MEMBUAT ANTENA WAJANBOLIC
LATAR BELAKANG
1. Untuk meningkatkan jarak jangkauan wireless LAN diperlukan antena eksternal dengan gain yang lebih tinggi dari antenna standard
2. Antena eksternal High Gain harganya relative mahal
3. Banyak barang-barang yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari
4. yang dapat digunakan untuk membuat antenna High Gain dengan cara mudah dan biaya ringan
TUJUAN
1. Sharing pengetahuan / pengalaman dalam hal pembuatan homebrew antenna khususnya Antenna WajanBolic dan hal-hal seputar Wireless Network
2. Belajar bersama tentang dasar Link Budget dalam Sistem Komunikasi Terrestrial
RUANG LINGKUP
Dalam Workshop ini akan dibuat Antena WajanBolic dengan Wifi USB adapter
SEKILAS TEORI
APA ITU dB, dBW, dBm, dBi?
dB (decibel) : Adalah satuan factor penguatan jika nilainya positif, dan
pelemahan/redaman/loss jika nilainya negatif
Jika input = 1 watt, output = 100 watt maka terjadi penguatan 100 kali
Jika input = 100 watt, output = 50 watt maka terjadi redaman/loss . daya
Jika dinyatakan dalam dB :
G = 10 log 100/1 = 20 dB
In Out
G = 10 log 50/100 = -3 dB == maka disebut redaman / loss 3 dB
dBW dan dBm adalah satuan level daya
dBW satuan level daya dengan referensi daya 1 watt
P(dBW) = 10 Log P(watt)/1 watt
dBm satuan level daya dengan referensi daya 1 mW = 10-3 watt
P (dBm) = 10 Log P(watt)/10-3 watt
Contoh :
1. 10 watt = ……. dbW
2. 100 watt = …… dBW
3. 1000 watt = ……. dBW
Jwb :
1. P (dBW) = 10 Log 10 watt/1 watt = 10 Log 10 = 10 dBW
2. P (dBW) = 10 Log 100 watt/1 watt = 10 Log 100 = 20 dBW
3. P (dBW) = 10 Log 1000 watt /1 watt = 10 Log 1000 = 30 dBW
Contoh :
1. 10 Watt = ……. dBm
2. 100 Watt = ……. dBm
3. 1000 Watt = ……. dBm
Jwb :
1. P(dBm) = 10 Log 10/10-3 = 10 Log 104 = 10*4 = 40 dBm
2. P(dBm) = 10 Log 100/10-3 = 10 Log 105 = 10*5 = 50 dBm
3. P(dBm) = 10 Log 1000/10-3 = 10 Log 106 = 10*6 = 60 dBm
Kesimpulan :
10 Watt = 10 dBW = 40 dBm
100 Watt = 20 dBW = 50 dBm
1000 Watt = 30 dBW = 60 dBm
Terlihat bahwa dari dBw ke dBm terdapat selisih 30 dB sehingga dapat
dirumuskan :
P (dBm) = P (dBW) + 30 atau,
P (dBW) = P (dBm) - 30
Contoh :
15 dbW = …. dBm == 15 + 30 = 45 dBm
60 dBm = …. dBW = 60 – 30 = 39 dBW
dBi satuan gain antenna dengan referensi antena isotropis yang memiliki gain = 1 G (dBi) = 10 Log Ga/Gi = Gi = 1 = 10 log Ga
Contoh :
Antena Colinear memiliki Gain 7 kali dibanding antenna isotropis. Berapa dBi Gain antenna Colinear tsb?
G = 10 log 7 = 8.45 dBi
Contoh :
Antena Yagi memiliki gain 18 dBi
18 dB = Antilog 18/10 = 63.095 kali ~ 63 kali
Artinya gain antenna Yagi adalah 63 kali lebih besar dibandingkan antenna
Isotropis
Beberapa Contoh penggunaan satuan dB
Contoh 1 :
Sebuah Amplifier mempunyai gain = 20 dB, jika diberi input 10 dBm berapa
output amplifier tersebut?
