Antena yagi

antena yagi

Sebelum kita berbicara tentang antena Yagi atau antena pengarah marilah kita menengok
terlebih dahulu antena isotropic. Antena isotropic adalah antena yang memancarkan radiasi ke
segala jurusan ke samping, ke atas dan ke bawah dengan kuat pancaran yang sama. Apabilka kita
gambarkan pola radiasinya maka akan berbentuk bola. Antena ini tidak pernah ada, ini hanya
digunakan untuk pembicaraan theoritis.
Antena isotropic ini berbeda dengan antena omni directional, antena omni directional
mempunyai kuat pancar yang sama ke segala penjuru mata angin akan tetapi ke atas dan ke bawah
tidak sama. Antena vertikal ¼ Lambda mempunyai sifat ini.
Untuk keperluan terutama komunikasi jarak jauh dan tidak diperlukan QSO dengan
stasiunstasiun
yang berada di berbagai jurusan, maka sering diperlukan antena pengarah agar
pancaran pada arah yang dikehendaki menjadi lebih besar. Tentu saja mengandung konsekuensi
bahwa pancaran ke arah yang lain menjadi relatif mengecil.
POLA 1
POLA 2
TITIK A
POLA PANCARAN
Gambar 1
Kita perhatikan gambar 1, pola 1 adalah pola pancaran antena dipole. Bila pada antena
dipole diberikan sebuah reflektor dan director, maka akan kita peroleh pola pancaran seperti
tergambar pada sebagai pola 2. Pancaran ke satu arah akan menjadi lebih jauh sedangkan pancaran
ke jurusan lainnya akan menjadi jauh lebih kecil.
Antena pengarah dikatakan mempunyai gain, yang dinyatakan dalam dB. Gain adalah
perbandingan logarithmik antara power antena dibandingkan dengan dipole ½ Lambda. Apabila
sebagai pembanding digunakan antena isotropic, maka gain dinyatakan dalam dBi. Misalnya
antena dipole ½ Lambda mempunyai gain sebesar +2.1 dBi terhadap isotropic. Akan tetapi pada
umumnya gain suatu antena yang digunakan pembanding adalah dipole ½ Lambda.
Misalnya power suatu antena pada titik A (periksa gambar 1) adalah Pa sedangkan power
dipole ½ Lambda di tempat itu sebesar Pd , maka gain antena :
Gain = 10 log10 Pd / Pa dB
Mengukur gain suatu antena praktis tidak pernah dilakukan karena untuk pekerjaan ini
diperlukan suatu sangkar Farraday yang cukup besar. Misalnya untuk penelitian gain antena 35
CM perlu sangkar Farraday sebesar 6 x 6 x 6 meter. Makin rendah frekuensi makin besar ukuran
sangkar Farraday, hal ini tentu memakan biaya yang sangat besar.
Perbandingan kuat pancaran ke arah depan dengan arah belakang disebut front to back
ratio. Sedangkan perbandingan kuat pancaran ke depan dengan kuat pancaran ke arah samping
disebut front to side ratio. Untuk mengetahui keberhasilan kita membuat antena pengarah, secara
praktis dapat kita amati dari front to back rationya. Makin besar front to back ratio menandakan
makin baiknya pengarahan antena tersebut dan umumnya front to side rationya juga menjadi
makin kecil. Dalam praktek kita tidak pernah mengukur besarnya gain antena.
Standing Wave Ratio (SWR)
Sebelum melangkah lebih jauh, kita akan menconba memberiak gambaran mengenai
standing wave ratio. SWR ini harus diamati ada waktu kita memasang antena untuk mendapatkan
hasil yang baik dan menjaga awetnya perangkat transceiver.
Apabila sepanjang feeder line ada gelombang listrik yang mengalir dari transceiver ke
antena dan tidak ada aliran balik dari antena ke transceiver, maka gelombang listrik tersebut, baik
voltagenya maupun arusnya akan tetap besarnya. Akan tetapi apabila ada arus balik yang, maka
arus balik ini akan mengadakan interferensi dengan arus yang pergi ke antena. Sehingga arus yang
mengalir sepanjang feeder line tadi pada suatu saat tertentu menjadi membesar dan pada suatu saat
berikutnya menjadi mengecil.
