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 λ. 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 band-band 10 -30 meter, bahan elemen dapat dari tubing aluminium sehingga memungkinkan untuk diputar-putar 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 sambungan-sambungan. 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 diputar-putar 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 ujung-ujungnya. Untuk antena 10 meter, elemen dapat dibuat dari tubing diameter 1⁄2 inch dan 3⁄4 inch, untuk 20 meter dengan diameter 1⁄4, 1⁄2 h, 3⁄4 dan 1 inch.

Mengenai diameter tubing dapat dicoba-coba sendiri oleh rekan-rekan amatir sehingga didapatkan performance yang cukup baik, mengingat tersedianya tubing aluminium di pasaran pada masing-masing 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 λ antena ini diharapkan akan memberikan gain sebesar sekitar 8 dB dengan front to back ratio antara 10 sampai 25 dB.

Panjang elemen dan spacing antar elemen dapat diperhitungkan dengan rumus sebagai berikut ini:

Reflektor elemen 153 / 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 λ 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 elemen 153 / 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, rekan-rekan amatir radio diharapkan mengadakan banyak percobaan, sehingga akan didapatkan hasil yang paling baik disesuaikan dengan bahan yang dipergunakan serta kondisi lingkungan ditempat masing-masing. Suatu antena yang sudah diset baik di suatu lokasi, bila dipasang di lain lokasi bisa menjadi kurang baik.
[edit] 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 L-C circuit.

Peralatan yang merupakan bagian-bagian 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 100-120 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.
[edit] Antenna 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, dimensi gamma matching device dibuat lebih kecil, seperti terlihat pada gambar 5. Sedangkan bahan untuk elemen dapat digunakan tubing aluminium dari 1⁄4 inch dan tidak perlu dibuat teleskopik.

Untuk VHF 2 meteran, konfigurasi elemen-elemen 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.

Pada gambar di perlihatkan contoh antena Yagi untuk VHF 2 meter dengan 7 elemen, terdiri atas driven element, reflektor dan 5 buah director.

Selanjutnya rekan-rekan amatir bisa mengadakan modifikasi mengenai spacing dari masing-masing elemen serta panjang masing-masing 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.

Apabila kita perhatikan antena-antena buatan pabrik maka panjang serta spacing elemen-elemen beragam. Dengan mempelajari antena-antena buatan pabrik tersebut rekan-rekan 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. Gambar tersebut hanyalah sekedar memberikan contoh salah satu cara membuat gamma matching device, rekan-rekan amatir radio diharapkan dapat mengadakan modifikasi sehingga dapat ditemukan device yang lebih bagus lagi.

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.