Post on 03-Jan-2016
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang Masalah
Dalam suatu sistem radio, gelombang elektromagnetis
berjalan dari pemancar ke penerima lewat ruang, dan
diperlukan antena (aural) pada kedua ujung tersebut untuk
keperluan penggandengan (Coupling) antara pemancar dan
penerima, karakteristik-karakteristik ini penting untuk suatu
antena tertentu dan banyak yang identik dan sering digunakan
antena yang sama untuk kedua fungsi tersebut.
Pada televisi yang sangat vital adalah antena baik sebagai
pemancar dan sebagai penerima. Antena pemancar
menyebarkan antena gelombang elektromagnetik yang
ditangkap oleh antena penerima televisi. Oleh karena itu antena
sangat penting dalam pertelevisian.
Tanpa disadari antena sudah menjadi sebahagian
kehidupan kita sehari-hari,karena antena yang dihubungkan
dengan pesawat televisi dirumah-rumah. Antena dapat dibuat
dari kawat atau batang yang menghantar. Jenis struktur yang
digunakan untuk antena adalah banyak atau beraneka ragam,
mulai dari sepotong kawat sederhana yang digantung diatas
tanah sampai kesusunan-susunan tirai (Certain Array) yang
digunakan untuk menangkap siaran.
Melakukan suatu analisis dari sebuah antena bukanlah
pekerjaan yang mudah meskipun didukung dengan peralatan
yang lengkap dan bukan sederhana lagi, dan banyak masalah
faktor lainnya yang harus diperhitungkan dengan sungguh-
sungguh untuk menganalisa sebuah antena. Faktor derajat yang
kecil dan penyambungan yan g sempurna merupakan salah
satu persyaratan yang ada, juga soal kabel transmisi yang
dipakai sebagai faktor rugi-rugi lainnya yang mungkin saja ada
perlu diperhitungkan juga untuk keperluan ini.
Dengan berdasarkan vitalnya antena pada televisi maka
kami melakukan pengukuran antena TV trainer untuk model
percobaan. Perlunya dilaksanakan praktikum antena ini karena
untuk penyeimbangan antara teori yang telah diperoleh dari
bangku perkuliahan dengan prakteknya.
1.2.Tujuan Percobaan
1. Untuk menganalisis pada modul Antena Yagi-Uda 8 Elemen
pada band VHF (Very High Frekwensi)
2. Untuk membandingkan hasil pengukuran elemen Antena
Yagi-Uda 8 elemen dengan menggunakan software “Quick
Yagi Version 4.0 by Chukck Smith,WA7RAI and RAI
enterprise,Inc.”
BAB II
TEORI DASAR
Antena adalah penyepadan impedansi instrinsik ruang
propagasi dengan impedansi karakteristik saluran transmisi radio.
Saluran transmisi tersebut digunakan untuk mengubah gelombang
elektromagnetik di ruang bebas menjadi gelombang listrik dan
sebaliknya. 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 ruang
propagasi.
2. Perangkat pengarah (Directional Device). Alat untuk
mengarahkan energi sumber elektromagnetik ke arah
tertentu atau sebaliknya sehingga arah pancar atau arah
penerimaannya bisa disesuaikan dengan tepat.
Antena Yagi diketemukan oleh Professor Hidetsugu Yagi dan
Assistennya Shintaro Uda pada tahun 1925. Antena Yagi merupakan
sebuah antena Dipole yang diberi tambahan parasitic elements
berupa Reflektor dan Director sehingga menghasilkan gain kearah
tertentu. Dari berbagai macam buku referensi antena yang pernah
penulis baca, bisa disimpulkan bahwa: “ Tidak ada formula khusus
untuk membuat Yagi terbaik di Band manapun”. Akan tetepi banyak
sekali design Yagi yang baik dan bisa dicoba dibuat sendiri oleh
Rekan-Rekan amatir radio.
Dari berbagai literatur tentang Antena Yagi pada Band
manapun, secara umum bisa disimpulkan sbb:
a. Driven Element mempunyai panjang ½ λ (Lambda).
Sehingga rumus untuk menghitung total panjang Driven
Element sebuah Yagi adalah sbb :
λ = 300/f
L = 0,5 x K x λ
Dimana :
f adalah frekwensi kerja yang diinginkan.
λ adalah panjang gelombang diudara
L adalah panjag Driven Element.
