada gain, hasil yang didapatkan pada saat simulasi adalah sebesar 5,172606 dBi, sedangkan gain dari pabrikan yaitu 4 dBi, dan beda selisih 1,172606 dBi dari hasil fabrikasi. Hal ini disebabkan karena simulasi masih kurang teliti dan tidak memperhitungkan tingkat temperatur dan kelembapan udara, tetapi pada saat pengukuran pabrikan temperatur dan tingkat kelembapan berpengaruh pada propagasi gelombang dan resistansi udara yang dapat mempengaruhi hasil gain. Sedangkan pada perhitungan secara teori didapatkan gain sebesar 3,62634949409 dBi mendekati hasil

pabrikasi dan beda selisih sebesar 0,37365050591 dBi dan mendekati gain hasil data fabrikasi. Hal ini disebabkan karena alat penguji yang digunakan pada fabrikasi lebih teliti dan lebih canggih dari simulator Ansoft HFSS v10.0.

Pada frekuensi kerja antena pada simulasi adalah 1710-2500 MHz dan secara teori adalah 2,054 GHz (2054 MHz) telah memenuhi frekuensi kerja dari fabrikasi karena berada pada rentang frekuensi 1,710 GHz sampai 2,5 GHz (1710-2500 MHz).

4.5 Analisa Perbandingan Parameter VSWR secara Teori dengan Simulasi Hasil data pencarian VSWR secara teori diperlihatkan pada Tabel 4.3 dibawah ini.

Tabel 4.3 Hasil Data VSWR secara Teori

f(GHz) ��(mm) W(mm)

Zin=50*�� /W (�)

� =Zin-50/Zin+50

VSWR=1 +�/1-� 1.7 0.564 0.37970425 59.88 0.089916272 1.1976 1.8 0.532 0.358609569 63.38 0.118010231 1.2676 1.9 0.504 0.339735381 66.92 0.144714335 1.3384 2 0.479 0.322748612 70.44 0.169711059 1.4088 2.105 0.455 0.306649513 74.12 0.19432807 1.4824 2.2 0.436 0.293407829 77.66 0.216669278 1.5532 2.3 0.417 0.280650967 80.97 0.236466366 1.6194 2.4 0.399 0.268957177 84.59 0.257002749 1.6918 2.5 0.383 0.25819889 88.19 0.276358637 1.7638

Sedangkan hasil data pencarian secara simulasi dapat ditunjukkan pada Tabel 4.4 berikut ini.

Tabel 4.4 Hasil Data VSWR secara Simulasi

f (GHz) VSWR

1.7 2.48

1.8 2.16

1.9 1.87

2.0 1.60

2.1 1.37

2.2 1.23

2.3 1.22

2.4 1.33

2.5 1.48

Pada tahap ini, hasil data simulasi dan teori diolah datanya menggunakan perangkat lunak Microsoft Office Excel 2007. Data VSWRnya diolah seperti Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Data VSWR yang diolah datanya menggunakan Microsoft Office Excel 2007

Frekuensi (GHz) Simulasi Teori

1.7 2.48 1.20

1.8 2.16 1.27

1.9 1.87 1.34

2 1.6 1.41

2.1 1.37 1.48

2.2 1.23 1.55

2.3 1.22 1.62

2.4 1.33 1.69

2.5 1.48 1.76

Data pada Tabel 4.5 diolah datanya dan hasil kurvanya ditunjukkan pada Gambar 4.7 Pada gambar tersebut menunjukkan kurva perbandingan data hasil simulasi dengan hasil data secara teori.

Gambar 4.7 Perbandingan Hasil Data VSWR Simulasi dengan Teori

Pada Gambar 4.7 dapat dilihat bahwa, adanya perbedaan kurva yang signifikan antara hasil simulasi dengan hasil secara teori. Pada kurva VSWR secara teori, dimulai pada frekuensi 1,7 GHz kurvanya naik terus sampai frekuensi 2,5 GHz. Pada kurva VSWR secara simulasi, dimulai pada frekuensi 1,7 GHz kurvanya naik lalu menurun terus sampai frekuensi 2,3 GHz, lalu kurvanya sedikit naik sampai frekuensi 2,5 GHz. Meskipun perbedaannya demikian pada rentang yang diinginkan (1,71 GHz - 2,5GHz) telah mampu memenuhi kebutuhan yang diinginkan yaitu mampu bekerja pada rentang frekuensi 1,71 GHz – 2,5 GHz dengan nilai VSWR ≤ 1,5.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5

Simulasi Teori

Frekuensi (GHz)

V

S

W

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil analisis pemodelan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut. 1. Indoor Ceiling Mount Antenna merupakan antena Omni Directional

karena memiliki pola pancaran sinyal ke segala arah dengan daya yang sama sampai 360derajat terlihat dari bentuk pola radiasinya.

