Analisis Pengaruh Bahan Terhadap Pola Radiasi Pada Antena Dipole

ANALISIS PENGARUH BAHAN TERHADAP
POLA RADIASI PADA ANTENA DIPOLE

OLEH :

NAMA

:

ARIEF ANANDA HASIBUAN

NIM

:

070402003

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Antena dipole adalah suatu antena resonan yang mempunyai panjang total
nominal ½

pada frekuensi pembawa. Antena dipole merupakan antena

fundamental yang digunakan untuk pemancaran dan penerimaan gelombang
radio. Dalam Tugas Akhir ini digunakan simulasi untuk menampilkan parameterparameter antena yang diperlukan guna menganalisis pengaruh bahan yang akan
digunakan dalam menentukan pola radiasi pada antena dipole.
Dari hasil analisis yang telah dilakukan, dapat diketahui bahwa dalam pola
radiasi antena dipole, nilai konduktivitas dan luas penampang terhadap suatu
bahan sangat berpengaruh. Hal ini berdasarkan dari hasil nilai bidang-E dan
bidang-H yang mempunyai nilai maksimal. Analisis ini berdasarkan pada simulasi
yang dilakukan dengan menggunakan software Matlab.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah S.W.T yang telah
memberikan kemampuan dan ketabahan dalam menghadapi segala cobaan,
halangan, dan rintangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, serta shalawat
beriring salam penulis hadiahkan kepada junjungan Nabi Muhammad S.A.W.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu
Ayahanda Baharuddin Hasibuan,SH dan Ibunda Nurmiany serta abangda dan
kakanda tercinta yang merupakan bagian dari hidup penulis yang senantiasa
mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang.
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:
ANALISIS PENGARUH BAHAN TERHADAP
POLA RADIASI PADA ANTENA DIPOLE
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya
Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan
dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan
terima kasih kepada:
1.

Bapak Ali Hanafiah Rambe, ST.MT , selaku dosen Pembimbing Tugas
Akhir, atas nasehat, bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2.

Bapak Ir,R.Sugih Arto Yusuf selaku Penasehat Akademis penulis, atas
bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan selama ini.

Universitas Sumatera Utara

3.

Bapak Ir. Arman Sani, MT , selaku Kepala Laboraturium Sistem
Komunikasi Radio, atas nasehat, bimbingan, pengarahan dan motivasi
dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4.

Bapak Maksum Pinem, ST.MT , selaku Kepala Laboraturium Dasar
Telekomunikasi, atas nasehat, bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam
menyelesaikan menyelesaikan Tugas Akhir ini.

5.

Bapak Ir.Surya Tarmizi Kasim,M.Si dan Bapak Rachmad Fauzi ST, MT
selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.

6.

Abang dan kakakku tersayang Supriyanti Hasibuan & Syamsul Bahri,
Bayu Wardana Hasibuan dan Wenny Setiawan Hasibuan, ponakanku yg
imut Farras Azzam. Sepupu yang gokiel Syahrizal Lubis. Terimakasih atas
perhatian dan doanya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir.

7.

Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan
seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara atas segala bantuannya.

8.

Sahabat sekaligus teman yang terbaik dan tercantik, Pratiwi Surya Ningsih
“Tiwie” dan Anastasya Citra “Tachii” terima kasih perhatian, doa dan
dukungannya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir.

9.

Sahabat-sahabat terbaik di Elektro para warriors: Irzi “Kepo”,Fitri ”Mbak
Iti”,Roy “RFS”, Ridho “Jota”, Samy “Mak Bores”, Fajar ”LegalPrince”,
Habib

”Komeng”,

Sobirin

”Mu5h0”,

Arynda

”Ryndul”,

Ichan

“Gochan007”, Bon “Jempollers” , Dyan “Narcissus”, Agus “Guzzy”, Iyal
“MasterJava”, Nikman “Vidi”, Ichsan “Tombol”, Ryan “Dewa Cinta”,

Universitas Sumatera Utara

Selvi ”Chayoo”, Dion Citoruzz , Rey “Bieber”, Syuib ”Maho”, Frans
“motivator”, Fernadi “Borong”, Yovie “Tutuk” dan segenap angkatan ’08
yang masih beraktifitas di kampus, semoga silaturahim kita terus terjaga.
10.