K adalah velocity factor pada logam yang diambil sebesar
0,95.
b. Panjang Reflector biasanya dibuat sekitar 7 % lebih panjang
dari Driven Element.
c. Panjang Director 1 dibuat 5 % lebih pendek dari Driven
Element. Jika akan dibuat Yagi yang memiliki elemen lebih
dari 3 elemen, maka Director berikutnya ( Director 2 )
biasanya dipotong sedikit lebih pendek dari Director 1,
demikian juga dengan Director 3, Director 4 dan seterusnya..
Sebagai contoh, kita akan membuat antena Yagi untuk
bekerja pada 144 MHz (2 m band). Maka dari perhitungan
diperoleh :
λ = 300 / 144,000 = 2,0833333 meter.
K diambil 0,95.
Jadi Panjang Driven Element adalah 0,5 x 0,95 x 2,0833333
meter = 0,9896 meter atau dibulatkan 99 cm.
Panjang Reflector 7 % lebih panjang dari Driven Element.
Maka Panjang Reflector adalah 1,07 x 99 cm = 105,93 cm
dibulatkan 106 cm.
Panjang Director 1 dibuat 5 % lebih pendek dari Driven
Element. Maka panjang Director 1 adalah 0,95 x 99 cm =
94,05 cm.
Parameter-parameter dasar antena
A. Pola Radiasi
Suatu antena dengan pola radiasi ditentukan oleh
banyak grafik yang ditunjukkan dari radiasi yang berbentuk
pada antena sebagai suatu fungsi dari koordinat
Gambar 1. Sebuah titik radiasi pada koordinat bola
B. Pola Radiasi Isotropis, Unidireksional, dan
Omnidirectional
Pola radiasi isotropis dinyatakan dengan suatu
hypothefical antena yaitu akan sama radiasinya pada semua
arah. Pola radiasi antenna isotropis berbentuk bola dan
antenanya sendiri dipakai sebagai titik sumber utama,
perbandingan radiasi antena (1/2 λ = ½ panjang gelombang)
untuk pemakaian segala arah.
Gambar 2. Pola radiasi isotropis
Pola radiasi unidireksional adalah arah pancaran antena
ke satu arah. Antena dengan pola radiasi unidireksional sering
digunakan pada komunikasi point to point.
Gambar 3. Pola radiasi unidireksional
Pola radiasi Omnidireksional adalah arah pancaran antena ke berbagai arah dengan energi pada satu bidang sama besar.
Gambar 4. Pola radiasi omnidireksional
C. Pola Radiasi Lobe
Pola radiasi ini diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Major lobe
Major lobe disebut juga main lobe didefinisikan sebagai
radiation lobe yang berisi arah radiasi maksimum. Major
lobe merupakan daerah pancaran terbesar sehingga
dapat menentukan arah radiasi dan mempunyai daya
yang besar.
2. Side lobe Side lobes terdiri dari :
first side lobe yaitu minor lobe yang posisinya paling dekat dengan main lobe.
second side lobe yaitu minor lobe yang posisinya setelah first side lobe.
3. Back lobe yaitu minor lobe yang posisinya berlawanan
dengan main lobe.
4. Half Power Beamwidth adalah daerah sudut yang
dibatasi oleh titiktitik ½ daya atau -3 dB atau 0.707 dari
medan maksimum pada lobe utama.
5. First Null Beamwidth (FNB) adalah besar sudut bidang
diantara dua arah pada main lobe yang intensitas
radiasinya nol.
6. Side Lobe Level (SLL) adalah perbandingan antara first
lobe dan main lobe. Side Lobe Level menyatakan besar
dari side lobe.
7. Front to Back Ratio (FBR) adalah perbandingan antara
main lobe terhadap back lobe.
Gambar 5.Parameter pola radiasi
D. Sifat Radiasi
1. Broadside
suatu pancaran daya yang arah main beam berada pada
posisi tegak lurus terhadap bidang yang berisi elemen
antena.
2. Endfire
suatu pancaran daya yang arah main beam berada pada
posisi sejajar terhadap bidang yang berisi elemen antena.
3. Intermediate
pancaran daya yang arah main beam pada posisi tegak
lurus ataupun sejajar tapi mengarah pada sudut tertentu.
