1
PERANCANGAN ALAT BANTU PENGUKURAN OTOMATIS POLA
RADIASI,POLARISASI, GAIN , DAN DIREKTIVITAS PADA
ANTENA Hendrik Dwi P Amd
1, DR. Heroe Wijanto Ir.,MT
2, Agus Dwi Prasetyo., S.T
3
Jurusan Teknik Telekomunikasi Institut Teknologi Telkom, Bandung [email protected],
Abstrak
Antena merupakan media telekomunikasi nirkabel yang digunakan sebagai transponder atau mengubah
sinyal listrik menjadi menjadi sinyal elektromagnetika. Jenis-jenis antena terdiri dari beberapa macam,
tergantung dari bentuk dan beberapa karakteristik yang diinginkan. Untuk memenuhi karakteristik yang
diinginkan maka diperlukan adanya pengukuran yang dibagi menjadi dua, yaitu pengukuran luar dan
pengukuran dalam. Pengukuran luar yang dilakukan laboratorium antenna IT Telkom meenggunakan metode
free space ranges. Pada pengukuran tersebut penuis menganggap bahwa tingkat akuisisi yang dilakukan
kurang maksimal karena masih dilakukan secara manual. Pada penelitian kali ini penulis membuat sebuah
pengukuran otomatis menggunakan bantuan mikrokontroller AVR Atmega8535 yang digunakan untuk
melakukan pengukuran diagram arah pola radiasi dan polarisasi sebuah antena penerima. Mikrokontroller
yang dirancang, digunakan untuk mengatur putaran motor stepper untuk memutar antena. Software Visual
Basic 6.0 digunakan untuk mengolah data yang terukur pada mikrokontroller. Hasil pengukuran
direpresentasikan dalam grafik polar dan rectangular. Dari hasil analisa, pembangkitan data pengukuran
random ATMega8535 yang dilakukan menunjukkan bahwa pengukuran yang dilakukan layak digunakan
untuk praktikum pengukuran luar laboratorium Antena IT Telkom.
Kata kunci : antena, pola radiasi, polarisasi, otomatis
Abstract
The antenna is a wireless telecommunications medium that is used as a transponder or convert electrical
signals into a signal electromagnetics. The types of antennas consist of some sort, depending on the shape
and some of the desired characteristics. To meet the desired characteristics, it is necessary that the
measurement is divided into two, namely the outdoor measurements and indoor measurement.
Measurements were carried out laboratory IT Telkom using antenna free space method ranges. In these
measurements the author assume that the acquisitions made less than the maximum because it is still done
manually. At the final time, the author makes an automatic measurement using AVR microcontroller
Atmega8535 that is used to make the measurement chart direction and polarization of the radiation pattern
of an antenna receiver. The designed microcontroller, used to set the rotation stepper motor to rotate the
antenna. Visual Basic 6.0 is used to process the data measured on the microcontroller. The measurement
results are represented in rectangular and polar graphs. From the analysis, the generation of random
measurement data ATMega8535 conducted showed that measurements made unfit for use outside of the
laboratory measurement lab Antenna IT Telkom.
Keywords: antenna, the radiation pattern, polarization, automatic
1. Pendahuluan
Alat ukur merupakan salah satu media yang
sangat penting untuk menentukan dan
memastikan spesifikasi sebuah alat. Antena
merupakan contoh alat yang memiliki banyak
spesifikasi yang harus dipenuhi. Spesifikasi yang
harus dipenuhi antara lain adalah gain,
direktivitas, SWR, impedansi, pola radiasi dan
lain-lain. Pada dasarnya pengukuran spesifikasi
antena dibagi menjadi dua yakni pengukuran luar
dan pengukuran dalam. Laboratorium antenna IT
Telkom melakukan pengukuran luar dengan
menggunakan metode NF/FF, namun dalam
melakukan pencuplikan hasil pengukuran masih
menggunakan cara manual. Dalam hal ini system
akuisisi data yang dilakukan akan sangat buruk
karena factor ketelitian setiap pengukuran
berbeda-beda.
2. Dasar Teori
2.1 Teknik Pengukuran Antena
Teknik pengukuran antena digunakan
berkaitan dengan lingkungan yang berpengaruh
pada spesifikasi antena yang harus dipenuhi saat
pengukuran. Berdasarkan medan ukur, dibagi
menjadi dua yaitu medan refleksi dan medan
ruang bebas[z]
. Medan refleksi terdiri dari medan
2
langsung dan pantul membentuk penurunan yang
kecil simetris ke tepi. Desain medan ukur refleksi
cukup kompleks dan tergantung pada koefisien
refleksi tanah. Parameter desain utamanya adalah
menentukan ketinggian AUT ( Antenna Under
Test ). Medan ruang bebas dibagi menjadi tiga
jenis yaitu Outdoor Free Space Ranges, Indoor
Free Space Ranges, Near Field - Far Field
Method.
