Cara Membuat & Menguji Antena Yagi

Pembuatan Antena Yagi 2,4 GHz

v
 

TEORITIS ANTENA YAGI 2.4 GHz

Antena yagi adalah salah satu jenis antenna radio atau televise yang diciptkan oleh Hidetsugu Yagi. Antena ini bersifat direksional, yaitu menambah gain hanya pada salah satu arahnya. Sisi antenna yang berada di belakanh reflector memiliki gan yang lebih kecil daripada di depan director.

 Bagian bagian antenna yagi :

Adalah titik catu dari kabel antenna,biasanya panjang fisik driven adalah setenggah panjang gelombang(0,5)dari frekuensi radio yang di pancarkan atau di terima.

2.Reflektor

Adalah bagian belakang antenna yang berfungsi sebangi pemantul sinyal, dengan panjang fisiklebih panjang dari pada driven.panjang biasanya adalah (5,5)

3.Direktor

Adalah bagian pengarah antenna,ukuranya sedikit lebih pendek daripada diriven. Penambahan batang director akan menambah gain antenna,namun akan membuat pola pengarahan antenna menjadi lebih sempit. Semakin banyak jumlah director maka semakan sempiy arahnya.

4.Boom

Adalah bagian ditempatkanya driven reflector,dan director.Boom berbentuk sebantang logam atau  kayu yang panjangnya sepanjang antenna itu.

5.Gambut Brotherhood

Adalah bagian yang digunakan untuk menangkap gelombang sinyal dan menstabilkanya .

v    Alat dan bahan

A. Alat

1. BOR

2. Solder

3. Tang Potong

4. Obeng

B. Bahan

1. Kawat tembaga Ukuran 2,5 MM

2. Alumunium Kotak ukuran 100 Cm

3. Lem Atleco/Lem Besi

4. Timah Solder

5. Box Sambungan kabel telepon/Box UHF

6. Papan PCB

7. Kabel Pigtail

8. N-Konektor Chassis

9. Serbuk Etching

10. Sekrup

v     Langkah Kerja

Tahap-tahap pembuatan antena yagi dapat dijelaskan sebagai berikut :

1.      Potong aluminium sesuai dengan dimensi antena yang telah diperoleh dari proses perancangan. Perlu diketahui bahwa satuan dari perancangan adalah dalam λ sehingga dimensi perlu dikonversi kedalam satuan cm. Nilai λ adalah 12,5 cm didapat dari cepat rambat cahaya sebesar  m/s dibagi dengan frekuensi yang digunakan yaitu 2,4 GHz. Pipa aluminium dan tembaga dipotong menjadi beberapa bagian dimana ukurannya berdasarkan dengan dimensi yang didapat pada Tabel 1. Untuk antena yagi 15 elemen dibutuhkan 1 elemen sebagai reflector, folded dipole sebagai driven dan 15 elemen sebagai directors.

Gambar 2. Potongan Aluminium Sebagai Elemen Antena Yagi 15 Elemen

2.      Pada boom (aluminium persegi) dilubangi dengan bor untuk memasukan elemen pada boom dan mempermudah pemasangan. Setelah boom dipotong dan dilubangi, elemen elemen antena dipasang pada boom. Untuk memasang antena digunakan Mur atau Baud untuk memudahkan antena terpasang pada boom.

Gambar 3. Pemasangan elemen pada boom (a) boom terbuat dari aluminium (b) elemen yang terpasang pada boom

3.      Setelah pemasangan element selesai, barulah membuat brass wire (kabel kuningan) atau antena folded dipolenya untuk disambungkan pada N konektor sesuai dengan ukuran yang sudah ditentukan. Ini merupakan inti dari pembuatan antena tersebut, dengan maksud supaya frekuensi yang diharapkan bisa tercapai.

Gambar 5. Skema pemasangan antena dipole (a) gambar skema ukurannya (b) antena folded dipole yang sudah tersambung pada N konektor

4.      Pemasangan konektor ini adalah bagian akhir dari pembuatan antena yagi Uda. Pemasangan konektor haruslah diperhatikan dengan baik. Karena pemasangan yang kurang tepat dapat menyebabkan antena mudah kehilangan sinyal. Konektor yang dipakai pada antena ini adalah konektor jenis N-Female.

Gambar 6. Jenis N konektor (a) Konektor N-female (b) konektor yang sudah terpasang

5.      Antena yagi yang telah selesai dibuat merupakan hasil dari perancangan yang ada.

Hasil pengujian

Setelah selesai proses pembuatan antena, maka langkah selanjutnya adalah melakukan pengukuran dan pengujianantena yang telah dibuat. Pengukuran dilakukan agar bisa mendapatkan data dari sistem tersebut sehingga dengan data ini dapat mengetahui kinerja dari antena yang telah di rancang. Hasil pengukuran dapat dijadikan sebagai suatu acuan dalam analisa perangkat. Berikut beberapa tahap pengujian dalam penelitian ini :

1.      Pengukuran SWR.

2.      Pengukuran return loss.

3.      Pengukuran Impedansi

4.      Pengukuran pola radiasi dan beamwidth antena.

5.      Pengujianantena pada access point.

Pengukuran Standing Wave Ratio (SWR).

