6
2.2 Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnet adalah gelombang yang mempunyai sifat listrik dan sifat magnet secara bersamaan. Gelombang radio merupakan bagian dari
gelombang elektromagnetik pada spektrum frekuensi radio. Gelombang dikarakteristikkan oleh panjang gelombang dan frekuensi.
Panjang gelombang λ memiliki hubungan dengan frekuensi ƒ dan kecepatan ν yang ditunjukkan pada Persamaan 2.1 :
� =
� �
2.1 Panjang fisik antena L
adalah fungsi panjang gelombang λ yang tergantung pada frekuensi. Panjang antena dalam meter dihitung dengan Persamaan 2.2 :
� =
� 2
2.2 Kecepatan
ν bergantung pada medium. Ketika medium rambat adalah hampa udara free space, maka :
v = c = 3 x 10
8
ms 2.3
2.3 Pengertian Antena
Dalam sejarah komunikasi, perkembangan teknik informasi tanpa menggunakan kabel ditetapkan dengan nama antena. Antena berasal dari bahasa latin
”antena” yang berarti tiang kapal layar. Dalam pengertian sederhana kata latin ini berarti juga “penyentuh atau peraba” sehingga kalau dihubungkan dengan teknik
komunikasi berarti bahwa antena mempunyai tugas menyelusuri jejak gelombang elektromagnetik, hal ini jika antena berfungsi sebagai penerima. Sedangkan jika
7 sebagai pemancar maka tugas antena tersebut adalah menghasilkan sinyal gelombang
elektromagnetik[2]. Antena dapat juga didefinisikan sebagai sebuah atau sekelompok konduktor
yang digunakan untuk memancarkan atau meneruskan gelombang elektromagnetik menuju ruang bebas atau menangkap gelombang elektromegnetik dari ruang bebas.
Energi listrik dari pemancar dikonversi menjadi gelombang elektromagnetik dan oleh sebuah antena yang kemudian gelombang tersebut dipancarkan menuju udara bebas.
Pada penerima akhir gelombang elektromagnetik dikonversi menjadi energi listrik dengan menggunakan antena. Gambar 2.1 menunjukkan antena sebagai pengirim dan
penerima[2].
Gambar 2.1 Antena Sebagai Pengirim dan Penerima
2.4 Parameter – Parameter Antena
Parameter antena digunakan untuk menguji atau mengukur performa antena yang akan digunakan. Berikut penjelasan beberapa parameter antena yang sering
digunakan yaitu return loss, gain, pola radiasi, polarisasi, beamwidth, bandwidth, impedansi, voltage standing wave ratio VSWR, dan distance to fault DTF.
8
2.4.1 Return Loss
Return loss adalah rasio perhitungan logaritma dengan satuan dB decibel dengan perhitungan reflected power dari antena ke power energi yang dipancarkan ke
antena melalui transmission line cable coax. Nilai return loss efektif untuk sebuah antena pada rentang frekuensi kerja untuk beberapa sinyal adalah di antara -10 dB
dan -15 dB[3]. Hubungan return loss dengan VSWR dapat dinyatakan dengan Persamaan 2.4 :
�
��
= 10 ���
10
�
�−1
2
�+1
2
� 2.4
Dimana : R
dB
= return loss dalam satuan dB
S =
nilai VSWR
2.4.2 Gain Antena
Gain adalah karakter antena yang terkait dengan kemampuan antena mengarahkan radiasi sinyalnya atau penerimaan sinyal dari arah tertentu. Gain
bukanlah kuantitas yang dapat diukur dalam satuan fisik pada umumnya seperti watt, ohm, atau lainnya, melainkan suatu bentuk perbandingan. Oleh karena
itu, satuan yang digunakan untuk gain adalah decibel[4]. Gain dari sebuah antena adalah kualitas nyala yang besarnya lebih kecil
daripada penguatan antena tersebut yang dapat dinyatakan dengan : Gain = G = k. D 2.5
Dimana : k = efisiensi antena, 0
≤ k ≤1
9 Gain antena dapat diperoleh dengan mengukur power pada main lobe dan
membandingkan power-nya dengan power pada antena referensi. Gain antena diukur dalam satuan decibel. Decibel dapat ditetapkan dengan dua cara yaitu[5] :
a. Ketika mengacu pada pengukuran daya power
�
��
= 10 ���
10
�
�
������ ���� ������
�
������ ���������
� 2.6 b.
