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