Antena Yagi-Uda

ANTENA YAGI-UDA

Antena

Antena adalah alat yang digunakan untuk mengubah gelombang listrik menjadi gelombang elektromagnetik dan sebaliknya. Dewasa ini, antenna merupakan salah satu equipment terpenting dalam sistem komunikasi khususnya komunikasi radio. Komunikasi radio memanfaatkan antenna sebagai pengirim dan penangkap sinyal. Oleh karena itu, antenna sangat berkembang di tangan para amatir radio karena mereka selalu bereksperimen dan berusaha mengembangkan komunikasi yang lebih baik dengan mengoptimalkan kinerja antenna.
Berdasarkan fungsinya tersebut di atas, antena dibagi menjadi dua, penerima dan pemancar. Antena pemancar mengubah gelombang listrik menjadi gelombang elektromagnetik, sedangkan antena penerima berfungsi sebaliknya. Namun, berdasarkan parameter lain, misalnya bentuk dan kegunaan, antena digolongkan menurut berbagai perameter, tergantung pada sudut pandangnya. Antena jenis Yagi-Uda merupakan antena berdasarkan bentuk fisiknya.

Karakteristik Antena

Untuk dapat melaksanakan komunikasi udara (komunikasi radio) yang baik, tentu diperlukan alat komunikasi dengan performansi yang baik pula. Oleh karena itu, antena, sebagai alat terpenting dalam sistem komunikasi radio, harus bisa berfungsi secara optimal. Antena yang baik adalah antena yang mempunyai karakteristik tertentu, diantaranya gain, bandwidth, impedansi, SWR, reaktansi, pola pancar.
Gain
Sebuah antena yang baik sebisa mungkin mempunyai gain yang besar. Gain menunjukkan seberapa besar kemampuan antena untuk mengubah bentuk gelombang listrik ke gelombang elektromagnetik dan sebaliknya.
Bandwidth
Bandwidth adalah rentang frekuensi di atas dan di bawah frekuensi yang diinginkan. Antena yang bagus mempunyai bandwidth yang lebar. Namun, jika bandwidthnya terlalu lebar maka antenna tidak akan fokus pada satu arah di frekuensi antenna seharusnya bekerja.
Impedansi
Antena yang baik harus mempunyai impedansi yang sama dengan feederline/ kabelnya. Jika impedansi keduanya tidak sama maka energi yang ditransfer tidak akan bisa maksimum dan mengakibatkan SWR yang tinggi. Biasanya impedansi pada kabel adalah 50 ohm. Oleh karena itu impedansi antenna juga harus 50 ohm jika diinginkan transfer energi yang maksimum. Bila impedansi antenna tidak 50 ohm maka harus dipasang ballun untuk me-match-kan antenna. Pada antena yagi-uda, ballun biasanya disebut gamma match.
SWR
Standing Wave Ratio adalah perbandingan antara gelombang tegak yang dieruskan dan dipantukan kembali. Pada antenna yang baik, SWR biasanya antara 1.0 : 1.0 hingga 1.0 : 1.5, dengan 1 adalah gelombang yang diteruskan dan 1.5 adalah gelombang yang dipantulkan kembali.
Reaktansi
Reaktansi antenna harus mendekati nol. Jika reaktansinya mendekati nol, maka antena bisa dikatakan ’resonance’.
Pola pancar
Pola pancar sebuah antenna yang bagus harus sesuai dengan yang pola yang diinginkan oleh desainernya. Pada antena yagi-uda, semakin banyak jumlah elemen yang digunakan, maka semakin sempit bandwidthnya, semakin sempit juga pola pancarannya tetapi semakin fokus ke satu arah. Antena dengan kriteria tersebut sangat cocok digunakan sebagai antena pemancar dengan tujuan stasiun tertentu.

