## Perancangan Dan Analisa Antena Yagi 12 Elemen Untuk Module Lora Rfm95w Pada Frekuensi 915mhz
Fajar Alviandi 1 , Koesmarijanto 2 , Hendro Darmono 3 1,3 Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang, Indonesia
2 Program Studi Teknik Telekomunikasi, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang, Indonesia
1 fajar.alviandi@gmail.com, 2 koesmarijanto@polinema.ac.id, 3 hendroodarmono@gmail.com
Abstract — The purpose of this research is to design a 12 element Yagi antenna so that it can be applied to the Lora RFM95W module which  works  at  a  frequency  of  915  MHz,  to  find  the  effect  of  signal  reception  power  on  the  Lora  module.  In  this  study,  the implementation of the yagi antenna and built-in antenna was tested in line of sight and non-line of sight. The 12-element yagi antenna test results obtained a Return Loss of -17.8 dBm and a VSWR value of 1.29. The average gain obtained is 5.6 dB. And the results of the implementation of the LOS state for a distance of 200 meters the yagi antenna has an RSSI value of -98 dBm, while the built-in lora antenna has a power level of -109 dBm. The second test results in a Non-LOS (Wall Obstruction) state at a distance of 25 m the built- in antenna has an RSSI value of -95 dBm, while the 12 element yagi antenna is -77 dBm. The test results in Non-LOS (Tree Obstacle) at a distance of 25 m the built-in antenna has an RSSI value of -84 dBm, while the 12 element yagi antenna is -78 dBm. So that in the implementation of the 12 element yagi antenna and the built-in antenna, it can be concluded that for the RSSI data, the directional yagi antenna is better than the omnidirectional lora RFM95W antenna built-in antenna.
Keywords — Antenna, yagi antenna, LoRa, RSSI.
Abstrak — P ada penelitian bertujuan untuk merancang antena Yagi 12 elemen agar dapat diaplikasikan pada module Lora RFM95W yang bekerja pada frekuensi 915 MHz, untuk mencari pengaruh daya penerimaan sinyal terhadap module Lora. Dalam penelitian ini pengujian implementasi antena yagi dan antena built-in dilakukan dengan keadaan line of sight dan non-line of sight. Hasil pengujian antena yagi 12 elemen diperoleh Return Loss sebesar -17.8 dBm serta nilai VSWR yaitu 1.29. Rata-rata gain yang diperoleh sebesar 5.6 dB. Dan hasil implementasi keadaan LOS untuk jarak 200 meter antena yagi memiliki nilai RSSI sebesar -98 dBm, sedangkan antena built-in lora memiliki level daya sebesar -109 dBm. Hasil pengujian kedua dalam keadaan Non-LOS (Halangan Tembok) pada jarak 25 m antena built-in memiliki nilai RSSI sebesar -95 dBm, sedangkan antena yagi 12 elemen sebesar -77 dBm. Hasil pengujian dalam keadaan Non-LOS (Halangan Pohon) pada jarak 25 m antena built-in memiliki nilai RSSI sebesar -84 dBm, sedangkan antena yagi 12 elemen sebesar -78 dBm. Sehingga pada implementasi antena yagi 12 elemen dan antena built-in dapat disimpulkan untuk data RSSI lebih baik antena yagi yang bersifat directional daripada antena built-in antena lora RFM95W yang bersifat omnidirectional.
Kata kunci— Antena, Antena yagi, LoRa, RSSI.

