Tugas Akhir Antena Dipole 800 Mhz

Posted: May 9, 2011 in mata kuliah antena dan propagasi

 

Abstrak

 

 

Tugas Akhir ini menitik beratkan pada pembuatan antenna Dipole untuk aplikasi frekuensi VHF pada TV yang bekerja pada frekuensi 800 MHz untuk sebuah gelombang radio.  Selain itu, antenna dipole juga merupakan solusi murah untuk daerah daerah terpencil atau dalam keadaan darurat sering diperlukan daya improvisasi untuk membuat antena dari bahan-bahan yang terdapat disekeliling kita. Antenna sederhana ini (dipole) dapat dibuat dari bahan sembarang logam yang bisa didapatkan misalnya sepotong kawat jemuran atau sepotong pipa kecil bekas rak piring atau sebatang ruji sepeda.

Untuk antenna VHF 2 meteran, konfigurasi antenna yang digunakan adalah vertikal, untuk memperoleh polarisasi vertikal. Antenna dipole bisa terdiri hanya satu kawat saja disebut single wire dipole, bisa juga dengan dua kawat yang ujungujungnya dihubungkan dinamakan two wire folded dipole, bisa juga terdiri atas 3 kawat yang ujungujungnya disambung dinamakan three wire folded dipole.

Pembuatan antenna dengan satu trap ,yang mampu bekerja pada band 80 meter, 40 dan 15 meter dengan kepanjangan total sekitar 21-23 meter. Kemudian dilakukan analisa terhadap pola radiasi, gain, polarisasi, dan directivity. Mengingat selama ini masyarakat hanya mengenal keunggulan antena TV biasa tanpa mengetahui bukti riil yang ditinjau dari segi keilmuan. Sesuai dengan nama antenna dipole, antena ini menggunakan kawat dan bahan pipa paralon yang dilapisi dengan lakban alumunium serta untuk pencatuan diperlukan kabel coaxial.

Dari hasil pengukuran dan analisa diperoleh hasil bahwa antenna dipole adalah antenna omnidirectional yang mempunyai keterarahan sinyal. Permasalahan perencanaan antenna dipole ini  adalah bagaimana merencanakan dan merealisasikan suatu antena dipole agar mempunyai karakteristik yang diinginkan yaitu VSWR, gain, directivity, pola radiasi, impedansi, polarisasi, efisiensi dan beamwidth sehingga antena tersebut memenuhi syarat untuk digunakan . dibatasi pada antena dipole  4 elemen, frekuensi kerja GSM 800 – 900 MHz, pengukuran parameter antena yaitu Gain, pola radiasi, impedansi, bandwidth dan polarisasi.

 


BAB I

PENDAHULUAN

 

 

Pada bab ini akan berisi mengenai materi yang memberikan penggambaran secara umum hal-hal yang berhubungan dengan penulisan tugas akhir ini. Beberapa hal tersebut antara lain:

• Latar belakang

• Tujuan

• Batasan masalah

• Metodologi

• Sistematika pembahasan

 

1.1              Latar Belakang

Antena dipole yang paling umum adalah jenis antenna yang digunakan untuk menangkap sinyal VHF televisi , sering disebut bahasa sehari-hari nya sebagai “telinga kelinci” atau “antenna telinga kelinci.” Sementara di sebagian besar aplikasi elemen dipole diatur sepanjang baris yang sama, telinga kelinci yang dapat disesuaikan panjang dan sudutnya, dipole lebih besar kadang-kadang digantung di bentuk V dengan pusat dekat peralatan radio di tanah atau berakhir di tanah dengan pusat yang didukung.. Beberapa elemen ekstra untuk mendapatkan penerimaan yang lebih baik seperti loop (terutama untuk transmisi VHF), yang dapat turnable sekitar sumbu vertikal, atau dial, yang memodifikasi sifat listrik antena pada setiap posisi dial.

Ditempat-tempat terpencil atau dalam keadaan darurat sering diperlukan daya improvisasi untuk membuat antena dari bahan-bahan yang terdapat disekeliling kita. Antena sederhana ini (dipole) dapat dibuat dari bahan sembarang logam yang bisa didapatkan misalnya sepotong kawat jemuran atau sepotong pipa kecil bekas rak piring atau sebatang ruji sepeda. Untuk antena VHF 2 meteran, konfigurasi antena yang digunakan adalah vertikal, untuk memperoleh polarisasi vertikal.

Keadaan seperti inilah yang sangat dibutuhkan di tempat-tempat terpencil seperti itu untuk membuat keadaan gelombang elektromagnetik di alam dapat ditangkap lebih sempurna. Antena Dipole ditemukan oleh fisikawan Jerman Heinrich Hertz sekitar 1886 dalam percobaan perintis dengan gelombang radio.

 

1.2              Tujuan

Tujuan dari tugas akhir ini adalah memahami konsep antena dipole , merancang dan membuat antenna dipole yang bekerja pada frekuensi 800 MHz dengan menggunakan media pipa bekas dan kabel coaxial (untuk di feed) sebagai subantena. Juga dengan menggunakan alat-alat dan bahan-bahan yang sederhana , sehingga didapatkan harga yang lebih murah jika dibandingkan dengan membeli antena grid. Selain itu, dengan menggunakan antena dipole bisa didapat gain antenna yang lebih besar bila dibandingkan dengan antenna radio biasa sehingga jarak jangkau antena juga bisa lebih jauh karena dipole bisa langsung di “feed” dengan kabel transmisi. Secara teoritis dipole sederhana 1/2 lamda mempunyai impedansi input sekitar 72 Ohm, cocok dengan kabel transmisi 75 Ohm. Sehingga dapat dibuat untuk antenna VHF sedrhana.

