YAGI ANTENNA DESIGN FOR WIRELESS LAN 2,4 GHZ

Transkripsi

1 YAGI ANTENNA DESIGN FOR WIRELESS LAN 2,4 GHZ Tito Tuwono,ST, M.Sc Program Studi Teknik Eektro, Fakutas Teknoogi Industri, Universitas Isam Indonesia Jaan Kaiurang km 14,5 jogjakarta Abstraksi This paper wi discuss about design and evauation Yagi Antenna for Wireess LAN 2,4 GHz. Yagi was seested becaused it has simpe construction, high directivity and very chip. By the cacuation, yagi antenna eement can considered ike ength of directory, driver and refector. Resut of this research can be concused that Yagi Antenna very suitabe for considered, because it has good perfermance in the data ytansmission ike SOM, ink quaity, and traoughput. Kata kunci: Antenna Yagi, WLAN 2,4 GHz. 1. Teori Dasar antena Yagi Antena merupakan piranti untuk menangkap dan memancarkan geombang eektromagentik. Terdapat berbagai macam jenis antena, diantaranya antena heix, antena paraboa, antena sektor, antena pintar, dan antena yagi. Di antara antena-antena tersebut antena yagi mempunyai beberapa keebihan, diantaranya konstruksi sangat murah, mempunyai pengarahan yang tinggi. Sehingga pada paper ini akan di terangkan dan diteiti kinerja antena yagi pada WLAN. Antena yagi secara teoritis yaitu sejenis antena yang terdiri dari 3 macam eemen. Dimana 3 macam yang memegang peranan penting daam konstruksi antena yagi yaitu refektor, dan direktori [1]. Daam pengimpementasianya sebuah antena Yagi dapat dibuat dari eemen berbentuk parare,siindris. Gambar 1. Antena yagi pada koordinat cartesius [1][2] Pada gambar diatas menunjukkan bahwa eemeneemen yagi teretak sejajar pada Z axis, sedangkan boom ataupun bahan penyangga eemen sejajar dengan X axis, Antena Yagi yang paing sederhana adaah antena yagi dengan 2 eemen yang terdiri atas satu radiator atau driven eemen dan satu eemen parasitik sebagai direktori. Gambar 2. Antena yagi pada koordinat cartesius Y axis Z axis R D DR R = REFLEKTOR D = DRIVER DR = DIRECTORY X asis Eemen Driver Driver merupakan bagian paing penting dari sebuah antena yagi karena eemen iniah yang akan membangkitkan geombang eektromagnetik menjadi sebuah sinya yang akan di pancarkan. Untuk menjadikan sebuah driver yang menghantarkan radiasi dengan baik, biasanya menggunakan antena sebagai bentuk drivernya. Antena adaah antena berbentuk inear pendek, yang bia sedang memancarkan

2 dapat dianggap mempunyai arus yang sama diseuruh panjangnya. 1/4 Waveength 1/2 Waveength Eemen Refector Sesuai dengan namanya refector, eemen ini merupakan eemen pemantu. Eemen refektor ditempatkan di beakang dan dibuat ebih panjang dari pada panjang. 1/4 Waveength Gambar 3. Antena Daam pembuatan driver antena yagi, antena yang biasa digunakan adaah antena setengah-geombang, dimana panjang tota minimanya pada frekuensi pembawa adaah ½ λ, penerapannya antena ini bertujuan karena antena ½ λ memiiki resistansi radiasi yang rendah, namun dengan tingkat reaktansi yang tinggi, sehingga antena ini efisien digunakan pada antena yang memiiki panjang geombang yang cukup ebar.ini terihat pada poa pancaran antena ½ λ. Modifikasi terkena dari antena ½ λ adaah antena diipat (foded), antena ini ebih suka digunakan daripada antena yang singe untuk eemen pendorong, karena dapat dibuat dengan murah,memberikan impedansi termin yang ebih tinggi,dan memiiki struktur mekanis yang kuat, Antena ipat ini pada masingmasing ujungnya digabung menjadi satu. Antena ini sebenarnya dibagi menjadi 2 bagian yang masing-masing ¼ λ,dan poa radiasi yang dihasikan akan tepat sama seperti untuk antena tungga, tetapi resistansi radiasinya akan berbeda karena jaur transmisinya dihubungkan pada pusatnya yang mempunyai impedansi 73 Ω, tapi karena penggabungan tersebut maka resistansi radiasi menjadi 4x 73Ω atau 292 Ω di titik umpannya, bentuk antena foded ini terihat pada gambar dibawah ini: ½ λ Gambar 4. Antena dipo teripat (foded) Gambar 5 Susunan driver dan refektor Tujuan utama dari penempatan refektor di beakang adaah untuk membatasi radiasi agar tidak meebar kebeakang namun kekuatan pancarannya akan diperkuat ke arah sebaiknya. Refektor juga bersifat menjadikan antena ebih induktif. Gambar 6. Poa radiasi yang ditimbukan oeh pengaruh refektor Untuk penentuan ukuran dari sebuah refektor ditentukan dengan[1][4] : = + 5% ref (1) dimana : ref = panjang refektor = panjang eemen driver pemasangan refektor hanya digunakan satu saja, karena penambahan refektor yang kedua atau ketiga praktis tidak akan menambah apapun pada keterarahan struktur. Sedangkan penempatan eemen refektor yaitu dibeakang eemen driver ( ) dengan jarak optimum yaitu 0,15 0,2 λ.