## I. PENDAHULUAN
Seiring  perkembangan  zaman  masa  kini  yang  dituntut untuk  meningkatkan  segala  jenis  teknologi  agar  menjadi teknologi mutakhir yang lebih efektif dan memiliki kualitas yang lebih baik dari sebelum – sebelumnya, salah satunya adalah  teknologi  di  bidang  telekomunikasi.  Teknologi telekomunikasi  yang  sebelumnya  menggunakan  media kabel (wireline) sekarang sudah berganti dengan teknologi tanpa media kabel (wireless) yang menggunakan gelombang radio sebagai media transmisi datanya. Salah satu teknologi yang mendukung gelombang radio transmisi data  tersebut  adalah  Wireless  Sensor  Network  (WSN). WSN  adalah  sebuah  network  ad-hoc  yang  berbentuk perangkat  kecil  dengan  kapasitas  energi  yang  terbatas[1]. Salah satu perangkat WSN yang dapat melakukan transmisi data  berbasis  wireless  adalah  module  lora  RFM95W  yang bekerja pada frekuensi 915 Mhz.
Module Lora RFM95W merupakan perangkat yang dapat digunakan untuk mendukung sistem transmisi data dengan jarak jangkauan yang luas dan bisa mengirimkan data yang cukup besar. Module lora RFM95W ini tergolong perangkat yang berukuran kecil dan didukung oleh antena sebagai alat pendukung module lora RFM95W ini agar dapat mencakup
jangkauan yang luas. Antena adalah sebuah perangkat yang berguna  untuk  mengirim  dan  menerima  sebuah  sinyal. Antena  memiliki  banyak  macam  bentuknya  sesuai  dengan fungsi  dari  penerapannya.  Antena  yang  umum  digunakan untuk  Module  lora  RFM95W  adalah  antena  jenis omnidirectional  yakni  merupakan  jenis  antena  yang memiliki pola pancaran sinyal ke segala arah dan jarak yang relatif  pendek.  Hal  itu  dapat  memungkinkan  daya  yang  di terima  oleh  receiver  menjadi  kecil  di  karenakan  pancaran sinyal  yang  terbagi  ke  segala  arah  membuat  perangkat module lora RFM 95W memiliki daya yang kurang baik [2].
Oleh karena itu peneliti membuat rancangan antena yang dapat  mendukung  perangkat  module  lora  RFM95W  agar memiliki  daya  yang  lebih  baik  dari  antena  yang  telah digunakan  pada  umumnya  dan  tentunya  hal  ini  dapat mengefektifkan  kualitas  module  lora  RFM95W  [3].  Jenis antena  yang  akan  dibuat  oleh  penelitian  adalah  sebuah antena yagi atau yang dikenal dengan yagi uda. Secara luas antena yagi ini merupakan antena yang banyak digunakan sebagai  aplikasi  RF  direktif.  Antena  yagi  sendiri  adalah antena directional yang bersifat menerima sinyal hanya pada satu arah yaitu arah depan, dikarenakan sisi antena yagi yang ada pada belakang reflector memiliki gain yang lebih kecil daripada  di  depan  director[3].  Sehingga  dapat  dikatakan
antena yagi ini memiliki keunggulan dalam hal keterarahan yang membuat gain antena yagi akan lebih besar pada arah tertentu.

## II. METODE

## A. Perancangan Penelitian
Tahapan  penelitian  yang  akan  dilakukan  dinyatakan dengan diagram alur yang tertera pada Gambar 1.

## Gambar 1. Diagram Alur Penelitian

## B. Perancangan Prosedur Implementasi
Tahapan  prosedur  Implementasi  yang  akan  dilakukan dengan diagram yang tertera pada Gambar 2.
Gambar 2. Diagram Prosedur Implementasi
C. Perencanaan Antena
Melakukan perencanaan berupa menghitung menggunakan rumus-rumus dasar antena untuk mendapatkan  hasil  berupa  parameter-parameter  pada antenna yagi 12 elemen dan bentuk antena yang diharapkan. Antena  yagi  mempunyai  beberapa  parameter  fisik  antara lain,    jarak  antar  elemen  (S),  panjang  elemen  (L),  dan kecepatan  cahaya(C).  Frekuensi  kerja  antena  adalah  915 MHz.
• Penentuan Panjang Gelombang 𝜆 = ! " (1) = 3  × 10 # 915  × 10 $ = 0.328 𝑚 = 328 𝑚𝑚
• Penentuan Dimensi Driven elemen (Folded Dipole) (jarak antara elemen folded 0,05 λ).
𝐿 = 0.45 × 𝜆 = 0.45 × 0.328 = 0.1476 𝑚 = 147.6 𝑚𝑚
𝑆 = 0.05 ×  𝜆 = 0.05 ×  0.328 = 0.0164 𝑚 = 16.4 𝑚𝑚 Gambar 3. Sketsa Folded Dipole[5]
• Penentuan Dimensi Reflector 𝐿 %&"' = (0.5 × 𝜆) + 5% (2) = (0.5 × 328) + 5% = 164 + 7.38 = 171.38 𝑚𝑚 • Penentuan Dimensi Balun Antena 𝐿 ()'*+ = 0.5 ×  𝜆 × 𝑉𝑓 (3) = 129.56 𝑚𝑚
• Penentuan dimensi director antena 𝐿 ,- = 0.440 × 𝜆 = 144.32 𝑚𝑚 𝐿 ,. = 0.435 × 𝜆 = 142.68 𝑚𝑚 𝐿 ,/ = 0.430 × 𝜆 = 141.04 𝑚𝑚 𝐿 ,0 = 0.425 × 𝜆 = 139.4 𝑚𝑚 𝐿 ,1 = 0.435 × 𝜆 = 142.68 𝑚𝑚 𝐿 ,$ = 0.430 × 𝜆 = 141.04 𝑚𝑚 𝐿 ,2 = 0.440 × 𝜆 = 144.32 𝑚𝑚 𝐿 ,# = 0.435 × 𝜆 = 142.68 𝑚𝑚 𝐿 ,3 = 0.430 × 𝜆 = 141.04 𝑚𝑚 𝐿 ,-4 = 0.430 × 𝜆 = 141.04 𝑚𝑚 • Penentuan jarak antar elemen 𝑆 %&"'5,%67&+ = 0.35 × 𝜆 (4)
= 114.8 𝑚𝑚 𝑆 ,%67&+5,- = 0.25 × 𝜆 = 82 𝑚𝑚 𝑆 ,-5,. = 0.15 × 𝜆 = 49.2 𝑚𝑚 𝑆 !"#!$% = 0.2 × 𝜆
= 65.6 𝑚𝑚
Gambar 4. Desain Antena Yagi 12 Elemen[6]

