W5GI, the “Mistery“ Antenna

obrolan  AntennaManIa

W5GI,  the “Mistery“ Antenna

Pengantar:

Pada salah satu posting di FB KOMUNITAS ANTENA INDONESIA di awal Oktober ini OM Sulwan Dase YB8EIP menyebut tentang pola pancaran (radiation pattern) dari sebuah 3*1/2λ collinear array - yang teoritis   “menjanjikan”   Gain   sebesar   3-5   dBd.   Ini   mengingatkan Penyunting akan dua jenis antena yang mengadopsi konsep kolinear 3*1/2λ ini, yaitu antena G5RV dan W5GI.

Tentang G5RV sudah banyak ditulis, karenanya di e-QSP edisi ini Penyunting coba untuk mendaur ulang artikel tentang W5GI, yang dengan judul yang sama namun dalam berbagai format yang berbeda pernah mengisi kolom ‘ngobrol-’ngalor-’ngidul ihwal per-antena-an di BeON, kolom tehnik Buletin ORLOK Kebonjeruk, diunggah ulang ke beberapa laman, maupun yang  beredar sebagai tulisan lepas ataupun handout  yang  dibagikan  pada  beberapa  acara  sarasehan,  paparan maupun peragaan [Ed.]

Seperti juga antena G5RV yang mendapatkan nama- nya dari callsign Louis Varney — sang penemu — demikian juga rancangan antena multibander yang pantas dibilang “paling   anyar” (dibanding rancangan multibander lainnya, karena baru diwedar penemunya John P Basiloto W5GI di majalah CQ edisi July 2003) ini.

Sepintas footprint dan tongkrongannya ‘nggak jauh beda  dengan G5RV, karena  selain  sama-sama  men- jadikan frekuensi di sekitar segmen bawah band 20m (14.150 ~ 14.200 MHz) sebagai design frequency, keduanya juga sama-sama memakai 1/2λ matching stub,

Walaupun pada band 20m keduanya sama-sama me- rupakan 3x half wave collinear antenna, perbedaan utama antara W5GI dengan G5RV adalah Varney mengharapkan pola pancaran (radiation pattern) ber- bentuk 4 cuping (4-lobes) dengan Gain yang merata di 20m (yang bisa didapatkan dari 2 buah 3x half wave yang saling berbeda fasa), sedangkan Basiloto lebih menginginkan sebuah broadside array dengan pola pancaran berbentuk 6 cuping (6-lobes).

Untuk mendapatkan karakter pancaran 6-lobes seperti itu W5GI menggunakan potongan  kabel coax sebagai pembalik fasa pada masing-masing sayap (bandingkan dengan pada G5RV dimana satu sayap berbeda fasa dengan yang satunya), atau seperti ditulisnya dengan merujuk artikel James E Taylor W2OZH tentang antena “COCOA (Collinear Coaxial Array)” (majalah 73 Amateur Radio, August 1989) yang mengilhaminya untuk mengembangkan the “Mistery” Antenna ini:

In its standard configuration, a collinear antenna uses phase reversing stubs added at the ends of a centerfed dipole. These stubs put the instantaneous RF current in the end elements in phase with that in the center ele- ment. You can make these phase reversing stubs from open wire line or coaxial cable.

However, according to James E. Taylor W2OZH — when you apply a RF voltage to the center conductor at the open end, the stub causes a voltage phase lag of 180 degrees at the adjacent coax shield. This happens because  the  RF  is  delayed  by  one  quarter-cycle  as  it passes from left to right, inside the coax to the shorted (opposite) end. There’s another quarter-cycle delay as the wave passes back from right to left inside the coax and emerges on the shield at the open end. Add up the

delays and you get a total time delay of one-half cycle, or 180 degrees. In essence, the coax section serves two purposes: it provides the necessary delay and provides part of the radiating element.

Secara skematik tongkrongan W5GI bisa digambarkan sebagai berikut:

Satu sayap (= 1/2 L1 pada gambar) terdiri dari 3 seg- men, masing-masing segmen A = B dari kawat atau kabel biasa sepanjang 1/4λ pada design frequency di 20m (= +/- 5mtr), sedangkan segmen yang di tengah dibuat dari coax RG-58 yang dipotong SAMA PANJANG dengan segmen A dan B (TANPA memperhitungkan VF/ Velocity Factor) — seperti yang bisa diamati pada gambar :

Perhatikan bahwa hanya satu ujung outer braid dari coax (ujung ke arah luar) yang dishort/dikonèk dengan segmen B.

Bagi   yang mau mem-biksen (bikin sendiri), Basiloto menganjurkan  untuk  membuat  sebuah  dipole  20m biasa dulu (ukuran satu sayap bisa dihitung dengan rumus L = 71.3/f), yang langsung di-feed dengan coax dan ditala untuk bisa resonan pada design frequency. Sesudah didapatkan ukuran yang tepat (sesuai sikon setempat), fungsikan kedua sayap dipole 20m tersebut sebagai segmen A pada W5GI. Potong kabel lain de- ngan ukuran persis sama dengan segmen A (sebagai segmen B), kemudian potong coax RG-58 (untuk seg- men tengah) dengan ukuran persis sama kedua seg- men lainnya (A dan B).

Untuk matching stub (L2 pada gambar) Basiloto meng- gunakan 300 ohm Ribbon Type TV feeder (Radio Shack P/N 15-1175), dengan VF/velocity factor 0.8, tetapi Basiloto  juga bilang bahwa any parallel balanced wire bisa dipakai (kalau tidak ketahuan berapa VF-nya — seperti pada open wire biksen — tentunya ukuran yang pas mesti dicari dengan cara trial & error.)

Pasangkan   L2   di   feedpoint,   kemudian   coba   cek apakah penunjukan SWR tidak berubah – atau kalau perlu  adjust  kembali  ukuran  L2  sampai  ditemukan SWR yang terbaik.

Seperti juga Varney G5RV, Besoloto menganjurkan ketinggian feedpoint sekitar 8 mtr (25 ft) sebagai ke- tinggian minimal pada waktu penalaan pertama.

Penunjukan SWR di 80 ~ 6m

Pada  prototype-nya,  Basiloto  yang  ‘ngebahan  antenanya  dari  kawat  #14  (1.6  mm)  mendapatkan  pola SWR sbb.:

80m         1 : 1.5 ~ 3.5 (500 KHz)

40m         sekitar 1 : 1.9

20m         sekitar 1 : 1.5

15m         1 : < 3

10m         1 : 1.8 (di 28.35 MHz)

6m           1 : 1.2 ~ 2.3 (2.5 MHz)

Di WARC-band pun (kecuali di 30m, di mana SWR bisa melonjak sampai 1 : > 5) penunjukkan SWR bisa dite- kan sampai 1 : < 1.9. Bandingkan dengan pada G5RV, yang selain di 20m (tanpa menggunakan ATU) penun- jukan SWR bisa-bisa nggak akan pernah bisa lebih ren- dah dari 1 : 3 (!!!)

The “Mistery “Antenna

Tertarik hasil uji-coba W5GI dengan prototypenya, Dean W9ZLS membuat sekitar selusin duplikat dengan menggunakan bahan yang berbeda-beda untuk elemen dan stub-nya.

Setelah selang beberapa waktu Dean (dan rekan lain yang ikutan mencoba dengan W5GI versi masing- masing)  juga  mengkonfirmasikan  kinerja  yang  tidak jauh berbeda dari versi prototype.

Rod WA9GQT yang QRP-er menjajalnya di topband (160m) sebagai sebuah top-loaded Marconi, dan mela- porkan  kemampuan  receiving  yang  cukup  baik  dan lebih hening (less noisy) ketimbang antena 160m lain yang pernah dipakainya.

Lho, kalau hasilnya memang begitu menjanjikan, lantas kenapa W5GI sendiri menyebut rancangannya sebagai sebuah “Mistery”?

Ini lantaran dia sendiri tidak bisa menerangkan bagai- mana dan dari mana antena ini bisa bekerja sebagai an excellent performer seperti itu — pada hal semula dia sekedar mengharapkan sebuah G5RV yang bisa bekerja sebagai sebuah 6-lobes broadside array .

Salah satu akal-akalan yang orisinil darinya adalah ti- dak seperti biasanya (pada urusan yang berkaitan de- ngan panjang coax), dalam memotong coax sebagai pembalik fasa tersebut VF-nya TIDAK perlu diperhitungkan.

