Jurnal

PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK BERBASIS MATLABUNTUK ANTENA DWITUNGGAL KAWAT KEMBAR JAJAR

Software Design for Parallel-Twin Lead-Dwitunggal Antenna Based on Matlab

Dianthy Marya 111078109Program Sarjana – Teknik Telekomunikasi

INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM Pembimbing I Pembimbing II Soetamso, Drs Tri Brotoharsono, ST., MT.Abstrak

Penelitian eksperimental pembuatan antena pita lebar untuk membuktikan hipotesis bahwa antena adalah penyepadanimpedansi ruang propagasi dengan saluran radio, telah membuktikan hal itu benar. Ini menghasilkan berbagai antenagelombang berjalan dari jenis saluran gelombang transversal yang tanpa beban, seperti antena dwitunggal-kawat kembar-jajar.

Hal utama yang perlu dianalisis pada antena dwitunggal-kawat kembar-jajar-binomial yaitu pola pancar-nya atau seringjuga disebut sebagai diagram arah, sehingga dapat digunakan sebagai teori dasar untuk membuat antena multicabangunidireksional maupun omnidireksional berpita lebar di dalam VSWR umum 2,0.

Pada tugas akhir ini telah dianalisis pola pancar atau diagram arah antena dwitunggal-kawat kembar-jajar dan telahdibuat perangkat lunak untuk menentukan pola pancar, impedansi, bandwidth, dan gain dari antena dwitunggal-kawat kembar-jajar menggunakan Matlab. Dari data simulasi menggunakan perangkat lunak telah dianalisis karakteristik antena dwitunggal-kawat kembar-jajar yaitu pola radiasi rapat daya broadside untuk < dan endfire untuk , gain antena dipengaruhioleh panjang antena ( ) dan spasi antar kawat (s), impedansi dan bandwidth dipengaruhi oleh banyaknya tingkat transformatorbinomial yang digunakan pada transformator dan VSWR.

AbstractExperimental research the generation of wide band antenna has proved hypothesis “ antenna is a matching

impedance between free space and transmission line”. From that there are many travelling wave antenna without load hasbeen retained, such as binomial parallel-twin lead-dwitunggal antenna.

The most important thing in analysis binomial parallel-twin lead-dwitunggal antenna is radiation pattern or coursediagram, it’s can be basic theory to make unidirectional or omnidirectional multibranch broadband antenna at VSWR 2,0.

At this final project the software for radiation pattern simulation, and determine bandwidth, impedance, and gain ofparallel-twin lead-dwitunggal antenna based on Matlab has been made, and the radiation pattern of parallel-twin lead-dwitunggal antenna has been analyze. The characteristic of parallel-twin lead-dwitunggal antenna which has been analyzefrom simulation data using software Matlab are broadside radiation pattern for < and endfire radiation pattern for

, antenna gain influence by antenna length ( ) and spacing between lead (s), antenna impedance and bandwidthinfluence by the stage of binomial transformator.

BAB 1PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangAntena merupakan salah satu perangkat yang

amat penting didalam dunia telekomunikasi radio.Antena yang didefinisikan sebagai penyepadanimpedansi ruang propagasi dengan impedansisaluran transmisi radio merupakan bagian yang tidakdapat dilupakan dalam sistem komunikasi radiokarena tiada radio tanpa antena.

Telah banyak dihasilkan antena multi elemensecara eksperimental, kinerjanya didapatkan daripengukuran. Elementernya yang dinamakan antenadwitunggal-kawat kembar-jajar. Antena dwitunggalini adalah semacam antena gelombang berjalantanpa beban. Ia dibangun untuk membuktikanhipotesis bahwa antena adalah pemadan impedansiintrinsik ruang propagasi dengan impedansikarakteristik saluran radio. Dari hasil rancangbangun beberapa antena dwitunggal sebelumnyatelah membuktikan bahwa hipotesis tersebut benar.

Karena pentingnya pengetahuan teoritistentang antena dwitunggal itu, maka perludiformulasikan matematis dari kinerjanya. Selain ituyang melatar belakangi pemilihan model antenadwitunggal-kawat kembar-jajar ini juga merupakan

suatu konsep yang telah ditawarkan dari dosenpemimbing 1 untuk pengembangan secara teoritistentang antena pita lebar.

Pada tugas akhir ini dilakukan analisis pola radiasiantena pita frekuensi lebar yaitu antena dwitunggal-kawat kembar-jajar di dalam VSWR 2,0 denganterlebih dahulu memformulasikan secara matematispola radiasi yang dimiliki antena tersebut dan kemudianmensimulasikan bentuk pola radiasi, menentukanimpedansi, bandwidth dan gain antena tersebut denganmenggunakan perangkat lunak MATLAB.

