Desain dan Realisasi Antena Televisi UHF Omnidireksional Berbasis Mikrostrip untuk Diaplikasikan di Daerah Tasikmalaya

73

TELEKONTRAN, VOL. 1, NO. 2, OKTOBER 2013

Desain dan Realisasi Antena Televisi UHF Omnidireksional Berbasis Mikrostrip untuk Diaplikasikan di Daerah Tasikmalaya Design and Realization UHF Omnidirectional Antenna Television Based on Microstrip to be Applied in the Area Tasikmalaya Andri Mulia Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Ilmu komputer, UNIKOM Jl. Dipatiukur 114-117, Bandung E-mail: [email protected]

Abstrak Televisi yang dahulu telah ditemukan hingga saat ini masih mempunyai peranan dan fungsi yang sama yaitu sebagai media penyebaran informasi dan sebagai sarana hiburan di seluruh kalangan masyarakat. Tetapi televisi saja tidak cukup untuk melakukan peranannya, karena diperlukan suatu alat, alat tersebut yaitu antena.Antena ini terbuat dari bahan mikrostrip, metode yang digunakan yaitu teknik saluran pencatu. Bahan yang digunakan yaitu epoxy FR4 dengan konstanta dielektrik 4,6, ketebalan 1,6. Ukurannya yaitu lebar patch 210 mm, panjang patch 130 mm, lebar saluran 14 mm dan panjang saluran 70 mm. Ukuran antena secara keseluruhan yaitu lebar 515 mm dan panjang 300 mm. Setelah proses simulasi dan pengukuran, antena ini mempunyai pola radiasi omnidireksional, gain yang didapat 7,10 dBi, VSWR yang didapat 1,07 dan bandwidth 200 MHz. Melihat dari hasil yang telah didapat maka semua spesifikasi awal perancangan telah terpenuhi. Pada proses ujicoba di Tasikmalaya, Hasil yang didapat yaitu berbeda-beda, ini disebabkan karena level daya yang diterima antena berbeda di setiap lokasinya, hal ini disebabkan oleh jarak antara stasiun pemancar televisi dengan daerah Tasikmalaya Kata Kunci– antena omnidireksional, transmission line, spesifikasi antena, Tasikmalaya. Abstract Television which formerly had been found up to now still have the same role and function of the media as a means of disseminating information and entertainment in the entire community . But television is not enough to do the role , because we need a tool , the tool that is made from materials antena.Antena microstrip , the method used is pencatu channel technique . Materials used are epoxy FR4 with a dielectric constant of 4.6 , thickness 1.6 . Patch size is 210 mm wide , 130 mm long patch , channel width 14 mm and 70 mm long channel . Overall antenna size is 515 mm wide and 300 mm long . After the simulation and measurement , this antenna has omnidirectional radiation pattern , obtained 7.10 dBi gain , VSWR obtained 1.07 and 200 MHz bandwidth . Judging from the results obtained then all initial design specifications have been met . At the trial in Tasikmalaya , the results obtained are different , it is because the received power level is different in each antenna location , this is caused by the distance between the transmitter station with local television Tasikmalaya Keywords : omnidirectional antennas, transmission line, antenna specifications, Tasikmalaya

I.

PENDAHULUAN

Teknologi Informasi berkembang begitu pesat, waktu berganti diiringi perkembangan dan pembaruan teknologi yang baru, berbagai temuan baru, ide dan inovasi baru bermunculan. Televisi yang dahulu telah ditemukan hingga saat ini masih mempunyai peranan dan fungsi yang sama yaitu sebagai media penyebaran informasi dan sebagai sarana hiburan di seluruh kalangan masyarakat. Tetapi televisi saja tidak cukup untuk

melakukan peranannya, karena diperlukan suatu alat agar dapat menerima informasi tersebut lalu ditampilkan pada televisi. Alat tersebut tiada lain yaitu antena. Sejauh ini yang paling banyak beredar di pasaran yaitu antena televisi direksional yang kebanyakan terbuat dari bahan alumunium. Antena tersebut memfokuskan daya terimanya ke arah tertentu, sehingga jika kita mengarahkan ke satu arah, maka daya terimanya menjadi besar dan arah yang lain dayanya menjadi kecil, sedangkan