## D. Desain Antena dan simulasi
Simulasi  perancangan  antena  Yagi  yang  bekerja  pada frekuensi  915  MHz  ini  dibuat  dengan  menggunakan software  CST.  Simulasi  ini  dilakukan  untuk  mengetahui kinerja  dari  antenna  yang  telah  dirancang  melalui perhitungan.
Gambar 5. Desain folded dipole
Gambar 6. Desain antena yagi 12 elemen
E. Fabrikasi Antena
Gambar 7. Hasil fabrikasi folded dipole
Gambar 8. Pemasangan Balun pada folded dipole
Gambar 9. Hasil Fabrikasi antena yagi 12 elemen

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil Simulasi
1) Simulasi antena yagi 12 elemen di CST
Hasil  simulasi  Return  Loss  yang  dilakukan  bernilai  – 26.076 dB. Nilai tersebut telah kurang -10 dB yang menjadi syarat antenna yang baik.

## Gambar 10. Hasil simulasi Return Loss antenna Yagi 12 elemen
Hasil  simulasi  VSWR  dari  desain  antenna  yang  telah dirancang  sebesar  1.1046.  nilai  tersebut  dianggap  telah memenuhi spesifikasi antenna, yaitu ≤2.
Gambar 11. Hasil simulasi VSWR Antena Yagi 12 Elemen

## B. Hasil Pengujian Antena
1) Hasil Pengujian Return Loss
o Hasil pengujian Return Loss dan VSWR antena Yagi 12 Elemen
Hasil pengujian Return Loss dan VSWR antena Yagi 12 elemen.Nilai level daya dari antena yang diuji dapat dilihat pada gambar 12.
Gambar 12. Hasil pengujian Return Loss antena Yagi 12 elemen
Nilai  level  daya  yang  telah  diperoleh  digunakan  untuk menghitung nilai Return Loss. Dengan persamaan berikut: R 8 =   Level 9:; − Level <=>> − Level ?@ (5)
Keterangan:
R 8 : Return Loss Level 9:; : level daya dari antena yang diuji Level <=>> : level daya referensi
Level ?@ : attenuasi dari directional copler
Nilai  Return  Loss  akan  digunakan  untuk  mencari  nilai koefisien  pantul  yang  nantinya  nilai  koefisien  pantul digunakan untuk menghitung nilai VSWR.
R 8 = 20 Log |Γ|
(6)

