Jurnal ECOTIPE , Vol. 9, No.1, April 2022, Hal. 57-64 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Terakreditasi Kemdikbudristek ( SINTA 3 ), SK. No.158/E/KPT/2021 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v9i1.2886
Perancangan Antena Yagi Cetak … (Mia Maria Ulfah, dkk.)

## Perancangan Antena Yagi Cetak untuk Mendeteksi Petir pada Pita Very High Frequency
Mia Maria Ulfah 1 , Dean Corio 2 , Rheyuniarto S. Asthan 3 , Achmad Munir 4
1 Program Studi Teknik Telekomunikasi, Institut Teknologi Sumatera
2 Program Studi Teknik Elektro, Institut Teknologi Sumatera
3 Program Studi Teknik Elektro, Institut Teknologi Sumatera
4 Laboratorium Telekomunikasi Radio dan Gelombang Mikro, Institut Teknologi Bandung
* mia.ulfah@tt.itera.ac.id¹

## INTISARI
Antena  Yagi  konvensional  dan  antena  Yagi  cetak  sebagai  komponen  penyusun  sensor  deteksi  petir  telah  dirancang  dan disimulasikan pada penelitian ini. Kedua antena memiliki jumlah elemen yang sama dan dicatu dengan menggunakan coaxial probe. Antena  Yagi  cetak  menggunakan  medium  berupa  bahan  substrat  dielektrik  dengan  nilai  permitivitas  relatif  tertentu sedangkan antena yagi konvensional menggunakan medium udara. Dimensi akhir rancangan antena Yagi adalah sebesar 0,84λ x 0,5λ, sementara antena Yagi cetak 0,595λ x 0,47λ atau dengan kata lain ukuran antena mampu berkurang hingga 33,42%. Hasil simulasi  menunjukkan  bahwa  dengan  ukuran  yang  lebih  kecil,  ringan,  dan  planar,  antena  Yagi  cetak  mampu  bekerja  pada frekuensi yang sama dengan koefisien refleksi sebesar -17,1dB, gain puncak 8,8dBi, dan memiliki pola radiasi directional pada pita VHF.
Kata kunci: Antena Yagi, Antena Yagi Cetak, Pita VHF, Sensor Deteksi Petir

## ABSTRACT
In this research, Yagi antenna and printed Yagi antenna as one of the components of lightning detection sensors have been designed and simulated. Both antennas have the same number of elements and are fed by coaxial probe technique. Printed Yagi antennas use a dielectric substrate with a certain relative permittivity as a medium, while the conventional one uses an air as a medium. The final dimension of the Yagi antenna is 0.84λ x 0.5λ, while the printed Yagi antenna is 0.595λ x 0.47λ, i.e., the size is reduced by 33.42%. The simulation results show that with a smaller, lighter, and compact size, printed Yagi antenna is able to work at the same frequency as conventional Yagi antenna with a reflection coefficient of -17.1dB, peak gain of 8.8dBi, and has a directional radiation pattern in the VHF-band.
Keywords: Yagi Antenna, Printed Yagi Antenna, VHF-band, Lightning Detection Sensors