 

1.3              Batasan Masalah

Pada tugas akhir ini akan dibuat antena dipole yang bekerja pada  frekuensi 800 MHz. Rumusan masalah pada proyek akhir ini antara lain :

1. Bagaimana menekan biaya seminimal mungkin dengan merancang antena yang ekonomis. Antena built up yang ada ternyata membutuhkan biaya yang cukup mahal dibandingkan dengan merancang sendiri.

2. Bagaimana membuat proses pengerjaan antenna dipole dengan mudah dan jelas.

3. Bagaimana membuat antenna dipole menghasilkan performansi gain antena yang optimal.

4. Bagaimana membuat antrenna VHF sederhana dengan menggunakan dipole.

 

Batasan masalah pada proyek akhir ini adalah :

 

Permasalahan perencanaan antena adalah bagaimana merencanakan dan merealisasikan suatu antena dipole agar mempunyai karakteristik yang diinginkan yaitu VSWR, gain, directivity, pola radiasi, impedansi, polarisasi, efisiensi dan beamwidth sehingga antena tersebut memenuhi syarat untuk digunakan . dibatasi pada antena dipole  4 elemen, frekuensi kerja GSM 800 – 900 MHz, pengukuran parameter antena yaitu Gain, pola radiasi, impedansi, bandwidth dan polarisasi.

 

1.4              Metodologi Penelitian

Perencanaan serta pembuatan antena dipole ini melalui tahap-tahap sebagai berikut :

1. Studi literatur tentang permasalahan yang ada serta mengumpulkan data-data yang dianggap penting dan menunjang.

2. Mempersiapkan alat-alat dan bahan-bahan yang dibutuhkan.

3. Memulai proses membuat antena dipole.

4. Melakukan pengukuran parameter antenna.

5. Melakukan analisa dan evaluasi.

Metode penulisan yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir ini adalah:

  1. Studi literatur

Dalam mempelajari bagaimana cara membuat antenna dipole, dilakukan  dengan  cara  mencari  dan  mempelajari  referensi  yang berhubungan  dengan perancangan  dan  pembuatan  antena  Dipole yang bekerja pada 800 MHz. Pendalaman  literatur dan pengambilan data dilakukan dengan  cara browsing  di  intrenet atau dari  buku yang bersangkutan dengan tema.

  1. Mempersiapkan alat dan bahan

Tahap selanjutnya adalah mempersiapkan alat-alat dan bahan-bahan yang dibutuhkan untuk membuat antenna dipole 800 MHz. Bahan-bahan yang termasuk piranti elektronik dibeli di toko elektronik atau took komputer. Bahan lainnya dibeli di toko bangunan & toko peralatan rumah tangga. Sedangkan bahan yang sulit untuk diperoleh tapi sekiranya bisa untuk dibuat sendiri maka bahan tersebut dapat dibuat sendiri. Sebagian besar alat bisa diperoleh dengan mudah karena menggunakan alat-alat yang sederhana.

  1. Proses pembuatan antenna dipole

Pada tahap ini, proses yang dikerjakan adalah membuat antena dipole. Diusahakan pembuatan dilakukan dengan cara yang sesederhana mungkin dengan menggunakan peralatan

 

dan bahan yang sederhana namun tetap menghasilkan antenna dipole yang baik dan rapi serta memiliki performansi yang handal.

  1. Melakukan pengukuran parameter antenna

Setelah antena jadi, dilakukan pengukuran parameter antena dipole. Pengukuran yang dilakukan adalah pengukuran pola radiasi, gain, polarisasi dan directivity. Dari pengukuran inilah akan diketahui apakah parameter-parameter yang didapat merupakan parameter yang baik untuk digunakan sebagai antena penerima.

  1. Analisa dan evaluasi

Melakukan uji coba alat untuk mencari masalah yang mungkin terjadi, mengevaluasi  jalannya  alat  tersebut dan melakukan  perbaikan  jika  ada kesalahan. Dan dibuat kesimpulan sesuai hasil analisa.

 

1.5              Sistematika Pembahasan

Untuk  memudahkan  dalam  memahami  tugas  akhir  ini,  maka  penulis menguraikan  sistematika pembahasan sebagai berikut:

 

Bab I  PENDAHULUAN

Bab pendahuluan ini menjelaskan tahap awal dari penulisan berupa latar belakang, ,  rumusan masalah,  batasan masalah, maksud dan tujuan, metode  penulisan,  dan sistematika penulisan.

 

Bab II TEORI DASAR

Pada  bab  ini  berisi  tentang  teori  dasar  antena  Dipole  serta  teori-teori  yang  menunjang dalam pembuatan antenna Dipole.

 

Bab III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ANTENA DIPOLE

Pada  bab  ini  dijelaskan  langkah-langkah  perancangan, pengukuran serta  pembuatan  Antenna Dipole 800 MHz.

 

Bab IV PENUTUP

Bab  ini  berisi  kesimpulan  dari  pembahasan  pada perancangan  awal  serta  analisa  yang  diperoleh.  Untuk  lebih meningkatkan mutu dari sistem yang telah dibuat maka diberikan saran-saran untuk perbaikan dan penyempurnaan sistem.

 

DAFTAR PUSTAKA

Pada bab  ini  berisi  tentang  referensi-referensi  yang  telah dipakai  oleh  penulis  sebagai  acuan  dan  penunjang  yang mendukung penyelesaian tugas ini.

