## PENGARUH POSISI ANTENA TERHADAP SINYAL GELOMBANG ANTENA YAGI ALUMUNIUM
A.Zulkifli Lubis Departemen Teknik Mesin Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 INDONESIA e-mail: msc.zulkifli @yahoo.co.id

## Abstrak
Antena  adalah  suatu  alat  yang  digunakan  untuk  memancarkan  gelombang  elektromagnetik atau  menerima  gelombang  elektromagnetik. Provider layanan  3G (Third  Generation) dengan keterbatasan  jaringan  yang  dicakupnya  menjadikan  kebutuhan  akan  penguatan  perolehan sinyal sangat besar. Antena Yagi adalah salah satu pilihan penguatan perolehan sinyal.Antena Yagi memiliki komponen utama  yaitu sebuah Driven element yang  merupakan dipole  aktif  dan sebuah Element yang  berfungsi  untuk  memantulkan  pancaran  dari Driven  element. Pada paperini  membahas  tentang  rancang  bangun  antena  Yagi  2,1GHz  untuk  memperkuat penerimaan  sinyal  3G. Tujuan pembuatan  Antena  ini  ditujukan  untuk  menjadi  media  bantu dalam memperkuat penerimaan sinyal 3G demi memaksimalkan perolehan sinyal dan koneksi. Adapun Methode parameter  antena  diuji  sebagai  titik  ukur  kemampuan  antena,    Setelah pengujian  dan  analisa  data  diperoleh  bahwa  parameter  yang  diuji  berupa  pola  radiasi, beamwidth, gain dan transfer data.Pertama kali yang akan diukur adalah level sinyal maksimum yang  diperoleh  tanpa  menggunakan  antena  Yagi.  Pengukuran  antena  dilakukan  pada  dua tempat yang berbeda.Jarak pertama antara tempat pengukuran dengan BTS ±5,57km dan yang kedua ±5,75 km .
Kata kunci: Base Transceiver Server (BTS),Antena Yagi , Gelombang Elektromagnetik.

## 1. Pendahuluan.
Perkembangan sejarah komunikasi menunjukkan bahwa Antena  merupakan  salah  satu  elemen penting  di  dalam  terselenggaranya hubungan komunikasi kabel antara dua user atau lebih yang ingin berkomunikasi.Perkembangan komunikasi data beberapa tahun belakangan yang kian pesat membutuhkan perkembangan perangkat fisik yang mampu menjadikan jembatan komunikasi antara  satu  perangkat  komunikasi dengan  yang  lainnya.Dengan  semakin bertambahnya  pemakaian  handphone semakin  besar  pula  kebutuhan  akan pentransferan data dari satu terminal ke terminal yang lain yang dipisahkan oleh jarak  yang  semakin  jauh  sehingga penggunaan  jaringan  kabel  menjadi kurang efisien.Teori Maxwell dibuktikan kebenarannya  oleh  percobaan  yang dilakukan    fisikawan  Jerman  Heinrich Hertz,tahun 1880.Hertz memasang peralatan  sistem  radio  dengan  antena dipole  sebagai  pengirim  dan  antena loop segi empat sebagai penerima.Kemudian Guglielmo Markoni pada    1895,berhasil  mengirim  sinyal komunikasi dengan gelombang elektromagnetik sejauh 1,5 km
melintasi  samudra  Atlantik  dari  Inggris keNewfonland,Kanada.  Kondisi  di  atas menghasilkan  suatu  konsep  baru  yang disebut 3G( Third Generation ) [1].

