Perancangan dan Analisis Antena 3G Untuk Wireless Internet.
PERANCANGAN DAN ANALISIS ANTENA 3G UNTUK
WIRELESS INTERNET
Arief Tegar Laksono / 0322143
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Krtisten Maranatha,
Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung, Indonesia,
email : ayy13p@yahoo.com
ABSTRAK
Antena 3G dibutuhkan untuk meningkatkan sinyal gelombang 3G agar
mendapatkan penguatan yang lebih optimum. Salah satu jenis antena yang banyak
dipakai sebagai antena pengarah adalah antena Yagi - Uda. Antena Yagi - Uda
memiliki kelebihan yaitu gain antena yang tinggi dan realisasi antena yang relatif
mudah. Antena Yagi – Uda tersebut dirancang untuk bekerja dalam batas-batas
spesifikasi teknis tertentu sehingga sinyal yang diterima dapat diproses lebih
optimum oleh penerima. Hasil penelitian atau pemikiran dari W. L. Stutzman dan
G. A. Thiele digunakan sebagai acuan pendekatan rancangan modifikasi antena
Yagi - Uda. Rancangan telah direalisasikan dan diukur unjuk kerjanya. Hasil ukur
parameter antena memenuhi batas – batas spesifikasi yang dibutuhkan.
Kata Kunci : Frekuensi Kerja, VSWR, Gain, Pola Radiasi.
i
Universitas Kristen Maranatha
3G ANTENNA DESIGN AND ANALYSIS FOR WIRELESS
INTERNET
Arief Tegar Laksono / 0322143
Electrical Engineering, Maranatha Cristian University,
Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung, Indonesia,
email : ayy13p@yahoo.com
ABSTRACT
The 3G antenna is required to increase the 3G wave signals in order that
obtain more optimum reinforcement. One type of antenna that widely used as a
directive antenna is a Yagi – Uda antenna. The advantages of Yagi – Uda antenna is
high gain antennas and antenna realization that relatively easy. The Yagi – Uda
antenna is designed to work within the limits of certain technical specifications so
that the received signal can be more optimally processed by the recipient. The
research or idea by W. L. Stutzman and G. A. Thiele used as an approach reference of
Yagi - Uda antenna modification design. The design had been realized and measured
work performance. Outcome measure antenna parameters comply with the required
limits specification.
Keywords : Work Frequencies, VSWR, gain, radiation pattern.
ii
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK .................................................................................................................... i
ABSTRACT ................................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR ................................................................................................ iii
DAFTAR ISI ................................................................................................................ v
DAFTAR TABEL..................................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. ix
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................ 1
I.1 Latar Belakang Masalah .......................................................................................... 1
I.2 Perumusan Masalah ................................................................................................. 2
I.3 Maksud dan Tujuan ................................................................................................. 2
I.4 Pembatasan Masalah ................................................................................................ 2
I.5 Spesifikasi Alat ........................................................................................................ 3
I.6 Sistematika Penulisan .............................................................................................. 3
BAB II LANDASAN TEORI ..................................................................................... 4
II.1 Antena..................................................................................................................... 4
II.1.1 Parameter – Parameter Dasar Antena ............................................................ 4
II.1.1.1 Pola Radiasi ....................................................................................... 4
II.1.1.2 Pengarahan (Directivity).................................................................... 7
II.1.1.3 Impedansi Input ................................................................................. 8
II.1.1.4 Penguatan (Gain) ............................................................................. 10
II.1.2 Antena Yagi – Uda ...................................................................................... 11
II.1.2.1 Elemen Antena Yagi – Uda ............................................................. 11
II.1.2.2 Proses Pembentukan Pola Radiasi Pada Antena Yagi – Uda .......... 12
II.1.2.3 Penguatan Antena Yagi – Uda ........................................................ 14
v
Universitas Kristen Maranatha
II.2 3G (Third Generation) ......................................................................................... 14
II.2.1 Teknologi Sebelum 3G ................................................................................ 15
II.2.1.1 Teknologi Generasi Awal (0G) ....................................................... 15
II.2.1.2 Teknologi Generasi Pertama (1G) ................................................... 16
II.2.1.3 Teknologi Generasi Kedua (2G) ..................................................... 16
II.2.1.4 Teknologi Generasi Dua Setengah (2.5G)....................................... 17
II.2.2 Teknologi Generasi Ketiga (3G) ................................................................. 17
II.2.3 Modem 3G ................................................................................................... 21
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ...................................................... 23
