TUGAS AKHIR STUDI ANTENA J-POLE UNTUK PENGUATAN SINYAL GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE FREKUENSI 900 MHZ DAN 1800 MHZ Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1)pada Departemen Teknik Elektro Oleh: ELFRIDA BANJARNAHOR NIM : 130422022 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
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. Provider layanan GSM (Global System for Mobile) dengan keterbatasan jaringan yang dicakupnya menjadikan kebutuhan akan penguatan perolehan sinyal sangat besar. Antena J-Pole adalah salah satu pilihan penguatan perolehan sinyal. Pada Tugas Akhir ini dirancang antena J-Pole yang diterapkan pada frekuensi 900MHz dan 1800 MHz. Antena ini ditujukan untuk menjadi media bantu dalam memperkuat penerimaan sinyal GSM demi memaksimalkan perolehan sinyal dan koneksi. Perancangan dilakukan menggunakan simulator MMANA-GAL. Dari hasil simulasi, antena J-Pole jenis Super J untuk frekuensi 900 MHz memiliki gain 5.01 dbi, VSWR 1.61 dan bandwidth 38.7 MHz. Sedangkan untuk antena J-Pole jenis Super J untuk frekuensi 1800 MHz memiliki gain 5.04 dbi, VSWR 1.8 dan bandwidth 120 MHz. Kata kunci: Antena J-Pole, GSM, gain, VSWR, bandwidth, MMANA-GAL.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan karunia-nya sehingga penulis diberikan kemampuan dan kesempatan untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Tugas Akhir ini berjudul Studi Antena J-Pole untuk Penguatan Sinyal Global System for Mobile Frekuensi 900MHz dan 1800 MHz yang penulis susun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan sarjana di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. Dalam penulisan Tugas Akhir ini penulis telah banyak mendapat bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Keluarga tercinta: Ayahanda Biliher Banjarnahor, Ibunda Tiongsa br. Purba, kedua kakak saya Dorma Banjarnahor dan Ewin H. Banjarnahor, serta adik saya Ferdinan Banjarnahor atas segala kasih sayang, doa, dukungan, kesabaran, dan pengertiannya. 2. Bapak Ir. Arman Sani, M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir atas segala arahan, motivasi dan bimbingannya dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 3. Ibu Syiska Yana, ST, MT. selaku Dosen Penasehat Akademis penulis atas segala bimbingan dan nasehat serta motivasinya selama penulis menjalani kegiatan akademik. 4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. dan Bapak Rahmad Fauzi, S.T., M.T.selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik.
5. Bapak Emerson P. Sinulingga, ST., M.Sc, PhD dan Ibu Naemah Mubarakah S.T, M.T selaku dosen penguji Tugas Akhir, atas masukan dan bantuannya dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini. 6. Seluruh Dosen Departemen Teknik Elektro FT-USU yang telah membekali penulis dengan berbagai disiplin ilmu selama masa pendidikan. 7. Seluruh Pegawai dan Karyawan Departemen Teknik Elektro FT-USU atas segala bantuan dan dukungannya. 8. Teman-teman seperjuangan Novricona Banjarnahor, Emil Siska Sinaga, Fitriana Simamora, kak Sri Indah Rezkika, kak Indah Vusvita Sari, kak Saverina L. Simangunsong yang selama ini mendukung dan memberi semangat kepada penulis. 9. Teman-teman di Departemen Teknik Elektro FT-USU, terkhusus ekstensi 2013: Elisabet, Indah, kak Kiki, bg Denny, Nofrizal, bg Shafwan, bg Rafael, kak Junita, Putri, Devi, Winni dan Elisai atas dukungan dan doa selama di bangku perkuliahan. 10. Teman-teman Kelompok Kecil Trifosa.NES atas segala dukungan, doa dan perhatiannya. 11. Adik-adik Kelompok Kecil Abigail, Kelompok Kecil Talitha Seera, Kelompok Kecil Solideo Gloria atas segala dukungan, doa dan perhatiannya. 12. Sahabat-sahabat terkasih Deni Nova Sitorus, Minar Sitorus, Natalia Pardosi, Sovia Manullang, Putri Hutajulu, Alensis K. atas segala dukungan, doa dan perhatiannya. 13. Abang Robet Agus Sipahutar yang selama ini mendukung, mendoakan dan memberi semangat kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
