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.

AbstrakPenelitian eksperimental pembuatan antena pita lebar untuk membuktikan hipotesis bahwa antena adalah penyepadan

impedansi ruang propagasi dengan saluran radio, telah membuktikan hal itu benar. Ini menghasilkan berbagai antena gelombang 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 sering juga disebut sebagai diagram arah, sehingga dapat digunakan sebagai teori dasar untuk membuat antena multicabang unidireksional 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 telah dibuat 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 l<λ dan endfire untuk l ≥ λ, gain antena dipengaruhi oleh

panjang antena ( ) dan spasi antar kawat (s), impedansi dan bandwidth dipengaruhi oleh banyaknya tingkat transformator binomial 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 has been 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 course diagram, 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 of parallel-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 analyze from simulation data using software Matlab are broadside radiation pattern for l<λ and endfire radiation pattern for l ≥ λ, antenna gain influence by antenna length (l) and spacing between lead (s), antenna impedance and bandwidth influence 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 penyepadan impedansi ruang propagasi dengan impedansi saluran transmisi radio merupakan bagian yang tidak dapat dilupakan dalam sistem komunikasi radio karena tiada radio tanpa antena.

Telah banyak dihasilkan antena multi elemen secara eksperimental, kinerjanya didapatkan dari pengukuran. Elementernya yang dinamakan antena dwitunggal-kawat kembar-jajar. Antena dwitunggal ini adalah semacam antena gelombang berjalan tanpa beban. Ia dibangun untuk membuktikan hipotesis bahwa antena adalah pemadan impedansi intrinsik ruang propagasi dengan impedansi karakteristik saluran radio. Dari hasil rancang bangun beberapa antena dwitunggal sebelumnya telah membuktikan bahwa hipotesis tersebut benar.

Karena pentingnya pengetahuan teoritis tentang antena dwitunggal itu, maka perlu diformulasikan matematis dari kinerjanya. Selain itu yang melatar belakangi pemilihan model antena

dwitunggal-kawat kembar-jajar ini juga merupakan suatu konsep yang telah ditawarkan dari dosen pemimbing 1 untuk pengembangan secara teoritis tentang antena pita lebar.

Pada tugas akhir ini dilakukan analisis pola radiasi antena pita frekuensi lebar yaitu antena dwitunggal-kawat kembar-jajar di dalam VSWR ≤ 2,0 dengan terlebih dahulu memformulasikan secara matematis pola radiasi yang dimiliki antena tersebut dan kemudian mensimulasikan bentuk pola radiasi, menentukan impedansi, bandwidth dan gain antena tersebut dengan menggunakan perangkat lunak MATLAB.

1.2 Tujuan Tugas AkhirTujuan pembuatan tugas akhir ini adalah untuk

membuat perangkat lunak aplikasi berbasis Matlab penampil pola radiasi rapat daya tiga dimensi, dan untuk penggambaran pola radiasi medan jauh, penentuan impedansi karakteristik dan gain dari antena dwitunggal-kawat kembar-jajar.

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

pembuatan perangkat lunak disusun berdasarkan

anggapan bahwa ada arus pergeseran di ujung antar- muka antena dengan ruang propagasi.

2. Pada medan jauh diandaikan rapat daya merata sehingga sumbu z sebagai sumbu putar walaupun sebenarnya di bidang xz medan magnet adalah jumlah sedangkan dibidang yz diluar spasi bermedan magnit selisih.

3. Perangkat lunak yang dibangun dapat menampilkan pola rapat daya tiga dimensi dalam koordinat bola.

4. Transformator yang digunakan untuk menentukan impedansi yaitu transformator binomial.

1.4 Metode PenelitianPada pembuatan Tugas Akhir ini, penulis

melakukan metode penelitian sebagai berikut :1) Studi Literatur

Metode ini dilakukan dengan melakukan studi literatur di perpustakaan yang berhubungan dengan permasalahan yang akan dibahas, dan membaca buku referensi serta mencari data di situs internet yang dapat mendukung realisasi tugas akhir ini.

2) Tahap Desain dan SimulasiMerancang perangkat lunak (sofware) menggunakan Matlab untuk penampil pola rapat daya tiga dimensi dan memprakirakan impedansi karakteristik, serta gain dari antena dwitunggal-kawat kembar-jajar tanpa beban resistor.

