Simulasi Perancangan Antena Yagi Untuk Aplikasi WLAN

Tugas Akhir

SIMULASI PERANCANGAN ANTENA YAGI UNTUK APLIKASI WLAN

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

Oleh :

NIM : 060402058 FIRMANTO

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

SIMULASI PERANCANGAN ANTENA YAGI UNTUK APLIKASI WLAN Oleh :

06 0402 058 FIRMANTO

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

Disetujui oleh : Pembimbing,

196311281991031003 Ir. Arman Sani, MT

Diketahui oleh : Pelaksana Harian

Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,

19461022 197302 1 001 Prof. Dr. Ir. Usman S. Baafai

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

ABSTRAK

Penggunaan teknologi komunikasi dengan menggunakan kabel kini sudah tergantikan oleh teknologi komunikasi tanpa kabel dimana peran kabel digantikan oleh frekuensi radio. Teknologi tersebut dinamakan Wireless Local Area Network (WLAN). Wireless Local Area Network (WLAN) adalah suatu jaringan area lokal tanpa kabel dimana media transmisinya menggunakan dalam area disekitarnya. Namun, keterbatasan jarak merupakan sebuah masalah yang dihadapi oleh perangkat WLAN ini. Jarak jangkauan sinyalnya relatif sempit sehingga diperlukan solusi untuk memperluas jarak jangkauan sinyal tersebut. Untuk itu digunakan antena Yagi yang dipasang pada sisi penerima sebagai salah satu solusi untuk memecahkan masalah keterbatasan jarak jangkauan WLAN.

Antena Yagi memiliki 3 komponen utama yaitu sebuah driven element yang merupakan dipole aktif, sebuah reflektor yang berfungsi untuk memantulkan pancaran dari driven element dan sebuah direktor yang memperkuat pola pancar dari driven element.

Dalam Tugas Akhir, antena Yagi yang dirancang dapat diaplikasikan pada sistem WLAN. Perancangan antena ini menggunakan software simulator Ansoft Designer HFSS versi 10.0. Hasil dari perancangan ini adalah antena Yagi yang dapat bekerja pada frekuensi kerja WLAN dan diperoleh nilai VSWR sebesar 1,56 untuk frekuensi 2,46 GHz, pola radiasi unidirectional dan gain sebesar 10,39 dB.

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang atas Berkat dan Rahmat yang telah diberikan-Nya penulis memiliki kemampuan dan ketabahan dalam menghadapi segala cobaan, halangan, dan rintangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda dan ibunda, nenek, adik-adik kandung tercinta yang merupakan bagian dari hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang.

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:

PERANCANGAN TEORITIS ANTENA YAGI UNTUK APLIKASI WLAN 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. Arman sani, MT selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas saran, nasehat, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. T. Ahri Bahriun,M.Sc, selaku Penasehat Akademis penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan selama ini.

3. Bapak Prof.Dr.Ir Usman Baafai dan Bapak Rachmad Fauzi ST, MT selaku Pelaksana Harian Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Kepada Bapak, Ibu dan adik – adik tercinta dan keluarga dekat yang telah menghantarkan doa, perhatian, semangat dan segalanya sehingga penulisan tugas akhir ini dapat terselesaikan.

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

6. Bapak Ruki Nofianto, S.Pd dan Bapak Ridwan Lesmana yang memberi masukan dan saran-saran yang sangat membantu penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir.

7. Keluarga Besar Laboratorium Sistem Komputer dan Pengaturan : Bang Muhfi, Bang Hans, Bang Aris, Salman Alfarisi, Rozi.

8. Teman seperjuangan: Teguh, Balemurli dan Agung Permana, yang membantu dalam pengerjaan Tugas Akhir.

9. Sahabat-sahabat terbaik di Elektro: Rudolf, Rinaldo, Kristian Silaen, Budiman Chandra, Thomas, Angga, Sugianto, Hendrik, Juandri, Efandi (boja), Royen, Helmi, Rahmudin, Demon, Taufik, Iqbal, pingkan, Martua dan segenap angkatan ’06.

10. Keluarga besar PB elektro USU 2006.

11. Keluarga Besar Ikatan Mahasiswa Teknik Elektro : Fransiskus, Topan, Polda, John, Gabe dan semua pengurus IMTE 2009 – 2010 yang telah

memberikan banyak waktu dan keleluasaan pada penulis untuk dapat menyelesikan Tugas Akhir ini.

12. Keluarga Besar KMB - USU.

13. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu.

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 berharap agar Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca dan Penulis.

Medan, Agustus 2010 Penulis

NIM. 060402058 Firmanto

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR TABEL ... xii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Rumusan masalah ... 2

1.3 Tujuan Penulisan ... 3

1.4 Batasan Masalah ... 3

1.5 Metodologi Penulisan ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TEORI DASAR 2.1. Umum ... ...6

2.2. Gelombang Elektromagnetik ... ...6

2.3. Pengertian Antena ………9

2.4 Parameter – Parameter Antena...10

2.4.1 Direktivitas Antena ... .10

2.4.3 Pola Radiasi Antena ... .12

2.4.4 Polarisasi Antena ... 13

2.4.5 Beamwidth Antena ... 14

2.4.6 Bandwidth Antena ... 15

2.4.7 Impedansi Antena ... 16

2.4.8 Voltage Standing Wave Ratio ... 17

2.5 Antena Isotropis ... 18

2.6 Antena Directional ... 18

2.6.1 Antena Unidirectional...18

2.6.2 Antena Omnidirectional ... 19

2.7 Antena Yagi ... 21

2.7.1 Driven Elemen, Reflektor dan Direktor ... 22

2.7.2 Impedansi Bersama ... 24

2.7.3 Jarak Antar Elemen ... 25

2.7.4 Gain ... 27

2.8 Material ... 27

2.9 Local Area Network ... 28

2.10 Wireless Local Area Network... 30

2.10.1 Standar WLAN 802.11 ... 31

BAB III SIMULATOR HFSS 3.1 Umum ... 37

3.3 Cara Kerja Ansoft HFSS ... 40

3.4 Perancangan Model Dasar pada Ansoft HFSS ... 41

3.4.1 Inisialisasi Model ... 42

3.4.2 Menjalankan Hasil Rancangan ... 45

3.5 Aplikasi Ansoft HFSS ... 46

BAB IV PERANCANGAN ANTENA YAGI UNTUK APLIKASI WIRELESS LOCAL AREA NETWORK 4.1 Umum ... 47

4.2 Perancangan Antena Yagi ... 47

4.2.1 Perancangan Panjang Elemen ... 49

4.2.2 Perhitungan Jarak antar Elemen ... 50

4.3 Perancangan Model Yagi ... 51

4.4 Perancangan Saluran pencatu ... 57

4.5 Perancangan Ruang Batasan ... 58

4.6 Arah Pancaran ... 59

4.8 Menampilkan Hasil Simulasi ... 61

4.8.1 Antena Yagi 7 Elemen ... 62

4.8.2 Antena Yagi 8 Elemen ... 65

4.8.3 Antena Yagi 9 Elemen ... 67

4.8.4 Antena Yagi 10 Elemen ... 69

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 75

5.2. Saran ... 75 DAFTAR PUSTAKA ... 76 LAMPIRAN

Gambar 2.1 Antena sebagai pemancar dan penerima...10

Gambar 2.2 Dimensi pola radiasi antena ... 12

Gambar 2.3 Ilustrasi Bidang pola radiasi antena ... 13

Gambar 2.4 Polarisasi antena ... 14

Gambar 2.5 Beamwidth antena ... 15

Gambar 2.6 Antena Isotropis ... 18

Gambar 2.7 Contoh antena unidirectional ... 19

Gambar 2.8 Contoh antena omnidirectional ... 20

Gambar 2.9 Dimensi dan kontruksi antena yagi uda ... 21

Gambar 2.10 Sistem elemen array yang menggunakan 1 buah direktor ... 23

Gambar 2.11 Sistem elemen array yang menggunakan 1 buah reflektor ... 24

Gambar 2.12 Grafik yang menunjukkan pengaruh jarak antar elemen terhadap perolehan gain pada yagi 3 elemen ... 26

Gambar 2.13 Gain dalam dB pada sebuah antena dipole ½ λ vs jumlah elemen pada antena Yagi ... 27

Gambar 3.1 Tampilan Ansoft HFSS ... 38

Gambar 3.2 Tampilan Awal proses instalasi Ansoft HFSS... 39

Gambar 3.3 Diagram alir yang menunjukkan cara pencarian solusi simulator Ansoft HFSS ... 41

Gambar 3.4 Geometri yang disediakan Ansoft HFSS ... 42

Gambar 3.5 Bentuk balok pada Ansoft HFSS ... 42

Gambar 3.6 Property window yang muncul setelah model dibuat ... 43

Gambar 3.8 Project Manager window pada Ansoft HFSS ... 45

Gambar 3.9 Antena Horn... 46

Gambar 4.1 Diagram alir perancangan antena Yagi ... 48

Gambar 4.2 Variabel yang digunakan dalam perancangan Yagi ... 52

Gambar 4.3 Peletakan kordinat pada driven element yang dibuat ... 53

Gambar 4.4 Driven element yang merupakan sebuah antena dipole ½ λ ... 54

Gambar 4.5 Peletakan koordinat reflektor pada Ansoft HFSS ... 55

Gambar 4.6 Sebuah reflektor dan driven element yang dibuat ... 55

Gambar 4.7 Peletakan koordinat direktor pada Ansoft HFSS ... 56

Gambar 4.8 Sebuah reflektor, driven element dan direktor yang dibuat ... 56

Gambar 4.9 Model antena Yagi 10 elemen yang dirancang ... 57

Gambar 4.10 Peletakan koordinat pada saluran pencatu ... 58

Gambar 4.11 Pembuatan saluran catu pada driven element ... 58

Gambar 4.12 Peletakan boundaries pada Ansoft HFSS... 59

Gambar 4.13 Perancangan antena Yagi 7 elemen... 63

Gambar 4.14 Grafik VSWR antena Yagi 7 elemen ... 63

Gambar 4.15 Pola radiasi yang dihasilkan antena Yagi 7 elemen ... 64

Gambar 4.16 Perancangan antena Yagi 8 elemen... 65

Gambar 4.17 Grafik VSWR antena Yagi 8 elemen ... 65

Gambar 4.18 Pola radiasi yang dihasilkan antena Yagi 8 elemen ... 66

Gambar 4.19 Perancangan antena Yagi 9 elemen... 67

Gambar 4.20 Grafik VSWR antena Yagi 9 elemen ... 67

Gambar 4.21 Pola radiasi yang dihasilkan antena Yagi 9 elemen ... 68

Gambar 4.23 Grafik VSWR antena Yagi 10 elemen ... 69 Gambar 4.24 Pola radiasi yang dihasilkan antena Yagi 10 elemen ... 70

