antenna yagi

ANTENAYAGIOleh:SunartoYBUSJ

UMUM

SebelumkitaberbicaratentangantenaYagiatauantenapengarahmarilahkitamenengokterlebihdahuluantena isotropic. Antena isotropicadalahantenayangmemancarkanradiasikesegalajurusankesamping,keatasdankebawahdengankuatpancaranyangsama.Apabilkakitagambarkanpolaradiasinyamakaakanberbentukbola. Antenaini tidakpernahada, inihanyadigunakanuntukpembicaraantheoritis.

Antena isotropic ini berbeda dengan antena omni directional, antena omni directionalmempunyaikuatpancaryangsamakesegalapenjurumataanginakantetapikeatasdankebawahtidaksama.AntenavertikalLambdamempunyaisifatini.

Untuk keperluan terutama komunikasi jarak jauh dan tidak diperlukan QSO denganstasiunstasiunyangberadadi berbagai jurusan, makaseringdiperlukanantenapengarahagarpancaranpadaarahyangdikehendakimenjadilebihbesar.Tentusajamengandungkonsekuensibahwapancarankearahyanglainmenjadirelatifmengecil.

POLA1

POLA2

TITIKA

POLAPANCARANGambar1

Kitaperhatikangambar1,pola1adalahpolapancaranantenadipole.Bilapadaantenadipole diberikan sebuah reflektor dan director, maka akan kita peroleh pola pancaran sepertitergambarpadasebagaipola2.Pancarankesatuarahakanmenjadilebihjauhsedangkanpancarankejurusanlainnyaakanmenjadijauhlebihkecil.

Antenapengarahdikatakanmempunyai gain, yangdinyatakandalam dB. GainadalahperbandinganlogarithmikantarapowerantenadibandingkandengandipoleLambda.Apabilasebagai pembanding digunakan antena isotropic, maka gain dinyatakan dalam dBi. MisalnyaantenadipoleLambdamempunyaigainsebesar+2.1dBiterhadapisotropic.AkantetapipadaumumnyagainsuatuantenayangdigunakanpembandingadalahdipoleLambda.

MisalnyapowersuatuantenapadatitikA(periksagambar1)adalahPasedangkanpower

dipoleLambdaditempatitusebesarPd,makagainantena:

Gain=10log10Pd/PadB

MengukurgainsuatuantenapraktistidakpernahdilakukankarenauntukpekerjaaninidiperlukansuatusangkarFarradayyangcukupbesar.Misalnyauntukpenelitiangainantena35CMperlusangkarFarradaysebesar6x6x6meter.MakinrendahfrekuensimakinbesarukuransangkarFarraday,halinitentumemakanbiayayangsangatbesar.

Perbandingankuatpancarankearahdepandenganarahbelakangdisebut fronttoback ratio.Sedangkanperbandingankuatpancarankedepandengankuatpancarankearahsampingdisebutfronttosideratio.Untukmengetahuikeberhasilankitamembuatantenapengarah,secarapraktisdapatkitaamatidarifronttobackrationya.Makinbesarfronttobackratiomenandakanmakin baiknya pengarahan antena tersebut dan umumnya front to side rationya jugamenjadimakinkecil.Dalampraktekkitatidakpernahmengukurbesarnyagainantena.

StandingWaveRatio(SWR)Sebelum melangkah lebih jauh, kita akan menconba memberiak gambaran mengenai

standingwaveratio.SWRiniharusdiamatiadawaktukitamemasangantenauntukmendapatkanhasilyangbaikdanmenjagaawetnyaperangkattransceiver.

Apabilasepanjangfeederlineadagelombanglistrikyangmengalirdari transceiverkeantenadantidakadaaliranbalikdariantenaketransceiver,makagelombanglistriktersebut,baikvoltagenyamaupunarusnyaakantetapbesarnya.Akantetapiapabilaadaarusbalikyang,makaarusbalikiniakanmengadakaninterferensidenganarusyangpergikeantena.Sehinggaarusyangmengalirsepanjangfeederlinetadipadasuatusaattertentumenjadimembesardanpadasuatusaatberikutnyamenjadimengecil.