## 2.Tinjauan Pustaka.
1.Gelombang Elektromagnetik
Gelombang
elektromagnetik adalah  gelombang  yang  mempunyai sifat  listrik  dan  sifat  magnet  secara bersamaan.Gelombang radio merupakan  bagian  dari  gelombang elektromagnetik pada spektrum frekuensi  radio.Transmisi  gelombang elektromagnetik diruang adalah sebagai gelombang transversal.Gelombang dikarakteristikkan oleh panjang
gelombang  dan  frekuensi[2].  Panjang gelombang  (λ)  memiliki  hubungan dengan frekuensi (ƒ) dan kecepatan (ν) yang ditunjukkan olehPersamaan 1 :

## BBBBBB(1)
Kecepatan (ν) bergantung pada medium. Ketika medium rambat adalah hampa udara ( free space) , maka :
v = c = 3 x 10 8 m/s111. (2)
Antena  dapat  didefenisikan  sebagai sekelompok  konduktor  yang  digunakan untuk  memancarkan  atau  meneruskan gelombang  elektromagnetik  menuju ruang bebas atau menangkap gelombang    dari  ruang  bebas.  Energi listrik dari pemancar dikonversi menjhadi gel.elektromagnetik[3].

## 2.Parameter Antena
Untuk menguji atau mengukur performa antena yang akan digunakan memerlukan  parameter  –parameter. Berikut penjelasan beberapa parameter antena yang sering
digunakan  yaitu  direktivitas  antena, gain  antena,  pola  radiasi  antena, beamwidth dan Bandwidth antena.

## 2.1 Direktivitas Antena
Directivity dari  sebuah  antena  atau deretan antena diukur pada kemampuan  yang  dimiliki  antena  untuk memusatkan  energi  dalam  satu  atau lebih ke arah khusus.Antena dapat juga ditentukan pengarahnya tergantung dari  pola  radiasinya.  Dalam  sebuah array  propagasi  akan  diberikan  jumlah energi  gelombang  radiasi.    Elemen dalam array dapat diatur sehingga akan mengakibatkan  perubahan  pola  atau distribusi energi lebih yang memungkinkan ke semua arah
( omnidirectional ).  Suatu  hal  yang  tidak sesuai juga  memungkinkan.Elemen dapat  diatur  sehingga  radiasi  energi dapat  dipusatkan  dalam  satu  arah ( unidirectional )  [1].Direktivitas  antena merupakan  perbandingan  kerapatan
daya  maksimum  dengan  kerapatan daya rata-rata.Seperti pada Persamaan 3[3].
BB.(3) 2.2  Gain Antena Gain ( directive gain ) adalah karakter  antena  yang  terkait  dengan kemampuan antena mengarahkan radiasi sinyalnya, atau penerimaan  sinyal  dari  arah  tertentu.
Gain bukanlah  kuantitas  yang  dapat diukur dalam satuan fisis pada umumnya seperti watt, ohm, atau lainnya, melainkan suatu bentuk perbandingan.  Oleh karena  itu,  satuan yang  digunakan  untuk gain adalah desibel  [4]. Gain dari  sebuah  antena adalah  kualitas  nyata  yang  besarnya lebih kecil dari pada penguatan antena tersebut  yang  dapat  dinyatakan  pada Persamaan.4[4].
Gain = G = k. D (4)
Dimana : k = efisiensi antena, 0 ≤ k ≤1

## 2.3 Pola Radiasi Antena
Pola  radiasi  antena  atau  pola  antena didefinisikan sebagai fungsi matematik atau  representasi  grafik  dari  sifat radiasi  antena  sebagai  fungsi  dari koordinat.Pada  sebagian  besar  kasus, pola  radiasi  ditentukan  di  luasan wilayah dan direpresentasikan sebagai fungsi  dari  koordinat  directional  [6]. Pola  radiasi  antena  adalah  plot 3dimensi distribusi sinyal yang dipancarkan oleh sebuah antena, atau plot 3-dimensi tingkat penerimaan sinyal yang  diterima  oleh sebuah antena [4]. Pola Radiasi Antena meliputi :
Pola Radiasi Antena Unidirectional dan Pola Radiasi Antena Omnidirectional
2.4 Beamwidth Antena
Beamwidth adalah  besarnya  sudut berkas  pancaran  gelombang  frekuensi radio  utama  ( main  lobe )  yang  dihitung pada  titik  3  dB  menurun  dari  puncak
lobe utama  [7].  Besarnya beamwidth adalah sebagai berikut [7] :
BBBB(5)
Dimana :
B = 3 dB beamwidth (derajat) = frekuensi (GHz) d = diameter antena (m)
Gambar 1 Beamwidth Antena
Gambar  1  menunjukkan  tiga  daerah pancaran  yaitu lobe utama  ( main lobe, nomor  1), lobe sisi  samping  ( side lobe ,  nomor  dua),  dan lobe sisi belakang  ( back  lobe ,  nomor  3). Half Power  Beamwidth (  HPBW)  adalah daerah sudut yang dibatasi oleh titiktitik ½  daya  atau  -3  dB  atau  0.707  dari medan  maksimum  pada  lobe  utama. First  Null  Beamwidth (FNBW)  adalah besar  sudut  bidang  diantara  dua  arah pada main lobe yang intensitas radiasinya nol.