1.2 Tujuan Tugas AkhirTujuan pembuatan tugas akhir ini adalah untuk

membuat perangkat lunak aplikasi berbasis Matlabpenampil pola radiasi rapat daya tiga dimensi, danuntuk penggambaran pola radiasi medan jauh,penentuan impedansi karakteristik dan gain dari antenadwitunggal-kawat kembar-jajar.

1.3 Batasan MasalahBatasan-batasan dalam penelitian ini adalah :1. Formula atau rumusan yang diperlukan untuk

pembuatan perangkat lunak disusun berdasarkananggapan bahwa ada arus pergeseran di ujungantar- muka antena dengan ruang propagasi.

2. Pada medan jauh diandaikan rapat daya meratasehingga sumbu z sebagai sumbu putar walaupunsebenarnya di bidang xz medan magnet adalahjumlah sedangkan dibidang yz diluar spasibermedan magnit selisih.

3. Perangkat lunak yang dibangun dapatmenampilkan pola rapat daya tiga dimensi dalamkoordinat bola.

4. Transformator yang digunakan untukmenentukan impedansi yaitu transformatorbinomial.

1.4 Metode PenelitianPada pembuatan Tugas Akhir ini, penulis

melakukan metode penelitian sebagai berikut :1) Studi Literatur

Metode ini dilakukan dengan melakukan studiliteratur di perpustakaan yang berhubungan denganpermasalahan yang akan dibahas, dan membaca bukureferensi serta mencari data di situs internet yangdapat mendukung realisasi tugas akhir ini.

2) Tahap Desain dan SimulasiMerancang perangkat lunak (sofware) menggunakanMatlab untuk penampil pola rapat daya tiga dimensidan memprakirakan impedansi karakteristik, sertagain dari antena dwitunggal-kawat kembar-jajartanpa beban resistor.

3) Tahap AnalisaPada tahap ini akan dilakukan analisis terhadapbentuk pola radiasi rapat daya antena dwitunggal-kawat kembar-jajar hasil perancangan menggunakanperangkat lunak yang telah dibuat.

1.5 Sistematika PenulisanDalam penulisan laporan Tugas Akhir ini dibagimenjadi beberapa bab yang meliputi:BAB 1 : PENDAHULUAN

Pada bab ini akan dibahas tentang latarbelakang masalah, tujuan tugas akhir,batasan masalah, metodologi penelitian dansistematika penulisan laporan yangdigunakan dalam pembuatan tugas akhir.

BAB II : TEORI DASARPada bab ini akan dibahas tentang teori-teoridasar antena yang menunjang dalamperancangan dan analisis karakteristik dariantena dwitunggal-kawat kembar-jajar.

BAB III: PERANCANGAN DAN REALISASIPERANGKAT LUNAK

Pada bab ini akan dibahas tentangperancangan dan realisasi perangkat lunakmenggunakan Matlab.

BAB IV: PENGUJIAN DAN ANALISISPada bab ini akan dibahas tentang pengujianperangkat lunak dan menganalisiskarakteristik antena hasil simulasimenggunakan perangkat lunak yang telahdibuat.

BAB V: PENUTUPPada bab ini akan dibahas tentangkesimpulan akhir tentang hasil simulasiperangkat lunak yang telah dibuat dan saran-saran yang membangun.

BAB IILANDASAN TEORI

2.1 Pengenalan2.1.1 Definisi dan Fungsi Antena

Antena adalah penyepadan impedansiinstrinsik ruang propagasi dengan impedansikarakteristik saluran transmisi radio[7].Berdasarkanpengertian di atas, dapat disimpulkan fungsi antenaadalah sebagai berikut:1. Perangkat penyesuai (Matching Device)

Alat untuk mengubah sifat-sifat karakteristikgelombang elektromagnetik di salurantransmisi dan di udara.

2. Perangkat pengarah (Directional Device)Alat untuk mengarahkan energi sumberelektromagnetik kearah tertentu sehingga arahpancar atau arah penerimaannya bisadisesuaikan dengan tepat.

2.1.2 Tipe – tipe AntenaTipe – tipe antena terbagi menjadi enam, yaitu[2]:

a. Antena Kawat (Wire Antenna)b. Antena Aperture (Aperture Antenna)c. Antena Mikrostrip (Microstrip Antenna)d. Antena Susun (Array Antenna)e. Antena Reflektor (Reflector Antenna)f. Lens Antenna

2.2 Parameter Antena2.2.1 Pola Radiasi

Pola radiasi sebuah antena didefinisikansebagai gambaran grafis dari sifat-sifat pancaranantena sebagai fungsi dari koordinat ruang[2]. Padakoordinat bola, sebuah titik radiasi merupakanfungsi dari ,,θr dan φ , seperti terlihat padagambar 2.1 berikut ini.