III.1 Perancangan ........................................................................................................ 23
III.1.1 Spesifikasi Antena ...................................................................................... 23
III.1.2 Perencanaan Konstruksi Antena Yagi – Uda ............................................. 23
III.1.3 Perhitungan Elemen Antena Yagi – Uda ................................................... 25
III.1.3.1 Susunan Antena Yagi – Uda Berdasarkan Tabel ........................... 26
III.1.3.2 Susunan Antena Yagi – Uda yang Akan Direalisasikan ................ 26
III.1.4 Pemilihan Bahan yang Digunakan ............................................................. 27
III.2 Perealisasian ........................................................................................................ 27
BAB IV PENGUKURAN DAN ANALISIS ............................................................ 30
IV.1 Pengukuran VSWR ............................................................................................. 30
IV.1.1 Peralatan yang Digunakan ......................................................................... 30
IV.1.2 Prosedur Pengukuran VSWR ..................................................................... 30
IV.1.3 Hasil Pengukuran VSWR .......................................................................... 31
IV.1.4 Analisis Pengukuran VSWR ...................................................................... 33
IV.2 Pengukuran Penguatan atau Gain ....................................................................... 34
IV.2.1 Peralatan yang Digunakan ......................................................................... 34
IV.2.2 Prosedur Pengukuran Penguatan atau Gain ............................................... 34
IV.2.3 Hasil Pengukuran Penguatan atau Gain ..................................................... 35
IV.2.4 Analisis Pengukuran Penguatan atau Gain ................................................ 36
vi
Universitas Kristen Maranatha
IV.3 Pengukuran Pola Radiasi .................................................................................... 37
IV.3.1 Peralatan yang Digunakan ......................................................................... 37
IV.3.2 Prosedur Pengukuran Pola Radiasi ............................................................ 37
IV.3.3 Hasil Pengukuran Pola Radiasi .................................................................. 37
IV.3.4 Analisis Pengukuran Pola Radiasi ............................................................. 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................... 42
V.1 Kesimpulan........................................................................................................... 42
V.2 Saran ..................................................................................................................... 42
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 43
LAMPIRAN A – DATA KABEL COAXIAL
LAMPIRAN B – BEBERAPA MODEM 3G BERKONEKTOR EKSTERNAL
LAMPIRAN C – HASIL PERCOBAAN TERHADAP BEBERAPA ISP
LAMPIRAN D – FOTO
vii
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel II.1 Perkembangan kecepatan akses dari 1G sampai 3G ............................... 20
Tabel III.1 Tabel karakterisitik antena Yagi – Uda ................................................... 23
Tabel IV.1 Hasil pengukuran pola radiasi azimuth .................................................... 38
Tabel IV.2 Hasil pengukuran pola radiasi elevasi...................................................... 39
viii
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar II.1 Pola radiasi isotropis............................................................................. 5
Gambar II.2 Pola radiasi directional ......................................................................... 5
Gambar II.3 Pola radiasi omni directional ................................................................ 6
Gambar II.4a Lobe radiasi dan beamwidth pola radiasi.............................................. 7
Gambar II.4b Pola linear lobe dan beamwidth dalam bidang dimensi dua ................ 7
Gambar II.5a Saluran transmisi dan antena ................................................................ 9
Gambar II.5b Rangkaian pengganti antena ................................................................. 9
Gambar II.6 Pola radiasi dua buah elemen ½ λ, sebuah driven dan sebuah
parasitik ............................................................................................... 12
Gambar II.7 Pola radiasi dua buah elemen antena Yagi – Uda yang terdiri dari
sebuah driver dan sebuah reflector dengan reflector lebih panjang
dari driver ............................................................................................ 12
Gambar II.8 Pola radiasi dua buah elemen antena Yagi – Uda yang terdiri dari
sebuah driver dan sebuah director dengan director lebih pendek
dari driver ............................................................................................ 13
Gambar II.9 Pola radiasi tiga buah elemen antena Yagi – Uda yang terdiri dari
sebuah driver, sebuah reflector, dan sebuah director ......................... 13
Gambar II.10 Kurva gain antena Yagi – Uda terhadap jumlah elemen .................... 14
Gambar II.11 Yang Termasuk Teknologi 2G, 2.5G, 3G .......................................... 19
Gambar II.12 Contoh modem 3G berkonektor antena eksternal .............................. 21
Gambar II.13 Modem 3G tipe PCMCIA Card .......................................................... 21
Gambar II.14 Modem 3G tipe USB........................................................................... 22