Tiga rekannya yang mencoba menyimulasikan antena ini  di  komputer  mereka  dengan  berbagai  parameter dan sikon yang berbeda (bahan, ketinggian feedpoint, jenis tanah di bawah bentangan antena, dll.) ternyata mendapatkan  “bacaan”  yang  disamping  saling  ber- beda,  juga  cukup  jauh  dari  hasil  uji-coba  nyata  dan praktek lapangan yang dilakukan Besoloto, yang mem- perkuat kilahnya bahwa memang ada misteri yang be- lum bisa terungkapkan dibalik keberhasilannya. Pengamat per-antena-an seperti Claudio Re, I1RFQ dan Jan Gunmar, SMØAQW mencoba mengaitkan temuan W5GI  ini  dengan  rancangan  lawas  sleeve  antennas, yang  sudah  disebut-sebut  di  literatur  per-antena-an sejak dekade 40an (a.l. buku Antennas, Transmission Lines and Waveguides dari RWP King cs., 1946), yang diagramnya seperti berikut:

Gambar di atas (diambil dari situs AntenneX) sepintas memang menunjukkan kemiripan dengan W5GI, tetapi tidak didapat penjelasan tentang fungsi coaxial cable yang diselipkan diantara dua segmen dan bagaimana detil penyambungannya.

Cara penyambungan coax yang agak mirip bisa ditemui pada cara penyambungan coax (sebagai bagian dari radiator) ke pigtail pada rancangan double bazooka, tapi rasanya ini lebih relevant untuk menerangkan sifat broadband dari rancangan antena (manapun) yang menggunakan potongan coax sebagai radiator (atau bagian dari radiator).

W5GI di ybØko

SWR plot the “Mistery” Antenna menyemangati niatan ybØko untuk mengadopsi kiat W5GI dalam mengem bangkan sebuah antena Multiband 80-10m yang bisa memenuhi 4 butir design parameters:

1.  Bentangan tidak lebih dari 2 x 10 mtr

2.  Cukup  broadband  sehingga  tidak “sangat tergantung” pada penggunaan ATU.

3.  Cukup  efisien  di  band  80m  di mana bentangan antena ≤ 1/4λ;

4.  Dapat dibuat (sendiri) dari dan dengan bahan yang mudah didapat oleh — dan dengan harga yang ter- jangkau bagi —  para pembiksen (homebrewer)

5. Pembuatannya tidak merepotkan mereka dengan kemampuan dan peralatan berhasta karya yang serba “pas-pasan”.

·Beberapa trik yang teringat adalah a.l. :

1.  Instalasi   dilakukan   dengan   menekuk   (bending) ujung-ujung bentangan antena sehingga didapatkan konfigurasi bent dipole (serupa Inverted U), untuk mendapatkan efek capacitive loading (yang dapat memperpendek ukuran fisik elemen), sehingga bisa didapat bentangan yang tidak lebih dari 20 mtr (parameter # 1)

2.  Untuk membuatnya lebih broadband· (parameter # 2) diupayakan untuk menurunkan Q-factor dengan memperbesar   diameter   masing-masing   segmen A  dan C.  Segmen A yang semula berupa single wire diganti dengan kabel speaker kabel Monster 2x80, sedangkan segmen C  diganti dengan 3-wire yang diparalel.

3.  Segmen A yang sekarang terdiri dari dua ler kawat tersebut di short di kedua ujung (= diparalel) untuk meng-simulasi-kan sepotong large diameter wire, sedangkan penggunaan multi-wire pada segmen C diadaptasi dari rancangan Double Bazooka yang terkenal broadband itu.

4.  Pelebaran  bandwidth  akibat  turunnya Q-factor  ini diharapkan dapat menggeser titik resonan tiap seg- men, sehingga terjadi log periodic effect yang ber- peran pula pada upaya broadbanding keseluruhan konfigurasi antena.

Lewat beberapa tahap uthak-athik maka jadilah tong- krongan “baru” seperti bisa diamati pada gambar beri- kut,   yang di samping   kinerjanya nyaris tak berbeda dengan W5GI asli, sedikit banyak juga bisa memenuhi kelima design parameters yang disebut di depan.

Pengerjaannya

ybØko   mengambil   jalan   pintas   dengan   memathok ukuran 5 mtr bagi masing-masing segmen, tapi buat “the perfectionist” pengerjaan bisa diawali dengan membuat dulu sebuah dipole untuk band 20m dari kabel/kawat biasa (seperti dianjurkan Basiloto di de- pan) untuk mendapatkan ukuran bagi segmen tengah (yang dari coax).

Berikutnya adalah ‘ngebahan untuk Segmen A dan C, yang dari apapun bahan untuk membuatnya (seperti yang ybØko contohkan dengan memakai kabel speaker dan kabel 3-wire untuk masing-masing segmen), usa- hakan untuk mendapatkan titik resonan di bawah — tarohlah di frekuensi 14.000 MHz untuk segmen A   — dan di atas — misalnya di 14.350 MHz untuk segmen C — untuk mendapatkan cakupan 350 KHz sepanjang band 20m itu.

Sebagai matching stub ybØko juga memakai 8.5 meter Radio Shack type 15-1175 (300  ohm low-loss foam dielectric TV-Twinlead), walaupun seperti disebutkan di depan matching stub ini bisa dibikin dari parallel open wire jenis apapun —- termasuk tentunya yang swayasa/ biksen — cuma aja mesti tlatèn untuk mencari ukuran panjang yang pas kalau tidak diketahui berapa nilai VF- nya.

Maka  jadilah tongkrongan seperti di atas, yang begitu dicoba (pada ketinggian feedpoint dan kedua ujung sekitar 10 meter), ternyata menunjukkan kinerja yang nyaris memenuhi ekspektasi: di sepanjang band 80 m yang  400  kHz  tersebut  SWR  tidak  bergerak  mele- wati 1:1.8, sedangkan di 40 m SWR bener- bener flat 1:1 dari 7.000 — 7.100  MHz. Agak mencengangkan adalah  SWR  1:1.4  di  sepanjang  band  20m  yang 350  KHz itu, karena dengan design frequency yang justru di band ini semula diharapkan SWR di sini bisa 1:1.2. Di 15 m dan voice segment 10 m (28.500 MHz ke atas) didapatkan SWR 1:<1.4.

Sebenarnya concern ybØko lebih pada kinerja di low- band (80/40m), karena bagi mereka yang memang lebih rutin main di hi-band tentunya akan lebih praktis untuk bikin individual Gain Antenna di masing-masing band dengan ukuran (dan cara pengerjaan) yang re- latip  lebih  terjangkau  untuk  dikerjain  atau  di-biksen

sendiri.

Menyimpang ‘dikit dari parameter 2, betapapun — teru- tama buat mereka yang senang hopping from-one- band-edge-to-the other-band-edge (misalnya dari seg- men CW ke segmen Phone) — yang perlu dipertimbang- kan adalah penggunaan ATU/Antenna Tuning Unit, se- mata untuk memastikan maximum transfer enerji RF dari output rig (yang unbalanced dengan low imped- ance) ke  matching stub  (yang balanced),  dan  untuk men”jinak”kan  reaktans  —  yang  berbeda-beda  dari band satu ke band lain — yang muncul di pangkal matching stub, karena pada band-band selain 20m dengan ukuran panjang elemen yang “nyleneh” itu be- sar kemungkinan titik resonan (dengan SWR yg “full” 1:1) akan jatuh agak jauh dari frekuensi kerja yang dikehendaki di band manapun.

DX-ing ???

Kalau sekedar untuk liputan (coverage) dari Sabang sampai Merauke  — dari NAD sampai Papua — saja, dengan konfigurasi   perlatan dan instalasi yang bisa diupayakan rata-rata amatir anak negri (misalnya ke- tinggian feedpoint sekitar 10 meteran, Power output sekitar 50-80 watt-an, plus kondisi propagasi yang ber- sahabat), rasanya W5GI ini masih bisa diandalkan un- tuk dijajal di semua band (80-10m).

Untuk ‘nge-DX, paling tidak ada 2 (+ 1) faktor yang harus dicermati dari sebuah antena (jenis atau model apapun):  take  off  angle,  directivity  (+  gain)  pada masing-masing band.

Untuk  antena  dengan  polarisasi  horizontal  seperti W5GI ini berlaku aksioma per-antena-an HF yang me- nyebutkan: the higher is the better - makin tinggi makin baik,  tapi  harus  diingat  pula  aksioma  lain:  KECUALI bisa memposisikan feed point (minimal) pada ketinggian  free  space  di  masing-masing  band,  JANGAN HARAP bakal bisa mendapatkan take off angle (sudut pancar) yang rendah (low take off angle) dan directivity (pengarahan) yang tegak lurus (perpendicular) terha- dap arah bentangan antena — terutama di hi-bands — karena tambah rendah posisi feed point tambah tinggi sudut pancarnya serta makin cenderung omni direc- tional pula arah pancarannya, apalagi dari awal W5GI mengharapkan  pancaran  broadside  dengan  6-lobes seperti disebut di awal tulisan.