 

BAB II

TEORI DASAR

 

2.1       Umum

Pada bab ini akan dijelaskan tentang teori-teori yang mendasari permasalahan dan penyelesaian tugas akhir ini. Diantaranya adalah pengertian antena yang meliputi penjelasan definisi antenna , gain, impedansi input, directivity , VSWR.. Selanjutnya akan dijelaskan  pula mengenai antenna dipole yang dibangun pada proyek tugas akhir ini, parameter-parameter pada antenna dipole ini diantaranya yaitu pola radiasi antenna dipole, polarisasi antenna dipole, cara matching antenna dipole, konfigurasi antenna dipole, macam-macam dipole,dan aplikasi antenna dipole.

 

2.2       Pengertian Antenna

Salah satu bagian penting dari suatu stasiun radio adalah antenna. Antenna adalah transformator atau struktur transisi antara antenna gelombang terbimbing (saluran transmisi) dengan gelombang ruang bebas atau sebaliknya,ia adalah sebatang  logam yangberfungsi menerima getaran listrik dari transmitter dan memancarkannya sebagai gelombang  radio. Ia berfungsi pula sebaliknya   ialah   menampung   gelombang   radio dan meneruskan  gelombang  listrik  ke receiver.

Secara umum, antenna dibedakan menjadi antenna isotropis, antenna omnidirectional, antenna directional, antenna phase array, antenna optimal dan antenna adaptif. Antenna isotropis (isotropic) merupakan sumber titik yang memancarkan daya ke segala arah dengan intensitas yang sama, seperti permukaan bola. Antenna ini tidak ada dalam kenyataan dan hanya digunakan sebagai dasar untuk merancang dan menganalisa struktur antenna yang lebih kompleks. Antenna omnidirectional adalah antenna yang memancarkan daya ke segala arah, dan bentuk pola radiasinya digambarkan seperti bentuk donat (doughnut) dengan pusat berimpit. Antenna ini ada dalam kenyataan, dan dalam pengukuran sering digunakan sebagai pembanding terhadap antenna yang lebih kompleks.Contoh antenna ini adalah antenna dipole setengah panjang gelombang.

Antenna directional merupakan antenna yang memancarkan daya ke arah tertentu. Gain antenna ini relatif lebih besar dari antenna omnidirectional. Contoh, suatu antenna dengan gain 10 dBi (kadang-kadang dinyatakan dengan “dBic” atau disingkat “dB” saja). Artinya antenna ini pada arah tertentu memancarkan daya 10 dB lebih besar dibanding dengan antenna isotropis. Ketiga jenis antenna di atas merupakan antena tunggal, dan bentuk pola radiasinya tidak dapat berubah tanpa merubah fisik antena atau memutar secara mekanik dari fisik antenna.

Selanjutnya adalah antenna phase array, yang merupakan gabungan atau konfigurasi array dari beberapa antenna sederhana dan menggabungkan sinyal yang menginduksi masing-masing antenna tersebut untuk membentuk pola radiasi tertentu pada keluaran array. Setiap antenna yang menyusun konfigurasi array disebut dengan elemen array. Arah gain maksimum dari antenna phase array dapat ditentukan dengan pengaturan fase antar elemen-elemen array.

Antenna optimal merupakan suatu antenna dimana penguatan (gain) dan fase relatif setiap elemennya diatur sedemikian rupa untuk mendapatkan kinerja (performance) pada keluaran yang seoptimal mungkin. Kinerja yang dimaksud kinerja antara lain Signal to Interference Ratio (SIR) atau Signal to Interference plus Noise Ratio (SINR). Optimasi kinerja dapat dilakukan dengan menghilangkan atau meminimalkan penerimaan sinyal-sinyal tak dikehendaki (interferensi) dan mengoptimalkan penerimaan sinyal yang dikehendaki.

Antenna adaptif merupakan pengembangan dari antenna antenna phase array maupun antenna optimal, dimana arah gain maksimum dapat diatur sesuai dengan gerakan dinamis (dynamic fashion) obyek yang dituju. Antenna dilengkapi dengan Digital Signal Proccessor (DSP), sehingga secara dinamis mampu mendeteksi dan melecak berbagai macam tipe sinyal, meminimalkan interferensi serta memaksimalkan penerimaan sinyal yang diinginkan.

Kuat   tidaknya   pancaran   kita   yang   sampai   di   pesawat   lawan   bicara, se- baliknya baik buruknya   penerimaan   kita   tergantung   dari   beberapa   faktor. Faktor pertama  adalah kondisi propagasi,  faktor kedua  adalah  posisi  stasiun (posisi antena) beserta lingkungannya, faktor ketiga adalah kesempurnaan antenna.

Untuk pancaran ada faktor ke­empat ialah kelebaran bandwidth pancaran kita dan faktor kelima adalah power.

Keunggulan  suatu  sistem telekomunikasi  tidak  hanya  ditentukan  oleh kualitas  pemancar  dan  penerimanya  saja, namun juga sangat dipengaruhi oleh kualitas pemancaran  dan  penerimaan  antenna,  diantaranya  ialah  antenna  dipole. Antenna dipole merupakan antena  fundamental untuk pemancaran  dan  penerimaan  gelombang radio.

 

2.3              Gain Antenna

Pancaran gelombang radio oleh antena makin jauh makin lemah, melemahnya pancaran itu berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya, jadi pada jarak dua kali lipat kekuatannya menjadi 1/(2 * 2) atau seperempatnya. Angka tersebut masih belum memperhitungkan melemahnya pancaran karena hambatan lingkungan dalam perjalanannya.

