## Rancang Bangun Dan Analisis Antena Yagi 11 Elemen Dengan Elemen Pencatu Folded Dipole Untuk Jaringan VOIP
Fandy Himawan [1] ,  Aad Hariyadi [2] , Moch.Taufik [3]
Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital, Jurusan Teknik Elektro, Polinema E-mail: Eidnaf@yahoo.co.id [1]

## Abstrak
Permasalahan  yang  sering  terjadi  pada  jaringan  VOIP  dengan  menggunakan  media wireless adalah lemahnya  sinyal  yang  diterima  dan  dipancarkan  oleh  perangkat transceiver pada  jarak  yang  jauh  dari router wireless , sehingga kualitas layanan VOIP menjadi sering terputus.
Tujuan  penelitian  ini  adalah  merancang  dan  merealisasikan  antena  yagi  11  elemen  dengan  elemen pencatu folded  dipole sebagai antena  perangkat transceiver yang  gainnya  lebih  baik  daripada antena  built-in, sehingga dapat menunjang layanan VOIP.
Antena yagi merupakan antena antena yang terdiri dari 3 elemen, yaitu elemen reflector, elemen driven dan  elemen  director.  Elemen reflector dan  elemen director menyebabkan  antena  yagi  bersifat  directional sehingga gain yang besar diperoleh dari titik tertentu, sedangkan  driven yang digunakan adalah antena folded dipole yang memiliki impedansi 300 ohm sehingga teknik matching ke saluran transmisi 50 ohm menjadi lebih mudah.
Hasil pengujian VSWR  yang diperoleh pada rentang 2,060 Ghz sampai 2,700 Ghz adalah kurang dari 1,5  dan  RL  kurang  dari  -14  dB.  Bandwidth  yang  diperoleh  sebesar  620  MHz,  Gain  yang  diperoleh  sebesar 16,08 dBi dengan polaradiasi directional dan polarisasi linear . Pada implementasi, layanan VOIP stabil pada jarak 50 m menggunakan antena yagi, dibadingkan dengan antena built-in yang kurang stabil.
Kata kunci: VOIP, antena folded dipole, antena yagi, gain
1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang Perkembangan teknologi dalam bidang  telekomunikasi  semakin  maju,  salah satu  diantaranya  adalah  telepon  berbasis Internet  Protocol (IP)  yang  disebut Voice
Over  Internet  Protocol (VOIP).  VOIP merupakan telekomunikasi suara menggunakan  jaringan  computer,  sehingga dapat diimplemetasikan dengan media
WLAN pada frekuensi 2,442 GHz Pada  penggunaan  media  WLAN, permasalahan  yang  sering  terjadi  adalah lemahnya sinyal yang diterima dan dipancarkan  pada  perangkat  tranceiver  client pada  jarak  yang  jauh  dari  router  WLAN, sehingga dapat memperburuk kualitas layanan VOIP
Solusi  untuk  mengatasi  permasalahan tersebut,  antena built-in  transceiver dapat diganti  dengan  antena  yagi.  Antena  yagi memiliki  keungulan  dalam  hal  keterarahan, sehingga  gain  antena  akan  besar  pada  arah tertentu,  selain  itu  driven  antena  yagi  dapat diganti  dengan  antena  folded  dipole  yang memiliki bandwidth lebih besar dibandingkan antena dipole tunggal.

## 1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan  dari  penlitian  ini  adalah merancang dan merealisasikan antena yagi 11 elemen dengan elemen pencatu folded dipole pada frekuensi 2,442 Ghz sebagai penunjang jaringan VOIP

## 1.3 Manfaat Penelitian
Diharapkan  antena  yang  dirancang dapat  memberikan  solusi  dari  permasalahan penerimaan untuk perangkat transceiver pada client sehingga aktivitas komunikasi menggunakan  VOIP  pada  jaringan  WLAN
2,442 Ghz bisa berjalan dengan lancar.

## 2.
Landasan Teori 2.1 Antena Yagi Antena Yagi adalah salah satu jenis antena yang  terdiri  dari  3  bagian,  yaitu elemen driven ,  elemen director dan  elemen reflector .  Pengaruh director dan reflector menyebabkan antenayagi bersifat direksional, sehingga  gain  antena  lebih  besar  pada  arah tertentu.