Gambar 6 Sifat radiasi Antena (a). broadside, (b). endfire,
(c). Intermediate
E. Daerah-daerah Medan Antena
1. Reaktif medan antena,
2. Reaktif medan dekat,
3. Daerah medan jauh.
F. Kerapatan antena
Gelombang elektromagnetik digunakan untuk
mentransformasikan informasi melalui suatu media kabel
relative kecil atau struktur guide ini dari suatu titik ke titik
yang lain. Besaran yang digunakan memberi daya gabungan
dengan gelombang electromagnet dinyatakan sebagai vektor
pointing:
P = E x H
Dimana: P = vector pointing (W/m2)
E = intensitas medan listrik (V/m)
H = intensitas medan magnet (A/m)
G. Directivity (pengarahan)
Directivity gain adalah perbandingan antara intensitas
radiasi dalam arah itu dengan intensitas radiasi pada antena
referensi. Sedangkan directional (pengarahan) adalah
pengarahan pada sumber bukan isotropis sama dengan
perbandingan intensitas radiasi selama berhubungan dengan
isotropis
H. Gelombang Elektro Magnet
Arus yang mengalir pada batang konduktor akan
menghasilkan suatu medan magnet disekitarnya menurut Biot
Savart. Perubahan medan-medan magnet dapat menghasilkan
medan magnet yang dapat menghasilkan medan listrik
( Hukum Faraday ).
I. Polarisasi Gelombang
Antena pemancar adalah antena konduktor yang
mengubah arus frekuensi radio (RF) menjadi gelombang
electromagnet dan memancarkan dalam system rancangan
yang sempurna.
Kuat medan listrik yaitu besarnya tegangan yang
terinduksi pada penghantar. Kedudukannya sejajar dengan
medan listrik dan tegak lurus terhadap arah rambatannya. Alat
untuk mengukur kuat medan listrik adalah Field Strenght
Meter.
J. Antena VHF
Untuk Antena VHF banyak digunakan dengan berbagai
bentuk, bentuknya berubah-ubah disesuaikan dengan
keperluan meskipun pada dasarnya berasal dari antena dipole.
K. Antena Yagi-Uda
Antena Yagi-Uda adalah antena yang terdiri dari susunan
parasiti sebuah antena dipole setengah gelombang yang di
dorong. Semua elemen dikencangkan secara listrik pada
batang penyangga tengah yang merupakan sebuah
penghantar yang ditanahkan.
Elemen parasitic terdiri atas elemen (Reflector), elemen
pengarah (Director), dan elemen pengumpan (Driven).
Konfigurasi antena yagi-uda 8 elemen pada gambar berikut:
L. Kerapatan Radiasi
Gelombang elektromagnetik digunakan untuk
mentransformasikan informasi melalui suatu media kabel
relatif kecil atau struktur guide ini dari satu titik ke titik lain.
Besaran yang digunakan member daya gabungan dengan
gelombang electromagnet dinyatakan sebagai vektor pointing
:
P = E x H
Dimana : P = Vektor Poynting (w/m²)
E = Intensitas Medan Listrik (V/m)
H = Intensitas Medan Mganet (A/m)
M.Gain
Gain pada sebuah antena yang diberikan dinyatakan
sebagai perbandingan antara 4π dengan intensitas radiasi.
Daya yang diterima oleh antena transmitter (pengiriman)
ketika arah tidak tetap, maka gain dalam arah radiasi
maksimum, semua jenis antena yang memiliki sifat
pengarahan termasuk pada model, antena dipole selalu ada
sifat gainnya, untuk melakukan pengukuran dipakai
perbandingan dengan antena isotropis hipotesis yang kita
asumsikan yang tak memiliki penguatan sama sekali karena
factor radiasi suatu bentuk dipole pada titik pengarahan yang
maksimum bisa didapatkan dari standar kira-kira 1,64 dB
tepatnya 1,64 dBi, dimana huruf gainnya dengan
perbandingan isotropis, tapi dipole bisa dipakai untuk antena
standar oleh karena itu gain menjadi 0 dB.
N. VSRW (Voltage Standing Wave Ratio)
Perbandingan antara harga tegangan maksimum, dan
harga tegangan minimum, disebut perbandingan gelombang
Tegak Tegangan (Voltage Standing Wave Ratio) atau
disingkat dengan Perbandingan Gelombang Tegak (SWR)
SWR = V Maks / V Min
SWR = I Maks / I Min
O. Boom (Batang Penyangga)
Batang penyangga (Boom) biasanya terbuat dari bahan
logam yang berfungsi sebagai pusat. Di sini pusat adalah
elemen. Batang penyangga ini bisa berupa aluminium atau
tembaga.