 

 

 

Kecuali sifat tersebut di atas, sifat lain dari antena adalah bahwa kekuatan pancaran ke berbagai arah cenderung tidak sama. Pancaran gelombang radio oleh antena vertikal mempunyai kekuatan yang sama ke segala arah mata angin, pancaran semacam ini dinamakan omni-directional. Pada antena dipole, pancaran ke arah tegak lurus bentangannya besar sedang pancaran ke samping kecil, pancaran semacam ini disebut bi-directional.

Dalam teknik radio kekuatan pancaran ke segala arah digambarkan sebagai pola pancaran (radiation pattern) seperti terlihat pada gambar berikut ini. Pola 1 adalah pola pancaran antena dipole (antena 1), apabila ada antena lain (antena 2) yang mempunyai pola radiasi seperti pada pola 2, maka titik A akan menerima signal lebih kuat daripada pancaran antena 1, dikatakan bahwa antena 2 mempunyai GAIN. Gain dinyatakan dengan dB.

Gain Antena adalah rasio daya permukaan dipancarkan oleh antena dengan kekuatan permukaan dipancarkan oleh hipotetis antena isotropik :

 

 

Daya permukaan yang dibawa oleh gelombang elektromagnetik adalah:

      Daya permukaan dipancarkan oleh feed antena isotropik dengan kekuatan yang sama adalah:

        Mensubstitusikan nilai untuk kasus dipol pendek, hasil akhir adalah:

                               = 1.5 = 1.76 dBi = 1.5 = 1,76 dBi

        dBi berarti desibel keuntungan, relatif terhadap sebuah sotropic antena i.

 

2.4              Impedansi Input

Impedansi input adalah impedansi yang diukur pada titik catu pada terminal antena yang merupakan perbandingan tegangan dan arus pada titik tersebut. Impedansi input selain ditentukan oleh letak titik catu antena, juga dipengaruhi oleh antena lain atau benda-benda yang berada disekitar antena serta frekuensi kerjanya. Impedansi input antena dinyatakan dalam bentuk kompleks yang memiliki bagian real dan bagian imajiner. Bagian real merupakan resistansi (tahanan) masukan yang menyatakan daya yang diradiasikan oleh antena pada medan jauh. Sedangkan bagian imajiner merupakan reaktansi masukan yang menyatakan daya yang tersimpan pada medan dekat antena, atau dapat ditulis dengan :

 

Impedansi input dapat juga dihitung dengan rumus :

 

 

Dimana:

Zin = Impedansi Input (Ohm)

V = Tegangan terminal input (Volt)

I = Arus terminal input (A)

 

Impedansi antena penting untuk pemindahan daya dari pemancar ke antena dan dari antena ke penerima. Sebagai contoh untuk memaksimumkan perpindahan daya dari antena ke penerima, impedansi antena harus conjugate match. Jika ini tidak dipenuhi maka akan terjadi pemantulan energi yang dipancarkan atau diterima.

 

2.5              VSWR

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) merupakan kemampuan suatu antena untuk bekerja pada frekuensi yang diinginkan. Pengukuran VSWR berhubungan dengan pengukuran koefisien refleksi dari antena tersebut. VSWR sangat dipengaruhi oleh impedansi input. Impedansi antena penting untuk pemindahan daya dari pemancar ke antena dan dari antena ke penerima. Sebagai contoh untuk memaksimumkan perpindahan daya dari antena ke penerima, impedansi antena harus conjugate match. Jika ini tidak dipenuhi maka akan terjadi pemantulan energi yang dipancarkan atau diterima. Perbandingan level tegangan yang kembali ke pemancar (V-) dan yang datang menuju beban (V+) ke sumbernya lazim disebut koefisien pantul atau koefisien refleksi yang dinyatakan dengan simbol “Γ” atau dapat dituliskan:

 

Hubungan antara koefisien refleksi, impedansi karakteristik saluran (Zo) dan impedansi beban/ antena (Zl) dapat ditulis:

 

 

Harga koefisien refleksi ini dapat bervariasi antara 0 (tanpa pantulan / match) sampai 1, yang berarti sinyal yang datang ke beban seluruhnya dipantulkan kembali ke sumbernya semula. Maka untuk pengukuran VSWR besar nilai VSWR yang ideal adalah 1, yang berarti semua daya yang diradiasikan antenna pemancar diterima oleh antena penerima (match).

 

Semakin besar nilai VSWR menunjukkan daya yang dipantulkan juga semakin besar dan semakin tidak match.

 

 

 

 

 

 

2.6              Directivity (pengarahan)

Directivity suatu antenna dapat diperkirakan dengan menggunakan pola radiasi yang dihasilkan pada pengukuran pola radiasi bidang E dan bidang H. Secara matematis dapat dituliskan :

 

dimana       = sudut pada titik setengah daya bidang H (radian)

                = sudut pada titik setengah daya bidang E (radian)

 

Jika sudut terukur dalam bentuk derajat maka kita juga dapat menggunakan rumus:

 

 

2.7              Antenna Dipole

Sebuah antenna dipole adalah sebuah radio antenna yang dapat dibuat sangat sederhana dengan menggunakan kawat . Ini terdiri dari dua konduktor logam batang atau kawat, paralel berorientasi dan collinear satu sama lain (sesuai dengan satu sama lain), dengan ruang kecil di antara mereka. Frekuensi radio tegangan diberikan ke antena di tengah, antara dua konduktor. Antenna ini adalah antenna praktis sederhana dari sudut pandang teoretis. Mereka digunakan sendiri sebagai antenna,   terutama di daerah-daerah  terpencil ,sering disebur “telinga kelinci” antena televisi , dan sebagai unsur didorong dalam banyak jenis antena, seperti Yagi. Antenna Dipole ditemukan oleh fisikawan Jerman Heinrich Hertz sekitar 1886 dalam percobaan perintis dengan gelombang radio.

