PROYEK AKHIR

PEMBUATAN ANTENA OMNI

DIRECTIONAL 2,4 GHz UNTUK JARINGAN

WIRELESS-LAN

Sailendra Salsabil NRP.7203.030.026

Dosen Pembimbing: Ir Budi Aswoyo MT

NIP. 131 843 379

JURUSAN TELEKOMUNIKASI POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA

SURABAYA 2006

PEMBUATAN ANTENA OMNI

DIRECTIONAL 2.4 GHZ UNTUK JARINGAN

WIRELESS-LAN

Oleh:

SAILENDRA SALSABIL 7203.030.026

Proyek Akhir ini Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat

Untuk Memperoleh Gelar Ahli Madya (A.Md.) di

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

Disetujui oleh

Tim Penguji Proyek Akhir: Dosen Pembimbing: 1. Aries Prastiarso, ST, MT 1. Ir. Budi Aswoyo, MT NIP. 131.964.953 NIP. 131.893.379

2. Amang Sudarsono, ST NIP. 132.300.371

3. Mike Yuliana, ST NIP. 132.300.242

Mengetahui:

Ketua Jurusan Telekomunikasi

Drs. Miftahul Huda, MT

NIP. 132.055.257

ABSTRAK

Tugas Akhir ini menitik-beratkan pada pembuatan antena Omnidirectional dengan frekuensi kerja 2,4 GHz untuk jaringan wireless-LAN. Mengingat semakin banyaknya pelanggan (client) yang ingin sharing/terkoneksi pada jaringan komputer setempat, untuk memudahkan koneksitivitas antara client dan server dibuatlah teknologi nirkabel yaitu antena Omnidirectional 2,4 Ghz pada sisi server, selain menghemat biaya untuk penarikan kabel, teknologi ini sangat praktis dan efisien. Dengan memanfaatkan kabel koaxial tipe RG-214 yang tersusun dari beberapa segmen ½ λ maka jadilah sebuah antena Omnidirectional yang sesuai dengan standar aplikasi IEEE 802.11 b/g yang digunakan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. Kata Kunci − Omnidirectional, koneksi, jaringan, kabel koaxial.

ii

ABSTRACT

This final project is point on making of Omni directional antenna with frequency 2.4 GHz for wireless-LAN network. Consider to clients who want to sharing/connecting on their local computer network. In order to connectivity between client and server easily so that’s way wireless technology made an Omni directional antenna 2.4 GHz on the server side, in stead of save by cable pulling, this technology also very practice and efficient. By using coax cable RG-214 which is arrange on several ½ λ so an Omni directional antenna as according to IEEE 802.11 b/g application standard which I use in this final project.

Key words − Omni directional, connect, network, coax cable.

iii

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah kami panjatkan kepada Allah SWT karena hanya dengan rahmat, hidayah dan inayah-Nya kami dapat menyelesaikan proyek akhir ini dengan judul :

Pembuatan Antena Omnidirectional 2,4 GHz

Untuk Jaringan Wireless-LAN

Dalam menyelesaikan proyek akhir ini kami berpegang pada teori yang pernah kami dapatkan dan bimbingan dari dosen pembimbing proyek akhir. Serta pihak – pihak lain yang sangat membantu hingga samapi terselesaikannya proyek akhir ini.

Proyek akhir ini digunakan sebagai salah satu syarat akademis untuk memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md.) di Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Kami menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam perancangan dan pembuatan buku proyek akhir ini. Oleh karena itu besar harapan kami untuk menerima saran dan kritik dari para pembaca. Dan semoga buku ini dapat memberikan manfaaat bagi para mahasiswa Politeknik Elektronika Negeri Surabaya pada umumnya dan dapat memberikan nilai lebih untuk para pembaca pada khususnya.

Surabaya, Agustus 2006 Penyusun

iv

UCAPAN TERIMA KASIH

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terimah kasih atas segala bantuan dan dukungannya yang telah diberikan selama proses pembuatan proyek akhir ini kepada :

1. Allah SWT, yang telah memberikan hidayah-Nya sehingga penulis bisa menyelesaikan proyek akhir ini.

2. Ibu dan ayah tercinta, yang telah mendukung dengan do’a, motivasi, materiil, dan segala-galanya.

3. Sembilan saudaraku, yang selalu mencurahkan kasih sayangnya, terima kasih atas semua yang diberikan kepadaku, untuk semua kakakku Lita, Reni, Ria, Kiki, Yasmin, Eva, Ari, Nina dan yang terakhir buat adikku yang paling kusayangi Sarah.

4. Semua teman-temanku baik yang masih hidup maupun yang sudah meninggal dunia, kuucapkan banyak terima kasih atas dukungannya secara moral, dan buat Kartika Budiharti “I always be with you”.

5. Bapak Ir. Budi Aswoyo MT, selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan ilmu, pengarahan, bimbingan dan masukan-masukan kepada penulis selama pengerjaan Tugas Akhir ini.

6. Bapak Dr. Ir. Titon Dutono, M.ENG selaku Direktur Politeknik Elektronika Negeri Surabaya.

7. Bapak Drs. Miftahul Huda MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Telekomunikasi yang selalu memberikan yang terbaik bagi kami.

8. Bapak dan ibu Dosen PENS-ITS jurusan teknik Telekomunikasi yang telah memberikan ilmunya kepada kami dari semester satu sampai saat ini. Semoga Allah SWT senantiasa memberikan perlindungan dan

memberikan balsan yang lebih di kemudian hari. Harapan kami sebagai penulis semoga dengan terselesainya proyek akhir ini. Dapat bermanfa’at bagi kami khususnya untuk pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.

Penulis

v

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL………………………………….……………... i LEMBAR PENGESAHAN……………………………….…….…… ii ABSTRAK…………………………………………………………… iii ABSTRACT…………………………………………………………. iv KATA PENGANTAR……………………………………………….. v UCAPAN TERIMA KASIH…………………………………………. vi DAFTAR ISI…………………………………………………………. vii DAFTAR GAMBAR………………………………………………… ix DAFTAR TABEL……………………………………………………. xi BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG…………………………….…… 1 1.2 PERUMUSAHAN MASALAH………………………. 2 1.3 BATASAN MASALAH………………………………. 3 1.4 TUJUAN DAN MANFAAT………….……………...... 3 1.5 METODOLOGI……………………………………….. 4 1.6 SISTEMATIKA PEMBAHASAN……………….……. 4

BAB 2 TEORI PENUNJANG 2.1 UMUM…………………………………………..…….. 7 2.2 PENGERTIAN ANTENA………………………..……. 7 2.3 DISTRIBUSI ARUS ANTENA……………………...... 8 2.4 POLA RADIASI ANTENA…………………………… 9 2.4.1 Pola Radiasi Antena Directional………………… 11 2.4.2 Pola Radiasi Antena Omnidirectional…………… 12 2.5 GAIN ANTENA……………………………………….. 13 2.6 IMPEDANSI INPUT…………………………………... 13 2.7 VSWR………………………………………………….. 13 2.8 KABEL KOAXIAL……………………………………. 14 2.9 PENGERTIAN WIRELESS-LAN…………………….. 16

BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ANTENA

OMNIDIRECTIONAL 2,4 GHz 3.1 UMUM…………………………………………………. 23 3.2 STUKTUR ANTENA………………………………….. 23 3.3 PERHITUNGAN PANJANG GELOMBANG DAN

GAIN ANTENA……………………………………….. 25

vi

3.4 PERANCANGAN ANTENA………………………….. 26 BAB 4 PENGUKURAN PARAMETER ANTENA DAN ANALISA

4.1 UMUM…………………………………………………. 31 4.2 PENGUKURAN POLA RADIASI ANTENA………… 31

4.2.1 Pengukuran pola radiasi bidang E dan H……… 37 4.2.2 Hasil pengukuran pola radiasi bidang E dan H... 42 4.2.3 Pengukuran front to back ratio………………… 44 4.2.4 Pengukuran cross polarization………………… 45

4.3 PENGUKURAN GAIN.………………………………. 46 4.4 PENGUKURAN VSWR DAN IMPEDANSI INPUT… 48

4.4.1 Hasil pengukuran VSWR……………………… 50 4.4.2 Hasil pengukuran impedansi input…………….. 52

4.5 ANALISA DAN PALIKASI ANTENA OMNIDIRECTIONAL………………………………… 54

BAB 5 PENUTUP

5.1 KESIMPULAN……………………....………………… 59 5.2 SARAN………………………………………………… 59

DAFTAR PUSTAKA………………………………………………… 61 LAMPIRAN

A. Velocity Factor (VF) kabel koaxial……………………... 62 B. Tabel hasil data percobaan pola radiasi antena Omnidirectional 8-Segmen pada bidang H….………….. 63 C. Tabel hasil data percobaan pola radiasi antena Omnidirectional 8-segmen pada bidang E…………….... 65 D. Tabel hasil data percobaan pola radiasi antena Omnidirectional 4-segmen pada bidang E……………… 67 E. Tabel hasil data percobaan pola radiasi antena Omnidirectional 4-segmen pada bidang H……………… 69 F. Petunjuk pemakaian Network Analyzer…………………. 71 G. Karakteristik antena horn (standar)………………………72 H. Grafik frekuensi terhadap gain pada antena horn……….. 74 I. Grafik pola radiasi antena horn (standar)……………… 75

RIWAYAT HIDUP………………………………………………….. 76

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Antena Vertical Collinear……….…………………… 2 Gambar 1.2 Antena Spider Omni………………………………….. 2 Gambar 1.3 Antena 2.4 GHz Printed Dipole……………………… 3 Gambar 2.1 Distribusi anrus antena dipole dikalikan ½ λ…………. 9 Gambar 2.2 Dimensi rola radiasi…………………………………... 9 Gambar 2.3 Ilustrasi bidang pola radiasi………………………...... 10 Gambar 2.4 Ilustrasi pola radiasi dalam koordinat polar………….. 10 Gambar 2.5 Pola radiasi antena Directional………………………. 11 Gambar 2.6 Bentuk pola radiasi gelombang antena Directional….. 11 Gambar 2.7 Pola Radiasi antena Omnidirectional………………… 12 Gambar 2.8 Bentuk pola radiasi gelombang antenna Omnidirectional………………………………………. 12 Gambar 2.9 Kabel koaxial…………………………………………. 14 Gambar 2.10 Struktur kabel koaxial………………………………… 15 Gambar 2.11 Jaringan wireless P2P antar gedung………………….. 20 Gambar 2.12 Jaringan wireless P2MP antar gedung………………... 21 Gambar 3.1 Kabel koaxial tipe RG-214…………………………… 23 Gambar 3.2 Konektor kabel koaxial N-type……………………….. 24 Gambar 3.3 Kabel pigtail………………………………………….. 24 Gambar 3.4 Disain antena Omnidirectional 2,4 GHz……………... 25 Gambar 3.5 Panjang tiap segmen………………………………….. 27 Gambar 3.6 Metode pemotongan tiap segmen kabel koaxial……… 27 Gambar 3.7 Cara mengupas lapisan luar kabel koaxial……………. 28 Gambar 3.8 Penyambungan tiap segmen dengan timah solder……. 28 Gambar 3.9 Panjang tiap segmen antena…………………………... 28 Gambar 3.10 Antena Omnidirectional 8-segmen dan 4-segmen dengan selubung pipa PVC…………………………… 29 Gambar 4.1 Tampilan wireless monitor pada laptop………………. 32 Gambar 4.2 PCMCIA card………………………………………… 33 Gambar 4.3 Laptop yang sudah terpasang oleo PCMCIA card…..... 34 Gambar 4.4 Access Point D-link tipe DWL_2100AP……………... 34 Gambar 4.5 Tampilan html pada DWL_2100AP untuk pengesetan SSID…………………………………………………... 35 Gambar 4.6 Tampilan html pada DWL_2100AP untuk pengesetan IP……………………………………………………… 36 Gambar 4.7 Tampilan Wireless network connection status pada Windows XP………………………………………….. 38