Jawab :
Pout (dBm) = Pin(dBm) + G = 10 + 20 = 30 dBm
Contoh 2 :
Sebuah Amplifier dengan gain 30 dB, jika outputnya sebesar 45 dBm berapa
level inputnya?
Jawab :
Pout(dBm) = Pin (dBm) + G == Pin = Pout – G = 45 – 30 = 15 dBm
Contoh 3 :
Output amplifier sebesar 30 dBm akan dilewatkan kabel dengan redaman / loss 2
dB. Berapa level sinyal setelah melewati kabel?
Jawab :
Pout = Pin – L = 30 – 2 = 28 dBm
Contoh 4 :
Output RF amplifier sebesar 20 dBm akan diumpankan ke antenna parabolic
dengan Gain = 15 dB melalui kabel pigtail yang memiliki redaman / Loss 2 dB.
Berapa EIRP dari sinyal tsb.
Jawab :
EIRP = Po – L + Ga = 20 – 2 + 15 = 33 dBm
PARABOLIC ANTENA
JARAK TITIK FOCUS PARABOLIC
F = D^2/(16*d)
F : Jarak titik focus dari center parabolic dish
D : Diameter
d : kedalaman (depth)
Contoh :
Parabolic dish dg D = 70 cm, d = 20 cm maka jarak titik focus dari center dish :
F = D^2/(16*d) = 70^2 / (16*20) = 15.3 cm
Pada titik focus tsb dipasang ujung feeder. Untuk mendapatkan gain maksimum,
atur posisi feeder maju/mundur sampai didapatkan sinyal maksimum.
LEBAR BEAM / SUDUT PANCARAN (BEAMWIDTH) PARABOLIC
BW = ((3*10^8/f)*57.29)/D * √ἣ
BW : Beamwidth (deg)
f : frekuensi
d : diameter parabolic (m)
ἣ : Effisiensi antenna (0.5) kalo bagus, krn wajan pake aja : 0.35 ~ 0.4
Contoh :
Antena parabolic dg diameter (d) : 70 cm
Frekuensi : 2.4 Ghz = 2.4*10^9 Hz
Effisiensi : 0.4
BW : ?
Jwb :
BW = ((3*10^8/2.4*10^9)*57.29)/0.7*√ 0.4) *57.29 = 16.17 degrees
GAIN ANTENA PARABOLIC
G = 10 Log Eff + 20 Log f + 20 Log D + 20.4
G : Gain antenna parabolic (dB)
Eff : Efisiensi
f : frekuensi (GHz)
D : Diameter (m)
Contoh :
Diameter (d) : 70 cm (=0.7m)
Frekuensi (f) : 2.4 GHz
Effisiensi : 0.4
G = 10 Log 0.4 + 20 Log 2.4 + 20 Log 0.7 + 20.4 = 20.926 dB ~ 21 dB
Misalnya dalam praktek pembuatan hasilnya meleset 3 db : 21 – 3 = 18 dB (masih lumayan)
Lfs = 92.5 + 20 Log d + 20 Log f
Lfs : Redaman ruang bebas / Free Space Loss (dB)
d : Jarak (km)
f : Frekuensi (GHz)
Contoh :
Akan dibuat jaringan dari rumah ke kantor dg frekuensi 2.4 GHz dan jarak 10km. Berapa redaman ruang bebas untuk jarak tsb?
Jwb :
Lfs = 92.5 + 20 Log 10 + 20 Log 2.4 = 120 dB
LINK BUDGET
Perhitungan link radio untuk menentukan apakah RF power yg dipancarkan
station A memenuhi syarat minimum level yg diperlukan setelah diterima di
station B, shg kedua station dapat berkomunikasi
Contoh :
Tx Power Station A : 20 dBm, Sensitivitas Receive station B : -83 dBm. Maka
station A dan B dapat berkomunikasi jika TX Power yg dipancarkan station A
setelah melewati freespace loss sesampai di station B levelnya -83 dBm atau lebih besar
Misal :
Jika Rx Signal Level (RSL) di stasion B = - 70 dBm (>-83 dBm) maka A dan B
dapat berkomunikasi
Jika RSL di station B = - 90 dBm (<-83 dBm) maka A dan B tidak dapat
berkomunikasi
Jika diketahui parameter : Tx Power, Rx sensitivity, jarak kedua station, dan
frekuensi, maka :
· Redaman Ruang Bebas (Freespace Loss) dapat dihitung (berdasar jarak
dan frekuensi)
· Untuk membuat sinyal dari A sampai ke B tinggal menentukan Gain
antenna Tx (Gt) dan Gain Antena Rx (Gr).