 

 

 

Antena dipole bisa terdiri hanya satu kawat saja disebut single wire dipole, bisa juga dengan dua kawat yang ujung-ujungnya dihubungkan dinamakan two wire folded dipole, bisa juga terdiri atas 3 kawat yang ujung-ujungnya disambung dinamakan three wire folded dipole.

 

 

 

 

2.8              Pola Radiasi Antenna Dipole

Salah  satu  karakteristik  antenna  dipole tunggal yang akan dibahas disini adalah pola radiasi  antenna. Pola  radiasi  antena  terjadi karena  adanya  gelombang  elektromagnetik yang  dipancarkan  lewat  udara  bebas  dalam suatu  bentuk  radiasi  (pancaran) tertentu dalam medan radiasi, yaitu medan jauh (Farfield/Fraunhofer) [2,3,4,7,11,15]. Pola radiasi antenna bisa  berubah-ubah  berdasarkan  nilai parameter  yang ditentukan  sebagai  variabel, misalnya faktor pengali panjang gelombang.

Dipole memiliki omnidirectional pola radiasi, berbentuk seperti toroida (doughnut) simetris terhadap sumbu dipole. Radiasi maksimum pada sudut kanan dipole, jatuh ke nol pada sumbu antena. Keuntungan maksimum teoritis dari sebuah dipole Hertzian adalah 10 log 1,5 atau 1,76 dBi. Keuntungan teoritis maksimum λ/2-dipole adalah 10 log 1,64 atau 2,15 dBi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                Pola radiasi antena dipole setengah gelombang.                           Keuntungan dari dipole setengah gelombang

Skala adalah linier.                                                                        (sama dengan kiri).

Skala ini dalam dBi (desibel lebih isotropic).

2.9              Polarisasi Antenna Dipole

Gelombang elektromagnet yang melaju di udara atau di angkasa luar terdiri atas komponen gaya listrik dan komponen gaya magnet yang tegak lurus satu sama lain. Gelombang radio yang memancar dikatakan terpolarisasi sesuai arah komponen gaya listriknya. Untuk antena dipole maka polarisasinya searah dengan panjang bentangannya, bila antena tersebut dipasang horizontal, maka polarisasinya horizontal pula. Agar dapat menerima gelombang radio secara baik, maka antena harus mempunyai polarisasi yang sama dengan polarisasi gelombang radio yang datang.

Arah polarisasi ini akan tetap sepanjang lintasan gelombang radio kecuali bila gelombang tersebut sudah dipantulkan oleh ionosphere, maka polarisasinya bisa berubah. Untuk itu, maka antena untuk keperluan komunikasi jarak jauh pada HF atau MF dapat dibuat vertikal atau horizontal. Pada band MF dan HF, biasanya kita gunakan polarisasi horizontal sedangkan untuk VHF (pada radio 2 meteran) biasa digunakan polarisasi vertikal. Kita tahu bahwa pancaran VHF tidak menggunakan pantulan ionosphere sehingga polarisasinya sampai ke antena pesawat lawan bicara masih tetap vertikal. Sedangkan pesawat 2 meteran banyak dipasang pada mobil dan antenna mobil hanya bisa vertikal saja.

 

 

 

 

2.10          Cara Matching Antenna Dipole

Cara matching antenna yang baik ialah dengan menggunakan alat khusus ialah DIP METER dan IMPEDANCE METER atau dapat juga menggunakan SWR ANALYZER. Apabila alat tersebut tidak tersedia, matching dilakukan dengan menggunakan transceiver dan SWR meter.

Pertama-tama pasanglah antenna dengan konfigurasi yang dikehendaki. Pasanglah SWR meter diantara transceiver dengan transmission line (coaxial cable).. Selanjutnya atur transceiver pada power yang paling rendah, sekitar 5-10 Watt dengan mode AM atau CW. Tentukan frekeuensi kerja yang dikehendaki, misalnya 3.850 MHz. Coba transmit sambil mengamati SWR meter, putarlah tombol pengatur frekuensi sedemikian sehingga didapatkan Standing Wave Ratio (SWR) yang paling rendah. Bila frekuensi tersebut lebih rendah dari 3.850 MHz berarti sayap-sayap dipole terlalu panjang, jadi harus diperpendek.

Bila frekuensi terlalu tinggi berarti sayap-sayap dipole-nya terlalu pendek. Untuk memperpanjang haruslah disambung, ini kurang menyenangkan. Jadi pemotongan awal antenna harus dilebihi dari panjang theoritis, dan pada waktu dipasang dilipat balik sehingga panjangnya sama dengan panjang theoritis. Bila frekuensi match terlalu rendah, perpendek antena 10 CM setiap sayapnya. Bila masih terlalu rendah diperpendek lagi. Begitu seterusnya sehingga diperoleh SWR yang rendah ialah kurang dari 1:1.5.

 

 

 

Cara memendekkan tidak dengan dipotong tetapi dilipat balik dan menumpuk rapat, lipatan yang mencuat akan membentuk capasitance head dan mempengaruhi SWR .

Antenna dipole dapat dioperasikan secara harmonic, ialah dipekerjakan pada frekuensi kelipatan ganjil dari frekuensi kerja aslinya.  Misalnya antena untuk 7 MHz dapat pula digunakan untuk bekerja pada 21 MHz (kelipatan 3). Tentu saja SWR-nya akan lebih tinggi daripada bila digunakan pada frekuensi aslinya.