viii

Gambar 4.8 Tampilan Internet Protocol (TCP/IP) Properties pada Windows XP………………………………………….. 38 Gambar 4.9 Pengukuran pola radiasi antena………………………. 39 Gambar 4.10 Tampilan truelaunchbar v3.2 pada Windows XP……. 40 Gambar 4.11 Rotasi antena untuk pola radiasi bidang H…………… 41 Gambar 4.12 Rotasi antena untuk pola radiasi bidang E…………… 42 Gambar 4.13 Pola radiasi antena Omnidirectional 2,4 GHz dengan jumlah Segmen 8……………………………………... 43 Gambar 4.14 Pola radiasi antena Omnidirectional 2,4 GHz dengan Jumlah segmen 4……………………………………… 44 Gambar 4.15 Antena horn (standar) dengan frekuensi 1-18 GHz…... 47 Gambar 4.16 Pengukuran gain untuk antenna horn…………………. 48 Gambar 4.17 Network Analyzer 8753ES……………………………. 49 Gambar 4.18 Rangkaian pengukuran VSWR dan Impedansi input… 50 Gambar 4.19 Hasil pengukuran SWR untuk antena Omnidirectional 2,4 GHz 8-segmen……………………………………. 51 Gambar 4.20 Hasil pengukuran SWR untuk antena Omnidirectional 2,4 GHz 4-segmen……………………………………. 51 Gambar 4.21 Hasil pengukuran impedansi input untuk antena Omnidirectional 2,4 GHz 8-segmen………………….. 52 Gambar 4.22 Keterangan display mode smith chart pada NA………. 53 Gambar 4.23 Hasil pengukuran SWR untuk antena Omnidirectional 2,4 GHz 4-segmen……………………………………. 53 Gambar 4.24 Aplikasi antenna Omnidirectional 2,4 GHz………….. 55 Gambar 4.25 Pengukuran level sinyal tanpa antena………………… 56 Gambar 4.26 Pengukuran level sinyal antena Omnidirectional 8-segmen……………………………………………… 57 Gambar 4.27 Pengukuran level sinyal antena Omnidirectional 4-segmen……………………………………………… 57

ix

DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Hasil pengukuran F/B ratio……………………………….. 45 Tabel 4.2 Hasil pengukuran cross polarization……………………… 46 Tabel 4.3 Hasil pengukuran gain pada frekuensi 2,4 GHz………….. 48 Table 4.4 Hasil pengukuran antena dari beberapa parameter……….. 54

x

B A B 1 PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Di era informasi saat ini, manusia memerlukan komunikasi untuk saling bertukar informasi di mana saja, kapan saja dan dengan siapa saja. Salah satu sistem komunikasi yang merupakan andalan bagi terselenggaranya integrasi sistem telekomunikasi secara global adalah sistem komunikasi nir-kabel (wireless), dimana fungsi antena sebagai perangkat untuk komunikasi wireless.

Mengingat semakin banyaknya pelanggan (client) yang ingin sharing/terhubung/terkoneksi pada jaringan komputer setempat, untuk memudahkan koneksitivitas antara client dan server dibuatlah teknologi wireless, dimana peran antena yang beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz pada sisi server sangat berguna untuk komunikasi wireless yang terpadu, frekuensi tersebut sudah banyak digunakan di seluruh dunia karena frekuensi 2,4 GHz merupakan standar dari protokol IEEE 802.11 b/g untuk wireless-LAN. Teknologi wireless banyak digunakan oleh masyarakat harganya yang sekarang sudah terjangkau dan menghemat dana untuk biaya penarikan kabel, selain itu teknologi ini sangat praktis dan efisien.

Berbicara tentang sistem komunikasi wireless, peran antena sangatlah penting untuk mendapat perhatian khusus. Antena yang juga disebut sebagai areal, yaitu perangkat yang berfungsi untuk memancarkan atau menerima gelombang elektromagnetik dari media kabel ke udara atau sebaliknya udara ke media kabel. Adapun syarat-syarat antena yang baik: Impedansi Input yang sesuai (matched) dengan impedansi karakteristik kabel pencatunya (SWR < 2), dapat memancarkankan dan menerima energi gelombang radio dengan arah dan polarisasi yang sesuai dengan aplikasi yang dibutuhkan.

Dalam hal ini sebagai perangkat penyesuai (matching device) antara sistem pemancar dengan udara, bila antena tersebut berfungsi sebagai media radiasi gelombang radio, dan sebaliknya, sebagai perangkat penyesuai dari udara ke sistem penerima, bila antena tersebut berfungsi sebagai media penerima gelombang radio. Atau bahkan kedua-keduanya, berfungsi sebagai media radiasi dan sekaligus penerima gelombang radio.

1

2

Dalam suatu sistem komunikasi radio peranan antena sangat penting, yaitu untuk meradiasikan gelombang elektomagnetik. Dengan antena Omnidirectional, maka sinyal dapat dipancarkan ke segala arah dan aplikasi yang dibutuhkan dari antena tersebut, dapat digunakan di sisi Access Point (AP) untuk komunikasi data pada jaringan Wireless-LAN, antena ini diharapkan dapat bergunakan pada sisi server dan dapat melayani setiap client-nya dalam suatu area/kawasan WiFi sesuai dengan standar protokol IEEE 802.11 b/g.

1.2 PERUMUSAHAN MASALAH

Dalam merancang suatu antena Omnidirectional, suatu elemen antena diasumsikan ½λ , agar dapat meradiasikan ke segala arah dengan intensitas yang sama. Tujuan utama dalam merancang suatu antena Omnidirectional, untuk komunikasi wireless yang berguna sebagai server pada jaringan wireless-LAN, sehingga pola radiasi (radiation pattern) yang sesuai untuk antena di sisi server adalah memancarkan ke segala arah atau sebesar 360 derajat, agar dapat mengcover client di sekitar jaringan wireless-LAN.

Berdasarkan konfigurasinya antena Omnidirectional untuk frekeunsi 2,4 GHz, ada antena Omnidirectional yang terbuat dari kabel coaxial yang elemennya terdiri dari ½λ dan ¼λ untuk ujung dari antena, dikenal dengan Vertical Collinear, ada antena Omnidirectional yang terbuat dari konektor N-type, yang dikenal dengan Spider Omni. Ada antena omnidirectional yang terbuat dari plat PCB, dikenal dengan 2,4 GHz printed dipole, dan sebagainya.

Gambar 1.1: Antena Vertical Collinear [1]

Gambar 1.2: Antena Spider Omni [10]

3

Gambar 1.3: Antena 2,4 GHz Printed Dipole [11]

Dalam tugas akhir ini, akan dipilih antenna vertical collinear untuk perancangan antenna Omnidirectional dengan frekuensi 2,4 GHz, dikarenakan gain dari antena tersebut dapat diubah besar-kecilnya sesuai dengan banyaknya elemen yang tersusun, semakin banyak elemennya maka semakin semkin besar gainnya dalam satuan dB.

1.3 BATASAN MASALAH

Permasalahan yang harus diselesaikan pada proyek akhir ini dibatasi pada hal-hal sebagai berikut: ♦ Antena Omnidirectional terbuat dari kabel koaxial tipe RG-214 yang

dirancang dengan model vertical colliner seperti pada Gambar 1.1 dengan setiap segmen ½ λ, sehingga mendapatkan pola radiasi yang menyebar ke segala arah dengan frekuensi 2,4 GHz.

♦ Pengujian/pengetesan dilakukan dengan mengukur level sinyal atau daya, sehingga memperoleh grafik pola radiasi dan gain, selanjutnya mengukur SWR dan impedansi input antena.

1.4 TUJUAN DAN MANFAAT

Tujuan dari proyek akhir ini adalah Merancang dan mendisain Antena Omnidirectional yang dapat bekerja sebagai Pemancar/penerima untuk konektivitas jaringan komputer Wireless Local Area Network (W-LAN) atau dikenal dengan jaringan Wireless pada frekuensi kerja 2,4 GHz sesuai dengan standar protokol IEEE 802.11 b/g.

Hasil dari proyek akhir ini diharapkan dapat bermanfaat untuk memperoleh wawasan yang lebih luas tentang teknologi antena adaptif berbasis antena Omnidirectional, dan dapat menkonfigurasi jaringan

4

komputer W-LAN sehingga teknologi ini dapat digunakan sebagai server untuk jaringan tersebut, serta dapat diimplementasikan ke system yang nyata. 1.5 METODOLOGI

Untuk menyelesaikan proyek akhir ini, dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:

♦ Mempelajari konsep tentang sistem antena Omnidirectional dan mempelajari konfigurasi jaringan komputer W-LAN. Dengan metode studi literatur dan membaca banyak referensi dari buku, Studi tersebut dilakukan dengan cara mencari data di internet dan membaca buku tentang antena Omnidirectional.

♦ Merencanakan dan merancang Antena Omnidirectional 2,4 Ghz, dengan bahan-bahan dan peralatan apa saja yang dibutuhkan untuk membuat antena tersebut.

♦ Pengujian antena Omnidirectional, dengan alat bantuan berupa laptop/komputer untuk mengukur besar sinyal yang dihasilkan oleh antena tersebut yang sudah tercatu oleh laptop/komputer itu sendiri.

♦ Menganalisa dan menyimpulkan hasil-hasil pengukuran, serta mangaplikasikan fungsi tugas akhir ini ke sistem yang nyata.

♦ Menyusun buku laporan Tugas Akhir. 1.6 SISTEMATIKA PEMBAHASAN

Buku laporan proyek akhir ini terdiri dari 5 (lima) bab, dimana masing-masing bab mempunyai kaitan satu sama lain, yaitu:

BAB 1: memberikan latar belakang tentang permasalahan, tujuan, masalah dan batasan masalah yang dibahas dalam proyek akhir ini.

BAB 2: memberikan dasar teori untuk menunjang penyelesaian masalah dalam proyek akhir ini. Teori dasar yang diberikan meliputi: pengertian tentang antenna, distribusi arus antena, pola radiasi antena Omnidirectional, gain, VSWR dan impedansi input antena serta tentang kabel koaxial dan Wireless-LAN.

BAB 3: berisi tentang penjelasan mengenai perencanaan dan perancangan serta perhitungan panjang gelombang sehingga antena Omnidirectional, diterapkan pada frekuensi 2,4 GHz.

5

BAB 4: berisi tentang hasil pengukuran sinyal dan analisa optimasi pembentukan pola radiasi, F/B ratio, cross polarization, gain, VSWR dan impedansi input dari antenna yang sudah dirancang.

BAB 5: memberi kesimpulan tentang hasil yang telah diperoleh dan saran yang selayaknya dilakukan bila proyek akhir ini dilanjutkan.

6

----------- halaman ini sengaja dikosongkan

B A B 2 TEORI DASAR

2.1 U M U M

Pada bab ini akan diberikan teori dasar yang melandasi permasa- lahan dan penyelesaiannya yang diangkat dalam Tugas Akhir ini. Teori dasar yang diberikan meliputi: pengertian tentang antena, yang memberikan definisi dan klasifikasi tentang antena, distribusi arus antena dan pola radiasi antena. Selanjutnya, diberikan penjelasan tentang pola radiasi dari antena Omnidirectional dan penjelasan singkat tentang kabel koaxial serta pengertian tentang wireless-LAN.

Pada bagian lain, diberikan tentang perencanaan dan pembuatan antena Omnidirectional. 2.2 PENGERTIAN ANTENA

Dilihat dari sumber latar belakang sejarah telekomunikasi listrik berupa komunikasi wireless, berhasil ditemukan pertama kali oleh Heindrich Rudolph Hertz, beliau berhasil mendemonstrasikan sistem gelombang Elektromagnetik (EM) pertama kali pada tahun 1886 dengan menggunakan dipole λ/2. Pada tahun 1890 beliau mempublikasikan catatannya tentang elektrodinamika dan melakukan penyederhanaan persamaan elektromagnetika [13].