Contoh :
Jarak rumah ke ISP = 10 km. Akan dibuat radio link dg frek 2.4 GHz
menggunakan sepasang WLAN dg Tx Power = 15 dBm, Rx Sensitivity = -83 dBm.
Antena parabolic yg digunakan di rumah Gt = 22 dB, antenna yg di ISP Gr = 19
dB. Loss / redaman) saluran transmisi dari WLAN ke Antena diabaikan.
Ptx
Lst Lsr
RSL
Gtx Grx
d (jarak)
f (frekuensi)
Rx sensv
Lfs = 92.5 + 20 Log d + 20 Log f
RSL = Ptx – Lst + Gtx – Lfs + Grx - Lsr
RSL >= Rx sensv
Station A Station B
Pertanyaan : Apakah A dan B dapat berkomunikasi?
Jwb :
Lfs = 92.5 + 20 Log f + 20 Log d
= 92.5 + 20 Log 2.4 + 20 Log 10
= 120 dB
RSL = Tx + Gt – Lfs + Gr
= 15 + 22 – 120 + 19
= - 64 dBm
· Lihat RSL (-64 dBm) > Rx Sensitivity (-83 dBm)
· RSL sebesar 19 dB lebih besar dari level minimum yg diperlukan shg A
dan B dapat berkomunikasi dg rate maksimum.
· Dalam praktek RSL 15 dB di atas Rx Sensitivity sudah cukup (disebut
fading margin atau Sistem Operating Margin)
Jika jari-jari lingkaran penampang Circular Waveguide diketahui maka panjang gelombang terbesar (frekuensi paling rendah) yang dapat dilewatkan dapat dihitung dengan rumus berikut :
r = jari-jari (m)
Frekuensi terendah = 3x108 / λo = 3x108 / 3.4r
CONTOH :
Kaleng susu dengan diameter 98 mm. Berapa frekuensi terendah yang dapat dilewatkan melalui kaleng tersebut?
r
λ0 = 2 x Π x r
1.8414
= 3.4122 r = 3.4 r
Jawab :
r = D/2 = 98/2 = 46.5 mm = 0.0465 m
Frekuensi terendah = 3x108 / 3.4 x 0.0465 = 1897533206.83 = 1897.5 MHz
Jika kaleng susu di atas akan dibuat feeder untuk frekuensi 2437 MHz (Channel 6 Wifi) maka mountingnya adalah sebagai berikut :
Berapa λg/4 dan λ/4 ?
λ = 3 x 108 / 2437 x 106 = 123.1 mm
λ/4 = 123.1 / 4 = 30.775 mm ~ 30.5 mm
λ0 untuk kaleng diameter 98 mm adalah = 3.4 r = 3.4 x 46.5 = 158.1 mm
λg = λ
√1 – (λ/ λ0)2
(λ/ λ0)2 = (123.1 / 158.1)2 = 0.60625
1- (λ/ λ0)2 = 1- 0.60625 = 0.39375
√1 – (λ/ λ0)2 = √0.39375 = 0.6275
λg = 123.1 / 0.6275 = 196.1753 mm
λ g / 4 = 196.1753 / 4 = 49 mm
λ/4
λg/4
MENGENAL PERANGKAT WIRELESS LAN (BERDASAR INTERFACE)
WLAN YG MENGGUNAKAN MEDIA KABEL UTP
ACCESS POINT / BRIDGE / WDS
· Konektor untuk DC Power Supply
· Konektor RJ45 untuk kabel UTP
· Antena ada yg fix / detachable
· Tombol RESET (reset to factory default)
· LED power Indicator
· LED Link activity (LAN)
· LED WLAN
WIRELESS DSL GATEWAY
- NAT
- Client Connection :
-Wired & Wireless
Tdk ada mode sbg Client
Kabel UTP biasanya menggunakan hubungan cross. Ada produk WLAN
tertentu yg dapat terhubung dg kabel UTP cross atau straight yg disebutkan dlm
spec-nya : Auto MDI/MDIX.