3) Tahap Analisa Pada tahap ini akan dilakukan analisis terhadap bentuk pola radiasi rapat daya antena dwitunggal-kawat kembar-jajar hasil perancangan menggunakan perangkat lunak yang telah dibuat.

1.5 Sistematika Penulisan

Dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini dibagi menjadi beberapa bab yang meliputi:BAB 1 : PENDAHULUAN

Pada bab ini akan dibahas tentang latar belakang masalah, tujuan tugas akhir, batasan masalah, metodologi penelitian dan sistematika penulisan laporan yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir.

BAB II : TEORI DASARPada bab ini akan dibahas tentang teori-teori dasar antena yang menunjang dalam perancangan dan analisis karakteristik dari antena dwitunggal-kawat kembar-jajar.

BAB III: PERANCANGAN DAN REALISASI PERANGKAT LUNAK

Pada bab ini akan dibahas tentang perancangan dan realisasi perangkat lunak menggunakan Matlab.

BAB IV: PENGUJIAN DAN ANALISISPada bab ini akan dibahas tentang pengujian perangkat lunak dan menganalisis karakteristik antena hasil simulasi menggunakan perangkat lunak yang telah dibuat.

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

BAB IILANDASAN TEORI

2.1 Pengenalan2.1.1 Definisi dan Fungsi Antena

Antena adalah penyepadan impedansi instrinsik ruang propagasi dengan impedansi karakteristik saluran transmisi radio[7].Berdasarkan pengertian di atas, dapat disimpulkan fungsi antena adalah sebagai berikut:1. Perangkat penyesuai (Matching Device)

Alat untuk mengubah sifat-sifat karakteristik gelombang elektromagnetik di saluran transmisi dan di udara.

2. Perangkat pengarah (Directional Device)Alat untuk mengarahkan energi sumber elektromagnetik kearah tertentu sehingga arah pancar atau arah penerimaannya bisa disesuaikan 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 didefinisikan sebagai gambaran grafis dari sifat-sifat pancaran antena sebagai fungsi dari koordinat ruang[2]. Pada koordinat bola, sebuah titik radiasi merupakan

fungsi dari r , θ ,dan φ , seperti terlihat pada gambar 2.1 berikut ini.

Gambar 2.1. Sebuah titik radiasi pada koordinat bola

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

berbagai arah dengan energi sama besar pada seluruh bidang. Pola radiasi isotropis terdapat pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Pola radiasi isotropis

2. Unidireksional adalah arah pancaran antena ke satu arah.

Gambar 2.3 Pola radiasi unidireksional

3. Omnidireksional adalah arah pancaran antena ke berbagai arah dengan energi pada satu bidang sama besar.

Gambar 2.4 Pola radiasi omnidireksional

Dalam memancarkan daya, antena memiliki sifat radiasi yaitu broadside, endfire, dan intermediate. Sifat-sifat radiasi antena terlihat pada gambar 2.5 berikut ini.

(a) (b) (c)

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

2.2.2 Polarisasi Polarisasi adalah gambaran orientasi

medan listrik dalam arah propagasinya[7].Bentuk dari polarisasi dapat dapat dibagi menjadi tiga yaitu :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 (axial ratio) = 1.

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

AR =

E 2

E 1 dan berputar dalam lintasan berbentuk elips.

2.2.3 GainSalah satu parameter penting untuk

mengukur kualitas antena adalah gain[2]. Gain sebuah antena didefinisikan sebagai perbandingan rapat daya maksimum suatu antena terhadap rapat daya maksimum dari antena referensi dengan daya masuk sama besar[7].

2.2.4 VSWR dan Bandwidth AntenaFaktor refleksi secara matematis dapat

dituliskan sebagai berikut:

|Γ|=|V ref

V inc| (2.1)

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

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) didefinisikan sebagai perbandingan (ratio) antara tegangan maksimum dan minimum yang terjadi pada saluran yang tidak sesuai (match).