Tabel 2.1 Spektrum frekuensi gelombang elektromagnetik ...9

Tabel 2.2 Standar – standar WLAN 802.11 ... .32

Tabel 2.3 Wifi channel ... .36

Tabel 4.1 Ukuran panjang elemen antena Yagi ... 50

Tabel 4.2 Jarak antara elemen antena Yagi yang akan dirancang ... 51

Tabel 4.3 Gain hasil simulasi antena Yagi 7 elemen ... 64

Tabel 4.4 Gain hasil simulasi antena Yagi 8 elemen ... 66

Tabel 4.5 Gain hasil simulasi antena Yagi 9 elemen ... 68

ABSTRAK

Penggunaan teknologi komunikasi dengan menggunakan kabel kini sudah tergantikan oleh teknologi komunikasi tanpa kabel dimana peran kabel digantikan oleh frekuensi radio. Teknologi tersebut dinamakan Wireless Local Area Network (WLAN). Wireless Local Area Network (WLAN) adalah suatu jaringan area lokal tanpa kabel dimana media transmisinya menggunakan dalam area disekitarnya. Namun, keterbatasan jarak merupakan sebuah masalah yang dihadapi oleh perangkat WLAN ini. Jarak jangkauan sinyalnya relatif sempit sehingga diperlukan solusi untuk memperluas jarak jangkauan sinyal tersebut. Untuk itu digunakan antena Yagi yang dipasang pada sisi penerima sebagai salah satu solusi untuk memecahkan masalah keterbatasan jarak jangkauan WLAN.

Antena Yagi memiliki 3 komponen utama yaitu sebuah driven element yang merupakan dipole aktif, sebuah reflektor yang berfungsi untuk memantulkan pancaran dari driven element dan sebuah direktor yang memperkuat pola pancar dari driven element.

Dalam Tugas Akhir, antena Yagi yang dirancang dapat diaplikasikan pada sistem WLAN. Perancangan antena ini menggunakan software simulator Ansoft Designer HFSS versi 10.0. Hasil dari perancangan ini adalah antena Yagi yang dapat bekerja pada frekuensi kerja WLAN dan diperoleh nilai VSWR sebesar 1,56 untuk frekuensi 2,46 GHz, pola radiasi unidirectional dan gain sebesar 10,39 dB.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kehidupan manusia tidak terlepas dari interaksi antara manusia sebagai makhluk sosial dengan teknologi sebagai media yang digunakan oleh manusia. Kemampuan teknologi telah menjawab berbagai tantangan manusia untuk saling berinteraksi secara real time, dimana keterbatasan jarak, waktu dan ruang bukanlah penghalang bagi keinginan manusia untuk saling berkomunikasi. Keinginan manusia untuk menyadari keberadaannya secara relatif dengan manusia yang lain menjadi obsesi yang tidak berlebihan dengan ditemukannya komputer. Pada umumnya sebuah personal komputer hanya dapat melayani satu orang pemakai tunggal saja, tetapi dalam perkembangannya, muncullah konsep LAN ( Local Area Network ) dimana satu pemakai tunggal dapat melayani beberapa pemakai dalam waktu yang bersamaan. Pada konsep LAN yang merupakan sebuah jaringan, terdapat sebuah otak atau pengendali yang disebut sebagai server dan beberapa pengguna yang disebut terminal yang secara fisik terhubung oleh kabel. Namun seiring perkembangannya, manusia justru ingin sesuatu yang lebih praktis dalam koneksi antar komputer. Kehadiran kabel yang dalam pengkoneksian dinilai merepotkan. Konsep yang digunakan untuk mengganti kabel adalah dengan menggunakan frekuensi radio. Wireless LAN (WLAN) menjadi salah satu pilihan yang terbaik. Standarisasi IEEE 802 membentuk standar jaringan WLAN pada tahun 1990, dimana standarisasi ini telah dikembangkan menjadi standar global peralatan radio dan jaringan yang

beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz. Standar WLAN diawali dengan standar 802.11 yang diperkenalkan pada tahun 1997 oleh IEEE. IEEE 802.11 merupakan standar untuk produk WLAN yang telah dikenal pengguna jaringan pada umumnya. Namun konsep WLAN bukannya tanpa kelemahan. Kendala jarak merupakan salah satu persoalan yang membutuhkan solusi, namun dengan biaya yang tidak mahal tentunya.

Berbagai jenis antena kini mulai dikembangkan untuk mengikuti perkembangan teknologi sekarang, yaitu teknologi wireless. Antena Yagi yang dulunya hanya digunakan sebagai antena penerima siaran televisi dan penerima radio amatir. Kini dapat digunakan sebagai perangkat penerima WLAN. Selain memiliki gain antena yang relatif tinggi, unjuk kerjanya yang prima dan toleransinya terhadapat variasi serta kesalahan konstruksi bila kinerja optimum bukan suatu tuntutan. Antena Yagi merupakan salah satu antena unidirectional yang cocok digunakan sebagai penerima WLAN. Maka dari itu, pada Tugas Akhir ini akan dirancang Antena Yagi yang mampu bekerja pada frekuensi yang sesuai untuk perangkat WLAN.

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan, yaitu:

1. Apa yang dimaksud dengan antena yagi?

2. Bagaimana spesifikasi antena yang diperbolehkan untuk perangkat WLAN ?

3. Bagaimana perancangan antena Yagi yang dapat bekerja pada frekuensi 2,4 – 2,5 GHz untuk aplikasi WLAN ?

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk menganalisis antena Yagi untuk aplikasi WLAN yang bekerja pada frekuensi 2,4 – 2,5 GHz serta mendapatkan kinerja dari antena tersebut.

1.4 Batasan Masalah

Untuk menghindari pembahasan yang terlalu luas, maka penulis akan membatasi Tugas Akhir ini dengan hal – hal sebagai berikut :

1. Antena bekerja pada frekuensi kerja WLAN standar IEEE 802.11. 2. Perancangan antena Yagi sebagai penerima sinyal dari perangkat

WLAN IEEE 802.11b/g ( Wifi ).

3. Parameter yang dibahas hanya dimensi antena, VSWR, pola radiasi dan gain.

4. Pengukuran parameter antena dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Ansoft HFSS designer versi 10.0.

5. Tidak membahas tentang metode akses pada sistem WLAN 6. Perancangan tidak sampai ke tahap pabrikasi.

1.5 Metodologi Penulisan

Metodologi penulisan yang digunakan oleh penulis pada penulisan Tugas Akhir ini adalah :

1. Studi Literatur, yaitu berupa studi kepustakaan dan kajian dari jurnal-jurnal pendukung baik dalam bentuk hard copy maupun soft copy. 2. Perhitungan

Melakukan perhitungan secara analitik dengan menggunakan perumusan ilmiah untuk antena Yagi.

3. Perancangan dan Analisis

Dari hasil perhitungan analitik dengan menggunakan perumusan ilmiah kemudian dilakukan perancangan antena dengan menggunakan software Ansoft HFSS designer versi 10.0.

1.6 Sistematika Penulisan

Penulisan Tugas Akhir ini disajikan dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

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

BAB II TEORI DASAR

Bab ini berisi penjelasan tentang antena secara umum dan penjelasan mengenai antena Yagi secara khusus.

BAB III ANSOFT HFSS

Bab ini berisi tentang cara pemasangan Simulator Ansoft HHFSS, cara kerja Ansoft HFSS, dan pembentukan model dengan menggunakan Ansoft HFSS.

BAB IV PERANCANGAN ANTENA YAGI UNTUK APLIKASI

WIRELESS LOCAL AREA NETWORK ( WLAN )

Bab ini membahas mengenai perancangan antena Yagi untuk aplikasi WLAN dan membandingkan hasil yang dicapai melalui perumusan ilmiah dengan hasil yang dicapai dengan menggunakan software Ansoft HFSS Designer versi 10.0. serta mengetahui kinerja dari antena tersebut.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari hasil pembahasan Tugas Akhir.

BAB II TEORI DASAR

2.1 Umum

Komunikasi menjadi bagian terpenting yang dalam kehidupan manusia yang tidak dapat terpisahkan. Sejak dikemukakan teori elektromagnetik oleh James Clark maxwel, perkembangan teknologi komunikasi semakin lama semakin pesat. Setelah itu muncullah antena radio pertama dibuat oleh Heinrich Hertz yang tujuannya untuk membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik yang sebelumnya telah diprediksi oleh James Clerk Maxwell. Pada tahun 1886, Hertz memasang peralatan yang sekarang diketahui sebagai sistem radio dengan antena dipole sebagai pengirim dan antena loop segi empat sebagai penerima. Hertz juga bereksperimen dengan antena parabolik reflektor[5].

Perkembangan antenna yang semakin lama semakin pesat menimbulkan banyaknya variasi dari antena muncul untuk berbagai aplikasi. Seperti dalam komunikasi bergerak yang melibatkan pesawat, satelit dan kenderaan darat antena sangat diperlukan. Antena juga sangat populer digunakan dalam hal penyiaran dimana terminal pemancar dapat melayani penerima yang tidak terbatas.

2.2 Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang mempunyai sifat listrik dan sifat magnet secara bersamaan. Gelombang radio merupakan bagian

dari gelombang elektromagnetik pada spektrum frekuensi radio. Transmisi gelombang elektromagnetik di ruang adalah sebagai gelombang transversal.

Spektrum elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin. Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan (lihat juga tabel 2.1 dan awalan SI):

1. Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi ialah kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300 MmHz.

2. Energi dari foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1μeV/GHz.

3. Panjang gelombang dikalikan dengan energy per foton adalah 1.24 μeVm.

Faraday menyatakan bahwa perubahan medan magnetik menyebabkan muatan listrik mengalir dalam loop kawat atau ekuivalen dengan bangkitnya medan listrik. Maxwell mengusulkan proses kebalikan bahwa suatu perubahan medan listrik akan membangkitkan medan magnetik.

Inti teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik adalah: 1. Perubahan medan listrik dapat menghasilkan medan magnet.

2. Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Cepat rambat gelombang elektromagnetik (c) tergantung dari permitivitas (ε) dan permeabilitas (μ) zat.

Jika perubahan medan magnetiknya sinusoida maka dibangkitkan medan listrik yang juga berubah secara sinusoida. Selanjutnya perubahan medan listrik secara sinusoida ini membangkitkan medan magnetik yang berubah secara

sinusoida. Demikian seterusnya terjadi proses berantai pembentukan medan listrik dan medan magnetik yang merambat kesegala arah. Merambatnya medan listrik dan medan magnetik ke segala arah inilah yang disebut gelombang elektromagnetik.