Persamaan yang digunakan untuk menentukan
diameter-diameter boom dengan λ sebagai berikut :
Dλ
Dimana : D = Diameter Boom
λ = PAnjang Gelombang
BAB III
METODE PELAKSANAAN PRAKTIKUM
III.1. Alat-alat yang digunakan
1. Mistar Geser
2. Roll Meter
3. Busur Derajat
4. Modul Antena Yagi-Uda 8 elemen TV Trainer
5. Multisignal generator
6. Field Meter
7. Kabel Coaxial
8. SWR Analog
9. Frekwensi Counter
III.2. Gambar Antena Yagi-Uda 8 Elemen
III.3. Prosedur Percobaan
III.3.1 Pengukuran Elemen Reflector (Pemantul)
1. Modul praktikum disusun sesuai dengan
konfigurasi pada gambar Antena Yagi-Uda 8
Elemen.
2. Mengambil elemen reflector dari susunan
antena Yagi-Uda (VHF) kemudian
mengukurnya.
3. Mengukur panjang elemen reflector, diameter
elemen dan jarak serta mencatat data yang
diperoleh.
4. Memasang kembali elemen reflector pada
susunan Antena Yagi-Uda 8 elemen seperti
semula.
III.3.2 Pengukuran Elemen Driven (Pengumpan)
1. Modul praktikum antena tersusun sesuai
dengan konfigurasi antena Yagi-Uda 8 elemen
2. Mengambil elemen driven (penggerak) dan
susunan antena tersebut dan kemudian siap
diukur.
3. Mengukur panjang fisik tersebut, diameter
batang elemen dengan jangka sorong dan rool
meter mencatat hasil pengukuran tersebut.
4. Memasang kembali elemen driven tersebut
kemudian mengukur jarak antara elemen
berikut dengan roll meter.
III.3.3 Pengukuran Elemen Director (Pengarah)
1. Mengamati elemen director dari susunan
antena Yagi-Uda 8 Elemen sesuai dengan
gambar.
2. Mengatur posisi elemen director yang akan
diukur yaitu D1, D2, D3, D4, D5, dan D6
masing-masing director diukur panjang dan
elemen secara bergantian sesuai dengan roll
meter dan jangka sorong hingga selesai.
3. Mencatat hasil pengukuran sesuai dengan
urutan dan komposisi elemen tersebut.
III.3.4 Pengukuran Jarak antara Elemen
Reflector dengan Driven
1. Mengamati elemen reflector dengan driven
dari antena Yagi-Uda 8 Elemen.
2. Mengukur Jarak antara elemen reflector
dengan driven dengan menggunakan mistar
geser.
3. Mencatat hasil pengukuran sesuai dengan
urutan dan komposisi elemen tersebut.
III.3.5 Pengukuran Jarak Antara Elemen Driven
dengan director
1. Mengamati elemen Driven dengan Director
dari Antena Yagi-Uda 8 Elemen.
2. Mengukur jarak antara elemen driven dengan
director dengan menggunakan mistar geser.
3. Mencatat hasil pengukuran sesuai dengan
urutan dan komposisi elemn tersebut.
III.3.6 Pengukuran Jarak antara Director satu
dengan Director yang lain
1. Mengamati elemen Director satu dengan
Director yang lain dari antena Yagi-Uda 8
Elemen.
2. Mengukur Jarak Antena Elemen Director
pertama dengan Director kedua, Director
kedua dan ketiga, dan seterusnya.
3. Mencatat hasil pengukuran sesuai dengan
urutan dan komposisi elemn tersebut.
III.3.7 Pengukuran Boom (Panjang Batang
Penyangga)
1. Mengamati Boom (Batang penyangga) dari
antena Yagi-Uda 8 Elemen.
2. Mengukur panjang batang penyangga antena
Yagi-Uda 8 elemen.
3. Mencatat hasil pengukuran sesuai dengan
urutan dan komposisi elemen tersebut.