VSWR =

1+|Γ|1−|Γ| (2.2)

Bandwidth antena didefinisikan sebagai daerah frekuensi kerja dari antena yang menunjukan batas atas dan batas bawah dari frekuensi yang digunakan oleh antena dalam pemancaranya[2]. Contoh bandwidth untuk VSWR ≤ 1,5 adalah B = f2 – f1, seperti ilustrasi pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 Ilustrasi bandwidth berdasarkan nilai

VSWR¿ 1,5

2.3 Antena Dwitunggal-Kawat Kembar-Jajar 2.3.1 Konsep Dasar Antena Dwitunggal-Kawat Kembar-

JajarAntena dwitunggal-kawat kembar-jajar

merupakan antena yang terdiri dari dua buah kawat yang berfungsi sebagai penyepadan impedansi instrinsik ruang propagasi dengan impedansi karakteristik saluran transmisi radio[7].

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 Antena Dwitunggal-Kawat Kembar-Jajar

Analisis utama antena dwitunggal-kawat kembar-jajar adalah penentuan pola radiasi atau sering disebut pula sebagai diagram arah. Penentuan pola radiasi secara analitis dilakukan dengan menentukan distribusi arus pada antena. Adapun distribusi arus satu elemen kawat sebagai berikut :

I ( z )=I e− jkz ,0 ≤ z ≤l (2.3)

Gambar 2.8 Antena satu kawat di ruang bebasMedan jauh dari satu elemen kawat antena sebagai berikut[2]:Er≃Eϕ=H r=H θ=0 (2.4)

Eθ≃ jηk l I4πr

e− jkr e− j( k l

2( K−cos θ))

sin θsin( k l

2(cosθ−K ))

( k l2

(cosθ−K ))

(2.5)

H ϕ≃Eθ

η (2.6)

Berdasarkan struktur medan elektromagnetik atau rapat daya di sekeliling antenna dwitunggal-kawat kembar-jajar, maka medan jauh dari arus berjalan di kawat-1 dan kawat-

2 bermodulus serupa untuk titik tinjau T (r ≥ 2l2

λ, θ , ϕ)

jauh dari sistem, tetapi fasanya berbeda karena arah arus dan beda jarak tempuh. Perbedaan jarak tempuh antara titik referensi 0 ke kawat 1 dan kawat 2 yaitu h = S/2. Sehingga r1=r+h sin θ, dan r2=r−h sin θ. Perhatikan gambar 2.9 berikut[7].

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

Medan listrik yang dihasilkan kawat-1 dilihat dari medan jauh adalah :

E1≃ jηk l I

4 π r1

e− jk r 1e− j( k l

2( K−cosθ ))

sin θsin( k l

2(cosθ−K ))

( k l2

(cosθ−K ))

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

E2≃− jηk l I

4 π r2

e− jkr 2e− j( k l

2( K−cos θ))

sin θsin( k l

2(cosθ−K ))

( k l2

(cosθ−K ))

(2.8)Sehingga medan listrik yang dihasilkan elemen kawat-1 dan kawat-2 adalah :Eθ 12=E1+E2 (2.9)Eθ 12=Eθ { e− jkh sinθ

(1+ h sinθr )

− e+ jkh sin θ

(1+ h sin θr ) }

(2.10)

karena r >> h, hr

≈ 0 sehingga

Eθ 12=Eθ {e− jkh sinθ−e+ jkh sinθ } (2.11)

Eθ 12=−Eθ {e+ jkhsin θ−e− jkh sinθ } (2.12)

Eθ 12=− j2 Eθ (sin (kh sin θ )) (2.13)Medan listrik yang dihasilkan dari arus diantara kawat-1 dan kawat-2 (disebut arus pergeseran) dengan jarak S=2h didapat dari rumus Eθ dari satu kawat dengan mengganti I → I g,

r → rg , dan l → S=2h, dan θ →θg; serta mengingat

sin (90 °−θ )=cosθ , dan cos (90°−θ )=sinθ, maka diperoleh rumus medan listrik sebagai berikut:

Eg≃ jηI

2πr (1−l cosθ+h sinθ

r )e

− jkr(1− l cos θ+h sin θr )

e− j( kS

2( K −sinθ ))

cos θsin ( kS

2(sinθ−K ))

( (sin θ−K ))

(2.14)Dengan demikian medan listrik total di bidang zy karena dua arus konduksi dan satu arus pergeseran yaitu :Eθtotal=Eθ12+Eg (2.15)

Eθtotal=(η I2 πr

e− jkr e− j( k l

2( K−cosθ ))

sinθsin( k l

2(cos θ−K ))

