Monopole 1/2 Lambda

Monopole 1/2 Lambda

Tidak sedikit rekan amatir yang bekerja di band HF dan memiliki lahan terbatas untuk mendirikan antenna, termasuk saya. Untuk itu saya tertarik untuk melakukan eksperimen membuat antenna yang dapat dipasang pada lahan minim. Salah satu pendekatan yang paling mungkin, tanpa mengurangi kemampuan antenna yaitu membuat antenna yang menjulang kelangit, tidak kesamping, seperti gedung pencakar langit di kota-kota metropolitan, yang notabene luas lahan merupakan issue utama.

Dari buku amatir antena kuno yang saya miliki, saya menemukan sebuah konstruksi antena yang cukup minimalis, karena tidak menggunakan radial atau disebut dengan “ground independent” feed system. Memiliki gain sekitar 1.8 dB diatas ground plane ¼ lambda (gain GP 1/4 Lambda 2.1dBi).

Untuk menyesuaikan dengan impedansi 50 Ohm kabel coaxial dari pemancar, antena ini menggunakan Gamma Loop, yang terbuat dari lilitan sebanyak 1 lilit, serial dengan sebuah capacitor tegangan tinggi.

Konstruksi dasar antenna ini diperlihatkan oleh gambar, saya mendesign antenna tersebut untuk digunakan di Free Band (Citizen Band) 27.305MHz (Channel 30), kebetulan saya punya pesawat CB lama, frekuensi ini hampir berada dalam daerah tertinggi HF, sehingga ukuran antenna percobaan ini tidak terlalu besar. Dengan frekuensi 27.305 MHz maka diperoleh panjang gelombang sebesar 300/27.305 = 10.987 meter. Panjang radiator vertikal saya buat 5.2 meter, yang saya buat dari tubing aluminium dengan 2 macam diameter, yaitu yang bawah 1.2 Cm dan 1 cm yang disambung dengan menggunakan klem bulat (biasa dipakai untuk mengencangkan tubing karet pada kompor gas).

Lilitan gamma loop saya buat dari kawat email 2mm dengan diameter lingkaran sebesar 21.5 cm, sehingga menghasilkan induktansi sebesar 0.8uH. Lilitan ini cukup kuat untuk mensupport dirinya sendiri, sehingga tidak perlu saya tambahkan penguatan apapun padanya. Selanjutnya, saya menggunakan capacitor variable logam serial terhadap lilitan tadi, dimana antenna akan beresonansi pada frekuensi 27.305MHz ketika capacitor memiliki kapasitansi sebesar 27 – 28pF.

Cara Tuning Antenna

Karena dengan pancaran kecil saja tegangan pada gamma loop cukup tinggi, maka hati-hati dalam melakukan tunning antena ini. Cara paling gampang adalah melakukan tuning pada saat kondisi menerima (RX).

Pasang TRX dengan antenna, set frekuensi pada 27.305MHz, putar tombol volume secukupnya sehingga anda dapat memonitor pada jarak beberapa meter dari TRX anda. Putar perlahan capacitor variable pada gamma loop, proses tunning ini sangat kritis, artinya anda harus sangat hati-hati dan pelan-pelan dalam memutar capacitor variablenya. Dengarkan TRX anda sampai noise-nya terdengar paling besar, nah saat noise paling besar ini, maka antenna sedang tuned pada frekuensi 27.305MHz.

Bila masih belum puas, anda bisa melakukan cek pada saat  posisi memancar (TX), namun HATI-HATI yaa …

Pasang pesawat TX dan antenna, pasang SWR meter. Set TX pada mode CW dengan frekuensi 27.305MHz dan daya cukup untuk menggerakkan jarum forward SWR meter, yaitu sekitar 5 Watt saja. Setelah anda melakukan tunning pada posisi RX di atas, antenna seharusnya sudah mendekati titik resonansinya. Switch ON TX, perhatikan SWR meter anda, bila jarum reflection (SWR) masih tinggi, anda boleh mentune variable capacitor sekali lagi, namun hati-hati dan gunakan obeng isolator untuk memutarnya. Putar sangat pelan-pelan variable capacitor pada gamma loop sampai diperoleh SWR paling kecil, lalu beri lem panas pada capacitor variable supaya tidak bergeser posisinya. Oh ya, posisi titik X terhadap Y juga menentukan resonansi dari antenna ini, saya telah melakukan percobaan di beberapa titik X, namun yang terbaik yaitu pada sudut X-Y sebesar 135 derajat.