74

TELEKONTRAN, VOL. 1, NO. 2, OKTOBER 2013 beberapa stasiun televisi berbeda arah pancarnya sehingga jika kita mengarahkan antena tersebut ke satu sisi, maka di sisi yang lain kualitas gambar menjadi kurang baik, sehingga bila menginginkan siaran televisi yang lain, antena tersebut harus diputar arahnya. Kasus di atas sering dijumpai di Tasikmalaya. Ini disebabkan karena letak stasiun pemancar televisi yang letaknya sangat jauh, kemudian kondisi alam antara stasiun pemancar ke daerah Tasikmalaya terdapat banyak gunung, dataran tinggi, sehingga sinyal yang di terima lemah dan daya yang dapat diterima oleh antena terbatas. Untuk di kota besar mungkin ini jarang terjadi karena sinyal yang diterima antena biasanya kuat, itu disebabkan letak pemancarnya yang tidak terlalu jauh. Melihat fenomena tersebut di atas, pada tugas akhir ini akan dirancang sebuah antena televisi yang diharapkan memiliki Gain yang cukup besar, pola radiasi yang dapat menerima dari segala arah dalam satu bidang atau di sebut juga omnidireksional. Kegunaan antena ini agar para pengguna tidak perlu melakukan perputaran arah antena dan diharapkan dapat menangkap beberapa siaran televisi yang sebelumnya tidak dapat ditangkap.

antena tersebut (secara mekanis), yang diatas substrat ini dibentuk macam-macam form dari antena itu sendiri (Patch) melalui proses etching, dan dibalik substrat ini terdapat metalisasi bawah. Di samping kelebihan di atas, antena jenis ini juga memiliki kekurangan yaitu Gain yang dicapainya sangat kecil, mempunyai Bandwidth yang kecil juga. Antena mikrosrip terdiri dari 3 bagian penting yaitu: 1. Patch, Patch ini berfungsi untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik ke udara, terletak paling atas dari keseluruhan sistem antena. Patch terbuat dari bahan konduktor, misalnya tembaga. Bentuk Patch bermacam-macam, ada yang berbentuk persegi, persegi panjang, lingkaran, cincin, segitiga, ataupun sembarang.

Gambar 2.Beberapa Macam Patch

II.

LANDASAN TEORI

A. Antena Mikrostrip Antena ini terbuat dari substrat dielektrika yang mempunyai lapisan metal dibawahnya dan di sebelah atasnya melalui proses etsa (etching) atau penggambaran (lithography) dibentuk suatu form profil tertentu, yang disebut juga Patch.

2. Substrat, substrat berfungsi sebagai media penyalur gelombang elektromagnetik dari catuan menuju daerah di bawah Patch. Substrat sangat berpengaruh pada besar parameter antena. Pengaruh ketebalan substrat dielektrik terhadap parameter antena adalah pada Bandwidth. Semakin tebal substrat, maka semakin kecil permitivitas relatif maka Bandwidthakan semakin besar. 3. Groundplane, berfungsi sebagai reflektor yang memantulkan sinyal yang tidak diinginkan. Groundplane antena mikrostrip biasanya terbuat dari bahan konduktor.

B. Parameter Antena Gambar 1. Antena Mikrostrip Antena mikrostrip mempunyai kelebihan yaitu bentuknya yang low profile, dengan ketebalan substratnya yang hanya mempunyai besaran milimiter memudahkan antena ini untuk diaplikasikan hampir di seluruh tempat.Pada dasarnya antena mikrostrip terdiri dari sebuah substrat yang dikatakan sebagai pembawa dari

Dalam melakukan penelitian pada sebuah antena digunakan parameter-parameter penilai, dimana dengan parameter ini bisa ditentukan apakah suatu antena cocok dan bisa dalam pengaplikasiannya.Parameter-parameter tersebut yaitu pola radiasi, direktivitas, Gain, polarisasi, impedansi masukan, Bandwidth dan Voltage Standing Wave Ratio (VSWR).

75

TELEKONTRAN, VOL. 1, NO. 2, OKTOBER 2013 a. Pola Radiasi Pola radiasi yaitu besaran yang menentukan ke arah sudut mana antena memancarkan/ mendistribusikan energinya. Besaran ini diukur/dihitung pada medan jauh (far-field) dengan jarak ke antena, dan divariasikan terhadap sudut. Pola radiasi terbagi menjadi 3 macam yaitu:  Pola Radiasi Isotropis yaitu yang memancarkan dan menerima energinya sama besar ke seluruh bidang dan hanya ada secara fiktif.  Pola Radiasi Omnidireksional yaitu yang memancarkan dan menerima gelombang elektromagnetik sama besar dalam satu bidang.  Pola Radiasi Direksional yang bisa mengkonsentrasikan energinya ke arah sudut tertentu. b. Direktifitas Direktifitas yaitu besaran yang menyatakan perbandingan kerapatan daya maksimal dengan kerapatan rata-rata.Erat kaitannya dengan Gain.Atau sebagai perbandingan (rasio) intensitas radiasi sebuah antena pada arah tertentu dengan intensitas radiasi rata-rata pada semua arah. Jika arah tidak ditentukan, arah intensitas radiasi maksimum merupakan arah yang dimaksud. Pada antena mikrostrip rectangular (persegi panjang), direktifitas dapat dicari menggunakan persamaan: ( ) √ Keterangan:

η = efisiensi antena ( 0 ≤ η ≤ 1 ) D = direktifitas n= Jumlah elemen/Patchantenna

d. Polarisasi Orientasi penjalaran gelombang elektromagnetik.menyatakan arah dan orientasi dari medan listrik dalam perambatannya dari antena pemancar, atau menginformasikan ke arah mana medan listrik memiliki orientasi dalam perambatannya. e. Impedansi Masukan Impedansi masukan penting untuk mencapai matching pada saat antena dihubungkan dengan sumber tegangan, sehingga semua sinyal yang dikirim ke antena akan terpancarkan. Jika antena tidak sepadan dengan saluran transmisi yang mencatunya, sebuah gelombang berdiri akan terbentuk sepanjang saluran transmisi tersebut. Untuk <1 : Z=(

√

Untuk (

√

).(

(

))

1: ) ((

)

(

))

f. Bandwidth Bandwidth antena didefinisikan sebagai interval frekuensi, di dalamnya antena bekerja sesuai dengan yang ditetapkan oleh spesifikasi (2.1) yang diberikan.Atau daerah/range frekuensi.

D = direktifitas W = lebar Patch persegi panjang εr = permitivitas relatif/Konstanta dielektrik efektif

Sedangkan Bandwidth menggunakan persamaan ini. c. Gain Gain menentukan seberapa besar sebuah antena memfokuskan energi pancarnya. . Gain antena merupakan parameter yang penting dalam suatu perancangan antena. Besarnya penguatan tergantung pada harga direktifitas dan efisiensi, dibawah ini adalah persamaan untuk mencari Gain. G = η. D atau menggunakan persamaan: G = 20 log √ = 10 log n

persen

g. VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) VSWR adalah perbandingan tegangan maksimum dan minimum pada suatu gelombang berdiri akibat adanya pantulan gelombang yang disebabkan tidak matchingnya impedansi input antena dengan saluran transmisi. (2.2) VSWR =

( ) ( )

(2.3) Keterangan:

dalam

76


III. C. Pemodelan Menggunakan Software Simulator Salah satu alasan metoda pemodelan yang akurat dalam perancangan antena adalah menggunakan suatu alat bantu yang baik dalam mendesain antena alat tersebut yaitu simulator antena. Dari metoda pemodelan ini selanjutnya bisa didapat nilai-nilai parameter yang penting dalam perancangan antena seperti Gain, VSWR, pola radiasi, dan parameter lainnya.Software simulator yang digunakan yaitu menggunakan CST Microwave 2012.

D. Teknik Pencatuan Antena Ada beberapa teknik pencatuan antena di antara lain yaitu : a. Teknik pencatuan probe koaksial, pada teknik ini pencatuan dilakukan dengan cara melubangi Patch untuk dihubungkan dengan elemen pencatu (konektor). b. teknik pencatuan mikrostrip line, pada teknik ini pencatuan dihubungkan dengan cara menghubungkan line pencatuan dengan Patch, dimana Patch dan line pencatuan menggunakan bahan yang sama yang dipabrikasi dengan cara dietchingkan. c. teknik pencatuan electromagnetically coupled (EMC), Metoda yang pertama kali dikemukakan oleh K.F.Lee, yaitu pencatuan EMC yang berbeda dengan pencatuan lain. metoda ini merupakan metode akan munculnya radiasi yang menggangu sangat kecil dan Bandwidth yang dihasilkan merupakan Bandwidth yang lebih lebar.

E. Kondisi di Daerah Tasikmalaya Ada beberapa faktor yang menyebabkan kualitas penerimaan sinyal di Tasikmalaya kurang. Ini disebabkan karena letak stasiun pemancar televisi yang letaknya sangat jauh, kemudian kondisi alam antara stasiun pemancar ke daerah Tasikmalaya berupa pegunungan, dataran tinggi, sehingga sinyal yang di terima lemah dan daya yang dapat diterima oleh antena terbatas.

