## JURNAL ILMIAH FLASH
Vol. 4 No. 2, Halaman: 113 - 117 Desember 2018

## PERFORMANSI GAIN ANTENA PF1000S MENGGANTI ELEMEN
DRIVEN K-SHAPE DENGAN ELEMEN BOW-TIE
Koesmarijanto, S.T, M.T
Politeknik Negeri Malang, Jurusan Teknik Elektro, Prodi Teknik Telekomunkasi Jl. Soekarno Hatta No. 9, PO Box 9 Malang koesmarijanto2013@yahoomail.com

## Abstrak
Antena sistem komunikasi nirkabel ( wireless )  merupakan perangkat yang berfungsi mentransmisikan sinyal dan sebagai penerima sinyal. Permasalahan utama pada komunikasi wireless yang diterima dibawah ambang level daya  penerimaan.  Salah  satu  antena  jenis  pf1000S  yang  dipasaran  dimodifikasi  dengan  mengganti  elemen driven nya dengan  antena bow-tie .  Untuk  menunjukkan performa  antena  pf100S  dan pf1000S modif  dilakukan pengujian  antara  lain return  loss, gain ,  pola  radiasi,  dan  lebar  pita  ferkuensi.  Pada  penelitian  ini  dilakukan perancangan  antena bowtie yang  mempunyai  sudut  60 o dengan  bidang  frekuensi  UHF  470  MHz  -  860  MHz. Antena bow-tie hasil fabrikasi diuji di Laboratorium Radio Frekuensi Polinema, hasil simulasi frekuensi 638 MHz dengan RL -35,51 dB atau SWR 1,063. Untuk hasil dari pengukuran antena driven pf1000S pada frekuensi 584 MHz dengan RL sebesar -37,4 atau SWR sebesar 1,027, sedangkan antena bow-tie frekuensi 640 MHz dengan RL -39,9dB atau SWR 1,0204 yang mempunyai lebar bidang 230 MHz. Antena bow-tie mempunyai persentase lebar pita 34,59 %.
Kata kunci : Antena bow-tie , return loss , parameter antena, UHF

## PENDAHULUAN
Antena  bagian  utama  dan  paling  utama pada  sistem  komunikasi  nirkabel  ( wireless ), karena    antena  merupakan  perangkat  yang berfungsi memancarkan sinyal atau mentransmisikan  sinyal  dan  juga  sebagai penerima  sinyal.  Biasanya  penerima  televisi tidak  bisa  menangkap  sinyal  dengan  baik, sehingga  tidak  bisa  menampilkan  gambar dengan jernih terutama siaran televisi terestrial [1] atau  lokal  yang  mempunyai  penguatan ( gain )  antena  yang  reletif  kecil,  sehingga membutuhkam gain antena yang besar.
Kondisi  sinyal  pada  penerima  siaran televisi,  kebanyakan  mengalami  gangguan penerimaan  sinyal  [2]  karena  menggunakan komunikasi  terestrial  (daratan)  yang  banyak dipengaruhi  oleh  lingkungan  serta  jarak  yang cukup  jauh.  Hal-hal  yang  mempengaruhi penerimaan sinyal meliputi atap, dinding, bukit, pohon, angin, dan lain-lain. Penerimaan sinyal sangat  sensitif  terhadap  benda  diam  apalagi benda  yang  bergerak,  misalnya  orang  yang berjalan  di  antara  sinyal  pengirim  dan  sinyal terima. Penerimaan sinyal televisi sangat peka terhadap  lingkungan  sekitar  antena  penerima yang  biasanya  diletakkan  di  luar  rumah, sehingga  diperlukan  perangkat  yang  mampu meningkatkan sinyal penerimaan sesuai dengan sensitifitas penerima perangkat
(televisi)  yang  diterima  langsung  oleh  bagian rangkaian penala ( tuner ).
Berdasarkan  latar  belakang  di  atas, maka  penulis  mencoba  untuk  menganalisa lebih  jauh  tentang  kualitas  sinyal  sebagai bahan  kajian,  sehingga  penulis  mencoba merangkumnya  menjadi  sebuah  penelitian dengan  judul  Performansi Gain Antena pf1000S  Mengganti  Elemen Driven K-Shape dengan Elemen Bow-Tie .