φ

θ

Gambar 2.1. Sebuah titik radiasi pada koordinat bola

Adapun pola radiasi antena dibedakan menjadi tigayaitu :1. Isotropis adalah arah pancaran antena ke

berbagai arah dengan energi sama besar padaseluruh bidang. Pola radiasi isotropis terdapatpada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Pola radiasi isotropis

2. Unidireksional adalah arah pancaran antena kesatu arah.

Gambar 2.3 Pola radiasi unidireksional

3. Omnidireksional adalah arah pancaranantena ke berbagai arah dengan energi padasatu bidang sama besar.

Gambar 2.4 Pola radiasi omnidireksional

Dalam memancarkan daya, antena memiliki sifatradiasi yaitu broadside, endfire, danintermediate. Sifat-sifat radiasi antena terlihatpada gambar 2.5 berikut ini.

(a) (b) (c)Gambar 2.5 Pola radiasi antena (a). broadside,

(b). endfire, (c). Intermediate

2.2.2 PolarisasiPolarisasi adalah gambaran orientasi

medan listrik dalam arah propagasinya[7].Bentukdari polarisasi dapat dapat dibagi menjadi tigayaitu :1. Polarisasi linier yaitu jika medan listrik pada

arah y dan AR(axial ratio) = ~.2. Polarisasi lingkaran yaitu jika sumbu mayor

sama dengan sumbu minor dan AR (axialratio) = 1.

3. Polarisasi elips sama dengan polarisasilingkaran, tetapi polarisasi elips memiliki

AR =1

2

EE

dan berputar dalam lintasan

berbentuk elips.2.2.3 Gain

Salah satu parameter penting untukmengukur kualitas antena adalah gain[2]. Gainsebuah antena didefinisikan sebagaiperbandingan rapat daya maksimum suatuantena terhadap rapat daya maksimum dariantena referensi dengan daya masuk samabesar[7].

2.2.4 VSWR dan Bandwidth AntenaFaktor refleksi secara matematis dapat

dituliskan sebagai berikut:

inc

ref

VV

=Γ (2.1)

dimana: Γ = faktor refleksi. Vref = tegangan yang dipantulkanVinc = tegangan yang datang dari sumber

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)didefinisikan sebagai perbandingan (ratio) antarategangan maksimum dan minimum yang terjadipada saluran yang tidak sesuai (match).

VSWR =Γ−

Γ+

11

(2.2)

Bandwith antena didefinisikan sebagai daerahfrekuensi kerja dari antena yang menunjukan batasatas dan batas bawah dari frekuensi yangdigunakan oleh antena dalam pemancaranya[2].Contoh bandwidth untuk VSWR 1,5 adalahB = f2 – f1, seperti ilustrasi pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 Ilustrasi bandwidth berdasarkan nilaiVSWR ≤ 1,5

2.3 Antena Dwitunggal-Kawat Kembar-Jajar2.3.1 Konsep Dasar Antena Dwitunggal-Kawat Kembar-

JajarAntena dwitunggal-kawat kembar-jajar

merupakan antena yang terdiri dari dua buah kawatyang berfungsi sebagai penyepadan impedansiinstrinsik ruang propagasi dengan impedansikarakteristik saluran transmisi radio[7].

l

rε

Gambar 2.7 Antena dwitunggal-kawat kembar-jajar

Keterangan dari gambar 2.7:S = Jarak antar kawat spasid = Diameter kawat

2.3.2 Penurunan Rumus Pola Rapat Daya AntenaDwitunggal-Kawat Kembar-Jajar

Analisis utama antena dwitunggal-kawatkembar-jajar adalah penentuan pola radiasi atausering disebut pula sebagai diagram arah.Penentuan pola radiasi secara analitis dilakukandengan menentukan distribusi arus pada antena.Adapun distribusi arus satu elemen kawat sebagaiberikut : ( ) = , 0 (2.3)

Gambar 2.8 Antena satu kawat di ruang bebas

Medan jauh dari satu elemen kawat antena sebagaiberikut[2]: = = = 0 (2.4)

( ) sin

( )

( ) (2.5)

(2.6)Berdasarkan struktur medan elektromagnetik atau rapatdaya di sekeliling antenna dwitunggal-kawat kembar-jajar, maka medan jauh dari arus berjalan di kawat-1 dankawat-2 bermodulus serupa untuk titik tinjau T

2

, , jauh dari sistem, tetapi fasanya berbeda karena

arah arus dan beda jarak tempuh. Perbedaan jarak tempuhantara titik referensi 0 ke kawat 1 dan kawat 2 yaitu h =S/2. Sehingga = + sin , dan = sin .Perhatikan gambar 2.9 berikut[7].