Antena Yagi-Uda
Antena yagi-uda dikembangkan pertama kali oleh seorang ahli antena berkebangsaan Jepang bersama seorang asistennya. Nama Yagi-Uda diambil dari nama keduanya. Antena yagi-uda sebenarnya merupakan pengembangan dari antena dipole. Yagi-Uda mencoba menambahkan beberapa elemen di depan dan di belakang antena dipole dengan jarak antarelemen tertentu. Hasilnya, ternyata performansi dan efektifitas antena meningkat. Di sampig itu, pola pancar (pattern) dapat diarahkan/difokuskan pada satu arah dan menghasilkan power (daya) yang lebih besar dari sebelumnya sehinggga menghasilkan sinyal yang lebih kuat, baik pada saat memancarkan maupun menerima.
Bagian antena Yagi-Uda
Pada dasarnya, keseluruhan antena yagi-uda terdiri dari sebuah resonant fed dipole dengan ’elemen parasit.’ Fed dipole adalah elemen driven, sedangkan elemen parasit adalah reflector dan director. Relector adalah elemen paling kiri (lihat gambar 2.1), diikuti driven persis di sebelahnya, sedangkan elemen berikutnya adalah director, yang berturut-turut disebut dir1, dir2, dir3. Jumlah director bisa satu saja atau lebih dari satu, tergantung pada kebutuhan. Panjang tiap-tiap elemen pada antena yagi-uda dan spasi antarelemen disesuaikan dengan frekuensi di mana antena akan bekerja.
Reflector
Reflector adalah elemen yang ditempatkan di bagian paling belakang dari antena yagi-uda. Frekuensi resonannya lebih rendah dari driven dan penjangnya 5% lebih panjang dari driven. Namun, sebenarnya panjang reflector bergantung pada jarak/spasi dan diameternya. Jarak reflector dan director antara 0.1-0.25 panjang gelombang
Driven
Driven pada antena Yagi-Uda merupakan feedpoint dimana feedline/kabel disambungkan dari transmitter ke antena untuk melewatkan daya dari transmitter ke antena. Driven akan resonan bila panjangnya ½ dari frekuensi antena.
Director
Director merupakan elemen yang paling pendek dan ujung dari antena Yagi-Uda yang berfungsi mengarahkan pancaran. Panjangnya, berturut, 5% lebih pendek dari driven. Panjang director bisa bervariasi, tergantung pada spasi/jarak antar director, jumlah director yang digunakan, pola pancar yang diinginkan, bandwidth dan diameter elemen. Jumlah director yang digunakan bisa dipakai untuk menunujukkan panjang boom yang diperlukan untuk membuat antena Yagi-Uda. Director digunakan untuk menentukan pola pancar/pattern dan gain antena. Namun, besarnya gain sebanding dengan panjang susunan antena dan bukan dengan jumlah director yang digunakan.



Bandwidth dan Impedansi
Impedansi sebuah elemen adalah nilai resistansi murni ditambah rektansi (induktansi dan kapasitansi). Pada antena yagi-uda, impedansi yang terpenting adalah impedansi driven. Energi yang ditransfer pada sistem antena akan maksimum jika impedansi feedpoint pada driven sama dengan impedansi pada kabel/feedline. Kebanyakan desain antena menggunakan kabel dengan impedansi 50 ohm, tapi cukup jarang impedansi feedpoint pada antena Yagi-Uda yang bernilai 50 ohm, lebih sering 40 ohm hingga kurang lebih 10 ohm. Jika impedansi feedpoint tidak sama dengan impedansi kabelnya, maka energi yang ditransfer tidak bisa maksimum/seluruhnya. Pemantulan kembali energi sisa ini pada kabel akan mengakibatkan Standing Wave Ratio(SWR). Oleh karena itu, impedansi yang sama antara antena (feedpoint/driven) dan kabel/feedline sangat dianjurkan dalam mendesain sebuah antena.
Pada antena yagi-uda, matching kabel dan antena biasanya menggunakan gamma match. Gamma match sendiri sebenarnya mempunyai prinsip dasar kapasitor. Gamma match diletakkan di sisi driven dan dihubungkan dengan driven dan ground. Tentang pembuatan gamma macth akan dibahas lebih lanjut pada bab 2.
Bandwidth adalah range frekuensi di atas dan di bawah frekuensi yang diinginkan dimana feed point/driven menerima energi maksimum dari kabel.
Pola pancar
Pola pancar merupakan hal yang paling utama pada sebuah desain antena yagi-uda. Bandwidth pola pancar adalah rentang frekuensi di atas dan di bawah frekuensi yang diinginkan di mana pola pancar antena cenderung konsisten/tetap.
Spasi yang sama, panjang director yang sama mungkin akan memberikan gain yang lebih tinggi tetapi bandwidthnya akan lebih sempit dan sidelobenya akan lebih besar. Jarak yang lebar akan memperlebar bandwidth tetapi sidelobenya juga akan lebih lebar. Namun, dengan memvariasikan antara jarak/spasi antarelemen dan panjang director mungkin akan didapatkan hasil yang bagus/sesuai keinginan. Lebih banyak director mungkn tidak menambah gain secara signifikan tetapi bisa mengendalikan pola pancar antena pada bandwidth yang lebih besar dengan lebih baik.
Dengan kata lain, jika salah satu parameter antena diubah tentu akan mempengaruhi parameter lain. Namun, parameter yang diubah secara bersamaan dan simultan akan menghasilkn gain yang besar dan bandwidth yang lebar. Hal ini tentu akan menambah nilai jual sebuah antena.