Gelombang dikarakteristikkan oleh panjang gelombang dan frekuensi. Panjang gelombang (λ) memiliki hubungan dengan frekuensi (f) dan kecepatan (v) yang ditunjukkan pada Persamaan 2.1 :

f c =

λ (2.1)

Dimana :

λ = panjang gelombang ( m) c = cepat rambat cahaya ( m/s )

f = frekuensi ( Hz )

Kecepatan bergantung pada medium. Frekuensi adalah besaran yang lebih mendasar dan tidak bergantung pada medium. Ketika medium rambat adalah hampa udara (free space), maka :

c = 3 x 108 m/s

Spektrum frekuensi gelombang elektromagnetik dapat ditunjukkan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Spektrum Frekuensi Gelombang Elektromagnetik Nama Band Singkatan

Band

ITU Frekuensi(f)

Panjang Gelombang ( λ) Extremely Low

Frequency

ELF 1 3-30 Hz 100.000km –

10.000km Super Low

Frequency

SLF 2 30-300 Hz 10.000km –

1000km Ultra Low

Frequency

ULF 3 300 – 3000 Hz 1000 km – 100 km Very Low

Frequency

VLF 4 3 – 30 KHz 100 km – 10 km Low Frequency LF 5 30 – 300 KHz 10 km – 1 km Medium

Frequency

MF 6 300 – 3000 KHz 1 km – 100 m High Frequency HF 7 3 – 30 MHz 100 m – 10 m Very High

Frequency

VHF 8 30 – 300 MHz 10 m – 1 m Ultra High

Frequency

UHF 9 300 – 3000 MHz 1 m – 100 mm Super High

Frequency

SHF 10 3 – 30 GHz 100 mm – 10 mm Extremely High

Frequency

EHF 11 30 – 300 GHz 10 mm – 1 mm

2.3 Pengertian Antena

Antena merupakan bagian yang tidak dapat terpisahkan dalam komunikasi radio. Antena adalah perangkat media yang menyediakan sebuah sarana untuk memancarkan dan menerima gelombang radio. Dalam kata lain, antena menyediakan sebuah peralihan sebuah gelombang yang terbimbing dari transmisi kabel menjadi gelombang ruang bebas. Gambar 2.1 menunjukkan gambar antena sebagai pemancar dan penerima.

Gambar 2.1 Antena Sebagai Pemancar dan Penerima

2.4 Parameter – Parameter Antena

Parameter – parameter antena digunakan untuk menguji atau mengukur performa antena yang akan digunakan. Berikut penjelasan beberapa parameter antena yang sering digunakan yaitu direktivitas antena, gain antena, pola radiasi antena, polarisasi antena, beamwidth antena, bandwidth antena, impedansi antena, dan Voltage Standing Wave Ratio (VSWR).

2.4.1 Direktivitas Antena

Pengarahan atau direktivity antena adalah perbandingan antara intensitas radiasi (daya tiap unit sudut ruang) pada arah tertentu U(θ, Ф) terhadap intensitas radiasi rata-rata Uo (dari seluruh permukaan) pancaran. Semakin besar direktivitas maka lebar berkas antena semakin sempit. Dalam penggunaan praktis yang dimaksud directivity merupakan direktivitas maksimum yaitu pada arah sumbu pancar (pada arah pancaran maksimal) yang dapat dituliskan pada Persamaan 2.2.[5] ad o U U U D as Direktivit r P 4∏ = =

Dimana :

D = Direktivitas

U = Intensitas radiasi ( Watt/ o )

Uo = Intensitas radiasi rata – rata ( Watt/ o )

P rad = Total daya yang dipancarkan ( Watt )

2.4.2 Gain Antena

Gain antena adalah perbandingan logarithmik antara daya antenna dibandingkan dengan antena dipole ½ λ. Apabila digunakan antena isotropik, maka gain dinyatakan dalam dBi.

Gain dari sebuah antena adalah kualitas nyala yang besarnya lebih kecil daripada penguatan antena tersebut yang dapat dinyatakan dengan Persamaan 2.3 :

D k G

Gain= = . (2.3)

Dimana :

k = efisiensi antena, 0 ≤ k ≤ 1

Gain dapat dihitung dengan membandingkan kerapatan daya maksimum antena yang diukur (Antenna Under Test) dengan antena referensi yang diketahui gainnya. Maka dapat dituliskan pada Persamaan 2.4 :

(

)

(

)

xG

(

antenareferensi

)

referensi antena P diukur yang antena P G max max = (2.4)

Sebagai referensi biasanya dipakai antena dipole ½λ, antena corong (horn), dan yang paling sering adalah antena isotropis dengan efisiensi 100%.

Gain terhadap antena isotropis dinyatakan sebagai Go. Maka dapat dituliskan

pada Persamaan 2.5 :

(

100%

)

) ( max ) ( max si berefisien isotropis antena G x referensi antena P diukur yang antena P

G_o = (2.5)

Untuk Antena yang berapertur ideal dapat dituliskan persamaan rumus gain seperti pada Persamaan 2.6.

(2.6)

Dimana A adalah apertur dari antena tersebut.

2.4.3 Pola Radiasi Antena

Pola radiasi antena didefenisikan sebagai sebuah fungsi matematika atau sebuah representasi grafik dari sifat radiasi dari antena sebagai fungsi dari kordinat ruang . Pola radiasi antena menjelaskan bagaimana antena meradiasikan energi ke ruang bebas atau bagaimana antena menerima energi. Gambar 2.2 menunjukkan pola radiasi antena dalam dua dimensi dan tiga dimensi.

Dua dimensi tiga dimensi Gambar 2.2 Dimensi Pola Radiasi Antena

2 4

λπ

A G=

Dua gambaran pola radiasi yang paling penting adalah pola bidang medan listrik E dan pola bidang medan magnet H. Pada bidang medan listrik E merupakan gambaran pola radiasi yang diperoleh dari nilai maksimum pengarahan radiasi di mana medan listrik E terbentang pada bidang gambar. Sama halnya dengan pola bidang medan listrik E, pola bidang medan magnet H merupakan gambaran pola radiasi yang diperoleh dari nilai maksimum pengarahan radiasi di mana medan magnet H terbentang pada bidang gambar. Bidang medan listrik E dan bidang medan magnet H saling tegak lurus. Gambar 2.3 menunjukkan koordinat bidang pada pola radiasi, di mana warna ungu menyatakan bidang medan listrik E dan warna biru menyatakan bidang medan magnet H.

Gambar 2.3 Ilustrasi Bidang Pola Radiasi Antena

2.4.4 Polarisasi Antena

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. Gambar 2.4 menunjukkan polarisasi antena. Ada empat macam polarisasi antena yaitu polarisasi vertikal, polarisasi horizontal, polarisasi circular, dan polarisasi cross.

Gambar 2.4 Polarisasi Antena 2.4.5 Beamwidth Antena

Beamwitdth adalah besarnya sudut berkas pancaran gelombang frekuensi radio utama (main lobe) yang dihitung pada titik 3 dB menurun dari puncak lobe utama. Besarnya beamwidth ditunjukkan pada Persamaan 2.7:

derajat d

f B

. 1 , 21

= (2.7)

Dimana :

B = 3 dB beamwidth (derajat) f = frekuensi (GHz)

Gambar 2.5 menunjukkan tiga daerah pancaran yaitu lobe utama (main lobe, nomor 1), lobe sisi samping (side lobe, nomor 2), dan lobe sisi belakang (back lobe, nomor 3).

Gambar 2.5 Beamwidth Antena 2.4.6 Bandwidth Antena

Bandwidth sebuah antena didefenisikan sebagai jangkauan frekuensi yang berada dalam performa antena tersebut, dengan berhubungan dengan beberapa sifat yang sesuai dengan standar yang telah ada.

Adapun bandwidth dapat dinyatakan pada Persamaan 2.8 : BW% =

c

f f f₂− ₁

x 100 % (2.8)

Keterangan :

= frekuensi tertinggi = 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 dB.

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 ratio bandwidth adalah rentang frekuensi di mana polarisasi (linier atau melingkar) masih terjadi. Nilai axial ratio untuk polarisasi melingkar adalah kurang dari 3 dB.

2.4.7 Impedansi Antena

Impedansi Antena didefinisikan sebagai perbandingan antara medan elektrik terhadap medan magnetik pada suatu titik. Menurut Persamaan 2.9, impedansi antena bisa didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan terhadap arus pada terminal tersebut.

I V

Z_T = (2.9)

Dimana :

ZT = impedansi terminal

V = beda potensial terminal I = arus terminal

2.4.8 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 ( ).

(2.10) di mana 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. : refleksi negatif maksimum, ketika saluran terhubung singkat b. : tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaan matched sempurna. c. : refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian terbuka. Rumus untuk mencari nilai VSWR adalah :

(2.11)

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 pabrikasi antena adalah VSWR≤2.

Antena isotropis merupakan sumber titik yang memancarkan daya ke segala arah dengan intensitas yang sama, seperti permukaan bola. Karena itu dikatakan pola radiasi antena isotropis berbentuk bola. Antena ini tidak ada dalam dunia nyata dan hanya digunakan sebagai dasar untuk merancang dan menganalisa struktur antena yang lebih kompleks. Gambar 2.6 menunjukkan gambar antena isotropis.

Gambar 2.6 Antena Isotropis 2.6 Antena Directional

Berdasarkan direktivitasnya, antena directional dibagi menjadi antena unidirectional dan antena omnidirectional. Antena unidiretional adalah antena yang memancarkan dan menerima sinyal hanya dari satu arah. Sedangkan antena omnidirectional adalah antena yang memancarkan dan menerima sinyal dari segala arah.

2.6.1 Antena Unidirectional

Antena unidirectional memancarkan dan menerima sinyal hanya dari satu arah. Hal ini ditunjukkan dengan bentuk pola radiasinya yang terarah. Antena unidirectional mempunyai kemampuan direktivitas yang lebih dibandingkan jenis

– jenis antena lainnya. Kemampuan direktivitas ini membuat antena ini lebih banyak digunakan untuk koneksi jarak jauh. Dengan kemampuan direktivitas ini membuat antena mampu mendengar sinyal yang relatif kecil dan mengirimkan sinyal lebih jauh. Umumnya antena unidirectional mempunyai spesifikasi gain tinggi tetapi beamwidth kecil. Hal ini menguntungkan karena kecilnya beamwidth menyebabkan berkurangnya derau yang masuk ke dalam antena. Semakin kecil bidang tangkapan (aperture), semakin naik selektivitas antena terhadap sinyal wireless yang berarti semakin sedikit derau yang ditangkap oleh antena tersebut. Beberapa macam antena unidirectional antara lain antena Yagi-Uda, antena parabola, antena helix, antena log-periodic, dan lain – lain. Gambar 2.7 memperlihatkan contoh antena unidirectional.