(cosθ−K )( sin (k h sinθ ) ))+( jη

I2 πr

e− jkr(1− l cosθ+h sin θ

r )e− j ( kS

2( K−sin θ))

cosθsin( kS

2(sin θ−K ))

( (sin θ−K ) ) ) (2.16)

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

W av=12

( E × H )=12

(a⃗r E r+a⃗θ Eθ )× (a⃗ϕ H ϕ ) (2.17)

W av=1

2 η|Eθtotal|

2 (2.18)

W av= a⃗r η|I|2

8π2 r2

|((sinθsin( k l

2(cos θ−K ))

(cosθ−K )( sin (k h sinθ ) ))+(cos θ

sin( kS2

(sinθ−K ))( (sin θ−K ) ) ))×|

2

(2.19)Keterangan :

K=k z

k= λ

λg

=√εr

K = rasio antara fasa konstan gelombang pada saluran transmisi terhadap ruang propagasiW =vektor poynting ataurapat daya sesaatW av=rapat dayarata−rata

2.4 Transformator Binomial[5]

Kita bisa menggunakan beberapa trafo λ/4 dengan impedansi karakteristik yang berbeda-beda sebagai penyepadan bertingkat binomial dari impedansi karakteristik udara menuju impedansi terminal. Adapun bentuk penyepadan bertingkat binomial 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 CN1 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 ditulis untuk memudahkan akses perangkat lunak matrik yang telah dibentuk oleh LINPACK dan EISPACK. MATLAB merupakan bahasa pemrograman level tinggi yang dikhususkan untuk kebutuhan komputasi teknis, visualisasi dan pemrograman seperti komputasi matematik[3],

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

sekumpulan perangkat dan fasilitas untuk menggunakan fungsi-fungsi dan file-file MATLAB.

2. MATLAB Mathematical Function Library merupakan sekumpulan algoritma komputasi mulai dari fungsi-fungsi dasar sampai dengan fungsi-fungsi yang lebih kompek.

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

4. Graphics 5. MATLAB Application Program Interface

(API) merupakan suatu library yang memungkinkan program yang

BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI

3.1 Perangkat Lunak yang DigunakanMATLAB merupakan bahasa pemrograman

dengan kemampuan tinggi dalam bidang komputasi. Matlab memiliki kemampuan mengintegrasi komputasi, visualisasi, dan pemrograman. Dalam memvisualisasikan sebuah obyek, matlab memiliki kemampuan merotasi obyek tanpa mengubah programnya. Oleh karena itu pada tugas akhir ini menggunakan MATLAB untuk mensimulasikan pola rapat daya,

memprakirakan impedansi karakteristik, gain dan bandwidth dari antena dwitunggal-kawat kembar-jajar.

3.2 Spesifikasi Perangkat Lunak

Adapun spesifikasi perangkat lunak yang diinginkan pada tugas akhir ini yaitu perangkat lunak yang dapat menampilkan pola radiasi tiga dimensi, memprakirakan impedansi dan gain antena dwitunggal-kawat kembar-jajar dari hasil rumusan matematisnya dengan masukan yang diberikan seperti data frekuensi kerja, spasi antena, dan diameter kawat.

3.3 Diagram Blok3.3.1 Diagram Blok Proses Analisis

Diagram blok proses analisis antena dwitunggal-kawat kembar-jajar secara umum seperti tertera pada gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram blok proses analisis antena dwitunggal-kawat kembar-jajar

3.3.2 Diagram Blok Sistem Perangkat Lunak Diagram blok sistem perangkat lunak untuk

merancang antena dwitunggal-kawat kembar-jajar secara umum seperti tertera pada gambar 3.2 berikut 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 perancangan transformator binomial

3.5 Perancangan dan Realisasi Perangkat LunakPerancangan tampilan perangkat lunak yang

akan direalisasikan dibuat menggunakan GUI atau GUI builDEr agar tampilan yang dihasilkan lebih efektif dan atraktif. Untuk mengetahui bentuk diagram arah atau pola radiasi antena dwitunggal-kawat kembar-jajar maka dirancang tampilan program simulasi pola radiasi dan gain seperti pada gambar 3.5.

Gambar 3.5 Rancangan tampilan perangkat lunak untuk simulasi pola radiasi

Gambar 3.6 Rancangan tampilan perangkat lunak perancang antena dwitunggal-kawat kembar-jajar

transformator binomial

Tampilan perangkat lunak untuk mensimulasikan pola radiasi dan merancangan antena dwitunggal-kawat kembar-jajar yang telah direalisasikan dapat dilihat pada gambar 3.7 - 3.8.