Seperti disebut juga didepan, perolehan Gain 3~5 dBd bisa diharapkan di band 20m ke atas.

Akhir-ul-kalam .. it’s still room to explore, bro’ ~ to have one of your own, customized for your own SIKON (budget, available space, favorite bands ...), atau menuruti “bahasa iklan” dari John Basiloto W5GI (SK) sendiri:

 It’s a SIMPLE design

 It’s EASY to construct

 It works WELLl (!)

So ..., knowing all these,

kenapa tidak di-coba untuk men-coba-nya?

Membuat sendiri 15m DELTA Loop

obrolan  AntennaManIa

Membuat sendiri 15m DELTA Loop
TNX to Syarif Hidayat JG1WCT/YB1FWO

Pengantar:
Dari Tokyo — QTH-nya saat ini — OM Syarif masih me- nyempatkan untuk mengirim orèk-orèkan tentang cara mem- biksen Antena DELTA Loop untuk band 15m yang diunggah- nya di FB.
Orèk-orèkan tersebut dilengkapi dengan foto-foto yang lebih dari sekedar deskritip, yang mendorong Penyunting untuk memohon persetujuan beliau untuk menyunting ulang dan me-nayang-kannya di e-QSP edisi ini. [Ed.]

Antene Delta Loop ini diumpan (fed) di bawah, pada “titik temu” antara kedua sisi miring (lihat Gambar 1), untuk mendapatkan polarisasi horizontal.

Gambar 1 : Feed point pada titik temu kedua sisi miring

Untuk merakitnya siapkan dulu bahan-bahan sbb.:

I.  ELEMEN:
Tiap sisi (miring) Delta Loop ini dibuat dari tubing alu- minium sepanjang 486 cm, atau total panjang kedua sisi miring = 972 cm.
Tambahan sisi horizontal (melintang di atas di antara kedua ujung sisi  miring) dibuat dari kawat stainless steel berdiameter 1 mm sepanjang 476 cm, sehingga apabila dijumlahkan maka panjang total elemen Delta- loop ini adalah 1446 cm.
+/- 50 cm pangkal elemen yang paling bawah (diameter 1”= 254 mm) harus dibuatkan isolator agar nantinya tidak shorted (hubungan pendek) dengan mounting bracket. Isolator dapat dibuat dari potongan pipa PVC (Pralon) dengan diameter dalam 25 mm se panjang 3 ~ 4 cm. (Gambar 2)
[catatan Ed. : atau gunakan SOK (adaptor penyambung) PVC ukuran 1” yang lebih mudah didapat]

Gambar 2: Isolator pada pangkal kaki elemen

II. MOUNTING BRACKET, dibuat dari bahan plaat alu- minium t. 5-6 mm ukuran 30 cm x 10 cm. Buat lubang untuk dudukan U-clamp (klem knalpot) ukuran sekitar 40 mm dengan diameter 6 mm, yang nantinya diguna- kan untuk “memegang” kaki (pangkal) elemen.
Lubang pada plaat tersebut harus diatur sedemikian rupa sehingga nantinya pangkal kaki-kaki elemen kiri/ kanan membentuk sudut +/- 650. Sesudah jadi plaat, lubang dan klemnya akan terlihat seperti pada Gambar
3 berikut.

Gambar 3: Mounting bracket, perhatikan pengaturan lubang sehingga pangkal kaki ki/ka membentuk sudut 65"

Nantinya — apabila sisi miring sudah terpasang pada mounting bracket  —  tambahan sisi  horizontal  yang berupa kawat stainless steel (atau kawat tembaga enamel/kawat dinamo, atau  kabel speaker yang di- split) bisa dipasang pada/di antara kedua ujung atas elemen/sisi miring.  Pasangkan  dulu  kabel  schoen/ sepatu kabel pada kedua ujung kawat untuk memu- dahkan koneksi ke tubing aluminium (Gambar 4).

Gambar 4: Pasangkan kabel schoen pada kedua ujung ka- wat, dan kethok ujung aluminium tubing sampai rata untuk bisa “menerima” baut & sekrup pengencang koneksi ujung kawat ke ujung tubing.

III. BALUN: impedansi pada feed point  antena jenis ini ada pada kisaran 100 ~ 200 ohm, karenanya harus di”sela”kan sebuah Balun sebagai penyelaras im- pedansi.
JG1WCT/YB1FWO mempergunakan Balun  4:1  yang dibuat dari lilitan  bifiler kawat tembaga email dia. 1 mm sebanyak 8 ~ 10 lilitan pada cincin ferrit (beliau pakai merek TDK) berdiameter sekitar 2 cm.
Biar rapi, sesudah jadi Balun ini dimasukkan ke sepo- tong pipa PVC dia. 1.5” yang kemudian dilengkapi de- ngan cap, baut & sekrup seperlunya (sebagai titik-titik terminasi/koneksi ke elemen) dan konektor coax SO-259 untuk koneksi ke coax RG 58 panjang sebarang ke XCVR (lihat skema dan Gambar di halaman berikut). BTW, beberapa rekan di Jepang membuat/memasang Balun dengan perbandingan ratio 2,4:1, dan hasilnya relatif sama: didapatkan SWR yang relatip rendah dan flat sepanjang rentang band 15m).

Gambar 5: skema dan cara merakit Balun 4:1 [catatan Ed. :  untuk bekerja barefoot (100 ~150 watt Po)

cincin ferrit merk TDK bisa disubstitusi dengan cincin ferrit dia. +/- 2 cm warna kuning yang bisa di-pulung dari switching Power Supply pada desk top PC jadoel]

Pen g erj a a n

Siapkan dulu (atau potong-potong) pipa aluminum yang disambung teleskopis dengan ukuran masing-masing

segmen (yang sudah  disesuaikan dengan jenis pipa yang ada di pasaran Indonesia) sbb. :

Diameter      Panjang        Panjang        Jumlah

(mm)          (efektip)

1”                  50                 50                  2

7/8”            100                86                   2

3/4”            100                86                   2

5/8”            100                88                   2

1/2”            100                88                   2

3/8”            100                88                   2

Panjang effektip satu sisi =  486 mm

[catatan Ed.:  kalau sulit mendapatkan diameter pipa yang persis sama dengan ukuran tersebut dalam Tabel, ukuran- ukuran panjang di atas harap dipakai sebagai ancer-ancer pemotongan pipa  saja.  Penyesuaian/adjustment dilakukan dengan memanjangkan ukuran satu segmen, kemudian di- ameter  segmen  berikut  di”longkap”/diloncati/di-skip dan panjang segmen berikutnya lagi di”satu”an dengan panjang segmen yang dilongkapi, mis. : segmen 1 dibuat 100 mm, segmen ke 2 dilongkapi dan disatukan dengan segmen ke 3 untuk mendapatkan panjang efektip 172 mm, dan seterus- nya]

Penyambungan antar segmen dilakukan dengan me- masukkan segmen berikut  (yang  diameternya lebih kecil) +/-  15  cm ke  segmen yang lebih  besar,  ke- mudian sambungan di”mati”kan dengan rivette (lihat Gambar 6)

Gambar 6:  penyambungan antar segmen dilakukan dengan menggunakan 2 bh rivette. Rivette pertama (yang sudah terpasang pada gambar) berfungsi seba- gai stopper supaya pipa yang lebih kecil tidak “nyerosot” masuk ke pipa yang lebih besar. Rivette   kedua   baru   di”tancap”kan   sesudah kedua segmen “pas” duduknya.

Gambar 7: Kedua pangkal sisi miring dengan isolator yang sudah terpasang

Dengan semua komponen (sisi miring, Balun) ter- pasang seperti terlihat di Gambar 1 dan segmen hori- zontal sudah terpasang maka “tongkrongan” akhir Delta Loop 15m di JG1WCT/YB1FWO ini terlihat seperti pada Gambar 8 berikut:

Gambar 8: Delta Loop 15m di-install perpendicular (“menyi- ku”/900) terhadap 20m V-Dipole di bawahnya)

Antena ini sudah  digunakan selama +/- setahun tera- khir di JG1WCT/YB1FWO. Dibandingkan dengan 20m V -dipole yang 1/2λ full size, penerimaan Delta loop yang full 1λ relatif lebih hening karena noise floor-nya yang rendah. Seringkali ada station DX yang tidak terdengar dengan V-dipole, masih bisa didengar dengan baik dengan Delta Loop. Gain antena ini +/- 1,5 dBd, de- ngan rentang bandwidth yang lebar (SWR < 1:1,5. di sepanjang rentang band 15m). Antena ini juga mampu di-empani power sampai 500 watt.


