RADIO PENDETEKSI ARAH SINYAL PEMANCAR

HANDY TRANSCEIVER IC2N

Skripsi ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan

Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Elektro Telekomunikasi

Oleh:

Nama : Asep Suradireja

NIM : 020301005

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO TELEKOMUNIKASI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF. DR. HAMKA

JAKARTA

2008

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Asep Suradireja

Nim : 020301005

Jurusan : Elektro Telekomunikasi

Dengan ini menyatakan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul “Radio

Pendeteksi Arah Sinyal Pemancar Handy Transceiver IC2N“ dibuat untuk

melengkapi sebagai persyaratan menjadi sarjana Teknik Elektro UHAMKA. Sejauh

yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari karya tulis yang pernah

dipublikasikan atau pernah dipakai untuk mendapat gelar kesarjanaan dilingkungan

UHAMKA maupun perguruan tinggi manapun, kecuali bagian yang sumber

informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

Jakarta, 27 Agustus 2008

Yang membuat pernyataan

( Asep Suradireja )

NIM : 020301005

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah puji syukur kehadirat Allah S.W.T atas segala rahmat dan

hidayah-Nya, tak lupa pula junjungan Nabi Besar Muhammad S.A.W. yang terus

membimbing kita dijalan kebenaran sepanjang masa, sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi ini dengan baik, penulis juga menyampaikan rasa hormat dan

terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :

1. Kedua orang tua tercinta yang tak pernah lelah berdoa untuk penulis, terima kasih

atas pengorbanannya selama ini, kakak Fitri, adik-adiku Boim, Ali, Dinda yang

tersayang.

2. Bapak H. Endy Syaiful Alim, S.T, M.T Selaku Dekan Fakultas Teknik

UHAMKA.

3. Ibu Emilia Roza S.T selaku Pembimbing Skripsi I terima kasih banyak telah

membimbing penulis sampai selesai.

4. Bapak Ir. Harry Ramza M.T selaku Pembimbing Skripsi II terima kasih banyak

telah membimbing penulis sampai selesai.

5. Bapak Mujirudin, S.T, M.T Selaku PUDEK I Fakultas Teknik.

6. Bapak Ir. Gunarwan Prayitno, M.Eng terima kasih atas saran dan masukannya.

5. Guru-guruku dan Dosen Fakultas Teknik Uhamka yang telah mendidik sehingga

penulis bisa menyelesaikan skripsi, semoga jasa yang telah engkau berikan

kepada penulis dibalas oleh Allah S.W.T amin.

6. Kawan – kawan Teknik Elektro seperjuangan angkatan VI / 2002, dan kawan –

kawan Fakultas Teknik Uhamka yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu

terima kasih kawanku semoga kalian sukses amin.

8. Nur’aini kekasihku tersayang yang selalu membantu dan mendampingi penulis,

dan juga telah memberikan semangat dan doanya.

11. Mas Sonora YC1XGL, om Ute, om Wisnu, terima kasih yang sebanyak–

banyaknya telah membimbing penulis hingga selesai, penulis tidak bisa berbuat

banyak tanpa dukungan dan bantuannya dari anda semua.

Demikianlah ucapan terima kasih penulis, semoga Allah SWT selalu

memberikan rahmatnya. Penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari

kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis akan menerima sekali segala saran dan kritik

yang membangun skripsi ini. Penulis selalu berharap semoga skripsi ini bermanfaat

bagi dunia pendidikan pada umumnya dan bagi pengajaran teknik elektro pada

khususnya.. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih.

Jakarta, 27 Agustus 2008

Asep Suradireja

ABSTRAK

Radio Pendeteksi Arah Sinyal Pemancar Handy Transceiver IC2N adalah alat

yang berfungsi mencari dan menentukan arah sinyal pemancar, frekuensi yang

digunakan dari 144 MHz sampai 145 MHz. Dalam pembuatan alat radio pendeteksi

arah sinyal pemancar ini dibuat dengan cara sederhana yaitu dengan memodifikasi

radio pemancar dan penerima portabel Handy Transceiver merek icom type IC2N,

dengan menambahkan rangkaian Attenuator, untuk antena meggunakan jenis yagi 3

elemen. Radio pendeteksi arah sinyal pemancar digunakan secara manual, yaitu

dengan cara menseting frekuensi sesuai frekuensi pemancar yang akan dicari,

kemudian mengarahkan antena yagi ke arah sinyal pemancar yang terkuat, nilai yang

diterima oleh radio pendeteksi arah sinyal pemancar dapat dilihat pada display meter

(VU meter).

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN……………....…………………………………...... i

LEMBAR PENGESAHAN .................……………………………………......... ii

LEMBAR KEASLIAN SKRIPSI ......................................................................... iii

ABSTRAK ............................................................................................................. iv

KATA PENGANTAR ........................................................................................... v

DAFTAR ISI .......................................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………….... x

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xiii

DAFTAR SINGKATAN ...................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1

1.2. Tujuan ........................................................................................... 2

1.3. Pokok Permasalahan ..................................................................... 2

1.4. Batasan Masalah ........................................................................... 3

1.5. Sistematika Penulisan ................................................................... 3

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Radio Pendeteksi Arah Sinyal Pemancar ………………………. 5

2.2. Radio Pemancar dan Penerima (Handy Transceiver IC2N)…….. 6

2.2.1. Panjang Gelombang Frekuensi ........................................... 6

2.2.2. Modulasi Frekuensi (FM) ................................................... 9

2.2.3. Filter .................................................................................... 16

2.2.4. Osilator ................................................................................ 19

2.3. Antena Yagi .................................................................................. 23

2.3.1. Pola-Pola Medan Pada Antena ............................................ 25

2.3.2. Directivitas (Keterarahan) ................................................... 31

2.3.3. Impedansi Input ................................................................... 32

2.3.4. Polarisasi .............................................................................. 33

2.3.5. Lambda Antena .................................................................... 34

2.3.6. Gain Antena ........................................................................ 36

2.4. Prinsip Kerja Attenuator ................................................................ 41

2.4.1. Faktor ”K” .......................................................................... 42

2.4.2. Disipasi Daya Attenuator .................................................... 44

BAB III PERANCANGAN RADIO DIRECTION FINDING 144 MHz VHF FM

HANDY TRANSCEIVER IC2N ……………………………………… 45

3.1. Blok Rangkaian Attenuator ……………………….……………… 45

3.2. Blok Rangkaian Display Meter ………………………………….. 46

3.3. Blok Rangkaian Antena Yagi ....................................................... 48

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISISA ALAT .................................... 58

4.1. Pengambilan Data Pola Radiasi Antena Yagi .............................. 59

4.2. Pengambilan Data Daya Pemancar ............................................... 63

4.3. Pengambilan Data Display Meter Analog ..................................... 64

4.4. Pengambilan Data Kekuatan Sinyal Berdasarkan Lokasi dan Tempat

Pencarian Sinyal ............................................................................. 68

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 72

5.1. Kesimpulan ………………………………………………………... 72

5.2. Saran ……………………………………………………………….. 73

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 74

LAMPIRAN ........................................................................................................... 75

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1. Handy Transceiver IC2N ………………………………………. 6

Gambar 2. 2. Gelombang radio ………………………………………………. 7

Gambar 2. 3. Modulasi Frekuensi (FM) ………………………………………. 14

Gambar 2. 4. Rangkaian Low Pass Filter 20 dB ……………………………… 18

Gambar 2. 5. Frekuensi respon dari LPF ……………………………………… 18

Gambar 2. 6. Osilator hartley …………………………………………………. 21

Gambar 2. 7. Osilator colllpitts ……………………………………………….. 22

Gambar 2. 8. Radiasi antena …………………………………………………... 24

Gambar 2. 9. Daerah medan yang mengelilingi antenna ……………………… 25

Gambar 2. 10. Pola radiasi sebuah directional antenna ………………………… 30

Gambar 2. 11. Sebuah gelombang secara bergaris yang dipertentangkan ……… 33

Gambar 2. 12. Gerakan menurut jalan jam ……………………………………... 34

Gambar 2. 13. Satu lambda ……………………………………………………… 36

Gambar 2. 14. Macam-macam bentuk pola radiasi ……………………………... 37

Gambar 2. 15. SWR dan power meter …………………………………………... 39

Gambar 2. 16. Rangkaian attenuator Pi …………………………………………. 42

Gambar 3. 1. Gambar 3. 1. Rangkaian attenuator ……………………………… 46

Gambar 3. 2. Gambar 3. 2. Display meter analog ................................................ 47

Gambar 3. 3. Gambar 3. 3. LED meter display

………………………………… 47

Gambar 3. 4. Bentuk pola berkas antena …………..………………………….. 48

Gambar 3. 5. Bentuk dasar antena yagi ……………………………………….. 50

Gambar 3. 6. Antena yagi 3 elemen …………………………………………… 53

Gambar 3. 7. Gamma match antena yagi 3 elemen …………………………… 54

Gambar 3. 8. Blok Rangkaian Radio Pendeteksi Arah Sinyal Pemancar Handy

Transceiver IC2N ……………………………………………………. 55

Gambar 4. 1. Antena yagi dan pemancar serta penerima. (a). Pengambilan data pola

radiasi dilihat dari sisi pemancar, (b). Proses pengambilan data pola

radiasi menggunakan spektrum analyzer ..................................... 61

Gambar 4. 2. Spektrum analyzer pengambilan pola radiasi antena yagi ........... 61

Gambar 4. 3. Bentuk pola radiasi antena yagi 144 MHz hasil pengambilan data 62

Gambar 4. 4. Bentuk polarisasi secara simulasi MATLAB ...………………… 63

Gambar 4. 5. Frekuensi counter pengambilan data daya pemancar ................... 64

Gambar 4. 6. Spektrum analyzer data pengujian daya pemancar........................ 64

Gambar 4. 6. Display meter analog .................................................................... 66

Gambar 4. 8. Pengambilan data display meter analog ....................................... 67

Gambar 4. 9. Grafik hasil pengambilan data terhadap point display meter ....... 67

Gambar 4. 10. Cara pengambilan data dengan sudut acuan terhadap arah utara... 70

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1. Panjang gelombang dan frekuensi gelombang pembawa ............. 8

Tabel 2. 2. Band frekuensi radio Alokasi frekuensi radio dan lebar jalur frekuensi

....................................................................................................... 9

Tabel 2. 3. Perbandingan FM .......................................................................... 14

Tabel 2. 4. Nilai resistor untuk sebuah rangkaian attenuator pi Ω50 ............ 43

Tabel 3. 1. Keterangan rangkaian antena yagi ................................................ 53

Tabel 4. 1. Pengambilan data pola radiasi antena yagi 144 MHz ................... 59

Tabel 4. 2. Pengambilan data pengujian display meter analog ....................... 65

Tabel 4. 3. Pengambilan data kekuatan sinyal berdasarkan lokasi dan tempat

pencarian sinyal ............................................................................ 69

DAFTAR SINGKATAN

Singkatan Artinya a.c alternating current arus bolak balik a.f. audio frequency getaran suara/bunyi

a.f.c. automatic frequency control pengaturan frekuensi secara otomatis

a.g.c automatic gain control pengatur penguatan secara otomatis

a.m. amplitudo modulation modulasi amplitudo

a.t.u. automatic tuning unit alat penyesuai frekuensi dan impendensi antene

b.f.o. beat frequency oscillator

oscilator yang digunakan pada pesawat penerima jika menerima CW dan SSB

CB Citizen's Band istilah Indonesia : KRAP

c.w. continuous wave berita Morse yang dikirimkan secara pancaran RF yang terputus-putus seirama dengan kode Morse

dB decibels

unit satuan yang dipergunakan dalam perhitungan perbandingan intensitas atas dasar perbandingan logaritmes x2 dB = 10 log ----- xl

d.c. direct current arus searah

D.F Direction Finder alat untuk mencari arah datangnya pancaran RF dari sebuah pemancar radio

d.s.b. double side band Jems kelas siaran yang dapat dipersamakan dengan a.m.