Gambar 3.7 Realisasi tampilan perangkat lunak untuk simulasi pola radiasi

Gambar 3.8 Realisasi tampilan perangkat lunak perancang antena dwitunggal-kawat kembar-jajar

transformator binomial

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA

4.1 Pengujian Perangkat LunakSebelum menentukan karakteristik antena

dwitunggal-kawat kembar-jajar menggunakan perangkat lunak yang telah direalisasikan, terlebih dahulu dilakukan pengujian kebenaran pada data keluaran perangkat lunak yang dibuat. Pengujian ini dilakukan dengan cara membandingkan data keluaran perangkat lunak dengan data hasil perhitungan manual untuk beberapa sudut pada medan listrik dua dimensi. Pada tabel berikut ini terdapat data perbandingan antara data keluaran perangkat lunak dan data hasil perhitungan manual.

Tabel 4.1 Data pengujian perangkat lunak dan data hasil perhitungan manual untuk panjang antena l = 0,25 λ dan s = 0,5 λ

Hasil Perhitungan Nilai Medan Listrik

Plot pola radiasi medan listrik dalam bentuk polar

saat sudut

θ = 36 °

Nilai Maksimum

Nilai Normalisasi

0,887200468

0.99829677

1

0.88871415

1

Dari perbandingan data pada tabel 4.1 terlihat bahwa data keluaran perangkat lunak benar dengan berimpitnya data hasil perhitungan manual dengan data hasil program pada gambar pola radiasi medan listrik dalam bentuk polar di atas. Sehingga selanjutnya dapat dilakukan simulasi menggunakan perangkat lunak untuk menentukan karakteristik antena dwitunggal-kawat kembar-jajar seperti pola radiasi rapat daya, impedansi, gain dan bandwidth.

Berikut ini beberapa data hasil simulasi pola radiasi antena dwitunggal-kawat kembar-jajar dengan variasi panjang antena dan spasi. Butir 4.1.1 untuk 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 λ /4 binomial.

4.1.1 Simulasi Pola Radiasi Antena Dwitunggal-Kawat Kembar-Jajar

Pada tabel 4.2 berikut ini terdapat gambar pola radiasi medan listrik (Eθ), medan magnet (Hϕ

), dan rapat daya (Wav) sesuai dengan rumus pada bab II dengan variasi spasi yang digunakan s = 0,1 λ dan s = 0,5 λ untuk panjang antena l =

0,25 λ.

Tabel 4.2 Pola radiasi medan listrik (Eθ), medan magnet (Hϕ

), dan pola radiasi rapat daya (Wav) untuk panjang antena l = 0,25 λ

No Keterangan

Gambar Pola Radiasi Spasi (s) = 0,1 λ Spasi (s) = 0,5 λ

1 Pola radiasi medan listrik (Eθ)

Pola radiasi medan magnet (Hϕ)

Pola radiasi rapat daya (Wav)

2 Gain -7,13201 dBi 6,05809 dBi

Gain untuk panjang antena l = 0,25 λ akan mengalami penguatan atau bernilai positif setelah spasi s≥ 0,3 λ yaitu sebesar 2,13519 dBi dengan gambar pola radiasi medan listrik (Eθ) dan pola radiasi rapat daya (Wav) tiga dimensi yang dihasilkannya seperti pada gambar 4.1 berikut ini.

(a) (b)Gambar 4.1 Pola radiasi (a). medan listrik (Eθ), (b). pola radiasi rapat daya (Wav) untuk panjang antena l = 0,25 λ

Pada tabel 4.3 berikut ini terdapat gambar pola radiasi medan listrik (Eθ), medan magnet (Hϕ), dan rapat daya (Wav) sesuai dengan rumus pada bab II dengan variasi spasi yang digunakan s = 0,1 λ dan s = 0,5 λ untuk panjang antena l = 0,5 λ.