PERANCANGAN

A. Penentuan Spesifikasi Antena Dalam melakukan perancangan sebuah antena, harus dilakukan studi terlebih dahulu mengenai spesifikasi antena yang akan dibuat. Pada perancangan ini, spesifikasi perancangan pada antena yang diinginkan yaitu: Frekuensi kerja Bandwidth Pita Pola radiasi Gain

: 479 MHz – 633 MHz : 154 MHz : UHF (Ultra High Frequency) : omnidireksional : mencapai 4-5 dBi

B. Karakteristik Bahan Antena mikrostrip yang akan dirancang adalah menggunakan bahan epoxy FR4. Karakteristik dari bahan ini adalah sebagai berikut: Konstanta dielektrik (permitivitas relatif): 4.6 Ketebalan: 1.6 mm

C. Dimensi Patch Patch merupakan salah satu bagian penting dalam antena mikrostrip yang berfungsi sebagai elemen peradiasi atau dapat dikatakan sebagai komponen yang meradiasikan gelombang elektromagnetik ke ruang bebas. Dalam tugas akhir ini Patch yang dipakai berbentuk persegi panjang. Dengan memasukkan nilai f0 = 556 MHz, εr = 4,6 , h = 1,6 ke dalam persamaan dibawah ini maka akan di dapat nilai lebar Patch. Berikut ini adalah persamaannya. √

Keterangan: W = width atau lebar Patch (mm) c = kecepatan cahaya 3x108 m/s f0 = frekuensi tengah, 556 MHz εr = konstanta dielektrik 4,6

Setelah lebar Patch diketahui, maka selanjutnya mencari panjang Patch.Nilai panjang Patch dapat diketahui setelah nilai konstanta dielektrik efektif (εeff), panjang Patch efektif (Leff), dan ∆L diketahui.Untuk mencari konstanta dielektrik efektif menggunakan persamaan di bawah ini.

77


(

Setelah lebar saluran diketahui maka selanjutnya mencari konstanta dielektrik efektif (εeff), berikut persamaannya:

)

(3.2) Setelah εeff diketahui, maka selanjutnya mencari nilai Leff menggunakan persamaan di bawah ini.

√ [ (

√ (3.3) Keterangan: Leff εeff c f0

= Length effective atau panjang Patch efektif = konstanta dielektrik efektif = kecepatan cahaya 3x108 m/s = frekuensi tengah, 556 MHz

Setelah itu mencari nilai ∆L menggunakan persamaan di bawah ini.

) ]

Setelah εeff diketahui, maka selanjutnya mencari panjang gelombang di ruang bebas (λ). Berikut ini persamaannya.

dengan Keterangan:

(

(

)(

(

) ) )

)(

Setelah nilai dari Leff dan ∆L diketahui maka selanjutnya kita mencari nilai dari L (length).Nilai L dapat diketahui menggunakan persamaan di bawah ini.

c = kecepatan cahaya 3x108 m/s f0 = frekuensi tengah, 556 MHz

Setelah nilai λ diketahui, selanjutnya mencari (3.4) (λg) menggunakan panjang gelombang substrat persamaan sebagai berikut. √

Setelah λg diketahui, maka selanjutnya mencari panjang salurannya dengan persamaan:

D. Dimensi Saluran Mikrostrip Saluran mikrostrip adalah suatu media yang menghubungkan antara Patch dengan konektor antena.untuk mencari nilai lebar saluran mikrostrip menggunakan persamaan sebagai berikut. √

W0

= ( (

(

(( )

Keterangan: Wo = lebar saluran mikrostrip Z = 75 Ω h = tinggi substrat (mm) εr = konstanta dielektrik 4,6 π = 3,14

) ))

)

E. Perancangan dan Simulasi Menggunakan Software Dalam perancangan antena mikrostrip ini menggunakan CST (3.6)Microwave 2012 sebagaisoftware simulator, hal yang terpenting dalam proses simulasi ini yaitu mencari ukuran yang tepat agar antena yang dirancang memiliki spesifikasi yang diinginkan, terutama diharapkan untuk memenuhi spesifikasi pada awal (3.7) perencanaan. Untuk memperolehnya tentunya dilakukan beberapa kali percobaan sampai mendapatkan ukuran yang tepat. Hasil dari perhitungan dioptimasi agar nilainya memenuhi spesifikasi awal perencanaan, Berikut dibawah ini gambar dari antena dan perubahan nilai-nilainya yang telah dioptimasi ditunjukkan dalam Gambar dan tabel dibawah ini:

78


Melihat gambar 4, pola radiasi bersifat omnidireksional, ini sesuai dengan spesifikasi awal perancangan, Gainnya juga sudah memenuhi yaitu mencapai 5 dBi.Selain Gain dan pola radiasi, ada juga parameter lain, yaitu voltage standing wave ratio (VSWR).Hasil simulasi Bandwidth dan VSWR ditunjukan oleh gambar 5 dibawah ini. Gambar 3. Bentuk Antena Tabel 1. Bagian-Bagian Antena dan Nilainya Nilai Nilai Bagian Bagian (mm) (mm) Ws (lebar Gap 1 515 65 substrat) (jarak mm mm Patch) Ls (panjang 300 Gap 2 substrat) mm (jarak 20 W (lebar 210 Patch ke mm Patch) mm substrat) L (panjang 130 Gap 3 Patch) mm (jarak 20 Patch ke mm W0 (lebar 14 saluran) mm substrat) P0 (panjang 70 Jarak saluran) mm substrat 10 ke mm Wg (lebar 50 groundplane) mm ground Lg (panjang 20 groundplane) mm

IV.

HASIL SIMULASI

Several kinds of function benckmark problems Dari hasil simulasi, di dapat beberapa parameter antena yaitu pola radiasi antena, Gain, VSWR, dan Bandwidth. Untuk pola radiasi dan Gain sebagaimana ditunjukan oleh gambar 4.

Gambar 5.Bandwidth dan VSWR Melihat gambar 5, Bandwidth sedikit berada dibawah spesifikasi awal perancangan mulai dari 486 MHz sampai 624 MHz, sedangkan pada spesifikasi awal perancangan Bandwidth yang diinginkan yaitu mulai dari 479 MHz sampai 633 MHz. Bandwidth ditunjukkan oleh kedua kurva merah. Sedangkan untuk VSWR hasil yang didapat pada frekuensi tengah 556 MHz yaitu 1.38, pada frekuensi 523 MHz 1.26, dan puncaknya pada frekuensi 579 MHz yaitu 1.07. untuk VSWR hasil yang didapat sudah sangat baik karena kondisi matching yang sempurna yaitu pada VSWR 1. Tetapi itu tidak mungkin terealisasi karena hanya ada secara teoritis.Untuk toleransi antena pemancar, VSWR adalah 2, sedangkan untuk antena penerima toleransinya 2.5.

V.

HASIL PENGUKURAN DAN UJICOBA ANTENA

Hasil pengukuran yang telah dilakukan akan dibandingkan dengan hasil simulasi yang telah dilakukan sebelumnya untuk dianalisis perbedaannya. Pengukuran karakteristik dari antena yang dilakukan yaitu VSWR, Pola radiasi, Gain, Bandwidth, impedansi dan polarisasi antena.Pada tugas akhir ini pengukuran antena dilakukan di Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI). Adapun alat ukur yang digunakan pada proses pengukuran yaitu Network analyzer. Network analyzer yang dipakai pada pengukuran yaitu seri R3770, dapat bekerja pada Gambar 4. Pola Radiasi dan Gain


79

frekuensi 300 KHz – 20 GHz. Adapun bentuknya ditunjukkan oleh gambar 6 di bawah ini.

Gambar 6.Network analyzer Prosedur Pengukuran Pengukuran antena yang baik adalah pengukuran yang dilakukan ditempat yang bebas pantulan, hal ini dimaksudkan agar antena tidak terpengaruh oleh medan dari benda sekitarnya, idealnya pengukuran antena dilakukan di ruangan yang bebas pantulan atau ruang tanpa gema atau anechoic chamber. Adapun contoh gambar dari ruangan anechoic chamber itu sendiri ditunjukkan oleh gambar 7 di bawah ini.

Gambar 8. Grafik VSWR dan Bandwidth Hasil pengukuran 1

Gambar 9. Grafik VSWR dan Bandwidth Hasil pengukuran 2 Gambar 7. Ruangan Anechoic Chamber

A. Pengukuran VSWR dan Bandwidth Pengukuran VSWR bertujuan untuk mengetahui perbandingan daya pantul terhadap daya yang dikirim ke antena pada rentang frekuensi yang dirancang.VSWR menunjukkan seberapa besar daya yang dikirim ke antena dan dipantulkan kembali ke sumber generator.Adapun hasil pengukuran VSWR dan Bandwidth ditunjukkan oleh gambar 8 di bawah ini.

