Judul:

Rancang Bangun Antena Parabola Dengan Feed Point Mikrostrip

Rectangular Patch dan Antena Mikrostrip Array Patch Segitiga

Sama Sisi Untuk Aplikasi Wi-Fi 2,4 GHz

PROPOSAL TUGAS AKHIR

Riris Pitaloka Handayani

1313030040

Yunita Sukma Dewi

1313030048

PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

2016

ii

LEMBAR PERSETUJUAN

CALON PEMBIMBING TUGAS AKHIR

1. Topik : Rancang Bangun Antena Parabola Dengan Feed

Point Mikrostrip Rectangular Patch dan Antena

Mikrostrip Array Patch Segitiga Sama Sisi Untuk

Aplikasi Wi-Fi 2,4 GHz

2. Bentuk Tugas Akhir : Rancang Bangun

3. Personalia Tugas Akhir :

a. Nama Mahasiswa 1 : Yunita Sukma Dewi

NIM 1 : 1313030048

IPK : 3,36

Judul : Rancang Bangun Antena Parabola Dengan Feed

Point Mikrostrip Rectangular Patch dan Antena

Mikrostrip Array Patch Segitiga Sama Sisi Untuk

Aplikasi Wi-Fi 2,4 GHz ( Antena Mikrostrip Array

Patch Segitiga Sama Sisi Sebagai Receiver )

Pembimbing / Paraf : Agus Wagyana, ST. MT

b. Nama Mahasiswa 2 : Riris Pitaloka Handayani

NIM 2 : 1313030040

IPK : 3,44

Judul : Rancang Bangun Antena Parabola Dengan Feed

Point Mikrostrip Rectangular Patch dan Antena

Mikrostrip Array Patch Segitiga Sama Sisi Untuk

Aplikasi Wi-Fi 2,4 GHz ( Antena Parabola Dengan

Feed Point Mikrostrip Rectangular Patch Sebagai

Transmitter)

Pembimbing/ Paraf : Ir. Sri Danaryani, MT

4. Perkiraan Biaya : Rp 1.661.000

5. Alokasi Waktu Pelaksanaan : 4 (Empat) Bulan

iii

PENILAIAN PROPOSAL TUGAS AKHIR

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Judul : Rancang Bangun Antena Parabola Dengan Feed Point Mikrostrip

Rectangular Patch dan Antena Mikrostrip Array Patch Segitiga Sama Sisi

Untuk Aplikasi Wi-Fi 2,4 GHz

KRITERIA TUGAS AKHIR

NO KRITERIA INDIKATOR PENILAIAN BOBOT SKOR NILAI

1 Orientasi Permasalahan

Dan Pustaka

a. Latar Belakang

b. Perumusan Masalah

c. Tujuan

d. Tinjauan Pustaka

25

2 Pola Penyelesaian

Masalah

a. Metode Pelaksanaan Tugas

Akhir 25

3 Manfaat Hasil a. Manfaat 25

4 Fisibilitas Sumber Daya

a. Jadwal Pelaksanaan

b. Personalia TA

c. Perkiraan Biaya

15

5 Kebahasaan

a. Bahasa Proposal

b. Daftar Pustaka

(Keserasian dan Substansi

Kemutakhiran)

10

Nilai Total

1) Masing-masing kriteria diberi skor 1,2,4, dan 5 (1=sangat kurang, 2=kurang, 4=baik, dan

5=sangat baik) yang mencerminkan skor seluruh butir yang dinilai dalam masing-masing

kriteria.

2) Nilai = Skor x Bobot; Nilai Total = N1+N2+N3+N4+N5

3) Hasil penilaian : Nilai Total ≥ 400 (Diterima) ; Nilai Total < 400 (Ditolak)

Depok, 8 Januari 2016

Ketua Panitia

Benny Nixon, S.T., M.T.

1968 1107 200003 1 001

Saran untuk Pengusul :

1

A. PENDAHULUAN

1. Latar Belakang Masalah

Wi-Fi atau Wireless Fidelity adalah satu standart Wireless Networking tanpa

kabel yang saat ini lebih banyak digunakan untuk mengakses internet. Hal ini

memungkinkan seseorang dapat menggunakan kartu nirkabel (Wireless Card) atau

Personal Digital Assistant (PDA) untuk tergabung dengan internet dengan

menggunakan titik akses (hotspot). Di kota besar banyak tersedia jaringan hotspot

gratis. Bagi mereka yang berada dekat dengan hotspot, maka hal itu adalah suatu hal

yang sangat menguntungkan lain halnya bagi mereka yang ingin mengakses internet

namun jauh dari fasilitas hotspot tersebut. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan

sebuah pemancar Wi-Fi yang mempunyai gain yang besar agar dapat mencakup

wilayah yang lebih luas.