Antena (antenna atau areal) didefinisikan sebagai suatu struktur yang berfungsi sebagai pelepas energi gelombang elektromagnetik di udara dan juga bisa sebagai penerima/penangkap energi gelombang elektromagnetik di udara. Karena merupakan perangkat perantara antara saluran transmisi dan udara, maka antena harus mempunyai sifat yang sesuai (match) dengan saluran pencatunya.

Secara umum, antena dibedakan menjadi antena isotropis, antena Omnidirectional, antena Directional, antena Phase Array, antena Optimal dan antena Adaptif . Antena isotropis (isotropic) merupakan sumber titik yang memancarkan daya ke segala arah dengan intensitas yang sama, seperti permukaan bola. Antena ini tidak ada dalam kenyataan dan hanya digunakan sebagai dasar untuk merancang dan menganalisa struktur antena yang lebih kompleks. Antena Omnidirectional adalah antena yang memancarkan daya ke segala arah, dan bentuk pola radiasinya digambarkan seperti bentuk donat (doughnut) dengan pusat berimpit. Antena ini ada dalam kenyataan, dan

7

8

dalam pengukuran sering digunakan sebagai pembanding terhadap antena yang lebih kompleks. Contoh antena ini adalah antena dipole setengah panjang gelombang. Antena Directional merupakan antena yang memancarkan daya ke arah tertentu. Gain antena ini relatif lebih besar dari antena Omnidirectional. Contoh, suatu antena dengan gain 10 dBi (kadang-kadang dinyatakan dengan “dBic” atau disingkat “dB” saja). Artinya antena ini pada arah tertentu memancarkan daya 10 dB lebih besar dibanding dengan antena isotropis. Ketiga jenis antena di atas merupakan antena tunggal, dan bentuk pola radiasinya tidak dapat berubah tanpa merubah fisik antena atau memutar secara mekanik dari fisik antena.

Selanjutnya adalah antena Phase Array, yang merupakan gabungan atau konfigurasi array dari beberapa antana sederhana dan menggabungkan sinyal yang menginduksi masing-masing antena tersebut untuk membentuk pola radiasi tertentu pada keluaran array. Setiap antena yang menyusun konfigurasi array disebut dengan elemen array. Arah gain maksimum dari antena phase array dapat ditentukan dengan pengaturan fase antar elemen-elemen array.

Antena optimal merupakan suatu antena dimana penguatan (gain) dan fase relatif setiap elemennya diatur sedemikian rupa untuk mendapatkan kinerja (performance) pada keluaran yang seoptimal mungkin. Kinerja yang dimaksud kinerja antara lain signal to interference ratio, SIR atau signal to interference plus noise ratio, SINR. Optimasi kinerja dapat dilakukan dengan menghilangkan atau meminimalkan penerimaan sinyal-sinyal tak dikehendaki (interferensi) dan mengoptimalkan penerimaan sinyal yang dikehendaki.

Antena adaptif merupakan pengembangan dari antena antena phase array maupun antena optimal, dimana arah gain maksimum dapat diatur sesuai dengan gerakan dinamis (dinamic fashion) obyek yang dituju. Antena dilengkapi dengan Digital Signal Proccessor (DSP), sehingga secara dinamis mampu mendeteksi dan melecak berbagai macam tipe sinyal, meminimalkan interferensi serta memaksimalkan penerimaan sinyal yang diinginkan.

2.3 DISTRIBUSI ARUS ANTENA

Distibusi Arus sebenarnya suatu antena tipis mendekati sinusoidal. Hal ini berlaku untuk antena yang memiliki panjang beberapa kali panjang gelombang.

9

Gambar 2.1: Distribusi Arus antena dipole dikalikan ½ λ [13]

2.4 POLA RADIASI ANTENA Pola radiasi (radiation pattern) merupakan salah satu parameter

penting dari suatu antena. Parameter ini sering dijumpai dalam spesifikasi suatu antena, sehingga pembaca dapat membayangkan bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena tersebut.

Dalam hal ini, maka pola radiasi disebut juga pernyataan secara grafis yang menggambarkan sifat radiasi dari antena (pada medan jauh) sebagai fungsi dari arah dan penggambarannya dapat dilihat pada diagram pola radiasi yang sudah diplot sesuai dengan hasil pengukuran sinyal radiasi dari suatu antena.

arah arah

Dua Dimensi Tiga Dimensi

Gambar 2.2: Dimensi pola radiasi [3]

10

Pola radiasi dapat disebut sebagai pola medan (field pattern) apabila intensitas radiasi yang digambarkan adalah kuat medannya dan disebut pola daya (power pattern) apabila intensitas radiasi yang digambarkan adalah vektor poynting-nya.

Apabila dilihat dari penamaan bidang pola radiasi ada 4 macam, yaitu: Bidang H ialah bidang magnet dari pola radiasi antena, bidang E ialah medan listrik dari pola radiasi antena, bidang elevasi ialah pola radiasi yang diamati dari sudut elevasi dan bidang azimuth ialah pola radiasi yang diamati dari sudut azimuth. dimana antara bidang H dan bidang E saling tegak lurus dan antara bidang elevasi dan bidang azimuth juga sama saling tegak lurus.

Gambar 2.3: Ilustrasi bidang pola radiasi [13] Pada gambar 2.3 di atas memperlihatkan bentuk koordinat pada

bidang pola radiasi, untuk warna hijau ialah bidang azimuth atau bidang H, sedangkan warna ungu menjelaskan bidang elevasi atau E.

Antena Pola radiasi

Gambar 2.4: Ilustrasi pola radiasi dalam koordinat polar [3]

11

Pada gambar 2.4 di atas menjelaskan ilustrasi pola radiasi dengan antena dalam koordinat polat (polar plot), sengaja diambil dari contoh di atas antena yang digunakan pada gambar tersebut adalah antena Directional berupa antena yagi, agar nampak lebih jelas pengaruh posisi antena terhadap radiasi yang dipancarkan oleh antena tersebut. 2.4.1 Pola Radiasi Antena Directional

Antena Directional biasanya digunakan oleh client, dikarenakan antena ini mempunyai pola radiasi yang terarah dan dapat menjangkau jarak yang relatif jauh daripada antena lainnya. Ada beberapa macam antena Directional antara lain: Yagi, plat panel, parabola, tin can antenna, parabolic reflektor dan lain-lainnya. Pola radiasi antena ini digambarkan pada gambar 2.5 seperti dibawah ini.

Gambar 2.5: Pola Radiasi Antena Directional [3]

Gambar di atas merupakan gambaran secara umum bentuk pancaran

yang dihasilkan oleh antena Directional, apabila dalam koordinat polar atau grafik pola radiasi seperti gambar 2.6 dibawah ini.

(a) (b)

Gambar 2.6: Bentuk pola radiasi gelombang antena Directional [3]: (a) Pola radiasi bidang medan magnet (H)

(b) Pola radiasi bidang medan listrik (E)

12

2.4.2 Pola Radiasi Antena Omnidirectional Antena Omnidirectional pada umumnya mempunyai pola radiasi

360 derajat apabila pola radiasinya dilihat pada bidang medan magnet (H). Gain antena Omnidirectional antara 3 dBi sampai 12 dBi. Antena tersebut menggunakan sambungan Point-to-Multi-Point (P2MP).

Gambar 2.7: Pola Radiasi Antena Omnidirectional [3]

Gambar di atas merupakan gambaran secara umum bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena omnidirectional, apabila dalam koordinat polar atau grafik pola radiasi seperti gambar 2.8 dibawah ini.

(a) (b)

Gambar 2.8: Bentuk pola radiasi gelombang antena Omnidirectional: [3]

(a) Pola radiasi bidang medan magnet (H) (b) Pola radiasi bidang medan listrik (E)

13

2.5 GAIN ANTENA Gain antena (Gt) dapat dihitung dengan menggunakan antena lain

sebagai antena yang standard atau sudah memiliki gain yang standard (Gs). Dimana membandingkan daya yang diterima antara antena standard (Ps) dan antena yang akan diukur (Pt) dari antena pemancar yang sama dan dengan daya yang sama.

GsPsPtGt ×= (2.1)

Jika dirubah dalam satuan decibel maka menjadi,

Gt (dB) = Pt (dBm) – Ps (dBm) + Gs (dB) (2.2) 2.6 IMPEDANSI INPUT ANTENA

Impedansi Input antena adalah impedansi antena di terminal catu (feeder)-nya disebabkan perbandingan antara tegangan (V) dan arus (I) di terminal input atau catu (feeder). Zin = V/I (2.3)

Dimana: Zin = Impedansi Input (Ω) V = Tegangan terminal input (Volt) I = Arus terminal input (A) 2.7 VSWR

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) adalah kemampuan suatu antena untuk bekerja pada frekuensi yang diinginkan. Pengukuran VSWR berhubungan dengan pengukuran koefisien refleksi dari antena tersebut.

Perbandingan level tegangan yang kembali ke pemancar (V-) dan yang datang menuju beban (V+) ke sumbernya lazim disebut koefisien pantul atau koefisien refleksi yang dinyatakan dengan simbol “Γ”.

+−

=ΓVV (2.4)

Hubungan antara koefisien refleksi, impedansi karakteristik saluran

(Zo) dan impedansi beban/ antena (Zl) dapat ditulis:

14

ol

ol

ZZZZ

+−

=Γ (2.5)

Harga koefisien refleksi ini dapat bervariasi antara 0 (tanpa

pantulan/match) sampai 1, yang berarti sinyal yang datang ke beban seluruhnya dipantulkan kembali ke sumbernya semula. Maka untuk pengukuran VSWR.

Γ−

Γ+=

11

VSWR (2.6)

Besar nilai VSWR yang ideal adalah 1, yang berarti semua daya

yang diradiasikan antena pemancar diterima oleh antena penerima (match). Semakin besar nilai VSWR menunjukkan daya yang dipantulkan juga semakin besar dan semakin tidak match. 2.8 KABEL KOAXIAL

Kabel koaxial (coax) merupakan kabel yang biasanya dipakai untuk menghubungkan suatu perangkat (device) yang berfungsi sebagai pemancar/penerima gelombang radio dengan antena yang sesuai dengan prealatan tersebut dalam suatu sistem komunikasi wireless.

Gambar 2.9: Kabel Koaxial

15

Pada gambar 2.9 di atas abjad A,B,C dan D menyatakan : a. Outer plastic sheath (sarung plastik luar) b. Copper screen (serabut tembaga) c. Inner dielectric insulator (bahan dielektrik) d. Copper core (inti tembaga)

Kabel ini sangat ideal untuk membawa atau menghantarkan sinyal listik yang berfrekuensi tinggi, misalnya : kabel penghubung antara TV dan antenanya atau untuk menghubungkan perangkat radio pemancar/penerima gelombang radio dengan antenanya.

Konduktor Insulator

Gambar 2.10: Struktur kabel koaxial Jalur transmisi kabel koaxial ada 2 bagian konduktor, yaitu inti

tembaga dan serabut tembaga, yang kedua konduktor tersebut dipisahkan oleh bahan insulator (solid dielektric). Pada gambar 2.14 menggambarkan bagian-bagian kabel koaksial, menunjukkan bahwa warna merah adalah bahan konduktor, warna putih adalah bahan insulator dan warna abu-abu adalah lapisan paling luar kabel (outer jacket).

Kabel koaxial terdiri dari beberapa macam tipe dan tiap-tiap tipenya memiliki laporan data atau nama lainnya datasheet tersendiri, layaknya seperti komponen elektronika. Datasheet sebuah kabel koaxial meliputi : impedansi, diameter kabel, kapasitansi, attenuation, velocity factor dan lain-lainnya. Berikut ini adalah persamaan untuk mencari besarnya impedansi dan velocity factor sebuah kabel koaxial [7]:

CLZ = (2.7)

Keterangan : Z = Impedansi L = Induktansi; C = Kapasitansi

16

K

v 1= (2.8)

Keterangan : v = Velocity factor K = Dielektrik dari insulasi kabel.