Catatan Ed. :
1. Kalau  “tidak  terbeli”,  aluminium tubing  untuk  segmen miring bisa diganti dengan pipa PVC Type AW (dinding tebal) yang dibuat teleskopis juga dari beberapa diameter yang berurutan.
2. Solusi lain adalah membuatnya dari joran pancing fiber- glass. Cari yang panjangnya 6 mtr, potong/buang bagian ujung yang terlalu kecil sehingga tinggal sepanjang 4.86 mtr seperti yang diperlukan. Kalau dengan ini ujungnya masih terlalu kecil juga, potong lagi bagian yang terlalu kecil tersebut dan gantikan dengan menambahkan 1 mtr pipa PVC di bagian pangkal joran.
3. Kalau memakai pipa PVC atau joran fiberglass, JANGAN lupa memasukkan +/-25 cm dowel (potongan kayu yang diserut/dibubut berbentuk silindris) di pangkal segmen, supaya tidak “remuk” waktu klem-nya dikencangkan.
4. Dengan cara ini, SELURUH elemen lalu bisa dibuat  dari kawat berisolasi atau kabel speaker sepanjang 14.46 mtr yang dimasukkan ke dalam pipa/joran.
5. BTW, untuk rekans yang ingin membuat 2 element Delta Loop, buat saja elemen kedua (sebagai REFlektor) dengan panjang total 105% dari ukuran Loop di atas (yang sekarang berfungsi sebagai DE/driven element).
6. OM  Syarief tidak memberikan catatan apapun  tentang design frequency antenanya, demikian juga itung-itungan untuk mendapatkan ukuran panjang elemen yang 14.46 mtr itu. Bagi rekan yang mau menghitung sendiri, rumus-nya adalah L 1λ(mtr) = 306.3/f. Rumus ini adalah rumus dasar  yang  tidak  memperhitungkan K-factor  (=  ratio antara diameter kawat dengan panjang gelombang) yang tentunya berbeda antara aluminium tubing, kawat telan- jang dan kabel berisolasi, sehingga perlu dilakukan ad- justment/penyesuaian pada saat penalaan untuk menda- patkan penunjukan SWR terbaik.
7. Untuk 2 ele. Delta Loop ini mounting bracket harus diganti dengan jenis element-to-boom mounting bracket.


 Bukannya iklan, tapi seperti dimuat dalam beberapa akun FB (a.l. akun FB Orda Jabar) silah menghubungi OM Soe- tedja Wihardja YB1KEN di soetedja.wihardja@gmail.com yang menyediakan stok bracket ini (dan berjenis bracket jenis element-to-boom lainnya) yang dibuatnya dari alu- minium cor.

8. Jarak antar elemen buat saja antara 1.25 – 1.80 mtr (= +/- 1/8λ),   jarak yang “pas” nanti dicari pada proses pena- laan, yang dilakukan dengan menggeser REF mendekat/ menjauhi DE sampai didapatkan kompromi terbaik antara Forward Gain dan Front-to-Back (F/B) ratio.

So, enjoy homebrewing your own antenna, GL ES CU OTA ... ■

obrolan  AntennaManIa 

Len Paget GMØONX’s Trapped Inverted L Antenna (antena 80 & 40m di lahan sempit) 
Gatot Dewanto YE1GD | tod.ye1gd@gmail.com

Seperti di sebutkan pada sub-judul, antena ini bisa bekerja di 2 band yaitu di 80 dan 40m. Karena terdiri dari bentangan vertikal dan horisontal konfigurasinya jadi berbentuk seperti huruf L terbalik, atau Inverted L. Bentangan horisontal yang relatif pendek (5-7 meter) membuatnya sangat cocok untuk dibuat di kompleks peru- mahan dengan lahan yang terbatas. Seperti bisa dilihat pada Gambar 1 dan 2, antena ini seyogyanya dibentang di antara tiang-tiang dari material yang non-konduktip/non-metal, misalnya bambu, kayu, pipa fiberglass atau PVC.

Gambar 1: Coupling box HANYA diperlukan bagi mereka yang ingin bekerja dengan SWR 1:1 di semua frekuensi se- panjang band 80m (400 KHz) dan 40m (200 KHz), atau bekerja multi band dari 80 -10m

Gambar 2: Antara skema tulisan tangan (gambar atas) dan sketsa di gambar bawah ada selisih beberapa cm pada ukuran panjang kawat, ambil saja ukuran yang lebih besar (sebagai toleransi) untuk nantinya di”trim” pada tahap penalaan.

Seperti bisa diamati di Gambar 1 & 2, dalam meran- cang antenanya Len mengtrapkan kiat pemendekan antena dengan menggunakan TRAP, yang dengan me- rujuk pada rancangan Trap dari W3DZZ menggunakan kabel coax yang dililit pada koker dari pipa PVC. Proses

pembuatan coaxial trap ini langsung bisa diikuti dari Gambar 3 (halaman berikut), sedangkan bagi yang berminat   untuk   tahu   lebih   lanjut   tentang   antena W3DZZ silah lihat Catatan Tambahan pada paragrap akhir tulisan ini.

Gambar 3 :  Sketsa   rangkaian   Trap   (kiri), titik-titik koneksi di ujung-ujung coax (atas) dan Trap 40m versi komersiil buatan Tony Nailer G4CFY dari SPECTRUM Com- munications, UK (bawah)

Catatan:

Trap dibuat dengan membuat 11x lilitan rapat kabel coax RG-58 pada +/-10 cm pipa PVC dia. 1,5”. Karena trap ini nanti- nya   mendapat   tarikan   pada   kedua ujung, buatlah dengan titik-titik sambungan yang sekokoh mungkin seperti dicon- tohkan di gambar sebelah, dimana digunakan kombinasi baut dan sekrup sebagai titik/terminal sambungan. Per- hatikan pula penggunaan sepatu kabel (kabel  schoen)   sebagai   terminasi   di ujung kabel, dan finishing pengerjaan dengan mem”bungkus” lilitan coax de- ngan heatshrink untuk weatherproofing.

Perhatikan juga titik-titik sambungan seperti terlihat pada skema di gambar 3 (atas). Pada gambar yang di- sederhanakan itu (hanya terlihat ujung-ujung coax) bisa diamati bahwa pada satu ujung (sebut saja ujung 1) kawat antena disambungkan kd inner conductor dari coax. Pada ujung satunya (ujung 2) kawat antena disambungkan ke braid/shield dari coax, sedangkan inner conductor-nya   disambungkan   ke   braid/shield   dari ujung coax 1.

Koneksi antar segmen/komponen

Antena ini di feed  di bagian pangkal (bawah) kawat dengan menggunakan coax 50 ohm.

Di lokasi yang konduktifitas tanahnya cukup baik, seperti bisa dilihat pada Gambar 1 & 2 untuk pen- tanahan/Grounding  cukup  dihubungkan  ke  earthing rod berupa pipa galvanized dia. 0.5” sepanjang 2 me- ter  yang  ditancapkan  ke  dalam  tanah.  Di  daerah- daerah yang ada jaringan air (ledeng) dari PAM/PDAM (Perusahaan Air Minum/ Perusahaan Daerah Air Mi- num) yang MASIH MENGGUNAKAN PIPA BESI (biasanya sisa-sisa jaringan lama, karena di banyak tempat su- dah  digunakan  atau  diganti  dengan  pipa  PVC)  akan lebih baik jika koneksi ke Ground bisa disambungkan ke instalasi pipa ledeng PDAM tersebut. Untuk konek- sinya bisa digunakan klem besi (kerok dulu permukaan pipa untuk “melepas” lapisan galvanize-nya, sampai terlihat permukaan besi yang putih mengkilap). Atau lebih baik lagi kalau digunakan self tapping screw (sekrup tanam) untuk menyekrupkan kawat LANG- SUNG ke pipa; tentunya dengan memperhitungkan ujung sekrup jangan sampai membocorkan pipa (!). Pada Gambar 4 dan “insert” di Gambar 2 bisa dilihat bagaimana Len memberikan perhatian khusus bagi kesempurnaan sambungan pentanahan tersebut, de- ngan menggunakan komponen-komponen (klem/klip, terminal block) yang biasa dipakai pada instalasi kelistrikan professional.

