Antena Yagi Dan Helix

PENDAHULUAN Dalam Dalam era global globalis isasi asi dewasa dewasa ini, ini, pertuk pertukar aran an infor informa masi si telah telah menjad menjadii bagi bagian an yang yang sang sangat at pent pentin ing g arti artiny nya a dala dalam m seti setiap ap segi segi kehid ehidup upan an.. Pertukaran informasi ini tidak hanya terjadi pada lokasi yang berdekatan saja, saja, tetapi tetapi sudah sudah mengg mengglob lobal al ke seluru seluruh h penjur penjuru u dunia dunia.. Hal ini dapat dapat dimungkinkan dimungkinkan dengan makin tumbuhnya media telekomunikas telekomunikasi, i, baik yang meman memanfaa faatk tkank ankan an media media kabel kabel maupu maupun n non kabel kabel (wireless) wireless ) sebaga sebagaii saluran saluran transmis transmisinya inya.. Jaringan Jaringan non kabel kabel memanfaa memanfaatkan tkan udara sebagai sebagai saluran transmisinya.

Pada proses pengiriman dan penerimaan sinyal informasi ini diperlukan suatu alat yang dapat merubah sinyal gelombang mikro terbimbing pada saluran transmisi menjadi sinyal gelombang mikro diudara bebas demikian pula sebaliknya. Alat seperti ini lazimnya disebut dengan antena. Terdapat Terdapat berbagai berbagai macam macam jenis jenis antena antena dengan dengan berbagai berbagai dimensi dimensi yang berbeda. berbeda. Setiap Setiap dimensi dimensi antena antena yang berbeda berbeda memancar memancarkan kan atau meradia meradiasika sikan n sinyal sin yal dengan dengan keku kekuata atan n yang yang berbed berbeda a pada pada tiap tiap arahny arahnya. a. Prins Prinsip ip ini dikenal dikenal dengan istilah pola radiasi atau pattern. atau pattern.

Untuk merancang sebuah antenna diperlukan sebuah perhitungan agar ante antenn nna a yang yang dira diranc ncan ang g dapa dapatt meme memenu nuhi hi krit kriter eria ia yang yang dica dicapa paii dan dan mampu bekerja sesuai harapan. Berbagai macam alat dan software dapat membantu merancang sebuah antenna. Alat-alat tersebut antara lain SWR meter meter dan lain-l lain-lain ainnya nya,, sedang sedangkan kan dari dari softwa software re ada berbag berbagai ai macam macam antara lain superNEC, superNEC , 4NEC2, kalkulator Yagi dan lain-lain. Pada simulasi pera peranc ncan anga gan n ante antenn nna a Yagi agi dan dan Heli Helix x ini, ini, akan akan digu diguna naka kan n alat alat bant bantu u berupa software superNEC dan 4NEC2. Antena Yagi yang akan dirancang mempunyai frekuensi kerja 680 MHz (UHF) dan menggunakan 5 elemen, sedangkan antenna Helix mempunyai frekuensi kerja 2,4 GHz.

DASAR TEORI Definisi Antena Antena Antena dapat dapat didefinis didefinisika ikan n sebagai sebagai sebuah sebuah piranti piranti yang berfungsi berfungsi untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik terbimbing (guided  (guided  wave) wave) pada pada salura saluran n menjad menjadii gelom gelomban bang g elektr elektrom omagn agneti etik k bebas bebas diud diudar ara a ter terdapa dapatt

(free free

spac sp ace e).

bebe bebera rapa pa

Dala Dalam m

param aramet eter er

pemb pembah ahas asan an dasa dasarr

dari dari

menge engena naii ante antena na

ante antena na,,

yang yang

perl perlu u

diperhatikan diperhatikan dalam hubungannya dengan performa dari antena. Parameter-parameter tersebut antara lain adalah : 1. Pola Radiasi (Radiation (Radiation Pattern) Pattern) 2. Impedansi 3. Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) 4. Directivity Directivity 5. Return Loss 6. Efisiensi antenna 7. Penguatan (Gain (Gain))