Melihat dari data yang didapat, hasil pengukuran VSWR 1 dan 2 dapat dikatakan baik karena sepanjang frekuensi kerja berada dibawah 2. Antena ini dapat bekerja dengan baik mulai dari 400 MHz – 600 MHz. Pada frekuensi tengah 556 MHz VSWR yang didapat pada pengukuran satu yaitu 1.07, sedangkan pada pengukuran 2 yaitu 1.4 frekuensi akhirnya bergeser ke 600 MHz VSWR yang didapat 1,83. Hasil VSWR pengukuran lebih baik daripada simulasi, pada hasil simulasi VSWR pada frekuensi tengah 556 MHz adalah 1,38. Sedangkan untuk Bandwidth, Bandwidth yang didapat lebih lebar dari hasil simulasi menggunakan software CST microwave 2012, tetapi adanya pergeseran frekuensi kerja yang semula berada di frekuensi 479 MHz – 613 MHz menjadi 400 MHz – 600 MHz, ini disebabkan oleh karakteristik dan spesifikasi bahan yang dipakai, proses pabrikasi terutama nilai dari

80

TELEKONTRAN, VOL. 1, NO. 2, OKTOBER 2013 konstanta dielektrik/ permitivitas (εr) pada datasheet bahan tidak diketahui pasti nilainya, pada datasheet nilai εr adalah 4,6-4,9, ini sangat berpengaruh terhadap frekuensi kerja.

B. Pengukuran Impedansi Pada proses pengukuran impedansi dan pengukuran keseluruhan antena, diperlukan suatu penyepadan impedansi atau balance unbalance (balun) agar didapat suatu hasil pengukuran yang baik, penyepadan impedansi tersebut yaitu 75Ω ke 50Ω. 75 Ω adalah impedansi dari antena yang dirancang, sedangkan 50Ω adalah impedansi dari alat ukur network analyzer. Di bawah ini adalah hasil simulasi balun 75 Ω ke 50 Ω, ditunjukkan oleh gambar 10.

Gambar 11. Hasil Pengukuran Pertama Impedansi Dalam Smith chart

Gambar 10. Dimensi dan hasil optimasi balun 75 Ω ke 50 Ω

Gambar 12. Hasil Pengukuran Kedua Impedansi Dalam Smith chart

Melihat dari hasil simulasi balun baik nilai impedansinya maupun VSWRnya maka dapat dikatakan bahwa balun dapat digunakan pada proses antena yang dirancang. Nilai impedansi yang terukur pada pengukuran pertama pada frekuensi 556 MHz yaitu 50,789 – j1,571 Ω, sedangkan pada pengukuran kedua, nilai impedansinya yaitu 63,135 – j1,8 Ω sebagaimana ditunjukan pada gambar 11 dan 12 di bawah ini. Gambar 13. Hasil Simulasi Impedansi dalam Smith chart Pada proses Simulasi menggunakan Software CST Microwave 2012, Impedansi antena disetting 75 ohm, agar setelah proses pembuatan, antena bisa langsung direalisasikan, dihubungkan ke televisi atau ke booster terlebih dahulu, tetapi pada proses pengukuran, antena tidak dapat

81

TELEKONTRAN, VOL. 1, NO. 2, OKTOBER 2013 langsung diukur karena adanya perbedaan impedansi, oleh karena itu dirancang balun 75 ke 50 ohm dan hasil pengukuran dapat dikatakan baik, karena melihat hasil dari pengukuran parameter lain telah sesuai dengan spesifikasi awal perancangan

C. Pengukuran Gain Gain antena didefinisikan sebagai perbandingan antara intensitas radiasi maksimum antena under test (AUT) dengan intensitas radiasi maksimum antena referensi dengan daya input sama. Metode yang digunakan dalam proses pengukuran gain yaitu menggunakan 2 buah antena yaitu antena referensi yang sudah diketahui gainnya dan antena under test (AUT). Gain antena yang dirancang dapat diketahui menggunakan persamaan di bawah ini. G(AUT)dBi = P(AUT) – P(REF) + 2,14(antena referensi) Keterangan: G(AUT) P(AUT) P(REF) 2,14

= gain

antena yang diukur (dBi) = level daya terima AUT (dB) = level daya terima antena referensi (dB) = gain antena dipol standar (dBi)