Penalaan

Penalaan antena dimulai dari band 40m, dengan men- cari panjang kawat yang resonan pada frekuensi yang diinginkan  (misalnya  7.100  MHz,  yang  merupakan “titik tengah” band 40m yang 200 KHz itu). Lakukan dengan meng-adjust kepanjangan elemen vertikal (bentangan bagian bawah) yang 9+ mtr itu — dengan memotong atau menambah —, makanya panjang ka- wat seyogyanya dilebihkan +/- 25 cm dari ukuran pada gambar, karena akan lebih mudah untuk memotong ketimbang harus menambah (!).

Lakukan  sampai  didapatkan  penunjukan  SWR  yang terrendah (teoritis bisa <1:1,5, bahkan Len GMØONX sendiri meng-claim bisa 1:1.2 di sepanjang band ). Berikutnya adalah penalaan di band 80m (misalnya di 3,8 MHz) dengan meng-adjust kepanjangan elemen horizontal. Lakukan seperti pada penalaan band 40m, bedanya   pada   tahap   ini   yang   dipotong/ditambah adalah ujung LUAR bentangan kawat (antara Trap dan isolator).

Sesuai sub-judul: antena 80 & 40m di lahan sempit rancangan ini sangat cocok untuk dibuat di QTH berla- han cekak, misalnya pada kavling BTN 6 x 12 mtr. (dengan membentang segmen horizontal di sepanjang sisi samping rumah). Dengan menempatkan pangkal kawat dengan feedpoint (dan koneksi pentanahan) di pojok belakang rumah.

Bentangan kawat horizontal kemudian ditarik ke arah halaman depan, menuruti sisi samping yang 12 mtr itu.

(BTW, antena besutan GMØONX ini sudah dijajal be- berapa rekans di Bandung dengan hasil yang memuaskan).

Walaupun desain antena ini semula dimaksud untuk cakupan band 80 dan 40m saja, menurut Len Paget GMØONX sendiri antena ini bisa bekerja baik pada 5 band (80-10m), malah bisa juga mencakup Top band (160m) serta WARC band (30, 17, 12m) dengan ban- tuan Antenna Tuner (atau Coupling Box seperti disebut- kan di Gambar 1)

BTW, para perfeksionis akan berkomentar bahwa un- tuk berkinerja sempurna antena jenis end-fed quarter wave seperti ini memerlukan radials atau sistim pen- tanahan yang tidak hanya sekedar “seadanya”. Untuk ini, bagi mereka yang tidak seberuntung Len dengan kondisi tanah di sekitar QTH-nya (di Skotlandia) yang konduktifitasnya cukup bagus (curah hujan yang luma- yan tinggi di samping membuat lapisan tanah liat cu- kup tebal, juga permukaan air tanah jadi cukup dang- kal yang membuat tanah relatip selalu basah), ada be- berapa  kiat  untuk  mengurangi  ground  losses  akibat

kondisi tanah yang “kurang bersahabat” itu:

1. membentang 1-2 set radial 1/4λ untuk masing- masing band (TIPS: buat dari 20 mtr kabel speaker. Pada salah satu “sisi” kabel yang terdiri dari 2 “ler/ utas” itu bikin kowakan/potong +/- 2 cm pada titik 10 mtr dari ujung, sehingga sisi yang utuh (20 mtr) bekerja  sebagai  radial  untuk  band  80m  dan  sisi yang terpotong sepanjang 10m bekerja sebagai radial untuk band 40m), atau

2. Jauhkan posisi feedpoint dari permukaan tanah, taruhlah sampai sekitar 2-3 mtr DPT, atau

3.  Jika kiat 2 di atas kurang menolong, bentang 1-2 set counterpoises 1/4λ untuk masing-masing band. Counterpoises dibuat seperti cara membuat radial, dan seperti juga radial counterpoises dikonek ke braid dari coax. Kalau mau dipendekkan, buat 1 set counterpoise dengan me-lilitrapat-kan (helically wound) 40 mtr kabel speaker 2x32 pada koker PVC 3/4”. JANGAN lupa untuk membuat kowakan pada salah satu sisi kabel pada ltitik 20 mtr dari ujung.

Kinerja yang diharapkan.

Pada kondisi optimal, sebagai sebuah end-fed vertical antena ini akan bekerja dengan polarisasi vertikal, pancaran omni directional, dan dengan sudut radiasi yang relatip cukup rendah — yang mendukung untuk liputan jarak jauh.

Catatan tambahan:

Mereka yang “jeli” akan melihat uthak-athikan Len Paget GMØONX ini sebagai separuh (satu sisi/sayap) dari antena Trap Dipole rancangan lawas (QST, March 1955) dari C L Buchanan W3DZZ (SK, January 2010).

Gambar 4: Close up dari koneksi pentanahan dan dari pangkal segmen vertikal ke coax di GMØONX.

Hal ini dibenarkan oleh Len GMØONX sendiri dalam artikel aslinya (di majalah Practical Wireless February

2004),  yang  bisa  diunduh  dari  http://www.qsl.net/gm0onx/5%20band%20Inverted%20L.pdf.

Bagi mereka yang berminat untuk mengoperasikannya di Top band (160m), silah mengunduh kiatnya di

http://www.qsl.net/gm0onx/Inverted%20L%20adding%20top%20band.pdf, sedangkan bagi mereka yang ingin “menelusuri” lebih jauh tentang rancangan W3DZZ (yang melegenda seba- gai “Bapak” rancangan coaxial Trap) dan Multi band TRAP antenna lainnya silah buka:

http://www.rsars.org.uk/ELIBRARY/ANTENNAS%20DOCS/W3DZZ%20%20antenna%20-%20iss%

201.3.pdf,

Selamat mencoba (dan menikmati hasilnya) ....

PS:

Sketsa berikut dibuat TIDAK on scale basis, semata untuk memperjelas koneksi antara ujung-ujung lilitan coax dengan masing-masing sisi kawat (segmen vertikal dan horizontal) pada Trap - Ed.

ANTENNAMANIA 0107

ANTENNAMANIA 0107



The HeliCap Antenna
(antena helikal untuk di BASE Station) - bam ybØko/1 | unclebam@gmail.com

(Bagian kedua)

Pengantar: 

Antena  Helikal  (sebutan  bagi  antena  yang  dibuat  dengan menggulung elemen secara helikal – helically wound – pada sebatang pipa pejal/rod) untuk Low Band HF lazimnya hanya digunakan   pada   atau   untuk   aplikasi   Stasiun   Bergerak (mobile station), dan jarang sekali digunakan pada instalasi di Base Station.

HeliCap Antenna, yang strukturnya menggabungkan kompo- nen induktip (berupa lilitan helikal) dan kapasitip   ini dari awal memang penulis niatkan untuk penggunaan di Base Station, sebagai sebuah monopole yang   di-angan-kan bisa berkinerja “lumayan” TANPA harus menggunakan sistim radial yang kompleks dan ribet. [bam]

Penyambungan antar-segmen

a. Susupkan  +/-  2  cm  ujung  (atas)  segmen  helikal terakhir ke “celah” yang ada di antara kedua tepi/ inggir wire mesh yang saling overlap tadi. Ikat ken- cang-kencang titik di mana ujung segmen helikal enyusup ke celah pada overlapping wire mesh dengan hose clamp.

b. Pastikan bahwa dengan proses (a) di atas  segmen helikal (yang merupakan inductive load) sudah terkonèk dengan baik dan benar dengan segmen Aluminium wire mesh (yang merupakan capacitive load).

c. Tutup titik-titik solderan pada segmen helikal (kalau ada) dengan lem epoxy (teteskan secukupnya saja supaya tidak berlepotan).

Teteskan juga lem epoxy pada pangkal dan ujung lilitan, serta pada interval tertentu pada beberapa titik sepanjang lilitan, sehingga dapat dipastikan bahwa segmen helikal ini sudah duduk dengan pas (pada pipa PVC) dan lilitannya tidak bakalan berge- ser (sehingga spasinya tetap terjaga).

d. Sesudah yakin semua komponen yang harus dililit- kan dan dilingkarkan pada pipa PVC sudah “duduk” dengan baik dan rata (dengan kencang melilit atau melingkari pipa PVC), maka copot/potong semua cable ties (yang semula digunakan sebagai ikatan pengencang).

e. Susupkan +/- 20 cm kabel serabut/stranded yang berdiameter agak tebal (2 - 5 mm) pada celah di antara permukaan  wire mesh  dengan permukaan pipa PVC di ujung “sosok” antena. Ikat/kencangkan sambungan antara wire mesh dan kabel stranded tersebut  dengan hose clamp (lihat ujung atas pada Gambar 2 di halaman 8, e-QSP Vol. I-6).