Velocity factor di sini merupakan karakteristik kecepatan sinyal listik atau gelombang radio dan secara teknik dapat dikatakan juga sebagai faktor pengali dari panjang gelombang radio yang dibawa oleh kabel tersebut. Lebih jelasnya nampak pada persamaan berikut :

fc

=λ (2.9)

Maka persamaan panjang gelombang terhadap velocity factor kabel

koaxial [1]:

f

cv×=λ (2.10)

dimana : λ = panjang gelombang v = velocity factor c = kecepatan rambat cahaya (3x108) f = frekuensi

2.9 PENGERTIAN WIRELESS-LAN

Jaringan Wireless-LAN adalah jaringan yang mengkoneksikan dua komputer atau lebih menggunakan sinyal radio, cocok untuk berbagai file, printer atau akses internet yang merupakan pengembangan dari jaringan LAN, hanya saja jaringan LAN masih menggunakan kabel sedangkan jaringan W-LAN tidak menggunakan kabel tetapi peralatan wireless seperti : Wireless PCI card, USB Wireless adapter, PCMCIA card, Access Point, dan lain-lainnya.

Bila ingin mengkoneksikan dua komputer atau lebih di lokasi yang sukar atau tidak mungkin untuk memasang kabel jaringan, sebuah jaringan wireless (tanpa kabel) mungkin cocok untuk diterapkan. Setiap PC pada jaringan wireless dilengkapi dengan sebuah radio tranceiver,

17

atau biasanya disebut adapter atau kartu W-LAN, yang akan mengirim dan menerima sinyal radio dari dan ke PC lain dalam suatu jaringan. akan mendapatkan banyak adapter dengan konfigurasi internal dan eksternal, baik untuk PC desktop maupun notebook.

Mirip dengan jaringan Ethernet kabel, sebuah W-LAN mengirim data dalam bentuk paket. Setiap adapter memiliki nomor ID yang permanen dan unik yang berfungsi sebagai sebuah alamat, dan tiap paket selain berisi data juga menyertakan alamat penerima dan pengirim paket tersebut. Sama dengan sebuah adapter Ethernet, sebuah kartu W-LAN akan memeriksa kondisi jaringan sebelum mengirim paket ke dalamnya. Bila jaringan dalam keadaan kosong, maka paket langsung dikirimkan. Bila kartu mendeteksi adanya data lain yang sedang menggunakan frekuensi radio, maka ia akan menunggu sesaat kemudian memeriksanya kembali.

W-LAN biasanya menggunakan salah satu dari dua topologi untuk mengatur sebuah jaringan. Pada topologi ad-hoc biasa dikenal sebagai jaringan peer-to-peer setiap PC dilengkapi dengan sebuah adapter W-LAN yang mengirim dan menerima data ke dan dari PC lain yang dilengkapi dengan adapter yang sama, dalam radius 300 kaki (±100 meter). Untuk topologi infrastruktur, tiap PC mengirim dan menerima data dari sebuah titik akses, yang dipasang di dinding atau langit-langit berupa sebuah kotak kecil berantena yang biasa di sebut juga Access Point (AP). Saat titik akses menerima data, ia akan mengirimkan kembali sinyal radio tersebut (dengan jangkauan yang lebih jauh) ke PC yang berada di area cakupannya, atau dapat mentransfer data melalui jaringan Ethernet kabel. Titik akses pada sebuah jaringan infrastruktur memiliki area cakupan yang lebih besar, tetapi membutuhkan alat dengan harga yang lebih mahal.

Walau menggunakan prinsip kerja yang sama, kecepatan mengirim data dan frekuensi yang digunakan oleh W-LAN berbeda berdasarkan jenis atau produk yang dibuat, tergantung pada standar yang mereka gunakan. Vendor-vendor wireless-LAN biasanya menggunakan beberapa standar, termasuk IEEE 802.11, IEEE 802.11b/g, OpenAir, dan HomeRF. Sayangnya, standar-standar tersebut tidak saling kompatibel satu sama lain, dan harus menggunakan jenis/produk yang sama untuk dapat membangun sebuah jaringan, dikarenakan oleh frekuensi dari beberapa standar tersebut tidak sama.

Semua standar tersebut menggunakan adapter menggunakan segmen kecil pada frekuensi radio 2,4 GHz, sehingga bandwith radio untuk mengirim data menjadi kecil. Tetapi adapter tersebut

18

menggunakan dua protokol untuk meningkatkan efisiensi dan keamanan dalam pengiriman sinyal:

1. Frequency hopping spread spectrum, dimana paket data

dipecah dan dikirimkan menggunakan frekuensi yang berbeda-beda, satu pecahan bersisian dengan lainnya, sehingga seluruh data dikirim dan diterima oleh PC yang dituju. Kecepatan sinyal frekuensi ini sangat tinggi, serta dengan pemecahan paket data maka sistem ini memberikan keamanan yang dibutuhkan dalam satu jaringan, karena kebanyakan radio tranceiver biasa tidak dapat mengikutinya.

2. Direct sequence spread spectrum, sebuah metode dimana sebuah frekuensi radio dibagi menjadi tiga bagian yang sama, dan menyebarkan seluruh paket melalui salah satu bagian frekuensi ini. Adapter direct sequence akan mengenkripsi dan mendekripsi data yang keluar-masuk, sehingga orang yang tidak memiliki otoritas hanya akan mendengar suara desisan saja bila mereka menangkap sinyal radio tersebut.

Vendor W-LAN biasanya menyebutkan transfer rate maksimum pada adapter buatan mereka. Model yang menggunakan standar 802.11 dapat mentransfer data hingga 2 megabit per-detik, baik dengan metode frequency hopping atau direct sequence. Adapter yang menggunakan standar OpenAir dapat mentransfer data hingga 1,6-mbps menggunakan frequency hopping. Dan standar terbaru, HomeRF dapat mengirim dan menerima data dengan kecepatan 1,6-mbps (dengan menggunakan metode frequency hopping). W-LAN kecepatan tinggi menggunakan standar 802.11b yang dikenal sebagai WiFi mampu mengirim data hingga 11 mbps dengan protokol direct sequence, sedangkan standar 802.11g mampu mengirim data hingga 54 mps [9].

Sebelum lebih lanjut membahas disain Wireless Metropolitan Area Network (MAN) ada baiknya kita selami cara menghitung margin daya untuk operasional radio. Salah satu kunci utama untuk melakukan perhitungan adalah mengerti konsep besaran dB sebagai besaran perbandingan daya. Rumus yang biasa digunakan untuk konversi dB dengan Watt atau mW, adalah:

Konversi satuan sinyal Watt (W) ke dalam unit dBm:

dBm = ( 10 Log(Power Watts)) + 30 (2.11)

19

Konversi unit dBm ke dalam satuan Watt (W):

W (2.12) ))10/30((10 −= dBm

Sehingga apabila satuan Watt diubah menjadi miliWatts (mW):

mW (2.13) )10/(10 dBm=

Untuk memberikan gambaran daya pancar 15 dBm adalah 30 mW,

daya pancar 20 dBm adalah 100 mW. Cara sederhana untuk membatasi ruang lingkup aplikasi W-LAN

adalah dengan membatasi daya pancar. Secara hukum daya pancar sinyal di Antena yang di ijinkan adalah 36 dBmW, artinya jika menggunakan antena parabola 24 dBi hanya boleh menggunakan peralatan W-LAN dengan daya sekitar 15 dBm (sekitar 30 mW saja). Umumnya peralatan W-LAN yang ada di pasaran mempunyai daya pancar antara 15-20 dBm (30-100 mW).

Radiasi pancaran di antena biasanya di ukur dengan Effective Isotropic Radiated Power (EIRP) yang di ukur dalam dBm. Pada kesepakatan yang ada, rekan-rekan IndoWLI tampaknya cenderung untuk sepakat EIRP yang diijinkan adalah 36 dBm. EIRP yang merupakan daya yang di radiasikan di ujung antena, dapat dihitung dari: EIRP (dBm) = TX Power – TX Cable Loss + TX Antenna Gain (2.14)

Dengan di batasinya EIRP sebesar 36dBm, dan rata-rata loss di kabel coax & konektor sebesar 5 dB. Maka jika menggunakan antena parabola 21 dBi, daya pancar yang dapat digunakan hanya 20 dBm (100 mW). Artinya, penggunaan power amplifier menjadi sangat di haramkan, bisa-bisa anda terkena denda Rp. 600 juta dan atau penjara 6 tahun sesuai pasal 55 UU36/1999.

Dengan keterbatasan EIRP hanya 30-36 dBm, kita mempunyai jarak jangkau yang sangat terbatas. Jarak transmisi maksimum dan memberikan 10-15 dB margin untuk mengatasi fading akan sangat tergantung pada jenis antena yang digunakan pada AP (Access Point) jika antena Omnidirectional dengan gain 10-12 dBi digunakan, kita menggunakan antena sectoral dengan gain 12-14 dBi pada AP, kita melihat jarak jangkau 6-8 km.

20

Terdapat dua macam sambungan antara gedung-ke-gedung. Yang pertama disebut Point-to-point (P2P) dan yang kedua adalah Point-to-Multi-Point (P2MP). Di Indonesia, kita mengadopsi batasan EIRP yang berbeda antara bagian sambungan Point-to-Point (P2P) dan sambungan Point-to-Multi-Point (P2MP) menjadi 36 dBm dan 30 dBm.

Gambar 2.12: Jaringan wireless P2P antar gedung [12]

Pada sambungan P2P hanya untuk koneksi antar dua gedung saja dan tidak bisa mengkoneksikan antar beberapa gedung, dengan memanfaatkan antena Omnidirectional dan memposisikan antena tersebut pada tengah-tengah sebagai sentral di sekitar gedung maka sambungan P2P dapat menjadi P2MP yang memungkinkan terkoneksinya antar beberapa gedung atau loebih dari dua gedung.

21

Gambar 2.13: Jaringan wireless P2MP antar gedung [12]

22

----------- halaman ini sengaja dikosongkan

B A B 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

ANTENA OMNIDIRECTIONAL 2.4 GHz 3.1 U M U M

Pada bab ini akan diberikan teori perancangan dan pembuatan antena Omnidirectional 2,4 GHz, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, diantaranya adalah perhitungan ½ λ (panjang gelombang) untuk menentukan panjang tiap segmen antena Omnidirectional akan bekerja pada frekuensi 2,4 GHz dan perhitungan jumlah segmen antena yang menentukan gain dari antena tersebut. Kedua parameter itu sangat menentukan dalam mendisain sebuah antena Omnidirectional 2,4 GHz, apabila terjadi kesalahan dalam perancangan, maka karakteristik antena akan tidak sesuai dengan apa yang sudah diharapkan. Untuk itu diperlukan perancangan dan perhitungan yang teliti sebelum membuat antena tersebut.

Pada bagian lain, diberikan tentang pengukuran parameter dan analisa terhadap antena Omnidirectional 2,4 GHz yang sudah dicanangkan. 3.2 STRUKTUR ANTENA

Dalam bab ini akan dibahas struktur atau bahan dasar dari antena Omnidirectional 2,4 GHz yang akan dibuat, dalam pembuatannya tidak diperlukan menggunakan peralatan spesial, sehingga tidak banyak makan biaya. Disain antena Omnidirectional vertical collinear dipole cocok untuk WiFi compatible hardware dengan konektor antena eksternal.

Gambar 3.1: Kabel koaxial tipe RG-214

23

24

Antena Omnidirectional 2,4 GHz ini terbuat dari kabel RG-214,

karena kabel RG-213 tidak dijumpai dipasaran. Pada Gambar 3.1 memperlihatkan lapisan dari kabel RG-214 mulai dari lapisan paling luar sampai intinya. Diketahui dari laporan data (datasheet) memiliki velocity factor sebesar 0,66 dan impedansinya sebesar 50 Ω. Besaran ini sudah cukup memenuhi syarat untuk merancang antena, sehingga RG-214 digunakan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.

