Tugas Akhir SIMULASI PERANCANGAN ANTENA YAGI UNTUK APLIKASI WLAN. Oleh : FIRMANTO NIM :

Transkripsi

1 Tugas Akhir SIMULASI PERANCANGAN ANTENA YAGI UNTUK APLIKASI WLAN Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana ( S-1 ) pada Departemen Teknik Elektro Oleh : FIRMANTO NIM : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

2 SIMULASI PERANCANGAN ANTENA YAGI UNTUK APLIKASI WLAN Oleh : FIRMANTO Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Disetujui oleh : Pembimbing, Ir. Arman Sani, MT Diketahui oleh : Pelaksana Harian Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU, Prof. Dr. Ir. Usman S. Baafai DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

3 ABSTRAK Penggunaan teknologi komunikasi dengan menggunakan kabel kini sudah tergantikan oleh teknologi komunikasi tanpa kabel dimana peran kabel digantikan oleh frekuensi radio. Teknologi tersebut dinamakan Wireless Local Area Network (WLAN). Wireless Local Area Network (WLAN) adalah suatu jaringan area lokal tanpa kabel dimana media transmisinya menggunakan frekuensi radio (RF) dan infrared (IR), untuk memberi sebuah koneksi jaringan ke seluruh pengguna dalam area disekitarnya. Namun, keterbatasan jarak merupakan sebuah masalah yang dihadapi oleh perangkat WLAN ini. Jarak jangkauan sinyalnya relatif sempit sehingga diperlukan solusi untuk memperluas jarak jangkauan sinyal tersebut. Untuk itu digunakan antena Yagi yang dipasang pada sisi penerima sebagai salah satu solusi untuk memecahkan masalah keterbatasan jarak jangkauan WLAN. Antena Yagi memiliki 3 komponen utama yaitu sebuah driven element yang merupakan dipole aktif, sebuah reflektor yang berfungsi untuk memantulkan pancaran dari driven element dan sebuah direktor yang memperkuat pola pancar dari driven element. Dalam Tugas Akhir, antena Yagi yang dirancang dapat diaplikasikan pada sistem WLAN. Perancangan antena ini menggunakan software simulator Ansoft Designer HFSS versi Hasil dari perancangan ini adalah antena Yagi yang dapat bekerja pada frekuensi kerja WLAN dan diperoleh nilai VSWR sebesar 1,56 untuk frekuensi 2,46 GHz, pola radiasi unidirectional dan gain sebesar 10,39 db.

4 KATA PENGANTAR Segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang atas Berkat dan Rahmat yang telah diberikan-nya penulis memiliki kemampuan dan ketabahan dalam menghadapi segala cobaan, halangan, dan rintangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda dan ibunda, nenek, adik-adik kandung tercinta yang merupakan bagian dari hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang. Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah: PERANCANGAN TEORITIS ANTENA YAGI UNTUK APLIKASI WLAN Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Ir. Arman sani, MT selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas saran, nasehat, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. T. Ahri Bahriun,M.Sc, selaku Penasehat Akademis penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan selama ini.

5 3. Bapak Prof.Dr.Ir Usman Baafai dan Bapak Rachmad Fauzi ST, MT selaku Pelaksana Harian Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 4. Kepada Bapak, Ibu dan adik adik tercinta dan keluarga dekat yang telah menghantarkan doa, perhatian, semangat dan segalanya sehingga penulisan tugas akhir ini dapat terselesaikan. 5. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, atas segala bantuannya. 6. Bapak Ruki Nofianto, S.Pd dan Bapak Ridwan Lesmana yang memberi masukan dan saran-saran yang sangat membantu penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir. 7. Keluarga Besar Laboratorium Sistem Komputer dan Pengaturan : Bang Muhfi, Bang Hans, Bang Aris, Salman Alfarisi, Rozi. 8. Teman seperjuangan: Teguh, Balemurli dan Agung Permana, yang membantu dalam pengerjaan Tugas Akhir. 9. Sahabat-sahabat terbaik di Elektro: Rudolf, Rinaldo, Kristian Silaen, Budiman Chandra, Thomas, Angga, Sugianto, Hendrik, Juandri, Efandi (boja), Royen, Helmi, Rahmudin, Demon, Taufik, Iqbal, pingkan, Martua dan segenap angkatan Keluarga besar PB elektro USU Keluarga Besar Ikatan Mahasiswa Teknik Elektro : Fransiskus, Topan, Polda, John, Gabe dan semua pengurus IMTE yang telah

6 memberikan banyak waktu dan keleluasaan pada penulis untuk dapat menyelesikan Tugas Akhir ini. 12. Keluarga Besar KMB - USU. 13. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata, Penulis berharap agar Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca dan Penulis. Medan, Agustus 2010 Penulis Firmanto NIM DAFTAR ISI

7 ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Rumusan masalah Tujuan Penulisan Batasan Masalah Metodologi Penulisan Sistematika Penulisan... 4 BAB II TEORI DASAR 2.1. Umum Gelombang Elektromagnetik Pengertian Antena Parameter Parameter Antena Direktivitas Antena Gain Antena....11