Tabel 4.3 Pola radiasi medan listrik (Eθ), medan magnet (Hϕ),

dan pola radiasi rapat daya (Wav) untuk panjang antena l = 0,5 λ

No Kete-rangan





2 Gain -4,11215 dBi 8.39358 dBi

Gain untuk panjang antena l = 0,5 λ akan mengalami penguatan atau bernilai positif setelah spasi s≥ 0,3 λ yaitu sebesar 4.88632 dBi dengan gambar pola radiasi medan listrik (Eθ) dan pola radiasi rapat daya (Wav) tiga dimensi yang dihasilkannya seperti pada gambar 4.2 berikut ini.

(a) (b)

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

panjang antena l = 0,5 λ

Pada tabel 4.4 berikut ini terdapat gambar pola radiasi medan listrik (Eθ), medan magnet (Hϕ), dan rapat daya (Wav) sesuai dengan rumus pada bab II dengan variasi spasi yang digunakan s = 0,1 λ dan s = 0,5 λ untuk panjang antena l =

1,5 λ.

Tabel 4.4 Pola radiasi medan listrik (Eθ), medan magnet (Hϕ

), dan pola radiasi rapat daya (Wav) untuk panjang antena l = 1,5 λ

No Kete-rangan





2 Gain -0,411904 dBi 12,3342 dBi

Gain untuk panjang antena l = 1,5 λ akan mengalami penguatan atau bernilai positif setelah spasi s≥ 0,2 λ yaitu sebesar 5,45562 dBi dengan gambar pola radiasi medan listrik (Eθ) dan pola radiasi rapat daya (Wav) tiga dimensi yang dihasilkannya seperti pada gambar 4.3 berikut ini.

(a) (b)Gambar 4.3 Pola radiasi (a). medan listrik (Eθ), (b).

pola radiasi rapat daya (Wav) untuk panjang antena l = 1,5 λ

Pada tabel 4.5 berikut ini terdapat gambar pola radiasi medan listrik (Eθ), medan magnet (Hϕ), dan rapat daya (Wav) sesuai dengan rumus pada bab II dengan variasi spasi yang digunakan s = 0,1 λ dan s = 0,5 λ untuk panjang antena l = 5 λ.

Tabel 4.5 Pola radiasi medan listrik (Eθ), medan magnet (Hϕ),

dan pola radiasi rapat daya (Wav) untuk panjang antena l = 5 λNo Kete-

ranganGambar Pola Radiasi

Spasi (s) = 0,1 λ Spasi (s) = 0,5 λ1 Pola

radiasi medan listrik (Eθ)



2 Gain 1,01635 dBi 14,1961 dBi4.1.2 Perancangan Antena Dwitunggal-Kawat Kembar-

Jajar Transformator BinomialBerikut ini contoh data hasil perancangan

antena dwitunggal-kawat kembar-jajar transformator binomial menggunakan perangkat lunak yang telah direalisasikan dengan mengubah-ubah parameter masukannya seperti VSWR, dan jumlah tingkat antena (N). Pada tabel 4.6 parameter masukan yang diubah-ubah yaitu jumlah tingkat yang akan digunakan.

Tabel 4.6 Contoh data perancangan antena dwitunggal-kawat kembar-jajar transformator binomial dengan mengubah-ubah jumlah tingkat antena

No Masukan Keluaran1 Frekuensi

bawah : Frekuensi atas :Spasi antar kawat :Diameter kawat :Jumlah tingkat :VSWR :

300 MHz

3000 MHz

5 cm

2 mm

11,1

Panjang Antena :Impedansi :Gain :Bandwidth :

Nilai ε r :

Pola radiasi : Medan

listrik 2 dimensi

Rapat daya 3 dimensi

1,65536cm359.084 Ω0,18257 dBi0,106322 MHz7,54

2 Frekuensi bawah : Frekuensi

300 MHz

Panjang Antena :Impedansi :

8,24134 cm56,7291 Ω3,78058 dBi

atas :Spasi antar kawat :Diameter kawat :Jumlah tingkat :VSWR :

3000 MHz

5 cm

2 mm

41,1

Gain :Bandwidth :

