RANCANG BANGUN ANTENA RADIAL LINE SLOT ARRAY (RLSA) PADA FREKUENSI 5,8 GHz DENGAN SPESIFIKASI 16 dBi PATCH OUTDOOR ANTENNA

Ujicoba Antena RLSA

Safrizal hasbi, DR.Teddy Purnamirza, ST., M.Eng, Mulyono, ST.,MT

Abstrak

Penelitian ini  bertujuan untuk merancang, mensimulasi dan memfabrikasi antena Radial Line Slot Array (RLSA) pada frekuensi 5,8 GHz dengan meniru spesifikasi di pasaran, yaitu 16dBi patch outdoor antenna.  Kemudian antena ini di simulasi dengan software simulasi  Computer Simulation Technology –Studio Suite 2010 sampai dengan 60 data berdasarkan spesifikasi. Hasil simulasi terpilih gain 17dB, diameter lingkaran 127mm  dan beamsquint 63⁰. Dilanjutkan proses fabrikasi dan ujicoba dengan mengukur pola radiasi, polarisasi dan transfer data, dengan perangkat tambahan dua buah router TL-WA7501N. Hasil pengukuran dianalisa dengan membandingkan hasil simulasi CST, didapatkan  pada pengukuran  pola radiasi (beamsquint) 62⁰ dengan RSSI 58 dB serta gain 16.952 dBi. Untuk ujicoba transfer data ukuran file video 998 Mb dihasilkan waktu tranfer + 1 menit, kecepatan maksimal 88Mbps & minimal 28 Mbps, dan juga ujicoba router tanpa antena RLSA. Sehingga kesimpulan didapatkan hasil pengukuran mendekati hasil simulasi serta memiliki perbedaan gain 2 dB  dan ukuran yang lebih baik dari patch outdoor antenna.

BAB I PENDAHULUAN

Latar Belakang

Sekarang ini tengah dikembangkan jenis antena baru yaitu Radial Line Slot Array (RLSA), antena ini memiliki beberapa kelebihan pada fisik yaitu bentuk  bulat dan datar serta memiliki penopang bagian belakang (feeder), antena ini juga memiliki gain yang sebanding dengan antena parabola.

Antena Radial Line Slot Array (RLSA) telah berhasil diteliti dan dikembangkan seperti pada frekuensi berkisar 12 GHz untuk televisi satelit Ku-Band, untuk penggunaan TV Satelit Direct Broadcast Satellite (DBS) (Voon Sze Chee, 2006). Setelah dilakukan penelitian pada TV Satelit, baru beberapa peneliti mencoba pada komunikasi WLAN dengan menggunakan antena kecil yang akhirnya timbul masalah baru yaitu terjadi penurunan performansi dikarenakan koefisien refleksi tinggi. Kemudian Purnamirza yang salah satu Dosen Teknik Elektro di UIN Suska Riau dengan Disertasi Very Small Aperature Radial Line Slot Array Beamsteering Antenna pada tahun 2013, berhasil mengembangkan suatu teknik baru yang bernama teknik extreme beamsquint dan Flame Retardant 4 (FR4) (Purnamirza, 2013). Dimana, teknik tersebut bisa mengatasi masalah koefisien refleksi yang tinggi pada antena VSA-RLSA kecil. Sebuah prototype dengan judul beamsteering Very Small Aperature (VSA)-Radial Line Slot Array (RLSA), antena yang memiliki kemampuan untuk pengarahan menjadi empat arah azimuth (90⁰, 180⁰, 270⁰, 360⁰) (Purnamirza, 2013).

Perkembangan selanjutnya, antena Radial Line Slot Array (RLSA) ini akan   diaplikasikan pada Wireless–Local area network (WLAN) dengan menggunakan antena Radial Line Slot Array (RLSA) kecil, Mengingat, antena ini masih dalam tahap berkembang di Indonesia khususnya UIN Suska Riau, dan juga membangun sebuah antena RLSA kecil nantinya  digunakan pada frekuensi 5,8 Ghz. Maka dari itu, sebagai kelanjutan dari pengembangan antena Radial Line Slot Array (RLSA) kecil, penulis tertarik untuk membuat antena Radial Line Slot Array (RLSA) kecil yang mana salah satunya meniru karakteristik  yang ada di pasaran, yaitu 16 dBi Patch Outdoor Antenna.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Penelitian Terkait