Antenna percobaan ini mendapatkan SWR terbaiknya pada ratio 1:1.1 (pada 27.305MHz). Saya sempat melakukan percobaan mengganti capacitor variable dengan sebuah capacitor keramik yang saya solder langsung ke gamma loop, hasil SWR masih OK, namun ketika TX saya besarkan outputnya (diatas 50W), maka dengan cepat capacitor keramik tersebut terbakar mengeluarkan asap putih cukup banyak, akhirnya saya tetap menggunakan capacitor variable logam. Dengan capacitor tersebut saya coba bebani dengan power output sampai dengan 120 Watt (percobaan) tetap tidak ada masalah baik kondisi fisik antenna maupun SWR-nya.

Performansi Antenna

Antenna ini memiliki bandwidth yang tidak terlalu lebar dibandingkan dengan Dipole ¼ Lambda (antenna lain yang pernah saya coba), yaitu hanya beberapa puluh KHz saja. Hal ini menjawab, kenapa tunning capacitor variable antenna ini sangat kritis.

Karena mayoritas amatir yang bekerja di band CB adalah menggunakan antenna dengan polarisasi verikal, maka dengan menggunakan antenna ini, hampir seluruh amatir dalam kota, serta beberapa luar kota bisa dengan mudah dimonitor dibandingkan dengan menggunakan dipole ¼ lambda (dengan polarisasi horisontal). Berdasarkan report dari beberapa amatir yang bekerja dengan menggunakan antenna vertikal, antenna ini dilaporkan lebih tinggi 2 skala pada S-meter relatif terhadap dipole ¼ lambda horisontal.

Untuk komunikasi antar pulau pada saat propagasi mulai terbuka dengan antenna ini tidaklah terlalu kesulitan, baik pada saat menerima maupun memancar. Dengan menggunakan pesawat CB jadul merek Colt 485DX yang outputnya tinggal 8 Watt, pada mode USB di frekuensi 27.305 MHz, berhasil melakukan beberapa kontak dengan Rekan amatir nun jauh di Papua. Dan tentunya, dengan dengan Rekan lokal Bandung dan sekitarnya.

Tips Konstruksi

Pada percobaan digunakan aluminium tubing yang tidak terlalu besar sehingga pada saat ada angin, maka radiator antenna sangat mudah bergoyang keras, sehingga akan mempengaruhi SWR dari antenna. Hasil pengamatan saya, pada saat angin besar atau radiator bergoyang cukup keras, maka SWR akan bergerak-gerak, yang tentunya juga akan mempengaruhi kualitas pemancaran dan penerimaan. Jadi, untuk mengurangi efek ini, gunakan tubing aluminum yang cukup besar sehingga mampu menyangga diri sendiri dan tetap tenang walaupun diterpa angin yang cukup kencang.

Karena antenna ini vertikal dan aluminium memiliki lubang-lubang yang memungkinkan dimasuki air kala hujan dan embun kala pagi hari, maka pastikan tidak ada lubang dengan menutupnya menggunakan lem panas atau isolator lain yang anda miliki. Pengalaman saya, bila tubing kemasukan air, maka SWR akan dengan cepat melesat ke atas, pastikan itu tidak terjadi pada antena anda.

Antenna ini dengan mudah dapat disesuaikan dengan band-band amatir yang lain, dengan melakukan penyesuaian terhadap panjang radiator, dan rangkaian gamma loop.

Sumber :
The Radio Amateur Antenna Handbook
William I. Orr, W6SAI
Stuart D. Cowan, W2LX
Radio Publications, Inc.
Box 149, Wilton, Conn. 06897
Tahun 1978

Selamat bereksperiment, have a nice day … !