perancangan antena quadrifilar ... - · pdf fileperancangan antena quadrifilar helicoidal...

Click here to load reader

Post on 25-Jun-2018

226 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • _______________________________________________________________________

    1 Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro UNDIP

    PERANCANGAN ANTENA QUADRIFILAR HELICOIDAL PADA BAND FREKUENSI UHF TV (300-800 MHz)

    Deddy Setiadji[1], Agung Budi P., ST., MIT.[2], Yuli Christiyono, ST., MT.[2]

    Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas DiponegoroJln. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia

    AbstrakAntena merupakan piranti transmisi yang penting dalam system penerima sinyal televisi, sebab tidak

    dimungkinkan lagi jika kabel tembaga digunakan sebagai saluran transmisinya yang terbatas akan jarak.Antena televisiyang ada di pasaran sekarang ini sudah banyak jenis nya, namun belum ada antena televisi jenis Helix baik sebagi antenaluar (outdoor) maupun antena dalam (indoor) yang beredar. Oleh karena itu muncul gagasan untuk merancang antenapenerima televisi Quadrifilar Helicoidal yang merupakan tipe antena jenis Helix dengan frekuensi kerja pada band UHFTV (300MHz 800MHz). Sehingga dengan adanya antena Quadrifilar Helicoidal diharapkan dapat menambah daftarjenis antena televisi di pasar.

    Perancangan dan pengukuran bentuk fisik merupakan langkah awal dalam tugas akhir ini. Langkah berikutnyayaitu pembuatan antena Quadrifilar Helicoidal. Langkah selanjutnya adalah pengujian terhadap beberapa parameterpenting diantaranya frekuensi kerja, VSWR, dan pola radiasi serta di ujikan secara langsung pada pesawat televisi.Pengujian juga diperlakukan pada antena yang telah beredar dipasaran sebagai bahan perbandingan.

    Dari hasil pengujian, antena Quadrifilar Helicoidal beresonansi pada frekuensi 540 Mhz, sedangkan frekuensiyang diharapkan 550 Mhz. Pola radiasi antena Quadrifilar Helicoidal berbentuk lingkaran yang merupakan tipe dariantena isotropis dan bentuk fisik nya tidak terlalu besar, sehingga antena Quadrifilar Helicoidal cocok digunakan sebagaiantena dalam (indoor). Untuk pengujian dengan menggunakan pesawat televisi yang dilakukan di semarang, antenaQuadrifilar Helicoidal memiliki kualitas penerimaan yang baik.

    kata kunci: UHF, antena, Televisi, quadrifilar helicoidal, helix, penerima

    I. PENDAHULUAN1.1. Latar Belakang

    Dewasa ini perkembangan teknologitelekomunikasi semakin berkembang pesat, baik berupaaudio, maupun audio visual. Dimulai dari pembangunanjaringan pemancar radio yang merupakan komunikasi audio,hingga dikembangkan nya komunikasi dengan gambarbergerak dan suara yang merupakan komunikasi audiovisual.

    Salah satu alat yang berperan penting dalammemancarkan dan menerima gelombang radio adalahantena. Semakin presisi parameter-parameter yang terlibatdalam perencangan antena maka akan semakin bagus pulasinyal yang diterima pada antena penerima.

    Pada Tugas Akhir ini akan dirancang antenaQuadrifilar Helix atau Quadrifilar Helicoidal sebagai antenapenerima (reciever) yang akan di gunakan pada bandfrekuensi 300 800 MHz yaitu band frekuensi UHF padastasiun televisi. Dipasaran sering dijumpai antena UHFdengan bentuk Dipole dan Monopole yang merupakanantena segala arah (omni directional), maupun antena Yagiyang pemasangannya harus diarahkan pada arah tertentu(directional). Antena Quadrifilar Helicoidal merupakanantena yang memiliki pola radiasi ke segala arah sehinggadalam pemakaiannya, antena jenis ini tidak perlu diarahkanke arah tertentu. Skema dari antena ini telah digunakan padapesawat penerima GPS (Global Potitioning Service)Garmin. Dengan perancangan antena Quadrifilar Helicoidaldiharapkan antena ini dapat diaplikasakan pada penerimaansinyal pesawat televisi.

    Kualitas antena dapat diketahui denganmelakukan pengujian atas parameter-parameter yang

    meliputi Pola Radiasi, Frekuensi Kerja dan VSWR,Sehingga diharapkan sinyal yang di terima lebih baikdengan menggunakan antena hasil perancangan tesebut.

    1.2 TujuanTujuan dari tugas akhir ini adalah merancang dan

    menguji antena Quadrifilar Helicoidal pada band frekuensiUHF Televisi yaitu 300-800 MHz di sisi penerima.

    1.3 Pembatasan masalahPada Tugas Akhir ini pembahasan akan dibatasi

    pada hal-hal berikut ini :1. Antena yang dirancang adalah antena penerima pada

    band frekuensi UHF televisi yaitu 300 - 800 MHzdengan frekuensi tengah 550 MHz.

    2. Antena yang di rancang merupakan antena QuadrifilarHelicoidal setengah putaran.

    3. Parameter-parameter yang diuji adalah FrekuensiKerja, Pola Radiasi, dan VSWR.

    II. TEORI DASAR ANTENA2.1 P engertian Antena

    Salah satu perangkat yang digunakan untuk prosestransmisi dan penerimaan sinyal Radio Frekuensi (RF)adalah antena. Oleh karena itu antena dapat didefinisikanmenurut penggunaannya. Jika antena digunakan sebagaiantena pemancar maka antena adalah konduktor yangmengubah arus listrik frekuensi radio menjadi gelombangelektromagnetik yang kemudian dipancarkan. Sedangkaanjika antena digunakan sebagai antena penerima makaantena adalah konduktor yang mengubah gelombangelektromagnetik menjadi arus listrik frekuensi radio.