Akhir–akhir ini penggunaan antena Radial Line Slot Array (RLSA) dalam  aplikasi  komunikasi  rangkaian Wireless dari titik ke titik telah menggantikan  sebelumnya, yaitu aplikasi Direct Broadcast from Satellite (DBS) dan Direct-To-Home (DTH) (Voon Sze Chee, 2006). Antena Radial Line Slot Array (RLSA) mempunyai gandaan yang tinggi, sekaligus menjadikannya sebagai antena yang paling sesuai untuk dipilih. Beberapa kajian telah  dijalankan secara bersamaan, bertujuan untuk mereka membuat satu antena RLSA yang beroperasi pada frekuensi tertentu, menurut Muhammad Ishak, “Di Negara seperti Malaysia, frekuensi 2.4 GHz dan 5.8 GHz dikenali sebagai  Industrial, Scientific and Medical (ISM) Radio Bands. Dua frekuensi tersebut adalah yang paling sering digunakan dalam jalur Industrial, Scientific and Medical (ISM), memandang perlu untuk menggunakannya. Bagaimanapun antena Radial Line Slot Array (RLSA)  sekarang lebih banyak digunakan hanya beroperasi pada frekuensi 5.8 GHz saja (Muhammad Ishak Bin Abdul Suku, 2011)”.

Teori Dasar Radial Line Slot Array (RLSA)

Teori dasar antena Radial Line Slot Array (RLSA) termasuk struktur, teori bagaimana antena RLSA bekerja, serta beberapa teori untuk merancang antena RLSA.

Struktur RLSA Antena       

Struktur antena radial line slot array (RLSA) terbagi dalam beberapa lapisan. Pertama : Bagian depan tembaga atau kuningan yang berbentuk bulat (antena RLSA) yang berisi slot-slot, dan dari slot–slot tersebut akan memancarkan sinyal melalui celah-celah slot sehingga membentuk array. Kedua : Cavity terletak diantara pelapis bagian depan dan belakang tembaga, dan juga tidak terdapat slot pada cavity dan tidak terbuat dari bahan tembaga sehingga tidak menganggu sinyal, cavity yang berbahan dasar polypropelene campuran plastik dan mempunyai nilai dialektric dengan permiktivity 2.41 mm serta ketebalan 8 mm, dengan memiliki ketebalan 8mm menjadikan antena RLSA kuat dan tidak bisa menjadi lentur, mengingat ketebalan tembaga pada bagian depan (RLSA) hanya 0.1mm. Ketiga : bagian belakang (tembaga) ini hanya pelapis dari cavity. Pada struktur ini juga tidak terdapat slot-slot hanya tembaga datar dan bulat pada antena RLSA.

BAB III  METODOLOGI PENELITIAN

Jenis Penelitian

Penelitian ini, menggunakan jenis penelitian kuantitatif, Metode penelitian kuantitatif  merupakan salah satu jenis penelitian yang spesifikasinya adalah sistematis, terencana, dan terstruktur dengan jelas sejak awal hingga pembuatan desain penelitiannya. Definisi lain menyebutkan penelitian kuantitatif adalah penelitian yang banyak menuntut penggunaan angka, mulai dari pengumpulan data, penafsiran terhadap data tersebut, serta penampilan dari hasilnya. Demikian pula pada tahap kesimpulan penelitian akan lebih baik bila disertai dengan gambar, table, grafik, atau tampilan lainnya. (Sugiyono, 2012).

Penelitian ini bisa dikategorikan sebagai penelitian kuantitatif. Dimana, penelitian ini membuat sebuah antena radial line slot array (RLSA) dari peneliti sebelumnya dan teori-teori yang ada. Setelah menentukan spesifikasi yang berada di pasaran, kemudian dilanjutkan simulasi, fabrikasi dan pengukuran (ujicoba). Dari hasil pengukuran maka akan dilakukan perbandingan apakah hasil simulasi dan ujicoba mendekati ataupun memiliki hasil yang sama.

TAHAPAN PENELITIAN 

Flowchat Penelitian

Pada hasil simulasi menggunakan CST-MWS 2010, diameter lingkaran yaitu 127 mm, P0 14 adalah jumlah element radiator di ring pertama atau beamsquint. Sementara pada beamsquint yaitu didapatkan pada 63⁰. Gain tertinggi dari jumlah 60 data simulasi yaitu 17 dBi. Sehingga bandwidth yang dihasilkan melalui simulasi CST – MWS 2010 ⁺ 0,94 Ghz dan angular 25.5.  

Untuk melihat hasil detail simulasi dengan menggunakan CST- MWS 2010.

BAB IV HASIL  DAN UJI COBA

Parameter Perancangan antena : Dengan berdiameter 127 mm dan sudut 63­⁰ ini yang digunakan pada antena RLSA, untuk gain yang diambil dari tertinggi dari jumlah simulasi yang dilakukan, sehingga menghasilkan bandwidth 940 Mhz melalui CST.

Hasil Simulasi menggunakan CST – MWS 2010. 