## I. PENDAHULUAN
Petir merupakan salah satu fenomena listrik statis yang  paling  berbahaya  dan  sering  terlihat  di  langit. Petir  terjadi  karena  adanya  pelepasan  muatan-muatan listrik yang terdapat pada atmosfer bumi. Berdasarkan tempat pelepasan muatan listrik, petir dapat dibagi ke dalam tiga jenis yaitu Cloud-to-Cloud (CC), Cloud-to- Ground (CG),  dan Intracloud (IC)  [1].  Awan merupakan salah satu medium penyebab petir. Ketika jumlah  muatan  elektron  pada  awan  lebih  banyak  dari muatan  proton,  maka  elektron  akan  mencari  proton agar  seimbang.  Muatan  proton  di  bumi  dapat memancing  terjadinya  petir.  Petir  akan  mencari
lintasan terpendek untuk mendapatkan muatan proton sehingga  bangunan-bangunan  tinggi  sering  menjadi daerah  paling  rawan  tersambar  petir.  Sensor  deteksi petir  memiliki  peranan  yang  sangat  penting  untuk melacak badai, peringatan dini, dan sebagainya.
Sensor  untuk  mendeteksi  petir  menerima  medan listrik  dan/atau  magnet  dari  medan  peradiasi  dalam interval  frekuensi  tertentu.  Antena  merupakan  salah satu  komponen  penting  dalam  sensor  pedeteksi  petir. Frekuensi  kerja  dan  lebar  pita  yang  digunakan  pada antena  akan  menentukan  jarak  deteksi  dan  tingkat akurasi.  Selain  itu  juga  akan  menentukan  ukuran  dan
Jurnal ECOTIPE , Vol. 9, No.1, April 2022, Hal. 57-64 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Terakreditasi Kemdikbudristek ( SINTA 3 ), SK. No.158/E/KPT/2021 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v9i1.2886
Perancangan Antena Yagi Cetak … (Mia Maria Ulfah, dkk.)
sensitifitas  antena  terhadap  berbagai  macam  efek propagasi.
Antena  Yagi  adalah  salah satu  jenis  antena  yang cocok  digunakan sebagai komponen  penyusun  sensor petir  karena  memiliki  karakteristik  seperti gain yang besar,  hemat  biaya,  efisiensi  radiasi  yang  tinggi,  dan mudah  difabrikasi  [2].  Antena  Yagi  yang  paling sederhana  dapat  tersusun  dari driven,  reflector, dan satu  buah  elemen director seperti  yang  ditunjukkan pada  Gambar  1.  Perancangan  antena  Yagi  dengan jumlah  elemen  yang  kecil  akan  sederhana.  Namun, semakin  banyak  jumlah  elemen  yang  terlibat  maka perancangan akan lebih rumit, ukuran antena pun akan menjadi semakin besar dan ringkih.
Perkembangan  sistem  komunikasi  nirkabel  yang sangat pesat menyebabkan banyak munculnya inovasi- inovasi baru, salah satunya antena yang dapat dicetak pada  substrat.  Hal  tersebut  dapat  dipahami  pasalnya antena cetak ( printed antenna ) memiliki aplikasi yang luas  karena  ringan, low-profile , compact ,  dan  mudah diintegrasikan  dengan  perangkat  lain.  Antena  cetak Yagi  pada  dasarnya merupakan  pengembangan  untuk mengatasi kekurangan pada Antena Yagi konvensional.
Antena  Yagi  cetak  pertama  kali  diusulkan  oleh Qian pada tahun 1998 [3]. Setelah itu banyak peneliti yang  mengusulkan  berbagai  konfigurasi  dengan memanfaatkan  bentuk  elemen  dan  teknik  pencatuan yang  berbeda  [4],[5],[6],[7].  Pada  penelitian  [5], dihasilkan lebar pita sebesar 0,96GHz dan gain puncak 7,23 dBi. Antena Yagi cetak ini terdiri dari dua elemen director yang digunakan untuk aplikasi pada pita LTE. Teknik  pencatuan  menggunakan tapered  balun. Merancang tapered  balun cukup  sulit  karena  akan berpengaruh terhadap kesesuaian impendansi.
Penelitian  ini  membahas  karakterisasi  antara antena  Yagi  konvensional  dengan  antena  Yagi  cetak dalam  hal  dimensi  dan  kinerja.  Antena  ini  dirancang sebagai komponen penyusun sensor deteksi petir pada frekuensi  150MHz.  Setelah  rancangan  antena  Yagi konvensional selesai kemudian akan diimplementasikan  ke  dalam  antena  Yagi  cetak. Antena tersebut dicatu dengan teknik pencatuan berupa coaxial  probe .  Antena  Yagi  cetak  menggunakan medium berupa bahan substrat dielektrik dengan nilai
Gambar 1. Struktur dasar antena Yagi
permitivitas  relatif ( ) tertentu.  Dengan  keberadaan substrat dielektrik ini diharapkan pada frekuensi kerja yang sama  dimensi  antena Yagi  dapat  berkurang  dari ukuran semula tanpa mengganggu kinerjanya.