e.h.t extremely high frequency klasifikasi frekuensi antara 30 - 300 Mega Hertz

e.h.L extra high tension tegangan listrik yang sangat tinggi

e.m.f. electro motive force salah satu satuan yang digunakan dalam ilmu listrik

e.r.p. effective radiated power daya pancar efektif

f.e.t. fiel effect transistor transistor jenis FET f.m. frequency

modulation f.s.d. full scale deflection penunjukan jarum meter tertinggi

g.d.o grid dip oscillator alat untuk mengukur frekuensi resonansi dari rangkaian induktip dan kapasitip

h.f. high frequency klasifikasi frekuensi antara 3-Mega Hertz sampai dengan 30-Mega Hertz

h.t high tension tegangan listrik tinggi

Hz Hertz unit satuan yang dipakai dalam menyatakan nilai frekuensi

i.e. integrated circuit rangkaian elektronik yang terdiri dari beberapa komponen yang dipadukan menjadi satu dan dibentuk menjadi ujud yang sangat kecil

i.f. intermediate frequency frekuensi antara

I.f. low frequency klasifikasi frekuensi antara 30-kilo Hertz sampai dengan 300-kilo Hertz

l.o. local oscillator oscillator yang frekuensinya digunakan untuk digabungkan (mixing) dengan frekuensi utama

l.s.b. lower side band salah satu side-band yang dihasilkan oleh SSB l.t low tension tegangan listrik rendah

l.u.f. lowest usable frequency

frekuensi terendah yang dapat digunakan sebagai jalur komunikasi pada waktu tertentu

l.w. long wave gelombang panjang

m.u.f. maximum usable frequency

frekuensi tertinggi yang dapat dipergunakan untuk komunikasi dengan pantulan ionosphere pada waktu tertentu

m.w. medium wave gelombang menengah

ab.f.m. narrow band frequency modulation

kelas siaran FM yang menggunakan band yang sempit

p.c.b. printed circuit board pengawatan rangkaian elektronik yang tercetak p. e.p peak envelope power daya (watt) khususnya dipakai pada SSB

p.tt push to talk cara berkomunikasi dengan menekan saklar bila berbicara

r.f. radio frequency

r.f.i. radio frequency interference

gangguan-gangguan yang menyusup ke dalam pesawat radio

r.m.s. root mean square unit satuan listrik yang menyatakan nilai efektip dari arus bolak-balik

RTTY radio teletype sistem komunikasi radio dengan telex RX receiver pesawat penerima radio

s.h. f. super high frequency klasifikasi frekuensi antara 3-Giga Hertz sampai dengan 30-Giga Hertz

s.s.b. single side-band kelas siaran yang memancarkan hanya salah satu side band saja

s.w. short wave gelombang pendek s. w.g. standard wire gauge standardisasi ukuran kawat

s.w.1. short wave listener hobi seperti amatir radio akan tetapi hanya mendengarkan siaran radio dan tidak pernah memancar

s.w.r. standing wave ratio nilai perbandingan yang dapat menentukan besarnya daya yang hilang dan daya yang terpancar

TV1 television interference

gangguan-gangguan yang menyusup ke dalam pesawat TV

u.h.f. ultra high frequency klasifikasi frekuensi antara 300-Mega Hertz sampai dengan 3.000-Mega Hertz

u.s.b. upper side-band salah satu side band yang dihasilkan oleh SSB

v.c.0. voltage controlled oscillator

oscillator yang frekuensinya diatur oleh tegangan listrik

v.h.f. very high frequency klasifikasi antara 30-Mega Hertz sampai dengan 300-Mega Hertz

v.x.o. variable crystal oscillator

oscillator kristal yang frekuensinya dapat dirubah-rubah

BAB I

PENDAHULUAN

1. 1. Latar Belakang.

Akhir–akhir ini banyak sekali musibah kecelakaan transportasi udara, laut, yang

memakan korban jiwa yang disebabkan oleh buruknya cuaca maupun tidak layaknya

pesawat terbang dan kapal laut komersil yang seharusnya tidak dapat digunakan lagi.

Untuk mengetahui lokasi kecelakaan tersebut diperlukan alat untuk mengetahui lokasi

pemancar ELT (Emergency Locator Transmitter), alat pemancar kecil yang

dilengkapi antena dan akan memancar secara terus menerus, jika alat tersebut basah

terkena air laut atau hempasan dan benturan yang cukup kuat (G Switch).alat tersebut

merupakan perlengkapan emergency pada setiap pesawat udara dengan berbagai type

pesawat dengan ukuran badan pesawat seperti Boeing 737-400 pada jenis pesawat

besar terdapat dua unit ELT (Emergency Locator Transmitter) salah satu berfungsi

secara otomatis jika terendam air laut terletak pada moncong depan pesawat, satu lagi

terletak pada bagian ekor dari pesawat yang berfungsi jika terkena hempasan dan

benturan keras (G switch). Radio pendeteksi arah sinyal pemancar digunakan untuk

dapat menentukan lokasi transmisi ELT (Emergency Locator Transmitter) secara

manual, radio pendeteksi arah sinyal pemancar terdiri dari beberapa bagian yaitu

radio penerima yang dilengkapi dengan sinyal meter, antena (beam antena, hallo

antena), receiving booster, atennuator, untuk alat-alat pendukung lainnya seperti peta

lokasi, kompas, busur derajad, jangka, dan penggaris alat tulis juga mutlak untuk

selalu dibawa dalam setiap melakukan bearing (menentukan arah) objek pencarian

arah. Syarat utama untuk menentukan lokasi ELT (Emergency Locator Transmitter)

adalah dengan menyesuaikan frekuensi penerima ke pemancar ELT (Emergency

Locator Transmitter) (121,5Mhz) dan coba mendengar dengan seksama mendeteksi

sinyal pancaran ELT (Emergency Locator Transmitter) yang secara terus menerus

memancar selama 2 x 24 jam, Jika belum terdengar sinyal ELT (Emergency Locator

Transmitter), akan lebih baik jika peralatan dibawa ke lokasi yang dicurigai sebagai

lokasi terdekat dengan lokasi musibah, lakukan pendakian bila disekitar lokasi

berbukit atau letakan antena penerima setinggi mungkin dari permukaan darat atau

laut, upayakan sedapat mungkin bisa mendengar sinyal dari pemancar ELT

(Emergency Locator Transmitter) yang selalu memancarkan beacon atau sinyal.

1. 2. Tujuan.

Tujuan dari pembuatan alat radio pendeteksi arah sinyal pemancar Handy

Transceiver IC2N ini untuk mendeteksi arah pemancar dengan cara menyeseuaikan

frekuensi kemudian mengarahkan antena dimana sinyal pemancar terkuat. nilai yang

diterima radio pendeteksi arah pemancar dapat dilihat pada display meter (VU meter).

1. 3. Pokok Permasalahan.

1. Apakah radio pendeteksi arah sinyal pemancar Handy Transceiver IC2N dapat

mendeteksi sinyal dari pemancar.

2. Apakah radio pendeteksi arah sinyal pemancar Handy Transceiver IC2N dapat

menentukan lokasi pemancar.

3. Bagaimana faktor penguatan sinyal yang diterima radio pendeteksi arah sinyal

pemancar Handy Transceiver IC2N dengan sudut azimuth yang berbeda.

4. Pengaruh apa saja yang dapat menyebabkan pelemahan sinyal yang diterima

radio pendeteksi arah sinyal pemancar Handy Transceiver IC2N.

1. 3. Batasan Masalah.

Batasan masalah pada skripsi radio pendeteksi arah sinyal pemancar Handy

Transceiver IC2N mengenai pola radiasi yang dihasilkan antena yagi, attenuasi

terhadap sinyal RF (Radio Frekuensi), display meter analog dan kekuatan sinyal yang

diterima.

1. 5. Sistematika Penulisan.

Penulisan skripsi ini terdiri dari lima bab, dengan beberapa lampiran.

Bab I Pendahuluan

Yang berisi latar belakang, tujuan, batasan masalah dan sistematika penulisan.

Bab II Landasan Teori

Membahas tentang teori radio pemancar dan penerima (Handy Transceiver

IC2N), teori antena yagi, teori attenuasi (Attenuator).

Bab III Perancangan alat radio pendeteksi arah sinyal pemancar Handy Transceiver

IC2N Handy Transceiver IC2N menjelaskan perancangan masing-masing

rangkaian.

Bab IV Pengujian radio pendeteksi arah sinyal pemancar Handy Transceiver IC2N.

Menguji dan menganalisa radio pendeteksi arah pemancar Handy Transceiver

IC2N yang meliputi pengujian pola radiasi antena yagi, daya pemancar,

attenuasi, display meter. kekuatan sinyal pemancar berdasarkan lokasi dan

tempat pencarian sinyal pemancar.

Bab V Penutup

Berisi kesimpulan yang diperoleh dari pembuatan alat dalam penyusunan

skripsi radio pendeteksi arah sinyal pemancar Handy Transceiver IC2N.

BAB II

LANDASAN TEORI

2. 1. Radio Pendeteksi Arah Sinyal Pemancar Handy Transceiver IC2N.

Adalah alat untuk mendeteksi dan mencari sinyal pemancar yang dioperasikan

melalui penerimaan gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh pemancar.

Kemudian antena radio pendeteksi arah sinyal pemancar Handy Transceiver IC2N

akan menerima gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh pemancar. Antena

merupakan suatu penghantar gelombang elektromagnetik dari pemancar yang

diterima oleh antena dan membangkitkan arus gelombang yang getarannya sama

dengan getaran gelombang elektromagnetik dari pemancar. Bila bidang antena searah

dengan arah datangnya isyarat dari pemancar maka tegangan yang dijangkitkan

dalam antena akan maksimum dan bila bidang antena diputar 900 tidak searah lagi

dengan arah datangnya isyarat maka tidak ada tegangan yang terjangkit dalam antena,

karena petunjuk arah dihubungkan dengan antena maka arah datangnya isyarat dapat

dibaca pada indikatornya. Bila pemancar berada diantara itu maka akan menghasilkan

tegangan yang menimbulkan medan magnit. Tiap medan magnit akan

menggambarkan sebagai vektor, jumlah vektor itulah menunjukkan arah tempat di

mana pemancar berada1.

2. 2. Radio Pemancar dan Penerima (Handy Transceiver IC2N).

Radio pemancar dan penerima (Transmitter dan Receiver) adalah pesawat

pemancar radio sekaligus berfungsi ganda sebagai pesawat penerima radio yang

digunakan untuk keperluan komunikasi. Terdiri atas bagian pemancar dan bagian

penerima yang dirakit secara terintegrasi. Pada generasi mula-mula, bagian pemancar

atau transmitter dan bagian penerima atau receiver dirakit secara terpisah dan

merupakan bagian yang berdiri sendiri-sendiri dan bisa bekerja sendiri-sendiri pula.

Pada saat ini kedua bagian diintegrasikan dipekerjakan secara bergantian. Pesawat

pemancar sederhana terdiri atas suatu osilator pembangkit getaran radio dan getaran

ini setelah ditumpangi dengan getaran suara kita, dalam teknik radio disebut

dimodulir, kemudian oleh antena diubah menjadi gelombang radio dan dipancarkan2.

Gambar 2. 1. Handy Transceiver ic2n.

2. 2. 1. Panjang Gelombang Frekuensi.

Gelombang radio yang dipancarkan dari antena pemancar berjalan melalui

atmosfer sebagai pemampatan dan pembiasan garis-garis gaya listrik. Panjang

gelombang dari puncak ke lembah disebut “panjang gelombang”. Gelombang radio

berjalan dari antena dengan kecepatan m/detik103 8x sama dengan kata lain

gelombang radio berjalan sejauh 7,5 kali keliling bumi dalam satu detik.

Gambar 2. 2. Gelombang radio.

Bentuk gelombang dari A ke C yang berulang-ulang dengan sendirinya disebut

cycle, banyaknya cycle disebut frekuensi. Frekuensi dalam hertz, biasanya disingkat

dengan Hz. Jika panjang gelombang disebut lamdha (λ), kecepatan = V(m/detik), dan

frekuensi = f(Hz) maka :

Lamdha ( ) m)(103 8

===f

xf

Vλ .................................. (2. 1)

Gelombang yang berfrekuensi rendah mempunyai lamdha yang lebih panjang

dan gelombang yang berfrekuensi tinggi mempunyai lamdha lebih pendek.