Senior-senior Gembonk ’05 dan ‘06 yang sudah tamat : Bg Harpen, Bg
Gifari, Bg Lutfi, Bg Riki, Bg Sujeck, Bg Cuib, Bg Rudy, Mutiara
“Muteng”,Kak Diana, Kak Liza, yang berperan banyak atas kerjasama,
masukan, dan bantuan selama proses penulisan Tugas Akhir ini

11.

Keluarga Besar Laboratorium Antena, Telematika dan Laboratorium
Dasar Telekomunikasi FT USU : Bg Alifsyah, Bg Arbi Divo, Bg Ibenk,
Bg Demon, dan Rasyid. Terimakasih atas doa dan dukungannya

12.

Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik

dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan
tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat
penulis harapkan.
Akhir kata penulis berserah diri pada Allah SWT, semoga Tugas Akhir ini
bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri.

Medan, 02 Juli 2011
Penulis

Arief Ananda Hasibuan
NIM. 070402003

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

ABSTRAK ............................................................................................... i
KATA PENGANTAR .............................................................................. ii
DAFTAR ISI ............................................................................................ v
DAFTAR GAMBAR................................................................................ viii
DAFTAR TABEL .................................................................................... x
I.

PENDAHULUAN ........................................................................... 1
1.1 Latar Belakang Masalah ........................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................... 2
1.3 Tujuan Penulisan ...................................................................... 2
1.4 Batasan Masalah....................................................................... 2
1.5 Metode Penulisan ..................................................................... 3
1.6

II.

Sistematika Penulisan ............................................................... 3

TEORI DASAR ANTENA ............................................................ 5
2.1

Umum ..................................................................................... 5

2.2

Gelombang Elektromagnetik ................................................... 5

2.3

Pengertian Antena ................................................................... 7

2.4

Parameter – Parameter Antena ................................................. 7
2.4.1 Direktivitas Antena ....................................................... 8
2.4.2 Gain Antena ................................................................. 8
2.4.3 Pola Radiasi Antena ...................................................... 9
2.4.4 Beamwidth Antena ........................................................ 17
2.4.5 Bandwidth Antena ........................................................ 17

Universitas Sumatera Utara

2.4.6 Impedansi Antena ......................................................... 19
2.5

Jenis – Jenis Antena ................................................................. 19
2.5.1 Antena Isotropis ............................................................ 19
2.5.2 Antena Directional......................................... ............ 20
2.5.2.1 Antena Unidirectional .............................................. 20
2.5.2.2 Antena Omnidirectional ........................................... 21

III. TEORI ANTENA DIPOLE ............................................................ 22
3.1 Umum ...................................................................................... 22
3.2

Konsep Dasar Antena .............................................................. 23

3.3

Antena Dipole ......................................................................... 26

3.4 Komponen Pada Antena Dipole ............................................... 30
3.4.1 Panjang Antena Dipole ................................................. 30
3.4.2

Bahan Antena Dipole ................................................... 31

3.5 Parameter Antena Dipole ......................................................... 32
3.6 Pola Radiasi Pada Antena Dipole ............................................. 35
IV. ANALISIS PENGARUH BAHAN TERHADAP POLA RADIASI
PADA ANTENA DIPOLE .............................................................. 38
4.1 Umum ...................................................................................... 38
4.2 Parameter Dalam Analisis Antena Dipole ................................. 38
4.3 Analisis Nilai Konduktivitas Bahan Terhadap Pola Radiasi
Antena Dipole .......................................................................... 39
4.4 Prosedur Analisis Pola Radiasi Antena Dipole Dengan Nilai
Konduktivitas Yang Berbeda .............................................. ....... 45
4.5 Analisis Nilai Luas Penampang Bahan Terhadap Pola Radiasi

Universitas Sumatera Utara

Antena Dipole............................................................................. 50
4.6 Prosedur Analisis Pola Radiasi Antena Dipole Dengan Luas
Penampang Bahan Yang Berbeda............................................. .. 56
V.

KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 61
5.1

Kesimpulan .............................................................................. 61

5.2

Saran ........................................................................................ 62

DAFTAR PUSTAKA............................................................................... 63
LAMPIRAN

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1

Antena Sebagai Pemancar dan Penerima ................................ 7

Gambar 2.2

Dimensi Pola Radiasi Antena ................................................. 9

Gambar 2.3

Ilustrasi Bidang Pola Radiasi Antena ..................................... 10

Gambar 2.4

Bentuk Pola Radiasi Antena Unidirectional ........................... 10

Gambar 2.5

Bentuk Pola Radiasi Antena Unidirectional dalam
Koordinat Polar ..................................................................... 11

Gambar 2.6

Bentuk Pola Radiasi Antena Omnidirectional ........................ 11

Gambar 2.7

Bentuk Pola Radiasi Antena Omnidirectional dalam
Koordinat Polar ..................................................................... 12

Gambar 2.8

Daerah-Daerah Medan Antena ............................................... 13

Gambar 2.9

Parameter-Parameter Pola Antena
(Pola Daya Ternormalisasi) ................................................... 15

Gambar 2.10 Beamwidth Antena ................................................................ 17
Gambar 2.11 Bandwidth Antena ................................................................. 18
Gambar 2.12 Antena Isotropis .................................................................... 20
Gambar 3.1

Antena dipole dan Monopole ................................................. 23

Gambar 3.2

Konfigurasi Antena Dalam Suatu Jaringan dan
Rangkaian Ekivalennya ......................................................... 24

Gambar 3.3

Alur Gelombang pada Antena ................................................ 25

Gambar 3.4

Arus, Tegangan, dan Pola Radiasi pada Antena
Dipole.................................................................................... 28

Gambar 3.5

Antena Dipole ....................................................................... 30

Gambar 3.6

Beamwidth -3 dB................................................................... 32

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.7

Sketsa Medan Radiasi pada Antena Dipole ............................ 35

Gambar 3.8

Koordinat-koordinat Bola (spherical coordinates) ................. 36

Gambar 3.9

Pola Radiasi Antena dalam Dua Dimensi ............................... 37

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1

Bahan Antena ..................................................................... 31

Tabel 4.1

Pola Radiasi Antena Dipole Tunggal Dengan Nilai Konduktivitas
Yang berbeda...................................................................... 46

Tabel 4.2

Pola Radiasi Antena Dipole Tunggal Dengan Luas Penampang
Yang Berbeda ..................................................................... 57

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Antena dipole adalah suatu antena resonan yang mempunyai panjang total
nominal ½

pada frekuensi pembawa. Antena dipole merupakan antena

fundamental yang digunakan untuk pemancaran dan penerimaan gelombang
radio. Dalam Tugas Akhir ini digunakan simulasi untuk menampilkan parameterparameter antena yang diperlukan guna menganalisis pengaruh bahan yang akan
digunakan dalam menentukan pola radiasi pada antena dipole.
Dari hasil analisis yang telah dilakukan, dapat diketahui bahwa dalam pola
radiasi antena dipole, nilai konduktivitas dan luas penampang terhadap suatu
bahan sangat berpengaruh. Hal ini berdasarkan dari hasil nilai bidang-E dan
bidang-H yang mempunyai nilai maksimal. Analisis ini berdasarkan pada simulasi
yang dilakukan dengan menggunakan software Matlab.