Tambahan kabel ini (sebut saja capacitive wire) di- fungsikan sebagai CAPACITIVE HAT, yang nantinya dipotong ‘dikit-demi-‘dikit pada proses penalaan, karenanya pada tahap ini biarkan ujung kabel ini kemlèwèr (terjuntai) begitu saja di ujung antena.

f.  Walaupun tidak kritis, tutup ujung pipa dengan cap/ dop PVC yang sesuai, supaya air hujan tidak masuk ke dalam pipa.

Pada kedua prototype yang dibuat di ybØko/1 panjang total sosok HeliCap ini (dari pangkal lilitan segmen helikal sampai dengan ujung wire mesh yang tertutup hose clamp) tidak lebih dari 75 cm.

Persiapan uji coba.

Apapun bentuknya, Antena VERTIKAL 1/4λ adalah an- tena yang GROUND DEPENDANT, sehingga pengopera- sian tidak bisa dilakukan tanpa adanya GROUNDING yang memadai. Untuk itu dari awal siapkan dulu (setidaknya) seutas kawat (apapun) sepanjang +/- 10 mtr. (= 1/4λ) yang nantinya difungsikan sebagai coun- terpoise/elevated radial.

Untuk  mencegah  nantinya  dinding  luar  shield/braid pada coax feeder line ikutan memancar (= “common- mode current” atau I4) maka di ujung feeder line (sebelum di-konèk ke pangkal lilitan helikal) seyogy- anya  dipasangkan  sebuah  Choke  Balun  yang  dibuat dari  5 – 6 mtr coax RG-58 yang di-lilit rapat-kan (close wound) pada sepotong pipa PVC dia. 2 – 3“ (Gambar-1 berikut).

Inner conductor dari  coax di ujung atas (sisi balanced dari Balun)  dihubungkan ke pangkal lilitan helical, se- dangkan inner conductor pada sisi unbalanced (input)- nya dikonèk ke feederline.

Hubungkan sisi GROUND (outer braid atau shield) dari Balun ke counterpoise(s) yang ada.

Untuk sekedar mengurangi ground losses akibat ke- dekatan dengan tanah, pada tahap penalaan di ybØko/1 HeliCap ditaruh pada ketinggian sekitar 3-4 mtr (sebatang pipa PVC) di atas tanah — ketinggian yang  rasanya  masih  cukup  mudah  untuk  dijangkau saat harus melakukan adjustment atau trimming pada capacitive hat.

Penalaan awal

njeksikan sinyal dari TX atau Antenna Analyzer dan lihatlah penunjukan SWR. Lakukan trimming seper- lunya pada capacitive wire yang “kemlèwèr” di ujung antena) sampai didapatkan penunjukan SWR terren- dah (TIDAK harus 1:1) pada design frequency -- taroh- lah di 7.100 MHz  yang merupakan “frekwensi tengah” band 40m yang selebar 200 KHz itu.

Kalau posisi “aman” tersebut sudah didapat, teteskan lem epoxy pada titik-titik sambungan – baik yang berupa titik solderan maupun terminal kabel -- terma- suk pada titik keluarnya kawat dari isolasi vynil untuk mencegah masuknya  air hujan atau  embun ke  sela antara kawat dan salut vynil tersebut.

Catatan: pada prototype kedua, kabel kemlèwèr di ujung struktur antena diganti dengan Capacitive Hat dari plaat aluminium t. 2 mm ukuran 10x10 cm yang disekrupkan pada dop/cap PVC dia. 1.5”, yang ke- mudian di”tutup”kan ke ujung antena. Plaat aluminium tersebut  dikonèk  ke  wire  mesh  dengan  sepotong kabel. Penalaan dilakukan dengan me-manjang- pendek-kan kabel yang sepotong tersebut.

Persiapan instalasi

Kalau tidak terjadi hal-hal yang serba “KEBETULAN” sifatnya,  dengan  konfigurasi  “siap  install”  seperti  di atas penunjukan SWR 1:1 pada 50 ohm agak sulit (walaupun bukan tidak mungkin) untuk didapat.

Salah satu  sebabnya adalah pada antena yang dibon- sai sampai sependek itu impedansi-nya akan anjlog, bisa-bisa sampai tinggal sekitar belasan atau likuran ohm saja. Belum lagi adanya nilai reaktans yang agak sulit diketahui tanpa dilakukan pengukuran dengan Antenna Analyzer yang berkemampuan untuk itu (mis.: MFJ-256/259 dan yang sekelas)

Bagi para perfectionist yang begitu mendambakan penunjukan SWR 1:1, salah satu solusi adalah dengan menyelakan sebuah Matching unit sederhana berupa rangkaian L-network  seperti pada Gambar 2 berikut.

Dengan  merujuk  skema  pada  Gambar,  untuk  band 40m dipakai nilai-nilai:

C-1 = 1500 pF C-2 = 1350 pF L-1  =  0.7 μH

“Beruntung” skema ini tidak mengharuskan diguna- kannya Variable Capacitor “besi” yang sudah terbilang langka  keberadaannya,  karena  untuk  Po  <100  watt bisa dipakai komponen-komponen yang relatip masih mudah didapat — walaupun mungkin memang tidak semudah mencari parts atau komponen untuk rig mo- dern yang bertegangan rendah.

Nilai kapasitans  pada skema tersebut bisa didapatkan dengan meng-serie paralel-kan beberapa buah kapasi- tor mika biasa.

Dengan Power output +/- 100 watt nilai maksimum RMS akan  berada di kisaran 50 V RMS pada 50 ohm, sehingga bisa dipakai compression trimmers yang bisa di”pulung” dari rangkaian akhir transceiver hybrid yang masih menggunakan tabung sebagai final.

Kalau memang dikehendaki sedikit “kebebasan” untuk menekan SWR sampai 1:1 pada kisaran 50 -100 KHz di bawah dan di atas design frequency maka masing- masing C-1 dan C-2 (yang menggunakan fixed value capacitors) selain dapat diparalel dengan trimmers (ngothak-athiknya ribet karena harus menggunakan obeng) bisa juga menggunakan Variable capacitor kecil (100 – 150 pF) dengan bilah-bilah yang berspasi tidak- terlalu rapat.

Instalasi dan uji coba

Di ybØko/1 HeliCap dinaikkan ke posisi akhirnya di ujung mast dari materi non-metal (pipa PVC 4” yang “diiisi” adukan cor-coran/beton) setinggi kurleb 7 mtr (yang  cukup  “kurang”  dari  sekitar  1/4λ  pada  band

40m (para follower sila selalu berpathokan pada ada-gium: lebih tinggi lebih baik)

Kebetulan di ybØko/1 counterpoise bisa terbentang horizontal pada ketinggian tersebut, tapi kalau tidak (misalnya karena keterbatasan lahan) maka counter- poise tersebut bisa dbentang miring (slanting) seperti salah satu sayap dari antena Inverted-V, atau 1 - 2 mtr dari ujungnya ditekuk ke bawah.

Catatan: Tentunya dari awal harus dimaklumi bahwa dengan satu counterpoise saja kinerja (dan efisiensi) antena akan PAS-PAS-an saja adanya (ingat karakter dasar  antena  1/4λ yang  GROUND  DEPENDANT  itu), yang secara tidak langsung menyiratkan “lebih banyak (counterpoise) lebih baik”, walaupun banyak teoritisi dan praktisi antena (a.l. Lou Rummel KE4UYP) yang kekeuh menyatakan bahwa dengan seutas counter- poise saja (asal dibuat dan dibentang dengan baik dan benar) sebenarnya sudah cukup bagi antena vertikal 1/4λ (apapun) untuk bekerja dengan baik.

Terpasang pada ketinggian segini, dengan makin berkurangnya  ground  loss  maka  penunjukan  SWR akan beranjak membaik, walaupun biasanya akan dii-kuti juga dengan sedikit pergeseran pada titik resonan.

Evaluasi hasil uji coba

Seperti disebut di depan prototype HeliCap di ybØko/1 di-install sebagai Top-fed Inverted L pada ketinggian mast (dari pipa PVC ø 4 – 3 - dan 2” yang di”stack” secara teleskopis) setinggi 7 mtr, dengan counterpoise yang membentang nyaris benar-benar horizontal. Dengan  konfigurasi  seperti  ini  didapat  penunjukan SWR < 1 : 1.5 di rentang 50 KHz di bawah dan atas design frequency 7.100 MHz, sehingga penulis berani bekerja TANPA menggunakan ATU di sepanjang phone section band 40m.