rr2

r1

Gambar 2.9 Antena dwitunggal-kawat kembar-jajar pada bidang zy

Medan listrik yang dihasilkan kawat-1 dilihat dari medanjauh adalah :

( )

sin

( )

( )

(2.7)sedangkan medan listrik yang dihasilkan kawat-2 dilihatdari medan jauh adalah :

( )

sin

( )

( )

(2.8)Sehingga medan listrik yang dihasilkan elemen kawat-1dan kawat-2 adalah : = + (2.9)

=

(2.10)

karena r >> h,

0 sehingga = (2.11) (2.12) 2 (sin( sin )) (2.13)Medan listrik yang dihasilkan dari arus diantara kawat-1dan kawat-2 (disebut arus pergeseran) dengan jarak S=2hdidapat dari rumus dari satu kawat dengan mengganti

, , dan = 2, dan ; sertamengingat sin(90° ) = cos , dan cos (90° ) =sin , maka diperoleh rumus medan listrik sebagaiberikut:

( )

cos

( )

( ) (2.14)

Dengan demikian medan listrik total di bidang zy karenadua arus konduksi dan satu arus pergeseran yaitu : = + (2.15) =

( )

sin

( )

( )(sin( sin )) +

( ) cos

( )

( )

(2.16)

Vektor poynting atau rapat daya sesaat dan rapat daya rata-rata untuk antena dwitunggal dengan pengaruh aruspergeseran yaitu : =

( × ) =

( + ) × (2.17)

=

| | (2.18)

= | |

8

sin

2 (cos )

(cos )(sin( sin ))

+ cos

2 (sin )

(sin ) ×

(2.19)Keterangan : =

=

=

K = rasio antara fasa konstan gelombang padasaluran transmisi terhadap ruang propagasi = vektor poynting atau rapat daya sesaat = rapat daya rata rata

2.4 Transformator Binomial[5]

Kita bisa menggunakan beberapa trafo /4dengan impedansi karakteristik yang berbeda-bedasebagai penyepadan bertingkat binomial dariimpedansi karakteristik udara menuju impedansiterminal. Adapun bentuk penyepadan bertingkatbinomial dapat dilihat pada gambar 2.10.

Gambar 2.10 Transformator bertingkat binomial

Impedansi tiap tingkatnya yaitu :Z1…….ln Z1 = ln Z0 + 2 –N CN

0 ln ZL/Z0 (2.20)Z2…….ln Z2 = ln Z1 + 2 –N CN

1 ln ZL/Z0 (2.21)

ZN…….ln ZN = ln Z(N-1) + 2 –N CNN ln ZL/Z0

(2.22)Lebar pita frekuensi fraksional (Bw) :

(2.23)

2.4 Sekilas Tentang MATLABNama MATLAB merupakan singkatan dari

matrix laboratory yang pada awalnya ditulisuntuk memudahkan akses perangkat lunakmatrik yang telah dibentuk oleh LINPACK danEISPACK. MATLAB merupakan bahasapemrograman level tinggi yang dikhususkanuntuk kebutuhan komputasi teknis, visualisasidan pemrograman seperti komputasimatematik[3],

Sebagai sebuah sistem, MATLAB tersusundari bagian utama yaitu:1. Development Environment merupakan

sekumpulan perangkat dan fasilitas untukmenggunakan fungsi-fungsi dan file-fileMATLAB.

2. MATLAB Mathematical Function Librarymerupakan sekumpulan algoritmakomputasi mulai dari fungsi-fungsi dasarsampai dengan fungsi-fungsi yang lebihkompek.

3. MATLAB Language merupakan suatu high-level matrix/array language dengan controlflow statements, functions, data structures,input/output, dan fitur-fitur object-orientedprogramming

4. Graphics5. MATLAB Application Program Interface

(API) merupakan suatu library yangmemungkinkan program yang

BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI

3.1 Perangkat Lunak yang DigunakanMATLAB merupakan bahasa pemrograman

dengan kemampuan tinggi dalam bidangkomputasi. Matlab memiliki kemampuanmengintegrasi komputasi, visualisasi, danpemrograman. Dalam memvisualisasikan sebuahobyek, matlab memiliki kemampuan merotasiobyek tanpa mengubah programnya. Oleh karenaitu pada tugas akhir ini menggunakan MATLABuntuk mensimulasikan pola rapat daya,memprakirakan impedansi karakteristik, gaindan bandwidth dari antena dwitunggal-kawatkembar-jajar.