## 2.1  Antena
Antena  merupakan  sebagai  media peralihan  antara  ruang  bebas  dengan  saluran transmisi  digunakan  untuk  menggerakkan energi  elektromagnetik  dari  sumber  pemancar ke antena atau antena ke penerima. Berdasarkan  hal  ini  maka  antena  dapat dibedakan menjadi dua yaitu antena pemancar dan antena penerima. Yang  dimaksud  dengan antena    adalah    perangkat    yang  berfungsi memancarkan    atau    menerima    gelombang elektromagnetik atau gelombang radio. Dengan kata  lain  antena  sebagai  media  peralihan antara  ruang  bebas  ( free  space )  dengan saluran  transmisi,  yaitu  dari  gelombang elektromagnetik menjadi energi listrik atau [3]

## 2.2  Antena Bow-tie
Pendekatan  geometrik  antena  bikonikal adalah dengan lembaran segitiga yang disebut antena bow-tie seperti  yang  ditunjukkan Gambar  2.1,  terbuat  dari  lembaran  logam. Antena bow-tie tidak  menunjukkan  sebagai karakteristik broadband (resistansi  mendekati konstan  dan  reaktansi  nol  pada  rentang frekuensi lebar) sesuai antena bikonikal padat untuk sudut 30 o < α < 90 o [4]
Gambar 1. Antena Dipole Bowtie Sumber : Volakis, DR John L. 2007
Antena bow-tie mempunyai  salah  satu kelebihan  yaitu  impedansi  yang  lebar  dan desain  yang  sangat  mudah  serta  sederhana. Antena bow-tie terbuat dari dua buah lempeng logam  dengan  bentuk  segitiga  dan  diberi catuan  di  kedua  sudutnya.  Performa  antena bow-tie dipengaruhi oleh besar sudut segitiganya.  Antena bow-tie yang  didesain mempunyai sudut 60 o dengan jarak antara dua lempeng  segitiga  dan  panjang  lengan  kedua segitiga harus dibatasi [5]

## METODE PENELITIAN

## 3.1 Jenis Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  adalah  penelitian secara eksperimental. Metode yang diterapkan pada penelitian ini adalah  metode eksperimen yaitu  untuk  menguji  performa  antena  pf1000S dan  antena  pf1000S  yang driven nya  sudah dimodifikasi dengan driven bow-tie ..

## 3.2  Proses Perancangan
Langkah  perancangan  peningkatan gain antena  dengan  mengganti driven pf1000S, antara lain : -  Menentukan dimensi dan karakteristik antena.
-  Menginstalasi perangkat keras untuk pengujian.
-  Menentukan variabel yang diuji pada antena.

## 3.3  Perancangan Antena Bow-tie
Proses  perancangan  antena  dilakukan secara bertahap. Pertama, penentuan frekuensi  kerja  antena bow-tie yang  akan
dirancang  bekerja  pada  frekuensi  470  MHz – 860 MHz dengan frekuensi tengah sebesar 638 MHz.
cm 47 m 47 , 0 10 . 638 10 . 3 6 8     f c   /2 = 47/2 = 23,5 cm
Gambar 2  Dimensi Antena Bow-tie
L =  /2 = 47/2 = 23,5 cm
X = L/2 = 23,5/2 = 11,75 cm cm 27 , 13 867 , 0 75 , 11 60 sin 2 / L Y    
Antena bow-tie yang  dirancang  untuk driven antena  pf1000S  mempunyai  ketentuan sebagai berikut :
- Frekuensi kerja : 470 MHz - 860 MHz
- Frekuensi tengah  : 638 MHz
- Impedansi input
: 75  - Gain :  ≥ 12 dBi

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Simulasi
Setelah mengetahui nilai panjang gelombang  , panjang sisi, dan sudut segitiga dan  jarak  antar  elemen  sebesar  1  cm disimulasikan dengan menggunakan simulator FEKO untuk mendapatkan nilai return loss (RL) antena bow-tie dengan  bahan  aluminium ketebalan  1  mm.  Hasil  simulasi  seperti  yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3  RL hasil simulasi antena bow-tie
Gambar  3  menunjukkan  nilai Return Loss (RL) dan VSWR dari Antena bow-tie pada pengujian  menggunakan software Feko  (Suite 5.5) dengan nilai impendansi imput menggunakan  150  Ω,  menghasilkan  nilai  RL sebesar  - 35,51  dB  pada  frekuensi  637,97Ω, sedangkan nilai VSWR sebesar 1,063. Dengan demikian  sesuai  persyaratan  sebuah  antena yang layak digunakan dalam sistem komunikasi dengan ketentuan RL < -10 dB atau VSWR < 2 dan  antena  ini  mempunyai  rentang  frekuensi mulai dari 511,74 MHz sampai 807,1 MHz dan lebar  bidang  ( bandwidth -  BW)  kurang  lebih 295,36 MHz.