Perbandingan antara arus maksimumdengan arus minimumatau perbandingan antaravoltagemaksimumdenganvoltageminimumindisebutStandingWaveRatio(SWR)

StandingWaveRatioinibesarnyatergantungdaribesarnyaarusbalik,makinbesararusbalikmakaSWRmenjadimakinbesarpula.Adanyastandingwavepadafeederlineinitidakdikehendakikarenahalinimemberikanindikasiadanyamismatch.Arusbalikiniakanmasukkefinaldanditransformasikanmenjadipanas,dimanapanasinibilacukuptinggiakandapatmerusakfinal.

Untuk mengukur besarnyaSWRsuatu transmission line yangmenghubungkantransceiverdanantenadigunakanSWRMETERyangberisi swrbridge. ContohsuatuSWRmeterterdapatpadagambar2,biasanyaalatsemacaminidilengkapidenganpowermeterdanfieldstrengthmeter.

10

1 2 4 86

SWRSET

0

121.5 3

1002

4080

60

WATT

0

0

20

410

86

LEVEL

PRW

SWR

10W/FWD

100W/REF

NoponikiSWRANDPOWERMETER

SWRANDPOWERMETERGambar2

Fieldstrengthmeterdigunakanuntukmengukurkuatpancartransceiverdenganantena tertentu suatu antena. Kuat pancar diukur pada suatu jarak tertentu dan arahtertentu,selanjutnyadibandingkandengankuatpancarpadaarahlain.Inidapatdigunakanuntukmengukurbesarnyafronttobackratio.

DummyLoad

UntukmelakukanpenguranSWRpadasuatufeederline,makapadaujungfeederlinediberikansuatudummyloadsebagaipenggantiantena.DummyloadiniberfungsimenyerapRFyangmasukkepadanyasehinggatidakterjadiRFbalikdariluarfeederline(coaxialcable),dengandemikianSWRfeederlinedapatdiukursecaramurni.

DUMMYLOADGambar3

Distribusitegangandanarus.

Apabilakitainginmelihatsuatugambaranmenganaiarusdanteganganpadasuatuantenadipole,makadistribusitegangandandistribusiarussepanjangantenadapatdilihatpadagambarberikutini.

DIPOLE1/2LAMBDAVOLTAGE

ARUS

VERTIKAL1/4LAMBDA

VOLTAGE

ARUS

DISTRIBUSITEGANGANDANARUSGambar4

ANTENAYAGIUNTUKHF

AntenapengarahyangdibahasdalamtulisaniniadalahantenaYagi.AntenainiditemukanolehDr. H.YagidariTokyoUnivesitypada tahun1926.AntenaYagiyangpalingsederhanaadalahantena2elemenyangterdiriatassaturadiatorataudrivenelemendansatuelemenparasitiksebagaidirectordenganspacingsekitar0.1.Powergaindapatmencapaisekitar5dBdengnfronttobackratiosebesar7sampai15dB.Gainakanmenjadisedikitlebihrendahapabilaparasitikelementersebutdipasangsebagaireflektor.

Untuk bandband 10 30 meter, bahan elemen dapat dari tubing aluminium sehinggamemungkinkanuntukdiputarputararahnya.

Akantetapiuntukband160meteratau80meter,tubingaluminiummenjaditidakpraktiskarenaterlalupanjangsehinggakurangkuat,lebihpraktisdigunakankawatdengankonsekuensitidakdapatdiputararah.

Panjang elemen Yagi dipengaruhi oleh diameter elemen dan adanya sambungansambungan. Baikdiameterelemenmaupunbanyaknyasambunganakanmemberikanpengaruhterhadapkapasitansi antar elemen, seperti kita ketahui bahwadua logamyang terletaksejajartersebutakanmerupakansuatukapasitor.

RumusperkiraanuntukmenghitungpanjangelemendanspacingantenaYagiduaelemenadalahsebagaiberikut:

Drivenelemen 145/f(dalamMHz)meter.

Director 137/f(dalamMHz)meter.

Spacing 36.6/f(dalamMHz)meter

ElemenantenaYagiuntukband20,17,15,12dan10meterlebihpraktisdibuatdaribahan tubing aluminium, sehingga dapat diputarputar dengan menggunakan rotator yangdigerakkandenganlistrikataurotatoryangdigerakkandengantangan.