  • 2

    Baik antena pemancar maupun antena penerimamempunyai prinsip kerja yang sama, meskipun secarafungsi berbeda. Fungsi utama antena adalah sebagaipenyesuai impedansi atau sebagai saluran transisi antarasaluran transmisi dengan udara/ruang hampa danmengarahkan radiasi gelombang elektromagnetik ke arahyang diinginkan atau menekan radiasi yang tidakdiinginkan.

    Dalam kaitan nya antena sebagai transisi antarasaluran transmisi dan udara maka perlu di ketahui pulaproses lepas nya sinyal dari saluran transisi ke udara.

    Proses tersebut dapat di gambarkan denganmenghubungkan suatu antena dengan sumber sinyal melaluisaluran atau kabel transmisi. Sinyal yang di keluarkan darisumber sinyal akan mengalir ke saluran transmisi sehinggamenimbulkan medan listrik di antara konduktor-konduktornya. Medan listrik berhubungan dengan garis-garis gaya listrik. Garis-garis gaya listrik cenderung bereaksipada elektron-elektron bebas. Garis-garis gaya listrik keluardari muatan-muatan positif dan berakhir di muatan-muatannegatif. Dengan adanya garis-garis gaya listrik akanmenimbulkan medan listrik di sekitar penghantar. Adanyamedan listrik akan menimbulkan intensitas medan magnet.

    Jika diasumsikan sinyal yang keluar dari sumbersinyal berupa sinusoida, maka medan listrik di sepanjangsaluran transmisi juga berupa sinusoida dengan periode-periode yang sama dengan periode sumber sinyal. Besarnyaintensitas medan listrik relatif akan ditunjukan oleh rapatgaris-garis gaya dengan anak panah yang menunjukan arahpositif dan negatif. Timbulnya medan listrik dan magnetyang berubah-ubah terhadap waktu, di antara konduktor-konduktor membentuk gelombang elektromagnetik yangmenjalar sepanjang kabel transmisi. Gelombangelektromagnetik mengalir menuju antena. Seperti yangterlihat pada gambar 2.1.

    Pada antena, gelombang elektromagnetik masih dibentuk oleh muatan-muatan yang berada pada konduktornya. Saat sinyal dilepaskan, garis-garis gaya listrik keluardari muatan-muatan positif dan berakhir di tak hingga danjuga keluar dari tak hingga dan berakhir di muatan-muatannegatif sehingga diasumsikan membentuk suatu loop-looptertutup keluar atau berakhir pada suatu muatan. Gelombangruang bebas juga berbentuk periodik. Titik Po berfasekonstan bergerak kearah luar antena dengan kecepatancahaya dan merambat sampai P1 sejauh dalam waktu setengah periode sinyal. Demikian pula dari P1 menuju keP2 bergerak setengah periode seperti yang terlihat padagambar 2.1. pada gambar 2.2 terlihat sinyal-sinyal yangtelah lepas dari antena ke udara.

    Gambar 2.1 Konsep dasar antena

    Gambar 2.2 Radiasi gelombang elektromagnetik dari suatuantena

    Bila sebuah jalur transmisi terhubung dengansebuah antena Dipole, maka Dipole tersebut akan berlakusebagai antena karena melepaskan gelombangelektromagnetik ke ruang hampa. Dipole juga bisadianggap sebagai bagian dari jalur transmisi yang terbuka,selain itu Dipole juga dapat menunjukan beberapa karakterdari resonator, sebab energi yang dipantulkan dari ujungDipole melahirkan gelombang pembawa dan menyimpanenergi didekat antena. Sehingga dalam kasus ini Dipolemenunjukan karakter yang simultan sebagai antena, jalurtransmisi dan resonator yang ditunjukan pada gambar 2.3.

    Gambar 2.3 Dipole sebagai antena

    2.2 Panjang GelombangPanjang Gelombang merupakan komponen yang

    paling penting dalam mendesain antena. Untukmenentukan panjang antena yang akan didesain makaharus diketahui lebih dahulu frekuensi acuan antena.Frekuensi acuan merupakan frekuensi kerja dari antenayang akan dirancang. Jika akan dirancang sebuah antenadengan band yang telah ditentukan, maka frekuensi acuanadalah setengah dari frekuensi lebar pitanya. Antenamemiliki frekuensi resonansi. Bentuk dasar sebuah antenaadalah (Half Wave Antena). Hubungan antara panjanggelombang dan frekuensi dapat dirumuskan :

    F

    C

    dengan : = Panjang gelombang (m)

    C = Kecepatan cahaya (3.108 m/s)

    F =Frekuensi (Hz)

  • 3

    2.3 Pola Radiasi AntenaPola radiasi adalah penggambaran pancaran energi

    antena sebagai fungsi koordinat ruang seperti pada gambar2.4. Antena terletak pda titik asal koordinat ruang (0,0,0).Pancaraan energi tersebut adalah intensitas medan listrikdan daya

    Gambar 2.4 Pola radiasi antena

    Berdasarkan pola radiasinya, antena dapat dikelompokan menjadi dua jenis, antara lain :1. Antena terarah (directional), yaitu antena yang mampu

    memancarkan atau menerima gelombangelektromagnetik pada arah tertentu.

    2. Antena tidak terarah / segala arah (omni directional),yaitu antena yang pancaran energinya atau penerimaanenerginya ke segala arah.

    Sebagai variasi pola radiasi dikenal istilah lobe yangmenggambarkan pola radiasi pada antena. Lobe terdiri dariberbagai macam jenisnya, antara lain :1. Mayor lobe (main lobe), adalah bagian dari pola radiasi

    yang memiliki nilai int