2.4.1 Direktivitas Antena
Direktivitas antena atau arah pancaran antena adalah kemampuan arah pancar dari sebuah antena untuk memfokus energi gelombang elektromagnetik
untuk dipancarkan ke semua arah atau arah tertentu, atau kemampuan menerima energi gelombang elektromagnetik lebih baik dari segala arah atau arah tertentu
pada saat menerima. Ada jenis antena yang dibuat secara khusus untuk memfokus energi gelombang elektromagnetik dari antena ke arah yang dikehendaki yaitu
antena unidirectional. Ada pula jenis antena yang memiliki pancaran menyebar ke semua arah yaitu antena omnidirectional [4].
Direktivitas antena merupakan perbandingan kerapatan daya maksimum dengan kerapatan daya rata - rata. Maka dapat dituliskan pada Persamaan 2.5 [1]
:
rata rata
P maks
P D
as Direktivit
− =
=
φ θ
φ θ
, ,
2.5
2.4.2 Gain Antena
Gain antena adalah perolehan kelebihan yang didapat dari pemakaian sebuah antena dengan membandingkannya dengan antena lain yang digunakan
sebagai referensi [5]. Gain dari sebuah antena adalah kualitas nyala yang besarnya lebih kecil
daripada penguatan antena tersebut yang dapat dinyatakan dengan Persamaan 2.6 [1] :
D k
G Gain
. =
=
2.6 Dimana :
k = efisiensi antena, 0 ≤ k ≤ 1
Universitas Sumatera Utara
2.4.3 Pola Radiasi Antena
Pola radiasi antena merupakan representasi grafis yang menggambarkan komponen radiasi pada antena sebagai fungsi ruang [6]. Pola radiasi antena
menjelaskan bagaimana antena meradiasikan energi ke ruang bebas atau bagaimana antena menerima energi. Gambar 2.2 menunjukkan pola radiasi antena
dalam dua dimensi dan tiga dimensi.
Gambar 2.2 Dimensi Pola Radiasi Antena
Dua gambaran pola radiasi yang paling penting adalah pola bidang medan listrik E dan pola bidang medan magnet H. Pada bidang medan listrik E
merupakan gambaran pola radiasi yang diperoleh dari nilai maksimum pengarahan radiasi di mana medan listrik E terbentang pada bidang gambar. Sama
halnya dengan pola bidang medan listrik E, pola bidang medan magnet H merupakan gambaran pola radiasi yang diperoleh dari nilai maksimum
pengarahan radiasi di mana medan magnet H terbentang pada bidang gambar. Bidang medan listrik E dan bidang medan magnet H saling tegak lurus. Gambar
2.2 menunjukkan koordinat bidang pada pola radiasi, di mana warna ungu menyatakan bidang medan listrik E dan warna biru menyatakan bidang medan
magnet H.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Ilustrasi Bidang Pola Radiasi Antena Pola Radiasi Antena Unidirectional
Antena unidirectional mempunyai pola radiasi yang terarah dan dapat menjangkau jarak yang relatif jauh. Gambar 2.4 merupakan gambaran secara
umum bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena unidirectional.
Gambar 2.4 Bentuk Pola Radiasi Antena Unidirectional
Apabila dalam koordinat polar atau grafik, pola radiasi bidang medan magnet H dan E ditunjukkan pada Gambar 2.5.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5 Bentuk Pola Radiasi Antena Unidirectional Dalam Koordinat Polar
Pola Radiasi Antena Omnidirectional
Antena omnidirectional mempunyai pola radiasi yang digambarkan seperti bentuk kue donat doughnut dengan pusat berimpit. Antena omnidirectional pada
umumnya mempunyai pola radiasi 360 derajat jika dilihat pada bidang medan magnetnya. Gambar 2.6 merupakan gambaran secara umum bentuk pancaran
yang dihasilkan oleh antena omnidirectional.
Gambar 2.6 Bentuk Pola Radiasi Antena Omnidirectional
Apabila dalam koordinat polar atau grafik, pola radiasi bidang medan magnet H dan E ditunjukkan pada Gambar 2.7.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.7 Bentuk Pola Radiasi Antena Omnidirectional Dalam Koordinat Polar
Jenis – jenis medan Antena : a. Medan reaktif yang merupakan bagian karakteristik medan antena akibat
gelombang berdiri yang melambangkan energi yang tersimpan. b. Medan radiasi yang merupakan bagian karakteristik medan antena akibat
radiasi gelombang propagasi yang melambangkan energi dipancarkan oleh antena.