Gambar 2.7 Contoh Antena Unidirectional

2.6.2 Antena Omnidirectional

Antena omnidirectional memancarkan dan menerima sinyal dari segala arah dengan daya yang sama. Untuk menghasilkan cakupan area yang luas, gain antena omnidirectional harus memfokuskan dayanya secara horizontal, dengan mengabaikan pola pancaran ke atas dan ke bawah. Dengan demikian, keuntungan

dari antena jenis ini adalah dapat melayani jumlah pengguna yang lebih banyak dan biasanya digunakan untuk posisi pengguna yang melebar. Kesulitannya adalah pada pengalokasian frekuensi untuk setiap sel agar tidak terjadi interferensi. Antena jenis ini biasanya digunakan untuk posisi pelanggan yang melebar. Direktivitas antena omnidirectional berada dalam arah vertikal. Bentuk pola radiasi antena omnidirectional digambarkan seperti bentuk kue donat (doughnut) dengan pusat berimpit. Kebanyakan antena ini mempunyai polarisasi vertikal, meskipun tersedia juga polarisasi horizontal. Antena omnidirectional dalam pengukuran sering digunakan sebagai pembanding terhadap antena yang lebih kompleks contoh antena omnidirectional antara lain antena dipole, antena Brown, antena coaxial, antena super-turnstile, antena groundplane, antena collinear, antena slotwave guide, dan lain – lain. Gambar 2.8 memperlihatkan beberapa contoh antena omnidirectional.

Gambar 2.8 Contoh Antena Omnidirectional

Sejak ditemukan oleh S. Uda dan H. Yagi di universitas Tohoku pada tahun 1926, antena Yagi yang lebih tepat disebut antena Yagi – Uda banyak dibahas secara percobaan dan teori. Antena ini banyak sekali digunakan pada komunikasi radio amatir, dan kemudian sebagai antena penerima televisi, karena unjuk kerjanya yang prima dan toleransinya terhadap variasi serta kesalahan konstruksi bila kinerja optimum bukan suatu tuntutan. Antena Yagi – Uda merupakan antena susun parasitik dari antena dipole. Antena ini umumnya terdiri dari sebuah reflektor, sebuah driven element, dan beberapa direktor. Hal ini bermuara pada berbagai bentuk elemen antena Yagi – Uda seperti yang dapat dilihat di pasaran. Pada Gambar 2.9 memperlihatkan dimensi serta kontruksi dari antena yagi.

Gambar 2.9 Dimensi dan kontruksi antena Yagi Uda

Antena Yagi – Uda yang termasuk dalam jenis antena – antena kanal gelombang berjalan, dalam bentuk bakunya terdiri dari sejumlah antena kawat dipole yang diletakkan sejajar dalam suatu bidang. Satu diantaranya merupakan dipole aktif, sedangkan yang lainnya adalah pasif. Satu dari dipole pasif ini berada dibelakang dipole aktif dan berfungsi sebagai pemantul, dipole pasif

lainnya terletak di depan dipole aktif sebagai pengarah. Dalam konfigurasi ini arah depan merupakan arah pancaran antena. Diketahui dari teori – teori dipole gandeng bahwa dipole pasif akan berfungsi sebagai pemantul bila tahanan reaktifnya adalah indukitf. Karena itu panjang pemantul lebih besar dari setengah panjang gelombang. Dipole pasif akan berlaku sebagai pengarah kalau tahanannya kapasitif, karena itu panjangnya kurang dari setengah panjang gelombang. Biasanya satu dipole cukup sebagai pemantul karena pemantul tambahan tidak banyak pengaruhnya terhadap pola pancarantena. Sebaliknya karena arah pancar antena sesuai dengan kedudukan pengarah, eksitasi intensif secara seri yang membentuk kanal gelombang berjalan ditunjang oleh jumlah pengarah, sehingga jumlah pengarahnya antara 2 hingga 12 merupakan hal yang umum.

2.7.1 Driven Elemen, Reflektor dan Direktor

Sebuah elemen dalam sebuah antena susun mempunyai sebuah radiator yang memiliki panjang ½λ. Elemen array tersebut tidak selalu memiliki panjang ½ λ karena beberapa tipe dari array memiliki panjang yang disesuaikan / diinginkan yang menunjukkan elemen tersebut memiliki reaktansi kapasitif atau reaktansi induktif [1].

Driven Element adalah suatu elemen yang menyediakan daya dari pemancar, biasanya melalui saluran transmisi. Sebuah elemen parasit adalah elemen yang memperoleh daya secara sendirinya melalui penggandengan dengan elemen lain pada array dikarenaan karena jarak antar elemen yang berdekatan antara elemen[2].

Driven Element mempunyai panjang ½ λ. Sehingga rumus untuk menghitung total panjang Driven Element Yagi ditunjukkan pada Persamaan 2.12 sebagai berikut :

L = 0.5 x K x λ (2.12) Dimana:

L : Panjang Driven Element

K : Velocity Factor ( pada logam 0.95 ) λ : Panjang gelombang (m)

Sebuah elemen parasit pada Gambar 2.10 disebut sebagai pengarah / direktor ketika pengarah tersebu menghasilkan pola pancar maksimum di sepanjang garis perpendicular dari driven ke elemen parasit.

Gambar 2.10 Sistem element array yang menggunakan 1 buah direktor.

Ketika radiasi maksimumnya berlawanan arah dengan pengarah / direktor dari elemen parasit melalui driven elemen seperti pada Gambar 2.11 maka elemen parasit itu dinamakan reflektor.[1]

Gambar 2.11 Sistem elemen array yang menggunakan 1 buah elemen sebagai reflektor.

2.7.2 Impendasi bersama ( mutual impendance )

Jika ada dua buah elemen yang memiliki panjang ½ λ yang saling berdekatan satu sama lain. Jadi jika berasumsi bahwa daya yang dicatu pada salah satu elemen yang menyebabkan timbulnya arus. Ini menciptakan medan elektromagnetik yang menyebabkan terinduksinya tegangan ke elemen kedua yang menyebabkan arus mengalir di dalamnya pula. Arus yang mengalir pada elemen ke dua akan menginduksi kembali elemen pertama, yang menyebabkan penambahan arus yang mengalir pada elemen pertama. Jadi total arus pada elemen pertama merupakan hasil penjumlahan arus mula – mula dengan arus yang diinduksikan[2].

Dengan kehadiran elemen kedua, amplituda dan phasa dari arus yang dihasilkan dari elemen pertama akan berbeda dengan elemen kedua ini yang dinamakan pengkopelan bersama ( mutual coupling ). Pengkopelan bersama (mutual coupling ) akan menghasilkan impedansi bersama diantara 2 elemen. Impendansi bersama memiliki sifat yang reaktif dan resistif.

Sifat dan besar impendansi feed point dari antena/elemen pertama tergantung pada amplituda dari arus yang diinduksikan pada antena / elemen kedua, dan hubungan phasa antara arus sumber dengan arus yang diinduksikan. Amplituda dan phasa dari arus yang diinduksikan tergantung pada jarak antara elemen dan pada antena / elemen kedua menyebabkan terjadinya resonansi pada elemen kedua tersebut.

2.7.3 Jarak antar elemen

Jarak antar elemen sangat mempengaruhi pengkopelan bersama ( mutual coupling ) antara elemen yang satu dengan elemen yang lain. Untuk saat sekarang ini belum ada formula khusus untuk merancang antena Yagi terbaik untuk band manapun. Tetapi dari hasil percobaan para ahli antena amatir didapatkan data – data yang menunjang untuk merancang antena Yagi. Menurut G.H. Brown gain terbesar dari sebuah elemen parasit tunggal didapatkan dari penempatan jarak antara elemen dari 2 buah elemen. Pada gambar 2.12 diperlihatkan sebuah kurva yang merupakan hasil analisa dari G.H. Brown yang menunjukkan pengaruh jarak antara elemen parasit terhadap perolehan gain.[1]

Gambar 2.12 Grafik yang menunjukkan pengaruh jarak antar elemen terhadap perolehan gain pada yagi 3 elemen.

Pada Gambar 2.12 gain yang diperoleh dengan menentukan jarak elemen didapatkan apabila elemen parasitnya beresonansi sendiri ( self resonance ). Hal ini terjadi pada jarak antara elemen 0.1 λ dan 0.25 λ.

Pada operasi reflektor, reflektor bekerja pada frekuensi yang lebih rendah dari pada frekuensi feed point / driven element ( dengan cara memanjangkan sedikit lebih panjang daripada panjang driven element ) dan agar memperoleh gain maksimum, jarak antara elemen dijaga agar tidak melebihi 0.25λ. Syarat jarak antara reflektor dengan driven element yang diizinkan adalah 0.15λ sampai 0.25 λ.[1]

Direktor / pengarah dikonfigurasi pada frekuensi tinggi ( dengan memendekkan elemen sedikit lebih pendek daripada driven element ) dan untuk memperoleh gain maksimum, jarak antara driven element dengan director diusahakan melebihi 0.1 λ dan tidak melebihi 0.15 λ. Jadi syarat jarak antara driven element dan director yang diizinkan adalah 0.1 λ sampai 0.15 λ.

Perolehan gain pada antena yagi berdasarkan buku Arrl Antenna Book (1976 ). Perolehan gain yang diperoleh dari banyaknya jumlah elemen pada antena Yagi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.13. dimana semakin banyak elemen pada Yagi semakin besar pula gain yang dihasilkan.

Gambar 2.13 Gain dalam dB pada sebuah antena dipole ½ λ vs jumlah elemen pada antena Yagi.

2.8 Material

Dalam merancang berbagai jenis antena, maupun peralatan untuk penyeimbang impedansi memerlukan pemilihan dari material dielektri yang sesuai.

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

Inovasi di dalam teknologi telekomunikasi berkembang dengan cepat dan selaras dengan perkembangan karakteristik masyarakat modern yang memiliki mobilitas tinggi, mencari pelayanan yang fleksibel, mudah dan memuaskan serta mengejar efisiensi di segala aspek. Perkembangan karakteristik masyarakat yang seperti ini membuat rekan industri menawarkan jaringan Local Area Network (LAN).

Local Area Network (LAN) adalah sejumlah komputer yang saling dihubungkan bersama di dalam satu area tertentu yang tidak begitu luas, seperti di dalam satu kantor atau gedung.