## Pengukuran Return Loss (RL)
Return loss pada antena telah ditentukan yang  layak  dipergunakan  sebesar      -10  dB. Pengukuran driven antena  pf1000S  dilakukan dengan  menggunakan  instrumen  Spectrum Analyzer  dihasilkan  pada  frekuensi  resonansi 584  MHz  sebesar  -  37,4  dB  seperti  yang ditunjukkan Gambar 4.
Gambar 4. RL frekuensi resonansi driven K-Shape
Menentukan besarnya return loss dapat ditentukan berdasarkan persamaan,
RL = level terukur - level referensi - att. DC RL =  - 73,5 dBm - (-16,1 dBm) - (- 20 dB)
RL =  - 37,4 dB
Pada  frekuensi  584  MHz  nilai  koefisien  pantul dan VSWR sebagai berikut,
0135 , 0 10 10 log 20 20
4 , 37 20         RL RL 027 , 1 0135 , 0 1 0135 , 0 1 1 1          VSWR
Gambar 5. RL frekuensi resonansi driven bow-tie
Gambar 5 menunjukkan sinyal referensi yang  berasal  dari  Tracking  Generator  kurang lebih  -16,1  dBm,  sedangkan  Gambar  4.10 menunjukkan  hasil  pengukuran  mempunyai level  sinyal  terukur -  76  dBm  pada  frekuensi 640  MHz  dan  pada  Directional  Coupler  (DC) mempunyai  pelemahan  sebesar  20  dB, sehingga RL pada antena bow-tie adalah,
RL = level terukur - level referensi - att. DC RL =  - 76 dBm - (-16,1 dBm) - (- 20 dB)
RL =  - 39,9 dB
Pada  frekuensi  640  MHz  nilai  koefisien  pantul dan VSWR sebagai berikut,
0101 , 0 10 10 log 20 20 9 , 39 20         RL RL 0204 , 1 0101 , 0 1 0101 , 0 1 1 1          VSWR
Berdasarkan  ketentuan  untuk  menetukan  BW mempunyai  batas  sebesar  -10  dB,  Gambar  5 menunjukkan BW antena bow-tie sebesar 230 MHz berasal dari
RL = - 10 dB - level ref. - att. DC
= - 10 dB - (-16,1 dBm) - (- 20 dB)
= - 46,1 dB