(a) (b)

Gambar 3.2: Konektor kabel koaxial N-type: (a) Male N-connector; (b) Female N-connector.

Adapun beberapa tipe konektor untuk kabel koaxial antara lain: BNC, TNC, N-Type, SMA, MCX, MMCX, TWINAX, FME, UHF dan lain sebagainya. Pada Tugas Akhir ini, digunakan N-type sebagai konektor pada ujung antena. N-type memiliki 2 macam yaitu: male dan female, untuk Tugas Akhir ini dipilih Female N-connector sebagai konektor dari ujung antena, dikarenakan pigtail yang berguna sebagai penghubung antara PCMCIA card dengan antena eksternal menggunakan Male N-connector. Berikut ini gambar kabel pigtail yang digunakan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini:

25

Gambar 3.3: Kabel Pigtail 3.3 PERHITUNGAN PANJANG GELOMBANG UNTUK TIAP-

TIAP SEGMEN ANTENA Untuk mendisain sebuah antena vertical collinear membutuhkan

sedikit beberapa perhitungan yaitu panjang gelombang untuk menentukan panjang tiap segman/susunan dan jumlah segmen yang menentukan gain dari antena.

Gambar 3.4: Disain antena Omnidirectional 2,4 GHz [1]

Pada Gambar 3.4 di atas merupakan disain keseluruhan dari antena Omnidirectional yang akan dirancang terdiri dari 8 segmen dan menjelaskan bahwa ¼ λ (panjang gelombang) terletak di atas dan N-connector di bawahnya dan setiap segmennya ialah ½ λ.

Setiap segmen dari antena ialah ½ λ yang panjangnya dipengaruhi oleh faktor pengali dari kabel RG-214 dengan nama lain Velocity Factor (VF), setelah diketahui bila Velocity Factor kabel RG-214 ialah 0.66 dan impedansinya 50 Ω (ohm). Maka perhitungan untuk mencari panjang tiap segmennya menggunakan persamaan seperti pada Persamaan 2.10, Jadi untuk mengetahui besar ½ λ dari persamaan di atas [1]:

f

c×

=2

2/1 λ (3.1)

Persamaan diatas belum termasuk Velocity Factor dari kabel RG-

214, maka untuk mengetahui panjang tiap segmennya menggunakan persamaan [1]:

f

c××

=266,02/1 λ (3.2)

Setelah diketahui harga c = 3 x 108 m/s dan frekuensi harus diambil

dari frekuensi tengah dari range frekuensi standar protokol 802.11 yaitu 2,4000-2,4835 GHz agar antena dapat bekerja optimal pada frekuensi

26

2,4 GHz menurut standar tersebut, maka frekuensi tengah dari range frekuensi standar 802.11 adalah:

2

___ lowfreqhighfreqfreqcenter −= (3.3)

Maka perhitungan frekuensi tengah range frekuensi standar protokol

802.11 ialah:

GHzfreqcenter 441,22

4000,24835,2_ =−

=

Maka perhitungan akhir untuk menentukan panjang gelombang ½ λ

pada tiap segmen antena dalam satuan mm:

mmm 5,400405,010.441,22

10.366,02/1 9

8

==×

×=λ

Jadi panjang setiap segmen antena yang akan dirancang untuk ½ λ

ialah 40,5 mm. 3.4 PERANCANGAN ANTENA

Setelah diketahui panjang ½ λ (panjang gelombang) untuk setiap segmen antena, maka langkah selanjutnya adalah merancang antena, prosedur perancangan antena Omnidirectional 2,4 GHz, sebagai berikut: • Pertama, potong tiap segmennya

Dengan menggunakan alat bantu seperti junior hacksaw atau yang lainnya seperti pisau atau karter, untuk memudahkan pemotongan kabel RG-214 menjadi beberapa segmen dan menguliti lapisannya sehingga panjang lapisan kabel tidak termasuk inti tembaga menjadi 37 mm seperti pada Gambar 3.5.

Ketika merancang antena tersebut, panjang tiap segmen dari RG-214 tidak harus dengan besaran pasti dengan kata lain dapat menggunakan besaran nilai pendekatan / pembulatan dan perlu di diperhatikan adalah panjang tiap segmennya adalah ½ λ yang sudah diketahui pada perhitungan sebelumnya adalah 40,5 mm.

27

Gambar 3.5: Panjang tiap segmen [1]

Potong kabel menjadi 37 mm dengan 6 mm untuk ujung inti kabel, jika membolehkan 1 mm untuk lebar karter (pemotong kabel) ketika memotong pemisahan segmennya, jadi butuh 37+6+6+1=50 mm atau 5 cm untuk tiap panjang segmennnya, sehingga panjang antena Omnidirectional yang dibuat adalah 8 segmen + ¼λ sekitar 420 mm.

Cara yang terbaik untuk memulai pemotongan tiap segmennya dari kabel RG-214, dapat dilihat pada Gambar 3.6 di bawah ini, gambar tersebut menunjukkan metode pemotongan kabel yang sudah sesuai dengan pengukuran yang diharapkan, ditujukan agar memudahkan untuk memulai memotong tiap segmen antena.

Gambar 3.6: Metode pemotongan tiap segmen kabel koaxial [1] • Kedua, sambung tiap segmen

Pada tahap ini, kita akan mengupas lapisan paling luar dari kabel dengan kupasan menyerupai huruf V, yang mana di daerah itu ditujukan untuk menyambung tiap segmennya dengan timah solder, untuk lebih jelasnya dapat dilihatkan Gambar 3.7 dan Gambar 3.8.

28

Gambar 3.7: Cara mengupas lapisan luar kabel koaxial [1]

Gambar 3.8: Penyambungan tiap segmen dengan timah solder [1]

Ketika mensolder tiap segmennya secara bersamaan, kita harus mempertimbangkan jarak antar sambungannya agar panjang tiap segmen 40,5 mm seperti halnya perhitungan sebelumnya.

Gambar 3.9: Panjang tiap segmen antenna [1]

• Ketiga, pemasangan konektor Inilah tahap akhir dari perancangan antena Omnidirectional 2,4

GHz, yaitu memasang ujung bawah dari kabel RG-214 dengan konektor female N-type.

Dari ketiga tahap perancangan antena Omnidirectional 2,4 GHz,

maka akan didapat hasil dari antena tersebut seperti pada Gambar 1.1, yang tersusun dari 8 segmen. Selanjutnya untuk menguatkan konstruksi

29

antena, maka antena perlu dilapisi pipa PVC (paralon) berdiameter 3/4’’ yang berguna sebagai selubung antena, selanjutnya lapisan luar konektor antena dan pipa PVC harus melekat dengan cara memberi lem PVC untuk bagian tersebut. Dimaksudkan agar sambungan tiap segmen antena tidak mudah patah dan lebih kokoh karena sudah dilindungi oleh pipa PVC. Untuk memilih jenis pipa PVC ini hendaknya dipilih yang setipis mungkin agar redaman yang terjadi bisa terabaikan.

Dalam pengerjaan Tugas Akhir ini, dibuatlah dua antena Omnidirectional dengan gain yang berbeda dan tentunya dengan banyak segmen yang berbeda pula, misalnya antena yang satu 8 segmen dan yang satunya lagi 4 segmen. Berikut ini adalah gambar antena Omnidirectional yang sudah diselubungi pipa PVC.

Gambar 3.10: Antena Omnidirectional 8-segmen dan 4-segmen dengan selubung pipa PVC

Agar antenna dapat berdiri tegak, maka diberikan kaki model tripod

yang berguna untuk menyangga antenna supaya dapat berdiri tegak.

Gambar 3.11: Hasil akhir antenna Omnidirectional 8-segmen dan 4-segmen

Dengan tripod sebagai penyangga.

30

Tahap selanjutnya seusai melakukan perancangan yaitu pengukuran dan pengujian antena agar dapat memperoleh syarat-syarat antena Omnidirectional 2,4 GHz yang baik. Adapun syarat-syarat antena yang baik antara lain:

1. Dapat memancarkan dan menerima energi gelombang radio dengan frekuensi 2,4 GHz dan pola radiasi yang sesuai dengan aplikasi yang dibutuhkan.

2. Impedansi Input yang sesuai (matched) dengan impedansi karakteristik kabel pencatunya (SWR < 2).

B A B 4 PENGUKURAN PARAMETER ANTENA DAN

ANALISA 4.1 U M U M

Setelah menjalani proses perancangan dan pembuatan antena Omnidirectional, proses berikutnya adalah pengujian atau pengukuran beberapa parameter antena yang dibutuhkan untuk mengetahui apakah antena yang sudah dirancang memenuhi standar antena Omnidirectional 2,4 GHz dan layak untuk digunakan pada komunikasi data atau jaringan komputer secara wireless dengan frekuensi 2,4 GHz.

Ada beberapa parameter antena yang diukur untuk menunjukkan karakteristik serta kemampuan kerja dari antena, antara lain: pola radiasi, F/B ratio, cross polarization, gain dan SWR. 4.2 PENGUKURAN POLA RADIASI ANTENA

Tujuan utama untuk mengukur pola radiasi antena Omnidirectional yang sudah dibuat ialah untuk mengetahui bentuk pola radiasi dari antena Omnidirectional yang diharapkan seperti sebelumnya yaitu menyebar ke segala arah.

Terdapat beberapa jenis pola radiasi, antara lain dinyatakan dalam pola kerapatan daya (W/m2) serta pola kuat medan (A/m). Secara ideal, antena penerima dapat digunakan sabagai antena pemancar dengan sifat yang sama (prinsip reprositas). Untuk memudahkan pengukuran, maka antena Omnidirectional digunakan sebagai antena penerima dengan memakai asumsi prinsip reprositas.

Pengukuran pola radiasi antena Omnidirectional yang sudah dibuat disini dimaksudkan untuk mengetahui seberapa jauh hasil ketepatan dari perancangan pembuatan antena yang sudah dilakukan bahwa bentuk pola radiasinya harus Omnidirectional (menyebar ke segala arah) pada pola radiasi bidang magnet (H) sedangkan untuk bidang listrik (E) pancaran radiasi antena akan tinggi pada posisi 00 / 1800 dan sebaliknya pancaran radiasi antena akan rendah pada posisi 900 / 2700.

Untuk mendapatkan hasil yang baik dari pengukuran pola radiasi ada beberapa hal yang harus diperhatikan adalah menghindari gangguan pantulan dari benda disekitar pengukuran, tinggi antena default sebagai pemancar di sisi Access Point dengan antena Omnidirectional yang diukur sebagai penerima di sisi laptop haruslah sejajar dan lurus. Pola

31

32

radiasi suatu antena merupakan karakteristik yang menggambarkan sifat radiasi antena pada medan jauh sebagai fungsi dari arah.

Arah disini adalah memutar antena penerima dari posisi 00 sampai 3600, baik pada bidang H maupun pada bidang E, untuk mengukur pola rdiasi pada bidang H antena diputar secara horisontal dan posisi antena tetap berdiri tegak selama perputaran antena berlangsung, sedangkan untuk mengukur pola radiasi bidang E antena diputar secara vertikal dan posisi antena yang berdiri tegak pada sudut 00 akan terbalik pada posisi antena pada sudut 1800.

Untuk mengukur suatu bentuk pola radiasi suatu antena yang sudah dibuat, maka antena tersebut dipakai sebagai antena penerima, dengan menggunakan bantuan laptop dan ditambahkan PCMCIA card lucent technologies standar protokol 802.11b dengan frekuensi 2,4 GHz beserta kabel pigtailnya yang berguna untuk menghubungkan antena eksternal dengan card tersebut yang sudah terhubung dengan laptop. Setelah antena sudah terhubung dengan PCMCIA card, maka level daya akan nampak di layar laptop dengan bantuan software wireless monitor berupa unit dBm. Pada pengukuran ini antena pemancar menggunakan antena yang sudah terpasang oleh access point D-link (DWL_2100AP) standar protokol 802.11g dengan frekuensi 2,4 GHz.