Daerah – daerah medan antena : a. Daerah medan dekat reaktif yang merupakan daerah yang berada disekitar
antena dimana medan reaktif sangat dominan energi tersimpan gelombang berdiri.
b. Daerah medan dekat Fresnel yang merupakan daerah antara medan dekat reaktif dan medan jauh dimana radiasi medan sangat dominan dan distribusi
medan tergantung jarak dari antena.
Universitas Sumatera Utara
c. Daerah medan jauh Fraunhofer merupakan daerah paling terjauh dari antena dimana distribusi medan secara esensial berdiri sendiri dari jarak antena sumber
propagasi gelombang.
Gambar 2.8 Daerah – Daerah Medan Antena
Notasi D merupakan dimensi maksimun dari antena, R1 merupakan jari-jari dari medan dekat reaktif dan R2 merupakan jarijari dari medan radiasi medan dekat.
Adapun untuk mendapatkan nilai R1 dan R2 mengunakan Persamaan 2.7 [1] dan 2.8 [1] :
2.7
2.8
Universitas Sumatera Utara
Definisi – definisi pola radiasi antena adalah sebagai berikut : a.
Pola isotropis adalah pola sebuah antena didefinisikan sebagai radiasi serba sama ke segala arah, pola ini dibentuk oleh sebuah radiator isotropis
sumber titik, sebuah antena non-fisik yang tidak mempunyai arah. b.
Pola keterarahan merupakan sebuah pola dikarakterisasi oleh beberapa radiasi yang efisien dalam satu arah dibandingkan arah lainnya secarafisik
antena yang dapat direalisasikan adalah antena pengarah saja. c.
Pola omnidirectional merupakan sebuah pola yang serba sama dalam pemberian ruang radiasinya.
d. Pola bidang utama yaitu pola bidang E dan bidang H dari sebuah polarisasi
linier antena. Bidang E adalah bidang yang terdiri vektor medan elektrik dan arah radiasinya maksimum. Bidang H adalah bidang yang terdiri
vektor medan magnetik dan arah radiasinya maksimum.
Parameter – parameter pola radiasi antena adalah sebagai berikut : a. Cuping radiasi Radiation Lobe merupakan puncak intensitas radiasi tertinggi
disekitar daerah intensitas radiasi terendah. b. Cuping utama Main Lobe merupakan cuping radiasi pada arah radiasi
maksimum. c. Cuping minor Minor Lobe merupakan cuping radiasi lainnya dari pada cuping
utama. d. Cuping sisi Side Lobe merupakan sebuah cuping radiasi dalam arah lainnya
daripada arah radiasi yang dipusatkan.
Universitas Sumatera Utara
e. Cuping belakang Back Lobe merupakan kebalikan daripada cuping radiasi terhadap cuping utama.
f. Half Power Beamwidth HPBW merupakan lebar sudut berkas utama pada titik setengah daya antenna -3dB.
g. First Null Beamwidth FNBW merupakan lebar sudut antara bagian null kosong pertama pada sisi lain berkas utama.
Parameter-parameter pola radiasi antena tersebut diatas terlihat pada Gambar 2.9 bawah ini.
Gambar 2.9 Parameter - Parameter Pola Antena Pola Daya Ternormalisasi
Definisi daripada keterarahan antena dan penguatan antena secara esensialnya mempunyai kesamaan kecuali pada bagian daya yang digunakan.
Keterarahan [D θ ,φ ] merupakan perbandingan antara densitas daya radiasi
antena pada jarak titik tertentu terhadap daya radiasi total antena Prad secara isotropis. Penguatan [G
θ ,φ ] merupakan perbandingan densitas radiasi antena pada jarak titik tertentu terhadap daya input total antena Pin yang diradiasikan
Universitas Sumatera Utara
secara isotropis maka, penguatan antena akan tergantung pada daya total yang melayani terminal masukan antena, serta perhitungan untuk rugi-rugi ohmic pada
antena dilakukan ketika keterarahan tergantung pada daya total radiasi dan tidak termasuk efek rugi-rugi ohmic. Persamaan untuk keterarahan dan penguatan
seperti pada Persamaan 2.9 [1] dan 2.10 [1] :
2.9
2.10
Hubungan antara keterarahan dan penguatan sebuah antena dapat ditentukan dengan menggunakan definsi efisiensi radiasi antena seperti pada
Persamaan 2.11 [1] dan 2.12 [1] :
P
rad
=e
cd
P
in
2.11 2.12
Maka,
G θ ,φ = e
cd
D θ ,φ
Umumnya, gain dari antena ini dinyatakan dalam decibel dB, bukan berdimensi kuantitas. Persamaan untuk mengkonversi unit-unit berdimensi dB
seperti pada Persamaan 2.13 [1] : GdB =10log10Gdimensionless
2.13
Universitas Sumatera Utara
2.4.4 Beamwidth Antena