Jaringan komputer adalah sekelompok komputer otonom yang saling berhubungan antara satu dengan yang lainnya menggunakan protokol komunikasi melalui media komunikasi sehingga dapat berbagi informasi, program - program, penggunaan bersama perangkat keras seperti printer, hard disk, dan sebagainya. Selain itu jaringan komputer bisa diartikan sebagai kumpulan sejumlah terminal komunikasi yang berbeda di berbagai lokasi yang terdiri dari lebih satu komputer yang saling berhubungan.

Jaringan komputer local digunakan untuk menghubungkan simpul yang berada di daerah yang tidak terlalu jauh dengan radius 100m - 200m, tergantung jenis kabel penghubung yang digunakan. Kecepatan transfer data pada jaringan local ini sedah relatif tinggi yaitu antara 1 - 100 Mbps atau sekitar 125.000 - 125.500.000 karakter per detik sehingga sudah dapat mendukung distribusi data grafis.

Teknologi jaringan local berkembang dengan pesat dewasa ini sehingga secara umum jaringan dapat dikelompokkan dalam beberapa kategori berdasarkan kecepatan transmisi datanya, yaitu :

1. Jaringan komputer berkecepatan rendah

Kecepatan transmisi data pada jaringan ini lebih kecil dari 1 Mbps, biasanya diterapkan untuk percobaan di laboratorium. Contoh jaringan ini adalah Apple talk yang dikembangkan oleh Apple Co.

2. Jaringan komputer berkecepatan sedang

Kecepatan transmisi data pada jaringan ini berkisar antara 1 - 20 Mbps dan biasanya diterapkan untuk lingkungan perkantoran dengan skala kecil sampai menengah. Adapun contoh teknologi jaringan ini adalah Ethernet berkecepatan 10 Mbps yang dikembangkan oleh Xeras.

3. Jaringan komputer berkecepatan tinggi

Kecepatan transmisi data pada jaringan ini lebih dari 20 Mbps. Biasanya diterapkan untuk lingkungan perkantoran dengan skala besar yang menempati gedung bertingkat atau kawasan. Di samping itu data yang ditransmisikan tidak hanya berupa teks melainkan juga data grafis. Adapun teknologi jaringan komputer local untuk kategori ini adalah ATM dan Fast Ethernet.

4. Jaringan komputer berkecepatan sangat tinggi

Kecepatan transmisi data pada jaringan ini mencapai 1 Gbps. Teknologi ini digunakan untuk mendukung transmisi data di lingkungan perkantoran berskala besar dan data yang ditransmisikan meliputi data grafis, audio,

dan video. Adapun teknologi untuk kategori ini adalah Gigabit Ethernet, yang kompatibel dengan teknologi Ethernet dan Fast Ethernet.

2.10 Wireless Local Area Network (WLAN)

Wireless Local Area Network (WLAN) merupakan salah satu aplikasi pengembangan dari wireless yang digunakan untuk komunikasi data. Sesuai dengan namanya, wireless yang artinya tanpa kabel, WLAN adalah jaringan lokal yang meliputi daerah satu gedung, satu kantor, satu wilayah, dan sebagainya, yang tidak menggunakan kabel.

Sistem koneksi WLAN adalah dengan menggunakan gelombang elektromagnetik untuk mengirim dan menerima data lewat media udara. Dengan komunikasi jaringan yang menggunakan media tanpa kabel, maka diharapkan WLAN dapat meminimalisasikan kebutuhan untuk komunikasi menggunakan kabel, walaupun penggunaan kabel masih tetap ada dalam mendukung aplikasi WLAN.

Penggunaan WLAN tidak akan mengurangi keuntungan yang telah diperoleh dari aplikasi yang lebih tradisional yaitu LAN dengan menggunakan kabel. Hanya saja pada WLAN ini, cara melihat suatu jaringan LAN harus didefinisikan kembali. Konektivitas antar para pengguna tidak lagi mempengaruhi pada saat penginstalasian.

Local Area tidak lagi terbatas diukur dengan menggunakan satuan kaki atau meter, tetapi mil atau kilometer. Infrastrukturnya tidak lagi harus ditanam di bawah tanah atau berada di balik dinding. Kini infrastrukturnya bias berpindah – pindah dan berubah sesuai dengan kecepatan atau pertumbuhan perusahaan.

Selain itu, WLAN sendiri mengkombinasikan hubungan antar data dengan penggunaan yang aktif bergerak, dan melalui konfigurasi yang sederhana maka WLAN dapat berpindah – pindah sesuai dengan kebutuhan pengguna.

WLAN sama seperti sebuah kartu Ethernet yang tidak menggunakan kabel sebagai media penyambungnya, dimana pengguna berhubungan dengan server melalui modem radio. Salah satu bentuk modem radio yaitu PC card yang digunakan untuk laptop.

Dengan adanya WLAN ini, maka biaya pengeluaran yang digunakan untuk membuat suatu infrastruktur jaringan dapat ditekan menjadi lebih rendah dan mendukung suatu aplikasi jaringan mobile yang menawarkan berbagai keuntungan dalam hal efisiensi proses, akurasi, dan biaya pengeluaran.

2.10.1 Standar WLAN 802.11

Seiring dengan perkembangan yang semakin pesat, beberapa pabrikan RF wireless mempunyai metode berbeda dalam mengembangkan frekuensi, skema encoding, jenis antena, dan protokol jaringan wireless. Banyaknya variasi jenis tentu saja tidak menguntungkan bagi para pengguna. Untuk itu pada jaringan wireless ditetapkan standarisasi peralatan wireless yang disebut standarisasi IEEE 802.11. Dengan berkembangnya waktu, implementasi dari standar ini semakin populer dan meluas. Penambahan ekstensi di belakang 802.11 dipergunakan untuk mengenali beberapa perbaikan dan tambahan fitur dari standar yang telah ditentukan oleh 802.11. Dari sekian banyak standar, ada empat jenis standar yang sering digunakan dan paling dikenal yaitu standar awal 802.11, 802.11a, 802.11b, dan 802.11g. Tabel 2.2 menunjukkan standar – standar WLAN 802.11.

Tabel 2.2 Standar – Standar WLAN 802.11

802.11 Standar dasar WLAN yang mendukung transmisi data 1 Mbps hingga 2 Mbps

802.11a Standar High Speed WLAN untuk 5 GHz band yang mendukung hingga 54 Mbps

802.11b Standar WLAN untuk 2,4 GHz band yang mendukung hingga 11 Mbps atau disebut Wi-Fi

802.11e Perbaikan dari QoS (Quality of Service) pada semua interface radio IEEE WLAN

802.11f Mendefinisikan komunikasi inter-access point untuk

memfasilitasi beberapa vendor yang mendistribusikan WLAN 802.11g

Menetapkan teknik modulasi tambahan untuk 2,4 GHz band, yang dimasukkan untuk menyediakan kecepatan hingga 54 Mbps 802.11h Mendefinisikan pengaturan spektrum 5 GHz band yang

digunakan di Eropa dan Asia Pasifik

802.11i

Menyediakan keamanan yang lebih baik. Penentuan alamat dimana terdapat kelemahan keamanan pada protokol Autentifikasi dan Enkripsi

802.11j Penambahan pengalamatan pada kanal 4,9 GHz hingga 5 GHz untuk standar 802.11a di Jepang

 Standar Awal 802.11

Standar ini merupakan standar awal untuk WLAN yang diperkenalkan pada tahun 1997 oleh IEEE. Standar ini beroperasi pada layer fisik yang menggunakan teknologi penyebaran spektrum Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) dan Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) yang beroperasi pada pita 2,4 GHz dan data rate hingga 2 Mbps. Karena versi ini hanya

mempunyai data rate maksimum 2 Mbps, versi ini tidak banyal dipergunakan pada WLAN indoor.

802.11 merupakan standar dasar WLAN yang mendukung transmisi data 1 Mbps hingga 2 Mbps. 802.11a merupakan standar High Speed WLAN untuk 5 GHz band yang mendukung hingga 54 Mbps. 802.11b merupakan standar WLAN untuk 2,4 GHz band yang mendukung hingga 11 Mbps atau disebut Wi-Fi. 802.11e merupakan perbaikan dari QoS (Quality of Service) pada semua interface radio IEEE WLAN. 802.11f mendefinisikan komunikasi inter-access point untuk memfasilitasi beberapa vendor yang mendistribusikan WLAN. 802.11g menetapkan teknik modulasi tambahan untuk 2,4 GHz band, yang dimaksudkan untuk menyediakan kecepatan hingga 54 Mbps. 802.11h mendefinisikan pengaturan spektrum 5 GHz band yang digunakan di Eropa dan Asia Pasifik. 802.11i menyediakan keamanan yang lebih baik. Penentuan alamat dimana terdapat kelemahan keamanan pada protokol autentifikasi dan enkripsi. 802.11j merupakan penambahan pengalamatan pada channel 4,9 GHz hingga 5 GHz untuk standar 802.11a di Jepang.

 Standar 802.11a

Pada tahun 1999, IEEE mengeluarkan standar 802.11a yang beroperasi pada pita 5 GHz. Standar ini menggunakan skema modulasi yang disebut Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) dengan kecepatan transmisi data mencapai 54 Mbps. Keuntungan utama dari standar ini adalah kapasitasnya yang cukup tinggi yang menjadikan standar ini sebagai pilihan yang

tepat untuk mendukung aplikasi yang membutuhkan performa tinggi, seperti streaming video. Kekurangan dari standar ini adalah terbatasnya cakupan area pancarnya karena menggunakan pita frekuensi 5 GHz. Pita ini hanya dapat mencakup area tidak lebih dari 50 meter pada berbagai fasilitas. Akibatnya standar ini memerlukan AP yang lebih banyak.

 Standar 802.11b

Pada tahun yang sama ketika IEEE mengeluarkan standar 802.11a, IEEE juga mengeluarkan standar 802.11b, tepatnya pada bulan Juli 1999. Standar ini beroperasi pada frekuensi radio dengan bandwidth 97 MHz (frekuensi 2,4 GHz - 2,497 GHz). Standar ini menggunakan metode modulasi DSS dengan kecepatan transmisi datanya mencapai 11 Mbps. Keuntungan utama dari standar 802.11b adalah range yang relatif panjang hingga 100 meter pada fasilitas di dalam gedung. Range ini sangat efektif dipergunakan untuk mengembangkan LAN secara wireless dibandingkan dengan standar sebelumnya.

Kerugian dari standar ini adalah terbatasnya penggunaan kanal pada pita frekuensi 2,4 GHz. Standar ini hanya menggunakan tiga buah kanal bila dibandingkan dengan standar 802.11 yang menggunakan 11 kanal untuk melakukan konfigurasi AP. Pembatasan ini membuat dukungan standar 802.11b terhadap performa aplikasi menengah seperti e-mail atau web surfing menjadi lebih baik. Kerugian lain dari standar ini adalah terdapatnya kemungkinan interferensi RF dengan peralatan radio yang lain yang dapat mengurangi performa dari standar.

