Pendahuluan Menpersiapkan KomponenPeralatan Yang Dibutuhkan.

BAB III RANCANG BANGUN ANTENA PAYUNGBOLIK

3.1 Pendahuluan

Didalam dunia wireless, antena merupakan elemen yang sangat penting karena dengan antenalah sinyal­sinyal yang berada diudara bisa diperoleh. Pada saat ini berbagai jenis antena telah banyak beredar dipasaran namun antena tersebut dijual dengan harga yang relative mahal. Pada Tugas Akhir ini penulis mencoba untuk merancang sebuah antena parabolic yang terbuat dari barang sehari­hari. Perancangan antena ini menggunakan payung sebagai kerangka penopang reflektor, karena itu disebut antena Payungbolik. Fungsi antena Payungbolik adalah memperpanjang penangkapan sinyal wireless. Prinsip kerja antena Payungbolik seperti antena parabola lainnya, yaitu menempatkan bagian sensitif antena pada titik fokus parabola sehingga semua gelombang elektromagnet yang mengenai reflektor akan terkumpul dan diterima oleh bagian sensitif tersebut. Pada bagian sensitif ini akan diletakkan sebuah tabung yang berisi USB wireless. Muhammad Teddy Yudhanto : Rancang Bangun Antena Eksternal Payungbolik 2,4 GHZ Untuk Komunikasi Wireless LAn WLAN, 2009. USU Repository © 2009 Perancangan antena payungbolik antena payungbolik dapat digambarkan sesuai dengan diagram alur pada Gambar 3.1. Gambar 3.1 Diagram alur desain antena Muhammad Teddy Yudhanto : Rancang Bangun Antena Eksternal Payungbolik 2,4 GHZ Untuk Komunikasi Wireless LAn WLAN, 2009. USU Repository © 2009