2. Semakin besar dimensi model antena yang digunakan, maka perolehan gain dan VSWR akan semakin besar juga.

3. Antena Ceiling Indoor yang difabrikasi memiliki gain 4 dBi pada frekuensi 1710-2500 MHz. Hasil gain pengujian ini lebih baik dibandingkan dengan hasil gain simulasi yaitu 5,172606 dBi dan hasil pencarian gain secara teori mendekati gain hasil fabrikasi yaitu 3,62634949409 dBi. Perbedaan ini disebabkan berbagai hal antara lain alat penguji yang digunakan pada fabrikasi lebih bagus ketelitiannya. 4. Berdasarkan data fabrikasi diperoleh nilai VSWR adalah≤ 1,5

sedangkan hasil simulasi adalah sebesar 1,37 dan hasil perhitungan secara teori adalah sebesar 1,451493848. Ini membuktikan bahwa hasil simulasi dan hasil teori mendekati data fabrikasi sebenarnya.

5. Dari model antena yang telah dirancang dapat disimpulkan semakin besar dimensi antena maka diperoleh frekuensi kerja yang semakin rendah dan sebaliknya semakin kecil dimensi antena maka frekuensi kerja semakin tinggi.

5.2 Saran

Adapun saran yang dapat penulis berikan pada Tugas Akhir ini adalah:

1. Diperlukan ketelitian untuk menentukan saluran pencatu pada model antena ini untuk mendapatkan VSWR dan gain yang lebih baik.

2. Sebagai bahan penelitian selanjutnya untuk lebih meyakinkan bahwa simulator Ansoft HFSS v.10.0 dapat digunakan sebagai tool dalam mendesain antena, perlu dicoba untuk memodelkan antena komersil lainnya seperti antena grid atau antena parabola.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Alaydrus, Mudrik, 2011, Antena Prinsip dan Aplikasi, Edisi Pertama,

Graha Ilmu: Yogyakarta, hal.01-38.

[2] Wowok, 2008, Antena Wireless untuk Rakyat, Edisi Pertama, Penerbit Andi:

Yogyakarta, hal.13-28.

[3] Simanjuntak, Tiur, 2002, Dasar-Dasar Telekomunikasi, Edisi Pertama,

PT.Alumni: Bandung, hal.15.

[4] Fahmi, 2011, Analisa Pengaruh Perubahan Tilting Antena Sektoral BTS secara

Electrical dan Mechanical terhadap perolehan Sinyal MS dan Kualitas

Layanan, Medan, Universitas Sumatera Utara, hal.03-07.

[5] Anonim, 2010, Antena Ceiling Lampu Indoor, Globalrepeater.

(diakses tanggal 28 November 2013).

[6] Iman, 2010, Indoor Building Coverage, IT Telkom Digital Library.

(diakses tanggal 28 November 2013).

[7] Neronzie, 2013, Rancang Bangun Antena Mikrostrip Patch Circular (2,45 GHZ) Dengan Teknik Planar Sebagai Penguat Sinyal Wi-Fi, Medan, Universitas Sumatera Utara, hal.11.

[8] Balanis, Constantine A, 2005, Antena Theory Analysis and Design, John Wiley and Sons, United Kingdom, hal.781-786.

[9] Budi, 2004, Wireless Atasi Keterbatasan Jangkauan, Penerbit Andi: Yogyakarta, hal.2-4.

[10] Mulyanta, Edi, 2005, Pengenalan Protokol Jaringan Wireless Komputer,

Penerbit Andi: Yogyakarta, hal.147-149.

[11] Wardhana, Lingga dan Makodian, Nuraksa, 2010, Teknologi Wireless Communication Dan Wireless Broadband, Edisi Pertama, Penerbit Andi: Yogyakarta, hal.117-139.

[12] Thomas, Sri widodo, 2008, Teknologi Wimax untuk Komunikasi Digital Nirkabel Bidang Lebar, Graha Ilmu: Yogyakarta, hal.12.