Gambar III.1 Antena Yagi – Uda yang akan direalisasikan ..................................... 24
Gambar III.2 Antena Yagi – Uda yang akan direalisasikan tampak atas ................. 24
Gambar III.3 Elemen driver...................................................................................... 27
ix
Universitas Kristen Maranatha
Gambar III.4 Elemen director................................................................................... 28
Gambar III.5 Elemen reflector.................................................................................. 28
Gambar III.6 Bentuk fisik antena Yagi – Uda yang direalisasikan .......................... 29
Gambar IV.1 Set – up pengukuran VSWR................................................................ 31
Gambar IV.2 Grafik respon VSWR pada alat ukur................................................... 32
Gambar IV.3 Grafik respon VSWR .......................................................................... 32
Gambar IV.4 Set – up pengukuran penguatan atau gain ........................................... 34
Gambar IV.5 Respon daya terima maksimum antena Yagi – Uda ........................... 35
Gambar IV.6 Respon daya terima maksimum antena referensi ................................ 36
Gambar IV.7 Plot pola radiasi azimuth ..................................................................... 40
Gambar IV.8 Plot pola radiasi elevasi ....................................................................... 40
x
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN A
DATA KABEL COAXIAL
Tipe Kabel
Impedansi
Tipe Kabel
Impedansi
RG-6
75.0
RG-59
73.0
RG-8X
52.0
RG-59 Foam
75.0
RG-8 Foam
52.0
RG-59A
73.0
RG-8A
50.0
RG-62
93.0
RG-9
51.0
RG-62 Foam
95.0
RG-9B
50.0
RG-62A
93.0
RG-11
75.0
RG-133A
95.0
RG-11 Foam
75.0
RG-141
50.0
RG-11A
75.0
RG-141A
50.0
RG-12
75.0
RG-142
50.0
RG-12A
75.0
RG-142B
50.0
RG-17
52.0
RG-174
50.0
RG-17A
52.0
RG-213
50.0
RG-55
53.5
RG-214*
50.0
RG-55A
50.0
RG-215
50.0
RG-58
53.5
RG-216
75.0
RG-58 Foam
53.5
RG-223*
50.0
RG-58A
53.5
9913*
50.0
RG-58C
50.0
9914*
50.0
* Double Shield
LAMPIRAN B
BEBERAPA MODEM 3G BERKONEKTOR EKSTERNAL
SERI MODEM
1. SIERRA AIRCARD SERIES
NAMA MODEM
Sierra Wireless Aircard 555D
Sierra Wireless Aircard 580
Sierra Wireless Aircard 597E
Sierra Wireless Aircard 775
Sierra Wireless Aircard 850
Sierra Wireless Aircard 860
Sierra Wireless Aircard 875
Sierra Wireless Aircard 880
Sierra Wireless Aircard 880E
Sierra Wireless Aircard 880U
Sierra Wireless Aircard 881
Sierra Wireless Aircard 881E
Sierra Wireless Aircard 881U
2. SIERRA COMPASS SERIES
Sierra Wireless Aircard 597
Sierra Wireless Aircard 885
3. SONY ERICSSON SERIES
Sony Ericsson EC400
Sony Ericsson EC400G
Sony Ericsson PC300
4. OPTION SERIES
Option Wireless 3G QUAD
Option Wireless 7.2 HSDPA
Option Wireless EDGE
Option Wireless Express
Option Wireless Fusion
Option Wireless GT Max
SERI MODEM
NAMA MODEM
Option Wireless HSDPA
Option Wireless Max HSDPA
5. HUAWEI SERIES
Huawei E156G
Huawei E160
Huawei E160G
Huawei E169
Huawei E169G
Huawei E600
Huawei E612
Huawei E618
Huawei E620
Huawei E630
Huawei E800
Huawei E870
6. NOVATEL SERIES
Novatel Wireless MC727
7. MERLIN & ZTE SERIES
ZTE MF332
Merlin U630
U740
U730
V620
XU870
X950D
U530
630
740
870
LAMPIRAN C
HASIL PERCOBAAN TERHADAP BEBERAPA ISP
ISP : Telkomsel Flash
SESUDAH PASANG ANTENA
SEBELUM PASANG ANTENA
0 bar menjadi HSDPA (4 bar)
Kenaikan 19 dBm
Kenaikan 3 dBm
0 bar menjadi HSDPA (2 bar)
ISP : Telkomsel Flash
SEBELUM PASANG ANTENA
SESUDAH PASANG ANTENA
GPRS menjadi HSDPA (1 bar)
Penurunan 7 dBm
0 bar menjadi HSDPA (3 bar)
Kenaikan 23 dBm
ISP : IM2 Broom Classic
SEBELUM PASANG ANTENA
SESUDAH PASANG ANTENNA
3G (0 bar) menjadi 3G (4 bar)
Kenaikan 20 dBm
3G (1 bar) menjadi 3G (4 bar)
Kenaikan 18 dBm
ISP : IM2 Broom Classic
SESUDAH PASANG ANTENA
SEBELUM PASANG ANTENA
3G (1 bar) menjadi 3G (5 bar full)
Kenaikan 34 dBm
3G (1 bar) menjadi 3G (3 bar)
Kenaikan 15 dBm
LAMPIRAN D
FOTO
Foto Cable and Antenna Analyser
Foto Set-up Pengukuran VSWR
Foto Signal Generator
Foto Antena Pemancar
Foto Spectrum Analyzer
Foto Set-up Antena Pemancar
Foto Rotator
Foto Set-up Antena Penerima
Foto Set-up Antena – Modem – Laptop
Foto Set-up Pengukuran Gain dan Pola
Foto Set-up Modem ke Laptop
Radiasi
BAB I
PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang masalah, perumusan
masalah, maksud dan tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat, dan
sistematika penulisan.
I.1.
LATAR BELAKANG MASALAH
Inovasi di dalam teknologi telekomunikasi berkembang sangat cepat dan
selaras dengan perkembangan karakteristik masyarakat modern yang memiliki
mobilitas tinggi, mencari layanan yang fleksibel, serba mudah dan efisiensi di
segala aspek. Seiring dengan perkembangan teknologi telekomunikasi, teknologi
wireless atau nirkabel memberikan kemudahan, segala sesuatunya dikoneksikan
tanpa menggunakan kabel. Teknologi wireless memiliki fleksibilitas, menawarkan
efisiensi dalam waktu dan biaya, mengurangi pemakaian kabel dan penambahan
jumlah pengguna dapat dilakukan dengan mudah dan cepat.
Pada saat ini teknologi wireless telah diimplementasikan dalam berbagai
bidang, dan salah satunya adalah untuk memberikan layanan internet bagi
masyarakat. Layanan wireless internet menjadi populer di Indonesia setelah
munculnya teknologi wireless fidelity (WiFi). Teknologi WiFi memungkinkan
para penggunanya untuk mengakses internet secara nirkabel namun dengan range
yang terbatas (±100m). Karena keterbatasan jangkauan tersebut maka wireless
internet mulai dikembangkan pada jaringan telepon seluler (GSM dan CDMA)
yang jangkauannya lebih luas.
3G merupakan salah satu aplikasi koneksi wireless internet. Teknologi 3G
menjadi menarik karena menjanjikan kecepatan dalam transfer data yang lebih
tinggi dan masih banyak lagi kelebihan yang terdapat di dalam teknologi 3G.