3.2 Spesifikasi Perangkat LunakAdapun spesifikasi perangkat lunak yang

diinginkan pada tugas akhir ini yaitu perangkatlunak yang dapat menampilkan pola radiasi tigadimensi, memprakirakan impedansi dan gainantena dwitunggal-kawat kembar-jajar dari hasilrumusan matematisnya dengan masukan yangdiberikan seperti data frekuensi kerja, spasiantena, dan diameter kawat.

3.3 Diagram Blok3.3.1 Diagram Blok Proses Analisis

Diagram blok proses analisis antenadwitunggal-kawat kembar-jajar secara umumseperti tertera pada gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram blok proses analisis antenadwitunggal-kawat kembar-jajar

3.3.2 Diagram Blok Sistem Perangkat LunakDiagram blok sistem perangkat lunak untuk

merancang antena dwitunggal-kawat kembar-jajarsecara umum seperti tertera pada gambar 3.2berikut ini.

Gambar 3.2 Diagram blok perangkat lunak

3.4 Perancangan Diagram Alir

Gambar 3.3 Diagram alir perancangan antenna

Gambar 3.4 Diagram alir program perancangantransformator binomial

3.5 Perancangan dan Realisasi Perangkat LunakPerancangan tampilan perangkat lunak yang

akan direalisasikan dibuat menggunakan GUIatau GUI builDEr agar tampilan yang dihasilkanlebih efektif dan atraktif. Untuk mengetahuibentuk diagram arah atau pola radiasi antenadwitunggal-kawat kembar-jajar maka dirancangtampilan program simulasi pola radiasi dan gainseperti pada gambar 3.5.

Gambar 3.5 Rancangan tampilan perangkatlunak untuk simulasi pola radiasi

Gambar 3.6 Rancangan tampilan perangkatlunak perancang antena dwitunggal-kawat

kembar-jajar transformator binomial

Tampilan perangkat lunak untuk mensimulasikanpola radiasi dan merancangan antenadwitunggal-kawat kembar-jajar yang telahdirealisasikan dapat dilihat pada gambar 3.7 -3.8.

Gambar 3.7 Realisasi tampilan perangkat lunakuntuk simulasi pola radiasi

Gambar 3.8 Realisasi tampilan perangkat lunakperancang antena dwitunggal-kawat kembar-jajar

transformator binomial

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA

4.1 Pengujian Perangkat LunakSebelum menentukan karakteristik antena

dwitunggal-kawat kembar-jajar menggunakanperangkat lunak yang telah direalisasikan, terlebihdahulu dilakukan pengujian kebenaran pada datakeluaran perangkat lunak yang dibuat. Pengujianini dilakukan dengan cara membandingkan datakeluaran perangkat lunak dengan data hasilperhitungan manual untuk beberapa sudut padamedan listrik dua dimensi. Pada tabel berikut initerdapat data perbandingan antara data keluaranperangkat lunak dan data hasil perhitungan manual.

Tabel 4.1 Data pengujian perangkat lunak dan data hasilperhitungan manual untuk panjang antena = 0,25 dan s =0,5

Hasil Perhitungan NilaiMedan Listrik

Plot pola radiasi medan listrikdalam bentuk polar

saatsudut = 36 °

NilaiMaksimum

NilaiNormalisasi

0,887200468

0.99829677

1

0.88871415

1

Dari perbandingan data pada tabel 4.1terlihat bahwa data keluaran perangkat lunak benardengan berimpitnya data hasil perhitungan manualdengan data hasil program pada gambar pola radiasimedan listrik dalam bentuk polar di atas. Sehinggaselanjutnya dapat dilakukan simulasi menggunakanperangkat lunak untuk menentukan karakteristikantena dwitunggal-kawat kembar-jajar seperti polaradiasi rapat daya, impedansi, gain dan bandwidth.

Berikut ini beberapa data hasil simulasipola radiasi antena dwitunggal-kawat kembar-jajardengan variasi panjang antena dan spasi. Butir 4.1.1untuk contoh data pola radiasi antena dwitunggal-kawat kembar-jajar secara umum. Butir 4.1.2 untuk

contoh data perancangan antena dwitunggal-kawat kembar-jajar khusus /4 binomial.

4.1.1 Simulasi Pola Radiasi Antena Dwitunggal-Kawat Kembar-Jajar

Pada tabel 4.2 berikut ini terdapatgambar pola radiasi medan listrik (E ), medanmagnet ( ), dan rapat daya (Wav) sesuai denganrumus pada bab II dengan variasi spasi yangdigunakan s = 0,1 dan s = 0,5 untuk panjangantena = 0,25 .