Penempatan antena disarankan agak jauh dari kawat telepon dan kawat listrik untuk menghindari timbulnya telephone interference dan television interference. Bentangan antenna yang sejajar dengan kawat telepon atau kawat listrik dengan jarak kurang dari lima meter akan dapat menimbulkan gangguan pada pesawat telepon, televisi dan perangkat audio lainnya.

Makin rendah letak antenna, sayap-sayapnya cenderung makin pendek. Untuk itu dalam pekerjaan matching, antenna diletakkan pada ketinggian yang sebenarnya. Begitu pula diameter kawat akan berpengaruh terhadap panjangnya, makin besar diameter makin pendek antenanya, Hal ini disebabkan karena kapasitansi antenna terhadap bumi. Matching antenna pada saat tanah basah, misalnya sehabis turun hujan, sayap dipole menjadi lebih pendek.

Kecuali itu dalam pemasangan antenna perlu memperhatikan lingkungan yang mungkin mengganggu antenna itu sendiri. Misalnya adanya atap dari bahan seng atau atap rumah yang dilapisi dengan aluminium foil cenderung akan menyulitkan matching antenna.

 

2.11          Konfigurasi Antenna Dipole

Berbagai macam cara untuk memasang antena tergantung dari tersedianya space yang dapat diguakan untuk memasangnya. Antena single wire dipole dapat dipasang horizontal (sayap kiri dan kanan sejajar dengan tanah), dapat pula dipasang dengan konfigurasi inverted V (seperti huruf V terbalik), dengan konfigurasi V (seperti huruf V), konfigurasi lazy V (ialah berentuk huruf V yang tidur) atau dapat juga konfigurasi sloper (miring).

Antena dipole dapat dipasang tanpa menggunakan balun akan tetapi bila feeder line menggunakan coaxial cable sebaiknya dipasang balun 1:1 karena coaxial cable itu unbalance, sedangkan antenanya balance, agar diperoleh pola radiasi yang baik.

 

 

 

 

 

 

2.12          Macam-macam Antenna Dipole

 

v    Trap Dipole

Untuk stasiun radio yang space antenanya terbatas dapat diatasi dengan membelokkan ujung antena disesuaikan ruangan yang tersedia. Cara lain adalah dengan menggunakan antena trap dipole, antena dengan satu trap dapat bekerja pada 3 band. Berikut ini diberikan contoh pembuatan antena dengan satu trap yang mampu bekerja pada band 80 meter, 40 dan 15 meter dengan kepanjangan total sekitar 21-23 meter.

 

 

 

Panjang sayap bagian dalam a sekitar 10 meter dan panjang sayap bagian ujung b sekitar 1.5 sampai 2 meter. Panjang bagian-bagian tersebut sangat tergantung pada lingkungan, sehingga harus dicoba-coba, sedang ukuran trap adalah 80 μH.

Setelah antena dipasang penuh, matching pertama dilakukan pada band 40 meter, segmen sayap a diatur panjangnya sehingga match pada frekuensi yang dikehendaki, misalnya pada 800 MHz. Bila antena sudah match pada ferkuensi tersebut, pekerjaan dilanjutkan pada band 80 meter. Dengan mengatur sayap-sayap bagian ujung (segmen b) antena diusahakan match pada frekuensi yang dikehendaki, misalnya pada frekuensi 800 MHz.

 

v    Rotary Dipole

 

 

 

Antenna dipole dapat pula dibuat dari pipa aluminium, antenna semacam ini bisa diputar- putar sehingga dinamakan rotary dipole. Untuk band-band 10 meter sampai dengan 40 meter, masih dapat dibuat dengan panjang 1⁄2 lambda penuh.

Akan tetapi untuk band 80 meter akan sulit konstruksinya karena terlalu panjang sehingga ujung-ujungnya akan melengkung dan tidak kuat. Dengan menggunakan cara seperti pada trap dipole, maka rotary dipole dapat dibuat untuk band 80 meter.

Dengan mengubah-ubah jumlah gulungan pada trap dan mengubah-ubah letak trap, antena trap dipole dapat diatur panjangnya sesuai kebutuhan, dengan konsekuensi tidak dapat digunakan untuk 3 bander oleh rekan-rekan amatir radio. Untuk mengubah-ubah jumlah gulungan dan mengubah-ubah letak trap tidak dibahas disini dan rekan-rekan amatir radio dipersilahkan untuk bereksperimen sendiri.

 

v    Dipole Setengah Panjang Gelombang

Antenna jenis ini  adalah suatu kasus khusus di mana kawat masing-masing persisnya seperempat(1/4) panjang gelombang, untuk suatu total setengah panjang gelombang. Radiasi hambatan adalah sekitar 73 ohm jika diameter kawat diabaikan, sehingga mudah disesuaikan dengan jalur transmisi koaksial. Direktivitas adalah 1,64 konstan, atau 2,15 dB. Keuntungan yang sebenarnya akan sedikit kurang karena kerugian ohmik. Resistensi akan dijelaskan dengan persamaan berikut:

 

 

 

v    Dilipat Dipole

Sebuah dipole dilipat adalah dipole setengah gelombang dengan kabel tambahan yang menghubungkan dua berakhir. Jika kawat tambahan memiliki diameter yang sama dan lintas-bagian sebagai dipole, dua arus memancar hampir identik yang dihasilkan. Pola medan jauh emisi yang dihasilkan hampir sama dengan yang untuk kawat-tunggal dipole yang dijelaskan di atas, namun, pada resonansi input (feedpoint) impedansi R d f adalah empat kali resistansi radiasi dari dipole-kawat tunggal.

kita dapat menuliskan :

 

 

 

Oleh karena itu,

 

 

Dipole dilipat Oleh karena itu juga cocok dengan 300-Ohm jalur transmisi seimbang.