## 2.5 Bandwidth Antena
Pemakaian  sebuah  antena  dalam sistem  pemancar  atau  penerima  selalu dibatasi oleh daerah frekuensi kerjanya. Pada range frekuensi  kerja  tersebut antena  dituntut  harus  dapat  bekerja dengan  efektif  agar  dapat  menerima atau  memancarkan  gelombang  pada band frekuensi tertentu seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2 Bandwidth Antena
Daerah  frekuensi  kerja  dimana  antena masih  dapat  bekerja  dengan  baik dinamakan bandwidth antena. Misalnya sebuah  antena  bekerja  pada  frekuensi tengah sebesar f C , namun bandwidth ini juga  masih  dapat  bekerja  dengan  baik pada  frekuensi  f 1 (di  bawah  f C )  sampai dengan  f 2 (di  atas  f C ),  maka bandwidth antenna[8]  tersebut adalah :
BBB.(6)

## 3.Pembuatan Antena Yagi
Antena  Yagi  terdiri  dari  tiga  bagian yang  mempunyai  fungsi  tersendiri  [9], yaitu :
1. Driven adalah  titik  catu  dari  kabel antena, biasanya panjang fisik
driven adalah  setengah  panjang gelombang  (0,5  λ)  dari  frekuensi radio yang dipancarkan atau diterima.
2. Reflektor adalah  bagian  belakang antena  yang  berfungsi  sebagai pemantul sinyal,dengan panjang fisik lebih panjang daripada driven . Panjang  driven  biasanya  adalah 0,55 λ (panjang gelombang).
3. Direktor adalah  bagian  pengarah antena,  ukurannya  sedikit  lebih pendek daripada driven. Penambahan  batang director akan menambah  gain  antena,  namun akan  membuat  pola  pengarahan antena menjadi lebih sempit. Semakin  banyak  jumlah  director, maka semakin sempit arahnya.

## A  Langkah Pengerjaan Antena Yagi
Langkah  yang  dilakukan  setelah selesai pengumpulan teori dan informasi  yang  dibutuhkan  adalah membuat  perancangan  dari  teori  yang diperoleh mengenai dimensi dan
bentuk  antena  yagi  digambarkan  oleh Gambar 3.

## Gambar 3 Model Antena Yagi

## B  Komponen Antena Yagi
Komponen  antena  yagi  terdiri  atas perlengkapan  dan  peralatan.  Berikut perlengkapan  dan  peralatan  yang dibutuhkan  dalam  rancang  bangun antena yagi :

## 1.  Pipa Aluminium
Pipa  alumunium  ini  berfungsi  sebagai driven  element pada  pencatu.Panjang pipa alumunium driven element
mempunyai  panjang  35  cm  dan diameter  0.5  cm,      dapat  dilihat  pada Gambar 5.