Tabel 4.2 Pola radiasi medan listrik (E ), medan magnet( ), dan pola radiasi rapat daya (Wav) untuk panjang antena = 0,25 No Ketera

nganGambar Pola Radiasi

Spasi (s) = 0,1 Spasi (s) = 0,5 1 Pola

radiasimedanlistrik(E )

Polaradiasimedanmagnet( )

Polaradiasirapatdaya(Wav)

2 Gain -7,13201 dBi 6,05809 dBi

Gain untuk panjang antena = 0,25 akanmengalami penguatan atau bernilai positif setelah spasis 0,3 yaitu sebesar 2,13519 dBi dengan gambar polaradiasi medan listrik (E ) dan pola radiasi rapat daya (Wav)tiga dimensi yang dihasilkannya seperti pada gambar 4.1berikut ini.

(a) (b)Gambar 4.1 Pola radiasi (a). medan listrik (E ), (b). polaradiasi rapat daya (Wav) untuk panjang antena = 0,25

Pada tabel 4.3 berikut ini terdapat gambar polaradiasi medan listrik (E ), medan magnet ( ), dan rapatdaya (Wav) sesuai dengan rumus pada bab II denganvariasi spasi yang digunakan s = 0,1 dan s = 0,5 untukpanjang antena = 0,5 .

Tabel 4.3 Pola radiasi medan listrik (E ), medan magnet ( ),dan pola radiasi rapat daya (Wav) untuk panjang antena = 0,5 No Kete-

ranganGambar Pola Radiasi





2 Gain -4,11215 dBi 8.39358 dBi

Gain untuk panjang antena = 0,5 akanmengalami penguatan atau bernilai positif setelahspasi s 0,3 yaitu sebesar 4.88632 dBi dengangambar pola radiasi medan listrik (E ) dan polaradiasi rapat daya (Wav) tiga dimensi yangdihasilkannya seperti pada gambar 4.2 berikut ini.

(a) (b)Gambar 4.2 Pola radiasi (a). medan listrik (E ),(b). pola radiasi rapat daya (Wav) untuk panjang

antena = 0,5

Pada tabel 4.4 berikut ini terdapat gambar polaradiasi medan listrik (E ), medan magnet ( ), danrapat daya (Wav) sesuai dengan rumus pada bab IIdengan variasi spasi yang digunakan s = 0,1 dans = 0,5 untuk panjang antena = 1,5 .

Tabel 4.4 Pola radiasi medan listrik (E ), medan magnet ( ),dan pola radiasi rapat daya (Wav) untuk panjang antena =1,5

No Kete-rangan

Gambar Pola RadiasiSpasi (s) = 0,1 Spasi (s) = 0,5

1 Polaradiasimedanlistrik(E )



2 Gain -0,411904 dBi 12,3342 dBi

Gain untuk panjang antena = 1,5 akan mengalamipenguatan atau bernilai positif setelah spasi s 0,2 yaitusebesar 5,45562 dBi dengan gambar pola radiasi medanlistrik (E ) dan pola radiasi rapat daya (Wav) tiga dimensiyang dihasilkannya seperti pada gambar 4.3 berikut ini.

(a) (b)Gambar 4.3 Pola radiasi (a). medan listrik (E ), (b).pola radiasi rapat daya (Wav) untuk panjang antena

= 1,5

Pada tabel 4.5 berikut ini terdapat gambar pola radiasimedan listrik (E ), medan magnet ( ), dan rapat daya(Wav) sesuai dengan rumus pada bab II dengan variasispasi yang digunakan s = 0,1 dan s = 0,5 untukpanjang antena = 5 .

Tabel 4.5 Pola radiasi medan listrik (E ), medan magnet( ), dan pola radiasi rapat daya (Wav) untuk panjang antena = 5 No Kete-

ranganGambar Pola Radiasi





2 Gain 1,01635 dBi 14,1961 dBi

4.1.2 Perancangan Antena Dwitunggal-Kawat Kembar-Jajar Transformator Binomial

Berikut ini contoh data hasil perancanganantena dwitunggal-kawat kembar-jajartransformator binomial menggunakan perangkatlunak yang telah direalisasikan dengan mengubah-ubah parameter masukannya seperti VSWR, danjumlah tingkat antena (N). Pada tabel 4.6parameter masukan yang diubah-ubah yaitu jumlahtingkat yang akan digunakan.