Namun penggunaan aplikasi 3G masih terdapat beberapa kelemahan diantaranya
Line of Sight dari pemancar ke penerima tidak 100%, redaman – redaman dari luar
seperti temperatur.
1
Universitas Kristen Maranatha
2
Dalam tugas akhir ini, akan dirancang dan dianalisis antena untuk aplikasi
3G wireless internet yang mampu untuk memperkuat sinyal dan mendapatkan
sinyal yang lebih optimum. Antena beroperasi pada modem 3G yang terhubung ke
PC atau laptop dan pada modem tersebut terdapat konektor antena eksternal.
I.2.
PERUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana merealisasikan antena yang dapat bekerja untuk aplikasi 3G
wireless internet pada frekuensi 1,92 – 2,17 Ghz?
2. Bagaimana hasil pengukuran dan analisis dari antena tersebut?
I.3.
MAKSUD DAN TUJUAN
Tujuan tugas akhir ini adalah untuk merancang dan menganalisis antena
3G wireless internet.
I.4.
PEMBATASAN MASALAH
Adapun pembatasan masalah dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Pada perancangan akan dipergunakan hasil penelitian atau pemikiran dari W.
L. Stutzman and G. A. Thiele sebagai acuan pendekatan.
2. Antena yang direalisasikan yaitu modifikasi antena Yagi – Uda 7 elemen.
Hasil yang diharapkan adalah antena yang memenuhi spesifikasi kerja sebagai
berikut :
a. Frekuensi kerja
: 1,92 – 2,17 GHz.
b. VSWR
: ≤ 1,3.
c. Gain
: ≥ 12 dB.
3. Karakteristik antena didapat dengan melakukan pengukuran langsung dan
analisis, yaitu meliputi:
a. VSWR.
b. Gain atau penguatan.
c. Pola radiasi.
4. Antena beroperasi pada modem 3G yang berkonektor untuk antena eksternal,
modem 3G terhubung ke PC atau laptop.
Universitas Kristen Maranatha
3
I.5.
SPESIFIKASI ALAT
1. Antena yang direalisasikan adalah modifikasi antena Yagi - Uda dengan
spesifikasi kerja sebagai berikut :
a. Frekuensi kerja
: 1,92 – 2,17 GHz.
b. VSWR
: ≤ 1,3.
c. Gain
: ≥ 12 dB.
2. Alat yang digunakan pada pengukuran parameter antena yaitu:
a. Cable and Antenna Analyzer SiteMaster Anritsu S331D 25MHz – 4GHz.
b. Signal Generator : HP 8620C Sweep Oscillator 0,1 - 2,4GHz.
c. Advantest R3271A Spectrum Analyzer 100Hz - 26,5GHz.
I.6.
SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB I : Pendahuluan
Dalam bab ini dibahas tentang latar belakang, identifikasi masalah, maksud dan
tujuan, pembatasan masalah, dan sistematika penulisan.
BAB II : Landasan Teori
Dalam bab ini dibahas tentang beberapa landasan teori yang berguna dalam
membuat Tugas Akhir ini: konsep dasar antena, sekilas membahas tentang 3G.
BAB III : Perancangan Dan Realisasi
Dalam bab ini dibahas tentang perancangan dan realisasi antena.
BAB IV : Pengukuran dan Analisis
Dalam bab ini dibahas pengukuran dan analisa data dari antena yang telah
dirancang dan direalisasikan.
BAB V : Kesimpulan dan Saran
Dalam bab ini merupakan bab penutup. Pada bab ini dimuat kesimpulan dan
saran.
Universitas Kristen Maranatha
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini akan diuraikan mengenai kesimpulan dan saran yang
didasarkan pada hasil pengamatan dari pengujian yang telah dilakukan.
V.1
Kesimpulan
1. Pada proyek tugas akhir ini telah berhasil direalisasikan antena Yagi – Uda
untuk aplikasi 3G wireless internet yang memenuhi spesifikasi kerja sebagai
berikut :
a. Frekuensi kerja
: 1,92 – 2,17 GHz.
b. VSWR
: ≤ 1,3.
c. Gain
: ≥ 12 dB.
2. FBR antena sebesar 11 dB pada pola radiasi horisontal.
3. Antena yang direalisasikan dapat dipakai secara optimum untuk aplikasi 3G
wireless internet.
V.2
Saran
1. Sebaiknya digunakan aplikasi software simulator pada perancangan antena
untuk mempercepat perancangan.
2. Untuk pengukuran sebaiknya dilakukan di lapangan terbuka atau ruangan
bebas pantul sehingga didapat pola radiasi yang lebih baik.
42
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
1. Clint Smith and Daniel Collins, “3G Wireless Networks”, The McGraw-Hill
Companies, Inc., United States, 2002.
2. Ian Poole, B.Sc. (Eng.), C. Eng., M.I.E.E., “Antennas for VHF and UHF”,
BERNARD BABANI (publishing) LTD, London. England, March, 1994.
3. Ir. Supartono, M.Sc, “ Antena & Propagasi Gelombang”, Catatan Kuliah Jurusan
Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha, 2007.
4. John D. Kraus, “Antennas”, McGraw-Hill, Inc., United States, 1980.
5. W. L. Stutzman and G. A. Thiele, “Antenna Theory and Design”, John Wiley &
Sons. Inc., Canada, 1981.
6. www.ilmukomputer.org/wp-content/uploads/2007/07/anjars-teknologi-3g.pdf.