Gelombang radio terdiri dari :

1. Informasi suara (percakapan, yang dibawa dari stasiun pemancar ke stasiun

penerima).

2. Gelombang pembawa carrier (alat pembawa dari informasi suara). Setiap

stasiun pemancar mempunyai frekuensi gelombang pembawa sendiri.

Frekuensi-frekuensi dari gelombang pembawa yang berlainan telah ditetapkan

dalam kelompok-kelompok/daerah-derah gelombang sebagai berikut.

Tabel 2. 1. Panjang gelombang dan frekuensi gelombang pembawa.

Kelompok Panjang Gelombang Dari

Gelombang Pembawa

Frekuensi Gelombang

Pembawa

Gelombang Panjang

Gelombang Menengah

Gelombang Pendek

Gelombang Pendek

Ultra

2.000 - 1.000 meter

600 – 150 meter

60 – 10 meter

10 – 1 meter

150 – 300 kHz

500 – 2.000 kHz

5 – 30 MHz

30 – 300 MHz

Pada prinsipnya gelombang radio adalah gelombang elektromagnet yang

tergolong dalam ”sinar yang dapat dilihat” atau visible light. Gelombang radio VHF

mempunyai jangkauan dari 30 sampai 300 MHz.

Apabila gelombang radio dipancarkan menyebabkan berubahnya gais-garis

gaya listrik. Garis-garis gaya listrik yang terdapat pada antena disebut medan listrik.

Kekuatan medan listrik diukur dengan satuan V/m yang

menggambarkan/menunjukan banyaknya tegangan yang diinduksikan dalam antena

yang panjangnya 1 meter. Dalam banyak hal kekuatan medan listrik biasanya

dinyatakan dalam mV/m (1/1.000 V/m) atau mikrodesibel (1.000.000 V/m)3.

Desibel atau disingkat dB juga digunakan sebagai satuan pengukuran,

persamaanya dalam desibel adalah sebagai besikut :

1 mikrovolt/m = 0 dB.

0,1 mV/m = 40 dB.

1 mV/m = 60 dB.

2 mV/m = 66 dB.

Tabel 2. 2. Band frekuensi radio dan lebar jalur frekuensi.

Very Low Frekuensi VLF 3-30 KHz

Low Frekuensi LF 30-300 KHz

Medium Frekuensi MF 300-3.000 KHz

High Frekuensi HF 3-30 MHz

Very High Frekuensi VHF 30-300 MHz

Ultra High Frekuensi UHF 300-3.000 MHz

Super High Frekuensi SHF 3-30 GHz

Extremely High

Frekuensi

EHF 30-300 GHz

2. 2. 2. Modulasi Frekuensi (FM).

Dalam komunikasi radio, modulasi adalah suatu sistem atau cara mengirimkan

sinyal informasi agar dapat dibawa oleh gelombang radio yang dipancarkan melalui

pemancar. Maka penerima radio harus menyesuaikan dengan sistem modulasi yang

dipakai oleh stasiun pemancar. Pada penerima radio AM hanya akan menerima

gelombang yang dipancarkan dengan modulasi amplitudo (AM) begitu pula untuk

penerima radio FM (Frekuensi Modulasi) hanya dapat menerima gelombang radio

dari pemancar yang menggunakan modulasi frekuensi (FM). Sistem yang dipakai

dalam teknik komunikasi radio adalah sistem modulasi yang dipakai untuk

mengirimkan sinyal informasi seperti, modulasi ampltudo (AM), modulasi frekuensi

(FM), dan modulasi pulsa (PM)5.

Dalam modulasi frekuensi (FM) frekuensi dari gelombang pembawa

dimodulasikan sesuai dengan amplitudo gelombang sinyal, sedangkan amplitudo

gelombang pembawanya tetap (tidak berubah). Modulasi frekuensi biasa disingkat

FM. Apabila amplitudo gelombang sinyal pada puncak positifnya, frekuensi

gelombang pembawa juga menjadi maksimum apabila amplitudo gelombang sinyal

pada puncak negatifnya, frekuensi gelombang pembawa menjadi minimum. Dalam

hal ini frekuensi gelombang pembawa diubah sesuai dengan amplitudo gelombang

sinyal. Perubahan frekuensi yang disebabkan oleh perubahan amplitudo gelombang

sinyal disebut Frekuensi deviation atau penyimpanan frekuensi. Perbandingan

modulasi dari FM ditentukan/ditetapkan 100% pada penyimpanan frekuensi

maksimum.

Bentuk umum dari sinyal pembawa (carrier) dapat dituliskan sebagai berikut :

( )cccccc tEEv φωθ +== coscos ............................ (2. 2).

Berubahnya parameter cθ akibat adanya sinyal base band yang menyebabkan

terjadinya modulasi sudut dimana dudut cθ berkaitan dengan dua parameter yaitu cω

dan cθ . Perubahan terhadap parameter cω akan terjadi proses modulasi frekuensi,

sedangkan berubahnya parameter cθ akan terjadi proses modulasi fasa.

Prinsip dasar dari frekuensi modulasi adalah berubahnya frekuensi dari sinyal

pembawa secara linear dengan antara kecil ( )cc ff ⟨⟨δ , yang disebabkan oleh suatu

perubahan tegangan baseband (vm). Dengan berubahnya frekuensi pada sinyal

pembawa menandakan adanya informasi yang dibawa, yang kemudian dapat diambil

kembali oleh penerima.

Bentuk ungkapan dasar untuk modulasi frekuensi adalah :

m v αδω

Atau ........................................... (2. 3).

mc Kv=δω

K adalah sensitifitas modulasi yang memiliki dimensi rad s-1 V-1, δω merupakan

perubahan kecil dari frekuensi operasional ωi sinyal pembawa akibat adanya base

band terhadap deviasi dari frekuensi tanpa modulasi ωc, yakni

δωωω += ci ...................................... (2. 4).

Dengan mengingat bahwa :

ic cosθEvFM = ...................................... (2. 5).

Dimana θi merupakan sudut fasa operasional dari carrier, dan kemudian

frekuensi adalah laju perubahan dari fasa sedemikian hingga ωi = dθi/dt ungkapan

yang tepat bagi θi adalah :

tdd ii ∫= ωθ

tt

dd0

i0

i

i

∫∫ = ωθθ

( ) tKvt

mc d0

i ∫ += ωθ

( ) tKvt

mc d0∫ += ω

tKvtt

m

t

c dd00∫∫ += ω

Sehingga menjadi :

∫+=t

mc tvKt0

i dωθ ........................... (2. 6).

Dapat memberikan ungkapan secara umum secara menyeluruh bentuk

gelombang frekuensi modulasi, untuk beberapa frekuensi sinyal baseband yang

dimodulasikan pada sinyal pembawa yakni,

+= ∫ tvKvtEv

t

mmccFM dcos0

ω ......................... (2. 7).

Sedangkan sinyal baseband tunggal dengan :

( ) tEtv mmm ωcos= ........................ (2. 7)

Akan memberikan :

tfttE

m

m

mm

ωπωωωδω

cos2 cos cos

∆=∆=

= ....................... (2. 8).

Dimana ω∆ dan f∆ merupakan deviasi maksimum yang terjadi ketika

1cos ±=tmω yang masing-masing merupakan parameter penting dari beberapa

sistem FM (Frekuensi Modulasi). Kedua deviasi tersebut adalah :

πω

2/m

m

KEfKE

=∆=∆

............................ (2. 9).

Dengan masukan Mv ke dalam ungkapan umum FMv , akan diperoleh

+= ∫

tt

mmccFM tEKtEv0

dcoscos ωω

+= ∫

t

mmcc ttKEtE0

dcoscos ωω

∆+= ∫

t

mcc tttE0

dcoscos ωωω

∆+= tttE m

mcc dsincos ω

ωωω

Besarnya mωω /∆ sebagaimana konstanta tunggal β yang memberikan

( )ttEv mccFM ωβω sincos += ........................ (2. 10).

Dimana β adalah indeks modulasi dan sebagai besaran penting lain pada

beberapa sistem komunikasi FM, yang diberikan dengan :

mm ff∆

=∆

=ωωβ ........................ (2. 11).

Harga β bergantung kepada mf sehingga β akan bervariasi diatas band

frekuensi sinyal dan dapat menjadi sangat besar.

Sebuah ungkapan umum bagi FMv dapat dianalisa lebih jauh, memberikan

( ) ( )ttEttEv mccmccFM ωβωωβω sinsinsinsincoscos −= ....................... (2. 12).

Yang dapat mengambarkan komponen spektral dari sinyal FM. Bentuk

gelombang untuk modulasi frekuensi dapat dilihat pada gambar 2. 3 dibawah ini.5

Gambar 2. 3. Modulasi frekuensi (FM).

Tabel 2. 3. Perbandingan FM.

Bagian FM

Cara modulasi

Frekuensi dari gelombang

pembawa dimodulasikan dengan

gelombang sinyal, amplitudo

gelombang pembawa tetap.

Gelombang samping

Lebar band gelombang radio

Lebar band gelombang

pembawa

Daerah dinamis

Tanggapan frekuensi

(frequency response)

Noise (berisik)

Lebar band penerimaan

Frekuensi menengah (IF)

Pemancar stereo

Dihasilkan gelombang samping

yang sangat besar (lebar) dengan

selang waktu yang teratur

dengan frekuensi gelombang

sinyal dihasilkan diatas dan

dibawah f0.

Lebar.

Band gelombang sangat tinggi

88-108 MHz.

20 kali lipat lebih besar dari AM.

Modulasi lebih dari 100% masih

memungkinkan, tanpa cacat.

Daftar dalam batas 30-15.000

Hz.

Sedikit

Lebar, maksimum 200 kHz.

10,7 MHz.

Hanya diperlukan satu

gelombang.

2. 2. 3. Filter

Filter adalah suatu rangkaian yang dipergunakan untuk meloloskan atau

meredam sinyal pada suatu batas frekuensi tertentu. Idealnya pada saat terjadi

meloloskan frekuensi tidak akan terjadi redaman.

Dalam teknik pemancar banyak sekali filter yang terdiri dari gulungan, salah

satunya yang sangat populer adalah apa yang dinamakan Rfc (Radio Frekuensi

Choke). Ada banyak rangkaian filter yang digunakan untuk menyeleksi suatu daerah

frekuensi, yang secara garis besar dibedakan menjadi dua yaitu :

1. Filter Aktif.

2. Filter Pasif.

Filter aktif seleksi frekuensinya lebih tajam dan pembagi impedansinya dapat

diatur sedemikian rupa sehingga penguatan tegangan outputnya juga dapat diatur.

Sedang filter pasif tidak memiliki penguatan, tetapi untuk rangkaian tertentu

(pembagi impedansi) masih sering digunakan. Jaringan filter sederhana (RC

sederhana/pasif) terbuat dari kombinasi induktor, kapasitor, dan resistor.dan menurut

pembagian frekuensi yang diseleksi, filter sederhana dapat dibedakan menjadi banyak

macam, seperti : filter lalu rendah (low pass filter/LPF), filter lalu tengah (bandpass

filter/BPF), filter lalu tinggi (bandstop/notch filter), dan filter eliminasi jalur (band

elimination filter/BEF).

1. Low Pass Filter.

Low pass filter yang dibahas disini adalah model butterworth dan beberapa

model lainnya antara lain adalah model buffer model inverting. Seperti tampak pada

gambar 2. 4 dibawah adalah Low Pass Filter Butterworth dengan perhitungan sebagai

berikut :

inc

c VjXR

jXv−−

1

Dimana : 1−=J dan fCj

jX c 21π

−

Didapat : fRCj

vv inI 21

π+= dan tegangan outputnya : 10 1

1 vRRfv

+=

Jadi persamaanya : ( )fHfjv

RRfv in

/1110 +

+ …….…………… (2. 14)

Dimana : frekuensi fungsifilter penguatan 1

0 =vv

filter dari band passpenguatan 11

=+=RRA F

F

input sinyal frekuensi=f

filter dari tinggifrekuensi offcut RC 2

1==

πHf

Sudut fasa yang terjadi pada low pass filter ini adalah :

( )

−=

+=

−

HHin ff

ffvv 1

20 tan :adalah sudutnya sehingga

/1

1 φ

Gambar 2. 4. Rangkaian low pass filter 20 dB.