Teknologi Wi-Fi memerlukan antena yang berukuran kecil, ringan, murah, dan

mudah pabrikasinya. Antena mikrostrip merupakan antena yang berukuran kecil dan

banyak digunakan pada frekuensi tinggi, akan tetapi antena ini juga memiliki

kekurangan yaitu gainnya relatif kecil. Maka dari itu dibutuhkan sebuah reflector yang

dapat memperbesar gain salah satunya antena parabola. Antena parabola digunakan

karena memiliki gain yang tinggi sehingga mampu mengirimkan gelombang

elektromagnetik dengan jarak yang lebih jauh.

Untuk mengatasi masalah ini maka munculah gagasan untuk membuat tugas

akhir dengan judul “Rancang Bangun Antena Parabola Dengan Feed Point Mikrostrip

Rectangular Patch dan Antena Mikrostrip Array Patch Segitiga Sama Sisi Untuk

Aplikasi Wi-Fi 2,4 GHz”. Sistem ini diharapkan menjadi solusi bagi para pengguna

yang jauh dari hotspot namun tetap bisa mengakses internet dengan mudah.

2. Perumusan Masalah

Dari latar belakang diatas, dapat ditarik suatu permasalahan, yaitu:

1. Bagaimana cara membuat antenna dengan gain yang tinggi untuk memancarkan sinyal

Wi-Fi dalam jarak jauh?

2. Bagaimana cara merancang dan mengimplementasikan antena mikrostrip rectangular

patch dan antena parabola untuk memancarkan sinyal Wi-Fi pada frekuensi 2,4 GHz?

3. Bagaimana cara merancang dan mengimplementasikan antena mikrostrip array patch

segitiga sama sisi untuk menerima sinyal Wi-Fi pada frekuensi 2,4 GHz?

2

3. Tujuan

Adapun tujuan yang ingin dicapai dari rancang bangun alat ini yaitu:

1. Membuat antenna dengan gain yang tinggi sehingga dapat memancarkan sinyal Wi-Fi

dalam jarak jauh.

2. Merancang dan mengimplementasikan antenna mikrostrip rectangular patch dan

antenna parabola untuk memancarkan sinyal Wi-Fi pada frekuensi 2,4 GHz.

3. Merancang dan mengimplementasikan antenna mikrostrip array patch segitiga sama sisi

untuk menerima sinyal Wi-Fi pada frekuensi 2,4 GHz.

4. Manfaat

Beberapa kegunaan yang didapat dengan adanya rancang bangun alat ini adalah:

1. Antena ini dapat menjadi solusi untuk aplikasi Wi-Fi dengan gain yang inggi sehingga

dapat mencakup wilayah yang lebih luas.

2. Pengguna yang jauh dari hotspot dapat dengan mudah mengakses internet.

5. Metode Pelaksanaan Tugas Akhir

1. Pengumpulan Data

Pengumpulan data juga diambil dari internet dan buku-buku referensi. Data-data

tersebut akan dipakai ketika perancangan alat dan sistem. Data-data tersebut haruslah

akurat dan sesuai dengan keadaan yang sebenarnya agar alat dapat diaplikasikan pada

keadaan yang sebenarnya.

2. Perancangan Alat

Perancangan alat merupakan langkah yang harus dilakukan sebelum pembuatan alat

dilakukan. Data-data dari hasil pengumpulan data digunakan dalam perancangan alat.

3. Perancangan Sistem

Perancangan sistem alat dibuat sesuai dengan perancangan alat. Perancangan sistem

dibuat dengan menghubungkan cara kerja dari masing-masing bagian dari alat ini.

4. Pembuatan Alat

Pembuatan alat dilakukan berdasarkan perancangan alat yang telah dibuat pada

langkah sebelumnya.

5. Pembuatan Sistem

Pembuatan sistem dilakukan berdasarkan perancangan alat yang telah dibuat pada

langkah sebelumnya.