## 2.2 Antena Folded Dipole
Antena  folded  dipole  merupakan antena  dipole  ½ λ yang  ditambah  sebuah elemen pada ujungnya. Jika diameter elemen yang  saling  berhubungan  sama  besarnya,
maka arus yang melalui elemen tersebut akan sama besar seperti gambar 1 dibawah ini
Gambar  1  Folded  Dipole  dan  Ekuivalen Regular Dipole Sumber : Balanis 2005:518
Kelebihan antena folded dipole dibandingkan antena dipole adalah bandwidthnya yang besar

## 2.3 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.  Satu gambaran  penting  dari  suatu  antena  adalah seberapa
besar antena mampu mengkonsentrasikan  energi  pada  suatu  arah yang diinginkan, dibandingkan dengan radiasi pada arah yang lain. Karakteristik dari antena tersebut dinamakan direktivitas ( directivity) dan power gain .
2.4 Matching Impedansi
Impedance matching ini sangat dibutuhkan  dalam  interface  pada  transmitter dan  receiver.  Jika  rangkaian  telah  matching, daya yang ditransferkan akan maksimum dan memiliki  losses  yang  kecil.  Impedansi matching  adalah  hal  yang  penting  dalam rentang  frekuensi  gelombang  mikro.  Suatu saluran  transmisi  yang  diberi  beban  yang sama dengan impedansi karakteristik
mempunyai standing wave ratio (SWR) bernilai  satu,  sehingga  dalam  pentransmisian dayanya tanpa ada gelombang yang terpantul. Hal  ini  menyebabkkan  efisiensi  transmisi menjadi optimum
3 Metodologi Penelitian
3.1 Tahapan Penelitian Adapun  tahapan  dari  penelitian  yang
akan dilakukan adalah sebagai berikut.
Gambar 2 Flowchart tahapan penelitian 3.2 Perencanaan Sistem Alur perencanaan system pada penelitian ini dijelaskan pada gambar 3.
Gambar 3 Flowchart Proses Pembuatan Antena Yagi 11 Elemen dengan Elemen Pencatu Folded Dipole Sumber: Perencanaan
4. Perencanaan 4.1 Penentuan Panjang Gelombang Antena
Untuk menentukan panjang gelombang  dari  suatu  frekuensi  maka  dapat digunakan persamaan:
λ = sehinggadari persamaan di atas panjang  gelombang  diperoleh  pada  frekuensi 2442 MHz sebesar
λ = λ = 12,3 cm
4.2 Penentuan Dimensi Elemen Driven
Driven  dari  antena  yagi  yang  akan difabrikasi  menggunakan  folded  dipole dengan  panjang  elemen  dapat  dihitung dengan persamaan
L = 0.5  x λ = 0.5 x 123 = 61,5 mm
Jarak  antar  elemen folded  dipole dapat dihitung dengan persamaan s < 0.05 λ < 0.05 x 123 < 6,15 mm Bentuk antena folded dipole dapat digambarkan sebagai berikut: 61,5 mm 6 ,1 5 m m Gambar 4Sketsa Folded Dipole Sumber: Hasil perhitungan 4.3 Penentuan Dimensi Elemen Reflector Panjang  dari  reflector  biasanya  lebih panjang  daripada  elemen  driven,  sehingga persamaan  yang  digunkan  hampir  sama dengan  panjang  elemen  driven  dengan penambahan 5% L rflector =(0.5 x λ ) + 5% = (0.05 x 123) + 5% = 61,5 + 3 = 64,5 mm
Jarak  antara  driven  dan  reflector  dapat dihitung dengan persamaan
S reflector-Driven
= 0.25 x λ
= 0.25 x 123 =  30.75 mm

## 4.4 Penentuan Dimensi Elemen Director
Panjang  dimensi  dari  director  yagi  11 elemen dengan elemen pencatu folded dipole ditunjukan pada tabel di bawah ini
Tabel 1 Hasil perhitungan dimensi director

## Sumber: Hasil perhitungan

## 4.5 Penentuan Dimensi Balun 4:1
Impedansi  dari  antena  folded  dipole adalah  300 Ω  sehingga  tidak  dapat  langsung dikoneksikan ke conector USB WIFI adapter yang impedansinya 50 Ω. Untuk
menyepadankan  impedansi  agar  tidak  ada teganngan  pantul  maka  dirancang  balun  4:1 koaxial dengan perhitungan sesuai persamaan
L balun = 0.5 x λ x Vf = 0.5 x 123 x 0.79 = 48 mm
Desain dari balun 4:1 ditujukan pada gambar 4.4 dibawah ini
Gambar 5 Desain Balun 4:1 Sumber : Balanis 2005:451
4.6 Hasil  Simulasi  Antena  Yagi  11
Elemen  Dengan  Elemen  Pencatu
Folded Dipole
Dalam penelitian ini desain yang telah dibuat  disimulasikan  di  program  4NEC2 untuk  menguji  hasilnya  terlebih  dahulu sebelum dilakukan proses fabrikasi.