7. www.sierrawireless.com/resources/product.
43
Universitas Kristen Maranatha
WIRELESS INTERNET
Arief Tegar Laksono / 0322143
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Krtisten Maranatha,
Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung, Indonesia,
email : ayy13p@yahoo.com
ABSTRAK
Antena 3G dibutuhkan untuk meningkatkan sinyal gelombang 3G agar
mendapatkan penguatan yang lebih optimum. Salah satu jenis antena yang banyak
dipakai sebagai antena pengarah adalah antena Yagi - Uda. Antena Yagi - Uda
memiliki kelebihan yaitu gain antena yang tinggi dan realisasi antena yang relatif
mudah. Antena Yagi – Uda tersebut dirancang untuk bekerja dalam batas-batas
spesifikasi teknis tertentu sehingga sinyal yang diterima dapat diproses lebih
optimum oleh penerima. Hasil penelitian atau pemikiran dari W. L. Stutzman dan
G. A. Thiele digunakan sebagai acuan pendekatan rancangan modifikasi antena
Yagi - Uda. Rancangan telah direalisasikan dan diukur unjuk kerjanya. Hasil ukur
parameter antena memenuhi batas – batas spesifikasi yang dibutuhkan.
Kata Kunci : Frekuensi Kerja, VSWR, Gain, Pola Radiasi.
i
Universitas Kristen Maranatha
3G ANTENNA DESIGN AND ANALYSIS FOR WIRELESS
INTERNET
Arief Tegar Laksono / 0322143
Electrical Engineering, Maranatha Cristian University,
Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung, Indonesia,
email : ayy13p@yahoo.com
ABSTRACT
The 3G antenna is required to increase the 3G wave signals in order that
obtain more optimum reinforcement. One type of antenna that widely used as a
directive antenna is a Yagi – Uda antenna. The advantages of Yagi – Uda antenna is
high gain antennas and antenna realization that relatively easy. The Yagi – Uda
antenna is designed to work within the limits of certain technical specifications so
that the received signal can be more optimally processed by the recipient. The
research or idea by W. L. Stutzman and G. A. Thiele used as an approach reference of
Yagi - Uda antenna modification design. The design had been realized and measured
work performance. Outcome measure antenna parameters comply with the required
limits specification.
Keywords : Work Frequencies, VSWR, gain, radiation pattern.
ii
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK .................................................................................................................... i
ABSTRACT ................................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR ................................................................................................ iii
DAFTAR ISI ................................................................................................................ v
DAFTAR TABEL..................................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. ix
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................ 1
I.1 Latar Belakang Masalah .......................................................................................... 1
I.2 Perumusan Masalah ................................................................................................. 2
I.3 Maksud dan Tujuan ................................................................................................. 2
I.4 Pembatasan Masalah ................................................................................................ 2
I.5 Spesifikasi Alat ........................................................................................................ 3
I.6 Sistematika Penulisan .............................................................................................. 3
BAB II LANDASAN TEORI ..................................................................................... 4
II.1 Antena..................................................................................................................... 4
II.1.1 Parameter – Parameter Dasar Antena ............................................................ 4
II.1.1.1 Pola Radiasi ....................................................................................... 4
II.1.1.2 Pengarahan (Directivity).................................................................... 7
II.1.1.3 Impedansi Input ................................................................................. 8
II.1.1.4 Penguatan (Gain) ............................................................................. 10
II.1.2 Antena Yagi – Uda ...................................................................................... 11
II.1.2.1 Elemen Antena Yagi – Uda ............................................................. 11
II.1.2.2 Proses Pembentukan Pola Radiasi Pada Antena Yagi – Uda .......... 12
II.1.2.3 Penguatan Antena Yagi – Uda ........................................................ 14
v
Universitas Kristen Maranatha
II.2 3G (Third Generation) ......................................................................................... 14
II.2.1 Teknologi Sebelum 3G ................................................................................ 15
II.2.1.1 Teknologi Generasi Awal (0G) ....................................................... 15
II.2.1.2 Teknologi Generasi Pertama (1G) ................................................... 16
II.2.1.3 Teknologi Generasi Kedua (2G) ..................................................... 16
II.2.1.4 Teknologi Generasi Dua Setengah (2.5G)....................................... 17
II.2.2 Teknologi Generasi Ketiga (3G) ................................................................. 17
II.2.3 Modem 3G ................................................................................................... 21
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ...................................................... 23