## Pengukuran Gain
Tabel  1  merupakan  hasil  pengukuran  pola radiasi antena dengan 10 kali percobaan, hasil dari pengukuran tersebut di dapatkan rata-rata gain  antena  12,088  dBi  dan  sudah  memenuhi dari peran angan awal antena yaitu ≥ 1 dBi. Perhitungan Gain antena yang diuji,
G UT (dBi) = P UT - P REF + 2,15 dB
Tabel 1. Hasil Pengukuran Gain Antena
No . f (MHz) Level Level Level Gain Gain Ant. Ref. Ant. pf1000 Ant. pf1000 Modif Ant. pf1000 Ant. pf1000 Modif (dBm)  (dBm) (dBm) (dBi) (dBi) 1 400 -56,6 -42,3 -45,6 16,45 13,15 2 425 -64,8 -47,8 -48,2 19,15 18,75 3 450 -54,9 -43,1 -43,7 13,95 13,35 4 475 -50,6 -38,4 -38,7 14,35 14,05 5 500 -48,7 -40,6 -41,3 10,25 9,55 6 525 -50,2 -41,8 -42,4 10,55 9,95 7 550 -47,1 -37,4 -37,4 11,85 11,85 8 575 -47,7 -40,3 -40,3 9,55 9,55 9 600 -47 -41,4 -40,5 7,75 8,65 10 625 -51,8 -39,7 -39,4 14,25 14,55 11 650 -53,5 -41,6 -41,3 14,05 14,35 12 675 -53,3 -42,4 -42,1 13,05 13,35 13 700 -49,9 -39,7 -38,6 12,35 13,45 14 725 -52,8 -44 -43 10,95 11,95 15 750 -52,8 -41,7 -40,4 13,25 14,55 16 775 -48,6 -38,6 -39,1 12,15 11,65 17 800 -61 -40,6 -40,6 22,55 22,55 18 825 -52 -45,6 -42,7 8,55 11,45 19 850 -50,6 -46,4 -44,4 6,35 8,35 20 875 -46 -42,7 -41,2 5,45 6,95 21 900 -50,3 -46,6 -43,1 5,85 9,35 Rata-rata 12,03 12,45
Gain antena pf1000S (elemen driven asli) Gain antenap f100S dengan elemen driven bow - tie Gambar 6. Gain Antena pf1000S dengan driven bow-tie
Gambar  6  menunjukkan  antena  pf1000S dengan elemen driven bawaan (asli) mempunyai gain rata-rata  sebesar  12,03  dB. Hasil  pengukuran  pada  frekuensi  800  MHz antena  mempunyai gain terbesar    22,55  dBi dan terendah pada frekuensi 875 MHz sebesar 5,45 dBi.
Nilai  RL  di  atas  merupakan  nilai ketentuan  dari  hasil  pengukuran  mempunyai
nilai  frekuensi cutoff bawah  sebesar  550  MHz dan  frekuensi cutoff atas  sebesar  780  MHz dengan  demikian  BW  yang  diperoleh  antena bow-tie sebesar  230  MHz  didapatkan  dari selisih  nilai  frekuensi  operasi  tertinggi  dan terendah.  Lebar  pita  tersebut  sudah  tergolong lebar  karena  memiliki  lebar  sebesar  34,59%. Nilai tersebut didapatkan dari perhitungan.
% 34,59 % 100 x 665 550 780 % 100 x 1 1 2      c f f f BW

## Pengukuran Pola Radiasi
Pola radiasi antena merupakan representasi  dari  perbandingan  level  daya luaran  dari  antena  dalam  berbagai  arah.  Pola radiasi antena diukur pada daerah medan jauh, karena  pada  daerah  tersebut  gelombang elektromagnetik yang terpancar bersifat transversal penuh.
Tabel 2. Hasil Pengukuran Pola Radiasi
Sudut Level Norm. Level Norm.
Ant. pf1000 Ant. pf1000 Modif (dBm) (dBm) 0° -41,6 0,0 -41,3 0,0 10° -42,0 -0,4 -42,0 -0,7 20° -43,5 -1,9 -44,2 -2,9 30° -46,7 -5,1 -51,1 -9,8 40° -57,7 -16,1 -62,9 -21,6 50° -58,3 -16,7 -53,1 -11,8 60° -52,9 -11,3 -52,3 -11,0 70° -52,2 -10,6 -53,1 -11,8 80° -53,9 -12,3 -56,1 -14,8 90° -55,1 -13,5 -61,7 -20,4 100° -60,3 -18,7 -67,7 -26,4 110° -62,1 -20,5 -72,3 -31,0 120° -65,4 -23,8 -68,2 -26,9 130° -66,5 -24,9 -61,9 -20,6 140° -64,4 -22,8 -60,6 -19,3 150° -62,1 -20,5 -58,2 -16,9 160° -59,1 -17,5 -56,4 -15,1 170° -55,1 -13,5 -55,2 -13,9 180° -55,0 -13,4 -55,0 -13,7 190° -53,9 -12,3 -54,3 -13,0 200° -54,8 -13,2 -55,4 -14,1 210° -57,0 -15,4 -58,9 -17,6 220° -61,9 -20,3 -66,4 -25,1 230° -65,5 -23,9 -75,1 -33,8 240° -69,5 -27,9 -72,8 -31,5 250° -65,5 -23,9 -64,2 -22,9 260° -60,0 -18,4 -66,6 -25,3 270° -63,2 -21,6 -72,8 -31,5 280° -70,4 -28,8 -70,2 -28,9 290° -67,5 -25,9 -70,7 -29,4 300° -69,9 -28,3 -62,1 -20,8 310° -58,7 -17,1 -50,0 -8,7 320° -50,6 -9,0 -45,3 -4,0
330° -44,8 -3,2 -43,7 -2,4 340° -42,0 -0,4 -43,8 -2,5 350° -41,7 -0,1 -41,7 -0,4
Gambar 7. Pola Radiasi Directional Antena pf1000S dengan driven bow-tie
Hasil  pengukuran  dan  pengeplotan  tiap sudut  putar  mempunyai  interval  10°,  untuk penerimaan  sinyal  maksimum  pada  sudut  0°, pada  frekuensi  638  MHz  Gambar  4.15 menunjukkan bahwa polaradiasi antena pf1000S mempunyai polaradiasi directional . Polaradiasi antena pf1000S modif mempunyai  cakupan  area  cukup  lebar  yaitu mulai  sudut  323 o sampai  20 o ,  sehingga half power  beamwidth (HPBW)  sebesar  kurang lebih 57 o .