## II. LANDASAN TEORI

## A. Petir
Petir  merupakan  gejala  alam  yang  terjadi  akibat proses  pelepasan  muatan  listrik  baik  positif  maupun negatif  dalam  awan  yang  terjadi  di  atmosfer  bumi. Berdasarkan  tempat  terjadinya  pelepasan  muatan listrik, petir terbagi menjadi 3 jenis yaitu yang terjadi antar awan ( Inter Cloud , IC), antara awan dengan awan ( Cloud  to  Cloud ,  CC)  atau  antara  awan  dengan permukaan  ( Cloud  to  Ground ,  CG).  Di  dalam  awan terjadi  perbedaan  yang  besar  antara  muatan  elektron dan proton sehingga awan perlu melakukan penetralan. Penetralan  ini  bermaksud  agar  jumlah  proton  dan elektron  didalam  awan  berjumlah  sama.  Karena  di dalam  awan  terdapat  lebih  banyak  muatan  elektron, maka petir akan mencari daerah yang memiliki banyak muatan  positif.  Selain  itu,  petir  mencari  daerah  yang tinggi agar memperpendek lintasan [8].
Petir  dapat  dideteksi  menggunakan  sensor  optik, gelombang  medan  listrik  ataupun  magnetik  pada rentang frekuensi tertentu seperti Low Frequency (LF, 30kHz – 300kHz), Very Low Frequency (VLF, 3kHz – 30kHz), Extremely  Low  Frequency (ELF,  30Hz  – 300Hz),  dan Very  High  Frequency (VHF,  30MHz  – 300MHz) [9]. Pita frekuensi LF dan VHF paling umum digunakan  untuk  menghindari  kanal  komunikasi  dan transmisi  radio.  Frekuensi kerja  dan  lebar pita  antena sebagai salah satu komponen sensor menentukan jarak deteksi  dan  akurasi.  Di  sisi  lain  frekuensi  kerja menentukan ukuran antena dan lebar pita berhubungan dengan  sensitifitas  antena  terhadap  efek  propagasi. Petir CG menghasilkan emisi yang kuat pada frekuensi
Jurnal ECOTIPE , Vol. 9, No.1, April 2022, Hal. 57-64 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Terakreditasi Kemdikbudristek ( SINTA 3 ), SK. No.158/E/KPT/2021 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v9i1.2886
Perancangan Antena Yagi Cetak … (Mia Maria Ulfah, dkk.)
LF,  sementara  petir  IC  mengemisikan  sinyal  pada frekuensi VHF [10].
Gelombang radio petir dapat berpropagasi dalam jarak  ribuan  kilometer  bahkan  lebih.  Frekuensi  yang lebih  tinggi  akan  lebih  dulu  beratenuasi,  sementara frekuensi yang lebih rendah dapat merambat pada jarak yang jauh. Oleh karena itu, sensor petir yang digunakan secara  lokal  biasanya  menggunakan  pita  VHF,  yang dapat  mendeteksi  kanal  petir  dalam  spasial  dan temporal yang tinggi [1]. Alasan tersebut pula lah pada penelitian  ini  dipilih  frekuensi  150MHz  (pita  VHF) sebagai frekuensi kerja untuk sensor deteksi petir.

## B. Antena Yagi
Antena  Yagi  atau  juga  dikenal  sebagai  antena Yagi-Uda  pertama  kali  dipublikasikan  oleh  S.  Uda dalam jurnal berbahasa Jepang [11]. Rekan Uda yaitu H.  Yagi  menjelaskan  tentang  prinsip  kerja  antena tersebut  dalam  tulisan  berbahasa  Inggris  [12]  yang kemudian  dikenal  luas  dan  publik  menyebut  antena jenis  ini  sebagai  antena  Yagi.  Antena  Yagi  umum digunakan untuk aplikasi pada pita frekuensi HF, VHF, dan UHF. Antena Yagi terdiri dari sejumlah dipol linier yang  mana  catuan  langsung  dari  saluran  transmisi hanya terhubung ke satu elemen, sementara elemen lain bersifat parasitic .
Antena Yagi memiliki beberapa elemen penyusun seperti driven , reflector ,  dan director . Driven merupakan  inti  dari  antena  Yagi  karena  merupakan elemen  yang  akan  membangkitkan  gelombang elektromagnetik menjadi sinyal yang akan dipancarkan. Driven umumnya  berupa  antena  dipol. Reflector atau pemantul berfungsi agar semua pancaran radiasi  mengarah  ke  depan,  sementara director berfungsi  sebagai  pengarah.  Jumlah director pada antena  Yagi  dapat  beragam  yang  disesuaikan  dengan kebutuhan.  Panjang  dan  diameter  dari  setiap  elemen director pada  antena  Yagi  dapat  berbeda  tidak  harus selalu uniform .  Jarak  antar  elemen director berkisar antara  0,3λ  –  0,4λ,  yang  mana    merupakan  panjang gelombang  di  udara.  Panjang  dari driven umumnya kurang  dari  λ/2  (berkisar  antara  0,45λ  –  0,49λ), sementara panjang director sebesar 0,4λ sampai 0,45λ. Jarak  antara driven ke  elemen director terdekat maksimum sebesar 0,25λ [13].