 Standar 802.11g

Standar 802.11g dikeluarkan oleh IEEE pada bulan Juni 2003. Standar ini beroperasi pada frekuensi yang sama seperti pada standar 802.11b yaitu pada pita 2,4 GHz hingga 2,497 GHz. Tetapi standar ini menggunakan teknik modulasi OFDM yang digunakan pada standar 802.11a. Kombinasi dari fitur ini menghasilkan infrastruktur yang lebih cepat, lebih murah, serta koneksi yang lebih luas.

Keunggulan dari standar ini adalah memiliki kompatibilitas dengan standar 802.11b, dimana kita hanya perlu meng-upgrade AP pada jaringan 802.11b ke standar 802.11g. Tetapi peralatan pada standar 802.11b tidak memahami transmisi pada peralatan 802.11g karena perbedaan teknik modulasi pada kedua standar. Sehingga saat peralatan jaringan 802.11b digunakan pada lingkungan standar 802.11g terdapat berbagai keterbatasan. Kerugian lainnya dari standar ini adalah adanya interferensi RF karena standar ini menggunakan frekuensi 2,4 GHz yang sarat dengan interferensi stasiun yang dapat menyebabkan seluruh jaringan terganggu. Hal ini dapat diatasi dengan menggunakan cincin (ring) ganda dengan salah satu cincin back-up seperti yang dipakai pada jaringan ring berteknologi FDDI

2.9.4 Wireless Channel

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

Organisasi internasional ITU (International Telecomunication Union) yang bermarkas di Genewa membaginya menjadi 14 channel namun setiap negara mempunyai kebijakan tertentu terhadap channel ini. Amerika hanya mengijinkan penggunakan channel 1-11, Eropa hanya menggunakan 1-13, sedangkan di Jepang diperbolehkan menggunakan semua channel yang tersedia yaitu 1-14. Frekuensi channel dapat dilihat pada Tabel 2.3.

BAB III SIMULATOR HFSS

3.1 Umum

HFSS adalah sebuah simulator gelombang elektromagnetik penuh dengan performa yang baik untuk memodelkan benda secara tiga dimensi yang memiliki volume yang berubah – ubah. HFSS memadukan simulasi, visualisasi, dan proses pemodelan kedalam suatu bentuk yang mudah dipepelajari dimana semua masalah yang berkaitan dengan medan magnetik secara tiga dimensi dapat diperoleh dengan mudah dan akurat. Ansoft HFSS menerapkan metode Finite Element Method ( FEM ), adaptive meshing, dan grafik yang bisa memberikan anda pengetahuan tentang permasalahan Elektromagnetik secara tiga dimensi.

Ansoft HFSS dapat digunakan untuk menghitung parameter seperti S Parameters, frekuensi resonansi, dan medan. Simulator ini khususnya digunakan dalam bidang :

a) Package modeling – BGA, QFP, Flip - chip.

b) PCB Board Modeling – Power/Ground plane, Mesh Grid Grounds, Backplane.

c) Silicon/GaAs – Induktor spiral, dan transformator.

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

e) Komunikasi Antena – antena Dipole, antena Yagi, antena Mikrostrip, antena Horn, untuk komunikasi radar, Frequency Selective Surface (FSS) dan sebagainya.

f) Konektor – koaksial, SFP/XFP, dan sebagainya.

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

HFSS merupakan kepanjangan dari High Frequency Structure Simulator. Dan Ansoft adalah perangkat lunak yang mempelopori penggunaan Finite Element Method ( FEM ) untuk simulasi medan elektromagnetik dengan mengimplementasikan teknologi – teknologi seperti tangential vector finite elements, adaptive meshing , dan Adaptive Lanczos Pade Sweep (ALPS). Adapun tampilan gambar pada ansoft dapat dilihat pada Gambar 3.1 berikut:

Gambar 3.1 Tampilan Ansoft HFSS 3.2 Instalasi Ansoft HFSS

Ansoft HFSS memiliki syarat minimum untuk instalasi ke dalam komputer. Adapun syarat minimum untuk instalasi ansoft adalah :

1. Sistem operasi Windows XP ( 32/64 bit), Windows 2000, atau Windows server 2003.

2. Komputer ber-pentium ( diusahakan Pentium 4 keatas ). 3. RAM minimum 128 Mb.

4. Memiliki minimum 8 Mb Video Card . 5. Mouse.

6. CD/DVD-ROM.

Adapun cara instalasi dari Ansoft adalah sebagai berikut :

1. Buka folder Ansoft jalankan autorun.exe sehingga akan muncul tampilan seperti pada Gambar 3.2. lalu akan muncul beberapa opsi. Maka yang pertama dilakukan adalah memasang libraries (install libraries).lalu ikuti langkah – langkah yang seterusnya dengan menekan tombol next.dan pilihlah direktori dimana akan dipasang libraries tersebut.

2. Setelah lakukan pemasangan libraries, maka dilanjutkan dengan memasang simulator Ansoft HFSS dengan cara menekan install software. Lalu ikutin perintah – perintah pemasangan perangkat lunak tersebut. Lalu pilih lokasi untuk pemasangan Ansfot HFSS. Ikuti semua langkahnya dan proses instalasi dimulai. Dan perangkat lunak siap digunakan.

3.3 Cara Kerja Ansoft HFSS

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, boundries, dan excitation pada model yang dibuat.

2. Menanalisis 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.

Adapun diagram alir dari proses pencarian solusi Ansoft HFSS ditunjukkan pada Gambar 3.3 berikut :

Gambar 3.3 diagram alir yang menunjukkan cara pencarian solusi simulator Ansoft HFSS

3.4 Perancangan dasar model pada Ansoft

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 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Geometri yang disediakan oleh simulator 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 seperti pada Gambar 3.4 lalu ditekan. Dan pada bidang kordinat Ansoft HFSS yang akan digambarkan bentuk Bidang tersebut. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Bentuk yang muncul setelah menekan bidang balok pada Ansoft

3.4.1 Insialisasi model

Yang dimaksud inisialisasi model adalah pemberian nilai awal dalam angka maupun kordinat dari model yang akan dirancang. Satuan model yang dibuat dapat diatur dengan cara menekan 3D modeler>units. Setelah model

dibuat maka akan muncul property window yang memiliki 2 jenis tab seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Property window yang keluar setelah model dibuat

Pada tab Command, akan ada beberapa opsi yaitu Coordinate System, Position, XSize, YSize, dan ZSize. Prinsip dari pengaturan kordinat ini sama dengan yang dipelajari pada pembuatan grafik pada aplikasi sehari – hari. Position berfungsi untuk meletakkan model pada kordinat yang diinginkan pada sumbu x, sumbu y, dan sumbu z. XSize berfungsi untuk memasukkan panjang garis yang bekerja pada sumbu X dalam artian ini berarti menentukan lebar dari kubus, Sedangkan YSize untuk memasukan panjang garis yang bekerja pada sumbu y, begitupula ZSize untuk memasukkan panjang garis yang bekerja pada sumbu z.

Property window pada Gambar 3.6 hanya muncul ketika akan dibuat suatu model dalam bentuk kubus atau balok. Jika model lainnya seperti bola atau tabung yang akan dibuat, maka parameter yang lain akan muncul seperti radius ( diameter ) dan length ( tinggi/panjang model ).

Pada tab attribute seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.7 terdapat beberapa opsi yang bisa diatur. Misalkan kolom name berfungsi untuk menamai model yang dibuat, sedangkan kolom material berisi bahan yang digunakan oleh model tersebut. Dengan menekan vaccum maka akan muncul beberapa pilihan material yang dapat disesuaikan dengan keinginan. Color berfungsi untuk mewarnai model, dan transparent berfungsi untuk membuat model menjadi transparan. Transparent bisa diatur sesuai dengan keinginan.

Gambar 3.7 Property window dengan tab attribute

Setelah proses inisialisasi model dengan memberikan nilai – nilai dan besaran pada model maka hal yang perlu dilakukan adalah memasukkan beberapa pengaturan yang mendukung model yang dibuat. Project manager seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.8 berisi pengaturan – pengaturan model yang sesuai dengan yang diinginkan. Segala kondisi perancangan melalui project manager window dapat dilihat selengkapnya pada e-book penuntun Ansoft HFSS yang terdapat di dalam CD.

Gambar 3.8 Project Manager window pada Ansoft HFSS

3.4.2 Menjalankan hasil rancangan

Setelah hasil rancangan berhasil dibuat, maka rancangan harus dijalankan. Untuk mengecek apakah hasil rancangan sudah berjalan dengan baik maka harus menekan HFSS -> Validation Check. Jika ada yang mengalami kesalahan / error lakukan pengecekan pada project manager. Setelah rancangan sudah berjalan dengan baik maka yang harus dilakukan adalah menganalisa rancangan tersebut dengan cara menekan HFSS – Analyze All. Lalu program akan melakukan perhitungan terhadap model yang telah buat dengan lama waktu yang tidak terbatas tergantung dari kerumitan model dan banyaknya jumlah pass ingin dibuat. Dan setelah selesai dilakukan penganalisaan, hasil program akan ditunjukkan pada bagian result pada project manager.

Ansoft dapat digunakan untuk berbagai aplikasi antena. Seperti antena Yagi, antena Dipole, antena Horn, dan sebagainya. Gambar 3.9 memperlihatkan salah satu dari aplikasi Ansoft HFSS.

Gambar 3.9 Salah satu aplikasi dari Ansoft HFSS yaitu antena Horn

PERANCANGAN ANTENA YAGI UNTUK APLIKASI WIRELESS LOCAL AREA NETWORK

4.1 Umum

Pada Tugas Akhir ini akan dirancang sebuah antena Yagi yang mampu bekerja dan memenuhi spesifikasi sinyal yang digunakan pada sistem wireless LAN sebagai penguat pada sisi terminal seperti pada laptop, PC, dan PDA yang dilakukan dengan menggunakan perumusan ilmiah yang ada lalu membandingkan hasilnya dengan menggunakan simulator antenna Ansoft HFSS v10.0.

Tahapan perancangan dimulai dari pemilihan bahan yang digunakan untuk perancangan antena Yagi dan selanjutnya menghitung panjang reflektor, driven element, dan direktor dan selanjutnya menyusun antena – antena tersebut ke dengan jarak – jarak tertentu supaya menghasikan gain dan pengarahan yang sesuai. Hasil dari perhitungan tersebut kemudian disimulasikan dengan simulator Ansoft HFSS v10.0. Dengan simulator Ansoft HFSS v10.0, dapat diperoleh parameter – parameter antena yang dihasilkan berupa nilai VSWR, gain antena dan pola radiasinya.