## PENUTUP

## 4.1 Simpulan
Berdasarkan  hasil  simulasi,  pengukuran dan  analisis  pada  antena bow-tie untuk menentukan  parameter  atau  besaran    yang diinginkan, dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Return loss (RL) hasil simulasi antena bow-tie sebesar -35,51 dB pada frekuensi 637,97 MHz dan  VSWR  sebesar  1,063.  Sedangkan  hasil pengukuran RL antena bow-tie sebesar -39,9 dB  pada  frekuensi  640  MHz  dengan  VSWR 1,0204.
2.  Lebar  bidang  ( bandwitdh -  BW)  296  MHz dengan rentang frekuensi mulai dari 511 MHz sampai  807  MHz  dari  hasil  simulasi, sedangkan  hasil  pengukuran  didapat  BW sebesar  230  MHz  dengan  rentang  frekuensi 550 MHz sampai 780 MHz.
3. Gain rata-rata  antena  pf1000S  sebesar  12,03 dBi sedangkan antena pf1000S modif (elemen driven diganti  dengan  elemen bow-tie )
mempunyai gain sebesar 12,45 dBi, sehingga peningkatan gain sebesar 0,42 dB.
4. Pola radiasi antena pf1000S adalah
directional .

## 4.2 Saran
Konektor  yang  digunakan  pada  antena sebaiknya menggunakan konektor yang sesuai dengan  kabel  koaksial  pada  alat  ukur (penerima  televisi)  juga  diperhatikan  posisi antena  mengarah  pada  sumber  sinyal  yang sesuai yaitu pada posisi searah terutama pada posisi horisontal.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih disampaikan kepada Politeknik  Negeri  Malang  dengan  Dana  DIPA Nomor  042.01.2.401004/2018  atas  dukungan biaya  penelitian  yang  berjudul  Performansi Gain Antena  pf1000S  Mengganti  Elemen Driven K-Shape dengan Elemen Bow-Tie .

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Balanis,  Constantine  A.  (2005): Antenna Theory  Analysis  and  Design. 3 rd ed.  John Wiley and Sons, New York.
[2] Volakis,  DR  John  L.  2007. Antenna Engineering  Handbook .  Fourth  Edision. Mc.Graw-hill Companies.
[3] Riza,  Tengku  Ahmad.  Yuyu  Wahyu.  Reza Aldrian  Ibrahim.  (2015). Analisis  Antena Bowtie  pada  Frekuensi  500-700  MHz  untuk TV  Digital  di  Indonesia .  Jurnal  Elektro telekomunikasi Terapan. Desember 2015. 2(2), 178- 186.
[4] Mahendra,  Adhi.  2012. Perancangan  Antena Mikrostrip  Bow-Tie  pada  Aplikasi  Ultra Wideband .  Jurnal  Ilmiah  Elite  Elektro,  Vol.  3, No. 2, September 2012 : 79-88.
[5]  Santella,  G. R. De Martino. M. Ricchiuti. 2004. Single  frequency  network  (SFN)  planning for  digital  terrestrial  television  and  radio broadcast  services:  the  Italian  frequency plan  for  T-DAB .  IEEE  59th  Vehicular Technology Conference. ( https://ieeexplore.ieee.org/document/1390686. 2018.10.02 )
[6]  Zou,    Xiaolei  . Xiaoxu  Tian,  Fuzhong  Weng. 2014.  Detection  of  Television  Frequency Interference  with  Satellite  Microwave  Imager Observations  over  Oceans.  Journal  Online. American
Metrological Sopciety.
https://journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/JT ECH-D-14-00086.1 . 2018.10.03)