Nilai ε r :


listrik 2 dimensi


177.406 MHz

ε r 1=44,16429,

ε r 2=16,08368

ε r 3=3,53473,

ε r 4=1,28727

3 Frekuensi bawah : Frekuensi atas :Spasi antar kawat :Diameter kawat :Jumlah tingkat :VSWR :

300 MHz

3000 MHz

5 cm

2 mm

81,1


Nilai ε r :


listrik 2 dimensi


17,6379 cm50,3961 Ω6,85912 dBi619,05 MHz

ε r 1= 55,96135,

ε r 2= 49,32334

ε r 3 = 31,70498,

ε r 4=13,10018

ε r 5= 4,33975,

ε r 6=1,79314

ε r 7 = 1,15263,

ε r 8=1,01590


300 MHz

3000 MHz

5 cm

2 mm

201,1

Panjang Antena :Impedansi :Gain :Bandwidth :Pola radiasi : Medan

listrik 2 dimensi


46,7637cm50,0001 Ω8,9668 dBi1377,84 MHz

5 Frekuensi bawah : Frekuensi atas :Spasi antar kawat :Diameter kawat :Jumlah tingkat :

300 MHz

3000 MHz

5 cm

2 mm

40

Panjang Antena :Impedansi :Gain :Bandwidth :Pola radiasi : Medan

listrik 2 dimensi

96,27 cm50 Ω9,60349 dBi1882,64 MHz

VSWR : 1,1 Rapat daya 3 dimensi

Tabel 4.7 Contoh data perancangan antena dwitunggal-kawat kembar-jajar transformator binomial dengan mengubah-ubah VSWR antena yang diinginkan pada N = 8

No Masukan Keluaran1 Frekuensi

bawah : Frekuensi atas :Spasi antar kawat :Diameter kawat :Jumlah tingkat :VSWR :

300 MHz

3000 MHz

5 cm

2 mm

81,1


Nilai ε r :


listrik 2 dimensi


17,6379 cm50,3961 Ω6,85912 dBi619,05 MHzε r 1= 55,96135,

ε r 2= 49,32334

ε r 3 = 31,70498,

ε r 4=13,10018

ε r 5= 4,33975,

ε r 6=1,79314

ε r 7 = 1,15263,

ε r 8=1,01590


300 MHz

3000 MHz

5 cm

2 mm

81,3


Nilai ε r :


listrik 2 dimensi


17,6379 cm50,3961 Ω6,85912 dBi705,198MHz

ε r 1= 55,96135,

ε r 2= 49,32334

ε r 3 = 31,70498,

ε r 4=13,10018

ε r 5= 4,33975,

ε r 6=1,79314

ε r 7 = 1,15263,

ε r 8=1,01590

3 Frekuensi bawah :

300 MHz

Panjang Antena : 17,6379 cm

Frekuensi atas :Spasi antar kawat :Diameter kawat :Jumlah tingkat :VSWR :

3000 MHz

5 cm

2 mm

81,6

Impedansi :Gain :Bandwidth :

Nilai ε r :


listrik 2 dimensi


50,3961 Ω6,85912 dBi745,562 MHz

ε r 1= 55,96135,

ε r 2= 49,32334

ε r 3 = 31,70498,

ε r 4=13,10018

ε r 5= 4,33975,

ε r 6=1,79314

ε r 7 = 1,15263,

ε r 8=1,01590

4 Frekuensi bawah : Frekuensi atas :Spasi antar kawat :

Diameter kawat :Jumlah tingkat :VSWR :

300 MHz

3000 MHz

5 cm

2 mm

81,8


Nilai ε r :


listrik 2 dimensi


17,6379 cm50,3961 Ω6,85912 dBi771,29MHzε r 1= 55,96135,

ε r 2= 49,32334

ε r 3 = 31,70498,

ε r 4=13,10018

ε r 5= 4,33975,

ε r 6=1,79314

ε r 7 = 1,15263,

ε r 8=1,01590


300 MHz

3000 MHz

5 cm

2 mm

82,0


Nilai ε r :


listrik 2 dimensi

17,6379 cm50,3961 Ω6,85912 dBi789,69 MHz

ε r 1= 55,96135,

ε r 2= 49,32334

ε r 3 = 31,70498,

ε r 4=13,10018

ε r 5= 4,33975,

ε r 6=1,79314

ε r 7 = 1,15263,

ε r 8=1,01590


4.2 Analisis Dari data hasil simulasi pola radiasi antena dwitunggal-

kawat kembar-jajar menggunakan perangkat lunak yang telah dibuat dapat dianalisis bahwa karakteristik antena dwitunggal-kawat kembar-jajar seperti pola radiasi, impedansi, gain, dan bandwidth dipengaruhi oleh beberapa faktor. Berikut ini uraian tentang karakteristik antena dwitunggal-kawat kembar-jajar hasil analisis.1. Pola Radiasi

Pola radiasi medan listrik, medan magnet dan rapat daya antena dwitunggal-kawat kembar-jajar dipengaruhi oleh panjang antena dan spasi yang digunakan hal ini dapat dilihat dari hasil simulasi pola radiasi pada tabel 4.2-4.5. Antena dwitunggal-kawat kembar-jajar memiliki pola radiasi broadside untuk l<λ. Sedangkan untuk l ≥ λ pola radiasi yang dihasilkan berbentuk endfire.