Universitas Sumatera Utara

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang
Keunggulan suatu sistem telekomunikasi tidak hanya ditentukan oleh

kualitas pemancar dan penerimanya saja, namun juga sangat dipengaruhi oleh
kualitas pemancaran dan penerimaan antena, diantaranya ialah antena dipole.
Antena dipole merupakan antena fundamental untuk pemancaran dan penerimaan
gelombang radio.
Salah satu karakteristik antena dipole yang akan dibahas disini adalah pola
radiasi antena.

Pola radiasi antena terjadi

karena adanya

gelombang

elektromagnetik yang dipancarkan lewat udara bebas dalam suatu bentuk radiasi
(pancaran) tertentu dalam medan radiasi, yaitu medan jauh. Pola radiasi antena
bisa berubah-ubah berdasarkan nilai parameter yang ditentukan sebagai variabel.
Salah satu parameter yang juga dapat mempengaruhi pola radiasi pada
antena dipole adalah jenis bahannya dimana bahan yang di pakai mempunyai nilai
konduktivitas yang berbeda – beda. Konduktivitas adalah parameter yang sangat
berpengaruh dalam pembuatan antena sehingga diperlukan konduktivitas yang
maksimal untuk mengoptimalkan pola radiasi antena.
Pada Tugas Akhir ini akan di analisis bagaimana pengaruh dari jenis bahan
– bahan tersebut terhadap pola radiasi pada antena dipole. Bahan – bahan yang di
pakai dalam melakukan analisis

adalah perak, tembaga, emas alumunium,

kuningan dan besi. Analisis dilakukan menggunakan simulasi Matlab.

Universitas Sumatera Utara

1.2

Rumusan Masalah

Dari latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan pada
Tugas Akhir ini yaitu:
1. Apa yang dimaksud dengan antena dipole.
2. Apa yang dimaksud dengan pola radiasi antena.
3. Bagaimana cara mensimulasikan pola radiasi pada antena dipole.
4. Bagaimana pengaruh bahan terhadap pola radiasi pada antena dipole.

1.3

Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui pengaruh

bahan terhadap pola radiasi yang dipancarkan antena dipole dengan cara simulasi.

1.4

Batasan Masalah
Agar pembahasan lebih terarah, maka pembahasan dibatasi sebagai berikut:
1. Parameter yang dibahas hanya : pola radiasi dan dimensi antena.
2. Hanya membahas antena dipole.
3. Frekuensi yang di pakai 300 MHz (pada sistem FM), panjang gelombang
(λ) 100 m, panjang antena dipole 0,5 m dan tegangan sumber 1mV.
4. Bahan yang dipakai dalam

analisis yaitu perak, tembaga, emas,

aluminium, kuningan dan besi berupa nilai konduktivitas.
5. Khusus untuk analisis luas penampang bahan yang di pakai adalah bahan
tembaga.
6. Luas penampang yang di analisis 2mm, 3mm, 4mm, 5mm dan 6mm.

Universitas Sumatera Utara

7. Analisis dilakukan dengan menggunakan bantuan software Matlab.
1.5

Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan oleh penulis pada penulisan Tugas

Akhir ini adalah :
1. Studi Literatur, yaitu berupa studi kepustakaan dan kajian dari jurnaljurnal pendukung baik dalam bentuk hard copy maupun soft copy.
2. Simulasi, yaitu suatu proses yang dilakukan sebagai bantuan dalam
menganalisis Tugas Akhir ini.

1.6

Sistematika Penulisan
Penulisan Tugas Akhir ini disajikan dengan sistematika penulisan sebagai

berikut :
BAB I

PENDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar
belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan
masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan dari
Tugas Akhir ini.

BAB II

TEORI DASAR ANTENA
Bab ini berisi penjelasan tentang antena secara umum, konsep
perambatan, parameter antena, jenis-jenis antena dan aplikasi
antena.