2.1.1 Medan Ruang Bebas
Pada metode Near Field - Far Field
(NF/FF) Method, probe ukur bergerak pada
bidang datar, silinder atau bidang bola. Pola
medan jauh akan didapatkan dengan Fast Fourier
Transform. Diluar perbatasan medan reaktif,
medan radiasi pun mulai mendominasi. Perluasan
dari daerah ini mencakup jarak λ/2π < r <
2D2/λ, dimana D merupakan dimensi terbesar
antena. Diluar batas daerah medan dekat r >
2D2/λ atau r > 10λ (kriteria untuk antenna
kecil), vektor poynting hanya bernilai real/nyata
(hanya mengandung medan radiasi) dan hanya
mempunyai 2 komponen dalam koordinat
spheris/bola (θ,φ).
2.1.2 Pengukuran Pola Radiasi
Terdapat dua jenis representasi pola
radiasi,yang pertama adalah representasi secara
rectangular plot dan yang kedua adalah polar plot.
Polar plot merupakan representasi yang paling
populer karena plot ini menyediakan visualisasi
yang lebih baik dari distribusi radiasi di ruang
bebas. Biasanya peralatan rekaman dirancang
untuk grafik pola relatif. Pola dalam berbagai
antena dalam ruangan, peralatan rekaman yang
biasanya ditempatkan di sebuah ruangan yang
berdekatan ruang anechoic. Untuk menyediakan
lingkungan bebas interferensi, ruangan ditutup
selama pengukuran.
Gambar 2.5 instrumentasi pengukuran pola
radiasi[2]
Gambar diatas merupakan instrumentasi yang
dilakukan dalam melakukan pengukuran pola
radiasi. Test positioner merupakan suatu
penyangga yang dapat diputar (azimuth dan
elevasi), dikontrol, dengan indikator posisi. Pola
radiasi ditentukan dalam daerah medan jauh untuk
jarak radial dan frekuensi yang konstan. Sebuah
pola radiasi tipikal dikarakterisasi oleh sebuah
berkas pancaran utama dengan lebar berkas 3 dB
dan sidelobe pada berbagai level yang berbeda.
Gambar 2.6 pola radiasi antenna[2]
2.1.3 Pengukuran Gain, Direktivitas, dan Efisiensi
Pengukuran gain, secara esensial
membutuhkan persyaratan yang sama seperti pada
pengukuran diagram arah, namun tidak terlalu
sensitif terhadap pantulan dan interferensi EM
Untuk frekuensi di atas 1 GHz digunakan medan
ukur ruang bebas ( free space range ), sedangkan
untuk frekuensi antara 0,1 sampai 1 GHz
digunakan medan ukur refleksi ( ground
reflection range ). Pada frekuensi di bawah 0,1
GHz, dimensi antena menjadi sangat besar dan
umumnya gain langsung diukur pada tempat
operasinya. Sedangkan untuk frekuensi di bawah
1 MHz (umumnya untuk groundwave), gain tidak
biasa diukur dan yang diukur adalah medan listrik
yang dihasilkannya. Gain, direktivitas, dan
efisiensi memiliki hubungan rumus sebagai
berikut:
1. Metode Pengukuran Gain
Metode pengukuran gain dikenal
menggunakan dua cara yaitu pengukuran absolut
dan pengukuran banding relatif[X]
. Pengukuran
absolut menggunakan cara pembanding dengan
antena isotropis yaitu dengan dua antena, tiga
antena, ektrapololasi medan dekat, dan
menggunakan medan refleksi tanah. Sedangkan
pengukuran banding relatif menggunakan metode
pembanding dengan antena refrensi yang telah
diketahui gainnya seperti antena dipole /2 (
gain 2,14 dBi ) dan antena horn pyramid (12 dB
G 25 dB ) .
Pengukuran banding relatif memerlukan dua kali
pengukuran. Pertama antena yang diukur
ditempatkan sebagai penerima dengan polarisasi
yang sesuai dan daya yang diterima dicatat.