3.2 Bagian Utama Antena

Antena Payungbolik yang akan dibangun memiliki beberapa bagian yang menjadi penyusun utamanya, yaitu : 1. Feeder antena 2. Reflektor antena 3. Kabel Konektor 3.2.1 Feeder Feeder adalah bagian dari antena payungbolik yang berfungsi untuk mengumpankan energi kepada reflector untuk kemudian dipantulkan menuju kesuatu arah. Feeder ini akan diletakkan pada bagian sensitive reflektor atau biasa disebut titik focus reflektor. Feeder terdiri dari tabung sensitive dan USB wireless adapter. Bahan yang digunakan untuk membuat tabung sensitif bisa dari banyak bahan, contohnya kaleng susu, pipa PVC dll. Didalam tabung sensitif inilah nantinya akan diletakkan USB wireless adapter. 3.2.1.1 USB Wireless Adapter Pada dasarnya USB wireless adapter adalah antena eksternal. Antena ini dibutuhkan saat kita ingin mengakses sebuah wireless accesspoint WAP tetapi komputer yang kita gunakan tidak memiliki Antena wireless internal. Proses koneksi ke komputer juga sangat mudah, tidak perlu sampai membongkar komputer. Cukup dengan mencolokkan port USB adapter ke port USB female yang ada di komputer. Pada perancangan ini penulis menggunakan USB wireless adapter dengan merek ZD WLAN. Spesifikasi USB wireless dapat dilihat pada Tabel 3.1. Muhammad Teddy Yudhanto : Rancang Bangun Antena Eksternal Payungbolik 2,4 GHZ Untuk Komunikasi Wireless LAn WLAN, 2009. USU Repository © 2009 Tabel 3.1 Spesifikasi USB wireless adapter Standar IEEE 802.11bg Bus type Mini USB Frequency Band 2,400~2,483 GHz Modulation OFDM with BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM 11g BPSK, QPSK, CCK 11g Data rate 54 48 36 24 18 12 11 9 6 5,5 2 1 Mbps auto fallback Security 64 128 256 bit WEP data encryption, WPA IEEE 802.1x with TKIP and AES Antena Internal Antena Drivers Windows 98SEME2000XP2003 server LEDs Power, Link Transmit Power 20 dBm typical Signal Range outdoor : up to 300 meter Dimension 120 H x 75 W x 87 D mm Temperatur Humidity Max 95 non condensing 3.2.1.1.a Standar IEEE 802.11 IEEE Institute of Electrical anda Electronics Engineer adalah sebuah organisasi nonprofit yang mendedikasikan kerja kerasnya demi kemajuan teknologi. Organisasi ini mencoba membantu banyak bidang teknologi seperti teknologi penerbangan, elektronik, biomedical dan tentu saja computer. IEEE sendiri memiliki banyak unit kerja yang mengurusi bidang tertentu. Kode 802 digunakan oleh bidang yang mengurusi standarisasi LAN Local Area Network dan MAN Metropolitan Area Network. Karena luasnya bidang yang ditangani Muhammad Teddy Yudhanto : Rancang Bangun Antena Eksternal Payungbolik 2,4 GHZ Untuk Komunikasi Wireless LAn WLAN, 2009. USU Repository © 2009 oleh 802, maka bagian ini dibagi lagi menjadi beberapa bagian yang lebih kecil untuk mengurusi tugas yang lebih spesifik. unit kerja dan bidang yang mereka tangani dapat dilihat pada Tabel 3.2. Tabel 3.2 Unit Kerja 802 Unit kerja Bidang yang ditangani 802.1 Higher Layer LAN protocols working groups 802.3 Ethernet Working Group 802.11 Wireless LAN Working Group 802.15 Wireless Personal Area Network WPAN Working Group 802.16 Broadband Wireless Access Working Group 802.17 Resilient Packet Ring Working Group 802.18 Radio Regulatory TAG 802.19 Coexistence TAG 802.20 Mobile Broadband Wireless Access WBMA Working Group 802.21 Media Independent Handoff Working Group 802.22 Wireless Regional Area Network USB wireless menggunakan standarisasi yang dikeluarkan 802.11. Untuk sebuah teknologi yang bersifat massal, sebuah standarisasi sangatlah dibutuhkan. Standarisasi memiliki beberapa manfaat diantaranya : a. Pembuat hardware yang berbeda bisa saling bekerja sama. b. Pembuat hardware tambahan bisa membuat peralatan yang berlaku berdasarkan informasi dari standarisasi yang telah baku. c. Penghematan dan perkembangan teknologi yang jauh lebih cepat. Muhammad Teddy Yudhanto : Rancang Bangun Antena Eksternal Payungbolik 2,4 GHZ Untuk Komunikasi Wireless LAn WLAN, 2009. USU Repository © 2009 3.2.1.1.b Pita Frekuensi 2,4 GHz Frekuensi 2.4 GHz dapat digolongkan sebagai gelombang mikro Microwave yang memiliki karakteristik merambat sejajar garis lurus sehingga kualitas transmisi yang terbaik akan diperoleh apabila kedua piranti yang menggunakan frekuensi ini berada pada jangkauan jarak pandang line of sight dan tidak terdapat halangan diantaranya, meskipun begitu sebenarnya gelombang 2.4 GHz juga relatif dapat memantul dan menembus benda­benda yang tidak solid, namun ini dipengaruhi oleh banyak faktor antara lain kualitas medium interferensi, propagasi sinyal, deraunoise, tenaga atau daya yang digunakan oleh peranti, dan medium penghalangnya sendiri. Pita frekuensi 2.4 GHz merupakan pita frekuensi yang dibebaskan lisensi penggunaannya untuk pemakaian pribadi. Meskipun begitu peralatan yang bekerja pada frekuensi ini tetap harus mengikuti peraturan mengenai konsumsi tenaga yang diperbolehkan, karena pada kondisi dunia nyata penggunaan frekuensi dan daya yang tidak terkontrol dapat menyebabkan 21 interferensi dan berpotensi untuk menurunkan kualitas transmisi. Frekuensi 2.4 GHz ini memiliki beberapa keuntungan. Pertama, frekuensinya yang relatif masih dapat digolongkan sebagai frekuensi rendah membuatnya sangat sesuai untuk komunikasi bergerak. Kedua, tersedianya pita frekuensi ini di seluruh dunia menawarkan kesempatan luas bagi pembuat piranti untuk menekan biaya produksi serta kemudahan beroperasi dan dipasarkan di seluruh dunia. Berdasarkan