Pengukuran SWR bertujuan untuk mengetahui besarnya perbandingan antara amplitudo maksimum dengan amplitudo minimum pada gelombang berdiri yang diakibatkan oleh ketidak sepadanan impedansi. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 8

Gambar 8. Hasil Pengukuran Standing Wave Ratio (SWR)

Gambar 8 menunjukkan pengukuran nilai SWR mengunakan alat ukur Advantest R3770 network Analyzer. Untuk frekuensi WLAN 2400 diperoleh nilai SWR minimum sebesar 1,25.Dengan demikian, antenna yagi yang dirancang memenuhi persayaratan SWR yang ideal (<1,5)

Pengukuran Return Loss.

Pengukuran return loss bertujuan untuk mengetahui besarnya daya yang tidak kembali ke unit pemancar atau terserap oleh antena. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 9, dibawah ini:

Pada Gambar 9 diatas,hasil return loss diperoleh dari nilai SWR, dimana semakin kecil nilai SWR yang didapatkan, maka semakin bagus nilai return loss yang diperoleh. Hasil return loss pada frekuensi WLAN 2400 diperoleh nilai minimum sebasar -18,28 dB.

Pengukuran Impedansi Input

Pengukuran impedansi merupakan hal yang paling penting dalam perancangan antena karena sebenarnya antena itu sendiri berfungsi sebagai penyapadan impedansi antena tersebut dengan impedansi saluran. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 10.

Pada Gambar 10 diatas, hasil impedansi input diperoleh pada frekuensi 2,4 GHz memiliki impedansi input sebesar 43,630 – j 8,725 Ω

Pengukuran pola radiasi.

Proses pengukuran dilakukan secara manual yaitu pengukuran daya penerimaan spectrum analyzer dari arah 00 sampai 3600 pada kelipatan 100 . Pada Gambar 11 antena referensi horn berfungsi sebagai antena pemancar yang dihubungkan ke signal generator sebagai pembangkit sinyal. Sedangkan pada antena yagi berfungsi sebagai antena penerima yang dihubungkan ke spectrum analyzer untuk mengukur daya terima yang dihasilkan oleh antena yagi.

Hasil pengukuran polaradiasi antena yagi

Berdasarkan data padaTabel 3, dapat ditentukan polaradiasi secara vertikal, dimana diperoleh daya terima minimum sebesar -63,39 dBm pada posisi  , sedangkan daya terima maksimum diperoleh sebesar -40,78 dBm pada posisi  . Selanjutnya dapat ditentukan beamwidth yang diperoleh dari daya terima antena yagi minimum sebesar -63,3 dBm dikurangi setengah daya sebesar 3dB, maka didapatkan sebesar -66,3 dBm. Jadi untuk half power beamwidth vertikal didapatkan sebesar  . Hal ini dapat dilihat pada Gambar 12 dibawah ini.

Sedangkan untuk pola radiasi horizontal diperoleh daya terima minimum sebesar -57,4 dBm pada posisi 1800 dan daya terima maksimum diperoleh sebesar -47,1 dBm pada posisi  . Sehingga dapat ditentukan beamwidth yang diperoleh dari daya terima antena yagi minimum sebesar -57,4 dBm dikurangi setengah daya sebesar 3 dB, maka didapatkan sebesar -60,4 dBm. Jadi half power beamwidth horizontal didapatkan sebesar  . Hal ini dapat dilihat pada Gambar 13.

Pengukuran Gain

Untuk mengetahui gain antena yagi maka proses pengukuran penguatan antena dilakukan dengan menggunakan sistem perbandingan antara antena referensi dengan antena yagi. Hasil pengukuran penguatan sebagai berikut; level kuat medan = -48,2 dBm untuk antena yagi, dan = -56,2 dBm untuk antena monopole, sebagai referensi. Penguatan antena referensi (DRG Horn) adalah sebesar 12 dB. Terdapat perbedaan polarisasi lingkaran dan linier sebesar (-3 dB) antara antena yagi yang diukur dengan antena referensi sehingga perlu ditambahkan faktor rugi polarisasi (LPF). Penguatan antena yagi dapat dihitung secara rumus dengan persamaan (5), dimana diperoleh gain antena sebesar 16 dB. Sedangkan hasil pengukuran penguatan kuat medan menggunakan persamaan (6) diperoleh sebesar 23 dB, dimana terdapat perbedaan nilai sebesar 7 dB. Nilai 7dB ini disebabkan rugi-rugi efesiensi proses pembuatan alat itu sendiri yaitu kurang halusnya proses dari konduktor yagi yang menuju konektor kabel.