Tabel 4.6 Contoh data perancangan antena dwitunggal-kawatkembar-jajar transformator binomial dengan mengubah-ubahjumlah tingkat antenaNo Masukan Keluaran1 Frekuensi

bawah :Frekuensiatas :Spasiantarkawat :Diameterkawat :Jumlahtingkat :VSWR :

300 MHz

3000 MHz

5 cm

2 mm

11,1

PanjangAntena :Impedansi :Gain :Bandwidth :Nilai :Pola radiasi :• Medan

listrik 2dimensi

• Rapatdaya 3dimensi

1,65536cm359.084 0,18257 dBi0,106322 MHz7,54

2 Frekuensibawah :Frekuensiatas :Spasiantarkawat :Diameterkawat :Jumlahtingkat :VSWR :

300 MHz

3000 MHz

5 cm

2 mm

41,1

PanjangAntena :Impedansi :Gain :Bandwidth :Nilai :

Pola radiasi :• Medan

listrik 2dimensi


8,24134 cm56,7291 3,78058 dBi177.406 MHz =44,16429, =16,08368 =3,53473, =1,28727


300 MHz

3000 MHz

5 cm

2 mm

81,1



listrik 2dimensi

17,6379 cm50,3961 6,85912 dBi619,05 MHz = 55,96135, = 49,32334 = 31,70498, =13,10018 = 4,33975, =1,79314 = 1,15263, =1,01590



300 MHz

3000 MHz

5 cm

2 mm

201,1

PanjangAntena :Impedansi :Gain :Bandwidth :Pola radiasi :• Medan

listrik 2dimensi


46,7637cm50,0001 8,9668 dBi1377,84 MHz


300 MHz

3000 MHz

5 cm

2 mm

401,1

PanjangAntena :Impedansi :Gain :Bandwidth :Pola radiasi :• Medan

listrik 2dimensi


96,27 cm50 9,60349 dBi1882,64 MHz

Tabel 4.7 Contoh data perancangan antena dwitunggal-kawat kembar-jajar transformator binomial denganmengubah-ubah VSWR antena yang diinginkan pada N = 8No Masukan Keluaran1 Frekuensi

bawah :Frekuensiatas :Spasiantarkawat :Diameterkawat :Jumlahtingkat :VSWR :

300 MHz

3000 MHz

5 cm

2 mm

81,1



listrik 2dimensi


17,6379 cm50,3961 6,85912 dBi619,05 MHz = 55,96135, = 49,32334 = 31,70498, =13,10018 = 4,33975, =1,79314 = 1,15263, =1,01590

2 Frekuensibawah :Frekuensiatas :Spasiantarkawat :

300 MHz

3000 MHz

5 cm


17,6379 cm50,3961 6,85912 dBi705,198MHz = 55,96135, = 49,32334

Diameterkawat :Jumlahtingkat :VSWR :

2 mm

81,3


listrik 2dimensi


= 31,70498, =13,10018 = 4,33975, =1,79314 = 1,15263, =1,01590


300 MHz

3000 MHz

5 cm

2 mm

81,6



listrik 2dimensi


17,6379 cm50,3961 6,85912 dBi745,562 MHz = 55,96135, = 49,32334 = 31,70498, =13,10018 = 4,33975, =1,79314 = 1,15263, =1,01590

4 Frekuensibawah :Frekuensiatas :Spasiantarkawat :

Diameterkawat :Jumlahtingkat :VSWR :

300 MHz

3000 MHz

5 cm

2 mm

81,8



listrik 2dimensi


17,6379 cm50,3961 6,85912 dBi771,29MHz = 55,96135, = 49,32334 = 31,70498, =13,10018 = 4,33975, =1,79314 = 1,15263, =1,01590

5 Frekuensibawah :Frekuensiatas :

300 MHz

3000 MHz

PanjangAntena :Impedansi :Gain :

17,6379 cm50,3961 6,85912 dBi

Spasiantarkawat :Diameterkawat :Jumlahtingkat :VSWR :

5 cm

2 mm

82,0

Bandwidth :Nilai :


listrik 2dimensi


789,69 MHz = 55,96135, = 49,32334 = 31,70498, =13,10018 = 4,33975, =1,79314 = 1,15263, =1,01590

4.2 AnalisisDari data hasil simulasi pola radiasi antena

dwitunggal-kawat kembar-jajar menggunakan perangkatlunak yang telah dibuat dapat dianalisis bahwakarakteristik antena dwitunggal-kawat kembar-jajarseperti pola radiasi, impedansi, gain, dan bandwidthdipengaruhi oleh beberapa faktor. Berikut ini uraiantentang karakteristik antena dwitunggal-kawat kembar-jajar hasil analisis.1. Pola Radiasi

Pola radiasi medan listrik, medan magnet dan rapatdaya antena dwitunggal-kawat kembar-jajardipengaruhi oleh panjang antena dan spasi yangdigunakan hal ini dapat dilihat dari hasil simulasipola radiasi pada tabel 4.2-4.5. Antena dwitunggal-kawat kembar-jajar memiliki pola radiasi broadsideuntuk < . Sedangkan untuk pola radiasiyang dihasilkan berbentuk endfire.

