Hasil Bertapa Selama Lebaran 2005

Onno W. Purbo

Selama dua (2) minggu lebaran 2005 saya beserta keluarga tinggal di kampung istri saya di daerah Padang Panjang. Tepatnya di daerah Soksokan sekitar 5 km dari pasar Padang Panjang ke arah Solok. Di kelurahan / Kecamatan Gunung yang tidak jauh dari Simpang. Sekitar rumah saya adalah sawah terbuka di kelilingi gunung, pemandangan sangat indah, udaranya bersih jauh sekali di bandingkan kota Jakarta. Yang penting bagi seorang amatir radio adalah halaman rumah cukup lebar sekitar 30 x 20 m walaupun berbentuk segi tiga. Tentunya akan lebih baik jika berbentuk sebuah lapangan bola dengan panjang 100+ m heheheh ? sayang saya belum punya banyak uang untuk itu.

Saya membawa peralatan 2m band & mencoba memonitor aktifitas di 2m, ternyata praktis sepi sekali bahkan frekuensi repeater di Gunung Singgalang di 146.26MHz tidak terdengar aktifitas apa-apa. Mungkin repeater di Gunung Singgalang tidak beroperasi. Akhirnya waktu yang ada saya gunakan lebih banyak untuk memperbaiki rumah, membaca e-book amatir radio handbook & antenna handbook dan melakukan beberapa disain antenna untuk operasi HF.

Saya menggunakan software MMANA untuk melakukan berbagai perhitungan & simulasi berbagai alternatif antenna yang mungkin saya gunakan. Mengingat pengalaman saya selama ini di Jakarta, praktis saya lebih banyak QRV DX di frekuensi 21.050-21.060MHz untuk CW & QRP, di 21.070MHz USB untuk PSK31 dan 21.080MHz USB untuk RTTY. Di samping kadang-kadang saya bekerja di 7.025MHz CW untuk kontak rekan-rekan nasional.

Kendala yang ada di daerah barangkali masalah pengadaan bahan antenna seperti pipa aluminium, dan tower yang akan sangat sulit. Maka apapun antenna yang dibuat harus mudah di bangun di kampung. Antenna harus lebih baik performance, gain dan sukur-sukur Front-to-Back (F/B) ratio di bandingkan antenna yagi 15m 2 elemen yang saya gunakan di Jakarta, yang mempunyai gain sekitar 8dBi dan F/B sekitar 12dB.

Antenna pertama yang mulai saya explore adalah antenna qubical quad dua elemen untuk bekerja di 15m band. Untuk memudahkan mekanik antenna, saya mulai mendisain menggunakan MMANA dengan panjang kayu penyangga diamond sekitar 5m untuk driven elemen, dan 5.5m untuk reflector dan jarak antara driven elemen & reflector sekitar 1.5m di peroleh gain sekitar 9dBi dan F/B 11dB. Hanya ada penambahan gain 1dB dari antenna referensi 2 elemen yagi.

Jika disain kita kembangkan menjadi 3 elemen diamond dengan panjang boom sekitar 6.8m, director ke driven elemen sekitar 4.4m, driven elemen ke reflector sekitar 2.35m maka pada ketinggian tower 20m kita akan memperoleh gain 14+ dBi dengan F/B 14dB. Kelihatannya luar biasa, tapi jika kita bandingkan dengan antenna yagi 3 elemen yang di tune untuk memperoleh gain optimal, maka 3 elemen yagi 15m cukup mudah untuk memperoleh gain 13+ dBi dengan F/B 25dB jadi tidak banyak yang kita peroleh dengan antenna qubical quad.

 Saya coba bermain-main juga untuk mensimulasi antenna tipe HB9CV yang pada dasarnya antenna yagi 2 elemen yang masing-masing elemen di drive oleh source dengan beda fasa 135 derajat. Beda fasa dapat diperoleh menggunakan coax RG-8 yang dipotong pada jarak tertentu untuk memperoleh fasa yang tepat. Pada frekuensi 21.050MHz satu panjang gelombang di RG-8 adalah 9.4m, bukan 14.25m seperti di udara. Untuk memperpoleh pergeseran fasa 135 derajat, dapat di peroleh dari coax RG-8 sepanjang 3.5m pada frekuensi 21.050MHz.

Hasil simulasi antenna HB9CV dengan 2 elemen, di peroleh gain 8.7dB dan F/B 12dB tidak berbeda terlalu jauh dengan sebuah antenna 2 elemen yagi biasa. Saya coba menggeser fasa menjadai 45 s/d 270 derajat semua tidak menghasilkan hasil yang luar biasa dibandingkan antenna yagi  2 elemen yang saya gunakan di Jakarta.

Semua antenna umumnya saya simulasikan dengan ketinggian tower hanya 5m saja. Karena tidak berani berasumsi bahwa saya dapat membangun tower tinggi di kampung.

Akhirnya saya putuskan untuk mencoba mensimulasi antenna-antenna menggunakan kabel / long wire yang pasti lebih mudah untuk memperoleh / membuat-nya di bandingkan dengan antenna yagi / quad dengan tower.

