TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ANTENA HELICAL 1,9 GHZ UNTUK MEMPERKUAT PENERIMAAN SINYAL WCDMA EKA KARTIKA FITRIANI

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ANTENA HELICAL 1,9 GHZ UNTUK MEMPERKUAT PENERIMAAN SINYAL WCDMA Oleh : EKA KARTIKA FITRIANI DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

2 RANCANG BANGUN ANTENA HELICAL 1,9 GHZ UNTUK MEMPERKUAT PENERIMAAN SINYAL WCDMA Oleh : EKA KARTIKA FITRIANI Disetujui oleh: Pembimbing, Ir. ARMAN SANI, MT NIP Diketahui oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU, Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si NIP DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

3 ABSTRAK Antena adalah suatu alat yang digunakan untuk memancarkan gelombang elektromagnetik atau menerima gelombang elektromagnetik. Penerimaan dengan menggunakan antena akan memperkuat perolehan sinyal sesuai dengan kemampuan antena itu sendiri. Ketidakstabilan sinyal yang sering terjadi pada jaringan WCDMA menjadikan kebutuhan akan penguatan perolehan sinyal sangat besar. Antena Helical adalah salah satu pilihan penguatan perolehan sinyal. Pada Tugas Akhir ini dirancang, direalisasikan dan dilakukan pengukuran parameter-parameter Antena Helical. Antena ini ditujukan untuk menjadi media bantu dalam memperkuat penerimaan sinyal WCDMA demi memaksimalkan perolehan sinyal dan koneksi. Adapun parameter antena diuji sebagai titik ukur kemampuan antena. Dari pengukuran diperoleh gain Antena Helical untuk 10 lilitan adalah 44 db dan untuk 20 lilitan adalah 49 db. Antena ini memiliki beamwidth yaitu 33 0 untuk untuk 10 lilitan dan 26 0 untuk untuk 20 lilitan. Dengan antena ini dapat meningkatkan kecepatan transfer data sebesar 2 kali dari pada hanya menggunakan USB modem WCDMA.

4 KATA PENGANTAR Segala puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah S.W.T yang telah memberikan kemampuan dan ketabahan dalam menghadapi segala cobaan, halangan, dan rintangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, serta shalawat beriring salam penulis hadiahkan kepada junjungan Nabi Muhammad S.A.W. Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda dan ibunda, serta kakanda - kakanda 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: RANCANG BANGUN ANTENA HELICAL 1,9 GHZ UNTUK MEMPERKUAT PENERIMAAN SINYAL WCDMA 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 nasehat, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

5 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rachmad Fauzi ST, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 3. Kepada Bapak dan Ibu tercinta yang telah menghantarkan doa, perhatian, semangat dan segalanya sehingga penulisan tugas akhir ini dapat terselesaikan. 4. Adikku tersayang Dwi Puspitasari dan Arif Budiman. Terima kasih atas perhatian dan doanya. 5. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya. 6. Keluarga Besar Laboratorium Sistem Komunikasi Radio FT USU 7. Ichsan Safirza yang berperan banyak atas kerjasama, masukan, dan bantuan selama proses penulisan Tugas Akhir ini. 8. Sahabat-sahabat terbaik di Elektro: Arynda, Hirzi, Suib, Fajar, Selfi, Arief, Roy, Yovie, Komeng, Febri, Ichsan, Ryan, Rido, Bayu, Samuel, Frans, Borong, Raedi, Dion dan segenap angkatan 07, semoga silaturahmi kita terus terjaga. 9. Senior dan junior yang telah membantu : B Reza, B Gifari, B Riki, B Rudi, B Syu ib, Siska, Dina, Dian, Ari, Wendli serta semua senior dan junior yang telah membantu selama proses penulisan Tugas Akhir ini. 10. Keluarga Besar Ikatan Mahasiswa Teknik Elektro dan semua pengurus IMTE yang telah memberikan banyak waktu dan keleluasaan pada penulis untuk dapat menyelesikan Tugas Akhir ini.