## C. Antena Cetak
Antena  cetak  merupakan  salah  satu  modifikasi atau cara agar suatu antena dapat berbentuk compact . Antena ini umumnya dicetak ke dalam suatu medium
berupa  bahan  substrat  dielektrik  dengan  nilai permitivitas  relatif  tertentu.  Semakin  besar  nilai permitivitas relatif suatu  bahan, maka dimensi antena akan semakin kecil, dan berlaku juga sebaliknya sesuai dengan persamaan (1)
= √ (1)
dimana adalah  panjang  gelombang  pada  suatu bahan,   adalah kecepatan gelombang di udara, dan adalah frekuensi resonansi antena.

## III. PERANCANGAN DAN SIMULASI ANTENA

## A. Kriteria Perancangan
Antena  yang  dirancang  terdiri  dari  antena  Yagi konvensional  dan  antena  Yagi  cetak  untuk  melihat perbandingan  dari  segi  ukuran  maupun  kinerjanya. Antena  ini  dirancang  untuk  memenuhi  kriteria  yang dibutuhkan  pada  aplikasi  sensor  petir  yang  meliputi frekuensi  kerja,  koefisien  refleksi, gain ,  dan  pola radiasi. Antena Yagi dan antena Yagi cetak dirancang pada  frekuensi  tengah  sebesar  150MHz,  koefisien refleksi  <  -10dB, gain diatas  7dBi,  dan  pola  radiasi directional .

## B. Konfigurasi Antena Yagi
Geometri antena Yagi yang dirancang ditunjukkan pada  Gambar  2.  Untuk  menyangga  elemen-elemen antena,  terdapat  suatu  bahan  melintang  yang ditempatkan  di  sepanjang  pusat  elemen  yang  disebut boom.
Antena Yagi ini terdiri dari driven , reflector , dan empat  buah  elemen director .  Jumlah  elemen director akan mempengaruhi gain antena [14]. Semakin banyak elemen director maka gain antena akan semakin tinggi, namun dimensi nya akan semakin besar pula. Elemen- elemen  antena  terbuat  dari  pipa  berbahan  tembaga dengan diameter 6,35mm, sedangkan boom terbuat dari bahan  alumunium.  Panjang  semua  elemen director berbeda.  Antena  terhubung  dengan  konektor  dengan impedansi  sebesar 50Ω  pada driven untuk  pencatuan. Dimensi  awal  masing-masing  elemen  antena  Yagi ditunjukkan pada Tabel 1.
Jurnal ECOTIPE , Vol. 9, No.1, April 2022, Hal. 57-64 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Terakreditasi Kemdikbudristek ( SINTA 3 ), SK. No.158/E/KPT/2021 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v9i1.2886
Perancangan Antena Yagi Cetak … (Mia Maria Ulfah, dkk.)
Gambar 2. Geometri rancangan antena Yagi
Tabel 1. Variabel fisik rancangan awal antena Yagi
Variabel Nilai Variabel Nilai 0,5λ 0,325λ 0,45λ 0,225λ 0,4λ 0,15λ 0,375λ 0,25λ 0,35λ 1,125λ

## C. Konfigurasi Antena Yagi Cetak
Antena  Yagi  konvensional  yang  telah  dirancang sebelumnya akan dicetak ke dalam suatu bahan substrat dielektrik  yang  memiliki  permitivas  relatif  tertentu. Sementara  itu driven , reflector ,  dan director terbuat dari  tembaga.  Berdasarkan  persamaan  (1),  dengan frekuensi kerja yang sama, dimensi antena Yagi cetak dapat lebih kecil dari antena Yagi konvensional karena nilai = 1 (udara)  untuk  antena  Yagi  konvensional. Pada  perancangan  ini  jumlah  elemen  dibuat  sama seperti  pada  antena  Yagi  konvensional,  namun  yang berbeda  hanya  pada  dimensi.  Selain  itu  itu  elemen boom juga tidak diperlukan pada antena cetak. Antena Yagi cetak yang dirancang diilustrasikan pada Gambar 3.