Peralatan yang digunakan untuk pengukuran parameter antena adalah sebagai berikut:

• Laptop Pada pengerjaan Tugas Akhir ini, sangat memperdayagunakan laptop/notebook dilengkapi dengan software wireless monitor yang berguna untuk memonitor aktifitas wireless-LAN yang terjadi, sehingga dapat mengukur level sinyal dalam unit dBm.

Gambar 4.1: Tampilan wireless monitor pada laptop

33

• PCMCIA card Pada umumnya semua laptop/notebook disertai slot PCMCIA, yang berguna sebagai tempat pemasangan (slot) PCMCIA card wireless-LAN. PCMCIA card terdiri dari 2 macam yaitu: PCMCIA card support dengan antena eksternal dan PCMCIA card yang tidak support. Ciri-ciri dari PCMCIA card yang support dengan antena ditandai dengan adanya konektor female MC-card yang terletak di ujung card dan untuk PCMCIA card yang tidak support dengan antena eksternal tidak ada konektor female MC-card. Pada Tugas Akhir ini, dipakai PCMCIA card produk lucent technologies yang berlabel Orinoco dengan standar IEEE 802.11b, dikarenakan jenis PCMCIA card ini support dengan antena eksternal dan bekerja pada frekuensi 2,4 GHz, dimaksudkan demikian agar dapat mengukur level daya yang diterima oleh antena dengan frekuensi 2,4 GHz.

Gambar 4.2: PCMCIA card Gambar 4.3 memperlihatkan sebuah laptop yang sudah terpasang dengan PCMCIA card, diujung card terdapat dua indikator led, dan led tersebut akan menyala apabila card tersebut mulai terdeteksi oleh laptop, dan sebaliknya jika led tidak menyala maka card tersebut belum terdeteksi oleh laptop atau belum bisa untuk digunakan karena laptop belum mangenali driver dari card tersebut atau bisa juga card belum terpasang pada laptop.

34

Gambar 4.3: Laptop yang sudah terpasang PCMCIA card

• Access Point

Alat ini sering digunakan sebagai piranti server pada jaringan W-LAN. Dan biasanya diletakkan di langit-langit dalam ruangan W-LAN indoor. Alat ini dapat menyalurkan data secara wireless dari PC ke PC secara infrastruktur. Access point (AP) ini disertai adaptor sebagai pencatu daya dari alat tersebut, juga tersedia kabel UTP agar dapat terhubung secara wired dan antena eksternal dengan gain 2 dBi. Ada 3 indikator led di pinggir alat ini terdiri dari: Power, LAN dan WLAN. Led pada power menyala memberitahukan AP tercatu oleh listrik melalui adaptor, led pada LAN menyala memberitahukan AP terhubung secara wired melalui kabel UTP dan led pada WLAN memberitahukan AP terhubung secara wireless dengan piranti lain.

Gambar 4.4: Access point D-Link tipe DWL_2100AP

35

Pada Tugas Akhir ini, menggunakan AP produk D-link tipe DWL_2100AP standar IEEE 802.11g dengan frekuensi 2,4 GHz. Sebuah AP dapat dikoneksikan secara wireless dengan PCMCIA card yang terhubung dengan laptop sebagai client dan AP sendiri berperan sebagai server dari komunikasi wireless tersebut, tentunya dengan frekuensi yang sama yaitu 2,4 GHz. Setelah itu aktifitas wireless dapat di monitor melalui laptop. Hal yang perlu diperhatikan sebelum menggunakan AP untuk koneksi antar jaringan komputer secara wireless adalah SSID (Service Set IDentifier). Adapun cara untuk mengeset AP sehingga dapat mengeset SSID dan alamat IP dari AP tersebut, berikut ini adalah cara mengeset SSID dan alamat IP D-Link DWL_2100AP: 1. Set alamat IP pada komputer menjadi 192.168.0.51

netmask 255.255.255.0 2. Membuka Internet Explorer / Mozilla / Opera atau

browser lainnya. Lalu mengetik pada ruang browse http://192.168.0.50/.

Gambar 4.5: Tampilan html pada DWL-2100AP untuk pengesetan SSID

36

3. Setelah itu masukkan admin dan password, jika benar maka muncul tampilan seperti pada Gambar 4.5, lalu klik Wireless Home dan pada menu SSID yaitu pemberian nama SSID pada AP, kita dapat memberi nama yang kita suka.

Gambar 4.6: Tampilan html pada DWL-2100AP untuk pengesetan IP 4. Selesai memberi nama SSID maka selanjutnya, memberi

nomer alamat IP pada AP dengan mengklik LAN Home dan pada menu IP address dan Subnet Mask, isi alamat IP dan netmask-nya.

• Kabel Pigtail

Kabel ini digunakan untuk menghubungkan antara antena Omnidirectional yang sudah dibuat dengan PCMCIA card, agar antena tersebut dapat di ukur level daya maka antenna harus terhubung oleh PCMCIA card. Pigtail merupakan kabel yang berdiameter relatif kecil sepereti ekor babi yang terdiri dari sambungan antara konektor tipe male MC-card dan konektor tipe male N-type, dimana konektor tipe male MC-card untuk menghubungkan pigtail dengan PCMCIA card dan konektor tipe male N-type untuk

37

menghubungkan pigtail dengan antena. Gambar kabel ini dapat di lihat pada Gambar 3.3.

4.2.1 Pengukuran pola radiasi bidang E dan H

Langkah-langkah yang harus dilakukan dalam melakukan pengukuran pola radiasi bidang E dan H adalah:

1. Rangkailah peralatan-peralatan seperti Gambar 4.9, dengan menghubungkan penyambungnya (konektor) kabel yang digunakan.

2. Nyalakan laptop dan pasangkan PCMCIA card pada slot yang tersedia, pastikan antena dan PCMCIA card sudah benar-benar terhubung dengan menggunakan kabel pigtail.

3. Nyalakan Access Point (AP), pastikan indikasi led pada power menyala.

4. Mengeset alamat IP pada laptop, berikut ini ada 2 cara mengeset alamat IP yaitu secara DHCP dan secara manual yang dapat dioperasikan di sistem operasi Windows XP atau Linux, berikut ini adalah cara mengeset alamat IP menggunakan sistem operasi Windows XP atau Linux pada laptop antara lain: a. Mengeset alamat IP menggunakan sistem operasi

Linux, pertama buka terminal lalu ketik: #iwconfig eth2 essid sailendra Perintah ini digunakan untuk mengoneksikan antara laptop sebagai client dengan AP sebagai server secara wireless, yang SSID-nya bernama sailendra. Selanjutnya untuk mengeset alamat IP secara DHCP ialah dengan mengetikkan: #dhclient eth2 Atau cara mengeset alamat IP secara manual-nya ketik: #ifconfig eth2 192.168.0.51 netmask 255.255.255.0

b. Mengeset alamat IP menggunakan sistem operasi Windows XP, pertama–tama buka wireless network connection status seperti Gambar 4.7, Setelah itu klik Properties lalu klik dua kali Internet Protocol (TCP/IP) maka tampilannya nampak seperti pada Gambar 4.8, selanjutnya klik pilihan opsi obtain an IP address automatically dan opsi obtain DNS server automatically lalu klik OK.

38

Atau cara mengeset alamat IP secara manual-nya klik opsi use the following IP address ketik 192.168.0.52 pada IP address dan 255.255.255.0 pada Subnet mask lalu klik OK.

Gambar 4.7: Tampilan wireless network connection status pada Windows XP

Gambar 4.8: Tampilan Internet Protocol (TCP/IP) Properties

pada Windows XP

Setelah selesai mengeset alamat IP langkah selanjutnya klik View Wireless Network pada wireless network connection status seperti Gambar

39

4.7 di atas. Setelah itu, pada list View Wireless Network pilih sailendra dan klik connect.

Catatan: Alamat IP dapat diset secara DHCP hanya apabila AP terhubung dengan jaringan internet, jika tidak alamat IP diset secara manual.

Gambar 4.9: Metode pengukuran pola radiasi antena

5. Setelah berhasil mengeset alamat IP pada laptop maka led pada PCMCIA card akan menyala dan menandakan card tersebut sudah siap digunakan, maka langkah selanjutnya adalah mengeksekusi program wireless monitor agar aktifitas wireless dapat segera diketahui level sinyalnya. Berikut ini adalah cara untuk menjalankan wireless monitor pada sistem operasi Windows XP atau Linux antara lain: a. Sistem operasi Linux dengan mengetikkan pada

terminal: #wavemon Maka pada terminal/console akan muncul tampilan seperti pada gambar 4.1 di atas.

b. Sistem operasi Windows XP. pertama-tama install driver pada PCMCIA card Orinoco, lalu install juga software truelaunchbar v3.2 yang tersedia fitur Wirelessmon di dalam dengan cara melanjutkan dengan menginstall tlbwlmon.exe. Setelah berhasil menginstall program tersebut gerakan kursor mouse pada toolbar sebelah start menu. Maka dengan segera

40

akan diketahui level sinyal dalam unit dBm seperti pada Gambar 4.10 berikut:

(a)

(b)

Gambar 4.10: Tampilan Truelaunchbar v3.2 pada Windows XP

(a) PCMCIA card belum terpasang atau belum terdeteksi (b) PCMCIA card yang sudah terpasang dan terdeteksi

6. Catatlah nilai level dBm yang tertera pada laptop pada sudut 00 atau pada posisi antena berdiri tegak.

7. Putarlah posisi antena menjadi 100, 200, 300, .... , 3600

dengan aturan seperti pada Gambar 4.11, lalu catat nilai level dBm ke dalam tabel pada posisi sudut tersebut, untuk mendapatkan hasil pola radiasi bidang H.

8. Setelah mendapatkan nilai tersebut konversi level dalam unit dBm tersebut menjadi satuan milliwatt menggunakan Persamaan 2.8 dan selanjutnya, nilai satuan miliwatt tersebut dapat dinormalisasi dengan nilai level terbesar.

9. Bukalah software mathlab pada windows untuk membantu mengetahui hasil gambar pola radiasi dari hasil data secara mudah dan cepat berdasarkan pada data yang sudah diambil dari posisi sudut 00 sampai 3600 pada level sinyal pola radiasi bidang H, dengan mengetikkan program: sudut=0:10:360; radian=sudut*2*pi/360;

41

data=[1,0.794328231,0.794328231,1,0.794328231,1,1,0.794328231,0.794328231,1,0.794328231,0.794328231,0.794328231,1,1,1,1,0.794328231,1,0.794328231,0.794328231,1,1,1,1,1,1,1,0.794328231,0.794328231,1,1,0.794328231,1,1,0.794328231,1]; polar(radian,data)

Catatan: data=[...., ....]; diisikan hasil dari data percobaan level sinyal yang sudah ternormalisasi oleh nilai yang tertinggi.

10. Setelah mendapatkan gambar grafik pola radiasi untuk bidang H, maka ulangi langkah percobaan 1 - 6.

11. Putarlah posisi antena menjadi 100, 200, 300, .... , 3600 dengan aturan seperti pada Gambar 4.12, lalu catat nilai level dBm ke dalam tabel pada posisi sudut tersebut, untuk mendapatkan hasil pola radiasi bidang E.

12. Ulangi langkah percobaan 8, dan buka software mathlab seperti langkah percobaan 9 untuk hasil data level sinyal pola radiasi bidang E. Ketiklah program yang sama dengan langkah 9, hanya saja pada data=[...., ....]; diisikan hasil dari data percobaan level sinyal untuk pola radiasi bidang E yang sudah ternormalisasi.

Gambar 4.11: Rotasi antena untuk pola radiasi bidang H

42

Gambar 4.12: Rotasi antena pada pola radiasi bidang E 4.2.2 Hasil pengukuran pola radiasi bidang E dan H

Setelah melalui langkah-langkah pengukuran pola radiasi antena Omnidirectional 2,4 GHz pada bidang E dan H, maka dapat diketahui bentuk pola radiasi yang diperoleh dari pengukuran level sinyal antena dan data pengukuran tersebut dinormalisasi, dan setelah itu diproses menggunakan software mathlab. Data hasil pengukuran serta normalisasi selengkapnya dapat dilihat pada bab lampiran.