Kemudian antena referensi diukur juga dengan
cara yang sama (polarisasi, orientasi, dan posisi).
dBreffW
WdBiGdBiG
REF
RXREFAUT
log10
asDirektivitGain eff
3
2. Metode Pengukuran Direktivitas
Direktivitas biasanya diperoleh dari
perhitungan jika fungsi diagram arah diketahui
dan fungsi itu didekati dengan membuat kurva
diagram arah atas dasar pengukuran. Dengan
menghitung lebar berkas, maka pengarahan D
dapat dihitung dari :
Dengan
3. Metode Pengukuran Effisiensi
Efisiensi dapat dihitung setelah gain G dan
direktivitas D didapat dari hasil pengukuran yang
sudah dilakukan. Efisiensi dinyatakan oleh rumus
berikut :
2.1.6 Pengukuran Polarisasi
Polarisasi didefinisikan sebagai kurva yang
dijejaki oleh kuat medan listrik sesaat yang
dipancarkan oleh antena pada frekuensi tertentu
pada bidang tegak lurus arah radial[6]. Polarisasi
terbagi menjadi tiga jenis yaitu polarisasi linier,
sirkular dan ellips. Perbedaaan jenis polarisasi
didasarkan pada komponen medan listrik di arah
dan ( E dan E). Secara umum karakteristik
polarisasi antena ditentukan oleh perbandingan
sumbu (axial ratio : AR), arah putar ( CW atau
CCW ) , Right Hand (RH) atau Left Hand (LH),
dan sudut condong (tilt angle = ).
gambar 2.5 diagram polarisasi antena[6]
2.2 Motor Stepper
Motor stepper adalah perangkat
elektromekanis yang bekerja dengan mengubah
pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis
diskrit[5]. Motor stepper bergerak berdasarkan
urutan pulsa yang diberikan kepada motor.
Karena itu, untuk menggerakkan motor stepper
diperlukan pengendali motor stepper yang
membangkitkan pulsa-pulsa periodik.
bagian-bagian dari motor stepper yaitu
tersusun atas rotor, stator, bearing, casing dan
sumbu. Sumbu merupakan pegangan dari rotor
dimana sumbu merupakan bagian tengah dari
rotor, sehingga ketika rotor berputar sumbu ikut
berputar. Stator memiliki dua bagian yaitu pelat
inti dan lilitan. Plat inti dari motor stepper ini
biasanya menyatu dengan casing. Casing motor
stepper terbuat dari aluminium dan ini berfungsi
sebagai dudukan bearing dan stator pemegangnya
adalah baud sebanyak empat buah. Di dalam
motor stepper memiliki dua buah bearing yaitu
bearing bagian atas dan bearing bagian bawah.
.
Gambar 2.7 Konfigurasi Motor Stepper[5]
Pada motor stepper umumnya tertulis
spesifikasi Np (= pulsa / rotasi). Sedangkan
kecepatan pulsadiekspresikan sebagai pps (=
pulsa per second) dan kecepatan putar umumnya
ditulis sebagai ω (= rotasi / menit atau rpm).
Kecepatan putar motor stepper (rpm) dapat
diekspersikan menggunakan kecepatan pulsa
(pps).
ω = 60 𝑝𝑝𝑠
𝑁𝑝 [rotasi/menit]
Oleh karena 1 rotasi = 360º, maka tingkat
ketelitian motor stepper dapat diekspresikan
dalam persamaan (2.6) sebagai berikut.
δ = °
𝑝𝑢𝑙𝑠𝑎
δ = 1
𝑁𝑝 𝑟𝑜𝑡𝑎𝑠𝑖
𝑝𝑢𝑙𝑠𝑎 𝑥360°
δ = 360°
𝑁𝑝 [°/𝑝𝑢𝑙𝑠𝑎]
2.3 Mikrokontroller ATmega 8535
Fitur ATMega8535 Kapabilitas detail dari
ATMega8535 adalah sebagai berikut:
1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis
RISC dengan kecepatan maksimal 16
Mhz
2. Kapabilitas memory flash 8KB,SRAM
sebesar 512 byte,dan EEPROM
(Electrically Erasable Programmable
Read Only Memory) sebesar 512 byte.
3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit
sebanyak 8 channel.
4. Portal komunikasi serial (USART)
dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.
5. Enam pilihan mode sleep menghemat
penggunaan daya listrik.
BD
4
dd
f
fB sin
,
,
max
D
Geff
4
2.4 RF Power Detector LT-5504
LT 5504 adalah IC yang mampu
mendeteksi berbagai sinyal RF lebar dinamis dari -75dBm s.d +5 dBm pada range frekuensi 800
MHz s.d 2700MHz. Logaritma sinyal RF yang
terdetksi diubah menjadi tegangan DC linier.
Input IC LT5504 terdiri dari sinyal RF/IF dan
LO(local oscillator).
Rentang dinamis ultrawide dicapai saat sinyal RF
dan sinyal IF downconverter diperoleh dengan
menggunakan mixer on-chip dan sebuah LO.