III.1 Perancangan ........................................................................................................ 23
III.1.1 Spesifikasi Antena ...................................................................................... 23
III.1.2 Perencanaan Konstruksi Antena Yagi – Uda ............................................. 23
III.1.3 Perhitungan Elemen Antena Yagi – Uda ................................................... 25
III.1.3.1 Susunan Antena Yagi – Uda Berdasarkan Tabel ........................... 26
III.1.3.2 Susunan Antena Yagi – Uda yang Akan Direalisasikan ................ 26
III.1.4 Pemilihan Bahan yang Digunakan ............................................................. 27
III.2 Perealisasian ........................................................................................................ 27
BAB IV PENGUKURAN DAN ANALISIS ............................................................ 30
IV.1 Pengukuran VSWR ............................................................................................. 30
IV.1.1 Peralatan yang Digunakan ......................................................................... 30
IV.1.2 Prosedur Pengukuran VSWR ..................................................................... 30
IV.1.3 Hasil Pengukuran VSWR .......................................................................... 31
IV.1.4 Analisis Pengukuran VSWR ...................................................................... 33
IV.2 Pengukuran Penguatan atau Gain ....................................................................... 34
IV.2.1 Peralatan yang Digunakan ......................................................................... 34
IV.2.2 Prosedur Pengukuran Penguatan atau Gain ............................................... 34
IV.2.3 Hasil Pengukuran Penguatan atau Gain ..................................................... 35
IV.2.4 Analisis Pengukuran Penguatan atau Gain ................................................ 36
vi
Universitas Kristen Maranatha
IV.3 Pengukuran Pola Radiasi .................................................................................... 37
IV.3.1 Peralatan yang Digunakan ......................................................................... 37
IV.3.2 Prosedur Pengukuran Pola Radiasi ............................................................ 37
IV.3.3 Hasil Pengukuran Pola Radiasi .................................................................. 37
IV.3.4 Analisis Pengukuran Pola Radiasi ............................................................. 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................... 42
V.1 Kesimpulan........................................................................................................... 42
V.2 Saran ..................................................................................................................... 42
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 43
LAMPIRAN A – DATA KABEL COAXIAL
LAMPIRAN B – BEBERAPA MODEM 3G BERKONEKTOR EKSTERNAL
LAMPIRAN C – HASIL PERCOBAAN TERHADAP BEBERAPA ISP
LAMPIRAN D – FOTO
vii
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel II.1 Perkembangan kecepatan akses dari 1G sampai 3G ............................... 20
Tabel III.1 Tabel karakterisitik antena Yagi – Uda ................................................... 23
Tabel IV.1 Hasil pengukuran pola radiasi azimuth .................................................... 38
Tabel IV.2 Hasil pengukuran pola radiasi elevasi...................................................... 39
viii
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar II.1 Pola radiasi isotropis............................................................................. 5
Gambar II.2 Pola radiasi directional ......................................................................... 5
Gambar II.3 Pola radiasi omni directional ................................................................ 6
Gambar II.4a Lobe radiasi dan beamwidth pola radiasi.............................................. 7
Gambar II.4b Pola linear lobe dan beamwidth dalam bidang dimensi dua ................ 7
Gambar II.5a Saluran transmisi dan antena ................................................................ 9
Gambar II.5b Rangkaian pengganti antena ................................................................. 9
Gambar II.6 Pola radiasi dua buah elemen ½ λ, sebuah driven dan sebuah
parasitik ............................................................................................... 12
Gambar II.7 Pola radiasi dua buah elemen antena Yagi – Uda yang terdiri dari
sebuah driver dan sebuah reflector dengan reflector lebih panjang
dari driver ............................................................................................ 12
Gambar II.8 Pola radiasi dua buah elemen antena Yagi – Uda yang terdiri dari
sebuah driver dan sebuah director dengan director lebih pendek
dari driver ............................................................................................ 13
Gambar II.9 Pola radiasi tiga buah elemen antena Yagi – Uda yang terdiri dari
sebuah driver, sebuah reflector, dan sebuah director ......................... 13
Gambar II.10 Kurva gain antena Yagi – Uda terhadap jumlah elemen .................... 14
Gambar II.11 Yang Termasuk Teknologi 2G, 2.5G, 3G .......................................... 19
Gambar II.12 Contoh modem 3G berkonektor antena eksternal .............................. 21
Gambar II.13 Modem 3G tipe PCMCIA Card .......................................................... 21
Gambar II.14 Modem 3G tipe USB........................................................................... 22
Gambar III.1 Antena Yagi – Uda yang akan direalisasikan ..................................... 24