## D. Simulasi Perancangan Antena
Simulasi  perancangan  antena  menggunakan bantuan perangkat lunak CST Studio Suite 2019 . Pada proses  simulasi  ini  dilakukan  studi  parameter  untuk mengetahui pengaruh variabel fisik pada kinerja antena yang  mencakup  koefisien  refleksi  dan  frekuensi resonansi. Antena yang dirancang pertama kali adalah antena Yagi konvensional.
Variabel pertama yang diamati adalah jarak antar elemen director .  Terdapat  beberapa  skenario  pada kasus ini seperti yang disajikan pada Tabel 2. Pengaruh
Gambar 3. Geometri rancangan antena Yagi cetak
perubahan jarak antar elemen director ( ) terhadap nilai  koefisien  refleksi  ditunjukkan  pada  Gambar  4. Hasil  simulasi  menunjukkan  bahwa  skenario  1 mendapatkan  koefisien  refleksi  terbaik,  sedangkan skenario  lainnya  mendapatkan  hasil  yang  mirip. Namun,  skenario  1  memiliki  dimensi  antena  yang sangat  besar  sehingga  skenario  5  yang  dipilih  karena mempunyai dimensi yang paling kecil dengan kinerja yang cukup baik.
Perubahan  variabel  yang  diamati  selanjutnya adalah  jarak  antara driven dengan  elemen director terdekat ( ) . Nilai nya bervariasi dari 0,15λ, 0,165λ, 0,175λ,  dan  0,2λ.  Berdasarkan  hasil  simulasi  yang ditunjukkan pada Gambar 5, perubahan jarak driven ke director terdekat  berpengaruh  pada  pergeseran frekuensi yaitu semakin kecil jaraknya, maka frekuensi resonansi  akan  bergeser  ke  arah  frekuensi  yang  lebih tinggi.  Oleh  karena  itu,  jarak  0,2λ  sebesar  dipilih karena memiliki koefisien refleksi yang paling baik.
Studi  parameter  untuk  antena  Yagi  cetak dilakukan dengan mengubah kembali variabel panjang setiap  elemen  antena  Yagi,  jarak  antar  elemen, permitivitas relatif substrat ( ) , dan ketebalan substrat (ℎ ) .  Hal  ini  dilakukan  karena  untuk  frekuensi  kerja yang sama, dimensi pada antena Yagi cetak dapat lebih kecil dibandingkan antena Yagi biasa.  Dimensi antena Yagi  yang  diperoleh  dari  hasil  optimasi  sebelumnya digunakan pada antena Yagi cetak.
Jurnal ECOTIPE , Vol. 9, No.1, April 2022, Hal. 57-64 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Terakreditasi Kemdikbudristek ( SINTA 3 ), SK. No.158/E/KPT/2021 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v9i1.2886
Perancangan Antena Yagi Cetak … (Mia Maria Ulfah, dkk.)
Tabel 2. Skenario pada perubahan jarak antar elemen
director antena Yagi Skenario ke - , , , 1 0,25λ 0,25λ 0,25λ 2 0,25λ 0,2λ 0,15λ 3 0,2λ 0,15λ 0,1λ 4 0,165λ 0,15λ 0,135λ 5 0,165λ 0,14λ 0,11λ dimana , adalah  jarak  antara director 1  dengan
director 2, , adalah jarak antara director 2 dengan director 3, dan , merupakan jarak antara director 3 dengan director 4.
Gambar 4. Pengaruh jarak antar elemen director terhadap koefisien refleksi
Gambar 5. Pengaruh perubahan jarak driven – director terdekat terhadap koefisien refleksi
Gambar 6. Pengaruh penyesuaian panjang antena Yagi cetak terhadap koefisien refleksi
Variabel yang diamati berikutnya adalah panjang setiap elemen. Penyesuaian panjang dilakukan dengan mengurangi  dimensi  panjang  pada  antena  Yagi konvensional,  sementara  lebar  setiap  elemen ( ) sebesar 6,35mm. Substrat awal yang digunakan adalah jenis FR-4 epoxy dengan  = 4,3 dan ketebalan 1,6mm. Berdasarkan  hasil  simulasi  pada  Gambar  6,  semakin kecil  ukuran  panjang  setiap  elemen,  maka  frekuensi resonansi  akan  bergeser  menuju  frekuensi  yang  lebih tinggi.  Sementara  itu  jika  panjang  setiap  elemen mengacu pada persamaan (1), frekuensi akan bergeser menjauh lebih tepatnya pada frekuensi 284MHz. Selain itu,  nilai  koefisien  refleksi  juga  terpengaruh  karena semakin  pendek  ukuran  semakin  besar  koefisien refleksi.  Reduksi  100mm  dari  ukuran  semula  dipilih untuk  dioptimasi  kembali. Hal serupa dilakukan pada pengamatan  terhadap  jarak  antar  elemen.  Hasil simulasi  pada  Gambar  7  menunjukkan  bahwa perubahan  jarak  antar  elemen  mepengaruhi  nilai koefisien refleksi.  Reduksi 100mm dipilih pada tahap ini karena memiliki koefisien refleksi yang paling baik yaitu  sebesar  -38,6dB  walaupun  frekuensi  tengah belum terjadi pada frekuensi 150MHz. Oleh karena itu diperlukan optimasi lanjutan.
Variabel  terakhir  yang  diamati  adalah  nilai permitivitas  relatif  dan  ketebalan  substrat.  Nilai berpengaruh  terhadap  frekuensi  antena  yang  mana semakin  besar nilai , maka frekuensi  akan bergeser menuju  frekuensi  yang  lebih  rendah  seperti  yang ditampilkan  pada  Gambar  8.  Selain  itu,  nilai juga berpengaruh pada nilai koefisien refleksi. Substrat jenis Rogers RO3010 dengan   sebesar 11,2 dipilih karena
-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 K oe fisien re fl ek si (dB ) Frekuensi (MHz) skenario 1 skenario 2 skenario 3 skenario 4 skenario 5 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 K oe fisien re fl ek si (dB ) Frekuensi (MHz) Sdir=0,15λ Sdir=0,165λ Sdir=0,175λ Sdir=0,2λ
-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 K o efisien re fl eksi (dB ) Frekuensi (MHz) dimensi antena Yagi reduksi 50mm reduksi 100mm reduksi 150mm sesuai lambda_g
Jurnal ECOTIPE , Vol. 9, No.1, April 2022, Hal. 57-64 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Terakreditasi Kemdikbudristek ( SINTA 3 ), SK. No.158/E/KPT/2021 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v9i1.2886
Perancangan Antena Yagi Cetak … (Mia Maria Ulfah, dkk.)
memiliki  frekuensi  tengah  150MHz  dengan  koefisien refleksi  sebesar  -18,8dB.  Berdasarkan  hasil  simulasi pada  Gambar.9,  tebal  substrat  juga  berpengaruh  pada pergeseran frekuensi yang mana semakin tipis subtrat, maka frekuensi akan bergeser ke arah yang lebih tinggi. Lebih lanjut lagi, semakin tipis substrat maka semakin kecil koefisien refleksi yang dihasilkan. Dari hasil ini maka  dipilih  tebal  susbtrat  sebesar  1,9mm  dengan koefisien  refleksi  sebesar  -17,1dB  karena  memiliki frekuensi resonansi tepat di 150MHz.
Gambar 7. Pengaruh penyesuaian jarak elemen antenna
Yagi cetak terhadap koefisien refleksi
Gambar 8. Pengaruh nilai permitivitas relatif substrat terhadap koefisien refleksi
Variabel  fisik  rancangan  akhir  antena  Yagi  dan antena  Yagi  cetak  masing-masing  tercantum  pada Tabel 3 dan Tabel 4.
Gambar 9. Pengaruh ketebalan substrat terhadap koefisien refleksi
Tabel 3. Variabel fisik rancangan akhir antena Yagi Variabel Nilai Variabel Nilai 0,5λ 0,325λ 0,45λ 0,225λ 0,4λ 0,2λ 0,375λ skenario 5 0,35λ 0,84λ Tabel 4. Variabel fisik rancangan akhir antena Yagi cetak Variabel Nilai Variabel Nilai 0,45λ 0,125λ 0,4λ − 100 0,35λ 0,595λ ′ 0,325λ 0,47λ ′ 0,3λ 11,2 0,275λ ℎ 1,9mm 0,175λ 6,35mm