Pola ola radi radias asii (radiatio radiation n pattern pattern)) dari dari sebu sebuah ah ante antena na meru merupa paka kan n represe epresenta ntasi si grafis grafis dari dari fungsi fungsi matem matemati atika ka dari dari prope property rty radia radiasi si sebu sebuah ah ante antenn nna a yang yang diny dinyat atak akan an dala dalam m koord oordin inat at ruan ruang. g. Pola ola radias radiasii biasa biasa digam digambar barka kan n dalam dalam koor koordin dinat at bola, bola, polar polar maupun maupun rectang ectangula ularr. Untuk Untuk jelasn jelasnya ya dapat dapat dil diliha ihatt pada pada gambar gambar 1. Pada gambar

1

dapat

dilihat

bahwa

berkas

radiasi

dari

antena

memb membent entuk uk pola-p pola-pola ola terten tertentu tu yang yang diseb disebut ut dengan dengan lobe. lobe. Ada beberapa bagian pada gambar 1 yang merupakan bagian penting dari pola radiasi antena, yaitu : 1.

Main/m Main/majo ajorr Lobe Lobe, adal adalah ah berk berkas as radi radias asii dim dimana ana ter terdapa dapatt kekuatan pancaran radiasi dari antena yang terbesar

2.

Minor Lobe, adalah berkas radiasi selain major lobe. Minor lobe dikelompokan

menjadi 2 bagian sesuai dengan posisinya, yaitu : a. Side Lobe b. Back Lobe 3.

HPBW (Half Power Beamwidth), adalah merupakan sudut yang dibentuk oleh titik yang bernilai setengah dari daya pancar maksimum pada major lobe.

Gambar 1. Pola radiasi dari antena Directivity  adalah adalah perban perbandin dingan gan antara antara intens intensita itas s radia radiasi si suatu suatu antena pada arah tertentu dengan rata-rata intensitas radiasi dalam semua arah. Impedansi merupakan perbandingan antara tegangan dengan arus pada terminal antena.

Agar antena dapat dapat beropera beroperasi si dengan dengan efisien, efisien, maka maka harus harus terjadi terjadi tran transf sfer er daya daya yang yang maks maksim imum um anta antara ra ante antenn nna a deng dengan an salu salura ran n transmisi transmisi dari pemancar/penerima. pemancar/penerima. Transfer daya yang maksimum maksimum hanya hanya dapat dapat terjad terjadii bil bila a imped impedans ansii ketig ketiga a bagian bagian tadi tadi sama. sama. Bila Bila keadaan ini tidak dapat terpenuhi, maka sebagian dari daya yang akan

dipan pancar carkan

akan

dipan ipantu tullkan

kemb embali ali

dalam alam

bent entuk

gelo gelomb mban ang g tega tegak k (standi standing ng wave wave). Perband erbanding ingan an dari dari besar besarnya nya gelombang gelombang pantul pantul ini dengan dengan gelombang gelombang yang akan dipancar dipancarkan kan disebut dengan VSWR (Voltage (Voltage Standing Wave Ratio). Ratio).

Gain (pengu (penguata atan) n) dari dari antenn antenna a adalah adalah besar besarnya nya perban perbandin dingan gan intensitas daya yang dipancarkan antenna dengan total daya yang diterima. Gain dapat juga dirumuskan sebagai produk dari efisiensi antenna dengan directivity nya. nya.

Return Return Loss, Loss, adalah adalah parameter parameter yang mengindi mengindikas kasika ikan n banyaknya banyaknya daya daya yang yang hilang hilang kare karena na terser terserap ap oleh oleh beban beban dan tidak tidak kemb kembali ali sebagai gelombang pantul.