2. GainVariasi perubahan panjang dan spasi antenadwitunggal-kawat kembar-jajar juga berpengaruhpada gain antena yang dihasilkan. Dari data yangdiperoleh, semakin besar panjang antena yangdigunakan maka gain antena akan semakin besar.Begitu juga dengan spasi yang digunakan, semakinbesar spasi yang digunakan maka gain antena akansemakin besar. Jika 0,1 kawat jajar hanyaberfungsi sebagai titik dalam rangkaian listriksehingga pada frekuensi rendah tertentu nilai gainantena bernilai negatif atau besifat meredam. Untukmengatasi hal tersebut maka spasi antar kawat yangdigunakan adalah 0,3 untuk > 0,1 .

3. ImpedansiUntuk menganalisis antena dwitunggal-kawatkembar-jajar sebagai penyepadan impedansikarakteristik ruang propagasi dengan impedansikarakteristik saluran radio digunakan salah satumetode transformasi yaitu transformator binomial

4. Dari data pada tabel 4.7 dapat dilihat bahwasemakin banyak jumlah tingkat yang digunakanmaka impedansi antena pada tingkat 1 semakin kecildan mendekati impedansi saluran transmisi.

4. BandwidthBandwidth antena dwitunggal-kawat kembar-jajardipengaruhi oleh nilai VSWR yang diinginkan danjumlah tingkat yang digunakan pada transformator.

Semakin besar VSWR dan semakin banyak tingkatyang digunakan maka semakin lebar bandwidth antenayang dihasilkan.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KesimpulanSetelah memperoleh data dari simulasi

menggunakan perangkat lunak yang telah direalisasikanmaka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :1. Perangkat lunak yang direalisasikan telah sesuai

dengan spesifikasi perancangan.2. Impedansi karakteristik antena dwitunggal-kawat

kembar-jajar transformator binomial dipengaruhioleh tingkat transformator.

3. Bandwidth antena dwitunggal-kawat kembar-jajardipengaruhi oleh nilai VSWR dan jumlah tingkattransformator yang digunakan.

4. Pola radiasi antena dwitunggal-kawat kembar-jajaradalah broadside untuk < dan endfire untuk

.5. Gain antena dwitunggal-kawat kembar-jajar

dipengaruhi oleh panjang antena dan spasi yangdigunakan. Namun untuk frekuensi rendah tertentunilai gain antena bernilai negatif atau besifatmeredam karena kawat jajar hanya berfungsisebagai titik dalam rangkaian listrik. Supaya gainantena dwitunggal-kawat kembar-jajar bernilaipositif atau lebih besar dari gain antena isotropismaka spasi antar kawat yang digunakan harus > 0,3 untuk panjang antena 0,25 , dan

0,2 untuk panjang antena 0,5 .5.2 Saran

Dari hasil yang diperoleh pada Tugas Akhir ini,agar hasil analisis tentang karakteristik antenadwitunggal-kawat kembar-jajar lebih lengkap dansempurna, maka perlu diperhatikan beberapa saranberikut ini :1. Melengkapi analisis karakteristik antena

dwitunggal-kawat kembar-jajar seperti beamwidthdan direktivitas.

2. Tambahkan karakteristik antena dwitunggal-kawat kembar-jajar seperti beamwidth dandirektivitas sebagai keluaran perangkat lunak.

DAFTAR PUSTAKA[1] Atmoko, Hilarius Ari Dwi. Rancang Bangun Antena

Dwitunggal Dua Strip Binomial 400 MHz - 1000 MHz150 Ohm Berterminal SMA. Institut TeknologiTelkom, Bandung. 2008.

[2] Balanis, C.A. Antena Theory : Analysis and Design.Harper & Row Publisher Inc. New York. 1982.

[3] Firmansyah, A. Dasar-dasar Pemrograman Matlab.2007. http://ilmukomputer.org/ (diakses 28 Juli 2009).

[4] Modul Praktikum Antena dan Propagasi S-1 TeknikTelekomunikasi. Laboratorium Antena IT Telkom,Bandung. 2009

[5] Pozar, David M. Microwave Engineering, 2nd edition.John Willey & Sons, Inc. Canada. 1998.

[6] Santoso, Tri Budi dan Miftahul Huda 2. Modul 1Praktikum Sinyal dan Sistem Dasar-dasar OperasiMatlab.2007. www.eepis-its.edu/~tribudi (diakses 28Juli 2009).

[7] Soetamso: Buku Catatan Teknik Antena, STTTelkom, 2008.

http://ilmukomputer.org/

http://www.eepis-its.edu/~tribudi

Documents

Jurnal