6 11. Keluarga Besar MME-GS yang telah memberikan banyak sekali pembelajaran. 12. 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 berserah diri pada Allah SWT, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri. Medan, Mei 2011 Penulis Eka Kartika Fitriani NIM

7 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... xii I. PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Tujuan Penulisan Batasan Masalah Manfaat Penulisan Metodologi Penulisan Sistematika Penulisan... 4 II. TEORI DASAR ANTENA DAN WIDEBAND CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS (WCDMA) Umum Gelombang Elektromagnetik Pengertian Antena Parameter Parameter Antena Direktivitas Antena Gain Antena Pola Radiasi Antena... 11

8 2.4.4 Polarisasi Antena Beamwidth Antena Bandwidth Antena Impedansi Antena Voltage Standing Wave Ratio(VSWR) Antena Isotropis Antena Directional Antena Unidirectional Antena Omnidirectional Material Dielektrik Logam Wideband Code Division Mulitiple Access (WCDMA) Arsitektur Jaringan WCDMA Mekanisme Kerja WCDMA Keunggulan Teknologi WCDMA III. RANCANG BANGUN ANTENA HELICAL Umum Antena Helical Langkah Pengerjaan dan Model Rancangan AntenaHelical Bagian DasarAntena Helical Pola Radiasi (pattern) Antena Helical Pada Mode Axial Operasi Antena Helical Pada Mode Axial Konektor Antena... 44

9 3.8 Perancangan Antena Helical Perhitungan Parameter Antena Perakitan Antena Helical Peralatan Pembuatan Antena Helical Instalasi Software Instalasi Driver Modem GSM HUAWEI E Instalasi dan Konfigurasi QPST dan QXDM IV. PENGUJIAN ANTENA HELICAL Umum Persiapan Pengukuran dan Pengujian Pengukuran Pola Radiasi Penghitungan Beamwidth Pengukuran Gain Pengujian Transfer Data V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Antena Sebagai Pengirim dan Penerima... 8 Gambar 2.2 Bentuk Pola Radiasi Antena Unidirectional Gambar 2.3 Bentuk Pola Radiasi Antena Omnidirectional Gambar 2.4 Polarisasi Antena Gambar 2.5 Polarisasi Vertikal Gambar 2.6 Polarisasi Horizontal Gambar 2.7 Polarisasi Circular Gambar 2.8 Polarisasi Cross Gambar 2.9 Beamwidth Antena Gambar 2.10 Bandwidth Antena Gambar 2.11 Voltage Standing Wave Ratio Gambar 2.12 Antena Isotropis Gambar 2.13 Contoh Antena Unidirectional Gambar 2.14 Contoh Antena omnidirectional Gambar 2.15 Arsitektur Jaringan WCDMA Gambar 2.16 Alur Evolusi Dari Sistem Generasi ke-2 dan Ke Gambar 3.1 Diagram Aur Perancangan dan Perakitan Antena Helical Gambar 3.2 Model Antena Helical Gambar 3.3 Bentuk Dasar Antena Helical dan Hubungan Antara D, S, C, L Gambar 3.4 Antena Helix dangan Ground Plane Gambar 3.5 Pipa PVC... 49

11 Gambar 3.6 Pipa Yang Sudah Dibuat Template Gambar 3.7 Penutup Pipa Yang Sudah Dipotong Gambar 3.8 Penutup pipa PVC 2,5 inchi, penutup pipa PVC 6 inchi, dan potongan lempengan kuningan dilubangi Gambar 3.9 Bentuk Lempengan Kuningan Gambar 3.10 Lempengan yang sudah disolder pada kawat dan kawat RG Gambar 3.11 System Properties My Computer Gambar 3.12 Device Manager Gambar 3.13 QPST Configuration Gambar 3.14 Pemilihan Port Gambar 3.15 QXDM Communication Gambar 3.16 Tampilan Power Sinyal Yang Terbaca QXDM Gambar 3.17 Pembacaan Power Sinyal Gambar 4.1 Antena Helical Gambar 4.2 Alat Peletakan Antena Gambar 4.3 Perkiraan Jarak Pengukuran Pertama ke BTS Dengan Menggunaan Google Earth Gambar 4.4 Perkiraan Jarak Pengukuran Kedua ke BTS Dengan Menggunaan Google Earth Gambar 4.5 Rangkaian Pengukuran Gambar 4.6 Pola Radiasi Antena Helical 10 lilitan Pada Pengukuran Pertama... 67