Antena Yagi Antena Yagi adalah jenis antena radio atau televisi yang diciptakan oleh oleh

Hide Hi dets tsug ugu u

Yagi. agi.

Ante An tena na

memp mempun unya yaii

dile dileng ngk kapi api

deng dengan an

pengarah dan pemantul, semuanya berbentuk batang. Antenna yagi terdiri dari tiga bagian yaitu Driven, Driven, reflektor, reflektor, dan director. director. Bagian Driven adalah titik catu dari kabel antenna,biasanya panjang fisik driven driven adalah adalah seteng setengah ah panjan panjang g gelomb gelombang ang dari dari frek frekuen uensi si radio radio yang yang dipanc dipancark arkan an atau atau diteri diterima ma.. Bagia Bagian n Reflek eflektor tor adalah adalah bagian bagian belakang antenna yang berfungsi sebagai pemantul sinyal,dengan panjang fisik lebih panjang daripada driven. Bagian Director adalah bagian pengarah antenna,ukurannya sedikit lebih pendek daripada driven.Penambahan batang director akan menambah gain antena, namu namun n akan akan memb membua uatt pola pola peng pengar arah ahan an ante antena na menj menjad adii lebi lebih h sempit. Antena Yagi yang paling sederhana adalah antena 2 elemen yang terd terdir irii atas atas satu satu radi radiat ator or atau atau driv driven en elem elemen en dan dan satu satu elem elemen en parasiti parasitic c sebagai sebagai director director dengan spacing spacing sekitar sekitar 0.1 l. Power Power gain dapat mencapai sekitar 5 dB dengn front to back ratio sebesar 7 samp sampai ai 15 dB. dB. Gain Gain akan akan menj menjad adii sedi sediki kitt lebi lebih h renda endah h apab apabil ila a parasitik

elemen tersebut dipasang sebagai reflektor. Untuk bandband 10 30 meter eter,, baha bahan n elem elemen en dapa dapatt dari dari tubi tubing ng alum alumin iniu ium m sehi sehing ngga ga memungkinkan untuk diputarputar arahnya. Akan tetapi untuk band 160 meter atau 80 meter, tubing aluminium menjadi tidak praktis karen arena a

terl terlal alu u

panj panjan ang g

sehi sehing ngga ga

kuran urang g

kuat, uat,

lebi lebih h

prak prakti tis s

digun digunak akan an kawat kawat dengan dengan kons konsek ekuen uensi si tidak tidak dapat dapat diput diputar ar arah. arah. Panjang elemen Yagi dipengaruhi oleh diameter elemen dan adanya sambungansambungan. Baik diameter elemen maupun banyaknya sambungan akan memberikan pengaruh terhadap kapasitansi antar elemen, seperti kita ketahui bahwa dua logam yang terletak sejajar tersebut akan merupakan suatu kapasitor. Antena Helix Anten An tena a helix helix merupa merupakan kan antenn antenna a yang yang mempun mempunyai yai bentuk bentuk tiga tiga dime dimens nsi. i. Bent Bentuk uk dari dari ante antena na heli helix x meny menyer erup upai ai per per atau atau pega pegas s dengan diameter lilitan serta jarak antar lilitan berukuran teretentu. Antenna Helix mempunyai bentuk geometri 3 dimensi seperti pada gambar gambar 2. Gamba Gambarr terseb tersebut ut mempe memperli rlihat hatkan kan bentuk bentuk dasar dasar dari dari sebuah sebuah antenn antenna a helix helix dengan dengan parame parameter ter-pa -para ramet metern ernya ya adalah adalah sebagai berikut : D = diameter dari helix C = circumference (keliling) dari helix = πD S = jarak antara lilitan α = sudut jepit (pitch angle) = arctan S/πD L = panjang dari 1 lilitan n = jumlah lilitan A= axial length = nS d = diameter konduktor helix