## Keterangan:
Γ = Koefisien pantul
Mnghitung nilai VSWRnya dengan persamaan :
𝑉𝑆𝑊𝑅 = 1 + |Γ| 1 − |Γ| (7)
Nilai VSWR yang diperoleh sebagai berikut :
T ABEL 1.
H ASIL P ENGUJIAN R ETURN L OSS DAN VSWR Frekuens i (MHz) Level dBm VSWR
Terbaca Ref ATT
DC RL 915 -58.5 -23.2 -20 -15.3 1,41 901 -61.5 -23.7 -20 -17,8 1,29 945 -66.8 -23.2 -20 -23.6 1,141 830 -67 -23.5 -20 -23.5 1,141 2) Hasil Pengujian Gain
o Hasil Pengujian Gain Antena Yagi 12 Elemen
Hasil pengujian gain yang didapatkan direpresentasikan pada tabel dan grafik berikut ini.
T ABEL 2.
H ASIL P ENGUJIAN G AIN Frekuensi (MHz) Levelref LevelAUT Gain (dBi) 885 -44,4 -38,1 8,45 895 -50,4 -41,4 11,15 905 -51 -41,2 11,95 915 -49,1 -46,1 5,15 925 -62,8 -43,8 21,15 935 -63,6 -49,8 15,95 945 -50,6 -41,7 11,05 955 -51,2 -52,7 0,65 Rata - Rata 4,071428571
Gambar 13. Grafik pengujian gain Antena Yagi 12 elemen
Gain terbesar diperoleh sebesar 21,15 dB di frekuensi 925 MHz, sedangkan gain terkecil diperoleh pada frekuensi 955 MHz yaitu 0,65 dB. Dari tabel pengujian gain dapat dibuat grafik  untuk  mengetahui  nilai  bandwidthnya  dengan menentukan nilai maksimal gain yang didapatkan. Nilai gain yang  didapat  selanjutnya  akan  dikurangkan  -3dB. Bandwidth 1 yang didapatkan sebagai berikut. Bw1= f_h1-f_l1 Bw1= 947-918 Bw1=  27 MHz Bandwidth 2 yang didapatkan sebagai berikut Bw2= f_h2-f_l2 Bw2= 909-888 Bw2=  21 MHz Sehingga total bandwidth adalah: Bwtotal  = Bw1 +Bw2
= 27 + 21 MHz
= 48 MHz
3) Hasil  Pengujian  Pola  Radiasi  Antena  Yagi  12 elemen
Nilai  HPBW  direpresentasikan  dengan  melakukan pengurangan  nilai  sudut  tertinggi  dengan  sudut  terendah
yang menghubungkan titik pusat lingkaran dengan titik daya bernilai sebesar -3dB.
Gambar 14. Diagram polar pola radiasi untuk antena yagi 12 elemen
Bentuk  yang  dihasilkan  oleh  pola  radiasi  yaitu  bersifat omnidirectional.  Nilai  HPBW  berdasarkan  diagram  polar dapat diketahui yaitu sebagai berikut:
• HPBW 1 HPBW1 = (360˚ - 347˚) + 12˚ HPBW1 = 13˚ + 12˚ = 25˚
• HPBW 2
HPBW2 = 191˚ - 160˚ HPBW2 = 31˚
• HPBW total
HPBW total = 25˚ + 31˚ HPBW total = 56˚ Jadi nilai HPBW total yang didapatkan sebesar 56˚ Pola  radiasi  yang  ditampilkan  pada  diagram  polar  antena yagi 12 elemen yaitu bidirectional.

## C. Hasil Implementasi Antena
Pengujian dilakukan dalam keadaan line of sight dan non- line  of  sight,  yang  pertama  dalam  keadaan  line  of  sight dengan jarak 10 meter – 200 meter, Pengujian selanjutnya dalam  keadaan  non-line  of  sight  (Tembok  dan  Pohon) dengan jarak 5 meter – 25 meter. Data yang diambil adalah level daya yang diterima oleh kedua antena yang diuji.
Gambar 15. Blok Diagram Antena Yagi sebagai penerima
Gambar 16. Blok Diagram Antena Built-in sebagai penerima
Gambar 17. Pengujian Antena Yagi 12 Elemen keadaan Los
Gambar 18. Pengujian Antena Yagi 12 Elemen keadaan Non-Los (Tembok)
Gambar 19. Pengujian Antena Yagi 12 Elemen keadaan Non-Los (Pohon)
T ABEL 3. H ASIL P ENGAMBILAN D ATA RSSI N ON -L OS
JARAK RSSI ANTENA
BUILT-IN RSSI ANTENA YAGI 10 -65 -64 20 -70 -66 30 -74 -70 40 -78 -73 50 -81 -74 60 -83 -76
JARAK RSSI ANTENA BUILT-IN RSSI ANTENA YAGI 70 -86 -78 80 -87 -80 90 -89 -81 100 -94 -83 150 -99 -93 200 -109 -98 T ABEL 4. H ASIL P ENGAMBILAN D ATA RSSI L OS (P OHON DAN T EMBOK ) JARA K RSSI ANTENA BUILT-IN RSSI ANTENA YAGI TEMBO K POHON TEMBO K POHON 5 -74 -69 -59 -63 10 -78 -73 -65 -69 15 -84 -75 -68 -73 20 -90 -80 -73 -75 25 -95 -84 -77 -78