Gambar 2. 5. Frekuensi respon dari low pass filter.

Pengoprasian dari Low Pass Filter ini ada 3 macam yaitu :

1. Pada frekuensi yang sangat rendah yaitu : f < fH

Fin

Avv

=

0

2. Pada f = fH FF

in

AAvv 707,0

20 ==

3. Pada f > fH Fin

Avv

<

0

Jadi Low Pass Filter akan konstans dari input 0 Hz sampai cut off frequensi

tinggi H f . Pada H f penguatannya menjadi 0.707 AF dan setelah melewati H f maka

akan menurun sampai konstan dengan seiring penambahan frekuensi. Frekuensi naik

1 decade maka penguatan tegangan dibagi 10. Dengan kata lain, penguatan turun 20

dB (=20 log 10) setiap kenaikan frekuensi dikali 10. Jadi rate dari penguatan berulang

turun 20dB/decade setelah H f terlampuai saat in f = H f , dikatakan frekuensi cut off

yang saat itu turun 3dB (=20 log 0.707) dari 0 Hz. Persamaan lain menyatakan untuk

frekuensi cut off terjadi –3 dB, break frekuensi, ujung frekuensi.

2. 2. 4. Osilator.

Osilator adalah inti dari sebuah pemancar, pada sistem komunikasi radio

osilator menghasilkan gelombang sinus yang dipakai sebagai sinyal pembawa, sinyal

informasi kemudian ditumpangkan pada sinyal pembawa dengan proses modulasi.

Osilator yang bisa dirubah disebut VFO (Variable Frequency Oscillator). VFO

memiliki kelebihan pada deviasi frekuensinya yang lebar, karena pada VFO (Variable

Frequency Oscillator) dipakai induktor dan kapasitor sebagai penentu frekuensinya

maka kestabilan VFO (Variable Frequency Oscillator) sangat tergantung dari

kestabilan nilai induktor dan kapasitor. Komponen-komponen pada VFO (Variable

Frequency Oscillator) yang mudah terpengaruh oleh suhu menyebabkan VFO

(Variable Frequency Oscillator) mempunyai kestabilan yang rendah.

VFO (Variable Frequency Oscillator) yang frekuensinya bisa berubah karena

diberi besaran tegangan tertentu pada inputnya disebut sebagai VCO (Voltgje

Controlled Oscillator), paling banyak dipakai pada rangkaian osilator FM (Frekuensi

Modulasi) karena sinyal suara langsung dapat dimasukan pada input VCO (Voltage

Controlled Oscillator). Osilator jenis lain memakai kristal sebagai komponen

frekuensinya. Osilator kristal memiliki kestabilan frekuensi yang sangat tinggi.

Kestabilan yang sangat tinggi ini membuat osilator kristal menjadi sulit untuk

diterapkan pada metode FM (modulasi frekuensi). Kestabilan frekuensi dari osilator

crystal dapat digabungkan dengan deviasi frekuensi VFO (Variable Frequency

Oscillator) yang lebar dengan menerapkan osilator yang terkontrol dengan PLL

(Phase Locked Loop), osilator kristal dipakai sebagai penghasil frekuensi referensi.

Dengan demikian akan didapatkan frekuensi referensi yang sangat stabil. Sedangkan

VFO (Variable Frequency Oscillator) dipakai pada osilator yang sebenarnya.

1. Rangkaian Osilator LC Tipe Hartley.

Hubungan antara fase tegangan basis BV dan tegangan kolektor CV dalam

suatu rangkaian AC dari tipe hartley adalah sebagai berikut.

11

L.C.1 Bila ω

ω> dan jika tegangan output CV dibagi dengan

( ) B111

V daripadabesar lebih menjadi VLdan C.1

ω. 1V dan BV dapat dianggap sebagai

hubungan seri dengan 1L dan 1C berturut-turut. Oleh karena itu perbedaan fasenya

adalah °180 , jumlah vektor dari CB1 Vadalah Vdan V . Perbedaan fase antara

°180adalah Vdan V 1B dari diagram vektor, yaitu fase BV bertentangan dengan fase

CV . Tegangan output kolektor dibagi oleh 11 Ldan C dan fase tegangan feedback BV

digeser °180 dari tegangan kolektor sehingga fasenya sama dengan tegangan input

basis pertama, frekuensi osilator dicapai sebgai berikut :

( ) ( )Hz C.LL.2

1f21

0 =+

=π

.............................. (2. 15).

Gambar 2. 6. Osilator hartley.

2. Rangkaian Osilator LC Tipe Colpitts.

Bila L dan C dalam rangkaian osilator hartley ditukar, rangkaian masih tetap

merupakan suatu rangkaian osilator. Bila L lebih besar dari 1C

1 fase tegangan dan

arus dalam tiap bagian adalah sebagai berikut. 1V mendahului

( ) ( ) 2B11 i fase ; VV;90 i >° bertentangan dengan fase 1i . Frekuensi osilator 0f dalam

rangkaian ini ditentukan oleh rangkaian resonansi yang terdiri dari kapasitansi

21 Cdan C yang dihubungkan seri dan L frekuensi osilator dapat dicapai sebagai

berikut :

21 C1

C1+ ............................. (2. 16).

Gambar 2. 7. Osilator colpitts.

2. 3. Antena Yagi.

Antena adalah susunan logam yang dirancang untuk memancarkan dan

menerima energi elektromagnetik. Sebuah antena bertindak sebagai sebuah susunan

peralihan antara perlengkapan penuntun atau pedoman (contoh) : penuntun

gelombang, jalur pengiriman) dan ruang bebas. Definisi resmi IEEE sebuah antena,

sebagaimana dikemukakan oleh Stutzman dan Thiele, mengikuti pengertian : “Sistem

antena tersebut terdiri dari sebuah pengirim dan penerima yang dirancang untuk

memancarkan atau menerima gelombang elektromagnetik”.

Untuk mengetahui bagaimana sebuah antena bekerja dapat kita lihat bagaimana

proses terjadinya radiasi. Gerakan gelombang pada saluran kabel dapat terjadi karena

adanya arus dengan variasi waktu atau adanya percepatan perlambatan gelombang

Jika tidak ada gerakan gelombang dalam sebuah kabel maka tidak akan terjadi radiasi

karena tidak adanya aliran arus didalam kabel tersebut. Radiasi tidak akan terjadi juga

pada gelombang yang sedang bergerak, dengan kecepatan yang sama disepanjang

sebuah kabel lurus, tetapi radiasi dapat terjadi jika gelombang tersebut bergerak

bolak-balik dengan fungsi waktu, selain itu radiasi dapat terjadi pada pergerakan

gelombang dengan kecepatan yang sama disepanjang kawat lengkung atau bengkok.

Radiasi sebuah antena dapat dijelaskan pada gambar 2. 8 yang menunjukkan

sebuah sumber tegangan yang terhubung dengan dua jalur pengiriman bahan

konduktor. Ketika sebuah tegangan sinusoidal dipasang melalui jalur pengirim, maka

sebuah medan listrik sinusoidal akan terbentuk dan hasilnya akan membentuk saluran

yang bersinggungan dengan medan listrik. Besarnya jarak medan listrik di tunjukan

oleh kumpulan daya atau jalur medan listrik. Elektron-elekton bebas tersebut dapat

digantikan oleh daya atau pergerakan medan listrik dan pergerakan medan listrik

tersebut menyebabkan aliran arus yang secara bergantian yang akan membentuk

medan magnet.

Gambar 2. 8. Radiasi antena.

Oleh karena medan-medan magnet dan listrik dengan waktu yang bervariasi

maka akan membentuk gelombang-gelombang elektromagnetik dan menjalar

disepanjang konduktor-konduktor. Seperti halnya gelombang-gelombang tersebut

melalui pendekatan ruang terbuka, maka gelombang-gelombang ruang bebas

dibentuk dengan menghubungkan bagian akhir dari saluran listrik. Pada awalnya

sumber gelombang sinusoidal yang bergerak secara kontinu akan membuat gangguan

listrik sehingga gelombang elektromagnetik bergerak secara kontinu dan

penjalarannya melalui saluran transmisi melalui antena serta diradiasikan ke dalam

ruang bebas. Di dalam saluran transmisi antena, gelombang elektromagnetik

disesuaikan oleh muatan-muatan, tetapi dengan cepat gelombang-gelombang tersebut

memasuki ruang bebas dan kemudian gelombang tersebut membentuk lingkar

tertutup serta meradiasikannya ke segala arah.

2. 3. 1. Pola-Pola Medan Pada Antena

Pola-pola medan digambarkan dengan sebuah antena, perubahan diakibatkan

oleh jarak sebuah antena dan pola medan tersebut digambarkan dengan dua jenis:

radiasi energi dan energi reaktif. Sehingga ruang disekitar antena dapat dibagi

menjadi tiga bagian.

Gambar 2. 9. Daerah medan yang mengelilingi antena.

Tiga bagian tersebut yang ditunjukan pada gambar 2. 14 itu adalah :

1. Bagian medan reaktif, pada bagian ini didominasi oleh medan reactive.

Energi reactive berosilasi menuju dan sepanjang antena, sehingga

menimbulkan reaktansi. Pada bagian ini pula, energi hanya tersimpan dan

tidak terjadinya disipasi energi. Batas paling jauh pada daerah ini adalah

pada jarak

λ

3

162.0 DR = ......................... (2. 17).

Dimana :

R1 merupakan jarak dari permukaan antena.

D adalah dimensi paling luas dari antena tersebut.

λ merupakan panjangnya gelombang.

2. Daerah radiasi medan dekat (atau disebut juga daerah fresnel). Daerah ini

berada sepanjang garis lurus antara daerah medan dekat reactive (reactive

near-field region) dan daerah medan jauh (far-field region). Medan reaktif

ini sangat kecil dibandingkan pada daerah medan dekat reaktif. Pada daerah

ini, distribusi medan sudut merupakan sebuah fungsi jarak dari antena.

Batas paling luar untuk daerah ini berada pada jarak,

λ

2

22DR = .............................................. (2. 18).

Dimana :

R2 adalah jarak dari permukaan antena.

λ adalah panjang gelombang.

3. Daerah medan jauh (Far-field region) atau biasa disebut dengan daerah

Fraunhofer. Daerah yang merupakan daerah medan jauh tidak terdapat

medan reaktif tetapi yang ada hanya medan radiasi saja. Distribusi sudut

medan tidak tergantung pada jarak antena dan banyaknya densitas daya

yang termasuk luas persegi dari jarak radial.

Pemancar bidang jauh dari dipole Hertzian dapat dijelaskan dengan bantuan

sistem koordinat bola yang terlihat pada gambar 2.3. Sumbu z diambil dari arah

vertikal dan bidang horizontal xy. θ merupakan sudut elevasi dan Φ merupakan sudut

azimuth. Bidang xz merupakan bidang elevasi ( Φ = 0 ) atau bidang – E yang

merupakan bidang yang terdiri dari vector medan listrik dan radiasi arah maksimum.

Bidang xy merupakan bidang azimuthal (Φ = π / 2 ) atau bidang H-yang merupakan

bidang yang terdiri dari vector medan magnetik dan radiasi arah maksimum.

Radiasi medan jauh dapat diterangkan dengan bantuan sebuah antena Hertzian

dipole atau infinitesimal dipole yang merupakan sebuah potongan kabel lurus yang

mempunyai panjang L dan diameter kedua kabel sangat kecil dibandingkan pada

sebuah panjang gelombang. Sebuah arus uniform I(0) diasumsikan sebagai aliran arus

sepanjang kabel. Jika dipole dipindahkan pada sebuah titik pusat sepanjang sumbu Z,

kemudian dapat kita tuliskan :

−+=

−

20 )(111

4sin)0(

krjkrkIjE

jkr

πτθη

+=

−

jkrLeIE

jkr

r11

2cos)0(

πτθη

+=

−

jkrLekIjH

jkr

0=rH

0=θH

0=φE

Untuk radiasi medan jauh, pada bagian r 2 dan r 3 dapat diabaikan, sehingga

dapat dimodifikasikan persamaan di atas menjadi persamaan :

θπτ

ηθ sin4)0( jkrLekIjE

−

=

θπτθ sin

4)0( jkrLekIjH

−

=

0=rE

Dimana : =η impedansi ruang bebas intrinsik.