## Gambar 4 Pipa Alumunium
2.  Besi
Besi berfungsi sebagai mounting antena dan penyangga driven element .Besi  yang  digunakan  untuk mounting berukuran  2  inci  dan  untuk penyangga driven  element berukuran 15.3  cm  dan  diameter  1  inci.Besi dirancang  untuk  dapat  menyangga antena  dan driven  element .Gambar  5 memperlihatkan  gambar  besi  yang digunakan.
Gambar 5 Besi Penyangga
3.  Baut
Baut  berfungsi  sebagai  pelekat  antara antena  dengan mounting .  Baut  yang akan  digunakan  berukuran  10.Gambar
6, memperlihatkan baut yang digunakan untuk perancangan antena.
Gambar 6 Baut
4.  Kabel Koaksial Kabel koaksial berfungsi sebagai penghubung  antara  antena  dengan handphone. Kabel koaksial yang digunakan  berukuran  75 é dengan panjang 30 cm. Gambar 7 memperlihatkan  kabel  yang  digunakan untuk perancangan antena.
Gambar 7 Kabel Koaksial
5.  Induktor
Induktor  berfungsi  sebagai  penghasil induktansi pada handphone.Indoktor ini diletakkan pada ujung kabel koaksial.Gambar  8    memperlihatkan induktor yang dipakai
dalam perancangan antena.

## Gambar 8 Induktor

## C Perakitan Antena Yagi
Sebelum  proses  perakitan  dimulai, seluruh  peralatan  yang  dibutuhkan sudah disiapkan. Ada dua tahap dalam perakitan antena yagi, meliputi pembuatan driven  element antena, pembuatan reflektor antena.
D   Pembuatan Driven Element
Langkah kerja pembuatan driven
element antena : 1. Potong  pipa  alumunium  sesuai dengan ukuran yang telah diperhitungkan. 2. Lengkungkan (Bending) pipa alumunium  sampai  terlihat  terbagi dua  dengan  panjang  dan  jarak yang telah di perhitungkan.
3. Letakkan  pipa  pada  box  dan  ikat memakai baut.
4. Potong  kabel  koaksial  dengan ukuran yang telah diperhitungkan.
5. Hubungkan  kabel  koaksial  ke ujung-ujung pipa alumunium.
6. Baut box  driven  element ke  pipa alumunium  pada  tiang  penyangga untuk diletakkan pada reflektor.
Gambar  9,  memperlihatkan  gambar driven element yang telah dirakit.

## Gambar 9 Driven Element Antena Yagi
E  Pembuatan Reflektor Antena
Langkah kerja pembuatan reflektor antena: 1. Potong  plat  alumunium  sesuai dengan yang telah diperhitungkan. 2. Berdirikan  pipa  alumuniumyang telah  diletakkan driven  element sesuai  dengan  ukuran yang diperhitungkan.
Gambar  10  memperlihatkan  gambar driven element dan reflektor yang telah di hubungkan.
Gambar 10 Driven element dan reflektor antena yagi 4.  Persiapan Pengukuran dan Pengujian Persiapan pengujian antena meliputi persiapan peralatan dan handphone pendukung. Peralatan yang disiapkan meliputi : Antena Yagi,Kabel Koaksial,Handphone dan tempat Peletakan Antena Dan Busur

## 1. Pengukuran Pola Radiasi
Sebelum  melakukan  pengukuran  pola radiasi,  hal  yang  harus  dilakukan adalah  menanyakan  kepada  pihak provider polarisasi  antena  pemancar. Pada  pengukuran  pertama  posisi  BTS Telkomsel  yang  akan  dituju  berada pada  jarak  ±  5.57  km.  Gambar  11 menunjukkan  perakiraan  jarak  dengan menggunakan MCOM 4.1 .
Gambar 11. Perakiraan Jarak Pengukuran ke BTS Dengan Menggunakan MCOM 4.3
Gambar  11,  menunjukkan  perakiraan jarak pengukuran kedua dengan menggunakan Google  Earth .  Untuk menentukan  jarak  pada  software  yang digunakan  dengan  cara  membuka option ruler. Pada pengukuran pertama dan  pengukuran  kedua  memiliki  2 software yang berbeda.
Gambar 12, Perkiraan Jarak Pengukuran ke BTS Dengan Menggunakan Google
Dari  Gambar  12  dapat  dilihat  bahwa
BTS  yang  dituju  terletak  pada  jalan pembangunan sedangkan antena terletak  pada  Universitas  Sumatra
Utara  yang  memiliki  jarak / 5755,2 meter.
Langkah  –  langkah  pengukuran  pola radiasi  yaitu  dilakukan  dengan  cara sebagai berikut : 1.  Rangkai  semua  peralatan  seperti pada Gambar 13.
Gambar 13 Rangkaian Pengukuran
2.  Buka  menu  tekan  options  lalu tekan status pada handphone .
3.  Setelah terlihat status, putar
antena setiap 10 0 searah jarum jam.
4.  Setelah selesai, ulangi pengukuran sebanyak empat kali untuk mendapatkan ketepatan pembacaan.
5.  Simpan hasilnya.