Tubingyangdiperlukanuntukmembuatantenainiadalahtubingaluminiumyangtebal

yangdisusunsecarateleskopik, ialahditengahdiameterbesarmakinkeujungdiametermakinmengecil,agarantenatersebuttidakmenjaditerlalumelengkungkebawahpadaujungujungnya.Untukantena10meter,elemendapatdibuatdaritubingdiameterinchdaninch,untuk20meterdengandiameter,h,dan1inch.

DRIVEN

DIRECTOR

TALINYLON

TALINYLON

ISOLATOR

BAMBU

ANTENAYAGIDUAELEMENKAWAT(80MATER)Gambar5

Mengenai diameter tubingdapat dicobacobasendiri olehrekanrekanamatir sehinggadidapatkanperformanceyangcukupbaik, mengingat tersedianya tubingaluminiumdi pasaranpadamasingmasingtempat.

Antenauntukbandband20sampai10meterdapatdibuatdengan3elemen,yaitudrivenelemen,satureflektordansatudirector.Powergainantenatergantungpadaspacingantarelemen,denganspacing0.15antenainidiharapkanakanmemeberikangainsebesarsekitar8dBdenganfronttobackratioantara10sampai25dB.

ANTENAYAGITIGAELEMENGambar6

Panjangelemendanspacingantarelemendapat diperhitungkandenganrumussebagaiberikutini:

Reflektorelemen153/f(dalamMHz)meter.


Director 137/f(dalamMHz)meter.


Elemen antena Yagi di atas masih dapat ditambah lagi menjadi 4 elemen denganmenambahkansatudirectorakantetapipanjangelemennyaperludiubah.

Sepertitelahdiutarakandiatas,powergainantenatergantungpadaspacingantarelemenataudapat dikatakan panjangboomnya. Denganpanjangboom0.45 antena4elemenYagidiharapkanakanmemeberikangainsebesarsekitar9.5dBsampaiu10dBdenganfronttobackratioantara15sampai25dB.

Apabilakitaperhatikanantarapenambahanjumlahelemendantambahanpowergainnya,makaterlihatbahwaantenadengan3elemendapatdipandangmerupakanjumlahelemenyangpalingoptimal.Tambahanjumlahelemenberikutnyamakintidakmemberikanangkayangberarti.

UntukantenaYagiempatelemen, perhitunganpanjangelemensertaspacingnyadapatmenggunakantabelsebagaiberikut:

Reflektorelemen153/f(dalamMHz)meter.


Director1 137/f(dalamMHz)meter.

Director2 135/f(dalamMHz)meter.


Perludiperhatikansekalilagibahwadiametertubing,panjangmasingbagianelemen,sertaketinggianantenaakansangatberpengaruhterhadapkepanjanganelemenYagi.Rumustersebutdiatasakanmemberikanpanjangtheoritisyangmasihperlukoreksilingkungan.

Dalampraktek di lapangan, rekanrekan amatir radio diharapkanmengadakan banyakpercobaan, sehingga akan didapatkan hasil yang paling baik disesuaikan dengan bahan yangdipergunakansertakondisilingkunganditempatmasingmasing.Suatuantenayangsudahdisetbaikdisuatulokasi,biladipasangdilainlokasibisamenjadikurangbaik.

GAMMAMATCH

Untukdrivenelemen,disampingmenggunakandipolesepertiyangdiuraikandiatas,dapatpulamenggunakandrivenelemendenganGammaMatch.Padaelemendengangammamatchinielementidakdibagiduaakantetapiutuhdanpadafeedpointdiberikansuatumatchingdevicetersebut.PadaprinsipnyagammamatchmerupakanLCcircuit.

ab

c1/4INCH3/4INCH

DRIVENELEMENT

isolator

innerfeederline

outerfeederlineBOOM

disambungdengan

disambungdengan

GAMMAMATCHINGDEVICEGambar7

Peralatanyangmerupakanbagianbagianuntukmembuatgammamatchingdevicebisadidapatkandipasaan.Panjangasekitar50CMdanpanjangcsekitar10CMsedangkanpanjangbdicaripadasaatkitamelakukanmatching(antara100120CM)sehinggadidapatkanSWRyangbaik.Ukurangammamatchingdevicetersebutdiatasdapatdipergunakanpadadrivenelementuntukbanddari10sampai20meter.