Dipole Hertzian

Dipole Hertzian adalah dipole pendek teoritis (jauh lebih kecil dari panjang gelombang) dengan arus seragam sepanjang panjangnya. Sebuah dipole Hertzian sejati tidak dapat secara fisik ada, karena distribusi arus diasumsikan menyiratkan akumulasi biaya tak terbatas pada ujung-ujungnya. Hambatan radiasi diberikan oleh:

 

dimana Z 0 adalah impedansi ruang bebas . Hal ini justru empat kali radiasi dari dipole pendek nyata dengan distribusi arus linier meruncing.

Hambatan radiasi biasanya sebagian kecil dari sebuah ohm, membuat dipol sangat kecil radiator tidak efisien.. Directivity D, yang merupakan keuntungan teoritis dari antena dengan asumsi tidak ada kerugian ohmik (tidak nyata), adalah sebuah konstan 1,5, yang sesuai dengan 1,76 dB.. Keuntungan sebenarnya akan jauh lebih karena kerugian ohmik dan kerugian yang melekat dalam menghubungkan jalur transmisi ke antena, yang sangat sulit dilakukan secara efisien mengingat resistansi radiasi sangat rendahAperture efektif maksimum adalah:

Hasil mengejutkan adalah bahwa meskipun dipol Hertzian adalah menit,     aperture efektif adalah sebanding dengan antena kali ukurannya.

 

2.13          Aplikasi Antenna Dipole

Ditempat-tempat terpencil atau dalam keadaan darurat sering diperlukan daya improvisasi untuk membuat antena dari bahan-bahan yang terdapat disekeliling kita. Antena sederhana ini dapat dibuat dari bahan sembarang logam yang bisa didapatkan misalnya sepotong kawat jemuran atau sepotong pipa kecil bekas rak piring atau sebatang ruji sepeda. Untuk antena VHF 2 meteran, konfigurasi antena yang digunakan adalah vertikal, untuk memperoleh polarisasi vertikal.

Batang logam yang didapat tersebut dipotong sepanjang 1⁄4 Lambda dan disambung dengan inner dari coaxial cable. Antena semacam ini sudah dapat digunakan dengan cukup bagus. Untuk lebih sempurna dapat ditambahkan ground plane yang dihubungkan dengan outer dari coaxial cable 3 atau 4 biji dipasang horizontal. Panjang masing-masing ground plane 1⁄4 lambda, antena semacam ini disebut antena ground plane. Kecuali antena ground plane, antena VHF sederhana yang lain adalah antena dipole yang dipasang vertikal. Pada antena ini harus diperhatikan tarikan coaxial cable ialah harus tegak lurus arah dipole atau coax jangan sampai sejajar dengan dipole.

 

 

Bab III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ANTENA DIPOLE

3.1 Perhitungan Dipole 800 Mhz

Antena Dipole sebenarnya merupakan sebuah antena yang dibuat dari kawat tembaga dan dipotong sesuai ukuran agar beresonansi pada frekuensi kerja yang diinginkan. Kawat yang dipakai sebaiknya minimal ukuran AWG (American Wire Gauge ) # 12 atau diameter 2mmm. Lebih besar akan lebih baik secaramechanical strength.maka panjang total sebuah Dipole ( L ) adalah 0,5 x x K dimana adalah panjang gelombang diudara dan K adalah velocity factor pada kawat tembaga.Untuk ukuran kawat tembaga yang relative kecil ( hanya ber-diameter beberapa mm ) jika dibandingkan setengah panjang gelombang, maka nilai K diambil sebesar 0,95 dan cukup memadai sebagai awal start.

Sehingga rumus untuk menghitung total
panjang sebuah antena Dipole adalah

Dimana :
f = adalah frekuensi kerja yang
diinginkan.
= adalah panjang gelombang diudara
L = adalah panjang total antena Dipole
K = adalah velocity factor yang diambil
sebesar 0,95.

Dik : f = 800 Mhz

Dit : …?
= 300 /800
= 0, 375 m
L = 0,5 x K x
= 0,5 x 0,95 x 0,375
= 0,178 m
= 17,8 cm

Jadi , untuk panjang gelombang total di udara yaitu 0,375 m ,total sebuah dipole yang memilki frekuensi 800 Mhz yaitu 17,8 cm. Karena antenna dipole ini 1/2 lambda,maka total ini dibagi dua menjadi 8,9 cm tiap 1/4 dipole.

3.2 Alat-alat :

- Solder listrik
– Penggaris
– Alat pemotong almunium/gergaji kecil
– Cutter
– Tang
– Obeng

3.3 Bahan :

- Timah solder
– Kabel coaxial RG 58/U sepanjang 2 meter
– Antena radio biasa 2 buah
– 1 buah connector male
– 1 buah connector female
– Tembaga / Aluminium 1 meter
– Pencatuan antenna yagi dipotong bagian pencatuan nya saja sebagai pengganti unbalance.