Pada proses pengukuran gain, pengambilan data pengukuran dilakukan sebanyak 5 kali dari masing-masing frekuensi agar hasil pengukuran lebih akurat, kemudian dicari rata-rata nilainya. Melihat hasil dari simulasi dan pengukuran, adanya perbedaan hasil yang didapat, gain terbesar pada proses simulasi yaitu 5,14 dBi sedangkan pada proses pengukuran gain terbesar yang didapat yaitu 7,10 dBi, hal ini dapat dipengaruhi oleh kondisi pengukuran yang dipengaruhi adanya pantulan kemudian kondisi ruangan yang kurang ideal untuk pengukuran antena karena ruangan yang ideal untuk pengukuran antena yaitu anechoic chamber atau ruangan bebas pantulan dan interferensi sinyal lain.

Gambar14. Konfigurasi Pengukuran Pola Radiasi Pola radiasi diukur pada medan jauh atau farfield, untuk mengetahui farfield atau jarak antena pemancar dengan antena yang dirancang dapat dicari menggunakan persamaan di bawah ini. Rmin>

(5.7)

R> R>

.

Keterangan: Rmin = jarak pengukuran minimal antena (cm) L = dimensi terbesar antena (mm) = panjang gelombang di ruang bebas (mm)

Jadi jarak minimal pengukuran antena adalah 131, 66 cm atau 1,3166 m.

D. Pengukuran Pola Radiasi Pengukuran pola radiasi merupakan gambaran dari intensitas pancaran antena sebagai fungsi koordinat bola. Konfigurasi pengukuran pola radiasi antara antena referensi dengan antena under test (AUT) sama dengan konfigurasi pengukuran gain. Adapun gambarnya ditunjukkan oleh gambar 14 di bawah ini.

Gambar 15. Pola Radiasi Hasil Simulasi Sedangkan pola radiasi hasil pengukuran ditunjukkan oleh gambar 16 di bawah ini.

82


F. Apikasi Antena di Daerah Tasikmalaya

Gambar 16. Pola Radiasi Hasil Pengukuran Melihat hasil yang didapat dari proses simulasi maupun pengukuran, pola radiasi yang didapat yaitu omnidireksional, ini sesuai dengan spesifikasi awal perancangan.

E. Pengukuran Polarisasi Polarisasasi suatu antena pada arah tertentu adalah sebagai jejak arah medan elektrik dari gelombang yang dipancarkan oleh antena tersebut, jika antena sebagai penerima, maka polarisasi adalah jejak arah medan elektrik dari gelombang datang pada arah tertentu yang menghasilkan daya terima maksimal pada antenna. Hasil pengukuran polarisasi dilakukan untuk mengetahui perbedaan antara level daya terima horizontal dan vertikal, hasil pengukuran ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.

Gambar 17. Polarisasi Horizontal dan Vertikal Melihat dari gambar diatas bisa dilihat bahwa kualitas level daya terima antena yang dirancang baik secara horizontal maupun vertikal tidak berbeda jauh, ini berarti dalam aplikasinya antena yang dirancang ini bisa dalam digunakan dalam posisi horizontal maupun vertikal

Sesuai dengan judul penelitian bahwa antena televisi UHF omnidireksional ini untuk diaplikasikan di daerah Tasikmalaya.Uji coba kinerja antena dilakukan beberapa kali di daerah Tasikmalaya dengan lokasi yang berbeda-beda, antena yang menjadi objek percobaan yaitu antena yang dirancang, dan beberapa antena yagi. Melihat dari hasil beberapa ujicoba antena di beberapa lokasi berbeda di Tasikmalaya, hasilnya berbeda-beda, ini disebabkan oleh level daya terima antena di beberapa lokasi yang berbedabeda, kemudian factor cuaca yang sangat mempengaruhi kualitas kejernihan gambar seperti hujan atau angin. Untuk antena yagi pf1000 dapat menerima beberapa siaran, tetapi kualitas gambar yang di dapat kurang begitu baik, untuk antena pf2000 dapat menerima banyak siaran dan kualitas gambar yang didapat baik, untuk antena indoor siaran yang dapat ditangkap sedikit kemudian kualitas gambar yang didapat kurang baik dan tidak cocok untuk diaplikasikan di Tasikmalaya, Sedangkan untuk antena yang dirancang, di salah satu lokasi kurang begitu memuaskan, tapi di lokasi lain siaran yang didapat banyak dan kualitas gambar baik, ini disebabkan oleh level daya terima yang didapat antena berbeda-beda di setiap lokasi karena jarak pemancar antena jauh dari daerah Tasikmalaya

VI.