2. Gain Variasi perubahan panjang dan spasi antena dwitunggal-kawat kembar-jajar juga berpengaruh pada gain antena yang dihasilkan. Dari data yang diperoleh, semakin besar panjang antena yang digunakan maka gain antena akan semakin besar. Begitu juga dengan spasi yang digunakan, semakin besar spasi yang digunakan maka gain antena akan semakin besar. Jika l ≤0,1 λ kawat jajar hanya berfungsi sebagai titik dalam rangkaian listrik sehingga pada frekuensi rendah tertentu nilai gain antena bernilai negatif atau besifat meredam. Untuk mengatasi hal tersebut maka spasi antar kawat yang digunakan adalah s≥ 0,3 λ untuk

l>0,1 λmax . 3. Impedansi

Untuk menganalisis antena dwitunggal-kawat kembar-jajar sebagai penyepadan impedansi karakteristik ruang propagasi dengan impedansi karakteristik saluran radio digunakan salah satu metode transformasi yaitu transformator binomial λ ∕ 4. Dari data pada tabel 4.7 dapat dilihat bahwa semakin banyak jumlah tingkat yang digunakan maka impedansi antena pada tingkat 1 semakin kecil dan mendekati impedansi saluran transmisi.

4. BandwidthBandwidth antena dwitunggal-kawat kembar-jajar dipengaruhi oleh nilai VSWR yang diinginkan dan jumlah tingkat yang digunakan pada transformator. Semakin besar VSWR dan semakin banyak tingkat yang digunakan maka semakin lebar bandwidth antena yang dihasilkan.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah memperoleh data dari simulasi menggunakan perangkat lunak yang telah direalisasikan maka 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 dipengaruhi oleh tingkat transformator.

3. Bandwidth antena dwitunggal-kawat kembar-jajar dipengaruhi oleh nilai VSWR dan jumlah tingkat transformator yang digunakan.

4. Pola radiasi antena dwitunggal-kawat kembar-jajar adalah broadside untuk l<λ dan endfire untuk l ≥ λ.

5. Gain antena dwitunggal-kawat kembar-jajar dipengaruhi oleh panjang antena dan spasi yang digunakan. Namun untuk frekuensi rendah tertentu nilai gain antena bernilai negatif atau besifat meredam karena kawat jajar hanya berfungsi sebagai titik dalam rangkaian listrik. Supaya gain antena dwitunggal-kawat kembar-jajar bernilai positif atau lebih besar dari gain antena isotropis maka spasi antar kawat yang digunakan harus s>0,3 λ untuk panjang antena

l ≤0,25 λ, dan s≥ 0,2 λ untuk panjang antena

l ≥0,5 λ. 5.2 Saran

Dari hasil yang diperoleh pada Tugas Akhir ini, agar hasil analisis tentang karakteristik antena dwitunggal-kawat kembar-jajar lebih lengkap dan sempurna, maka perlu diperhatikan beberapa saran berikut ini :1. Melengkapi analisis karakteristik antena

dwitunggal-kawat kembar-jajar seperti beamwidth dan direktivitas.

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

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

Dwitunggal Dua Strip Binomial 400 MHz - 1000 MHz 150 Ohm Berterminal SMA. Institut Teknologi Telkom, 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 Teknik Telekomunikasi. 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 1 Praktikum Sinyal dan Sistem Dasar-dasar Operasi Matlab.2007. www.eepis-its.edu/~tribudi (diakses 28 Juli 2009).

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

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

http://ilmukomputer.org/

jurnal

Documents

antenna impedance

hypothesis antenna

antenna length

wave antenna

twin leaddwitunggal

menentukan impedansi

radiation pattern of

software matlab