K = Perambatan gelombang tetap

R = Jari-jari (lingkaran) untuk sistem koordinat berbentuk

Seluruh persamaan di atas, pada bagian phasa tje ω diletakan dan bagian

tersebut diasumsikan bahwa seluruh medan akan bergerak secara sinusoidal yang

berubah berdasarkan fungsi waktu. Persamaan phasa diatas hanya terlihat medan non-

zero yaitu θE dan φH ,dan bagian medan non-zero tersebut akan berpindah satu sama

lain. Perbandingan ηφθ =HE / , seperti halnya impedansi gelombang sebesar 120π

dan medan phasa medan-medan tersebut sebanding dengan r. Arah E,H dan r

membentuk aturan tangan kanan seperti halnya vector poynting berada pada arah r

dan vector tersebut mengindikasikan arah propagasi gelombang elektromagnetik.

Sehingga vector poynting waktu rata-rata dapat dituliskan sebagai :

21

=avW RE [ ]*HE × (Watts / m 2 )

Dimana E dan H melambangkan nilai puncak medan listrik dan medan

magnetik. Daya radiasi rata-rata oleh sebuah antena dapat dituliskan :

( )∫∫= WattsdsWP radrad

Dimana ds adalah vector perbedaan permukaan = rddr φθθsin2

radW adalah magnetisasi dari vector poynting waktu rata-rata ( 2/ mWatts ).

Intensitas radiasi didefinisikan sebagai daya radiasi dari sebuah antena persatuan

sudut solid dan diberikan persamaan sebagai berikut

radWrU 2=

Pola radiasi sebuah antena merupakan sebuah gambaran grafik prangkat radiasi

medan jauh sebuah antena sebagai fungsi koordinat spasial yang dispesifikasi oleh

sudut elevasi θ dan sudut azimut φ. Lebih detilnya,fungsi tersebut merupakan sebuah

gambran grafik daya radiasi dari sebuah antena persatuan sudut solid. Sebagai contoh

kasus yaitu antena isotropik dimana radiasinya akan sama dalam segala arah. Jika

total daya radiasi antena isotropik adalah P, kemudian daya radiasi akan menyempit

pada jari-jari spheris r, maka densitas daya S pada jarak setiap arah diberikan

persamaan :

24 rP

luasPS

π== ........................... (2. 19).

Kemudian intensitas radiasi antena isitropik U, dapat dituliskan sebagai berikut

:

π42 PSrU i == .......................... (2. 20).

Sebuah antena isotropik tidak mungkin terlaksana secara prakteknya dan hanya

digunakan untuk gambaran perbandingan saja. Jenis antena yang praktis lainya adalah

directional antena yang meradiasikan daya sangat besar pada beberapa arah dan daya

yang sangat kecil pada arah lainnya. Sebuah kasus khusus directional antenna adalah

antena omnidirectional dimana pola radiasi antena tesebut menjadi konstan dalam

sebuah ruang medan (contoh : ruang medan E) dan variasi medannya pada sebuah

ruang medan ortogonal (contoh : ruang medan H). Gambaran grafik pola radiasi

sebuah antena directional secara umum ditunjukan pada gambar 2. 10 dibawah ini.

Gambar 2. 10. Pola radiasi sebuah directional antena.

1. HPBW (Half Power Beamwidth) dapat didefinisikan sebagi sudut arah

bagian cuping utama dengan ukuran setengah daya pancar.

2. Main lobe (cuping utama) : Merupakan cuping radiasi ruang yang

mengandung arah radiasi maksimum

3. Minor lobe (cuping tambahan) : Cuping ini menunjukan radiasi pada arah-

arah yang tidak diinginkan, level cuping tambahan biasanya disebut sebagai

perbandingan daya kekuatan dalam cuping kepada cuping besar.

Perbandingan ini disebut sebagai level cuping sampingan (disebut dalam

desibel). Pada kebanyakan sistem non kabel tambahan tidaklah diinginkan.

Oleh karena itu sebuah disain antena yang baik harus meminimalisir cuping-

cuping tambahan.

2. 3. 2. Directivitas (Keterarahan).

Petunjuk sebuah antena telah ditegaskan sebagai ”perbandingan daya kuat

radiasi pada arah yang telah diberikan dari antena ke daya kuat radiasi rata-rata

diseluruh arah”. Dengan kata lain, petunjuk sumber non isotropik adalah seimbang ke

perbandingan daya kuat radiasi pada arah yang telah diberikan, pada sumber

isotropik.

PU

UUD

i

π4==

Dimana : D adalah petunjuk arah antena.

U adalah daya kuat antena pada antena.

U i adalah daya kuat radiasi pada sumber isotropik.

P adalah jumlah akhir kekuatan radiasi.

Terkadang, arah pada petunjuk tidaklah tepat. Dalam hal ini, arah daya kuat

radiasi maksimal tidak langsung disebutkan.

Dimana : D max adalah petunjuk maksimal.

U max adalah daya kuat radiasi maksimum.

Petunjuk adalah jumlah tak terbatas, karena merupakan perbandingan dua daya

kuat radiasi. Oleh karena itu, biasanya disebut dengan dBi. Petunjuk antena dapat

dengan mudah diperkirakan dari pola radiasi antena. Sebuah antena yang memiliki

cabang utama yang sempit bisa mendapat petunjuk yang lebih baik, dari yang

memiliki cuping utama yang besar, sehingga dapat menjadi lebih terarah.

2. 3. 3. Impedansi Input.

Impedansi sebuah antena didefinisikan sebagai impedansi yang diberikan pada

sebuah antena pada ujung-ujung terminalnya atau perbandingan tegangan terhadap

arus pada pasangan terminal antena, atau perbandingan komponen elektrik terhadap

medan magnetik pada sebuah titik radiasi. Maka imedansi antena dapat dituliskan

sebagai berikut :

ininin jXRZ +=

Dimana : Zin adalah impedansi antena pada terminalnya.

Rin adalah resistansi antena pada terminalnya.

Xin adalah reactansi antena pada teminalnya.

Komponen imajiner, Xin dari sebuah impedansi input melambangkan daya yang

tersimpan pada meean dekat antena. Komponen resistif, Rin dari impedansi input

terdiri dari dua buah komponen, yaitu resistansi radiasi Rr dan resistansi rugi RL.

Daya diasosiasikan dengan tahanan radiasi yang merupakan daya radiasi aktual oleh

antena, ketika daya terdisipasi dalam bentuk rugi-rugi tahanan yaitu rugi-rugi yang

mengakibatkan panas antena tersebut akibat rugi-rugi dielektrik atau rugi-rugi

konduksi.

2. 3. 4. Polarisasi.

Polarisasi dari gelombang yang telah diradiasi sebagai ”khasiat dari gelombang

electromagnet menggambarkan waktu arah yang beragam dan hubungan magnet dari

garis vektor medan listrik”. Polarisasi dari antena mengarah pada polarisasi vektor

medan listrik dari gelombang yang telah diradiasi. Dengan kata lain, posisi dan arah

medan listrik dengan hubungan permukaan atau bawah bumi menentukan polarisasi

gelombang. Jenis yang paling umum dari polarisasi termasuk linear (horizontal dan

vertikal) dan sirkular (bagian kanan polarisasi atau bagian kiri polarisasi).

Gambar 2. 11. Sebuah gelombang secara bergaris yang dipertentangkan.

Jika garis edar dari bidang listrik garis vektor bolak-balik sepanjang garis,

dikatakan secara bergaris dipertentangkan. menunjukan sebuah gelombang secara

bergaris yang dipertentangkan. Dalam sebuah gelombang yang dopertentangkan

secara bundar, garis vektor bidang listrik tetap konstan menurut panjangnya dan

berputar keliling di garis edar bundar. Sebuah gelombang yang dipertentangkan

bundar dari sisi kiri adalah gelombang yang mana gelombang tersebut berputar

berlawanan dengan jalan jarum jam sedangkan sisi kanan bundar dari gelombang

yang dipertentangkan menunjukkan gerakan menurut jalan jam sebagaimana

ditunjukan dengan gambar 2. 12 dibawah ini.

gambar 2. 12. Gerakan menurut jalan jam.

2. 3. 5. Lambda Antena.

Lambda adalah panjang gelombang di udara. Cepat rambat gelombang listrik

pada logam itu lebih kecil, sebesar 0.95 kali gelombang radio di udara. Jadi untuk

menghitung lambda adalah sebagai berikut :

95,0300 xf

=λ

95,0754

1 xf

=λ

Dimana λ dinyatakan dalam meter dan f dalam MHz.

Panjang gelombang radio di udara adalah :

meter 103 8

===f

xf

Vλ ............................. (2. 21).

Panjang gelombang radio pada logam (antena) adalah :

95,0103 8

xf

x=λ .......................... (2. 21).

λ = panjang gelombang dalam meter.

f = frekuensi dalam MHz.

Antena dipole untuk frekuensi 7.050 MHz, dengan rumus di atas akan

didapatkan panjang setiap sayapnya 9.99 meter atau dibulatkan 10 meter, panjang 10

meter ini dinamakan panjang theoritis. Panjang theoritis tersebut belum dapat

langsung kita gunakan karena faktor pengaruh lingkungan belum diperhitungkan, kita

tahu bahwa pengaruh lingkungan di setiap lokasi itu berbeda. Perhitungan theoritis ini

mutlak diperlukan agar kita bisa memulai percobaan, tanpa perhitungan theoritis kita

tidak akan bisa mengetahui dari mana kita akan memulai percobaan. Kita ketahui

bahwa lingkungan sangat berpengaruh terhadap panjang theoritis, terutama apabila

antena itu dipasang rendah. Untuk itu, maka dalam praktek panjang theoritis tersebut

harus diberikan koreksi yang dinamakan koreksi lingkungan. Penyesuaian dengan

lingkungan itu dilakukan dengan metoda trial and error. Metoda trial and error adalah

suatu metoda ilmiah yang digunakan apabila ada dua variabel yang saling tergantung

atau bila ada beberapa variabel yang tidak dapat diukur besarnya.

Cepat rambat gelombang sama dengan cahaya ialah 300.000.000 = (3x108

meter/detik), sedangkan gelombang tersebut bergetar sejumlah f Hz/detik (f =

frekuensi). Misalnya frekuensinya 6 MHz (mega artinya juta), maka setiap detik ia

bergetar 6.000.000 kali. Kita tahu bahwa satu Lambda (λ) adalah jarak yang ditempuh

oleh gelombang selama satu kali getar.6

Gambar 2. 13. Satu lambda.

Sehingga panjang satu lambda (λ) adalah :

Hz m/dt 103 8

fx

=λ ......................................... (2. 22).

2. 3. 6. Gain Antena

Gain antena adalah pancaran gelombang radio oleh antena makin jauh dan

makin lemah, melemahnya pancaran itu berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya,

jadi pada jarak dua kali lipat kekuatannya menjadi 221 atau seperempatnya. Angka

tersebut masih belum memperhitungkan melemahnya pancaran karena hambatan

lingkungan dalam perjalanannya. Kecuali sifat tersebut di atas, sifat lain dari antena

adalah bahwa kekuatan pancaran ke berbagai arah cenderung tidak sama. Pancaran

gelombang radio oleh antena vertikal mempunyai kekuatan yang sama ke segala arah

mata angin, pancaran semacam ini dinamakan omnidirectional. Pada antena dipole,

pancaran ke arah tegak lurus bentangannya besar sedang pancaran ke samping kecil,

pancaran semacam ini disebut bidirectional. Dalam teknik radio kekuatan pancaran ke

segala arah digambarkan sebagai pola pancaran (radiation pattern) seperti terlihat

pada gambar berikut ini.

Gambar 2. 14. Macam-macam bentuk pola radiasi.