Mulainya saya mensimulasi antenna dipole untuk antenna 40m, ternyata slooper hanya memberikan gain sekitar 3.6dBi, inverted V hanya sekitar 4+ dBi sementara dipole memberikan gain paling besar sekitar 6+ dBi. Hanya masalah matching impedansi akan menjadi besar karena SWR pada 50 ohm di dipole sekitar 1.6. Sementara slooper & inverted V dapat memberikan SWR yang mendekati 1.0

Saya harus ngutak ngatik lagi teknik matching untuk antenna yang cukup mudah & broadband. Barangkali yang menarik adalah mempelajari teknik impedance transformer, khususnya series section transformer yang memungkinkan kita untuk mentransformasikan impedansi 50 ohm coax ke impedansi antenna yang 79 ohm + j 2.41 ohm yang kita inginkan hanya bermodal coax yang dipotong pada panjang tertentu dan cukup broadband pada band yang di maksud. Hasil perhitungan menggunakan rumus yang ada di antenna handbook, dengan asumsi velocity factor RG-8 sekitar 0.79, menunjukan bahwa kita dapat melakukan matching menggunakan coax 75 ohm sepanjang 3.2m (0.1 panjang gelombang) di lanjutkan ke coax 50 ohm sepanjang 2.7m (0.08 panjang gelombang) sebelum masuk ke antenna. Dengan cara ini tanpa perlu matching impedansi lagi transmitter dengan coax 50 ohm dapat tersambung ke dipole.

Mungkin yang akan menarik jika kita bisa membangun antenna dipole / slooper / inverted V dengan 2 elemen kabel yang satu menjadi reflector. Hasilnya lumayan untuk menambah sekitar 2-3 dBi ke total gain antenna menjadi seperti antenna yagi. Contoh sebuah antenna dipole 40m, di pasang kabel pada jarak spasi 4.7m dengan panjang bentangan sekitar 20+ meter akan memberikan total gain sebesar 8dBi hmmm lumayan lah. Bagusnya lagi, SWR pada dipole driven elemen langsung 50 ohm. Tapi cukup pusing kepala untuk menarik kabel dengan spasi mendekati 5m.

Yang lebih menarik adalah mencari solusi antenna kabel / long wire untuk 15m band. Terutama untuk menandingi yagi 2 elemen yang saya gunakan di Jakarta. Mulailah saya mensimulasikan antenna L, dengan bentangan 8.2m dan tinggi 2.4m, menghasilkan gain biasa saja sekitar 4dBi. Dengan SWR sekitar 1.1 untuk coax 50 ohm.

Saya coba mensimulasikan antenna Windom untuk 15m, dengan panjang bentangan 12+ m, kabel feeder 6m yang di tap pada panjang 4.8m dari salah satu sisi bentangan. Menghasilkan gain yang lebih besar sekitar 5+ dBi. Masih jauh di bawah yagi 2 elemen.

Kebetulan pada MMANA tersedia template antenna G5RV, dengan panjang bentangan sekitar 30m dan ketinggian antenna 10+ meter. Saya coba simulasikan disain G5RV yang original untuk 21.050MHz menghasilkan gain hanya 3+ dBi dan SWR 9 pada free space. Sementara jika ujung antenna di simulasi dengan jarak ke tanah hanya 10 cm, akan menghasilkan gain sekitar 6dBi tapi SWR tetap 9.

Maka saya coba mengoptimasi G5RV tersebut agar match betul pada frekuensi 21.050MHz tidak untuk multiband lagi, hanya monoband di 21.050MHz. Hasilnya sebuah antenna G5RV dengan ketinggian 9.25m dari tanah dengan bentangan 8.8m di setiap sayapnya, atau total 17.6m. Jarak spacer pada saluran transmisi tampaknya paling optimal sekitar 20 cm. SWR cukup baik & match sekitar 1.08 ke coax 50 ohm. Yang istimewa dari antenna ini adalah gain yang luar biasa sekitar 10+ dBi berhasil mengalahkan antenna yagi 2 elemen. Tentunya bentuk pola radiasi G5RV tidak berbeda jauh dengan antenna dipole ke dua arah tidak seperti yagi.

Hal yang cukup fatal di G5RV adalah jarak dari injeksi coax ke tanah, ternyata sangat menentukan gain & SWR keseluruhan antenna. Saya menggunakan jarak dari tempat injeksi coax ke antenna G5RV ke tanah hanya 10 cm untuk memperoleh gain 10+ dBi. Untuk jarak yang lebih jauh artinya balun coax mengambang di udara, akan menghasilkan gain yang jauh lebih kecil dari 10+ dBi di samping akan menaikan SWR.

Pada saat saya mencoba berbagai jenis antenna, tampaknya antenna kabel yang paling menjanjikan untuk gain & arah yang besar adalah antenna rhombic dari contoh yang ada di MMANA yang saya optimasi untuk 21MHz berhasil memperoleh gain 14+ dBi dan F/B 24dB dengan mudah pada semua band. Sayang antenna rhombic memerlukan luas sebesar lapangan bola di samping input impedansi-nya yang 600 ohm Tidak mungkin bagi saya untuk membangun system tersebut. Tampaknya saya stuck dengan antenna G5RV yang di optimasi untuk 21.050MHz.

Pekerjaan selanjutnya adalah mencari dua buah batang bambu yang panjangnya lebih dari 10+ meter. Urusan ternyata seru untuk mencari batang bambu ini, saya harus bersilaturahmi hampir ke 10 keluarga, mulai dari mencari batang bambu di kebun di kampung, meminta ijin memotong bambu, mencari orang yang bersedia memotong, membawa ke rumah, memasang di rumah dsb. Belum lagi mencari tapi nilon untuk mengikat bambu dan tapi plastik untuk menarik antenna ke atas.

Cukup menarik bagi saya yang biasa hidup di kota besar, ternyata di kampung hampir semua keluarga / rumah hampir mempunyai hubungan darah satu sama lain apakah itu gaek, pak etek, etek, ma?tuo dsb. Alhamdullillah mencari bambu proses mempersiapkan antenna justru mempererat tali silaturahmi saya dengan keluarga yang ada di kampung.

Memang antenna belum saya dirikan, saya perlu menyiapkan berbagai kabel & spacer untuk antenna G5RV tersebut. Termasuk kabel coax dll, maupun transceiver untuk bekerja di rumah di kampung Padang Panjang.