Gambar III.2 Antena Yagi – Uda yang akan direalisasikan tampak atas ................. 24
Gambar III.3 Elemen driver...................................................................................... 27
ix
Universitas Kristen Maranatha
Gambar III.4 Elemen director................................................................................... 28
Gambar III.5 Elemen reflector.................................................................................. 28
Gambar III.6 Bentuk fisik antena Yagi – Uda yang direalisasikan .......................... 29
Gambar IV.1 Set – up pengukuran VSWR................................................................ 31
Gambar IV.2 Grafik respon VSWR pada alat ukur................................................... 32
Gambar IV.3 Grafik respon VSWR .......................................................................... 32
Gambar IV.4 Set – up pengukuran penguatan atau gain ........................................... 34
Gambar IV.5 Respon daya terima maksimum antena Yagi – Uda ........................... 35
Gambar IV.6 Respon daya terima maksimum antena referensi ................................ 36
Gambar IV.7 Plot pola radiasi azimuth ..................................................................... 40
Gambar IV.8 Plot pola radiasi elevasi ....................................................................... 40
x
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN A
DATA KABEL COAXIAL
Tipe Kabel
Impedansi
Tipe Kabel
Impedansi
RG-6
75.0
RG-59
73.0
RG-8X
52.0
RG-59 Foam
75.0
RG-8 Foam
52.0
RG-59A
73.0
RG-8A
50.0
RG-62
93.0
RG-9
51.0
RG-62 Foam
95.0
RG-9B
50.0
RG-62A
93.0
RG-11
75.0
RG-133A
95.0
RG-11 Foam
75.0
RG-141
50.0
RG-11A
75.0
RG-141A
50.0
RG-12
75.0
RG-142
50.0
RG-12A
75.0
RG-142B
50.0
RG-17
52.0
RG-174
50.0
RG-17A
52.0
RG-213
50.0
RG-55
53.5
RG-214*
50.0
RG-55A
50.0
RG-215
50.0
RG-58
53.5
RG-216
75.0
RG-58 Foam
53.5
RG-223*
50.0
RG-58A
53.5
9913*
50.0
RG-58C
50.0
9914*
50.0
* Double Shield
LAMPIRAN B
BEBERAPA MODEM 3G BERKONEKTOR EKSTERNAL
SERI MODEM
1. SIERRA AIRCARD SERIES
NAMA MODEM
Sierra Wireless Aircard 555D
Sierra Wireless Aircard 580
Sierra Wireless Aircard 597E
Sierra Wireless Aircard 775
Sierra Wireless Aircard 850
Sierra Wireless Aircard 860
Sierra Wireless Aircard 875
Sierra Wireless Aircard 880
Sierra Wireless Aircard 880E
Sierra Wireless Aircard 880U
Sierra Wireless Aircard 881
Sierra Wireless Aircard 881E
Sierra Wireless Aircard 881U
2. SIERRA COMPASS SERIES
Sierra Wireless Aircard 597
Sierra Wireless Aircard 885
3. SONY ERICSSON SERIES
Sony Ericsson EC400
Sony Ericsson EC400G
Sony Ericsson PC300
4. OPTION SERIES
Option Wireless 3G QUAD
Option Wireless 7.2 HSDPA
Option Wireless EDGE
Option Wireless Express
Option Wireless Fusion
Option Wireless GT Max
SERI MODEM
NAMA MODEM
Option Wireless HSDPA
Option Wireless Max HSDPA
5. HUAWEI SERIES
Huawei E156G
Huawei E160
Huawei E160G
Huawei E169
Huawei E169G
Huawei E600
Huawei E612
Huawei E618
Huawei E620
Huawei E630
Huawei E800
Huawei E870
6. NOVATEL SERIES
Novatel Wireless MC727
7. MERLIN & ZTE SERIES
ZTE MF332
Merlin U630
U740
U730
V620
XU870
X950D
U530
630
740
870
LAMPIRAN C
HASIL PERCOBAAN TERHADAP BEBERAPA ISP
ISP : Telkomsel Flash
SESUDAH PASANG ANTENA
SEBELUM PASANG ANTENA
0 bar menjadi HSDPA (4 bar)
Kenaikan 19 dBm
Kenaikan 3 dBm
0 bar menjadi HSDPA (2 bar)
ISP : Telkomsel Flash
SEBELUM PASANG ANTENA
SESUDAH PASANG ANTENA
GPRS menjadi HSDPA (1 bar)
Penurunan 7 dBm
0 bar menjadi HSDPA (3 bar)
Kenaikan 23 dBm
ISP : IM2 Broom Classic
SEBELUM PASANG ANTENA
SESUDAH PASANG ANTENNA
3G (0 bar) menjadi 3G (4 bar)
Kenaikan 20 dBm
3G (1 bar) menjadi 3G (4 bar)
Kenaikan 18 dBm
ISP : IM2 Broom Classic
SESUDAH PASANG ANTENA
SEBELUM PASANG ANTENA
3G (1 bar) menjadi 3G (5 bar full)
Kenaikan 34 dBm
3G (1 bar) menjadi 3G (3 bar)
Kenaikan 15 dBm
LAMPIRAN D
FOTO
Foto Cable and Antenna Analyser
Foto Set-up Pengukuran VSWR
Foto Signal Generator
Foto Antena Pemancar
Foto Spectrum Analyzer
Foto Set-up Antena Pemancar
Foto Rotator
Foto Set-up Antena Penerima
Foto Set-up Antena – Modem – Laptop
Foto Set-up Pengukuran Gain dan Pola
Foto Set-up Modem ke Laptop
Radiasi
BAB I
PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang masalah, perumusan
masalah, maksud dan tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat, dan
sistematika penulisan.
I.1.
LATAR BELAKANG MASALAH
Inovasi di dalam teknologi telekomunikasi berkembang sangat cepat dan
selaras dengan perkembangan karakteristik masyarakat modern yang memiliki
mobilitas tinggi, mencari layanan yang fleksibel, serba mudah dan efisiensi di
segala aspek. Seiring dengan perkembangan teknologi telekomunikasi, teknologi
wireless atau nirkabel memberikan kemudahan, segala sesuatunya dikoneksikan
tanpa menggunakan kabel. Teknologi wireless memiliki fleksibilitas, menawarkan
efisiensi dalam waktu dan biaya, mengurangi pemakaian kabel dan penambahan
jumlah pengguna dapat dilakukan dengan mudah dan cepat.
Pada saat ini teknologi wireless telah diimplementasikan dalam berbagai
bidang, dan salah satunya adalah untuk memberikan layanan internet bagi
masyarakat. Layanan wireless internet menjadi populer di Indonesia setelah
munculnya teknologi wireless fidelity (WiFi). Teknologi WiFi memungkinkan
para penggunanya untuk mengakses internet secara nirkabel namun dengan range
yang terbatas (±100m). Karena keterbatasan jangkauan tersebut maka wireless
internet mulai dikembangkan pada jaringan telepon seluler (GSM dan CDMA)
yang jangkauannya lebih luas.
3G merupakan salah satu aplikasi koneksi wireless internet. Teknologi 3G
menjadi menarik karena menjanjikan kecepatan dalam transfer data yang lebih
tinggi dan masih banyak lagi kelebihan yang terdapat di dalam teknologi 3G.