4.2 Perancangan antena Yagi

Perancangan Yagi melalui beberapa tahapan dalam proses simulasi. Adapun langkah – langkah perancangan antena Yagi diterangkan pada gambar 4.1 yang berupa diagram alir perancangan antena Yagi dengan menggunakan Ansoft HFSS.

mulai

Merancang model

Pengaturan saluran pencatu

Perancangan boundaries

Pengaturan arah pancaran ( radiation )

Analisis model

Tampilkan hasil

Apakah sesuai dengan Hasil yang diinginkan?

selesai

tidak

Ya Parameter –

parameter perancangan

Buat kesimpulan

Gambar 4.1 Diagram Alir perancangan antena Yagi

4.2.1 Perancangan panjang elemen

Antena yang akan dirancang pada Tugas Akhir ini adalah antena Yagi yang memiliki frekuensi kerja 2.46 GHz ( 2.4 – 2.5 GHz ). Untuk perancangan

awal digunakan perhitungan panjang gelombang dengan menggunakan persamaan 2.1 didapatkan panjang gelombang dari antena yang akan dibuat adalah:

λ = 0.12195 m atau mendekati 122 mm

Setelah didapatkan panjang gelombang, maka selanjutnya adalah menghitung panjang driven element yang digunakan. Sebagaimana yang telah dijelaskan pada Bab 2, yaitu pada persamaan 2.12. Dengan menggunakan perhitungan tersebut didapatkan panjang driven element yang digunakan adalah 57,45 mm.

L = 0.5 x 0.95 x 122 = 57.95 mm

Antena Yagi umumnya terdiri atas 3 buah elemen utama yaitu sebuah driven element, sebuah reflektor, dan sebuah direktor. Seperti yang sudah dijelaskan pada bab sebelumnya, reflektor diatur lebih panjang sedikit dari driven elemen sedangkan direktor diatur sedikit lebih pendek daripada driven elemen. Jadi, panjang reflektor diatur lebih panjang 5-9 persen lebih panjang daripada Driven Element sedangkan panjang direktor diatur lebih pendek 5-9 persen lebih pendek daripada Driven Element .

Pada Tugas Akhir ini, panjang reflektor diatur 7 persen lebih panjang daripada Driven Element sedangkan panjang direktor pertama diatur 5 persen lebih panjang daripada Driven Element. Demikian juga pada direktor – direktor berikutnya yang diset lebih pendek daripada direktor – direktor sebelumnya. Dan

000 . 000 . 460 . 2 000 . 000 . 300 = λ

pada Tugas Akhir ini, antena Yagi yang digunakan menggunakan 10 elemen. Dengan spesifikasi panjang elemen dituliskan dalam Tabel 4.1 dibawah ini :

Tabel 4.1 Ukuran panjang elemen antena Yagi Jenis elemen Panjang ( mm ) Reflektor (R) 62,006 Driven Element (DE) 57.95

Direktor 1 (D1) 52,734 Direktor 2 (D2) 50,097 Direktor 3 (D3) 47,592 Direktor 4 (D4) 45,213 Direktor 5 (D5) 42,952 Direktor 6 (D6) 40,804 Direktor 7 (D7) 37,764 Direktor 8 (D8) 36,826

4.2.2 Perhitungan jarak antar elemen

Seperti yang diterangkan pada Bab II, penentuan jarak antara elemen pada Yagi sangat menentukan sekali perolehan gain yang diperoleh dari antena Yagi yang akan dibuat. Dengan melihat pada Grafik 2.1 pada Bab II, Pada operasi reflektor, reflektor bekerja pada frekuensi yang lebih rendah dari pada frekuensi feed point / driven element ( dengan cara memanjangkan sedikit lebih panjang daripada panjang driven element ) dan agar memperoleh gain maksimum, jarak antara elemen dijaga agar tidak melebihi 0.25λ. Syarat jarak antara reflektor dengan driven element yang diizinkan adalah 0.15λ sampai 0.25 λ.

Direktor / pengarah diatur pada frekuensi tinggi ( dengan memendekkan elemen sedikit lebih pendek daripada driven element ) dan untuk memperoleh gain maksimum, jarak antara driven element dengan director diusahakan melebihi 0.1 λ dan tidak melebihi 0.15 λ. Jadi syarat jarak antara driven element dan director yang diizinkan adalah 0.1 λ sampai 0.15 λ. Dan jarak antara direktor di set 0.2 λ untuk memperoleh gain maksimal. Jarak antara elemen antena Yagi yang akan dibuat dituliskan dalam Tabel 4.2 .

Tabel 4.2 Jarak antara elemen antena Yagi yang akan dirancang Jenis elemen Panjang ( mm )

R - DE 0,2 λ

DE – D1 0,1 λ

D1 – D2 0,2 λ

D2 – D3 0,2 λ

D3 – D4 0,2 λ

D5 – D6 0,2 λ

D6 – D7 0,2 λ

D8 – D9 0,2 λ

4.3 Perancangan model antena Yagi

Perancangan antena Yagi dilakukan melalui beberapa tahapan. Pada tahapan awal dimulai dengan memasukkan parameter rancangan antena yang akan dibuat. Karena perancangan dilakukan dengan menggunakan simulator Ansoft HFSS maka dimulai dengan menjalankan program HFSS. Lalu parameter – parameter antena dibuat dengan menekan HFSS lalu pilih Design Properties.

Dan setelah itu akan muncul sebuah tab local variable. Lalu pilih tombol add dan masukkan nilai variable yang diinginkan. Variabel yang digunakan dalam perancangan diperlihatkan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Variabel yang digunakan dalam perancangan Yagi

Setelah dilakukan pengisian variabel, maka dilakukan perancangan dengan merancang sebuah driven element, sebuah reflektor, dan 8 buah direktor. Sebelum melakukan perancangan model antena, pada simulator Ansoft HFSS dipilih HFSS lalu Solution type lalu pilih Driven Modal. Dan dilakukan pengaturan terhadap satuan yang digunakan dengan memilih 3D Modeler lalu pilih unit dan digunakan satuan mm sebagai satuan yang digunakan.

Setelah itu dilakukan perancangan model antena, adapun langkah – langkah perancangan antena adalah sebagai berikut :

a. Perancangan driven element

Adapun langkah – langkah perancangan driven element adalah : 1. Pilih menu draw pada bagian kiri atas program lalu pilih cylinder. 2. Akan muncul sebuah kotak yang dinamakan Property Window. Yang

terdiri atas dua buah tab. Pada tab attribute , pada bagian name diberi nama driven element, lalu klik bagian material, ganti bahan dari vaccum menjadi copper ( tembaga ). Pada tab command , kordinat dimasukkan seperti pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Peletakkan koordinat pada driven element yang dibuat

Setelah itu terbentuk sebuah sebuah antena dipole ¼ λ . karena driven element merupakan sebuah dipole ½ λ maka harus dibuat sebuah antena dipole ¼ λ yang arahnya berlawanan arah dengan dipole yang telah dibuat. Dengan cara mengklik menu edit pada HFSS kemudian duplicate lalu dipilih Around Axis. Lalu akan muncul sebuah kotak yang berisi

pada Angle diisi 180deg dan deg , dan pada bagian total number diisi menjadi 2. Sehingga akan terbentuk sebuah driven element yang diperlihatkan pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 driven element yang merupakan sebuah dipole ½λ

3. Pilih warna sesuai dengan keinginan dan kemudian atur transparansi warnanya.

b. Perancangan reflektor

1. Pilih menu draw pada bagian kiri atas program lalu pilih cylinder. 2. Akan muncul sebuah kotak yang dinamakan Property Window. Yang

terdiri atas 2 buah tab. Pada tab attribute , pada bagian name diberi nama reflektor, lalu klik bagian material, ganti bahan dari vaccum menjadi copper ( tembaga ). Pada tab command , kordinat dimasukkan seperti pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Peletakkan koordinat reflektor pada Ansoft HFSS

Setelah pengaturan letak reflektor berdasarkan kordinat pada Gambar 4.4 maka letak reflektor akan membelakangi driven element dan jarak antara driven element dan reflektor diset 0.2 λ. Sehingga hasil desain yang didapatkan diperlihatkan pada gambar 4.6.

Gambar 4.6 Sebuah reflektor dan driven element yang dibuat. 3. Pilih warna sesuai dengan keinginan dan kemudian atur transparansi

warnanya.

c. Perancangan direktor

2. Akan muncul sebuah kotak yang dinamakan Property Window. Yang terdiri atas 2 buah tab. Pada tab attribute , pada bagian name diberi nama D1 ( direktor pertama ), lalu klik bagian material, ganti bahan dari vaccum menjadi copper ( tembaga ). Pada tab command , kordinat dimasukkan seperti pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7 Peletakkan koordinat direktor pada Ansoft HFSS Setelah pengaturan letak reflektor berdasarkan kordinat pada Gambar 4.8 maka letak reflektor akan membelakangi driven element dan jarak antara driven element dan reflektor diset 0.1 λ. Sehingga hasil desain yang didapatkan diperlihatkan pada gambar 4.8.

Gambar 4.8 Sebuah direktor, reflektor dan driven element yang dibuat

3. Pilih warna sesuai dengan keinginan dan kemudian atur transparansi warnanya.

4. Hal yang sama dilakukan untuk direktor kedua, ketiga, keempat, dan seterusnya. Dengan menggunakan acuan letak jarak dan panjang elemen yang sesuai dengan Tabel 4.1 dan Tabel 4.2.

Setelah semua langkah tersebut dilakukan maka akan dihasilkan model antena Yagi seperti yang tampak pada Gambar 4.9.

Gambar 4.9 Model Antena Yagi 10 elemen yang dirancang

4.4 Perancangan saluran pencatu ( excitation )

Saluran pencatu diletakkan pada driven element. Adapun langkah perancangan saluran catu adalah sebagai berikut:

1. Pilih 3D Modeler pada bagian menu kemudian pilih Grid plane lalu digunakan YZ sebagai grid plane yang digunakan.

2. Pada bagian menu pilih draw lalu rectangle.

Gambar 4.10 Peletakkan koordinat pada saluran pencatu 4. Kemudian pada Project Manager di bagian excitation, dipilih assign lalu

Lumped Port.

5. Pada tab General, tahanan yang diisi adalah 50 ohm lalu pilih next. Sedangkan pada tab mode, dipilih new line seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.11. lalu dibuat arah garis disepanjang persegi yang dibuat.