Kabel UTP hubungan CROSS
Kabel UTP hubungan STRAIGHT
Data Pin Konektor RJ45
MODE OPERASI
MODE #1 : ACCESS POINT (POINT TO MULTIPOINT)
MODE #2 : CLIENT BRIDGE P2MP / AP CLIENT / WIRELESS ETHERNET
BRIDGE
MODE #3 : CLIENT BRIDGE P2P / AD HOC
· Perlu 2 (dua) IP Address (untuk WLAN dan LAN adapter)
· Menggunakan Power Supply External
· Dapat menggunakan kabel UTP yang panjang untuk keperluan outdoor
WLAN USB (USB WIFI ADAPTER)
· Kebanyakan berfungsi sbg client adapter
· Perlu 1 (satu) IP Address
· Power supply diambil dari port USB pada PC (tak perlu Power Supply
tambahan)
· Dapat menggunakan USB Active Extension Cable untuk keperluan
outdoor dengan panjang terbatas 4~5 segmen kabel (20 ~ 25 meter)
· Kabel USB Active Extension harganya lebih mahal dari kabel UTP dan
agak Sulit dicari.
WLAN PCI CARD
· Kebanyakan berfungsi sbg Client
· Perlu 1(satu) IP Address
· Power WLAN dari slot PCI
· Jika antenanya akan ditaruh di luar gedung, perlu memperpanjang kabel
coaxial ke antenna
· Kabel coaxial untuk frekuensi 2.4 GHz yang panjang selain mahal juga
menimbulkan Loss / redaman sinyal RF
ANTENA 2.4 GHz
Beberapa Contoh Design Antena 2.4 GHz
Kebanyakan antenna homebrew wifi yg ada di internet : antenna yagi, antenna kaleng (tincan antenna), antenna biquad, antenna helix, antenna slotted waveguide. Komponen yg selalu ada dlm design antenna-antena tsb : N-type
Connector & pigtail
Konektor : N-type Male, N-type Female, RP TNC Male, RP TNC Female, Pigtail
1. Antena Yagi Antena Colinear
2. Antena Kaleng (Tin Can Antenna)
3. Antena Biquad & Double Biquad
4. Antena Waveguide Slot
5. Antena Helix
6. Antena Horn Antena Parabolic Grid
Dengan adanya N-type Connector dan Pigtail maka :
· Biaya beli konektor dan pigtail
· Perlu penyolderan
· Timbul Loss / redaman sinyal RF akibat sambungan yang tidak baik dan
panjang kabel pigtail
· Timbul SWR jika saluran transmisi (pigtail) dengan antenna tidak match
Design antenna yang tidak memakai pigtail
Kemudahan yang didapat :
· Tidak memerlukan N-type connector dan pigtail sehingga menghemat
biaya
· Tidak memerlukan pekerjaan penyolderan
· Tidak ada Loss / redaman sinyal RF
· Tidak ada urusan lagi dengan SWR
Antena WajanBolic
Kenapa disebut WajanBolic?
· Wajan : penggorengan, alat dapur buat masak
· Bolic : parabolic
· WajanBolic : Antena parabolic yg dibuat dari wajan
Karena berasal dari wajan maka kesempurnaannya tidak sebanding dg antenna parabolic yg sesungguhnya.