Sinyal RF dan IF dijumlahkan untuk
menghasilkan akurasi linier dari tegangan DC.
gambar 2.10 LT5504[4]
2.5 Prinsip Akuisisi Data
Sistim akuisisi data dapat didefinisikan
sebagai suatu sistem yang berfungsi untuk
mengambil, mengumpulkan dan menyiapkan
data, hingga memprosesnya untuk menghasilkan
data yang dikehendaki[9]. Pada mulanya proses
pengolahan data lebih banyak dilakukan secara
manual oleh manusia. Sehingga pada saat itu
perubahan besaran fisis dibuat kebesaran yang
langsung bisa diamati oleh indra manusia.
Selanjutnya dengan kemampuan teknologi pada
bidang elektrikal besaran fisis yang diukur
sebagai data dikonversikan kebentuk sinyal
listrik, data kemudian ditampilkan kedalam
bentuk simpangan jarum, pendaran cahaya pada
layar monitor, recorder xy dan lain-lain.
3. Perancangan dan Realisasi
3.1 Blok Sistem
Dalam perancangan otomasi pengukuran
diagram arah medan dan polarisasi antena maka
pemodelannya sebagai berikut:
Gambar 3.1 blok sistem
3.1.1 Sistem Antena Penerima
Pada bagian sistem penerima antena
merupakan antena AUT penerima yang akan
diukur. Daerah antena AUT pengaruh impedansi
gandeng harus sekecil mungkin agar daya RF
yang diterima tidak terpengaruh. Dengan
menggunakan bahan non konduktor maka
diharapkan sistem penerima antenna dapat bekerja
dengan baik.
3.1.2 Sistem Penerima Daya Antena
Sistempenerima daya antenna merupakan
sebuah alat ukur berupa RF measuring receiver
dengan input dB dan dikonversi menjadi sinyal
analog berupa respon tegangan dalam volt. Jenis
RF measuring receiver yang digunakan adalah
LT5504. Konfigurasi pin yang dirancang adalah
sebagai berikut:
Gambar 3.1 konfigurasi pin LT5504[4]
3.1.3 Sistem Kendali Posisi Antenna
Sistem kendali posisi antenna merupakan
system yang digunakan untuk mengubah posisi
antenna agar dapat diketahui pola radiasi,
polarisasi, gain dan direktivitas. Untuk melakukan
pengendalian posisi antenna maka penulis
melakukan penskalaan pada putaran motor
stepper. Yaitu 1:5 artinya dalam satu kali
pengukuran diperlukan 5 kali putaran motor
stepper dan ini berlaku untuk semua jenis mode
pengukuran. Penskalaan ini bertujuan agar kinerja
motor stepper tidak terlalu berat dan skala
pengukuran menjadi lebih kecil.
Gambar 3.3 rangkaian sistem kendali motor
stepper
Rangkaian mikrokontroller diatas merupakan
system kendali yang akan digunakan dalam
mengatur putaran motor stepper. Putaran-putaran
yang dihasilkan digunakan untuk membantu
dalam pengukuran yang akan dilakukan.
Spesifikasi dari sistemminimum diatas adalah:
Sistem
antenna
penerima
Sistem
penerima daya
Antena
Sistem
pencatat
Sistem proses
data
Sistemkendali
posisi antena
5
1. IC ATmega8535 digunakan untuk
mengubah data perintah dari serial menjadi
logika-logika biner.
2. ULN2064B digunakan untuk mengubah
logika-logika biner dengan arus dan
tegangan yang lebih besar agar dapat
digunakan untuk menggerakkan motor
stepper.
3. Header 8 digunakan untuk port output
respon motor stepper.
3.1.3.1 Motor Stepper
Motor stepper digunakan untuk memutar
antenna berdasarkan logika yang diberikan
mikrokontroller. Jenis motor stepper yang
digunakan adalah HY 200 2220 0100. Dalam
perancangan tugas akhir ini penulis menggunakan
mode bipolar series. Maka konfigurasi kabel yang
digunakan dpat dilihat pada gambar dibawah ini.
3.1.3 Sistem Pencatat Data
System pencatat data merupakan system
yang digunakan untuk mengolah hasil
pencuplikan data yang diambil dari
mikrotontroller melalui komunikasi serial.
3.1.3.1 Visual Basic (VB)
Pengolahan data hasil pengukuran
menggunakan visual basic 6.0 karena tools yang
ada pada VB 6.0 mendukung untuk menerima
data dari system komunikasi serial. Disamping
mendukung system komunikasi serial, VB 6.0
juga dapat merepresentasikan pengukuran dalam
visualisasi animasi grafik pengukuran. Hal yang
perlu dirancang dalam VB 6.0 adalah sebagai
berikut:
1. System komunikasi serial
Untuk memenuhi system akuisisi data
maka diperlukan tipe-tipe transfer data yang
tersedia pada computer yang bersangkutan
juga dengan transfer data mikrokontroller,
secara signifikan dapat mempengaruhi unjuk
kerja dari system akuisisi data secara
keseluruhan.