sifat alami aplikasi pengguna frekuensi ini dan karakteristik teknik penggunaan spektrum yang ada maka pengguna pita frekuensi Muhammad Teddy Yudhanto : Rancang Bangun Antena Eksternal Payungbolik 2,4 GHZ Untuk Komunikasi Wireless LAn WLAN, 2009. USU Repository © 2009 ini dapat digolongkan menjadi enam kelompok utama yang tampak pada Tabel 3.3. dimana hanya tiga diantaranya yang membayar lisensi penggunaan frekuensi ini [3]. Tabel 3.3 Kategori pengguna pita frekuensi 2,4 GHz Tipe pengguna Lisensi Frek. Militer membayar Pengumpulan berita elektronis dan penyebar informasi televisi membayar Penggunaan umum untuk akses nirkabel tetap membayar Jaringan nirkabel : • Radio LAN dibebaskan • Bluetooth dibebaskan • SOHO dan Jaringan rumah dibebaskan Peralatan jarak pendek lainnya • Peralatan identifikasi RF dibebaskan Aplikasi VideoClosed circuit television CCTV dibebaskan Aplikasi ISM • Oven Microwave dibebaskan • Penyinaran Plasma Sulfur dibebaskan 3.2.1.1.c Transmit Power Energi maksimum yang boleh dikeluarkan oleh peralatan radio diatur oleh badan di masing­masing negara tempatnya beroperasi, seperti terlihat pada Tabel 3.4. Tabel 3.4 Energi transmisi max. energi keluaran lokasi dokumen yang mengatur 1000 mwatt USA FCC 15.247 100 mwatt EIRP EROPA ETS 300.328 10 mwattMHz JEPANG MPT Ordinance for regulating Radio equipment, article 49­20 Muhammad Teddy Yudhanto : Rancang Bangun Antena Eksternal Payungbolik 2,4 GHZ Untuk Komunikasi Wireless LAn WLAN, 2009. USU Repository © 2009 Pengontrolan tenaga harus dilakukan untuk peralatan yang tenaga transmisinya lebih besar dari 100 mW, yaitu maksimum empat tingkatan pengaturan tenaga harus disediakan. Sedangkan minimumnya, radio dengan transmisi melebihi 100 mW harus mampu mengubah energi transmisinya kembali ke 100 mW atau kurang. 3.2.1.2 Tabung Sensitif Pada perancangan antena payungbolik, feedernya dibuat dari sebatang pipa PVC ukuran 3 inchi. Pipa PVC yang akan digunakan sebagai feeder harus ditest didalam oven microwave selama ± 2 menit, kalau pipa PVC menjadi panas maka bahan pipa tidak baik untuk dijadikan feeder karena akan mengambil energi radio. Untuk mendapatkan antena yang bekerja pada suatu frekuensi, maka diperlukan suatu perhitungan terhadap feeder antena. Beberapa nilai yang ingin didapatkan L4, 34Lg, Lg4 seperti Gambar 3.2, dimana : Lg4 = posisi penempatan USB wireless adapter eksternal 34Lg = panjang feeder pipa PVC 4 = ketinggian USB wireless ketika diletakkan didalam feeder. Gambar 3.2 Feeder PVC f Lg Lg Lapisan aluminium USB wiereless adapter Muhammad Teddy Yudhanto : Rancang Bangun Antena Eksternal Payungbolik 2,4 GHZ Untuk Komunikasi Wireless LAn WLAN, 2009. USU Repository © 2009 Secara teori, jika kita mengetahui jari­jari lingkaran r penampang circular waveguide tabung sensitif maka panjang gelombang terbesar frekuensi paling rendah yang dapat dilewatkan dapat dihitung dengan rumus : 3­1 Maka frekuensi terendah yang bisa dilewatkan oleh circular waveguide adalah 3­2 Dengan mengetahui panjang gelombang terbesar yang dapat dilewatkan oleh tabung sensitif dan panjang gelombang Operasional , maka panjang tabung sensitif Lg bisa didapat dengan menggunakan persamaan : 3­3 3.2.2 Parabolic Reflektor Seperti dijelaskan pada bab 2, reflector Gambar 3.3 digunakan secara luas untuk memodifikasi pola radiasi antena. Sebagai contoh radiasi backward antena akan dihilangkan dengan menggunakan reflector lempengan datar yang memiliki dimensi cukup lebar. Dalam kasus yang lebih umum, tembakan radiasi beam merupakan karakteristik yang dihasilkan oleh lebar reflector, kesesuaian bentuk dan permukaan. Muhammad Teddy Yudhanto : Rancang Bangun Antena Eksternal Payungbolik 2,4 GHZ Untuk Komunikasi Wireless LAn WLAN, 2009. USU Repository © 2009 Gambar 3.3 Parabolic reflektor Pada parabolic antena reflektor, feed sumber pemancar primer diletakkan pada titik focus dan pancarannya diarahkan pada reflector parabola, sehingga jika berkas sinyal mengenainya, berkas ini akan direfleksikan sesuai dengan hukum Snellius : Sudut datang = Sudut Pantul 3­4 Jadi berkas yang dipancarkan oleh feed akan mengenai suatu titik di reflector Gambar 3.4, berkas ini akan direfleksikan sesuai dengan hukum refleksi ke posisi tertentu dengan nilai x yang sama dengan titik refleksi atau dengan kata lain berkas ini akan direfleksikan secara parallel, sehingga setelah berkas­berkas pancaran ini direfleksikan oleh reflector parabola didapatkan pancaran energy yang paralel atau didapatkan phasa gelombang yang datar [4]. Muhammad Teddy Yudhanto : Rancang Bangun Antena Eksternal Payungbolik 2,4 GHZ Untuk Komunikasi Wireless LAn WLAN, 2009. USU Repository © 2009 Gambar 3.4 Pantulan sinyal pada reflektor Energi yang dipancarkan oleh feed primer dititik focus tanpa keberadaan reflector parabola akan berdivergensi, terbagi kedalam ruang dengan bentuk phasa seperti bola. Tetapi dengan keberadaan reflector, energy pancaran bisa lebih dikonsentrasikan menuju ke suatu arah. Karena berkas sinyal akan parallel dan tidak menyebar diruang. Untuk mencapai gain maksimal diperlukan luas aperture 3­5 atau diameter 3­6 Setelah mendapatkan nilai diameter yang dibutuhkan maka titik focus antena dapat dicari dengan persamaan : 3­7 dimana F = Titik focus, D = Diameter parabola, dan d = kedalaman parabola. Muhammad Teddy Yudhanto : Rancang Bangun Antena Eksternal Payungbolik 2,4 GHZ Untuk Komunikasi Wireless LAn WLAN, 2009. USU Repository © 2009