BAB IV
HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
IV.1. Tabel Hasil Pengamatan
a.Pengukuran reflector
Panjang elemen reflector
Diameter reflector
Jarak antara reflector dengan driven
85,5 cm 0,41 cm 19,8 cm
b.Pengukuran drivenPanjang
elemen drivenDiameter
drivenJarak antara driven
dengan director
77,2 cm 0,41 cm 18 cm
c.Pengukuran director (pengarah)
Nama director (pengarah) Ukuran panjang (cm)
D1 69,4
D2 63,6
D3 57,5
D4 51,3
D5 46,6
D6 42,2
d.Pengukuran jarak director satu dengan yang lain
Nama elemen director (pengarah)
Jarak antara director (cm)
D1 D2 16,4
D2 D3 14,4
D3 D4 13,5
D4 D5 11,8
D5 D6 10,4
e.Data spesifikasi lainnya
1. Frekuensi = 50 MHz
2. Diameter boom = 1.4 cm
3. Panjang boom = 121 cm
VI.2. Analisa Data Hasil Perhitungan
Perhitungan pada elemen reflector
λ= c/f = 3.108/50.106 = 6 m = 600 cm
LR = 0,5 c/f = 150/50 = 3 m = 300 cm
Jarak antara elemen reflector dan driven:
S = 0,198 x λ = 0,198 x 600 = 118,8 cm
Perhitungan pada elemen director
LD1 = 5,7/50 = 0,114 m = 11,4 cm
LD2 = 5,42/50 = 0,108 m = 10,8 cm
LD3 = 5,15/50 = 0,103 m = 9,8 cm
LD4 = 4,89/50 = 0,098 m = 9,3 cm
LD5 = 4,65/50 = 0,093 m = 8,8 cm
LD6 = 4,42/50 = 0,088 m = 8,4 cm
Perbandingan (ratio) diameter elemen dengan
gelombang dan diameter boom atau batang penyangga
dan panjang gelombang
Diameter elemen (d) = 0,41 cm
λ = c/f = 3.108/50.106 = 6 m = 600 cm
jadi, D/ λ = 0,41/600 = 6,83 × 10-4
Diameter boom (D) = 1,4 cm
λ = c/f = 3.108/50.106 = 6 m = 600 cm
jadi, D/ λ = 1,4/600 = 2,3 × 10-3
Secara Manual
Gambar VI.2.1. Pengukuran dengan menggunakan software
quick yagi version 4,0 by chuck smith, WA7RAI dan RAI
enterprise, inc.
Gambar VI.2.2. Penentuan panjang elemen antena yagi uda 8
elemen pada frekuensi 50 MHz
Gambar VI.2.3. Gain pada antena yagi uda 8 elemen
Untuk bidang azimut
Untuk bidang Elevation
Gambar VI.2.4. Pola radiasi/radiation pattern antena yagi-uda
8 elemen secara horizontal (900) dari penggunaan software
quick yagi uda version 4
Gambar VI.2.5. Grafik perbandingan frekuensi gain dengan
VSWR
BAB V
PENUTUP
V.1. Kesimpulan
1. Pada suatu antena pengukuran reflector pemantul
tergantung dari pada diameter reflector, panjang
reflector, dan jarak antara reflector dan driven.
Semakin bedar daya pantul tergantung dari panjang
elemen reflector dan driven.
2. Daya pancar frekuensi pada suatu antena tergantung
pada beberapa panjang ukuran pada director yang
diberikan.
V.2. Saran
Bimbingan Asisten tentang percobaan ini
merupakan suatu harapan kami sebagi praktikan.
V.3. Ayat Yang berhubungan Dengan Percobaan
Q.S Al Alaq : 3-4
Artinya :
“ Bacalah, dan Tuhanmulah Yang Paling Pemurah. Yang
Mengajar (manusia) dengan perantara kalam”.
Penjelasan :
Ayat di atas menjelaskan tentang Tuhan Yang Maha Pemurah,
yang telah mengajarkan kita dengan perantara kalam.
Hubungannya dengan percobaan ini bahwa perantara kalam
adalah ilmu pengetahuan dapat diperoleh dengan berbagia
cara. Dengan usaha manusia tersebut, maka ditemukan
sesuatu yang mempunyai peranan yang sangat besar dalam
kehidupan sehari-hari yaitu teleoperasi, yang merupakan
system pengontrolan jarak jauh yang biasa digunakan pada
perusahaan-perusahaan, dan instansi lainnya.