Gambar 3.6 pengaturan komunikasi
serial VB 6.0
2. Database Microsoft access
Data hasil pencuplikan dari system
komunikasi serial akan disimpan dalam
database Microsoft access yang telah
tersedia dalam VB 6.0 . Untuk tugas akhir
ini type data yang digunakan adalah single
dan double karena type data tersebut
memiliki range yang cukup lebar ( 8bit ) dan
dapat mengakomodasi nilai decimal dan
minus. Database tersebut juga akan
ditampilkan dalam visualisasi VB 6.0 untuk
mengetahui bahwa data telah benar-benar
diterima oleh VB 6.0.
3. Grafik Pro-Essential v7
Grafik pro-essential v7 merupakan plug-
in yang perlu ditambahkan pada VB 6.0
untuk menampilkan table database Microsoft
access dalam VB 6.0. pengaturan-
pengaturan yang perlu dilakukan adalah
sebagai berikut:
a. Menambahkan component pada VB
6.0 dan yang dipilih adalah gigasoft
Pro-Essential graph v7 dan polar-
smith v7
Gambar 3.7 insert plug-in Pro-
Essential
b. Melakukan pengaturan pada window
properties atau dapat juga dilakukan
pengaturan pada design code VB 6.0
Gambar 3.8 pengaturan gigasoft Pro-Essential v7
Pengaturan – pengaturan yang dilakukan
dimaksudkan untuk mendapatkan hasil grafik
yang dapat mewakili hasil pengukuran seperti
gambar dibawah ini.
Gambar 3.9 hasil pengaturan gigasoft Pro-
Essential polar-smith v7
6
Gambar 3.10 hasil pengaturan gigasoft Pro-
Essential graph v7
3.2 Perancangan Pengukuran Pola Radiasi
Gambar 3.11 perancangan design pengukuran
pola radiasi
Gambar diatas merupakan system kerja
pengontrol perangkat keras berupa system
minimum mikrokontroller ATMega 8535 yang
digunakan pada tugas akhir ini. Daya terima pada
antena penerima sebanyak 200 data dalam satu
kali pengukuran. Sedangkan push-button back
pola radiasi digunakan untuk mengembalikan
posisi awal antenna setiap satu kali pengukuran.
Data hasil pengukuran akan diolah oleh VB
6.0 dengan menggunakan tools database acces
yang tersedia pada VB 6.0. Pengolahan data
berupa nilai numeric daya terima, rata-rata daya
terima di tiap sudut pengukuran, dan normalisasi
dari rata – rata. Dari data – data tersebut akan
dibuat grafik yang mewakili pola radiasi secara
azimuth dan elevasi sebuah antenna penerima
yang diukur.
Gambar 3.12 hasil perancangan visualisasi
pengukuran pola radiasi
Gambar 3.13 pengaturan pemilihan langkah
pengukuran
Gambar 3.13 pemilihan mode pengukuran
3.3 Perancangan Pengukuran Polarisasi
Gambar 3.14 design pengukuran polarisasi
Mode pengukuran polarisasi menggunakan
mode axial ratio pattern. Untuk melakukan
pengukuran polarisasi maka digunakan Push
button polarisasi untuk memberikan respon
tegangan ke mikrokontroller. Pengukuran dimulai
dengan menjalankan motor stepper yang khusus
digunakan untuk pengukuran pola radiasi dan
melakukan pencuplikan port ADC (analog to
digital converter) setiap 1.80
putaran motor
stepper polarisasi. Selanjutnya hasil pencuplikan
diolah menjadi data dengan panjang max 5
karakter berupa representasi daya terima pada
antena penerima sebanyak 200 data dalam satu
kali pengukuran. Sedangkan back polarisasi
digunakan untuk mengembalikan posisi awal
antenna setiap satu kali pengukuran.
Data hasil pengukuran akan diolah oleh
VB 6.0 dengan menggunakan tools database acces
yang tersedia pada VB 6.0. Pengolahan data
berupa nilai numerik daya terima, rata-rata daya
terima di tiap sudut pengukuran, dan normalisasi
dari rata – rata. Dari data – data tersebut akan
dibuat grafik yang mewakili pola radiasi sebuah
antenna penerima yang diukur. Diagram alir
pengukuran pola radiasi akan ditampilkan pada
lampiran diagram alir. Gambar dibawah ini
merupakan tampilan pengukuran polarisasi pada
VB 6.0
Putaran
3600
7
Gambar 3.12 hasil perancangan visualisasi
pengukuran polarisasi
3.4 Perancangan Pengukuran Gain Dan
Direktivitas
Untuk melakukan pengukuran gain pada
antenna diperlukan nilai maksimum dari mainlobe
pada pengukuran pola radiasi azimuth antenna
referensi dan antenna AUT. Pengukuran gain
menggunakan metode perbandingan gain.