Pada tgl.02/06-2010 sekitar jam 08:00 UTC dengan Po  40-50  watt  dari  XCVR  TT-17a  besutan  OM  Didi YB3DD ybØko/1 bisa bertukar report ME 5/7 HIS 5/9 dengan OM Pian 9M6PIN/8 dari Kuching, Sarawak. Untuk “short skip” QSO pada 02/06 itu tercatat a.l. dengan OM Sonny YB1PC, dan pada 14/06-2010 de- ngan  OM  Sofyan  YCØNNX/2  dan  OM  Kus  YD2GTC (Purwokerto).

Selama masa uji coba, untuk QSO dengan rekans di Jawa dan Sumbagsel pertukaran report 5/9 both ends praktis mudah didapatkan, dan saat band condition mendukung beberapa kali ybØko/1 bisa check in sam- pai ke CelebesNet.

Upaya improvement.

Walaupun kinerjanya sudah bisa dimasukkan kriteria “lumayan ...”, dengan konfigurasi seperti tersebut di atas (sebagai Top-fed Inverted L plus 10 mtr counter- poise) rasanya HeliCap MASIH belum sepenuhnya me- menuhi niatan semula untuk membuatnya sebagai sebuah antena yang ringkas, namun efisien dan mu- dah ditangani.

Karenanya, serangkaian upaya improvement dilakukan untuk memperbaiki dan meningkatkan kinerjanya, seperti yang nantinya penulis ulas di kolom Antenna- Mania e-QSP edisi mendatang.

Jack L. Stone [AntenneX]: They say my new device defies the laws of Nature, but  I didn't study Law ....

ANTENNAMANIA 0106

ANTENNAMANIA 0106

The HeliCap Antenna (antena helikal untuk di BASE Station)

bam ybØko/1 | unclebam@gmail.com

Pengantar: 

Antena  Helikal  (sebutan  bagi  antena  yang  dibuat  dengan menggulung elemen secara helikal – helically wound – pada sebatang pipa pejal/rod) untuk Low Band HF lazimnya hanya digunakan   pada   atau   untuk   aplikasi   Stasiun   Bergerak (mobile station), dan jarang sekali digunakan pada instalasi di Base Station -- kecuali pada saat darurat, misalnya untuk menggantikan antena utama (biasanya berupa berjenis vari- ant Dipole atau antena Vertikal) yang karena satu dan lain hal sedang tidak bisa digunakan (konsep “tiada rotan akar- pun berguna”)

Di literatur, salah satu versi antena Helikal untuk Base Sta- tion yang biasa dijadikan rujukan adalah berjenis FLAG Pole (tiang bendera) Antenna, berupa kawat 1/2λ yang digulung dengan spasi pada sebatang pipa PVC 2-3” (pada versi baru dipakai 1/4λ kawat yang disusupkan ke dalam pipa yang sama, TANPA ada gulungan/lilitan),   yang lantas menjadi- kannya bekerja sebagai sebuah Monobander monopole (vertical) antenna.

Betapapun, menegakkan pipa setinggi 1/4λ (yang memerlu- kan guy wires) serta keharusan adanya grounding system (tata pentanahan) yang tidak sekedar “apa adanya” untuk menunjang keberhasilan kinerja sebuah antena vertikal macam ini biasanya belum apa-apa sudah bikin ciut nyali rekans berlahan cekak, dan karenanya pada edisi ini penulis mengajak rekans untuk ‘ngikuti bahasan tentang   antena yang penulis sebut sebagai the HeliCap Antenna,  yang dari awal memang penulis niatkan untuk penggunaan di Base Station, dan di-angan-kan untuk bisa berkinerja “lumayan” TANPA harus menggunakan sistim radial yang kompleks dan

ribet.

BTW, prototype antena HeliCap ini beserta proses perakitannya pernah penulis peragakan di depan para peserta  acara   NYOLDER  BARENG  II   di  Sidoarjo,   bulan Oktober 2010 [bam]

Pembonsaian Antena

Di kalangan penghayat dan pengamal ilmu per-antena-an — baik yang amatir maupun yang pro — dikenal berbagai kiat pembonsaian antena,  antara  lain  dengan menggunakan berjenis loading coils (base, center atau top/end loading), trap, linear loading, dan/atau  meng- gulung elemen secara helikal (helically wound).

Tiap kiat mempunyai sisi plus dan minus masing- masing,   tapi   pada   umumnya   selalu   disebutkan bahwa ... inductively loaded antennas are less efficient and have narrower bandwidths than full-size ones ... sehingga untuk mendapatkan kinerja yang optimal dari kiat inductive loading (terutama efisiensinya) seyogy- anya dicari kombinasi yang tepat di antara berbagai kiat per-loading-an tersebut, tentunya dengan memper- timbangkan untuk aplikasi apa sebuah antena diran- cang serta sikon setempat dan sewaktu seperti apa yang  dihadapi  dalam  proses  pembuatan,  perakitan, penalaan dan pemakaiannya.

Antena  HELIKA L

Bagi mereka yang menginginkan sebuah antena yang bisa dibuat lebih pendek (bahkan paling pendek) ketimbang antena yang dibonsai dengan kiat pembon- saian yang lain, kiat penggulungan elemen secara helikal (helically wound) dipilih karena dapat memberi- kan distribusi arus (current distribution) yang merata di sepanjang elemen, tentunya selama tetap diperhatikan batasan-batasan yang diperlukan untuk dapat mem- pertahankan efisiensinya.

DESIGN PARAMETERS

Kalau tidak disebutkan lain secara spesifik, maka angka atau nilai yang disebutkan dalam batasan- batasan umum yang ditela berikut merujuk pada rancangan antena untuk band 40m, yang tentunya dengan mudah dapat di scaled up atau scaled down (diambil skalanya) untuk band-band lain.

1.  Diameter lilitan/gulungan

Pada proses perancangan antena helikal, ratio ukuran diameter koker dibanding panjang  gelom- bang harus cukup kecil untuk menghindari antena bekerja pada mode axial (seperti pada antena HE- LIX di band UHF) dengan polarisasi sirkuler -- yang kurang pas untuk aplikasi di band HF. Untuk low band HF, diameter yang dianjurkan adalah antara 1 ~ 10”, yang dalam praktek akan ditentukan oleh berbagai  pertimbangan  dari  segi  kemudahan proses pelilitan dan kekokohan konstruksi.

2.  Panjang kawat yang dililitkan

Menurut pakem yang selama ini diikuti para pem- biksen (pembikin sendiri/homebrewer) dan pengra- jin antena, untuk membuat sebuah antena dengan panjang elektrikal 1/4λ diperlukan kawat sepan- jang 2x lipat panjang eletrik atau = 1/2λ.

3   Diameter kawat 

usahakan untuk sebesar mungkin (untuk menekan losses, yang antara lain bisa ditan- dai kalau kawat menjadi hangat – atau panas -- saat dipakai transmit), namun juga sepraktis mung- kin dengan mempertimbangkan segi-segi kemudah- an dalam proses pelilitan, solder menyolder atau sambung menyambung di mana perlu.

4. Spasi Lilitan

Untuk meng-optimal-kan pemerataan distribusi arus (dan beban) di sepanjang radiator pelilitan bisa dila- kukan menuruti rekomendasi Prof. Arnie Coro CO2KK (dari milist AntenneX), yaitu dengan mem- baginya dalam 3 cara pelilitan yang berbeda: de- ngan spasi renggang, sedang dan tanpa spasi (= lilitan rapat).

5. Capacitive Loading

Untuk menurunkan faktor Q dari keseluruhan sosok antena (dan untuk dapat sedikit memperlebar bandwidth pada rancangan helikal yang terkenal pelit bandwidth itu) pada titik dengan voltage maxima (= di ujung antena, karena di pangkalnya terdapat current maxima) perlu ditambahkan ca- pacitive loading untuk menambahkan sedikit nilai C pada keseluruhan sirkit antena yang akan dibuat.

Pengembangan Gagasan

Bertolak dari batasan-batasan di atas maka disusun  Bill of Material (rincian bahan) sebagai berikut:

1.  Untuk koker dipakai pipa PVC dia. 1.5”

2. Lilitan dibuat dengan membagi TIGA kawat yang tersedia, sehingga didapatkan tiga segmen kawat yang dililitkan dengan 3 cara pelilitan yang ber- beda: lilitan segmen pertama dibuat dengan spasi 2x tebal kawat, segmen ke dua dengan spasi 1x tebal  kawat  dan  segmen  terakihr  dengan  lilitan rapat (TANPA spasi = close wound)

3.  Karena tidak praktis kalau penalaan dilakukan de- ngan membuka atau menambah lilitan, maka pan- jang segmen induktip (yang dibuat dengan proses lilit-melilit) sengaja dibuat untuk tidak pas resonan pada design frequency. Dengan demikian, alih-alih menggunakan kawat sepanjang 20 mtr (hitungan kasar untuk panjang fisik 1/2λ pada band 40m) maka dipakai kawat sepanjang 18 mtr saja.