3 Eemen Directori Eemen Direktori merupakan eemen pengarah yang dietakkan didepan antena teripat (driver), direktori akan memaksakan radiasi dari driver menuju ke satu arah. Eemen ini juga kadang sering disebut dengan eemen parasitic. Gambar 7. Penempatan eemen direktori Dari gambar terihat bahwa poa 1 merupakan poa radiasi yang diciptakan oeh antena teripat, dengan penambahan refektor dan direktori poa radiasi antena akan diubah dan diperkeci menjadi satu arah namun dengan daya pancar yang ebih jauh seperti yang terihat pada poa 2 Gambar 8. Poa radiasi antena yang diarahkan Penambahan satu atau ebih direktori merupakan metode yang paing efektif daam mendapatkan penguatan yang ebih besar, semakin banyak jumah eemen direktori maka akan didapat penguatan yang ebih besar juga. Seperti hanya refektor, eemen direktori juga memiiki pengaturan daam penentuan ukuran dan jarak, baik itu jarak dengan driver ataupun jarak antara direktori satu dengan direktori ainnya. Karena ukuran daam penentuan ini akan mempengaruhi kinerja kemampuan antena yagi. Untuk penentuan ukuran, direktori di buat dengan ukuran harus ebih keci daripada ukuran antena,untuk penentuan ukuran dapat dibuat menggunakan persamaan directory = 5% (2) dimana : directory = panjang direktori = panjang eemen driver Pengarah atau direktori yang terdekat pada antena adaah pengarah yang paing berpengaruh terhadap penguatan, dan pengaruh yang paing jauh memiiki pengaruh yang keci daam beberapa teori terdapat sebuah persamaan yang mengemukakan tentang jarak antara direktori, persamaan tersebut yaitu: (3) Dimana : d = jarak antara direktori ) f = frekuensi kerja ( MHz) 36,6 d = f ( m Penguatan antena yagi Gain atau penguatan dari sebuah antena yagi diperoeh dari memaksimakan faktor-faktor penting eemen-eemen parasitik antena yagi. Daam meningkatkan gain antena yagi mengubah pengaturan driver tidak akan memberikan efek yang banyak daam penguatannya, cara yang paing efektif adaah dengan meakukan pengaturan yang tepat pada besarnya ukuran serta jarak daam penempatan eemen tersebut. Gain antena yagi merupakan peningkatan antena sebagai antena drivernya, adapun secara teori gain maksima dari antena λ/2 adaah 10 og 1.66 atau 2.2. dbi. Daam ha ini peningkatan jumah faktor eemen yang meningkatkan gain tersebut seperti yang terihat pada persamaan di bawah ini: G = 10 og 1,66 x (neemen) (4) Umumnya gain antena yagi akan menurun secara nyata apabia panjang refektor ebih keci ataupun sebaiknya panjang direktori ebih besar daripada panjang ukuran. Seain dari tinjauan diatas terdapat juga formua yang menyatakan bahwa gain antena yagi bisa didapat dari anaisa gambar, persamaan yang digunakan pada anaisa gambar adaah