## IV. HASIL PENELITIAN
Berdasarkan  hasil  studi  parameter  pada  sub-bab sebelumnya, karakterisasi antena Yagi dan antena Yagi cetak  dilakukan  dengan  meninjau  dari  beberapa parameter  seperti  koefisien  refleksi, gain ,  dan  pola radiasi.  Dimensi  akhir  antena  Yagi  adalah  sebesar 0,84λ  x  0,5λ  sedangkan  antena  Yagi  cetak  sebesar 0,595λ  x  0,47λ.  Dengan  kata  lain  antena  Yagi  cetak mampu mereduksi ukuran sampai 33,42% dari antena Yagi biasa. Perbandingan nilai koefisien refleksi hasil simulasi  ditampilkan  pada  Gambar  10  yang  mana dengan  ukuran  yang  berbeda  kedua  antena  memiliki
-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 Koef isien re fl ek si (d B) Frekuensi (MHz) dimensi antena Yagi reduksi 50mm reduksi 100mm reduksi 150mm sesuai lambda_g -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 K oe fisien re fl ek si (dB ) Frekuensi (MHz) 3,02 4,3 6,45 9,8 11,2 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 K oe fisien re fl ek si (dB ) Frekuensi (MHz) 1,3mm 1,6mm 1,9mm 2,6mm
3,2mm
Jurnal ECOTIPE , Vol. 9, No.1, April 2022, Hal. 57-64 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Terakreditasi Kemdikbudristek ( SINTA 3 ), SK. No.158/E/KPT/2021 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v9i1.2886
Perancangan Antena Yagi Cetak … (Mia Maria Ulfah, dkk.)
frekuensi  tengah  pada  150MHz.  meskipun  koefisien refleksi  antena  Yagi  cetak  lebih  besar  yaitu  sebesar  - 17,1dB  dibandingkan  antena  Yagi  konvensional sebesar -26,3dB.
Gambar 10. Karakterisasi berdasarkan nilai koefisien refleksi
Jika  ditinjau  dari  parameter gain, antena  Yagi memiliki gain yang  lebih  besar  dibandingkan  antena Yagi cetak. Pada frekuensi 150MHz gain antena Yagi sebesar  9.7dBi  sedangkan  antena  Yagi  cetak  sebesar 7,6dBi  seperti  yang  ditunjukkan  pada  Gambar.11. Sementara gain puncak sebesar 10,1dBi untuk antena Yagi  terjadi  pada  155MHz,  dan  8,8dBi  untuk  antena Yagi cetak pada 165MHz atau gain berkurang sebesar 12,87%. Gain pada  antena  Yagi  cetak  lebih  rendah dibandingkan  antena  Yagi  konvensional  dapat  juga dipengaruhi oleh rugi-rugi bahan dielektrik.
Gambar 11. Karakterisasi berdasarkan gain
Gambar 12. Karakterisasi berdasarkan pola radiasi arah azimuth
Gambar 13. Karakterisasi berdasarkan pola radiasi arah elevasi
Hasil simulasi untuk pola radiasi arah azimuth dan elevasi  ditunjukkan  pada  Gambar  12  dan  Gambar  13 secara  berurutan.  Pola  radiasi  dari  kedua  antena termasuk uni-directional meskipun terdapat side lobe .