## KESIMPULAN
Hasil  Simulasi  antena  yagi  12  elemen  didapatkan  hasil frekuensi  resonan  yaitu  915  Mhz  dengan  hasil  return  loss sebesar  -26.076  dBm  serta  nilai  VSWR  yaitu  1.103. Sedangkan pada hasil fabrikasi frekuensi resonan yaitu 901 MHz dengan hasil return loss sebesar -17.8 dBm serta nilai VSWR yaitu 1.29. Pada pengukuran Polaradiasi, antena yagi 12 elemen memiliki polaradiasi bidirectional dengan HPBW sebesar  56º  pada  posisi  horizontal.  Hasil  pengujian  gain antena yagi 12 elemen diperoleh gain rata-rata sebesar 4,0 dB. Hasil implementasi antena yagi 12 elemen dan antena built-in dapat disimpulkan untuk level daya diterima lebih baik  antena  yagi  yang  bersifat  directional  daripada  antena built-in antena lora RFM95W yang bersifat omnidirectional. Untuk  pengujian  dalam  keadaan  Line  Of  Sight  pada  jarak 200 m antena yagi memiliki nilai level daya sebesar -98 dBm, sedangkan antena built-in memiliki level daya sebesar -109 dBm.  Untuk  pengujian  dalam  keadaan  Non-Line  Of Sight(Halangan  Tembok)    pada  jarak  25  m  antena  yagi memiliki  nilai  level  daya  sebesar  -77  dBm.  Sedangkan antena built-in memiliki level daya sebesar -95 dBm. Untuk pengujian  dalam  keadaan  Non-Line  Of  Sight(Halangan Pohon) pada jarak 25 m antena yagi memiliki nilai level data sebesar -78 dBm. Sedangkan antena built-in memiliki nilai level daya sebesar -84 dBm.

## REFERENSI
[1]  Susanto,  Alfian  Rizky,  Adhitya  Bhawiyuga,  Kasyful Amron  (2019).  Implementasi  Sistem  Gateway Discovery  pada  Wireless  Sensor  Network  (WSN)
Berbasis Modul Komunikasi LoRa. Jurnal Pengembangan  Teknologi  Informasi  dan  Ilmu Komputer, Vol. 3, No 2, 2138 -2145.
[2]  R. H. Y. Perdana, H. Hudiono and A. F. N. Luqmani, "Water Leak Detection and Shut-Off System on Water Distribution  Pipe  Network  Using  Wireless  Sensor Network,"  2019  International  Conference  on Advanced Mechatronics, Intelligent Manufacture and
Industrial  Automation  (ICAMIMIA),  2019,  pp.  297- 301.
[3]  H. Hudiono, M. Taufik, R. H. Y. Perdana, and W. R. Rohmah,  “Design  and  implementation  of  centralized reading  system  on  analog  postpaid  water  meter,”  in IOP  Conference  Series:  Materials  Science  and Engineering, 2020, vol. 732, no. 1.
[4]  Sari,  Christianna  Wulan,  Titani  Silviana  Hidayat (2017). Laporan Antena Yagi-Uda 11 Elemen dengan Frekuensi 900 MHz, Depok: Politeknik Negeri Jakarta Program Studi Teknik Telekomunikasi.
[5]  fandy himawan, “Yagi Antenna Design and Analysis 11  Folded  Dipole  Feeding  Elements  for  VoIP Networks”, Jartel, vol. 1, no. 1, pp. 19-25, Mar. 2015.
[6]  Sujendro, Herry. (2013). Perekayasaan Sistem Antena. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.