12 Gambar 4.7 Pola Radiasi Antena Helical 20 lilitan Pada Pengukuran Pertama Gambar 4.8 Pola Radiasi Antena Helical 10 lilitan Pada Pengukuran Kedua Gambar 4.9 Pola Radiasi Antena Helical 20 lilitan Pada Pengukuran Kedua Gambar 4.10 Hasil Perolehan Sinyal Pada Pengukuran Pertama Tanpa Menggunakan Antena Helical Gambar 4.11 Hasil Perolehan Sinyal Pada Pengukuran Pertama Dengan Menggunakan Antena Helical 10 lilitan Gambar 4.12 Hasil Perolehan Sinyal Pada Pengukuran Pertama Dengan Menggunakan Antena Helical 20 lilitan Gambar 4.13 Hasil Perolehan Sinyal Pada Pengukuran Kedua Tanpa Menggunakan Antena Helical Gambar 4.14 Hasil Perolehan Sinyal Pada Pengukuran Kedua Dengan Menggunakan Antena Helical 10 lilitan Gambar 4.15 Hasil Perolehan Sinyal Pada Pengukuran Kedua Dengan Menggunakan Antena Helical 20 lilitan Gambar Gambar 4.17 Test Speed USB Modem Pada Pengujian Pertama Tanpa Menggunakan Antena Helical Gambar 4.18 Test Dowbload USB Modem Pada Pengujian Pertama Tanpa Menggunakan Antena Helical... 77

13 Gambar 4.19 Test Speed Pada Pengujian Pertama Dengan Menggunakan Antena Helical 10 lilitan Gambar 4.20 Test Dowbload Pada Pengujian Pertama Dengan Menggunakan Helical 10 lilitan Gambar 4.21 Test Speed Pada Pengujian Pertama Dengan Menggunakan Antena Helical 20 lilitan Gambar 4.22 Test Dowbload Pada Pengujian Pertama Dengan Menggunakan Helical 20 lilitan Gambar 4.23 Test Speed USB Modem Pada Pengujian Kedua Tanpa Menggunakan Antena Helical Gambar 4.24 Test Dowbload USB Modem Pada Pengujian Kedua Tanpa Menggunakan Antena Helical Gambar 4.25 Test Speed Pada Pengujian Kedua Dengan Menggunakan Antena Helical 10 lilitan Gambar 4.26 Test Dowbload Pada Pengujian Kedua Dengan Menggunakan Helical 10 lilitan Gambar 4.27 Test Speed Pada Pengujian Kedua Dengan Menggunakan Antena Helical 20 lilitan Gambar 4.28 Test Dowbload Pada Pengujian Kedua Dengan Menggunakan Helical 20 lilitan... 82

14 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Perbandingan Parameter 2G GSM dengan 3G WCDMA Tabel 3.1 Peralatan Pembuatan Antena Helical Tabel 4.1 Data Rata-Rata Hasil Pengukuran Pertama Antena Helical 10 lilitan Tabel 4.2 Data Rata-Rata Hasil Pengukuran Pertama Antena Helical 20 lilitan Tabel 4.3 Data Rata-Rata Hasil Pengukuran Kedua Antena Helical 10 lilitan Tabel 4.4 Data Rata-Rata Hasil Pengukuran Kedua Antena Helical 20 lilitan Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Gain Pada Gedung Teknik Tegangan Tinggi Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Gain Pada Jalan Mesjid Tabel 4.7 Rata-Rata Hasil Pengujian Pertama Transfer Data Tabel 4.8 Rata-Rata Hasil Pengujian Kedua Transfer Data... 82