Prosedur ini memerlukan 2 kali pengukuran.
Pertama antena yang diukur ditempatkan sebagai
penerima dengan polarisasi yang sesuai dan daya
yang diterima dicatat. Kemudian antena referensi
diukur juga dengan cara yang sama (polarisasi,
orientasi, dan posisi)[x]. untuk merealisasikannya
maka pengaturan dan perancangan yang perlu
dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Kotak dialog power AUT dan Power Reff
merupakan nilai daya yang harus diisikan
berdasarkan nilai “max value” pada saat
melakukan pengukuran pola radiasi mode
elevasi.
2. Kotak combo “choose Greff” merupakan
pilihan pemilihan antenna referensi yang
yang harus dilakukan untuk menentukan
gain antenna. Pada perancangan ini
diberikan dua pilihan yaitu “dipole” dan
“horn pyramid”. Jika memilih “horn
pyramid” maka perlu memasukkan gain
antenna horn pada kotak “insert gain horn”
mulai dari 12 s.d 25[].
3. Kotak text gain AUT merupakan tampilan
dari hasil perhitungan gain
4. Untuk mengetahui nilai direktivitas antenna
maka perlu memasukkan nilai effisiensi dari
antenna AUT.
5. Tombol command button “calculate”
merupakan proses eksekusi yang dilakukan
pada saat ingin mengetahui gain dan
direktivitas AUT.
4. Pengujian dan Analisis
Pada pengujian kali ini akan dilakukan
pengujian dari prinsip akuisisi data yang
berfungsi untuk mengambil, mengumpulkan dan
menyiapkan data, hingga memprosesnya untuk
menghasilkan data yang dikehendaki. Dalam
melakukan pengujian yang harus dilakukan
adalah memperlakukan antena yang diukur
menjadi antena penerima. Antena penerima
sebagai Elemen Absorbser (penyerap) gelombang
pembawa informasi dari media propagasi. Prinsip
dasarnya adalah:
1. Gelombang datang menembus permukaan
konduktor antena, sehingga perembesan kuat
medannya akan membangkitkan arus di
dalam konduktor
2. Jika gelombang yang menembus konduktor
membawa informasi, maka arus yang
terbangkitkan akan berisi informasi untuk
diproses lanjut agar recovered.
Tetapi dalam pengujian, data dibangkitkan dari
mikrokontroller secara random karena dalam
tugas akhir ini penulis tidak merealisasikan
detector RF(radio frequency) yang dirancang.
4.1 Pengujian Kendali Motor Stepper
Untuk mengendalikan putaran motor stepper
mode bipolar dibutuhkan setidaknya empat
input(4 channel).
Gambar 4.1 sinyal output osiloskop kendali motor
stepper
Pada gambar diatas menunjukkan hasil keluaran
dari mikrokontroller berupa logika biner dengan
level tegangan 0 volt dan +5 volt. Warna tiap
sinyal dibedakan berdasarkan channel yang
digunakan dengan skala ditiap kotak vertikal
mewakili tegangan setiap 5 volt, sedangkan setiap
kotak secara horizontal mewakili waktu selama
8
50 mS. Pada tugas akhir ini untuk mengendalikan
motor stepper dengan ketelitian 1.80/step penulis
melakukan pengendalian putaran setiap
50ms/logika artinya untuk melakukan satu
putaran penuh dibutuhkan instruksi sebanyak
200(3600).
Dari pengujian level tegangan ditiap channel
sudah sesuai dengan yang dirancang. Sedangkan
pada saat melakukan putaran penuh terdapat
kesalahan presisi sebesar 2.70. kesalahan ini
disebabkan karena tingkat ketelitian motor stepper
yang digunakan sebesar 5%. Namun untuk
melakukan satu kali pengukuran dibutuhkan lima
kali putaran. Sedangkan untuk mendapatkan hasil
dibutuhkan lima kali pengukuran sehingga dapat
mengurangi tingkat kesalahan berdasarkan rata-
rata pengukuran total.
4.2 Pengujian Output Tegangan Tx
Mikrokontroller
Pengujian output tegangan TX pada
mikrokontroller dimaksudkan untuk
memastikan bahwa mikrokontroller telah
mengirimkan data – data yang dibutuhkan
pada skema pengukuran antena.
Gambar 4.2 sinyal output osiloskop port TX
ATmega8535
Penskalaan pada saat melakukan pengujian
ini sama dengan pada saat melakukan
pengujian kendali motor stepper. Level
tegangan diatas menunjukkan bahwa terdapat
data yang dikirimkan pada mikrokotroller
yang direpresentasikan dengan lebar
tegangan 0 volt dan 5 volt berbeda-beda
berdasarkan waktu.