Universitas Sumatera Utara

BAB III

TEORI ANTENA DIPOLE
Bab ini berisi penjelasan tentang defenisi antena dipole, komponen
pembuat antena dipole, jenis bahan, parameter antena dipole dan
pola radiasi pada antena dipole.

BAB IV

ANALISIS

PENGARUH

BAHAN

TERHADAP

POLA

RADIASI PADA ANTENA DIPOLE
Bab ini berisi tentang analisis pengaruh bahan yang digunakan
pada antena dipole dengan bantuan software Matlab.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari hasil pembahasan Tugas
Akhir.

Universitas Sumatera Utara

BAB II
TEORI DASAR ANTENA

2.1

Umum
Dilihat dari latar belakang telekomunikasi berupa komunikasi wireless,

antena radio pertama dibuat oleh Heinrich Hertz yang tujuannya untuk
membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik yang sebelumnya telah
diprediksi oleh James Clerk Maxwell. Pada tahun 1886, Hertz memasang
peralatan yang sekarang diketahui sebagai sistem radio dengan antena dipole
sebagai pengirim dan antena loop segi empat sebagai penerima.[1]
Asal kata antena berhubungan dengan apa yang diciptakan oleh Guglielmo
Marconi. Marconi melanjutkan penelitian Hertz dengan menambah rangkaian
tuning dan antena besar yang mampu melakukan pensinyalan dalam jarak yang
sangat jauh dengan menggunakan tiang yang tingginya 2,5 meter dan kawat.
Kawat digunakan sebagai radiasi dan menerima aliran listrik yang dalam bahasa
Itali dikenal sebagai l’antenna centrale dan kawat yang melilitnya disebut
l’antenna. Pada pertengahan Desember 1901, Marconi mengejutkan dunia dengan
penerimaan sinyal di St. Johns, New Foundland dari stasiun pengiriman yang
telah dibangunnya di Poldhu, Cornwall, Inggris [2].

2.2

Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang mempunyai sifat

listrik dan sifat magnet secara bersamaan. Gelombang radio merupakan bagian

Universitas Sumatera Utara

dari gelombang elektromagnetik pada spektrum frekuensi radio. Transmisi
gelombang elektromagnetik di ruang adalah sebagai gelombang transversal [3].
Gelombang berosilasi secara periodik atau berulang – ulang ditandai
dengan adanya frekuensi (rata – rata pergerakan tiap pengulangan atau banyaknya
getaran tiap detik), dapat diketahui dari Persamaan (2.1) [1] :
(2.1)
Dimana : f adalah frekuensi dalam hertz (Hz)
T adalah periode dalam detik.
Gelombang dikarakteristikkan oleh panjang gelombang dan frekuensi.
Panjang gelombang (λ) memiliki hubungan dengan frekuensi (f) dan kecepatan (v)
yang ditunjukkan pada Persamaan (2.2) [1] :

λ=

c
f

(2.2)

Kecepatan (v) bergantung pada medium. Frekuensi adalah besaran yang lebih
mendasar dan tidak bergantung pada medium. Ketika medium rambat adalah
hampa udara (free space), maka :
c = 3 x 108 m/s

(2.3)

Panjang fisik antena (l) adalah fungsi panjang gelombang (λ) yang
tergantung pada frekuensi. Panjang antena dalam meter dapat dihitung dengan
Persamaan (2.4) [1]:
l=

(2.4)

Dimana : l = panjang antena
λ = Panjang gelombang

Universitas Sumatera Utara

2.3

Pengertian Antena
Antena merupakan bagian dari sistem komunikasi radio. Antena adalah

perangkat media transmisi nirkabel yang memanfaatkan udara sebagai media
penghantar [3]. Antena berfungsi sebagai peralatan konversi atau pengubah energi
gelombang

elektromagnetik

terbimbing

menjadi

energi

gelombang

elektromagnetik ruang bebas sebagai pemancar (transmitter), dan mengubah
energi gelombang elektromagnetik ruang bebas menjadi energi gelombang
elektromagnetik

terbimbing

sebagai

penerima

(receiver).

