TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ANTENA BIQUAD DIPOLE UNTUK APLIKASI 3G Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara oleh NIKO SIAGIAN NIM: 070402050 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
RANCANG BANGUN ANTENA BIQUAD DIPOLE UNTUK APLIKASI 3G Oleh : Niko Siagian NIM : 070402050 Disetujui oleh : Pembimbing Ir. Arman Sani, M.T. NIP :. 19631128 199103 1003 Diketahui oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si NIP : 19540531 198601 1002 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
ABSTRAK Generasi Pertama (1G) adalah istilah yang digunakan untuk menyebutkan teknologi-teknologi yang digunakan pada sistem komunikasi bergerak pada pertama kalinya. Basic service yang ditawarkan pada teknologi generasi pertama ini masih berkisar pada suara. Perkembangan dari Generasi Pertama (1G) ini adalah 2G dimana penggunaan teknologi digital telah digunakan sehingga kapasitas yang lebih besar pada perangkat radio. Seiring dengan bertambahnya kebutuhan akan komunikasi suara, gambar, dan paket data yang lebih besar dikembangkanlah generasi baru yaitu Generasi Ketiga (3G) dimana pengiriman data lebih cepat dan kapasitas kanal yang lebih besar dibandingkan dengan 2G. Pada Tugas Akhir ini dirancang, direalisasikan dan dilakukan pengukuran parameter-parameter antena Biquad Dipole. Antena ini ditujukan untuk menjadi media bantu dalam penerimaan sinyal 3G demi memaksimalkan perolehan sinyal dan koneksi. Adapun parameter antena diuji sebagai titik ukur kemampuan antena. Dari pengukuran diperoleh nilai VSWR rata-rata sebesar 1,363 pada frekuensi 2,1 GHz. Nilai parameter return loss rata-rata pada frekuensi 2,1 GHz adalah -12,97 db. Nilai distance to fault (DTF) pada jarak 0,20 m sebesar 1,518 pada jarak 0,20 m untuk frekuensi 2,1 GHz. i
KATA PENGANTAR Puji dan syukur tiada terkira penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat dan karunia-nya yang telah diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul : RANCANG BANGUN ANTENA BIQUAD DIPOLE UNTUK APLIKASI 3G Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orangtua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, yaitu J. Siagian dan M. br Manurung serta ketiga saudara Muara Togi Siagian, Edward Piter Siagian, dan Daniel Siagian yang selalu memberikan semangat kepada penulis dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini. Selama masa kuliah sampai penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis juga banyak mendapat dukungan, bimbingan, maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Arman Sani, MT selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama penyusunan Tugas Akhir ini. ii
2. Bapak Ir. Bangsa Sitepu, MT selaku Dosen Wali penulis. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU serta Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU yang banyak memberi motivasi selama penulis menjalani kuliah. 4. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 5. Pak Marlon Manurung, Bang Monang, Bang Martin, Bang Arwan, Bang Husein, dan Bang Dodi yang telah banyak membantu dalam pengambilan data selama penyusunan Tugas Akhir ini. 6. Teman-teman seperjuangan stambuk 2007 (Eksen 7), Harapan Singarimbun, Francisco Memet, Jon Iman Saragih, ST, Ramcheys Siahaan, Rocky Hezkia Ananta Bangun, ST, Jannes Pinem, Setia Sianipar, ST, Ramli Situmeang ST, Advent Girsang, Habinsaran NS Sijabat, Kukuh Gumilar, Leonardo Hutauruk, Nobel Paul Simorangkir, Benito Nugroho, Ade Putri SJP, Yudi Wijaya, Mario Sitorus, Asyer Nababan, dan yang tidak bisa disebutkan satu per satu. 7. Pengurus IMTE 2011-2012, Ahmad Muhajir Hasibuan, Irham Ansori, Muhhamad Habibie Lubis dan pengurus lainnya. 8. Adik-adik junior baik stambuk 2008, 2009, 2010, dan 2011. 9. Serta untuk semua yang tidak bisa disebutkan oleh penulis, saya ucapkan terima kasih sebesar-besarnya. iii