## 4.6.1  Hasil  Simulasi  Return  Loss  Dan VSWR
Dari  simulasi  desain  pada  software 4NEC2  didapatkan  hasil  parameter  return loss dan VSWR sebagai berikut
Tabel  2  Nilai  return  loss  dan  VSWR  pada simulasi
Sumber: Hasil simulasi di 4NEC2
Dari Tabel 2dapat disimpulkan,
dimensi  antena  yang  direncakan  dapat bekerja  pada  frekuensi  2412  MHz  sampai 2484  MHz  dengan  VSWR  <  2  dan  RL<- 10dB
4.6.2  Pola  Perancangan  Antena  Yagi  11 Elemen  Dengan  Elemen  Pencatu Folded Dipole
Pola  perancangan  antena  yagi  11 elemen dengan elemen pencatu folded dipole ditunjukan pada gambar dibawah ini
5 ,4 1 c m 5 ,2 8 c m 5 ,1 6 c m 5 ,0 4 c m 4 ,9 2 c m 4 ,7 9 c m 4 ,6 7 c m 4 ,5 5 c m 4 ,4 2 c m 6 ,1 c m 6 ,4 c m 3,7 cm 3,7 cm 3,7 cm 3,7 cm 3,7 cm 3,7 cm 3,7 cm 3,7 cm 3,7 cm
3 cm
Gambar 6 Desain Antena Yagi Sumber: Hasil perencanaan
4.7 Hasil  Fabrikasi  Antena  Yagi  11 Elemen  Dengan  Elemen  Pencatu

## Folded Dipole
Hasil  fabrikasiantena  yagi  11  elemen dengan  elemen  pencatu  folded  dipole ditunjukan pada gambar dibawah ini
Gambar 7Hasil Fabrikasi Antena Yagi Sumber: Hasil Fabrikasi
5. Pengujian dan Pembahasan 5.1.1  Pengujian Return Loss Dari  pengujian  return  loss  yang  telah dilakukan  menggunkan spectrum  analyzer , dapat  diketahui  nilai  RL  antena  yagi  11 elemen dengan elemen pencatu folded dipole yang telah dirancang ditunjukan pada gambar di bawah ini
Gambar 8 Return Loss Hasil Pengujian Sumber : Hasil Pengujian
Nilai  return  loss  hasil  dari  pengujian dijabarkan pada Tabel di bawah ini
Tabel 3 Nilai return loss hasil dari pengujian
Sumber : Hasil Pengujian
Dari hasil pengujian pada tabel3 diatas pada frekeusni 2412 sampai dengan frekuensi 2484  didapatkan  VSWR  <  2  dan  RL  <  -10 dB,  sehingga  antena  yang  telah  difabrikasi telah  memenuhi  syarat  dan  dapat  digunakan. Bandwidth yang diperoleh sebesar 620 MHz

## 5.1.2  Pengujian Gain
Dalam  pengujian  ini  antena  referensi yang dipakai adalah antena kawat dengan tipe dipole  yang  bekerja  pada  frekuensi  tengah 2442  MHz.  Dari  hasil  pengujian  maka didapatkan hasil seperti pada Tabel 4.
Tabel 4 Hasil pengujian gain
Sumber: Hasil pengujian
Dari  hasil  pengujian  gain  yang dijabarkan  pada  Tabel  4  maka  dapat  dilihat bahwa  penguatan  rata-rata  antena  yagi  11 elemen dengan elemen pencatu folded dipole adalah sebesar 16.08 dBi.

## 5.1.3  Pengujian Polaradiasi
Pada pengujian pola radiasi digunakan antena  berjenis  dipole  sebagai  antena pemancar dan antena yagi 11 elemen dengan elemen  pencatu  folded  dipole  diposisikan sebagai  antena  penerima.  Untuk menentukan pola  radiasi  maka  antena  penerima  diputar 360º dengan kenaikan 10º untuk tiap datanya. Dari  hasil  pengujian  didapatkan  pola  radiasi seperti pada Gambar 9.
Gambar 9Diagram pola radiasi horizontal Sumber: Hasil pengujian
Dari  diagram  pada  Gambar  9  maka antena  yagi  11  elemen  dengan  elemen pencatu folded  dipole memilki  pola  radiasi direksional  dengan  HPBW=40º  pada  posisi horizontal .
Gambar 10 Diagram pola radiasi vertical Sumber: Hasil pengujian
Dari  diagram  pada  Gambar  10  maka antena  yagi  11  elemen  dengan  elemen pencatu folded  dipole memilki  pola  radiasi direksional  dengan  HPBW=36º  pada  posisi vertical