Pola 1 adalah pola pancaran antena dipole (antena 1), apabila ada antena lain

(antena 2) yang mempunyai pola radiasi seperti pada pola 2, maka titik A akan

menerima signal lebih kuat daripada pancaran antena 1, dikatakan bahwa antena 2

mempunyai gain. Gain dinyatakan dengan dB, sebagai pembanding untuk

menentukan besarnya gain adalah dipole.

1. Omnidirectional (segala arah). Antena ini meradiasikan gelombang radio

yang sama kuat ke segala arah.

2. Bidirectional (dua arah). Antena ini meradiasikan gelombang radio yang

sama kuat ke hanya dua arah.

Dua parameter yang perlu diperhatikan pada antena adalah polarisasi dan

penguatannya. Secara sederhana, sebuah antena mempunyai polarisasi vertikal jika

antena tersebut diletakan pada posisi tegak lurus terhadap bumi. Antena dengan

polarisasi vertikal akan menghasilkan gelombang radio dengan polarisasi vertikal

juga. Selain vertikal, ada pula antena berpolarisasi horizontal, bila bidang antena

berposisi sejajar dengan bumi7.

Cara matching antena yang baik ialah dengan menggunakan alat, yaitu dip

meter dan impedance meter atau dapat juga menggunakan swr analyzer. Apabila alat

tersebut tidak tersedia, matching dilakukan dengan menggunakan transceiver dan swr

meter. Pertama-tama pasanglah antena dengan konfigurasi yang dikehendaki.

Pasanglah swr meter diantara transceiver dengan transmission line kabel coaxial

selanjutnya atur transceiver pada power yang paling rendah, sekitar 5-10 Watt

dengan mode AM atau CW. Tentukan frekeuensi kerja yang dikehendaki, misalnya

144.790 MHz. Coba transmit sambil mengamati swr meter, putarlah tombol pengatur

frekuensi sedemikian sehingga didapatkan Standing Wave Ratio (SWR) yang paling

rendah. Bila frekuensi tersebut lebih rendah dari 144.790 MHz berarti sayap-sayap

dipole terlalu panjang, jadi harus diperpendek. Bila frekuensi terlalu tinggi berarti

sayap-sayap dipole-nya terlalu pendek. Untuk memperpanjang haruslah disambung,

ini kurang menyenangkan. Jadi pemotongan awal antena harus dilebihi dari panjang

theoritis, dan pada waktu dipasang dilipat balik sehingga panjangnya sama dengan

panjang theoritis. Bila frekuensi match terlalu rendah, perpendek antena 10 cm setiap

sayapnya. Bila masih terlalu rendah diperpendek lagi. Begitu seterusnya sehingga

diperoleh swr yang rendah ialah kurang dari 1:1.5. Cara memendekkan tidak dengan

dipotong tetapi dilipat balik dan menumpuk rapat, lipatan yang mencuat akan

membentuk capasitance head dan mempengaruhi Standing Wave Ratio (SWR).

Perbandingan antara arus maksimum dengan arus minimum atau perbandingan

antara voltage maksimum dengan voltage minimum in disebut Standing Wave Ratio

(SWR). Swr ini besarnya tergantung dari besarnya arus balik, makin besar arus balik

maka swr menjadi makin besar pula. Adanya standing wave pada feeder line ini tidak

dikehendaki karena hal ini memberikan indikasi adanya mismatch. Arus balik ini

akan masuk ke final dan ditransformasikan menjadi panas, dimana panas ini bila

cukup tinggi akan dapat merusak final. Untuk mengukur besarnya swr suatu

transmission line yang menghubungkan transceiver dan antena digunakan swr meter

yang berisi swr bridge. Contoh suatu swr meter terdapat pada gambar 2. 15 biasanya

alat semacam ini dilengkapi dengan power meter dan field strength meter.

Gambar 2. 15. SWR dan Power Meter.

Field strength meter digunakan untuk mengukur kuat pancar transceiver dengan

antena tertentu suatu antena. Kuat pancar diukur pada suatu jarak tertentu dan arah

tertentu, selanjutnya dibandingkan dengan kuat pancar pada arah lain. Ini dapat

digunakan untuk mengukur besarnya front to back ratio.

VSWR = Vmax / Vmin ........................ (2. 23).

( )( )FPRP

FPRPVSWR

/1/1

−

+= ......................... (2. 24).

( ) ( )1/1 +−= VSWRVSWRρ ......................... (2. 25).

( ) ρlog20Re −=RLturnLoss ......................... (2. 26).

Keterangan :

FP = Forward Power (Daya yang dipancarkan dari sumber ke beban).

FP = Reflected Power (Daya pantul dari beban ke sumber).

ρ = Coefisien Pantul.

Hubungan antara vswr dengan Return Loss prinsipnya sama saja, nilai vswr

sendiri dinyatakan dalam rasio atau perbandingan dan nilai Return Loss dinyatakan

dB. Antena yang bagus menyerap energi 90% dan 10% yang dipantulkan kembali ke

sumber.

Nilai vswr ini sangat dipengaruhi oleh dua hal :

1. Perbedaan Impedanasi saluran transmisi dengan beban.

2. Diskontinuitas saluran transmisi, yang disebabkan oleh pemasangan

konektor yang kurang bagus, bending feeder terlalu berlebihan atau

kerusakan pada feeder itu sendiri.

Pada pengukuran antena dibutuhkan pengukuran daya gelombang yang

bertujuan untuk menguji saluran saluran transmisi yang tidak sepadan, selain

gelombang datang mengalir pula gelombang pantul, alat ini dikenal sebagai power

meter. Gelombang datang arahnya dari sumber ke beban (dari pemancar ke antena)

sedangkan gelombang pantul dari arah yang sebaliknya (dari antena ke pemancar).

Biasanya pada power meter terdapat dua skala, satu untuk daya datang dan satu lagi

untuk daya pantul. Skala untuk daya pantul lebih kecil dari skala untuk daya datang.8

2. 4. Prinsip Kerja Attenuator.

Rangkaian attenuator berfungsi sebagai sebuah sumber daya yang dapat

mengurangi nilai daya masukan yang umumnya diungkapkan sebagai decibel (dB).

Keuntungan besar sebuah attenuator yang awalnya dibuat dari resistor non induktif

mampu merubah sebuah sumber atau beban, yang bersifat reaktif kedalam bentuk

yang lain dan bersifat resistif. Pengurangan daya ini diterima oleh attenuator tanpa

memperhitungkan gangguan.

Gambar dibawah ini menunjukan rangkaian attenuator yang umum seperti

rangkaian ”pi”. Persamaan gambar rangkaian ini termasuk perhitungan hambatan

yang dibutuhkan R1 dan R2. Sebuah attenuator dapat digunakan pada rangkaian

audio/sinyal radio lainnya.

Gambar 2. 16. Rangkaian attenuator Pi.

Persamaan perkalian impedansi :

++

=1121 K

KR ................................... (2. 27).

−

=

KKxR 1

22 2

2 ................................... (2. 28).

Persamaan di atas merupakan perkalian sumber dan impedansi-impedansi beban

berapa pun nilainya.

2. 4. 1. Faktor ”K”.

Faktor K disebut perbandingan arus tegangan atau daya yang dihubungkan pada

nilai attenuasi yang diberikan ”A” diungkapkan dalam decibel (dB). Perhitungan

faktor K ini sedikit rumit seperti : ”K” merupakan bilangan kenaikan 10 untuk nilai

daya attenuasi A dalam decibel (dB), dibagi dengan nilai konstanta 20.

( )20/10 ""AK = ............................... (2. 29).

Seperti contoh praktis, dapat dilihat pada attenuasi 3 dB dan perhitungan faktor

”K”,

( ) ( ) 4125.11010 15,020/3 === dBK ................................ (2. 30).

Persamaan di atas merupakan bagian sangat penting pada perancangan

rangkaian attenuator pi.

Nilai-nilai resistor untuk rangkaian attenuator pi Ω50 persamaan sumber dan

beban. Pemakaian yang umum sebuah attenuator adalah rangkaian radio Ω50 di

bawah ini sebuah tabel kecil pada gambar menerangkan pengurangan nilai daya 3 dB,

6 dB, 10 dB, dan 20 dB.

Tabel 2. 4. Nilai resistor untuk sebuah rangkaian attenuator pi Ω50 .

Attenuasi R1 R2 Aktual R1 Aktual R2

3 dB 292 17.61 300 18

6 dB 150 37.28 150 39

10 dB 96 71.15 100 75

20 dB 61 247.5 62 240

Pada kolom tabel di atas merupakan nilai aktual nilai-nilai resistor. Gambaran

praktis yang umum pada nilai-nilai ini akan dapat memenuhi secara perhitungan.

Diasumsikan sebuah pemancar amatir Ω50 dengan sebuah daya keluaran 5 watt,

dengan pengurangan daya penurunan menjadi 250 mili watt. Pernyataan ini

mengartikan bahwa terjadi pengurangan daya sebesar 4.75 watt. Penurunan daya ini

terjadi disipasi pada rangkaian attenuator ini. Perhitungan sederhana yang dikenal

bahwa 4.75 watt/5.0 watt = 0.95 watt atau sebuah penurunan daya sebesar 95%. Cara

yang lain yaitu 50% daya awal atau 201 kali. Pada perhitungan 5% diungkapkan

sebagai 0.05 dan log 0.05 = 1.301, serta perlu diketahui perkalian dengan nilai 10

karena pada kesepakatan level daya. Artinya bahwa kita mencari nilai pengurangan

sebesar 13 dB dengan menggunakan persamaan (28) dan (29), akan dibentuk sebuah

rangkaian ”attenuator” pi 13 dB dan dirancang untuk sumber dan beban dengan nilai

impedansi Ω50 .

2. 4. 2. Disipasi Daya Attenuator.

Perhitungan-perhitungan daya di dasarkan pada hukum ohm, jika dimulai

dengan daya 5 watt kedalam Ω50 berapakah nilai tegangan RMS awal pada

persamaan (28) gambar di atas.9

Diketahui bahwa,

R/E P 2= .................................. (2. 31).

Sehingga,

50/E 5 2= .................................. (2. 32).

BAB III

BLOK RANGKAIAN RADIO PENDETEKSI ARAH PEMANCAR

HANDY TRANSCEIVER ICOM IC2N

Pada rangkaian Radio Pendeteksi Arah Sinyal Pemancar Handy Transceiver

IC2N ini terdapat bagian-bagian yang penting yaitu :

1. Rangkaian Attenuator.

2. Tampilan Skala Meter.

3. AntenaYagi.

Bagian-bagian ini dibuat secara terpisah kecuali Handy Transceiver IC2N,

dan akan digabung sehingga menjadi alat yang dapat mendeteksi sinyal pemancar.

3. 1. Blok Rangkaian Attenuator.

Rangkaian attenuator untuk alat radio pendeteksi arah sinyal pemancar ini

berfungsi sebagai peredam kuat sinyal dari frekuensi radio (RF), jika tidak

menggunakan rangkaian attenuator sinyal pemancar yang akan dicari akan sulit

ditemukan karena sinyal yang diterima sangat besar ditunjukan oleh vu meter display.

Dibawah ini adalah rangkaian attenuator yang sederhana, attenuator ini di letakan

didalam pesawat pemancar dan penerima (Handy TransceiverIC2N).

Gambar 3. 1. Rangkaian attenuator.

3. 2. Blok Rangkaian Display Meter.

Rangkaian display meter yang ada pada rangkaian radio pendeteksi arah sinyal

pemancar terdapat dua display meter yaitu analog dan led meter. Rangkaian vu meter

adalah rangkaian display analog yang cara kerja dari alat ini jika menerima masukan

dari penerima sinyal frekuensi radio (RF) yang diterima dari rangkaian sehingga

jarum vu meter akan naik menunjuk berapa yang diterima. Untuk rangkaian display

meter led ini hanya menggunakan 1 buah IC dan beberapa buah komponen external.

Rangkaian ini menampilkan rangkaian level audio dengan membagi 10 buah LED

(light emmiting diode).