Ketika mengacu pada pengukuran tegangan volt �
��
= 20 ���
10
�
�
������ ���� ������
�
������ ���������
� 2.7 Gain antena biasanya diukur relatif pada :
1 dBi relatif pada radioator isotropic
2 dBd relatif pada radioator dipole
Hubungan antara dBi dan dBd adalah sebagai berikut[5]: 0 dBd = 2,15 dBi 2.8
Umumnya dBi digunakan untuk mengukur gain sebuah antena. Gain dapat dihitung dengan membandingkan kerapatan daya maksimum
antena yang diukur dengan antena referensi yang diketahui gainnya. Maka dapat dituliskan pada Persamaan 2.9 :
� =
���������� ���� ������ ���������� ���������
× ������� ���������
2.9 Atau jika dihitung dalam nilai logaritmik dirumuskan oleh Persamaan 2.10 :
Gt dB = PtdBm – PsdBm + GsdB 2.10 Dimana :
Gt = Gain total antena.
Pt = Nilai level sinyal maksimum yang diterima antena terukur dBm.
10 Ps
= Nilai level sinyal maksimum yang diterima antena referensi dBm. Gs
= Gain antena referensi.
2.4.3 Pola Radiasi Antena
Pola radiasi antena atau pola antena didefinisikan sebagai fungsi matematik atau representasi grafik dari sifat radiasi antena sebagai fungsi dari koordinat. Di
sebagian besar kasus, pola radiasi ditentukan di luasan wilayah dan direpresentasikan sebagai fungsi dari koordinat directional[5]. Pola radiasi antena adalah plot 3-dimensi
distribusi sinyal yang dipancarkan oleh sebuah antena atau plot 3-dimensi tingkat penerimaan sinyal yang diterima oleh sebuah antena[3].
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
11
a. Pola Radiasi Antena Unidirectional
Antena unidirectional mempunyai pola radiasi yang terarah dan dapat menjangkau jarak yang relative jauh. Gambar 2.3 merupakan gambaran secara umum
bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena unidirectional.
Gambar 2.3 Bentuk Pola Radiasi Antena Unidirectional
b. 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 jika dilihat pada bidang medan magnetnya.
Gambar 2.4 merupakan gambaran secara umum bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena omnidirectional.
Gambar 2.4 Bentuk Pola Radiasi Antena Omnidirectional
a Side View b Top View
Coverage Pattern
Coverage Pattern
Antenna Antenna
Side View Top View
12
2.4.4 Polarisasi Antena
Polarisasi antena merupakan orientasi perambatan radiasi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh suatu antena di mana arah elemen antena
terhadap permukaan bumi sebagai referensi arah. Dalam jaringan wireless, polarisasi dipilih dan digunakan untuk mengoptimalkan penerimaan sinyal yang diinginkan dan
mengurangi derau dan interferensi dari sinyal yang tidak diinginkan. Gambar 2.5 menunjukkan gambar polarisasi antena. Ada empat macam polarisasi antena yaitu
polarisasi vertikal, polarisasi horizontal, polarisasi circular dan polarisasi cross[6].
Gambar 2.5 Polarisasi Antena
a. Polarisasi Vertikal
Antena dikatakan berpolarisasi vertikal jika elemen antena vertikal terhadap permukaan tanah. Polarisasi vertikal banyak digunakan pada jaringan wireless[6].
Gambar 2.6 menunjukkan polarisasi vertikal.
Gambar 2.6 Polarisasi Vertikal
E
M T
13
b. Polarisasi Horizontal
Antena dikatakan berpolarisasi horizontal jika elemen antena horizontal terhadap permukaan tanah. Polarisasi horizontal digunakan pada beberapa jaringan
wireless[6]. Gambar 2.7 menunjukkan polarisasi horizontal.
Gambar 2.7 Polarisasi Horizontal
c. Polarisasi Circular
Kategori