4.3 Pengujian Penerimaan Data Pada
Komunikasi Serial Rs232
data yang dikirimkan pada mikrokotroller
masih bersifat TTL sehingga perlu sinkronisasi
agar data tersebut dapat diakuisisi oleh PC.
Komunikasi serial RS232 merupakan salah satu
cara yang digunakan untuk mengakuisisi data dari
mikrokontroller. Pada saat melakukan pengujian
output tegangan di TX mikrokontroller maka
level 5volt sudah cukup untuk serial
RS232(dengan level tegangan 3-15Volt) dalam
mengakuisisi data dari mikrokontroller. Data yang
dikirimkan berupa data-data random dengan
rentang nilai 0 s.d 100. Untuk merealisasikan agar
data – data random tersebut mendekati nilai yang
ada pada saat dilapangan maka perlu dilakukan
pengolahan data sebagai berikut:
1. Data yang dikirimkan berupa data bertype
single dengan tingkat ketelitian dua angka
dibelakang koma.
2. Data yang dikirimkan merupakan
representasi dari nilai daya terima antena
dalam dBm.
3. Digunakan regresi linier agar data yang
dikirimkan dapat mendekati kesesuaian pada
detector RF LT-5504.
Gambar 4.4 data terima hyperterminal
Berdasarkan gambar diatas terlihat bahwa seluruh
data yang diambil memiliki spesifikasi sesuai
dengan yang diinginkan yakni berupa data
random dengan range 0 s.d 100 yang telah
termodifikasi dengan pendekatan regresi linier
sebagai berikut:
X = data random 0 s.d 100
Y = 0.04 * ( X+2200 )
Z = Y - 95.2
4.4 Pengujian Penerimaan Data Pada VB
Untuk melakukan pengujian penerimaan
data pada VB 6.0 maka yang perlu dilakukan
adalah membandingkan data yang telah diakuisisi
menggunakan hyperterminal dengan mode
akuisisi data serial pada VB 6.0 yang terintegrasi
dengan database Microsoft access. Yang perlu
dilakukan dalam melakukan pengukuran ini
adalah:
1. Mengkoneksikan mikrokontroller dengan
PC menggunakan kabel serial DB-9.
2. Menyesuaikan port serial (pada pengujian
ini menggunakan port COM1).
3. Mengkoneksikan via VB 6.0 dengan meng-
click tombol CONNECT dan memilih jenis
pengukuran (ex:pengukuran 1,mode
azimuth).
9
Dibawah ini merupakan tabel data yang telah
terakuisisi di VB 6.0 dan data yang telah
terakuisisi pada hyperterminal.
4.5 Pengujian Pengolahan Data Pada Vb 6.0
Pengujian pengolahan data pada VB 6.0
dilakukan untuk mengetahui hasil dari
pengukuran yang akan direpresentasikan dalam
grafik polar dan rectangular. Pengujian dilakukan
dengan membandingkan hasil dari pengolahan
pada VB 6.0 dengan pengolahan yang dilakukan
pada Microsoft office excel 2007.
Untuk melakukan pengolahan data pada VB
6.0, maka langkah-langkah yang perlu dilakukan
adalah sebagai berikut:
1. Melakukan langkah yang telah dilakukan
pada pengujian penerimaan data.
2. Memilih mode pengukuran.
Gambar 4.5 pilihan mode pengukuran VB 6.0
3. Memilih pengukuran dari 1 s.d 5.
Gambar 4.6 pilihan langkah pengukuran mode
pola radiasi Azimuth
4. Melakukan pengukuran hingga lima kali
pengukuran seperti yang tampil pada ganbar
berikut.
Gambar 4.7 hasil pencuplikan data pengukuran 1
s.d 5
5. Mengaktifkan tombol AVERAGE dan max
value.
Gambar 4.8 hasil pengolahan rata-rata dan nilai
maksimum
6. Nilai dari max value pada pengukuran mode
azimuth dicopy dan digunakan untuk
mengetahui nilai gain pada antena AUT
terhadap antena referensi.
4.5.1 Pengujian Pengukuran Pola Radiasi
Azimuth
Untuk melakukan pengujian pengukuran
pola radiasi, penulis membangkitkan data random
1 s.d 100 dengan pengolahan yang telah dibahas
pada bab perancangan dan realisasi. Dalam
pengujian ini ditampilkan grafik polar dan
rectangular serta tabel-tabel hasil pengukuran.