Parameter Bandwidth antena RLSA

a.        Pada sumbu y menghitung domain waktu (magnituda) dari Sinyal 10%  dengan hitungan -10 - -2 ke atas itu sinyal yang di pantulkan atau dari titik hitam ke atas.

b.      Pada sumbu x adalah menghitung domain frekuensi dengan satuan Ghz. Sinyal 90% dengan hitungan -10 - -20 ke bawah adalah sinyal yang di pancarkan untuk mendapatkan jumlah dBi,

Hasil Fabrikasi

 

Hasil Uji Coba Pola radiasi

Pola radiasi adalah menghitung sudut kemiringan pada antena RLSA, Pada ujicoba ini memulai dengan menghitung dari 0⁰ sampai dengan 360⁰, menggunakan cara manual yaitu mengukur pola dengan bujur sangkar yang diletakkan pada permukaan tanah atau memberikan suatu bantalan pada tiang kaki antena RLSA.

 

  

Pada garis merah data yang berbentuk lingkaran sebagai hasil simulasi CST, sementara pada warna biru data hasil ujicoba pola radiasi (beamsquint), dan warna hijau garis pembatas dari titik yang telah dikurangi pada hasil beamwidth . dimana beamwidth titik daya yang ditransmisikan dikurangi 3 dari data maksimum dan minimum. Hasil tertinggi dari plot gain tertinggi yaitu 16.952 – 3 dengan hitungan maksimum dan minimum. Untuk menurun yaitu pada beamsquint 56⁰ dengan data beamwidth -3.00 -   -0.68, dan maksimum pada beamsquint 70⁰ dengan data beamwidth -3.00 - -1.21.

Uji coba Polarisasi

Bahwasanya dari hasil pengukuran polarisasi, dari titik 0⁰ dan 360⁰ mempunyai nilai tertinggi dan sama, ini membuktikan pada antena RLSA terpolarisasi linier

  

Hasil Uji Coba Transfer Data

 

Dengan file yang ukuran 998Mb membutuhkan waktu kurang 1 menit proses pengiriman data dengan antena RLSA dengan kecepatan maksimal 88 Mbps, di mana trafik warna biru muda sebagai transfer data, sedangkan pada trafik ungu hanya pada data terima. Sedangkan tanpa menggunakan antena eksternal membutuhkan waktu pengiriman 3 (tiga) menit, pengukuran waktu melalui manual dengan menggunakan stopwatch di handphone.

5.1.            Kesimpulan

Berdasarkan tujuan penelitian yang terdapat di bab I maka kesimpulan dalam  membuat antena radial line slot array (RLSA) pada frekuensi 5,8 dengan spesifikasi 16 dBi patch outdoor antenna dapat disimpulkan sebagai berikut:

1.    Berdasarkan hasil pengukuran dilapangan. Melalui ujicoba hasil polarisasi, pola radiasi  dan transfer data mendekati dengan hasil simulasi.

2.    Antena RLSA memiliki gain yang lebih baik dibandingkan dengan patch outdoor antenna dengan perbedaan 2 dBi dan hanya berukuran diameter 127mm, ketebalan 8.2 mm dan berat 0.5 kg. Sementara antena patch outdoor antenna yang berukuran dimensi 263mm x 192mm, berat 1.05 Kg dan ketebalan 44mm.  .

3.    Untuk transfer data, antena radial line slot array (RLSA)  dengan menggunakan router memiliki hasil yang lebih baik dibandingkan antena RLSA tanpa router.

4.    Pada antena radial line slot array (RLSA) ini bisa bekerja dengan baik pada frekuensi 5,8 Ghz.

5.2.            Saran

Pada penelitian ini, masih terdapat kekurangan baik secara teori maupun hasil . tentu dalam penyempurnaan dan kemajuan penelitian kedepannya pada report sebelumnya, maka diperlukan pengembangan lebih lanjut baik lagi baik dari simulasi, fabrikasi, ujicoba, analisa serta menggunakan waktu jangka panjang, mungkin perlu pengembangan seperti berikut :

1.      Disarankan pada penelitian selanjutnya dalam penyatuan seluruh komponen terutama pemasangan feeder karena beberapa masalah  bisa saja terjadi jika dalam pemasangan tersebut tidak dilakukan dengan hati-hati.

2.      Perlu pengembangan dalam pembuatan antena radial line slot array (RLSA).

Perlunya perbanyak referensi dan pengembangan teknik yang lain pada antena radial line slot array (RLSA) mengingat antena ini masih baru di kembangkan, terutama Indonesia.

 Mahasiswa : Safrizal Hasbi (10855003042)

Dosen Pembimbing : Dr. Teddy Purnamirza, ST. M. Eng 

Dosen Pembimbing II : Mulyono, ST., MT

Dosen Penguji  : Fitri Amillia, ST., MT

Dosen Penguji II : Sutoyo, ST., MT