3

6. Pengujian Alat

Setelah pembuatan alat dan sistem selesai, alat tersebut diuji apakah alat yang telah

dibuat dapat berjalan sesuai dengan perancangan atau tidak. Alat tersebut dianalisa dan

didata kesalahan atau kekurangan dari alat tersebut.

7. Simulasi Alat

Simulasi alat dilakukan setelah alat tersebut diuji. Simulasi alat bertujuan untuk

mengaplikasikan langsung alat dengan kondisi yang sebenarnya. Alat tersebut dianalisa

dan didata kesalahan atau kekurangan dari alat tersebut pada saat disimulasikan.

8. Penyempurnaan Alat

Penyempurnaan alat dilakukan berdasarkan data yang telah diperoleh pada saat

pengujian dan simulasi alat. Penyempurnaan alat tidak hanya dari segi alat dan

sistemnya saja, akan tetapi dari segi mekaniknya, yaitu casing, rangka, dsb.

B. TINJAUAN PUSTAKA

Wi-fi

Wi-Fi merupakan kependekan dari Wireless Fidelity, yang memiliki pengertian

yaitu sekumpulan standar yang digunakan untuk Jaringan Lokal Nirkabel (Wireless

Local Area Networks - WLAN) yang didasari pada spesifikasi IEEE 802.11. Standar

terbaru dari spesifikasi 802.11a atau b, seperti 802.16 g, saat ini sedang dalam

penyusunan, spesifikasi terbaru tersebut menawarkan banyak peningkatan mulai dari

luas cakupan yang lebih jauh hingga kecepatan transfernya. Awalnya Wi-Fi ditujukan

untuk penggunaan perangkat nirkabel dan Jaringan Area Lokal (LAN), namun saat ini

lebih banyak digunakan untuk mengakses internet. Hal ini memungkinan seseorang

dengan komputer dengan kartu nirkabel (wireless card) atau personal digital assistant>

(PDA) untuk terhubung dengan internet dengan menggunakan titik akses (atau dikenal

dengan hotspot) terdekat. Terdapat dua mode akses koneksi wi-fi yaitu:

1. Ad-Hoc

Mode koneksi ini adalah mode dimana beberapa komputer terhubung secara langsung,

atau lebih dikenal dengan istilah Peer-to-Peer. Keuntungannya, lebih murah dan praktis

bila yang terkoneksi hanya 2 atau 3 komputer, tanpa harus membeli access point.

2. Infrastruktur

Menggunakan Access Point yang berfungsi sebagai pengatur lalu lintas data, sehingga

memungkinkan banyak Client dapat saling terhubung melalui jaringan (Network).

4

Antena Mikrostrip

Antena mikrostrip merupakan antena yang tersusun atas bagian lapisan tipis

konduktor berbahan metal atau logam di atas sebuah substrat yang dapat merambatkan

gelombang elektromagnetik sedang pada salah satu sisi lain dilapisi konduktor sebagai

bidang pentanahan (ground plane). Antena ini merupakan antena yang memiliki massa

ringan, mudah fabrikasi, dengan sifatnya yang low profile sehingga dapat ditempatkan

pada hampir semua jenis permukaan dan ukuran yang kecil dibandingkan dengan

antena jenis lain. Dalam tugas akhir ini menggunakan antenna rectangular patch sebagai

pemancar dan antenna mikrostrip band notch monopole sebagai penerima.

Untuk merancang antenna mikrostrip diperlukan beberapa parameter-parameter

dasar diantaranya:

Untuk menentukan lebar (W) patch didapat dari perhitungan berikut:

𝑊 =𝑐

2𝑓0√Ɛ𝑟 + 12

W : Lebar konduktor (mm)

c : Kecepatan cahaya diruang bebas (3 x 108 m/s)

Ɛr : Konstanta dielektrik

f0 : Frekuensi kerja antenna yang diinginkan (Hz)

Untuk menentukan panjang (L) dari elemen radiasi :

𝛥𝐿

ℎ= 0,412

(Ɛ𝑟𝑒𝑓𝑓 + 0,3)(𝑊ℎ

+ 0,624)

(Ɛ𝑟𝑒𝑓𝑓 − 0,258)(𝑊ℎ

+ 0,813)

Ɛ𝑟𝑒𝑓𝑓 =Ɛ𝑟 + 1

2+

Ɛ𝑟 − 1

2 (1 + 12

ℎ

𝑊)

−12⁄

Panjang patch L dirumuskan sebagai berikut:

L = Leff - 2𝛥L

Dimana Leff merupakan panjang patch efektif yang dapat dirumuskan dengan:

𝐿𝑒𝑓𝑓 =𝑐

2𝑓𝑜√Ɛ𝑟𝑒𝑓𝑓

H : Tinggi/tebal substrat

Ɛreff : Konstanta dielektrik relatif

Beberapa keuntungan pemakaian utama antena mikrostrip sebagai berikut:

1. Memiliki beban ringan dan bentuk yang kecil .

5

2. Memiliki biaya fabrikasi rendah maka dapat diproduksi dalam jumlah yang banyak.

3. Mendukung adanya linear serta polarisasi sirkular.

4. Mampu beroperasi pada dua atau tiga frekuensi kerja.

5. Memiliki mekanik kuat ketika dipasang pada permukaan kaku.

Bidang antena mikrostrip juga memiliki sejumlah kelemahan dibandingkan dengan

antena konvensional. Beberapa kelemahan utama mikrostrip sebagai berikut:

1. Memiliki lebar pita yang sempit.

2. Memiliki efisiensi yang rendah.

3. Memiliki perolehan (gain) yang rendah.

4. Terdapat radiasi asing dari penyambungan (feed).

Antena Parabola

Antena parabola adalah sebuah antena berdaya jangkau tinggi yang digunakan

untuk komunikasi radio, televisi dan data dan juga untuk radio location (RADAR), pada

bagian UHF and SHF dari spektrum gelombang elektromagnetik. Antena parabola

berbentuk seperti piringan. Antena parabola dapat digunakan untuk mentransmisikan

berbagai data, seperti sinyal telepon, sinyal radio dan sinyal televisi, serta beragam data

lain yang dapat ditransmisikan melalui gelombang.

Sebuah antena parabola terdiri dari reflektor parabola logam dengan antena feed

kecil tergantung di depan reflektor pada fokusnya, dan menunjuk kembali ke reflektor.

Reflektor adalah permukaan logam dibentuk menjadi paraboloid revolusi dan biasanya

dipotong di tepi melingkar yang membentuk diameter antena. Dalam antena pemancar,

saat ini frekuensi radio dari pemancar dialirkan melalui kabel saluran transmisi ke

antena feed, yang mengubahnya menjadi gelombang radio. Gelombang radio

dipancarkan kembali ke piring oleh antena feed dan mencerminkan dish menjadi sinar

paralel. sebuah antena menerima gelombang radio yang masuk lalu dipantulkan oleh

piring dan difokuskan ke titik di antena feed, yang akan mengubah menjadi arus listrik

yang berjalan melalui jalur transmisi ke penerima radio. Faktor-faktor yang

mempengaruhi dalam perancangan antena parabola yaitu :

1. Feed Pattern

Pola radiasi dari antena feed harus disesuaikan dengan bentuk piringan, karena

memiliki at pada efisiensi aperture, yang menentukan gain antena (lihat bagian Gain

bawah). Radiasi dari feed yang jatuh di luar tepi piringan disebut "spillover" dan yang

terbuang, mengurangi keuntungan dan meningkatkan backlobes, mungkin

6

menyebabkan gangguan atau (dalam menerima antena) meningkatkan kerentanan

terhadap ground noise. Namun, keuntungan maksimum hanya dicapai ketika piringan

seragam "menerangi" dengan kekuatan medan konstan untuk ujungnya. Jadi pola

radiasi yang ideal dari antena feed akan menjadi kekuatan medan konstan sepanjang

sudut solid piringan, mendadak menurun ke nol pada tepi. Namun, antena feed praktis

memiliki pola radiasi yang menurunkan secara bertahap di tepi, sehingga antena feed

adalah kompromi antara rambatan rendah yang dapat diterima dan pencahayaan yang

memadai. Untuk sebagian besar feedhorn depan, pencahayaan optimal dicapai ketika

daya yang dipancarkan oleh feedhorn adalah 10 dB kurang di tepi piring dari nilai

maksimum di tengah piring

2. Gain

Gain (directive gain) adalah karakter antena yang terkait dengan kemampuan antena

mengarahkan radiasisinyalnya, 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.