8 2.4.3 Pola Radiasi Antena Polarisasi Antena Beamwidth Antena Bandwidth Antena Impedansi Antena Voltage Standing Wave Ratio Antena Isotropis Antena Directional Antena Unidirectional Antena Omnidirectional Antena Yagi Driven Elemen, Reflektor dan Direktor Impedansi Bersama Jarak Antar Elemen Gain Material Local Area Network Wireless Local Area Network Standar WLAN BAB III SIMULATOR HFSS 3.1 Umum Instalasi Ansoft HFSS... 39

9 3.3 Cara Kerja Ansoft HFSS Perancangan Model Dasar pada Ansoft HFSS Inisialisasi Model Menjalankan Hasil Rancangan Aplikasi Ansoft HFSS BAB IV PERANCANGAN ANTENA YAGI UNTUK APLIKASI WIRELESS LOCAL AREA NETWORK 4.1 Umum Perancangan Antena Yagi Perancangan Panjang Elemen Perhitungan Jarak antar Elemen Perancangan Model Yagi Perancangan Saluran pencatu Perancangan Ruang Batasan Arah Pancaran Menampilkan Hasil Simulasi Antena Yagi 7 Elemen Antena Yagi 8 Elemen Antena Yagi 9 Elemen Antena Yagi 10 Elemen BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 75

10 5.2. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN DAFTAR GAMBAR

11 Gambar 2.1 Antena sebagai pemancar dan penerima...10 Gambar 2.2 Dimensi pola radiasi antena Gambar 2.3 Ilustrasi Bidang pola radiasi antena Gambar 2.4 Polarisasi antena Gambar 2.5 Beamwidth antena Gambar 2.6 Antena Isotropis Gambar 2.7 Contoh antena unidirectional Gambar 2.8 Contoh antena omnidirectional Gambar 2.9 Dimensi dan kontruksi antena yagi uda Gambar 2.10 Sistem elemen array yang menggunakan 1 buah direktor Gambar 2.11 Sistem elemen array yang menggunakan 1 buah reflektor Gambar 2.12 Grafik yang menunjukkan pengaruh jarak antar elemen terhadap perolehan gain pada yagi 3 elemen Gambar 2.13 Gain dalam db pada sebuah antena dipole ½ λ vs jumlah elemen pada antena Yagi Gambar 3.1 Tampilan Ansoft HFSS Gambar 3.2 Tampilan Awal proses instalasi Ansoft HFSS Gambar 3.3 Diagram alir yang menunjukkan cara pencarian solusi simulator Ansoft HFSS Gambar 3.4 Geometri yang disediakan Ansoft HFSS Gambar 3.5 Bentuk balok pada Ansoft HFSS Gambar 3.6 Property window yang muncul setelah model dibuat Gambar 3.7 Property window dengan tab attribute... 44

12 Gambar 3.8 Project Manager window pada Ansoft HFSS Gambar 3.9 Antena Horn Gambar 4.1 Diagram alir perancangan antena Yagi Gambar 4.2 Variabel yang digunakan dalam perancangan Yagi Gambar 4.3 Peletakan kordinat pada driven element yang dibuat Gambar 4.4 Driven element yang merupakan sebuah antena dipole ½ λ Gambar 4.5 Peletakan koordinat reflektor pada Ansoft HFSS Gambar 4.6 Sebuah reflektor dan driven element yang dibuat Gambar 4.7 Peletakan koordinat direktor pada Ansoft HFSS Gambar 4.8 Sebuah reflektor, driven element dan direktor yang dibuat Gambar 4.9 Model antena Yagi 10 elemen yang dirancang Gambar 4.10 Peletakan koordinat pada saluran pencatu Gambar 4.11 Pembuatan saluran catu pada driven element Gambar 4.12 Peletakan boundaries pada Ansoft HFSS Gambar 4.13 Perancangan antena Yagi 7 elemen Gambar 4.14 Grafik VSWR antena Yagi 7 elemen Gambar 4.15 Pola radiasi yang dihasilkan antena Yagi 7 elemen Gambar 4.16 Perancangan antena Yagi 8 elemen Gambar 4.17 Grafik VSWR antena Yagi 8 elemen Gambar 4.18 Pola radiasi yang dihasilkan antena Yagi 8 elemen Gambar 4.19 Perancangan antena Yagi 9 elemen Gambar 4.20 Grafik VSWR antena Yagi 9 elemen Gambar 4.21 Pola radiasi yang dihasilkan antena Yagi 9 elemen Gambar 4.22 Perancangan antena Yagi 10 elemen... 69

13 Gambar 4.23 Grafik VSWR antena Yagi 10 elemen Gambar 4.24 Pola radiasi yang dihasilkan antena Yagi 10 elemen DAFTAR TABEL

14 Tabel 2.1 Spektrum frekuensi gelombang elektromagnetik...9 Tabel 2.2 Standar standar WLAN Tabel 2.3 Wifi channel...36 Tabel 4.1 Ukuran panjang elemen antena Yagi Tabel 4.2 Jarak antara elemen antena Yagi yang akan dirancang Tabel 4.3 Gain hasil simulasi antena Yagi 7 elemen Tabel 4.4 Gain hasil simulasi antena Yagi 8 elemen Tabel 4.5 Gain hasil simulasi antena Yagi 9 elemen Tabel 4.6 Gain hasil simulasi antena Yagi 10 elemen... 70