Gambar 4.9 hasil pengukuran pola radiasi azimuth
Dari gambar dan tabel diatas pada saat melakukan
pengukuran pola radiasi mode elevasi dari
pengukuran 1 s.d tidak terjadi kesalahan dalam
melakukan pengukuran. Hal ini terjadi karena
data random yang dibangkitkan pada saat
pengukuran 1 s.d 5 sama. Data-data tersebut akan
mengalami kesalahan jika pada saat pengkuran,
PC(personal computer) yang digunakan konsumsi
RAM(random access memory) dan CPU usage
terlalu tinggi. Kondisi tersebut mengakibatkan
clock oscillator yang ada pada PC menjadi tidak
stabil.
4.5.2 Pengujian Pengukuran Pola Radiasi
Elevasi
Pada pengujian pengukuran pola radiaasi
elevasi dilakukan sama pada saat pengujian
sebelumnya hanya pada saat melakukan pengujian
pengukuran ini penulis mengaktifkan beberapa
aplikasi agar konsumsi RAM dan CPU usage
menjadi lebih besar.
10
Gambar 4.10 hasil pengukuran pola radiasi
elevasi dengan error
Dari gambar diatas terlihat bahwa pada saat
pengukuran ketiga di sudut 142.2 dan 144 VB 6.0
tidak berhasil mencuplik data. Kondisi seperti ini
disebabkan karena pada saat melakukan
pengukuran, PC(personal computer) yang
digunakan konsumsi RAM(random access
memory) dan CPU usage terlalu tinggi. Kondisi
tersebut mengakibatkan clock oscillator yang ada
pada PC menjadi tidak stabil.
4.5.3 Pengujian Pengukuran Polarisasi
Pada pengujian polarisasi data
dibangkitkan secara random dari 1 s.d 3 dengan
setiap pengukuran tidak dilakukan reset. Artinya
pada saat pengukuran data pada saat pengukuran
1 s.d 5 selalu berbeda pada rentang 1 s.d 3.
Gambar 4.11 gambar hasil pengukuran polarisasi
tanpa melakukan reset
Pada gambar diatas terlihat bahwa terjadi variasi
nilai pengukuran berbeda pada tiap sudut
pengukuran 1 s.d 5(dibedakan berdasarkan
warna). Kondisi ini merupakan representasi yang
dilakukan penulis apabila pengukuran
diimplementasikan secara langsung. Pengaruh
variasi-variasi medan tersebut dapat diakibatkan
karena kesalahan fasa dan amplitude gelombang
serta kesalahan akibat pantulan terhadap
lingkungan sekitar.
Sumber-sumber kesalahan pengukuran yang
mungkin adalah sinyal interferensi pada area IT
Telkom. Frekuensi yang digunakan pada
pengukuran ini adalah 800 MHz-2700 MHz
sesuai dengan spesifikasi yang ada pada LT5504.
Pada frekuensi tersebut akan sangat banyak
interferensi-interferensi yang dapat mengganggu
antena penerima. Karena pada rentang frekuensi
tersebut telah digunakan untuk aplikasi wi-fi
(2400 MHz), GSM(900 MHz, 1800Mhz) dan
3G(2100 MHz). sehingga dalam melakukan
pengukuran luar meliputi pola radiasi, polarisasi,
gain, dan direktivitas antena perlu dilakukan
survey lapangan untuk menentukan daerah di
kawasan IT Telkom yang yang memiliki variasi
medan, interferensi sinyal, dan noise-noise yang
menyebabkan kesalahan dalam pengukuran.
5. Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil pada Tugas Akhir
perancangan pengukuran otomatis pola radiasi,
polarisasi, gain, dan direktivitas adalah:
1. Perancangan pengontrol system penempatan
dan pengarahan antenna AUT menggunakan
mikrokontroller ATMega 8535 layak dan
dapat digunakan untuk tugas akhir ini
dengan konsumsi memori yang dipakai
hanya sampai 38%.
2. Spesifikasi perangkat keras yang dipilih
untuk system akuisisi data dari
mikrokontroller ke PC sudah tepat. Kondisi
ini dibuktikan saat dilakukan pengujian
pengukuran hanya ada error ketika pada saat
pengukuran, RAM dan CPU usage PC
berada pada level lebih dari 50%.
3. Jika dibandingkan dengan system akuisisi
data yang dilakukan laboratorium antenna IT
Telkom maka system akuisisi yang
dirancang pada tugas akhir ini bisa
memperbaikinya.
4. Perbaikan yang dilakukan pada perancangan
pengukuran ini adalah pada saat melakukan
pengukuran tidak perlu memutar antenna
secara manual, tidak perlu mencatat hasil
pengukuran secara manual, tidak perlu
melakukan pengolahan secara manual,
tingkat pencuplikan yang dilakukan adalah
5.55 kali lebih baik dari pengukuran yang
dilakukan laboratorium antenna IT Telkom.
Letak
kesalahan
1
2
1
2