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil dari awal mulai dari spesifikasi awal, proses perancangan dan proses realisasi dan proses pengukuran antara lain. 1. Antena televisi UHF omnidireksional berbasis mikrostrip dapat bekerja baik pada frekuensi 400 MHz – 600 MHz. 2. Gain yang dapat direalisasikan yaitu 7,10 dBi, ini adalah gain maksimum yang berada pada frekuensi tengah antena yaitu 556 MHz, gain pada frekuensi awal 478 MHz adalah 4,468 dBi, dan gain pada frekuensi akhir 633 MHz adalah 6,6 dBi. 3. VSWR yang dapat direalisasikan yaitu 1,07 dan 1,4, ini dapat dikatakan sangat baik, karena antena akan bekerja maksimal jika mempunyai VSWR 1,5, itu salah satu faktornya. Toleransi VSWR untuk antena

83


4.

5.

6.

7.

8.

9.

pemancar VSWR 2, dan antena penerima 2,5. Pola radiasi yang dapat direalisasikan yaitu omnidireksional, ini telah sesuai dengan spesifikasi awal perancangan. Antena ini mempunyai polarisasi horizontal dan vertikal dengan kualitas hamper sama, jadi jika diaplikasikan, antena ini bisa dipasang dalam posisi vertikal maupun horizontal. Jika diaplikasikan, antena ini bisa langsung dihubungkan langsung pada televisi, atau pada booster terlebih dahulu, karena mempunyai impedansi 75 ohm. Pada proses pengukuran parameter antena, dapat dikatakan bahwa kondisi ruangan tidak terlalu baik, karena banyak benda-benda disekitarnya, ini dapat menyebabkan banyaknya pantulan dan interferensi dari sinyal lain, akibatnya keakuratan dalam pengukuran menjadi berkurang. Antena ini telah dicoba di beberapa tempat di Tasikmalaya dan dibandingkan dengan antena yagi lainnya. untuk antena pf 1000 siaran yang didapat ada beberapa kualitas gambar yang baik, untuk antena pf 2000, siaran yang didapat banyak dan kualitas gambar yang didapat baik, sedangkan untuk antena yagi kecil (indoor) siaran yang didapat sedikit dan kualitas gambar yang didapat kurang baik, antena indoor ini tidak cocok untuk diaplikasikan di Tasikmalaya karena mempunyai gain yang kecil kemudian level daya terima di Tasikmalaya rendah. Faktor cuaca juga ikut mempengaruhi proses ujicoba antena, kemudian jarak lokasi pemancar ke daerah Tasikmalaya jauh

sehingga level daya Tasikmalaya rendah.

yang

diterima

di

B. Saran 1. Jika ingin mendapatkan hasil pengukuran yang sangat akurat, maka sebaiknya pengukuran dilakukan di suatu ruangan yang benar-benar memenuhi syarat yaitu di ruangan yang bebas pantulan dan interferensi dari sinyal lain seperti anechoic chamber. 2. Nilai permitivitas/konstanta dielektrik substrat baiknya diperhatikan, karena sangat mempengaruhi frekuensi kerja dan karakteristik dari antena yang dirancang. 3. Diperlukan penelitian lebih lanjut dalam penyempurnaan penelitian tugas akhir ini

DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4]

[5]

[6] [7] [8]

David M.Pozar and Schaubert H.Daniel. Microstrip Antennas. New York 1995. Krauss.J.D. Antenas, 2nd edition. Mc-graw-hill International. New York 1988. Balanis, C.A Antena Theory:Analysis and design.Harper and row publisher Inc. New York.1982. Cahya, Wicaksono Hardian. 2009. Perancangan dan realisasi antenna periodic pada frekuensi 700 MHz untuk aplikasi DVBT.11190051. Yosandi,Alvin Sembiring.2008.Analisa Mutual kopling pada antenna susun dengan dua buah antenna mikrostrip rectangular pada frekuensi 2,4 GHz menggunakan HFSS. 111088028. Aprilawati,Hidayah.2008. Rancang bangun antenna mikrostrip omni untuk aplikasi system jam digital terpusat.11108231. Krauss antennas Ebook. Rahajoeningroem, Tri. Slide matakuliah antenna.

Desain dan Realisasi Antena Televisi UHF Omnidireksional Berbasis Mikrostrip untuk Diaplikasikan di Daerah Tasikmalaya

Recommend Documents