3. Pola Radiasi

Dalam antena parabola, hampir semua daya radiasi terkonsentrasi di lobus utama

yang sempit sepanjang sumbu antena. Kekuatan residu dipancarkan di dalam

sidelobes, biasanya jauh lebih kecil, di arah lain. Karena dalam antena parabola

aperture reflektor jauh lebih besar daripada panjang gelombang, karena difraksi

biasanya ada banyak sidelobes menyempit, sehingga pola sidelobe kompleks. Ada

juga biasanya backlobe, dalam arah yang berlawanan dengan lobus utama, karena

radiasi spillover dari antena feed yang menghilangkan reflektor.

C. BENTUK TUGAS AKHIR

1. Deskripsi Alat

Antena yang dibuat ini adalah pemecahan dari masalah yang dipaparkan

dalam latar belakang. Antena parabola dengan feed point mikrostrip rectangular patch

sebagai pemancar berfungsi untuk memancarkan sinyal Wi-Fi dengan frekuensi 2,4

GHz yang akan dipasang di lab telekomunikasi PNJ. Sinyal WiFi tersebut akan

diterima oleh antena mikrostrip array patch segitiga sama sisi yang dipasang digedung

D PNJ.

7

2. Cara Kerja Alat

Gambar 2. Flowchart Transmitter

Pengukuran Antena

Hasil

Simulasi

Sesuai?

Analisis Hasil

Pengambilan Kesimpulan

Selesai

Optimalisasi Dimensi

Tidak

Implementasi

Antena

Mulai

Penentuan Parameter

Perancangan Mikrostrip

Perancangan Parabola

Simulasi Antena

Hasil

Simulasi

Sesuai?

Optimalisasi Dimensi

Tidak

Ya

Ya

8

Gambar 3. Flowchart Receiver

3. Diagram Blok

Diagram Blok untuk alat yang dibuat adalah sebagai berikut :

Gambar 4. Diagram Blok Alat

Ya

Pengukuran Antena

Hasil

Simulasi

Sesuai?

Analisis Hasil

Pengambilan Kesimpulan

Selesai

Optimalisasi Dimensi

Tidak

Implementasi

Antena

Tidak

Ya

Mulai

Penentuan Parameter

Perancangan Mikrostrip

Simulasi Antena

Hasil

Simulasi

Sesuai?

Optimalisasi Dimensi

PC / Laptop /

Handphone

Antena Receiver

(Antena Mikrostrip)

Access Point

Antena Transmitter

(Antena Mikrostrip

dengan Parabola) Internet

9

A. JADWAL PELAKSANAAN

Tabel 1. Jadwal Kegiatan Pelaksanaan

Kegiatan

Bulan ke-1 Bulan ke-2 Bulan ke-3 Bulan ke-4

Minggu ke - Minggu ke - Minggu ke - Minggu ke -

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Pengumpulan data

Perancangan alat

Perancangan sistem

Pembuatan alat

Pembuatan sistem

dan program

Pengujian alat

Simulasi alat

Penyempurnaan alat

Penyusunan Laporan

E. PERKIRAAN BIAYA

Tabel 2. Rancangan Biaya

Nama Barang Jumlah Harga Satuan (Rp) Biaya (Rp)

Peralatan Penunjang

PCB double layer (10x20) cm 2 buah 20.000 40.000

Konektor antenna 2 buah 95.000 190.000

Access point TL-WA7210N 2 buah 520.000 1.040.000

Timah 1 gulung 20.000 20.000

Kabel koaksial (6 m) 1 buah 3.500 21.000

Tiang tripod 1 buah 150.000 150.000

Antena Parabola 1 buah 200.000 200.000

Total 1.661.000

10

DAFTAR PUSTAKA

Hidayatulloh, Arif. (2013). Perancangan Dan Realisasi Antena Reflektor Parabola Dengan

Feed Point Mikrostrip Untuk Stasiun Bumi Satelit Nano Iinusat-1. Tugas Akhir

Institut Teknologi Telkom.

Junita, Rati. (2013). Infrastruktur Jaringan Wi-Fi (Wireless Fidelity). Palembang. Universitas

Bina Darma.

Ramadhan, Faishal. (2015). Perancangan Dan Realisasi Antena Mikrostrip Array Patch

Segitiga Sama Sisi Untuk S-Band Transmitter Satelit Mikro. Bandung. Universitas

Telkom.

Yurandi, Nugraha. (2013). Perancangan Dan Implementasi Reflector Antena Wifi Dengan

Frekuensi 2,4 GHz. Bandung. Jurnal Reka Elkomika.