4. Untuk mengkompensasi naiknya frekwensi pasca langkah 3 diatas perlu diberikan Capacitive loading (untuk mengembalikan frekwensi resonan ke de- sign frequency di band 40m), berupa tambahan sepotong pipa aluminium dia. 1.5” di ujung lilitan.

5.  Dengan pertimbangan kemudahan pengerjaan (dan lebih murah) pipa aluminium di langkah 4 di- substitusi (diganti) dengan melilitkan -- istilah yang lebih pas adalah “membungkuskan”/wrapping -- aluminium wire mesh (kawat nyamuk, yang biasa dipakai sebagai bahan pada perakitan parabola) menutupi pipa PVC, persis di (dan tersambung de- ngan) ujung lilitan rapat segmen helikal terakhir.

6.  Ujung luar/atas wire mesh di-klem ke pipa dengan hose clamp. Sebelum klem dikencangkan, susup- kan  sepotong  (20-25  cm)  kawat  tebal  berisolasi (dia. 1.6 — 2 mm) yang nantinya difungsikan seba- gai capacitive hat. Pangkal kawat ini (yang sudah di”buka” isolasinya) yang disusupkan ke klem- kleman, sedangkan ujungnya biarkan ‘nglèwèr/ menjuntai begitu saja (supaya mudah dipotong/di- trim sedikit demi sedikit untuk fine tuning pada proses penalaan).

Antena HeliCap

Pada  saat  pengembangan  gagasan  inilah  kemudian terbersit sebutan HeliCap bagi rancangan antena yang merupakan gabungan antara komponen induktip berupa Helically  wound  segment  dan komponen ka- pasitip berupa Capacitive Loading (dan Hat) itu.

Perakitan antena HeliCap

Mengawali   proses   perakitan   siapkan  bahan-bahan utama (dan pembantu) sebagai berikut:

1 mtr       pipa PVC dia. 1.5”, type D (tipis) 

10 mtr   kabel speaker Monster 2 x 32, ”belah”/split jadi  2  utas  @  10  mtr.  Sambung-seriekan kedua   ujung  untuk   mendapatkan   20  mtr kabel serabut berisolasi (kurleb dia. 1.8 mm termasuk tebal isolasi). Potong dulu sepan- jang 18 mtr dan sisakan kelebihan 2 mtr un- tuk “alat bantu” dalam proses pelilitan.

1/2 mtr (lebar 100 cm) kawat nyamuk Aluminium

1 rol      double tape, lebar 2 cm

1 rol     Aluminum adhesive tape lebar 5 cm (pita alu- minium dengan satu sisi berperekat, seperti yang  diecer  di  kaki  lima  untuk  menambal panci bocor; atau dipakai para tehnisi insta- latir parabola untuk menutup titik-titik sam- bungan  supaya  tidak  kemasukan  air  hujan atau embun)

4-5 bh   hose clamp (klem selang) 2”

1-2 bh   cap/dop PVC 1.5”

1 tube    lem PVC

1 set      (resin & hardener) lem epoxy jenis FAST DRY

1 rol      isolasi kelistrikan

1 kantong nylon cable ties # 150

PROSES PERAKITAN

1.  Pembuatan komponen induktip/segmen helikal

a.  Bagi 18 mtr kabel tersebut menjadi 3 segmen @ 6 mtr. Kalau yakin akan bisa menanganinya, kabel tersebut TIDAK USAH dipotong, cukup ditandai saja (misalnya dengan supidol atau isolasi tape) pada tiap batas antar segmen @ 6 meteran tersebut.

b.  Kira-kira 10 cm dari ujung bawah/pangkal pipa PVC buat lubang dengan mata bor kecil (sekedar tibang pas buat lewat kabel, malah kalau bisa agak seret) sebagai “titik awal” pelilitan (lubang harus menem- bus pipa pada 2 titik yang ber”seberangan”)

c.  Sebelum mulai proses pelilitan, tempelkan 4 “strip” @ 20 cm double tape membentuk 4 garis berjajar pada  permukaan  pipa  PVC  (bisa  saling berimpit/ overlap  atau  berspasi,  sesuai  lebar  double  tape yang ada). Strip perekat ini akan “memegang” lilit- an untuk tidak bergeser dari posisinya.

d.  Masukkan +/- 15 cm ujung kabel ke lubang yang disebut di butir (b), tarik keluar sampai “nongol” dari lubang di seberangnya.

e. Mulai lakukan pelilitan segmen pertama, dengan menggunakan kabel speaker yang BELUM di-split sebagai spacer (pengatur spasi) antar lilitan untuk mendapatkan lilitan dengan spasi 2x tebal kawat.

f.   Berhenti  melilit  begitu  lilitan  mendekati  ujung  4 strip double tape. “Ikat” pangkal dan ujung lilitan dengan cable tie supaya tidak terurai [‘nglokor (Jw)]

g.  Tempelkan   4   strip   @   20   cm   berikutnya,   dan teruskan pelilitan sampai  keseluruhan 6 mtr kabel habis terlilit (kalau perlu dengan setiap kali ber- henti seperlunya untuk menempelkan n x 4 strip @ 20 cm berikutnya). Ikat/kencangkan ujung lilitan dengan cable tie.

a.  Lakukan pelilitan segmen ke 2 dengan proses yang sama  dengan  peliliitan  segmen  pertama  (dengan menempelkan n x 4 strip @ 20 cm double tape, mengikat lilitan dengan cable tie di mana perlu dan sebagainya),  hanya  saja  untuk  tahap  ini  pelilitan dilakukan dengan kabel yang SUDAH di split seba-

gai spacer.

b.  Sesudah 6 mtr ke dua habis terlilit, kembali ikat ujung lilitan segmen 2 ini dengan Cable tie.

c.  Pelilitan segmen 6 mtr ke tiga/terakhir dilakukan TANPA spasi, yang tentunya jauh lebih mudah dila- kukan ketimbang pelilitan 2 segmen sebelumnya. Ikat ujung lilitan dengan cable tie (untuk nantinya cable tie ini diganti dengan hose clamp).

Gambar  1  memperlihatkan  komponen  induktip  atau segmen helikal ini (pada gambar spasi antar lilitan BE-

2. Pembuatan komponen/segmen kapasitip

a.  Persis  di  ujung  lilitan  helikal  terakhir,  tempelkan strip double tape sepanjang 30 cm. Kalau ingin le- bih  kuat  daya  rekatnya  tempelkan  saja  2  strip saling berjajar rapat.
b.  Potong aluminium wire mesh dengan lebih dulu me- lingkarkannya pada pipa PVC yang belum tertutup doube tape untuk mendapatkan ukuran yang cukup melingkari pipa (lebihkan untuk overlap +/- 2 cm).
c.  Tempelkan erat-erat pinggir wire mesh ke permu- kaan double tape, lalu lingkarkan sisanya memutari keseluruhan panjang pipa PVC. Selama proses pelingkaran ini pastikan wire mesh tertempel erat dan rata ke permukaan pipa (dengan overlap +/-  2 cm seperti disebut di atas).

d.  Lanjutkan  proses  pem”bungkus”an  pipa  sampai wire mesh sepenuhnya menutup permukaan pipa. Ratakan pembungkusan dengan menggosoknya dengan gagang pisau atau obeng. Ikat kedua ujung dengan cable tie, sedangkan untuk memastikan gulungan tidak “nglokor” atau terurai selama proses selanjutnya ikat gulungan wire mesh tersebut de- ngan isolasi tape -- dengan interval seperlunya.

e.  Pada AKHIR proses perakitan, nantinya permukaan wire mesh akan ditutup dengan Aluminium adhesive tape  (sehingga  sepintas  terlihat  seperti  sepotong pipa aluminum - dan BUKAN sekedar (atau terlihat seperti) pipa PVC yang dibungkus wire mesh doang. Pada tahap ini biarkan saja dalam keadaan terbuka seperti itu.

Gambar 2 – Komponen KAPASITIP (pada gambar SUDAH ditutup/ dilapis Aluminium tape).

Perhatikan sepotong kabel yang diklèm   dengan   hose   clamp   di ujung   atas gulungan wiremesh (ikuti text lanjutan pada edisi bu- lan depan untuk keterangan ditil tentang “sepotong kabel” ini)

Bagian pertama tulisan tentang HeliCap ini kita cukup- kan   sampai   disini   saja   dulu,   untuk   disambung- lanjutkan lagi di edisi depan … CU ES 73