Gambar 4.11 Pembuatan saluran catu pada driven element

4.5 Perancangan ruang batasan ( Boundaries )

Ruang batasan dimaksudkan agar antena yang dibuat dapat menghasilkan pola radiasi yang maksimal. Ruang batasan ini juga diibaratkan medium

penghantaran sinyal seperti udara, ataupun ruang hampa udara. Adapun langkah – langkah pembuatan boundaries adalah :

1. Pilih menu draw pada bagian kiri atas program lalu pilih cylinder.

2. Akan muncul sebuah kotak yang dinamakan Property Window. Yang terdiri atas 2 buah tab. Pada tab attribute , pada bagian name diberi nama vakum, lalu klik bagian material, ganti bahan dari vaccum. Pada tab command , kordinat dimasukkan seperti pada Gambar 4.12.

Gambar 4.12 Peletekan boundaries pada Ansoft HFSS

3. Lalu pada bagian menu HFSS, dipilih boundaries, lalu dipilih assign, lalu digunakan radiation dalam boundaries tersebut.

4.6 Arahan pancaran( radiation )

Langkah – langkah menentukan arahan pancaran dalam Ansoft HFSS adalah sebagai berikut :

1. Pada bagian menu, dipilih HFSS, kemudian dipilih radiation , lalu insert far field setup, lalu infinite sphere.

2. Setelah itu pilih suduh arah pancaran. 4.7 Analisis Model

Setelah model antena selesai dibuat langkah selanjutnya adalah menjalankan simulasinya. Untuk menjalankan simulasi ini langkah selanjutnya adalah klik menu HFSS kemudian pilih analysis setup, lalu pilih add solution setup, maka akan muncul solution setup window. Lalu isi nama setup-nya, ikuti saja yang ada di dalam tab (misalnya setup1, setup2, dan seterusnya), kemudian isi nilai dari solution frequency menjadi 2,46 GHz. Nilai solution frequency ini sama untuk tiap setup. Lalu isi nilai maximum number of phases menjadi 20. Kemudian isi nilai maximum delta S sebesar 0,02 lalu pilih OK.

Selanjutnya klik menu HFSS kemudian pilih analysis setup lalu pilih add sweep. Pilih solution setup-nya setup1 dan klik tombol OK. Kemudian edit windo w sweep-nya, atur sweep type menjadi fast dan atur pula frequency setup type menjadi linear count. Kemudian atur frekuensi start sebesar 2,2 GHz, frekuensi stop 2.6 GHz dan buat nilai count menjadi 30. Lalu klik tombol OK.

Setelah itu langkah selanjutnya adalah klik menu HFSS lalu pilih validation check. Tujuan dari validation check ini adalah untuk memeriksa apakah model yang akan dibuat sudah layak dan benar untuk dijalankan. Jika model yang akan dibuat telah layak dan benar untuk dijalankan maka akan muncul tanda check list berwarna hijau. Tetapi jika belum maka akan muncul tanda silang berwarna merah. Hal ini menandakan bahwa ada error pada model yang dibuat. Untuk melihat pesan error gunakan message manager yang ada di sudut kanan bawah. Ada beberapa hal yang diperiksa pada validation check ini, yaitu :

• 3D model

• Mesh Operation • Analysis Setup • Optimetrics • Radiation

Jika ada salah satu dari keenam hal ini yang tidak terpenuhi (dalam hal ini ada error) maka proses simulasi tidak dapat dilanjutkan.

Setelah melewati validation check, langkah selanjutnya adalah menganalisis model. Untuk menganalisis model ini caranya adalah dengan menekan menu HFSS lalu pilih analyze. Proses menganalisis ini berlangsung sekitar 30 menit.

4.8 Menampilkan hasil simulasi

Setelah proses analisis selesai maka dapat ditampilkan grafik VSWR, pola radiasi, dan gainnya.

Untuk menampilkan grafik VSWR, caranya adalah dengan menekan tombol HFSS lalu pilih result dan kemudian pilih create report. Atur report type menjadi modal S parameter dan atur display set menjadi rectangular plot, lalu tekan OK. Maka akan muncul window traces. Pada window traces ini atur solution menjadi setup1:sweep1. Kemudian pada tab Y atur category menjadi VSWR, atur juga quantity menjadi VSWR(lumpport1), kemudian tekan add trace lalu tekan done. Maka akan muncul grafik VSWR.

Untuk menampilkan pola radiasi, caranya adalah dengan menekan tombol HFSS lalu pilih result dan kemudian pilih create report. Atur report type menjadi

far field dan atur display set menjadi 3D polar plot, lalu tekan OK. Maka akan muncul window traces. Pada window traces ini atur solution menjadi setup1:sweep1. Kemudian pada tab Y atur category menjadi directivity, atur juga quantity menjadi DhirTotal, kemudian tekan add trace lalu tekan done. Maka akan muncul grafik pola radiasi.

Untuk menampilkan gain, caranya adalah dengan menekan tombol HFSS lalu pilih result dan kemudian pilih create report. Atur report type menjadi far field dan atur display set menjadi data table, lalu tekan OK. Maka akan muncul window traces. Pada window traces ini atur solution menjadi setup1:sweep1. Kemudian pada tab Y atur category menjadi gain, atur juga quantity menjadi GainTotal, kemudian tekan add trace lalu tekan done. Maka akan muncul tabel gain.

Dalam simulasi ini digunakan 4 buah sampel antena Yagi yaitu antena Yagi yang menggunakan 7 elemen, antena Yagi yang menggunakan 8 elemen, antena Yagi yang menggunakan 9 elemen dan antena Yagi yang menggunakan 10 elemen.

4.8.1 Antena Yagi 7 elemen

Pada tahap ini antena Yagi menggunakan 7 buah elemen ( 1 buah reflektor, 1 buah driven element, dan 5 buah direktor ) dengan simulator Ansoft HFSS v 10.0 maka akan didapatkan hasil sebagai berikut :

Model rancangan antena Yagi yang dibuat diperlihatkan pada Gambar 4.13 dengan mengacu pada Tabel 4.1 dan Tabel 4.2.

Gambar 4.13 Perancangan Antena yagi menggunakan 7 elemen

2. VSWR

Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, didapatkan nilai VSWR sebesar 1,29 untuk frekuensi 2,39 GHz, 1.67 untuk frekuensi 2,46 GHz dan 2,12 untuk frekuensi 2,49 GHz seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.14.

1 buah reflektor, 1 buah driven element, dan 7 buah direktor, dengan simulator Ansoft HFSS v 10.0 maka akan didapatkan hasil sebagai berikut :

1. Model rancangan

Model rancangan antena Yagi yang dibuat diperlihatkan pada gambar 4.19 dengan mengacu pada tabel 4.1 dan tabel 4.2.

Gambar 4.19 Perancangan Antena yagi menggunakan 9 elemen 2. VSWR

Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, didapatkan nilai VSWR sebesar 1,22 untuk frekuensi 2,39 GHz, 1.5 untuk frekuensi 2,46 GHz dan 1,89 untuk 2,49 GHz seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.20.

Gambar 4.20 Grafik VSWR antena Yagi 9 elemen 3. Gain

Dari simulasi yang telah dilakukan maka didapat gain seperti yang diperlihatkan oleh Tabel 4.5. Dan didapatkan gain sebesar 10,25 dB.

Tabel 4.5 Gain hasil simulasi

4. Pola radiasi

Dari simulasi yang dilakukan maka diperoleh pola radiasi seperti yang tampak pada Gambar 4.21.

Gambar 4.21 Pola radiasi yang dihasilkan antena Yagi 9 elemen 4.8.4 Antena Yagi 10 elemen

terdapat 1 buah reflektor, 1 buah driven element, dan 8 buah direktor, dengan simulator Ansoft HFSS v 10.0 maka akan didapatkan hasil sebagai berikut :

1. Model rancangan

Model rancangan antena Yagi yang dibuat diperlihatkan pada gambar 4.22 dengan mengacu pada tabel 4.1 dan tabel 4.2.

Gambar 4.22 Perancangan Antena yagi menggunakan 10 elemen 2. VSWR

Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, didapatkan nilai VSWR sebesar 1,27 untuk frekuensi 2,40 GHz, 1.56 untuk frekuensi 2,46 GHz, dan 1,95 untuk 2,49 GHz seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.23.

Gambar 4.23 Grafik VSWR antena Yagi 10 elemen 3. Gain

Dari simulasi yang telah dilakukan maka didapat gain seperti yang diperlihatkan oleh Tabel 4.6. Dan didapatkan gain sebesar 10.39 dB.

Tabel 4.6 Gain hasil simulasi

4. Pola radiasi

Dari simulasi yang dilakukan maka diperoleh pola radiasi seperti yang tampak pada Gambar 4.24.

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil perancangan antena Yagi yang dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan :

1. Semakin banyak elemen yang digunakan, perolehan gain akan semakin besar.

2. Gain yang dihasilkan oleh antena Yagi 10 elemen sebesar 10.39 dB. 3. VSWR antena Yagi 10 elemen adalah sebesar 1.56

4. Bila dilihat dari pola radiasi yang dihasilkan, antena Yagi merupakan antena unidirectional.

5.2 Saran

Beberapa saran yang dapat penulis berikan pada Tugas Akhir ini adalah : 1. Perancangan antena Yagi dapat dilakukan untuk aplikasi lainnya

seperti untuk antena penguat sinyal 3G maupun EV-DO.

2. Perancangan antena Yagi yang menuju tahap pabrikasi dapat dilakukan untuk membuktikan kebenaran dari teori dan simulasi yang dibuat.

DAFTAR PUSTAKA

1. Arrl.1974.The Arll Antenna Book.Newington: American Radio Relay

League.Hal: 145 - 158

2. Arrl.2000.The ARRL antenna Book 19th edition. Newington : American Radio Relay League. Hal: 186-190

3. Balanis, Constantine A.2005.Antenna theory, third edition. New Jersey : Willey Interscience.hal: 577-586

4. Balanis, Constantine A.2008.Modern Antenna Handbook. New Jersey : Willey Interscience.

5. Kraus, John D.2002. Antennas, Third Edition. New York : McGraw-Hill Book Company. Hal: 2, 23, 34

6. Ir. Suhana dan Shigeki Shoji. 2004. Buku Pegangan Teknik Telekomunikasi. Jakarta : Pramadya Paramita. Hal:201-203

7. Yahya Sukri. 20 Juli 2010. Antena Yagi

8. Mulyanta, Edi S., 2003, Pengenalan Protokol Jaringan Komputer, Penerbit Andi, Yogyakarta

9. Sunarto.6 Juli 2008. Gain antena

10. Anonim. Okober 2009. Yagi Uda Antenna