3.4 Pembuatan Antenna Dipole

Antena Dipole sebenarnya balance, sehingga sebaiknya diumpan melalui sebuah BALUN (singkatan dari BALance – UNbalance ) setelah sebelumnya signal radio melalui kabel coaxial dari Transceiver.
Tetapi karena keterbatasan biaya yang dibutuhkan,maka untuk pembuatan antenna dipole ini mohon maaf tidak sesuai dengan teori diatas. Kami menggantinya dengan 2 antena radio biasa karena merupakan sebuah tembaga juga yang menghasilkan aliran gelombang elektromagnetik. Dan untuk Balun kami mencatu nya dengan pencatuan antenna yagi untuk meredam radiasi atau lebih sedikit mengurangi interferensi. Dan untuk hasilnya, sangat baik ketika dicatu langsung ke televisi sebelum televisi itu dicatu menggunakan antenna dipole ini.
Langkah-langkahnya yaitu :

1. Siapkan semua alat dan bahan yang akan dibutuhkan
2. Lakukan perhitungan untuk menentukan panjang gelombang di udara agar kita mengetahui total panjangnya berapa. Lalu hitung total panjang antenna dipole tersebut menggunakan rumus di atas. Kemudian total panjang itu dibagi 2 karena antenna dipole ini merupakan ½ lambda.
3. Siapkan 2 buah antenna radio biasa. Tentukan panjang nya sesuai perhitungan diatas.
4. Masukkan antenna radio itu (bagian belakang nya) satu persatu ke dalam aluminium yang panjangnya sudah dipotong sesuai dengan masing masing dipole tersebut.
5. Lalu solder menggunakan timah agar lebih kuat.
6. Lalu masukkan masing-masing dipole itu ke pancatuan. Gunakan kabel bekas pemotongan pencatuan antenna yagi untuk menyambungkan ke massa pencatuan itu sehingga tersambung dengan aluminum yang berisi antenna tembaga radio.
7. Lalu solder menggunakan timah agar lebih kuat.
8. Siapkan kabel coaxial
9. Potong sedikit bagian ujung kabel,untuk menyambungkan nya langsung ke connector male. Ketika memotong,bagian serat dalam kabel itu jangan sampai terpotong,harus dipisahkan bagian memotong nya.karena serat bagian luar digunakan untuk ground plane dan serat bagian dalam untuk dihubungkan ke dipole langsung (pancatuan) masing-masing dipole.
10. Lalu solder connector male tersebut sehingga terhubung dengan kabel coaxial.

 

11. Pasangkan connector female nya sehingga langsung terpasang ujung kabel coaxial nya.
12. Pasang kembali tutup pencatuan (bagian tengah) dipole agar terjaga.
13. Karena tidak adanya SWR meter untuk menentukan frekuensi terendah ,maka untuk antenna radio bisa ditarik ulur sehingga bisa ditentukan sendiri frekuensi yang matching dengan VHF panjang masing-masing dipole ini.

14. Cobalah hubungkan langsung dengan televisi. Lihat perbedaan sebelum dicatu dan susudah dicatu menggunakan dipole ini. Atur ketinggian antenna dipole tersebut agar dapat hasil yang lebih maksimal.

 

 

15. Selesai dan kita lihat hasilnya.

Bab IV
PENUTUP

4.1. Kesimpulan

 Jadi ,setelah kita lakukan pembuatan antena dipole 800mhz sesuai gambar diatas antenna tesebut mampu menerima gelombang sinyal elektromagnetik secara maksimal.sebelum antenna ini dicatu k televisi ,televisi tersebut terlihat tidak jelas seperti gambar dibawah ini.

 

 

 Dan setelah antenna itu dicatu ke televisi, televisi ini terlihat semakin jelas dan layak dilhat ,tidak seperti sebelum dicatu seperti gambar dibawah ini ….

 

 

 Bila dbandingkan dengan antenna yagi yang notabenannya sama aplikasinya untuk tv yaitu 800mhz ,antenna terlihat lebih praktis dan efisien. Dan jika di pakai buat aplikasi transmitter radio, panjang kabel mempengaruhi redaman gelombang.

 

 

 Panjang fisik antena (L) juga mempengaruhi pola dan sudut radiasi, sebab nilai L (1/2 lambda) dan X (faktor pengali VHF) sebanding. Nilai L yang semakin besar menyebabkan pola radiasi tidak mengarah ke tujuan secara efektif.
 Pola radiasi yang dihasilkan oleh antenna dipole tunggal tidak mengandung minor lobe, sehingga radiasinya lebih efektif dan terarah.
 Dengan faktor efisiensi antena yang sama, akan menghasilkan nilai Gain yang lebih besar, sehingga memperluas daya tangkap radiasinya.

4.2. Saran

Dari Proyek Akhir yang telah dilakukan kiranya masih diperlukan pembenahan-pembenahan sehingga didapatkan hasil yang lebih memuaskan. Saran-saran yang dapat diberikan diantaranya adalah peningkatan keakuratan perhitungan dan keakuratan serta kerapian dalam proses pembuatan antenna dipole ini dengan menggunakan VSWR. Pemilihan bahan dan material pembuat antena yang lebih tepat serta penggunaan peralatan yang lebih diperhatikan kepresisiannya agar hasil yang diperoleh sesuai dengan perhitungan secara simulasi atau perhitungan secara teoritis. Inilah sedikit saran umtuk pembuatan antenna yang lebih akurat dan lebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

1. Simple, Low-Cost Wire Antennas for Radio Amateurs oleh William I. Orr –W6SAI dan Stuart
D.Cowan – W2LX.
2. The Monoband HF Dipole Antenna oleh Steve Ford – WB8IMY
3. ARRL Antenna Handbook 1982.

Catatan :
Artikel tentang Antena Dipole ini pertama kali dimuat pada Buletin LEMLOKTA Edisi- 01.

4. Fadilah, Umi and Wahyudi , Wahyudi and Hidayatno, Achmad (2011) SIMULASI POLA RADIASI ANTENA DIPOLE TUNGGAL. Undergraduate thesis, Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik.
5. /Cara_Membuat_Antena_11_Mc.htm
6. Hari Satriyo Basuki Pusat Penelitian Informatika LIPI harisb1@yahoo.com antenna dan propagasi/antenna/dipole.html
7. http://wikipedia.com//antena dipole.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s