Namun penggunaan aplikasi 3G masih terdapat beberapa kelemahan diantaranya
Line of Sight dari pemancar ke penerima tidak 100%, redaman – redaman dari luar
seperti temperatur.
1
Universitas Kristen Maranatha
2
Dalam tugas akhir ini, akan dirancang dan dianalisis antena untuk aplikasi
3G wireless internet yang mampu untuk memperkuat sinyal dan mendapatkan
sinyal yang lebih optimum. Antena beroperasi pada modem 3G yang terhubung ke
PC atau laptop dan pada modem tersebut terdapat konektor antena eksternal.
I.2.
PERUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana merealisasikan antena yang dapat bekerja untuk aplikasi 3G
wireless internet pada frekuensi 1,92 – 2,17 Ghz?
2. Bagaimana hasil pengukuran dan analisis dari antena tersebut?
I.3.
MAKSUD DAN TUJUAN
Tujuan tugas akhir ini adalah untuk merancang dan menganalisis antena
3G wireless internet.
I.4.
PEMBATASAN MASALAH
Adapun pembatasan masalah dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Pada perancangan akan dipergunakan hasil penelitian atau pemikiran dari W.
L. Stutzman and G. A. Thiele sebagai acuan pendekatan.
2. Antena yang direalisasikan yaitu modifikasi antena Yagi – Uda 7 elemen.
Hasil yang diharapkan adalah antena yang memenuhi spesifikasi kerja sebagai
berikut :
a. Frekuensi kerja
: 1,92 – 2,17 GHz.
b. VSWR
: ≤ 1,3.
c. Gain
: ≥ 12 dB.
3. Karakteristik antena didapat dengan melakukan pengukuran langsung dan
analisis, yaitu meliputi:
a. VSWR.
b. Gain atau penguatan.
c. Pola radiasi.
4. Antena beroperasi pada modem 3G yang berkonektor untuk antena eksternal,
modem 3G terhubung ke PC atau laptop.
Universitas Kristen Maranatha
3
I.5.
SPESIFIKASI ALAT
1. Antena yang direalisasikan adalah modifikasi antena Yagi - Uda dengan
spesifikasi kerja sebagai berikut :
a. Frekuensi kerja
: 1,92 – 2,17 GHz.
b. VSWR
: ≤ 1,3.
c. Gain
: ≥ 12 dB.
2. Alat yang digunakan pada pengukuran parameter antena yaitu:
a. Cable and Antenna Analyzer SiteMaster Anritsu S331D 25MHz – 4GHz.
b. Signal Generator : HP 8620C Sweep Oscillator 0,1 - 2,4GHz.
c. Advantest R3271A Spectrum Analyzer 100Hz - 26,5GHz.
I.6.
SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB I : Pendahuluan
Dalam bab ini dibahas tentang latar belakang, identifikasi masalah, maksud dan
tujuan, pembatasan masalah, dan sistematika penulisan.
BAB II : Landasan Teori
Dalam bab ini dibahas tentang beberapa landasan teori yang berguna dalam
membuat Tugas Akhir ini: konsep dasar antena, sekilas membahas tentang 3G.
BAB III : Perancangan Dan Realisasi
Dalam bab ini dibahas tentang perancangan dan realisasi antena.
BAB IV : Pengukuran dan Analisis
Dalam bab ini dibahas pengukuran dan analisa data dari antena yang telah
dirancang dan direalisasikan.
BAB V : Kesimpulan dan Saran
Dalam bab ini merupakan bab penutup. Pada bab ini dimuat kesimpulan dan
saran.
Universitas Kristen Maranatha
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini akan diuraikan mengenai kesimpulan dan saran yang
didasarkan pada hasil pengamatan dari pengujian yang telah dilakukan.
V.1
Kesimpulan
1. Pada proyek tugas akhir ini telah berhasil direalisasikan antena Yagi – Uda
untuk aplikasi 3G wireless internet yang memenuhi spesifikasi kerja sebagai
berikut :
a. Frekuensi kerja
: 1,92 – 2,17 GHz.
b. VSWR
: ≤ 1,3.
c. Gain
: ≥ 12 dB.
2. FBR antena sebesar 11 dB pada pola radiasi horisontal.
3. Antena yang direalisasikan dapat dipakai secara optimum untuk aplikasi 3G
wireless internet.
V.2
Saran
1. Sebaiknya digunakan aplikasi software simulator pada perancangan antena
untuk mempercepat perancangan.
2. Untuk pengukuran sebaiknya dilakukan di lapangan terbuka atau ruangan
bebas pantul sehingga didapat pola radiasi yang lebih baik.
42
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
1. Clint Smith and Daniel Collins, “3G Wireless Networks”, The McGraw-Hill
Companies, Inc., United States, 2002.
2. Ian Poole, B.Sc. (Eng.), C. Eng., M.I.E.E., “Antennas for VHF and UHF”,
BERNARD BABANI (publishing) LTD, London. England, March, 1994.
3. Ir. Supartono, M.Sc, “ Antena & Propagasi Gelombang”, Catatan Kuliah Jurusan
Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha, 2007.
4. John D. Kraus, “Antennas”, McGraw-Hill, Inc., United States, 1980.
5. W. L. Stutzman and G. A. Thiele, “Antenna Theory and Design”, John Wiley &
Sons. Inc., Canada, 1981.
6. www.ilmukomputer.org/wp-content/uploads/2007/07/anjars-teknologi-3g.pdf.
7. www.sierrawireless.com/resources/product.
43
Universitas Kristen Maranatha