Perbandingan antara arus maksimum dengan arus minimum atau perbandingan antara
voltage maksimum dengan voltage minimum in disebut Standing Wave Ratio (SWR)
Standing Wave Ratio ini besarnya tergantung dari besarnya arus balik, makin besar
arus balik maka SWR menjadi makin besar pula. Adanya standing wave pada feeder line
ini tidak dikehendaki karena hal ini memberikan indikasi adanya mismatch. Arus balik ini
akan masuk ke final dan ditransformasikan menjadi panas, dimana panas ini bila cukup
tinggi akan dapat merusak final.
Untuk mengukur besarnya SWR suatu transmission line yang menghubungkan
transceiver dan antena digunakan SWR METER yang berisi swr bridge. Contoh suatu
SWR meter terdapat pada gambar 2, biasanya alat semacam ini dilengkapi dengan power
meter dan field strength meter.
10
1 2 4
8
6
SWR
SET
0
1
1.5 2 3 100
2
40
80
60
WATT
0
0
20
4
10
6 8
LEVEL
PRW
SWR
10W/FWD
100W/REF
Noponiki
SWR AND POWER METER
SWR AND POWER METER
Gambar 2
Field strength meter digunakan untuk mengukur kuat pancar transceiver dengan
antena tertentu suatu antena. Kuat pancar diukur pada suatu jarak tertentu dan arah
tertentu, selanjutnya dibandingkan dengan kuat pancar pada arah lain. Ini dapat digunakan
untuk mengukur besarnya front to back ratio.
Dummy Load
Untuk melakukan penguran SWR pada suatu feeder line, maka pada ujung feeder line
diberikan suatu dummy load sebagai pengganti antena. Dummy load ini berfungsi menyerap RF
yang masuk kepadanya sehingga tidak terjadi RF balik dari luar feeder line (coaxial cable), dengan
demikian SWR feeder line dapat diukur secara murni.
DUMMY LOAD
Gambar 3
Distribusi tegangan dan arus.
Apabila kita ingin melihat suatu gambaran menganai arus dan tegangan pada suatu antena
dipole, maka distribusi tegangan dan distribusi arus sepanjang antena dapat dilihat pada gambar
berikut ini.
DIPOLE 1/2 LAMBDA
VOLTAGE
ARUS
VERTIKAL 1/4 LAMBDA
VOLTAGE
ARUS
DISTRIBUSI TEGANGAN DAN ARUS
Gambar 4
ANTENA YAGI UNTUK HF
Antena pengarah yang dibahas dalam tulisan ini adalah antena Yagi. Antena ini ditemukan
oleh Dr. H. Yagi dari Tokyo Univesity pada tahun 1926. Antena Yagi yang paling sederhana
adalah antena 2 elemen yang terdiri atas satu radiator atau driven elemen dan satu elemen parasitik
sebagai director dengan spacing sekitar 0.1 l. Power gain dapat mencapai sekitar 5 dB dengn front
to back ratio sebesar 7 sampai 15 dB. Gain akan menjadi sedikit lebih rendah apabila parasitik
elemen tersebut dipasang sebagai reflektor.
Untuk bandband
10 30
meter, bahan elemen dapat dari tubing aluminium sehingga
memungkinkan untuk diputarputar
arahnya.
Akan tetapi untuk band 160 meter atau 80 meter, tubing aluminium menjadi tidak praktis
karena terlalu panjang sehingga kurang kuat, lebih praktis digunakan kawat dengan konsekuensi
tidak dapat diputar arah.
Panjang elemen Yagi dipengaruhi oleh diameter elemen dan adanya sambungansambungan.
Baik diameter elemen maupun banyaknya sambungan akan memberikan pengaruh
terhadap kapasitansi antar elemen, seperti kita ketahui bahwa dua logam yang terletak sejajar
tersebut akan merupakan suatu kapasitor.
Rumus perkiraan untuk menghitung panjang elemen dan spacing antena Yagi dua elemen
adalah sebagai berikut :
Driven elemen 145 / f (dalam MHz) meter.
Director 137 / f (dalam MHz) meter.
Spacing 36.6 / f (dalam MHz) meter
Elemen antena Yagi untuk band 20, 17, 15, 12 dan 10 meter lebih praktis dibuat dari
bahan tubing aluminium, sehingga dapat diputarputar
dengan menggunakan rotator yang
digerakkan dengan listrik atau rotator yang digerakkan dengan tangan.
Tubing yang diperlukan untuk membuat antena ini adalah tubing aluminium yang tebal
yang disusun secara teleskopik, ialah ditengah diameter besar makin ke ujung diameter makin
mengecil, agar antena tersebut tidak menjadi terlalu melengkung ke bawah pada ujungujungnya.