4 41253 G = 10og (5) θ θ H E Dimana G = gain terhadaap antena isotropic θ H = sudut ½ kekuatan horizonta poarisasi θ E = sudut ½ kekuatan eiptica poarisasi 3. Perancangan antena yagi Pada Sub Bab ini akan dibahas perancangan antena Yagi untuk WLAN dengan frekuensi kerja sekitar 2,4 GHz. Untuk mendapatkan panjang geombang pada frekuensi kerja, maka dapat dihitung sebagai berikut: λ = = 0.125m = 12,5cm = 125mm Panjang diatas dinamakan panjang teoritis,namun daam peaksanaanya panjang tersebut tidak seau seperti perhitungan,sehingga biasanya panjang eemen antena ebih pendek, 3.1 Perancangan eemen driver Seperti yang teah dikemukakan bahwa eemen driver merupakan eemen paing penting,karena meaui eemen iniah medan eektromagnetik akan diradiasikan di udara. Perancangan driver menggunakan cara perancangan antena yang memiiki panjang ½ geombang, namun agar dapat menghiangkan komponen reaktif,maka seharusnya panjang antena ½ tersebut adaah: 0,475λ = 0,475x12,5cm = 5,93 5, 9cm Panjang driver juga bisa ditentukan dengan rumus: 142,65 = = 0,0593m = 5, 93cm f 3.2 Perancangan eemen refektor Panjang refektor ditentukan dengan: = + 5% ref ref = 5,9 + (0,05)5,9 = 5,9 + 0,295 = 6,19 6, 2cm Penempatan atau posisi dari sebuah refektor akan memberikan penguatan juga, eemen refektor ditempatkan dibeakang eemen driver ( ) dengan jarak optimum yaitu 0,15 0,2 λ. Dimana dari peneitian, secara teoritis penempatan terbaik yaitu berjarak 0.15λ = 0,15x12,5cm = 1,87 cm, akan terihat seperti gambar dibawah ini Gambar 10. Penempatan optima refektor 3.3 Perancangan eemen directori Panjang direktori dapat ditentukan dengan: = 5% directory = 5,9 cm 0.05*5,9cm = 5,9 0,295 = 5,6 cm Sama seperti pada refektor,posisi penempatan juga memiiki peranan penting daam penguatan, jarak spasi antar tiap direktori adaah: 36,6 36,6 d = = = 0,015m = 1, 5cm f /4λ= 2,95cm 1/4λ= 2,95cm 1/2 λ = 5,93 cm Gambar 9. Ukuran antena dipo Gambar 11. Jarak antara direktori Pada pembuatan antena yagi ini dirancang direktori dengan jumah 12 buah dimana bertujuan untuk mendapatkan gain yang cukup besar dengan pengarahan yang ebih tertuju ke satu titik.

5 Pengujian dan Pengukuran Perfromance Pengujian diakukan pada jarak yang berbedabeda, yaitu 20m, 150 m, dan 500 m berdasarkan gambar-gambar di bawah ini. SNR Quaity Lama downoad data 10.3 MB Maxima = 32 Maxima = 32 Maxima = detik 48 detik 1 menit 45 detik X1 X2 a X1 = pancaran sinya = posisi Tx = posisi Rx Gambar 12. Denah penempatan posisi Rx dan Tx dengan jarak 20 m X1 y = 12m Tx kampus FTI z x=152,5m b GOR UII Gambar 13. Denah penempatan posisi Rx dan Tx dengan jarak 150 m MESJID UII y = 21,8 meter Z X = 507,6 Mtr Gambar 14 Denah penempatan posisi Rx dan Tx dengan jarak 500 m X2 c Rx 4. Kesimpuan Seteah diakukannya perancangan, impementasi pada jaringan WLAN, beserta anaisa yang dibuat, terdapat beberapa kesimpuan yang didapat sebagai hasi dari peneitian : X2 1. Antena yagi sebenarnya merupakan pemodifikasian antena ½ λ dengan penambahan beberapa eemen seperti pemantu dan pengarah yang bertujuan mendapatkan penguatan yang ebih dan terarah. 2. Antena yagi merupakan saah satu antena yang ayak dikedepankan daam penggunaanya di jaringan WireessLAN, seain mudah daam konstruksinya dan tingkat gain yang cukup tinggi yaitu 14 db, antena yagi juga memiiki tingkat direktivitas yang sangat terarah. 3. Seain itu dari hasi SOM atau fade margin yang didapat, antena yagi teah memenuhi syarat daam perancanaan WLAN, karena SOM yang didapat ebih besar dari 10 db, yang sesuai dengan teori jika jarak < 16 Km,maka SOM minima 10 db, ha ini akan mempengaruhi konektivitas sistem wireess 4. Tingkat penguatan antena yagi dipengaruhi oeh beberapa faktor, seperti : Kuaitas bahan yang digunakan. Panjang eemen driver, eemen refektor, maupun eemen direktorinya. Jarak antara tiap eemennya. DAFTAR PUSTAKA Tabe 1. Hasi pengujian Bahan perbandingan Jarak 20 m Jarak 150 m Jarak 500 m SOM 59,72 42,22 15,64 Signa strength Schure S, Antennas, John F.Rider Pubisher Inc, New York, Laawson L, Yagi Antena design, American radio Reay League, Newington 3. Onno W.Purbo Internet Wireess dan Hot Spot, Penerbit Eex Media Computindo, Jakarta

6 4. Wiiam I, The Radio Amateur Antenna handbook, Radio Pubication Inc, Witon,Conn Winarno Sugeng, Instaasi WireessLAN, Penerbit informatika, Jakarta