## 5. Hasil pengukuran .
Tabel 1 Data Rata-Rata Hasil Pengukuran Tidak Menggunakan
AntenaYagi Sudut ( 0 ) Sinyal Diterima (dBm) Sinyal ternormalisasi (dBm) 0 -105 0 10 -108 -3 20 -103 -15 30 -101 -22 40 -105 -26 50 -101 -28 60 -101 -26 70 -101 -22 80 -98 -15 90 -98 -12 100 -96 -16 110 -94 -12 120 -104 -27 130 -105 -25 140 -102 -28 150 -102 -26 160 -106 -22 170 -104 -26 180 -106 -26 Tabel 2 Data Rata-Rata Hasil
Pengukuran Menggunakan AntenaYagi Sudut ( 0 ) Sinyal Diterima (dBm) Sinyal ternormalisasi (dBm) 0 -77 0 10 -78 -1 20 -92 -15 30 -101 -24 40 -105 -28 50 -101 -24 60 -101 -24 70 -101 -24 80 -92 -15 90 -90 -13 100 -92 -15 110 -92 -15 120 -104 -27 130 -105 -28
140 -101 -24 150 -101 -24 160 -101 -24 170 -101 -24 180 -105 -28

## 6.  Kesimpulan
Dari  hasil  yang  didapat    maka  ditarik kesimpulan : 1. Antena yagi dapat memberikan peningkatan sinyal  sebesar  31  dBi  pada jarak  ±5,57  km  sedangkan  di
USU    pada  jarak / 5755,2 meter  adalah  25  dBi  pada pukul  09.00WIB,  30  dBi  pada pukul  12.30 WIB,  30  dBi  pada pukul  16.30  dan  pada  Pukul 19.00  WIB  adalah  23  dBi.  Hal ini  juga  menunjukkan  bahwa memperpanjang  diameter  dan kedalam antena Yagi memberikan penambahan penguatan yang sangat besar . 2. Antena  yagi  memiliki  pola radiasi terarah dengan beamwidth yang  cukup  sempit sebesar 31 0 agar mendapatkan level sinyal
maksimal.

## Daftar Pustaka
1.  Kraus,  John  D.  2002, Antennas ,
Third  Edition,  McGraw-Hill  Book Company, New York, hal 2, 23, 24. (A)
2.  Sears  dan  Zemansky”, Fisika  untuk Universitas  jilid  I  ,II,III  ”. Ganesa
Bandung
3.  Utomo,  Pramudi,  2008. Teknik Telekomunikasi  Jilid  1 .  Direktorat Pembinaan  Sekolah  Menengah Kejuruan: Jakarta, Hal 127, 4.  Anonim,  30  April  2010, Karakter
Antena , http://id.wikipedia.org/wiki/Antena_( radio)
5.  Wowok, 2008, Antena Wireless Untuk Rakyat . Penerbit Andi: Yogyakarta. Hal 14 -16. 21, 79-80 6.  Balanis,  Constantine  A.  2005,
“ Antena  Theory  –  Analysis  and Design ”.  Third  Edition.  John  Wiley & Sons Inc: New Jersey. Hal 28.
7.  Rahman,6  April  2009  LinkBudget VSAT point-to-point.
8.  Adiyanto  Molin,2008 .”  Pembuatan Antena “;Surabaya.