## V. KESIMPULAN
Proses perancangan dan simulasi antena Yagi dan Yagi  cetak  telah  dilakukan  pada  penelitian  ini.  Hasil simulasi  menunjukkan  bahwa  pada  frekuensi  kerja yang  sama  dimensi  antena  Yagi  konvensional  dapat berkurang  hingga  33,42%  jika  menggunakan  antena Yagi  cetak.  Dari  segi  kinerja,  antena  Yagi  memiliki nilai  koefisien  refleksi  sebesar  -26,3dB  dan gain puncak sebesar 10,1 dBi sementara antena Yagi cetak dapat menghasilkan koefisien refleksi sebesar -17,1dB
-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 K o efisien re fl ek si (dB ) Frekuensi (MHz) antena Yagi antena Yagi cetak
0 2 4 6 8 10 12 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 Gai n (dB ) Frekuensi (MHz) antena Yagi antena Yagi cetak
-10 -5 0 5 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 antena Yagi antena Yagi cetak -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 antena Yagi antena Yagi cetak
Jurnal ECOTIPE , Vol. 9, No.1, April 2022, Hal. 57-64 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Terakreditasi Kemdikbudristek ( SINTA 3 ), SK. No.158/E/KPT/2021 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v9i1.2886
Perancangan Antena Yagi Cetak … (Mia Maria Ulfah, dkk.)
dan gain puncak  8,8dBi.  Dengan  ukuran  yang  lebih compact dan planar, antena Yagi cetak juga memenuhi kriteria untuk digunakan pada aplikasi sensor petir.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada Lembaga  Penelitian,  Pengabdian  kepada  Masyarakat, dan  Penjaminan  Mutu  Pendidikan  (LP3)  Institut Teknologi Sumatera yang telah mendanai penelitian ini melalui  hibah  penelitian  ITERA  SMART  nomor B/325/IT9.C1/PT.01.03/2019.