Penulis sadar bahwa Tugas Akhir ini masih kurang sempurna, oleh karena itu penulis mengharapakan kritik dan saran yang membangun demi memperbaiki Tugas Akhir ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca. Medan, Juni 2012 Penulis iv
DAFTAR ISI ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii v vii ix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penulisan... 2 1.4 Batasan Masalah... 2 1.5 Manfaat Penulisan... 3 1.6 Metode Penulisan... 3 1.7 Sistematika Penulisan... 3 BAB II TEORI DASAR ANTENA 2.1 Umum... 5 2.2 Gelombang Elektromagnetik... 6 2.3 Pengertian Antena... 6 2.4 Parameter-Parameter Antena... 7 2.5 Jenis-Jenis Antena... 18 2.6 Material... 21 v
2.7 Antena Dipole... 22 BAB III RANCANG BANGUN ANTENA BIQUAD DIPOLE 3.1 Umum... 32 3.2 Antena Biquad Dipole... 33 3.3 Langkah Pengerjaan dan Metode Perancangan Antena Biquad Dipole... 33 3.4 Bagian Utama Antena Biquad Dipole...... 35 3.5 Perancangan Antena Biquad Dipole... 38 3.6 Komponen Antena Biquad Dipole... 39 3.7 Pembuatan Antena Biquad Dipole... 43 BAB IV PENGUJIAN ANTENA BIQUAD DIPOLE 4.1 Umum. 46 4.2 Persiapan Pengukuran dan Pengujian... 46 4.3 Pengukuran VSWR... 47 4.4 Pengukuran Return Loss... 50 4.5 Pengukuran Distance to Fault... 53 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 56 5.2 Saran... 56 DAFTAR PUSTAKA... 57 vi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Antena Sebagai Pengirim dan Penerima..... 7 Gambar 2.2 Dimensi Pola Radiasi Antena... 10 Gambar 2.3 Bentuk Pola Radiasi Antena Unidirectional... 11 Gambar 2.4 Bentuk Pola Radiasi Antena Omnidirectonal... 11 Gambar 2.5 Polarisasi Antena... 12 Gambar 2.6 Polarisasi Vertikal... 12 Gambar 2.7 Polarisasi Horizontal... 13 Gambar 2.8 Polarisasi Circular... 13 Gambar 2.9 Polarisasi Cross... 14 Gambar 2.10 Beamwidth Antena... 15 Gambar 2.11 Bandwidth Antena... 15 Gambar 2.12 Antena Isotropis... 19 Gambar 2.13 Contoh Antena Unidirectional... 20 Gambar 2.14 Contoh Antena Omnidirectional... 21 Gambar 2.15 Antena Monopole dan Dipole... 24 Gambar 2.16 Arus, Tegangan, dan Pola Radiasi Pada Antena Dipole... 26 Gambar 2.17 Antena Dipole... 27 Gambar 2.18 Koordinat-Koordinat Bola... 30 Gambar 2.19 Pola Radiasi Antena Dalam Dua Dimensi... 30 Gambar 3.1 Diagram Alur Perancangan dan Perakitan Antena Biquad Dipole 34 Gambar 3.2 Bentuk dan Dimensi Antena Biquad Dipole... 35 Gambar 3.3 N Male Coaxial Connector for ½ Feeder... 40 vii
Gambar 3.4 Jumper Connector... 40 Gambar 3.5 Site Master S331D... 41 Gambar 3.6 Alat Kalibrasi Site Master... 41 Gambar 3.7 Hasil Pembacaan dengan Software Anritsu... 43 Gambar 3.8 Papan PCB Polos... 44 Gambar 3.9 Papan PCB... 44 Gambar 3.10 Bentuk Biquad... 45 Gambar 3.11 Kawat Tembaga yang Disolder ke Kabel Feeder... 45 Gambar 3.12 Antena Biquad Selesai... 45 Gambar 4.1 Antena dengan Frekuensi Kerja 1,910 2,170 GHz... 47 Gambar 4.2 Proses Pengukuran VSWR... 47 Gambar 4.3 Hasil Pengukuran VSWR... 48 Gambar 4.4 Hasil Pembacaan Pertama dengan Software Anritsu... 48 Gambar 4.5 Hasil Pembacaan Kedua dengan Software Anritsu... 49 Gambar 4.6 Hasil Pembacaan Ketiga dengan Software Anritsu... 49 Gambar 4.7 Hasil Pengukuran Return Loss... 50 Gambar 4.8 Hasil Pembacaan Pertama dengan Software Anritsu... 51 Gambar 4.9 Hasil Pembacaan Kedua dengan Software Anritsu... 51 Gambar 4.10 Hasil Pembacaan Ketiga dengan Software Anrisu... 52 Gambar 4.11 Hasil Pengukuran Distance to Fault... 53 Gambar 4.12 Hasil Pembacaan Pertama dengan Software Anritsu... 54 Gambar 4.13 Hasil Pembacaan Kedua dengan Software Anritsu... 54 Gambar 4.14 Hasil Pembacaan Ketiga dengan Software Anritsu... 55 viii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Bahan Antena... 27 ix