Diameter dan Diameter  dan keliling (Circumference (Circumference)) digunakan sebagai parameter dalam menentukan frekuensi kerja dari helix, biasanya dinyatakan pula dalam panjang gelombang Dλ dan Cλ.  Axial Length dan  pitch angle menentukan Gain dari helix. Makin panjang axial length maka makin besar pula gain dari helix. Antena helix biasanya dipasang

diatas sebuah ground plane seperti pada gambar di bawah. Ground   plane dapat dapat berben berbentuk tuk apa saja, saja, tetapi tetapi biasan biasanya ya bentu bentukny knya a segi segi empat atau lingkaran dengan diameter satu sampai satu setengah kali kali panjang panjang gelomban gelombang. g. Ground Ground plane plane dapat dapat berbentuk berbentuk reflektor reflektor keruc kerucut ut atau atau dapat dapat pula pula berben berbentuk tuk datar datar.. Dengan Dengan mengg mengguna unaka kan n ground ground plane plane,, dihara diharapk pkan an back back lobe lobe dari dari ante antena na heli helix x dapa dapatt diminimalisasi.

Gambar Antena Helix dengan Ground Plane

Ante An tena na heli helix x dapa dapatt diop dioper eras asik ikan an dala dalam m dua dua mode mode,, yait yaitu u mode mode transmisi (transmission (transmission Mode) Mode) dan mode radiasi (Radiation (Radiation Mode). Mode). Mode transmisi digunakan untuk menjelaskan bagaimana gelo gelomb mban ang g

elek elektr trom omag agne neti tik k

dipr diprop opag agas asik ikan an

sepa sepanj njan ang g

heli helix x

mengi menginga ngatt helix helix dapat dapat diasu diasums msik ika a sebaga sebagaii salura saluran n transm transmisi isi tak hingga hingga atau waveguide, waveguide, dimana dimana bebera beberapa pa mode mode transm transmisi isi yang yang berb berbed eda a

dapa dapatt

diop dioper eras asik ikan an..

Mode Mode

radi radias asii

digu diguna naka kan n

untu untuk k

mengetahui bentuk dari medan jauh (far (far field pattern) pattern) dari sebuah helix. Pada mode radiasi dikenal dikenal dua macam mode, yaitu mode axial dan mode normal.

Seca Secara ra teor teori, i, ante antena na heli helix x dapa dapatt dimo dimode delk lkan an seba sebaga gaii

jaj jajaran aran

sejumlah titik sumber isotropis (isotropic ( isotropic point source) source) yang tersusun seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar Susunan array dari titik sumber isotropis

Masing-masing titik merepresentasikan satu buah lilitan dari helix, sementar sementara a jarak jarak antara antara titik titik merepr merepresen esentasik tasikan an jarak jarak antar antar lili lilitan tan pada antena helix. Jumlah titik sumber isotropis anal analog ogii deng dengan an juml jumlah ah lili lilita tan n pada pada ante antenn nna a heli helix. x. Pola ola radi radias asii ( pattern)  pattern) dari dari ante antenn nna a heli helix x ditu dituru runk nkan an deng dengan an meng menggu guna naka kan n prinsip  pattern multiplication, multiplication, dimana pola radiasi helix merupakan produk dari semua titik sumber isotropis yang tersusun secara array , sehingga sehingga disebut disebut sebagai sebagai array array pattern pattern atau array array factor  factor  (faktor array array). ). Dengan Dengan asums asumsii bahwa bahwa satu satu buah buah lilit lilitan an dari dari antena antena helix helix mempunyai gelombang berjalan (traveling (traveling wave) wave) yang seragam disepanjang antena, maka pola radiasi total dari antena helix dengan jumlah lilitan n merupakan produk dari faktor array dengan pola radiasi satu llitan helix.

Mode operasi axial terjadi jika circumference, C dari helix bernilai kurang kurang lebih lebih satu kali kali panjang panjang gelombang gelombang pada freku frekuensi ensi tengah tengah dari rekuensi kerjanya kerjanya (0,75λ