## REFERENSI
[1] C.  Price,  “Lightning  Sensors  for  Observing, Tracking  and  Nowcasting  Severe  Weather,” Sensors. , vol. 8, hal. 157-170, Jan. 2008.
[2] R.  A.  Alhalabi  dan  G.  M.  Rebeiz,  “High-Gain Yagi-Uda Antennas for Millimiter-Wave Switched-Beam Systems,” IEEE Transactions on Antennas  and  Propagation ,  vol.  57,  hal.  3672- 3676, Nov. 2009.
[3] Y.  Qian,  W.  R.  Deal,  N.  Kaneda,  dan  T.  Itoh, “Microstrip-fed quasi-Yagi antenna with broadband  characteristics,” Electronics  Letters , vol. 34, hal. 2194-2196, Nov. 1998.
[4] S.  Liu,  R.  Raad,  dan  F.  E.  M.  Tubbal,  “Printed Yagi-Uda  anetnna  array  on  CubeSat,” 11 th
International  Conference  on  Signal  Processing and  Communication  Systems  (ICSPCS) ,  Jan. 2018.
[5] M.  Awais,  M.  Hamza,  dan  W.  T.  Khan,  “A Compact  Ultra-Wideband Single  Element  Planar Yagi  Antenna,” 2018  IEEE  International
Symposium  on  Antennas  and  Propagation  & USNC/URSI National Radio Science Meeting , hal.
1939-1940, Juli. 2018.
[6] H. Kumar dan G. Kumar, “Compact planar Yagi- Uda antenna with improved characteristics,” 2017
11 th European  Conference  on  Antennas  and Propagation  (EUCAP) ,  hal.  2008-2012,  Mei. 2017.
[7] L.  P.  Smith,  J.  C.  Howell, dan  S.  Lim,  “A  Size- Reduced,  15-Element,  Planar  Yagi  Antenna,”
IEEE Transactions on Antennas and Propagation , vol. 69, hal. 2410-2415, April. 2021.
[8] A.  Suryadi,  “Perancangan  Instalasi  Penangkal Petir  Eksternal  Metoda  Franklin  pada  Politeknik Enjinering Indorama”, Sinergi , vol. 21, hal. 219- 230, Okt. 2017.
[9] D.  MacGorman  dan  W.  D.  Rust, The  Electrical Nature  of  Storms ,  1 st ed.,  Oxford  University Press., 1998.
[10] U.  Finke  dan  O.  Kreyer,  “Detect  and  Locate Lightning  Events  from  Geostationary  Satellite Observations,” Report  Part  1  of Institute  für
Meteorlogie un Klimatologie Universität Hannover , Sept. 2002.
[11] S. Uda, “Wireless Beam of Short Electric Waves,” J.  IEE  (Japan) ,  hal.273-282,  Mar.1926  dan  hal 1209-1219, Nov. 1927.
[12] H.  Yagi,  “Beam  Transmission  of  Ultra  Short Waves,” Proceedings  of  the  Institute  of  Radio Engineers , vol. 16, hal. 715-740, Juni.1928.
[13] C. Balanis, Antenna Theory: Analysis and Design , 4 th ed., John Wiley & Sons, Inc., 2016.
[14] L. Kibona dan A. Sam, “Yagi-Uda Antenna Gain Improvement for Enhanced Reception of DVB-T2 Signals,” Journal of Information Engnieering and Applications , vol. 14, hal. 57-64, 2014.