ANTENAYAGIUNTUKVHF

AntenaYagiuntukbandVHF2meteranbiasanyaelemennyadibuatlebihbanyakuntukmendapatkangainyangmemuaskanpenggunanya.Walaupundisadaribahwapenambahandirectormakinbanyakmakinmemberikantambahangainyangmakinkecil,akantetapikarenaujudfisikantena tersebut kecil dan ringan, maka penambahan elemen yang banyak tidak mempunyaidampakburukbagiketahananboomdanketahananterhadaptiupananginsertajumlahbahanyangdipakai.

SepertihalnyadenganantenaYagiuntukHF,makadrivenelementdapatberupadipole,akantetapikebanyakanmenggunakangammamatchingdevice.Untukband2meteran,demensigammamatchingdevicedibuatlebihkecil,sepertiterlihatpadagambar5.Sedangkanbahanuntukelemendapatdigunakantubingaluminiumdariinchdantidakperludibuatteleskopik.

Untuk VHF 2 meteran, konfigurasi elemenelemen dibuat tegak untuk mendapatkanpolarisasi vertikal. Yang perlu diperhatikan disini adalah feeder line harus diatur sedemikiansehinggategaklurusdenganarahbentanganelemen.Feederlinedapatditarikkearahbelakangmengikutiboomataudapatjugaditariktegaklurusdenganboomdantegakluruspuladenganbentanganelemen.

Gambar8adalahsuatucontohantenaYagiuntukVHF2meterdengan7elemen,terdiriatasdrivenelement,reflektordan5buahdirector.

Selanjutnya rekanrekan amatir bisa mengadakan modifikasi mengenai spacing darimasingmasingelemensertapanjangmasingmasingdirectornyauntukmemperolehperformanceyangpalingbagus.Disarankanbahwasetiapkitamengadakanmodifikasi,makaspasifikasiyanglamajanganlahdibuangtetapidicatat,sehinggamisalnyahasilmodifikasinyakurangmemuaskan,kitamasihdapatkembalipadaspesifikasiterdahulu.

c1/4INCH

26CM

43.5CM45CM46CM47CM51CM

42CM43.5CM

1/4INCH1/4INCH1/4INCH1/2INCH

1/4INCH1/4INCH

26CM 26CM26CM 26CM 26CM

REFLEKTOR

DRIVEN DIR1 DIR2DIR3 DIR4 DIR5

ANTENAYAGI2METERANGambar8

Apabilakitaperhatikanantenaantenabuatanpabrikmakapanjangsertaspacingelemenelemenberagam.Denganmempelajariantenaantenabuatanpabriktersebutrekanrekanamatirradiobisamendapatkaninspirasiuntukmembuatmodifikasisehinggadicapaiperformanceyanglebihbaik.

Untukpembuatanmatchingdevice,berikutinidiberikancontohpembuatangammamatchuntukVHF2Myangcocokdigunakanpadaantenasepertiterdapatpadacontohpadagambar8diatas.Gambar8hanyalahsekedarmemberikancontohsalahsatucaramembuatgammamatchingdevice, rekanrekan amatir radio diharapkan dapat mengadakan modifikasi sehingga dapatditemukandeviceyanglebihbaguslagi.

1/4INCH

DRIVENELEMENT

9CM15CM

coaxRG58/Udikupasouternya

innerfeederline

outerfeederline

BOOM

5CM

GAMMAROD

BRACKET

GAMMAMATCHINGDEVICEVHF2MGambar9

MatchingdilakukandenganmengaturgammaroddanbracketsehinggadidapatkanSWRyang baik. Menggerakkan bracket berarti mengatur induktansi dan menggerakkan rod berartimengaturkapasitansi.Antaragammaroddaninnercoaxialmembentuksuatukondensator,nilaikapasitansinyaditentukanolehpanjangcoaxialcabledalamgammarod.

SelainantenaYagiyangtelahbanyakdibahasdisini,beberapajenisantenapengarahyanglainbanyakjugadigemari,misalnyaantenaQuadBeam,LogPeriodicdansebagainya.

LOGPERIODIC QUADBEAM

Gambar10

Jakarta,Mei1998.

antenna yagi

Documents