Untuk antena 10 meter, elemen dapat dibuat dari tubing diameter ½ inch dan ¾ inch, untuk 20
meter dengan diameter ¼, ½ h, ¾ dan 1 inch.
DRIVEN
DIRECTOR
TALI NYLON
TALI NYLON
ISOLATOR
BAMBU
ANTENA YAGI DUA ELEMEN KAWAT (80 MATER)
Gambar 5
Mengenai diameter tubing dapat dicobacoba
sendiri oleh rekanrekan
amatir sehingga
didapatkan performance yang cukup baik, mengingat tersedianya tubing aluminium di pasaran
pada masingmasing
tempat.
Antena untuk band band 20 sampai 10 meter dapat dibuat dengan 3 elemen, yaitu driven
elemen, satu reflektor dan satu director. Power gain antena tergantung pada spacing antar elemen,
dengan spacing 0.15 l antena ini diharapkan akan memeberikan gain sebesar sekitar 8 dB dengan
front to back ratio antara 10 sampai 25 dB.
ANTENA YAGI TIGA ELEMEN
Gambar 6
Panjang elemen dan spacing antar elemen dapat diperhitungkan dengan rumus sebagai
berikut ini :
Reflektor elemen153 / f (dalam MHz) meter.
Driven elemen 144 / f (dalam MHz) meter.
Director 137 / f (dalam MHz) meter.
Spacing 36.6 / f (dalam MHz) meter
Elemen antena Yagi di atas masih dapat ditambah lagi menjadi 4 elemen dengan
menambahkan satu director akan tetapi panjang elemennya perlu diubah.
Seperti telah diutarakan di atas, power gain antena tergantung pada spacing antar elemen
atau dapat dikatakan panjang boomnya. Dengan panjang boom 0.45 l antena 4 elemen Yagi
diharapkan akan memeberikan gain sebesar sekitar 9.5 dB sampaiu 10 dB dengan front to back
ratio antara 15 sampai 25 dB.
Apabila kita perhatikan antara penambahan jumlah elemen dan tambahan power gainnya,
maka terlihat bahwa antena dengan 3 elemen dapat dipandang merupakan jumlah elemen yang
paling optimal. Tambahan jumlah elemen berikutnya makin tidak memberikan angka yang berarti.
Untuk antena Yagi empat elemen, perhitungan panjang elemen serta spacingnya dapat
menggunakan tabel sebagai berikut :
Reflektor elemen153 / f (dalam MHz) meter.
Driven elemen 144 / f (dalam MHz) meter.
Director 1 137 / f (dalam MHz) meter.
Director 2 135 / f (dalam MHz) meter.
Spacing 36.6 / f (dalam MHz) meter
Perlu diperhatikan sekali lagi bahwa diameter tubing, panjang masing bagian elemen, serta
ketinggian antena akan sangat berpengaruh terhadap kepanjangan elemen Yagi. Rumus tersebut di
atas akan memberikan panjang theoritis yang masih perlu koreksi lingkungan.
Dalam praktek di lapangan, rekanrekan
amatir radio diharapkan mengadakan banyak
percobaan, sehingga akan didapatkan hasil yang paling baik disesuaikan dengan bahan yang
dipergunakan serta kondisi lingkungan ditempat masingmasing.
Suatu antena yang sudah diset
baik di suatu lokasi, bila dipasang di lain lokasi bisa menjadi kurang baik.
GAMMA MATCH
Untuk driven elemen, disamping menggunakan dipole seperti yang diuraikan di atas, dapat
pula menggunakan driven elemen dengan Gamma Match. Pada elemen dengan gamma match ini
elemen tidak dibagi dua akan tetapi utuh dan pada feed point diberikan suatu matching device
tersebut. Pada prinsipnya gamma match merupakan LC
circuit.
a
b
3/4 INCH 1/4 INCH c
DRIVEN ELEMENT
isolator
inner feeder line
outer feeder line
BOOM disambung dengan
disambung dengan
GAMMA MATCHING DEVICE
Gambar 7
Peralatan yang merupakan bagianbagian
untuk membuat gamma matching device bisa
didapatkan di pasaan. Panjang a sekitar 50 CM dan panjang c sekitar 10 CM sedangkan panjang b
dicari pada saat kita melakukan matching ( antara 100120
CM) sehingga didapatkan SWR yang
baik. Ukuran gamma matching device tersebut di atas dapat dipergunakan pada driven element
untuk band dari 10 sampai 20 meter.