Tegangan masukan dapat divariasikan dari 12 volt sampai 20 volt, tetapi

tegangan yang disarankan pada rangkaian ini adalah 12 volt. IC LM 3915 merupakan

sebuah rangkaian terintegrasi jenis monolistik yang sensitif terhadap level tegangan

analog dan mengendalikan 10 buah led memberikan sebuah nilai logaritma 3 dB/step.

Tampilan analog pengendali arus led dapat diatur dan diprogram, penggantian

eliminasi dibutuhkan untuk resistor pembatas arus. Ic ini terdiri dari sebuah tegangan

acuan yang dapat diatur dan sebuah pembagi pembagi tegangan 10 langkah secara

akurat masukan penyangga. Impedansi tinggi menerima sinyal menuju ground dan

diatas 1/5 volt darisumber tegangan positif. Kemudian rangkaian ini tidak

membutuhkan proteksi tegangan masukan sebesar - + 3,5 volt. 10 buah pengendali

input penyangga komparator dihubungkan pada pembagian yang presisi. Tingkat

keakuratannya secara typical lebih besar dari 1 dB.

Gambar 3. 2. Display meter analog.

Gambar 3. 3. LED meter display

3. 3. Blok Rangkaian Antena Yagi.

Pada alat radio pendeteksi arah sinyal pemancar jenis antena yang digunakan

adalah antena yagi. Antena yagi merupakan salah satu kelompok antena dengan

berkas terarah yang banyak digunakan pada frekuensi HF (high frekuensi). Gambar 3.

4. menunjukan bentuk pola berkas antena diletakan pada titik P arah sinyal pancaran

ditunjukan oleh tanda panah. Lebar berkas antena (beamwidth) merupakan sudut

antara titik pada main lube (cuping utama) sebesar -3dB dari titik pusat C.

Gambar 3. 4. Bentuk pola berkas antena.

Berkas antena yang sempurna hanya akan mempunyai main lobe (cuping

utama), tetapi kejadian situasinya hanya dalam gambaran seluruh antena sebesarnya

mempunyai 2 buah side lobe (cuping samping) dan back lube (cuping belakang),

seperti ditunjukan pada gambar 3. 4, seluruh cuping ini melambangkan daya pancar

yang terbuang pada arah yang salah selama pemancaran dan kesempatan interferensi

pada saat penerimaan. Tujuan perancangan antena adalah untuk meningkatkan cuping

antena pada saat penurunan cuping samping dan cuping belakang. Gambar 3. 5

menunjukan skema dasar antena yagi uda (biasa disebut yagi antena dipole

pengumpan setengah lambda ( )λ21 dari pusatnya. Bagian ini juga terdapat 2 elemen

tambahan yaitu reflector dan director, kedua elemen ini tidak dapat di bangkitkan

arahnya oleh radio frekuensi, tetapi dapat menerima radiasi energi dari elemen driven

dan di radiasikan kembali energi. Reflector diletakan disamping elemen driven dan

secara fisik ukurannya sebesar 4 % panjangnya dari elemen driven. Director

diletakan didepan elemen driven (relatif terhadap arah propagasi). Director secara

fisik berukuran 4 % lebih pendek dari pada elemen driven.

Walaupun begitu, kedua elemen tambahan tidak ada aturan yang tetap mengenai

jumlah reflector atau director, elemen tambahan ini umumnya secara praktis

menggunakan director tunggal dan sebuah elemen driven untuk berkas 2 elemen, dan

reflector tunggal serta director tunggal sebagai tabahan untuk elemen driven pada

berkas 3 elemen.

Reflector tambahan dapat digunakan untuk berkas elemen 4 atau lebih tetapi

standar praktis yang digunakan untuk arah tambahan tertentu. Panjang elemen

diberikan,

ft FK Lmin

=

Dimana : L = Panjang dalam satuan feet.

F = Frekuensi dalam MHz.

K = Konstanta.

Lebar antar elemen ukuran fisiknya sebesar 0.15 samapai 0.308 kali panjang

gelombangnya, walaupun begitu 0.2 dan 0.25 merupakan nilai yang umum dipakai

dalam perancangan antena yagi.

Gambar 3. 5. Bentuk dasar antena yagi.

Elemen-elemen berkas antena yang dapat diputar akan dirancang secara singkat

pada bagian ini dan akan diukur pada BAB IV.

Boom (dudukan) dapat dibuat dari metal atau kayu pada perancangan ini

digunakan bahan jenis metal, elemen driven harus di isolasi dari boom, walaupun

begitu elemen parasitik dapat digabungkan langsung pada boom ini. Secara umum

boom ini sebaiknya menggunakan bahan kayu sebagai dudukan, boom jenis kayu

sangat mudah dibuat dan perawatannya, walaupun umur pemakaiannya yang pendek

dari pada boom jenis metal.

Impedansi titik pengumpan sebuah dipole sebesar 72 Ω pada ruang bebas,

impedansi aktual akan berubah lebih dari pada nilai tersebut dan kurang yang

digambarkan pada antena permukaan bumi tertutup1.

Driven elemen (K = 478)2

ftMHz FK L =

cm101.1100 x 1.01174675

m 1.01174675

304794.0 144478

===

=

…………………………. (3. 1).

Reflektor elemen (K = 492)3

ftMHz FK L =

cm104.1100 x 1.0413795

m 1.0413795

304794.0 144492

===

=

…………………………. (3. 2).

Director elemen (K = 461.5)4

ftMHz FK L =

cm97.6100 x 750.97682243

75.m0.97682243

304794.0 144

461.5

===

=

…………………………. (3. 3).

Spasi elemen (K = 142)5

ftMHz FK L =

cm30.0100 x 0.30056075

m 0.30056075

304794.0 144142

===

=

………………………… (3. 4).

Gambar 3. 6. Antena yagi 3 elemen.

Tabel 3.1. Keterangan Rangkaian Antena Yagi.

Elemen Panjang Spasi Diameter

Director 97.6 cm 30.0 cm 0.005 mm

Driven 101.1 cm 30.0 cm 0.005 mm

Reflector 104.1 cm 30.0 cm 0.005 mm

Untuk driven elemen, disamping menggunakan dipole seperti yang diuraikan di

atas, dapat pula menggunakan driven elemen dengan gamma match. Pada elemen

dengan gamma match ini elemen tidak dibagi dua akan tetapi utuh dan pada feed

point diberikan suatu matching device tersebut. Pada prinsipnya gamma match

merupakan LC circuit.

Matching dilakukan dengan mengatur gamma rod dan bracket sehingga

didapatkan SWR yang baik. Menggerakkan bracket berarti mengatur induktansi dan

menggerakkan rod berarti mengatur kapasitansi. Antara gamma rod dan inner coaxial

membentuk suatu kondensator, nilai kapasitansinya ditentukan oleh panjang coaxial

cable dalam gamma rod. Selain antena Yagi yang telah banyak dibahas disini,

beberapa jenis antena pengarah yang lain banyak juga digemari, misalnya antena

Quad Beam, Log Periodic dan sebagainya6.

Gambar 3. 7. Gamma match antena yagi 3 elemen.

Dari hasil masing-masing rangkaian diatas dibentuk rangkaian radio pendeteksi

arah sinyal pemancar seperti terlihat pada gambar 3. 8 dibawah ini.

1

LOW HIGH

2 3 4 5 106 7 8 9

Gambar 3. 8. Blok Rangkaian Radio Pendeteksi Arah Sinyal Pemancar Handy

Transceiver IC2N.

BAB IV

PENGAMBILAN DATA RADIO PENDETEKSI ARAH SINYAL

PEMANCAR HANDY TRANSCEIVER IC2N

Setelah perancangan radio pendeteksi arah sinyal pemancar dilakukan, pada bab

ini dibahas mengenai pengujian alat radio direction finding dengan menunjukan

apakah output bekerja sesuai dengan deskripsi yang di inginkan. Pengujian dilakukan

setelah perancangan prototipe selesai. Berdasarkan hasil pengambilan data yang

dilaksanakan di Laboratorium Teknik Elektro Telekomunikasi Fakultas Teknik

Uhamka pada tanggal 1 juni sampai dengan 31 juli 2008, adapun pengujian yang

dilakukan yaitu :

1. Pengambilan data pola radiasi antena yagi.

2. Pengambilan data attenuasi pada alat Radio Pendeteksi Arah Sinyal

Pemancar Handy Transceiver IC2N.

3. Pengambilan data display meter analog.

4. pengambilan data kekuatan sinyal berdasarkan lokasi tempat pencarian.

Pada pegambilan data alat Radio Pendeteksi Arah Sinyal Pemancar Handy Transceiver IC2N menggunakan bantuan alat yaitu :

1. AVO (Ampere Volt Ohm) meter.

2. Frekuensi counter.

3. Spektrum analyzer.

4. Penggaris busur 180o.

5. Kompas

4. 1. Pengambilan data pola radiasi antena yagi 144 MHz.

Pada pengujian pola radiasi antena yagi menggunakan alat ukur spektrum

analyzer data yang diukur adalah setiap sudut pancaran antena yagi dari 0o sampai

180o yang masing-masing sudut diambil datanya untuk mendapatkan pola radiasi

antena yagi dengan menggunakan frekuensi 141.127 MHz, dibawah ini bisa dilihat

tabel 4. 1. pengujian pola radiasi dan gambar 4. 1. hasil dari pengukuran pola radiasi.

Tabel 4. 1. Pengambilan data pola radiasi antena yagi.

θ sudut (derajat) dB (Decibel) Normalisasi

0 14 0

10 14 0

20 13.75 - 0.25

30 13.75 - 0.25

40 13.25 - 0.75

50 13.125 - 0.75

60 13 - 1

70 12.5 - 1.5

80 12.5 - 1.5

90 12.5 - 1.5

100 12.25 - 1.75

110 12 - 2

120 11.75 - 2.25

130 11.5 - 2.5

140 11.25 - 2.75

150 11 - 3

160 11 - 3

170 10.75 - 3.25

180 0 - 14

Dibawah ini bisa dilihat gambar 4. 1 pengambilan data pola radiasi antena yagi,

pengujian dilakukan dengan cara menggunakan 2 buah antena yagi. Antena yang

diukur memancarkan daya dari pemancar, Pengambilan data dilakukan dengan cara

memutar antena pemancar sebanyak 1800 dengan setiap perputaran derajat 100.

(a) (b)

Gambar 4. 1. Antena yagi dan pemancar serta penerima. (a). Pengambilan data pola

radiasi dilihat dari sisi pemancar, (b). Proses pengambilan data pola radiasi

menggunakan spektrum analyzer.

Pemancar kemudian diterima oleh antena penerima yang telah dipasang

perangkat spektrum analyzer akan membentuk pola radiasi sesuai pada gambar 4. 3.

Bentuk spektrum yang dihasilkan dapat dilihat pada gambar 4. 2. dibawah ini.

Gambar 4. 2. Spektrum analyzer pengambilan data pola radiasi antena yagi.

Pola radiasi pada gambar 4. 3. dibawah ini membentuk main lobe yang melebihi

900. Pola radiasi side lobe seharusnya dibentuk renggang 900 sampai dengan 1800

begitu sebaliknya untuk 1800 sampai dengan 2700 (1) . Hal ini terbentuk karena

pengujian pola radiasi dengan cara pemutaran sudut hanya dari sisi pemancar.

Pengukuran yang dilakukan sesuai dengan kondisi tempat yang ada, dengan cara

pemutaran sudut dari sisi penerima tidak dapat dilakukan.

Gambar 4. 3. Bentuk pola radiasi antena yagi hasil pengambilan data.

Dibawah ini adalah bentuk simulasi pola radiasi dengan program antena yagi

MATLAB untuk membandingkan pola radiasi pengujian dan pola radiasi yang

sebenarnya.

Gambar 4. 4. Bentuk polarisasi secara simulasi MATLAB(2).

4. 2. Pengambilan data daya pemancar.

Pada pengambilan data daya pemancar yang diambil adalah output atau

keluaran daya dari power frekuensi radio (RF) pengujian dilakukan dengan bantuan

alat yang digunakan adalah :

1. Frekuensi Counter.

2. Spektrum Analizer.

Dibawah ini bisa dilihat frekuensi counter pada gambar 4. 4. dan spektrum

analyzer pada gambar 4. 5. data dari hasil pengujian daya pemancar frekuensi yang

digunakan adalah 146.000 MHz.