Bidang H untuk antena 8-segmen

0.2

0.4

0.6

0.8

1

30

210

60

240

90

270

120

300

150

330

180 0

43

Bidang E untuk antena 8-segmen

0.2

0.4

0.6

0.8

1

30

210

60

240

90

270

120

300

150

330

180 0

Gambar 4.13: Pola radiasi antena Omnidirectional dengan 2,4 GHz jumlah segmen 8

Dilihat dari grafik polar pada Gambar 4.13 di atas, pola radiasi

bidang H menyebar ke segala arah. Data pengukuran dapat dilihat pada Lampiran B dan setelah itu data tersebut diproses dengan menggunakan software matlab seperti pada langkah 9 pengukuran pola radiasi. Tampak pada hasil pengukuran pola radiasi bidang H pada bab Lampiran B nilai level sinyal berkisar -48 dBm dan -49 dBm, hal ini membuat gambar grafik bidang H pada pengukuran pola radiasi Gambar 4.13 tidak 100% Omni (pola radiasi yang menyebar).

Sedangkan untuk pola radiasi bidang E pada Gambar 4.13 diambil dari data pada Lampiran C, dilihat dari data tersebut nilai level sinyal tertinggi pada sudut 00 dan 1800 yaitu -49 dBm, sehingga membuat sudut 00 dan 1800 nampak seperti sudut lancip pada grafik polar bidang E pada antena 8-segmen. Dimana sudut 00 pada bidang E diasumsikan posisi antena berdiri tegak lurus pada permukaan bumi dengan posisi konektor di bawah, sedangkan sudut 1800 posisi konektor diatas.

44

Bidang H untuk antena 4-segmen

0.2

0.4

0.6

0.8

1

30

210

60

240

90

270

120

300

150

330

180 0

Bidang E untuk antena 4-segmen

0.2

0.4

0.6

0.8

1

30

210

60

240

90

270

120

300

150

330

180 0

Gambar 4.14: Pola radiasi antena Omnidirectional 2,4 GHz dengan jumlah segmen 4

Dilihat dari grafik polar pada Gambar 4.14 di atas, pola radiasi

bidang H antena 4-segmen hampir sama dengan antena 8-segmen, hanya saja untuk antena 4-segmen lebih bagus dengan nilai level sinyalnya -52 dBm dan -53 dBm dilihat pada Lampiran E pada pengukuran pola radiasi ini juga tidak 100%.

45

Sedangkan untuk pola radiasi bidang E pada Gambar 4.13 diambil dari data pada Lampiran C, dilihat dari data tersebut nilai level sinyal tertinggi pada sudut 00, 100, 1800, 1900 dan 3500. Kelima sudut tersebut mewakili level sinyal sebesar -52 dBm, sehingga menjadikan grafik polar bidang E antena 4-segmen tidak memiliki sudut lancip seperti pada grafik polar bidang E antena 8-segmen. 4.2.3 Pengukuran front to back ratio

Front to back ratio (F/B ratio) merupakan parameter untuk mengukur perbandingan daya yang dihasilkan antena penerima, yaitu mengukur perbandingan daya pada maksimum dari level penerimaan dengan arah berlawanan (±180o). Pada pengukuran F/B ratio, alat yang digunakan sama halnya pada saat pengukuran pola radiasi, begitu juga dengan rangkaian peralatannya seperti Gambar 4.9 dan data pengukurannya bisa diambilkan dari data pengukuran pola radiasi bidang H.

Setelah diperoleh data tersebut kemudian harga dari F/B ratio didapatkan dengan menggunakan persamaan berikut: F/B ratio (dB) = P(0o)(dBm) – P(180o)(dBm) (4.1)

Untuk mengonversi unit dB dalam satuan daya (W) dengan menggunakan persamaan berikut:

dB = 10 log P(watt) (4.2)

Dilihat dari Persamaan 4.2 di atas, maka unit dB tersebut dapat dikonversi dalam tegangan (V) seperti pada persamaan berikut:

dB = 20 log V(volt) (4.3)

Pada pengukuran F/B Ratio antena Omnidirectional 2,4 GHz ini, dapat dilihat pada tabel berikut:

46

Tabel 4.1 Hasil pengukuran F/B Ratio

Level Penerimaan F/B ratio

NO

Jumlah Segmen Antena Omni-

Directional 2,4 GHz

Posisi Depan P(0o)

(-dBm)

Posisi Belakang P(180o) (-dBm)

Antena Omni-

Directional (dBm)

1 8 -48 -48 0 2 4 -52 -52 0

Jika harga unit F/B ratio (dB) yang di ambil dari tabel 4.1 di atas,

dirubah ke dalam satuan daya (W) dengan Persamaan (4.2) dan ke dalam satuan tegangan (V) dengan Persamaan (4.3) maka:

8-Segmen

4-Segmen

dB = 10 log P(watt) 0 = 10 log P(watt) P = 1 W dB = 20 log V(volt) 0 = 20 log V(volt) V = 1 Volt

dB = 10 log P(watt) 0 = 10 log P(watt) P = 1 W dB = 20 log V(volt) 0 = 20 log V(volt) V = 1 Volt

4.2.4 Pengukuran cross polarization

Cross Polarization merupakan parameter untuk mengukur perbandingan daya yang dihasilkan antena penerima, yaitu mengukur perbandingan daya pada maksimum dari level penerimaan dengan arah vertikal (00) dan horisontal (90o). Pada pengukuran cross polarization seperti pengukuran F/B ratio atau pola radiasi, hanya saja harga dari cross polarization didapatkan dengan menggunakan persamaan berikut : Cross Polarization (dB) = P(0o)(dBm) – P(90o)(dBm) (4.5)

Pada pengukuran Cross Polarization antena Omnidirectional 2,4

GHz ini, dapat dilihat pada tabel berikut:

47

Tabel 4.2 Hasil pengukuran Cross Polarization

Level Penerimaan Cross Polarization

NO

Jumlah Segmen Antena Omni-

Directional 2,4 GHz

Posisi Vertikal

P(0o) (dBm)

Posisi Horisontal

P(90o) (dBm)

Antena Omni-

Directional (dB)

1 8 -49 -81 32 2 4 -52 -66 14

Jika harga unit Cross Polarization (dB) yang di ambil dari tabel 4.2

di atas, dirubah ke dalam satuan daya (W) dengan Persamaan (4.2) dan ke dalam satuan tegangan (V) dengan Persamaan (4.3) maka:

8-Segmen 4-Segmen

dB = 10 log P(watt) 32 = 10 log P(watt) P(watt) = 1584,89 W dB = 20 log V(volt) 32 = 20 log V(volt) V(volt) = 39,81 V

dB = 10 log P(watt) 14 = 10 log P(watt) P(watt) = 25,11 W dB = 20 log V(volt) 14 = 20 log V(volt) V(volt) = 5.01 V

4.3 PENGUKURAN GAIN

Untuk pengukuran gain maksimum antena Omnidirectional ini dengan membandingkan antena yang akan diukur dengan antena standar yang tentunya memiliki gain yang standard, dalam pengukuran ini digunakan antena standar berupa antena Horn produk SCHWARZBECK MESS – ELEKTRONIK yang sudah terkalibrasi dengan range frekuensi kerja 1 GHz – 18 GHz dengan gain yaitu 10,41 dBi untuk frekuensi 2,4 GHz.

Gambar 4.15: Antena Horn (standar) frekuensi 1-18 GHz

48

Alat-alat yang digunakan dalam pengukuran gain: Pada pemancar

• Access Point DWL 2100AP 802.11g • Default default DWL 2100AP • Adaptor

Pada penerima • Antena Omnidirectional 2,4 GHz yang sudah dirancang. • Antena Horn SCHWARZBECK MESS – ELEKTRONIK

frekuensi 1 GHz – 18GHz • Laptop • PCMCIA Orinoco card 802.11b • Kabel Pigtail

Pada antena standart sudah diketahui gain-nya, yaitu pada frekuensi

2,4 GHz sebesar 10,41 dBi dan persamaan untuk mengukur gain antena yang akan diukur adalah: Ga(dBi) = Pa(dBm) – Ps(dBm) + Gs(dBi) (4.1) Dimana: Ga = Gain antena yang sudah dirancang (dBi) Pa = Level penerima antena yang sudah dirancang (dBm) Gs = Gain antena standard (dBi) Ps = Level penerima antena standard (dBm)

Gambar 4.16: Pengukuran gain untuk antena horn

Langkah-langkah pengukuran gain antena: 1. Merangkai peralatan seperti pada Gambar 4.14 dengan jarak

yang sudah ditentukan. 2. Ulangi seperti langkah 2 – 5 pada pengukuran pola radiasi.

49

3. Mencatat hasil dBm pada display laptop untuk pengukuran antena horn (standar) dengan arah direktivitasnya yang sesuai.

4. Setelah mencatatkan nilai pengukuran dBm pada laptop untuk Tabel 4.3, ganti antena horn (standar) dengan antena Omnidirectional yang sudah dirancang dengan jarak yang sama.

5. Mencatat hasil dBm pada display laptop untuk pengukuran antena Omnidirectional pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Hasil pengukuran gain pada frekuensi 2,4 GHz

Level Penerimaan Gain

NO

Jumlah Segmen Antena Omni-

Directional 2,4 GHz

Antena Omni-

Directional Pa (-dBm)

Antena Dipole

Standard Ps (-dBm)

Antena Standar

(Gs) (dBi)

Antena Omni-

Directional (Ga) (dBi)

1 8 -45 -40 10,41 5.41 2 4 -47 -40 10,41 3.41

4.4 PENGUKURAN VSWR DAN IMPEDANSI INPUT

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) dan impedansi input merupakan parameter yang mengindikasikan kesesuaian sebuah antena terhadap saluran transmisi dan frekuensi kerjanya, sehingga mempengaruhi daya yang diterima. Pada pengukuran ini menggunakan Network Analyzer (NA) 8753ES untuk mendapatkan nilai VSWR dan impedansi input antena Omnidirectional.

Gambar 4.17: Network Analyzer 8753ES

50

Peralatan yang digunakan pada pengukuran VSWR dan impedansi input:

• Network Analyzer (NA) 8753ES • Antena Omnidirectional 2,4 GHz • Kabel Koaxial • Kamera digital

Gambar 4.18: Rangkaian pengukuran VSWR dan Impedansi Input

Langkah-langkah pengukuran VSWR dan impedansi input:: 1. Merangkai peralatan seperti pada Gambar 4.15. 2. Menghidupkan dan mengalibrasi NA seperti pada lampiran E. 3. Menghubungkan antena Omnidirectional yang sudah dirancang

dengan NA menggunakan kabel koaxial. 4. Mengambil gambar dari display NA untuk nilai VSWR dengan

mode diagram rectanguler menggunakan kamera digital. 5. Mengambil gambar dari display NA untuk nilai impedansi

input dengan mode diagram smith-chart menggunakan kamera digital.

4.4.1 Hasil pengukuran VSWR

Dari data yang diperoleh antara range frekuensi 1,35 GHz – 1,45 GHz maka dapat diketahui pada frekuensi 2,4 GHz diperoleh nilai VSWR yang paling rendah tentunya kurang dari 2 untuk antena Omnidirectional yang akan di ukur. Dengan menggunakan mode

51

rectangular pada NA, nilai VSWR dapat diketahui untuk 8-segmen adalah 1,7136.

Gambar 4.19: Hasil Pengukuran SWR untuk antena Omnidirectional 2,4 GHz 8-segmen

Sedangkan hasil pengukuran VSWR dapat diketahui untuk 4-

segmen adalah 1,8504.

Gambar 4.20: Hasil Pengukuran SWR untuk antena Omnidirectional 2,4 GHz 4-segmen

52

4.4.2 Hasil pengukuran impedansi input Dari pembacaan data pada mode smitch-chart dan keterangan lebih

jelasnya tentang gambar mode smitch-chart pada Network Analyzer (NA) dapat dilihat pada Gambar 4.22.