Pada perancangan ini dilakukan simulasi menggunakan SuperNEC 2.9. Hasil simulasi menggunakan SuperNEC 2.9 lebih bagus dibandingkan dengan hasil pengukuran, dimana nilai dari SWR hasil simulasi 1,69 sedangkan hasil pengukuran 1,25, Gain hasil simulasi 10 dBi sedangkan hasil pengukuran 16 dB, Impedansi Input hasil simulasi 47,8 Ω + j25,9 Ω sedangkan hasil pengukuran 43,6 Ω - j 8,72 Ω. Pada Gambar 13 merupakan hasil dari simulasi menggunakan SuperNEC 2.9.

Gambar 14. Hasil simulasi antena yagi 2,4 GHz (a) Gain antena yagi 2,4 GHz (b) Nilai SWR Antena yagi 2,4 GHz

Pengukuran antena dengan menggunakan software Vistumbler

Tahap selanjutnya adalah pengujian antena yagi terhadap antena pada acces point wireless-G 2,4 GHz TP-Link tipe TL-WA5110G pada jaringan wireless fidelity (Wifi) dengan menggunakan aplikasi software vistumbler.

Gambar 15. Pengukuran Aplikasi Antena pada notebook (a) antenna yagi yang diukur (b) notebook yang berfungsi sebagai penerima

Pengukuran aplikasi ini menggunakan dua tahap pengukuran yaitu dengan cara menggantikan antena pemancar secara bertahap, hasil pengukuran sebagai berikut:

-          Pengukuran menggunakan antena omni

1.      Tahap pertama yang harus dilakukan adalah pengukuran antena omni dengan jarak 15 meter.Hasil pengukuran menggunakan 1 antena dapat dilihat pada Gambar 16, sebagai berikut:

Gambar 16. Hasil Pengujian menggunakan Antena Omni Pada Jarak 15 meter

Berdasarkan hasil pengamatan pada gambar 16 diatas, diperoleh bahwa notebook mendeteksi level daya tertinggi sebesar -35 dBm.

2.      Pengukuran antena Omni dengan jarak 15 dan 35 meter.Hasil pengukuran menggunakan dua antena dapat dilihat pada Gambar 17 sebagai berikut:

Gambar 17. Hasil Pengujian menggunakan Antena Omni Pada Jarak 15 dan 35 meter

Berdasarkan hasil pengamatan pada gambar 17 diatas, diperoleh bahwa notebook mendeteksi level daya tertinggi pada jarak 15 meter sebesar -42 dBm. Pada jarak 35 meter level daya tertinggi sebesar -51 dBm.

-          Pengukuran menggunakan antena yagi

1.      Tahap kedua adalah pengukuran antena yagi pada access point dengan jarak 5 meter. Hasil pengukuran menggunakan satu antena dapat dilihat pada Gambar 18, sebagai berikut:

Gambar 18. Hasil Pengujian menggunakan Antena yagiPada Jarak 5 meter

Berdasarkan hasil pengamatan pada gambar 18 diatas, diperoleh bahwa notebook mendeteksi level daya tertinggi sebesar -24 dBm.

2.      Pengukuran antena yagi dengan jarak 15 dan 35 meter.Hasil pengukuran menggunakan satu antena dapat dilihat pada Gambar 19, sebagai berikut:

Gambar 19. Hasil Pengujian Antena Yagi Pada Jarak 15 dan 35 meter

Berdasarkan hasil pengamatan pada gambar 19 diatas, diperoleh bahwa notebook mendeteksi level daya tertinggi pada jarak 15 meter sebesar -37 dBm. Pada jarak 35 meter level daya tertinggi sebesar -44 dBm.

Hasil pengujian kuat level medan kedua antena ini pada access point, diperoleh sebesar 7,7 dB, gain antena yagi 16 dB dikurangi dengan gain antena Omni sebesar 4 dBi, diperoleh pengukuran sebesar 12,7 dB. Sehingga dari hasil rata – rata peningkatan antena yagi terhadap antena omni diperoleh sebesar 12,1 dB dari titik pada jarak 5 meter sampai 35 meter. Maka hasil yang diperoleh pengujian level kuat medan menggunakan software vistumbler sudah sesuai.

Pada Tabel 5 diatas, dijelaskan bahwa nilai level daya dihasilkan antena omni sebesar -42,7 dBm, sedangkan level daya antena yagi dihasilkan sebesar -35 dBm. Dengan demikian hasil pengujian menggunakan antena yagi lebih baik dibanding antena omni. Ini terbukti makin tinggi nilai level kuat medan yang diperoleh, makin jauh kualitas daya pancaran antena tersebut.

Terimakasih  untuk kalianyang sudah membaca blog ini, semoga bermanfaat..

Sumber:

https://id.wikipedia.org/wiki/Antena_Yagi

http://kartikacandra65.blogspot.com/2015/05/antena-yagi.html

(http://digilib.mercubuana.ac.id/manager/t!@file_artikel_abstrak/Isi_Artikel_136990822817.pdf)