14. Teman-teman pemuda-pemudi GEKISIA-Medan atas segala dukungan, doa dan perhatiannya. 15. Teman-teman di YAKPM-Medan, terkhusus KTB 2013 atas segala dukungan, doa dan perhatiannya. Juga penulis menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu namun tidak dapat penulis sebutkan satu per satu disini. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu, dengan segala kerendahan hati penulis bersedia menerima saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga penulisan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi siapa pun yang membutuhkannya. Medan, Juli 2016 Penulis Elfrida Banjarnahor NIM. 130422022
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Tugas Akhir... 2 1.4 Manfaat Tugas Akhir... 3 1.5 Batasan Masalah... 3 1.6 Metodologi Penulisan... 3 1.7 Sistematika Penulisan... 4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengenalan Antena... 5 2.1.1 Pengertian Antena... 5 2.1.2 Parameter Antena... 6 2.1.2.1Pola Radiasi... 6 2.1.2.2Lebar Berkas... 7 2.1.2.3Direktivitas... 8 2.1.2.4Gain... 9
2.1.2.5 Lebar Pita... 9 2.1.2.6 Impedansi Imput... 10 2.1.2.7 VSWR... 11 2.2 Antena J-Pole... 12 2.2.1 Jenis-jenis Antena J-Pole... 14 2.2.1.1 Antena Slim Jim... 14 2.2.1.2 Super J Antena... 15 2.3 GSM... 15 2.3.1 Definisi GSM... 16 2.3.2 Sejarah dan Perkembangan GSM... 17 2.3.3 Spesifikasi Teknis GSM... 18 2.3.4 Arsitektur Jaringan GSM... 19 2.3.4.1 Mobile Station... 20 2.3.4.2 BSS (Base Station Sub-System)... 20 2.3.4.3 NSS (Network Sub-System)... 21 2.3.4.4 OSS (Operation and Support System)... 24 2.3.5 Keunggulan GSM Sebagai Teknologi Generasi Kedua (2G) 24 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Umum... 25 3.2 Diagram Alir Perancangan Antena J-Pole... 26 3.3 Simulator MMANA GAL... 27 3.4 Perancangan Antena J-Pole... 29 3.4.1 Perancangan Antena J-Pole 900 MHz... 29 3.4.2 Perancangan Antena J-Pole 1800 MHz... 33
3.5 Perancangan Antena Slim Jim... 38 3.5.1 Perancangan Antena Slim Jim 900 MHz... 38 3.5.2 Perancangan Antena Slim Jim 1800 MHz... 40 3.6 Perancangan Antena Super J... 42 3.6.1 Perancangan Antena Super J 900 MHz... 42 3.6.2 Perancangan Antena Super J 1800 MHz... 43 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pendahuluan... 45 4.2 Hasil Simulasi... 45 4.2.1 Hasil Simulasi Antena J-Pole Frekuensi 900 MHz... 45 4.2.2 Hasil Simulasi Antena J-Pole Frekuensi 1800 MHz... 47 4.3 Analisis Hasil Capaian Antena... 49 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 52 5.2 Saran... 52 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Antena Sebagai Media Transmisi... 6 Gambar 2.2 Sistem Koordinat untuk Menganalisis Antena... 7 Gambar 2.3 Ilustrasi HPBW dan FNBW... 8 Gambar 2.4 Desain Dasar Antena J-Pole... 12 Gambar 2.5 Slim Jim Antenna... 14 Gambar 2.6 Super J-Antenna... 15 Gambar 2.7 Arsitektur Jaringan GSM... 19 Gambar 2.8 Bagian (Base Station Sub-System)... 21 Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Antena J-Pole... 27 Gambar 3.2 Tampilan Menu Geometry... 28 Gambar 3.3 Tampilan Menu Geometry Antena J-Pole 900 MHz... 31 Gambar 3.4 Menu Tampilan View Antena J-Pole 900 MHz... 31 Gambar 3.5 Hasil Simulasi Antena J-Pole 900 MHz... 33 Gambar 3.6 Tampilan Menu Geometry Antena J-Pole 1800 MHz... 35 Gambar 3.7 Menu Tampilan View Antena J-Pole 1800 MHz... 36 Gambar 3.8 Hasil Simulasi Antena J-Pole 1800 MHz... 38 Gambar 3.9 Tampilan Menu Geometry Antena Slim Jim 900 MHz... 39 Gambar 3.10 Menu Tampilan View Antena Slim Jim 900 MHz... 40 Gambar 3.11 Tampilan Menu Geometry Antena Slim Jim 1800 MHz... 41 Gambar 3.12 Menu Tampilan View Antena Slim Jim 1800 MHz... 41 Gambar 3.13 Tampilan Menu Geometry Antena Super J 900 MHz... 42 Gambar 3.14 Menu Tampilan View Antena Super J 900 MHz... 43 Gambar 3.15 Tampilan Menu Geometry Antena Super J 1800 MHz... 44
Gambar 3.16 Menu Tampilan View Antena Super J 1800... 44 Gambar 4.1 Tampilan Nilai Gain, VSWR dan Banwidth Antena J-Pole 900 MHz... 47 Gambar 4.2 Tampilan Nilai Gain, VSWR dan Bandwidth J-Pole 1800 MHz 48
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Spesifikasi Antena J-Pole... 26 Tabel 3.2 Perhitungan Antena J-Pole Frekuensi 900 MHz... 30 Tabel 3.3 Perhitungan Antena J-Pole Frekuensi 1800 MHz... 35 Tabel 4.1 Perbandingan Hasil Simulasi Antena J-Pole, Antena Slim Jim dan Antena Super J dengan masing-masing Frekuensi 900 MHz... 49 Tabel 4.2 Perbandingan Hasil Simulasi Antena J-Pole, Antena Slim Jim dan Antena Super J dengan masing-masing Frekuensi 1800 MHz. 50