3.2.3 Kabel Konektor

Kebanyakan antena menggunakan konektor yang berupa pigtail. Pigtail adalah kabel pendek penghubung antara AP dengan antena Gambar 3.5a. Namun antena payungbolik tidak menggunakan pigtail sebagai power sourcenya, Pigtail digantikan oleh USB Wireless adapter Gambar 3.5b. Untuk menghubungkan Antena Payungbolic yang dipasang di outdoor ke PC diperlukan kabel USB yang panjang. Kabel USB bawaan USB adapter biasanya hanya 1 m. Untuk memperpanjang kabel USB caranya antara lain Menggunakan Kabel USB Active Extension atau dikenal sebagai USB Repeater. a b Gambar 3.5. Kabel, a Pigtail dan b Kabel USB repeater Kabel USB Repeater di pasaran panjang per segmennya 5m dan menurut rekomendasi pabrik dapat disambung sampai dengan 5 segmen sehingga total 25m. Alternatif untuk memperpanjang kabel USB yang lebih ekonomis adalah dengan membuat kabel USB extender menggunakan kabel UTP [7]. Muhammad Teddy Yudhanto : Rancang Bangun Antena Eksternal Payungbolik 2,4 GHZ Untuk Komunikasi Wireless LAn WLAN, 2009. USU Repository © 2009

3.3 Menpersiapkan KomponenPeralatan Yang Dibutuhkan.

Peralatan yang diperlukan dalam pekerjaan mekanik pada pembuatan antena dapat dilihat pada Tabel 3.5 : Tabel 3.5 Peralatan yang dibutuhkan Peralatan yang dibutuhkan Gergaji besi Cutter kabel ekstender listrik Mesin bor Kunci Inggris spidol Kikir tang palu penggaris Solder dan timah gunting Sedangkan bahan­bahan yang dibutuhkan untuk membuat antena payung bolik dapat dilihat pada Tabel 3.6 : Tabel 3.6 Bahan yang dibutuhkan Bahan­bahan yang dibutuhkan No Bahan Fungsi 1 Payung Sebagai kerangka dasar antena parabola 2 Jaring Parabola 1x1 meter Reflector antena 3 Pipa PVC d= 3 inch 1 m Feeder 4 Tutup pipa d=3 inch 2 bh Bagian feeder 5 Rubber tape Isolasi dan perekat 6 Kawat tipis Pengikat Jaring 7 Mur kecil 2 bh Mounting antena 8 Kabel UTP 4 meter Ekstensi kabel USB 9 Kabel USB ekstension Penghubung antara USB wireless dengan PC 10 Allumunium foil Melapisi pipa PVC 11 USB wireless adapter Sebagai power source Muhammad Teddy Yudhanto : Rancang Bangun Antena Eksternal Payungbolik 2,4 GHZ Untuk Komunikasi Wireless LAn WLAN, 2009. USU Repository © 2009

3.4 Parameter Antena Yang Ingin Dicapai