## 5.1.4  Pengujian Polarisasi
Untuk  pengujian  polarisasi,  antena diputar  pada  porosnya  sampai  360º  dengan kenaikan  10º  untuk  tiap  datanya.  Dari  hasil pengujian didapatkan bentuk polarisasi seperti pada Gambar 12.
Gambar 11 Diagram polarisasi Sumber: Hasil pengujian
Dari  hasil  pengujian  tersebut  maka dapat  disimpulkan  bahwa  antena  yagi  11 elemen dengan elemen pencatu folded dipole memilki polarisasi linear.

## 5.1.5  Implementasi  Pada  WIFI  USB
Adapter Implementasi  antena  menggunakan software inssider sebagai software monitoring penerimaan sinyal Gambar 12Monitoring Dengan Software Inssider Hasil monitoring dan pengujian menggunakan  VOIP  ditunjukan  pada  tabel  7 dibawah ini Tabel 5 Hasil monitoring Antena Jarak RSSI Level built-in Kualitas Layanan 25 m -60 dB sampai 50 dB Baik 50 m -90 dB Sering Putus Jarak RSSI Level Yagi Kualitas Layanan 25 m -50 dB sampai -40 dB Baik 50 m -60 dB sampai -70 dB Baik
Dari hasil  pengukuran  dapat  diketahui sinyal  yang  diterima  dapat  mempengaruhi layanan  suara  dari  VOIP,  semakin  buruk sinyal  yang  diterima  maka  layanan  suara Voip sering terputus. 6. Kesimpulan dan Saran 6.1 Kesimpulan Dari  penelitian  dan  pengujian  yang telah dilakukan maka dapat diambil beberapa kesimpulan mengenai antena yagi 11 elemen dengan  elemen  pencatu folded  dipole yang telah difabrikasi yaitu:
1. Dari  hasil  simulasi  dan  fabrikasi return  loss  yang  diperoleh  kurang dari  -14dB  dan  VSWR  kurang  dari 1,4 sehingga antena dapat digunakan pada  frekuensi  2,4Ghz  sampai 2,5Ghz
2. Dari  hasil  pengukuran  polaradiasi, antena  yagi  11  elemen  dengan elemen pencatu folded dipole memiliki polaradiasi directional dengan  HPBW  sebesar  40 0 pada posisi horizontal dan HPBW sebesar 36 0 pada posisi vertical
3. Dari  hasil  monitoring  implementasi menggunakan software inssider ,
antena  yagi  11  elemen  dengan elemen pencatu folded dipole memiliki  penerimaan  sinyal  lebih baik  dari  antena  built-in,  dan  pada saat pengujian dengan VOIP layanan tanpa putus saat menggunakan antena yagi 11 elemen  dengan  elemen  pencatu folded dipole 6.2 Saran Saran yang bisa diambil dari
penelitian  mengenai  antena yagi 11  elemen dengan elemen pencatu folded dipole adalah:
- Untuk menigkatkan matching  antara antena  dan  saluran  transmisi  dapat digunakan microstrip sebagai balun.
- Untuk  meningkatkan gain dan memperkecil beamwidth maka dapat
ditambahkan elemen director.
- Pengujian  sebaiknya  dilakukan  di ruangan  bebas  pantulan  (anechoic chamber)  untuk  memperoleh  hasil yang lebih akurat dalam pengukuran
pola radiasi dan polarisasi antena

## DAFTAR PUSTAKA
Balanis, Constantine A. 1982. Antena Theory Analisis dan Design Second Edition . New York: John Wiley & Sons, Inc
Balanis, Constantine A. 2005. Antena Theory Analisis dan Design Third Edition . New York: John Wiley & Sons, Inc.
ARRL team.2007. Antenna Design Handbook . New York : ARRL
Tuwono, Tito.2008. Yagi Antenna Design for Wireless LAN 2,4 GHz . Yogyakarta.
http://id.wikipedia.org/wiki/LAN_nirkabel:10 Oktober 2012:07.00
http://digilib.ittelkom.ac.id/index.php?option =com_content&view=article&id=1104: balun-balanced- unbalanced&catid=12:antena&Itemid=1 4 February 2013:18.00
http://id.wikipedia.org/wiki/Voip February 2013:18.00
http://www.radio- electronics.com/info/wireless/wi- fi/80211-channels-number-frequencies- bandwidth.php February 2013:18.00