Setelah dilakukan pengukuran impedansi input untuk 8-segmen tampak pada display NA sekitar 71,570 Ω + j33,016 Ω.

Gambar 4.21: Hasil pengukuran impedansi input untuk antena Omnidirectional 2,4 GHz 8-segmen.

Dilihat dari pengukuran NA mode smith chart yang sebelumnya

diset range frekuensinya antara 1,35 GHz – 1,45 GHz, maka untuk frekuensi 2,4 GHz berada di tengah-tengah. Gambar setengah lingkaran kuning pada display NA mempresentasikan range frekuensi antara 1,35 GHz – 1,45 GHz dan nampak frekuensi 2,4 GHz berada di tengah-tengah ditandai dengan Marker 1.

Nilai diatas gambar grafik smith chart merupakan besaran impedansi input antena yang telah diukur dalam bilangan komplek. Nilai real berada disebelah pinggir kiri dan nilai imajiner berada di tengah sedangkan yang di pinggir kanan adalah nilai induktansi (L).

53

Gambar 4.22: Keterangan display mode smith chart pada NA

Sedangkan pengukuran impedansi input untuk 4-segmen pada mode smitch-chart adalah 73,633 Ω + j40,172Ω.

Gambar 4.23: Hasil pengukuran Impedansi input untuk antena Omnidirectional 2,4 GHz 4-segmen.

54

4.5 ANALISA DAN APLIKASI ANTENA OMNIDIRECTIONAL Dalam merancang atau membuat antena Omnidirectional model

Vertical Collinear ada beberapa hal yang perlu diperhatikan diantaranya adalah: panjang ½ λ untuk setiap segmennya yang menentukan antena Omnidirectional dapat bekerja baik pada frekuensi yang diinginkan. Dan selanjutnya, jumlah segmen yang berpengaruh pada gain antena. Semakin banyak jumlah segmen antena semakin besar pula gain antena, akan tetapi besarnya gain antena tidak linier dengan jumlah banyak segmen antena. Hal ini diketahui setelah melihat tabel pengukuran gain (Tabel 4.3) yang menjelaskan perbandingan antara gain antena dengan jumlah 8 segmen dan 4 segmen.

Pengukuran gain dilakukan dengan membandingkan antena yang akan diukur dengan antena standar yang sudah terkalibrasi oleh badan kalibrasi internasional. Pada Tugas Akhir ini, digunakan antena Horn produk SCHWARZBECK MESS – ELEKTRONIK sebagai antena standar dengan gain 10,41 dBi untuk frekuensi 2,4 GHz. Kemudian untuk pengukuran gain yang dihasilkan antena Omnidirectional untuk 4-segmen yaitu sekitar 3-4 dBi dan untuk 8-segmen yaitu 5-6 dBi.

Pada pengukuran pola radiasi antena Omnidirectional 2,4 GHz pada bidang E dan H, dapat dilihat perbedaan grafik pola radiasi antara antena Omnidirectional dengan jumlah 8-segmen dan 4-segmen tidak jauh berbeda. Hal ini membuktikan bahwa dengan penambahan segmen tidak mempengaruhi terhadap perubahan pola radiasi, hanya saja bentuk pola radiasi bidang E untuk 8-segmen lebih lancip daripada 4-segmen.

Jadi nilai-nilai yang digunakan sebagai parameter pembuatan antena Omnidirectional 2,4 GHz seperti pada tabel 4.4 sebagai berikut:

Tabel 4.4: Hasil pengukuran antena dari beberapa parameter

Parameter 8-Segmen 4-segmen Tinggi antena 63,8 cm 45,5 cm Pola radiasi Gambar 4.13 Gambar 4.14 F/B Ratio 0 dB 0 dB Cross Polarization 32 dB 14 dB Gain 5,41 dBi 3,41 dBi SWR 1,7136 1,8504 Impedansi input 71,570 Ω 73,633 Ω

Berdasarkan pada pengukuran VSWR, dapat dilihat nilai SWR dari

antena Omnidirectional untuk 8-segmen dan 4-segmen merupakan

55

antena yang baik, karena memenuhi syarat nilai untuk SWR < 2, maka antena Omnidirectional yang sudah dirancang layak untuk digunakan pada frekuensi 2,4 GHz yang sangat sesuai dengan aplikasi protokol 802.11b/g yaitu Wireless-LAN.

Setelah melalui pengukuran beberapa parameter, maka antena Omnidirectional siap untuk diaplikasikan sebagai antena P2MP pada sambungan W-LAN atau diaplikasikan sebagai antena pada AP dalam ruangan WiFi.

Gambar 4.24: Aplikasi antena Omnidirectional 2,4 GHz

Pada saat antena Omnidirectional diaplikasikan di sisi Access Point (AP), dan AP akan mentransmisikan gelombang radio melalui antena yang sudah terhubung oleh pigtail RP-SMA (male) to N-type (male) maka dengan sendirinya antena akan meng-cover area Wireless-LAN dengan batasan gain antena tertentu. Dalam arti semakin besar gain antena maka semakin luas jangkauan area cover-nya. Pada Tugas Akhir ini, mencoba membandingkan dua antena Omnidirectional yang berbeda gain-nya. Dimana nanti akan menjelaskan kondisi level sinyal sebelum ada antena pada AP sampai dipasangkan antena Omnidirectional pada

56

jarak 5 meter pada laptop (client) yang sudah tersedia wireless card di dalamnya.

Gambar 4.25: Pengukuran level sinyal tanpa antena

Pada Gambar 4.25, Gambar 4.26 dan Gambar 4.27 merupakan besaran level sinyal yang dipancarkan oleh AP dan diterima oleh PCMCIA card, lalu diaplikasikan dan dibaca penunjukkan level sinyalnya oleh laptop.

Bila dilihat pada Gambar 4.25 dan Gambar 4.26, merupakan perbandingan level sinyal yang signifikan sebelum dipasangkan antena. Selanjutnya untuk perbandingan level sinyal Gambar 4.26 dan Gambar 4.27, diketahui selisih 2 dBm antara level sinyal antena 8-segmen dan 4-segmen. Dikarenakan pada pengukuran sebelumnya diketahui gain antena 8-segmen adalah 5,41 dBi sedangkan antena 4-segmen adalah 3,41 dBi dengan melihat Persamaan 4.1 dan mengasumsikan antena 8-segmen sebagai antena standar sedangkan antena 4-segmen yang akan diukur gain-nya, maka:

Ga(dBi) = Pa(dBm) – Ps(dBm) + Gs(dBi)

3,41 = -50 – (-48) + 5,41

57

Gambar 4.26: Pengukuran level sinyal antena Omnidirectional 8-segmen

Gambar 4.27: Pengukuran level sinyal antena Omnidirectional 4-segmen

58

Setelah dilakukan analisa tentang gain antena Omnidirectional 8-segmen dan 4-segmen, maka dapat dicari gain dari AP sebelum dipasangkan antena (Ga) apabila antena Omnidirectional 8-segmen diasumsikan sebagai gain standar:

Ga(dBi) = Pa(dBm) – Ps(dBm) + Gs(dBi)

Ga(dBi) = -72 – (-48) + 5,41 Ga(dBi) = -18,59 dB

Sedangkan apabila antena Omnidirectional 4-segmen diasumsikan sebagai antena standar:

Ga(dBi) = Pa(dBm) – Ps(dBm) + Gs(dBi) Ga(dBi) = -72 – (-50) + 3,41 Ga(dBi) = -18,59 dB

Dilihat dari perhitungan di atas yaitu pengukuran gain AP sebelum dipasangkan antena yaitu -18,59 dB.

B A B 5 PENUTUP

5.1 KESIMPULAN

Dari keseluruhan isi yang ada pada Proyek Akhir, dapat ditarik sebuah kesimpulan bahwa antena Omnidirectional dapat dirancang dari kabel koaxial yang tersusun dari segmen ½ λ dan dapat bekerja dengan baik pada frekuensi sekitar 2,4 GHz sesuai dengan perhitungan pada Persamaan 3.2 untuk nilai velocity factor dari kabel koaxial ialah 0,66.

Penambahan jumlah segmen antena Omnidirectional akan mempengaruhi besarnya gain antena, semakin banyak segmen antena maka semakin besar pula gain antena isotropis (dBi), hal ini dapat dibuktikan dengan besaran level sinyal antena 8-segmen yaitu -48 dBm dengan gain-nya 5,41 dBi dan untuk 4-segmen yaitu -50 dBm dengan gain-nya 3,41 dBi, sedangkan nilai level sinyal apabila AP belum terpasang oleh antena berkisar -72 dBm, bila dicari gain dari AP yang belum terpasang antena ialah -18.59 dBi.

Dari pengukuran diatas maka dapat disimpulkan level sinyal pada laptop (client) akan meningkat apabila AP (server) dipasangkan antena, dan antena yang cocok untuk server adalah antena Omnidirectional. 5.2 SARAN

Dari hasil Proyek Akhir yang dilakukan, diperlukan beberapa saran untuk menyempurnakan disain dan data pengukuran yang dihasilkan pada Proyek akhir ini, yaitu diperlukannya proses perancangan yang tepat, terutama untuk tiap segmennya dan sambungan antar segmen antena harus rapi dan lurus, hal ini ditujukan agar radiasi antena lebih baik dan tepat, sesuai dengan perencanaan sebelumnya.

59

60

----------- halaman ini sengaja dikosongkan

DAFTAR PUSTAKA

[1] wireless.gumph.org/articles/homemadeomni.html

[2] Ari Sukma Wijaya, Budi Aswoyo,” Disain dan Implementasi

"Antena Kaleng"Pada Frekuensi 2,45 GHz (Berbasis Waveguide

Lingkaran)”, Proyek Akhir PENS -ITS, 2004.American Radio Relay

League, The ARRL Handbook for the Radio Amateur, 66th edition,

Newington, CT 0611 USA, 1989.

[3] Budi Aswoyo, Muhammad Milchan, “Basic Prinsiple Of Antena”,

Radio Communication Training, PENS-ITS, 6 – 16 Desember 2004.

[4] Quarter Wave omni-directional antenna for 2.4 GHz/802.11b/Wifi/

WLAN (http://www.flakey.info/antenna/omni/quarter/

Omni-directional Antenna 2_4 GHz for 802_11b (WiFi)

WLAN.html), Easy Homebrew 2.2 GHz Omni Antenna

(http://wireless.gumph.org).

[5] (www.nodomainname.co.uk/Omnicolinear/2-4collinear.htm).

[6] Velocity Factor (VF) of common Coaxial Cable

(http://www.nr6ca.org/vf.html).

[7] http://www.jenving.se/tables.htm

[8] http://wireless.gumph.org/content/3/7/011-cable-connectors.html

[9] http://home.planet.nl/~ignace/gelap/tanpakabel.htm

[10] http://www.w3.org/1999/xhtml

[11] http://ansoft.com/news/articles/02.06_MWJ.pdf

[12] http://www.edimax.com.tw/images/app-p2mp.gif

[13] www.stttelkom.ac.id/staf/NMA/index_files/

EE2323_7_Radiasi_Final.pdf

61

RIWAYAT HIDUP

Penyusun bertempat tinggal di Surabaya tepatnya di jl. Kalimas Udik 1C/no.3 dan lahir di Surabaya, pada tanggal 3 Oktober 1985. sebagai anak ke sembilan dari pasangan ibu Suciati dan bapak Hidayaturrachman.

Riwayat Pendidikan formal yang pernah ditempuh: - Politeknik Elektronika Negeri Surabaya-ITS –

jurusan Telekomunikasi, tahun 2003-2006 - SMU Ta’miriyah, tahun 2000-2003 - SLTP Negeri 5 Surabaya, tahun 1997-2000 - SD Attarbiyah Surabaya, tahun 1991-1997 - TK Islamiyah Surabaya, tahun 1989-1991

76