Gambar 4. 5. Frekuensi counter pada pengambilan data pemancar.

Dibawah ini bisa dilihat hasil dari data pengujian daya keluaran dari pemancar

dengan menggunakan alat spektrum analyzer.

Gambar 4. 6. Spektrum analyzer pada data pengambilan data pemancar.

4. 3. Pengambilan data display meter analog.

Pengambilan data display meter analog pada alat radio pendeteksi arah sinyal

pemancar data yang diambil dengan cara merubah jarak terhadap pemancar.

Pengambilan data dilakukan pada nilai display meter yang telah ditentukan sebesar 4

dengan jarak 18 meter dari pemancar. Posisi pengambilan data nilai dari display

meter adalah tegak lurus atau horizontal terhadap pemancar. Berdasarkan hasil dari

pengambilan data terlihat pada Tabel 4. 2. dibawah ini.

Tabel 4. 2. Pengambilan data display meter analog.

Jarak (Meter) Display Meter Analog (Point)

18 4.1

17 4.9

16 4.9

15 5

14 5

13 6

12 6.1

11 6.5

10 7.1

9 7.2

8 7.5

7 7.8

6 7.8

5 7.8

4 7.8

3 7.8

2 7.8

1 7.8

Tabel diatas tidak memiliki nilai satuan pada tampilan display meter analog,

skala yang ditunjukan hanya skala tampilan tertulis. Data yang ditunjukan dari

pengambilan data display meter analog ini adalah data kuat dan lemahnya sinyal

secara absolut. Dapat dilihat pada gambar 4. 7 dibawah ini.

Gambar 4. 7. Display meter analog.

Pengambilan data display meter analog yaitu dilakukan dengan cara merubah

jarak terhadap pemancar. Sinyal terbesar akan terlihat di display meter analog ketika

tegak lurus terhadap pemancar, semakin dekat dengan pemancar maka semakin besar

sinyal yang didapat, cara pengambilan data dapat dilihat pada gambar 4. 8. dibawah

ini.

ELT Emergency Locator

Transmitter

JARAK = 18 meter

RDF Radio Direction

Finding

Sinyal RF (Radio Frekuensi)

Gambar 4. 8. Pengambilan data display meter analog.

Dari hasil pengambilan data display meter analog didapatkan hasil grafik jarak

terhadap point display meter analog seperti terlihat pada gambar 4. 9 dibawah ini.

Gambar 4. 9. Grafik hasil pengambilan data display meter analog.

Pada gambar 4. 9 diatas terdapat dua garis yaitu garis linieritas dan hasil

percobaan. Pada garis hasil pengambilan data yang dihasilkan tidak konsisten karena

posisi yang tidak sejajar dengan pemancar. Sensitifitas pengambilan data sebesar –

0.1943 atau disebut juga rata-rata faktor perubahan jarak terhadap nilai display meter

analog. Tanda (-) menunjukan penurunan nilai point alat ukur akibat dari

penambahan jarak lokasi pemancar.

Ketidak konsistenan nilai point alat ukur diakibatkan pengambilan data

dilakukan di dalam ruangan sehingga sinyal yang dideteksi hanya sinyal pantulan,

apabila sinyal pantulan sejajar terhadap penerima maka terjadi penguatan begitu

pula sebaliknya.

4. 3. Pengambilan data kekuatan sinyal berdasarkan lokasi dan tempat

pencarian sinyal.

Data yang diambil adalah jarak maksimum penerimaan sinyal frekuensi radio

(RF) yang di pancarkan oleh pemancar dengan cara mencari sinyal pemancar dengan

jarak yang telah ditentukan, kemudian pencarian sinyal pemancar yang tersembunyi

dan tidak diketahui. Dapat dilihat dibawah ini tabel hasil pengambilan data.

Tabel 4. 3. Pengambilan data kekuatan sinyal berdasarkan lokasi dan tempat

pencarian sinyal.

Hari dan

Tanggal

Pengujian

Waktu

Pengujian

Tempat

Sumber

ELT

Jarak

Sumber

ELT dan

RDF

Lokasi RDF

Sinyal RDF

dan

Keterangan

Sudut

Acuan

Rabu

09-07-2008 14.00

Kampus A

UHAMKA 10 Kilo

Kampus UIN

Ciputat

0.2 point

Sinyal kecil

90o

(terhadap

utara)

Rabu

09-07-2008 15.05

Kampus A

UHAMKA 7 Kilo

Kampus UMJ

Cireunde

0.4 point

Sinyal kecil

130o

(terhadap

utara)

Rabu

09-07-2008 15.30

Kampus A

UHAMKA 5 Kilo

Perempatan

Lebak Bulus

1.2 point

Sinyal naik

sedikit

110o

(terhadap

utara)

Rabu

09-07-2008 16.00

Kampus A

UHAMKA 2 Kilo

Pondok Indah

Mall

6.2 point

Sinyal besar

160o

(terhadap

utara)

Tabel diatas terjadi kenaikan, pada jarak 5 kilometer dan 2 kilometer, kondisi

ini terjadi ketika Radio Pendeteksi Arah Pemancar menerima sinyal dari pemancar

pada kondisi attenuator sama dengan nol. Pengurangan attenuasi dilakukan pada saat

terjadi sinyal puncak sebesar 10 point, pelemahan sinyal terjadi karena banyak

gedung yang ada di sekitar lokasi pengukuran. Sinyal yang diterima berupa sinyal

pantulan dengan sudut acuan yang besar.

270 derajat

310 derajat

90 derajat

310 derajat180 derajat

Lokasi pemancar ELT yang akan ditemukan

Lokasi pointing 2 arah 310 derajat

Lokasi pointing 1 arah 180 derajat

U

Gambar 4. 10. Cara pengambilan data dengan sudut acuan terhadap arah utara

Pada gambar 4. 10 diatas adalah cara pencarian sinyal pemancar. Lokasi

pencarian (pointing) 1 merupakan sinyal pemancar dengan arah 00 sebagai referensi

arah utara dan pencarian (pointing) 2 arah 3100 dengan sudut acuan timur. Setelah

melakukan pointing maka hasil dari pointing 1 dan pointing 2 adalah lokasi pemancar

yang akan ditemukan.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5. 1. Kesimpulan.

Dari pembahasan bab-bab dan hasil pengambilan data yang diperoleh serta

experiment dapat disimpulkan bahwa :

1. Dari hasil pengambilan data antena yagi, pola radiasi yang dihasilkan ini

membentuk main lobe yang melebihi 900. Pola radiasi side lobe seharusnya

dibentuk renggang 900 sampai dengan 1800 begitu sebaliknya untuk 1800

sampai dengan 2700 (1) . Hal ini terbentuk karena pengujian pola radiasi

dengan cara pemutaran sudut hanya dari sisi pemancar. Pengujian dilakukan

diruang terbuka untuk mennghasilkan pola radiasi yang stabil.

2. Bentuk simulasi software MATLAB antena yagi sangat diperlukan karena

untuk membandingkan bentuk pola radiasi yang sebenarnya dengan bentuk

pola radiasi hasil data pengujian dan pengukuran.

3. Hasil yang didapatkan dari keluaran spektrum analyzer pada frekuensi

141.127 MHz dan 144.600 MHz stabil dan tidak cacat, diperoleh data yang

sudah dinormalisasi sebesar –14 dB.

4. Hasil yang didapatkan dari keluaran frekuensi counter pada frekuensi

141.127 MHz dan 144.600 MHz data yang dihasilkan sangat stabil, karena

radio pemancar dan penerima handy transceiver IC2N sudah diseting stabil

dari pabriknya.

5. Hasil yang didapatkan pada pengambilan data antena dengan menggunakan

SWR (Standing Wave Ratio) dihasilkan nilai 1: 1/5 sehingga antena yagi

yang dibuat hasilnya baik.

6. Pada alat display meter analog dan LED (Light Emmiting Diode) display

meter digunakan sumber tegangan external secara terpisah.

7. Pada pengambilan data jarak maksimal untuk mendapatkan sinyal dari

pemancar sebesar 10 kilometer, dan jarak penerimaan sinyal yang baik pada

5 kilometer.

9. Radio pemancar dan penerima (Handy Transceiver IC2N) pada alat Radio

Pendeteksi Arah Pemancar hanya berfungsi sebagai penerima saja. Dari segi

penerimaan sinyal radio Handy Transceiver IC2N ini terbilang baik

sensitifitasnya.

5. 2. Saran.

1. Penggunaan elemen antena yagi diharapkan lebih banyak dan ringan,

sehingga dapat menghasilkan pola radiasi yang lebih baik.

2. Kondisi pengambilan data yang maksimal dilakukan dengan cara menambah

ketinggian antena.

LAMPIRAN I

PROSEDUR PENGERJAAN ALAT

Adapun langkah-langkah yang dikerjakan dalam pembuatan alat:

1. Mencari dan menggumpulkan data-data, baik dari teori maupun pembuatan

skematik rangkaian.

2. Membuat skematik Attenuator dengan menggunakan Visio.

3. Membuat skematik Timer dengan menggunakan Visio.

4. Membuat skematik Antena Yagi dengan menggunakan Visio.

5. Untuk pembuatan jalur Attenuator, komponen tidak meggunakan PCB tetapi

langsung dirangkai di dalam handy transceiver.

6. Untuk pembuatan jalur Timer ELT menggunakan PCB yang sudah berlubang.

Untuk lebih jelasnya lihat keterangan dibawah ini :

FOTO-FOTO PEMBUATAN RANGKAIAN

RADIO PENDETEKSI ARAH SINYALPEMANCAR HANDY TRANSCEIVER IC 2 N

Pembuatan Rangkaian Attenuator.

Pembuatan Rangkaian Display Meter dan Attenuator.

Pembuatan Rangkaian Timer ELT.

Pembuatan Rangkaian ELT.

Pembuatan Antena Yagi.

Alat-alat yang dipakai untuk membuat rangkaian Radio Pendeteksi Arah Pemancar

Handy Transceiver IC2N adalah :

1. AVO meter.

2. Solder.

3. Timah.

4. Cutter.

5. Lotfet.

6. PCB berlubang.

7. Gergaji.

8. Pengupas kabel.

9. Sedotan timah.

10. Tang potong.

11. Bor besar.

12. Obeng kembang.

Daftar Komponen yang digunakan :

Komponen Satuan

Transistor A1015, C1815, C2458

IC MC3357, LM555

Capasitor 10 nf, 100nf, 47µf/50v,

Resistor Pot 100K, 47 K, 100Ω,

Vu Meter 1 Buah

Relay DC 9 volt

Saklar Toggle 4 Buah

Jack Mono 2 Buah

Jack DC 1 Buah

Kabel Head 1 Meter

Kabel Coaxial 1 Meter

Konektor BNC, RG 58

Kabel Rakit 2 Meter

LED 10 Buah

Baterai 9 volt, Ni cd 1.2 volt

Box Plastik 1 Buah

Alluminium Antena Yagi Boom 1 Meter, Driven,

Direktor, Reflektor 3 Meter

LAMPIRAN II

FOTO – FOTO PENGAMBILAN DATA

RADIO PENDETEKSI ARAH SINYAL PEMANCAR

HANDY TRANSCEIVER IC2N

Gambar 1. Pengambilan data pola radiasi antenna yagi di atas gedung UHAMKA 15-07-08.

Gambar 2. Pengambilan data pola radisi antena yagi di atas gedung UHAMKA 15-07-08.

Gambar 3. Pengambilan data pola radisi antena yagi menggunakan

spectrum analyzer di atas gedung UHAMKA 15-07-08.

Gambar 4. Pengambilan data pola radisi antena yagi menggunakan

busur derajat di atas gedung UHAMKA 15-07-08.

Gambar 5. Pengambilan data keluaran daya keluaran pemancar menggunakan

Frekuensi counter dan spectrum analyzer dengan menggunakan frekuensi 144.600

MHz.

Gambar 6. Pengambilan data display meter analog, dengan jarak terhadap pemancar

18 meter.

Gambar 7. Pengambilan data kekuatan sinyal berdasarkan tempat dan lokasi

pengambilan data.