Dalam workshop akan dibuat Antena WajanBolic dengan Wifi USB Adapter
dengan pertimbangan :
· Tidak perlu pekerjaan penyolderan kabel dan konektor
· Tidak ada pekerjaan modifikasi pada system RF sehingga tidak perlu
khawatir dengan masalah SWR
· Tidak perlu bongkar casing PC dalam instalasinya seperti jika
menggunakan Wifi PCI Adapter
· Tidak perlu power Supply external, karena power supply Wifi diambil
dari port USB PC Desktop atau notebook sehingga memudahkan pada
saat outdoor live test menggunakan notebook
· Operasional koneksi ke AP mudah
Beberapa kekurangan antenna WajanBolic :
· Karena berupa solid dish maka pengaruh angin cukup besar sehingga
memerlukan mounting ke tower yang cukup kuat
· Untuk keperluan outdoor diperlukan USB Active Extension Cable
beberapa segmen sehingga untuk panjang kabel tertentu harga kabel
menjadi lebih mahal dari Wifi USB
INTERNET CONNECTION SHARING (ICS)
ICS VIA PC WIN 98SE/2000/XP (WIRED)
Internet – LAN Card#1 – PC – LAN Card#2 – Switch – PC Client
ICS VIA PC WIN 98SE/2000/XP (WIRELESS)
Internet – LAN Card#1 – PC – LAN Card #2 – Access Point ------- Wireless Client
Adapter + PC Client
· Hub / switch digantikan dengan Access Point
· Pada Access Point perlu 1 (satu) IP address
ICS DG WIRELESS DSL GATEWAY
BEBERAPA CONTOH APLIKASI
· Home to Office Networking
· RT/RW Net
· WirelessISP (Home to Warnet)
STEP BY STEP PEMBUATAN ANTENA WAJANBOLIC
Bahan-bahan yang diperlukan :
· USB Wifi Adapter + kabel USB + CD driver
· Wireless Access Point
· Wajan aluminium diameter 36 cm
· Pipa PVC 3 inch panjang disesuaikan
· Dop pipa 3 inc : 2 buah
· Besi plat bentuk L
· Baut dan mur besar
· Baut U 1 . inch : 1 buah
· Aluminium foil secukupnya
· Lem pipa atau Lem karet
· Silikon rubber
Alat-alat yang diperlukan :
· Mesin bor
· Kabel extender
· Kikir bulat atau . lingkaran
· Kikir datar
· Gergaji
· Pisau cutter
· Solder ujung lancip
· Penggaris
· Kunci shock
· Papan kayu untuk alas bor
· Antena tower 2 ~ 3 meter
· Notebook
Hal-hal yang perlu diperhatikan (untuk keselamatan kerja)
1. Alat-alat listrik (mesin bor, solder dsb) yang tidak sedang digunakan
dicabut dari stop kontak listrik
2. Benda-benda tajam (cutter, kikir, mata bor dsb) yang tidak sedang
dipakai ditaruh pada posisi yang aman.
3.Serpihan-serpihan potongan logam segera dikumpulkan dan dimasukkan ke tempat sampah
Langkah kerja (Lihat slide show)
Pengetesan antenna :
1. Install driver
2. USB Wifi tidak terpasang ke port USB Notebook/PC
3. Masukkan CD driver dan ikuti langkah-langkah instalasi sampai selesai
4. Hubungkan kabel USB Wifi ke port USB Notebook melalui kabel USB
5. Jika USB Wifi sudah terdeteksi berarti instalasi berhasil
Test koneksi ke Remote Ap
1. Lakukan scan AP
2. Mencoba konek ke AP yang berhasil di scan
3. Mengamati Signal Strength dan Link Quality
4. Menset IP USB Wifi sesuai dengan IP-nya AP
5. Mencoba test ping ke AP
6. Mengamati hasil tes ping
Test Ping vs Channel AP
1. Men-set AP pada channel 1 (IP Address tetap)
2. Melakukan scan dan konek pada Wifi USB ke AP channel 1
3. Melakukan test ping ke AP dan mengamati hasilnya
4. Mengulangi langkah 1 s/d 3 untuk AP dengan channel 6 dan 11
5. Membandingkan hasil test ping untuk ketiga channel
Pengkukuran signal strength menggunakan Netstumbler
1. Aktifkan program Netstumbler
2. Pilih AP yang di-detect
3. Amati level sinyal (…. dBm) pada tampilan Netstumbler
4. Ulangi langkah di atas menggunakan USB Wifi yang tidak terpasang pada antenna WajanBolic
5. Bandingkan hasilnya