ANTENA YAGI UNTUK VHF
Antena Yagi untuk band VHF 2 meteran biasanya elemennya dibuat lebih banyak untuk
mendapatkan gain yang memuaskan penggunanya. Walaupun disadari bahwa penambahan director
makin banyak makin memberikan tambahan gain yang makin kecil, akan tetapi karena ujud fisik
antena tersebut kecil dan ringan, maka penambahan elemen yang banyak tidak mempunyai
dampak buruk bagi ketahanan boom dan ketahanan terhadap tiupan angin serta jumlah bahan yang
dipakai.
Seperti halnya dengan antena Yagi untuk HF, maka driven element dapat berupa dipole,
akan tetapi kebanyakan menggunakan gamma matching device. Untuk band 2 meteran, demensi
gamma matching device dibuat lebih kecil, seperti terlihat pada gambar 5. Sedangkan bahan untuk
elemen dapat digunakan tubing aluminium dari ¼ inch dan tidak perlu dibuat teleskopik.
Untuk VHF 2 meteran, konfigurasi elemenelemen
dibuat tegak untuk mendapatkan
polarisasi vertikal. Yang perlu diperhatikan disini adalah feeder line harus diatur sedemikian
sehingga tegak lurus dengan arah bentangan elemen. Feeder line dapat ditarik kearah belakang
mengikuti boom atau dapat juga ditarik tegak lurus dengan boom dan tegak lurus pula dengan
bentangan elemen.
Gambar 8 adalah suatu contoh antena Yagi untuk VHF 2 meter dengan 7 elemen, terdiri
atas driven element, reflektor dan 5 buah director.
Selanjutnya rekanrekan
amatir bisa mengadakan modifikasi mengenai spacing dari
masingmasing
elemen serta panjang masingmasing
directornya untuk memperoleh performance
yang paling bagus. Disarankan bahwa setiap kita mengadakan modifikasi, maka spasifikasi yang
lama janganlah dibuang tetapi dicatat, sehingga misalnya hasil modifikasinya kurang memuaskan,
kita masih dapat kembali pada spesifikasi terdahulu.
c
1/4 INCH
26 CM
47 CM 46 CM 45 CM 43.5 CM
51 CM
43.5 CM 42 CM
1/4 INCH 1/4 INCH 1/2 INCH 1/4 INCH
1/4 INCH
1/4 INCH
26 CM 26 CM 26 CM 26 CM 26 CM
REFLEKTOR
DRIVEN DIR 1 DIR 2
DIR 3 DIR 4 DIR 5
ANTENA YAGI 2 METERAN
Gambar 8
Apabila kita perhatikan antenaantena
buatan pabrik maka panjang serta spacing elemenelemen
beragam. Dengan mempelajari antenaantena
buatan pabrik tersebut rekanrekan
amatir
radio bisa mendapatkan inspirasi untuk membuat modifikasi sehingga dicapai performance yang
lebih baik.
Untuk pembuatan matching device, berikut ini diberikan contoh pembuatan gamma match
untuk VHF 2M yang cocok digunakan pada antena seperti terdapat pada contoh pada gambar 8 di
atas. Gambar 8 hanyalah sekedar memberikan contoh salah satu cara membuat gamma matching
device, rekanrekan
amatir radio diharapkan dapat mengadakan modifikasi sehingga dapat
ditemukan device yang lebih bagus lagi.
1/4 INCH
DRIVEN ELEMENT
9 CM
15 CM
coax RG58/
U dikupas outernya
inner feeder line
outer feeder line
BOOM
5 CM
GAMMA ROD
BRACKET
GAMMA MATCHING DEVICE VHF 2M
Gambar 9
Matching dilakukan dengan mengatur gamma rod dan bracket sehingga didapatkan SWR
yang baik. Menggerakkan bracket berarti mengatur induktansi dan menggerakkan rod berarti
mengatur kapasitansi. Antara gamma rod dan inner coaxial membentuk suatu kondensator, nilai
kapasitansinya ditentukan oleh panjang coaxial cable dalam gamma rod.
Selain antena Yagi yang telah banyak dibahas disini, beberapa jenis antena pengarah yang
lain banyak juga digemari, misalnya antena Quad Beam, Log Periodic dan sebagainya.
Pos ini dipublikasikan di Elektronik. Tandai permalink.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s