Gambar

2.1

menunjukkan gambar antena sebagai pemancar dan penerima.

Gambar 2.1 Antena Sebagai Pemancar dan Penerima

2.4

Parameter – Parameter Antena
Parameter – parameter antena digunakan untuk menguji atau mengukur

performa antena yang akan digunakan. Berikut penjelasan beberapa parameter
antena yang sering digunakan yaitu direktivitas antena, gain antena, pola radiasi
antena, polarisasi antena, beamwidth antena, dan bandwidth antena.

Universitas Sumatera Utara

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]
:
Direktivitas = D =

P (θ ,φ ) maks
P (θ ,φ ) rata − rata

(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] :
Gain = G = k . D

(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] :

Prad =ecd Pin

(2.11)
(2.12)

Maka,

G(θ ,φ ) = ecd 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 =10log10(Gdimensionless)

(2.13)

Universitas Sumatera Utara

2.4.4 Beamwidth Antena
Beamwitdth adalah besarnya sudut berkas pancaran gelombang frekuensi
radio utama (main lobe) yang dihitung pada titik 3 dB menurun dari puncak lobe
utama [7]. Besarnya beamwidth adalah sebagai berikut pada persamaan (2.14) [8]:
B=

21,1
derajat
f .d

(2.14)

Dimana :
B = -3 dB HPBW (derajat)
f = frekuensi (GHz)
d = diameter antena (m)

Gambar 2.10 menunjukkan tiga daerah pancaran yaitu lobe utama (main
lobe, nomor 1), lobe sisi samping (side lobe, nomor 2), dan lobe sisi belakang
(back lobe, nomor 3).

Gambar 2.10 Beamwidth Antena

2.4.5 Bandwidth Antena
Pemakaian sebuah antena dalam sistem pemancar atau penerima selalu
dibatasi oleh daerah frekuensi kerjanya. Pada range frekuensi kerja tersebut

Universitas Sumatera Utara

antena dituntut harus dapat bekerja dengan efektif agar dapat menerima atau
memancarkan gelombang pada band frekuensi tertentu seperti ditunjukkan pada
Gambar 2.11. Dikatakan bekerja dengan efektif jika distribusi arus dan impedansi
dari antena pada range frekuensi tersebut benar - benar belum banyak mengalami
perubahan yang berarti. Sehingga pola radiasi yang sudah direncanakan serta
VSWR yang dihasilkannya masih belum keluar dari batas yang diizinkan. Daerah
frekuensi kerja dimana antena masih dapat bekerja dengan baik dinamakan
bandwidth antena. Misalnya sebuah antena bekerja pada frekuensi tengah sebesar
fC, namun ia juga masih dapat bekerja dengan baik pada frekuensi f1 (di bawah fC)
sampai dengan f2 (di atas fC), maka bandwidth dari antena tersebut adalah (f1 – f2).
Tetapi apabila dinyatakan dalam persen, maka bandwidth antena tersebut adalah :
BW% =

f 2 − f1
x 100 %
fc

(2.15)

Bandwidth yang dinyatakan dalam persen seperti ini biasanya digunakan untuk
menyatakan bandwidth antena yang memiliki band sempit (narrow band).
Sedangkan untuk band yang lebar (broad band) biasanya digunakan definsi rasio
antara batas frekuensi atas dengan frekuensi bawah [9].
BWr =

f2
f1

(2.16)

Gambar 2.11 Bandwidth Antena

Universitas Sumatera Utara

2.4.6 Impedansi Antena
Impedansi antena didefinisikan sebagai perbandingan antara medan
elektrik terhadap medan magnetik pada suatu titik [8]. Dengan kata lain pada
sepasang

terminal

maka

impedansi

antena

bisa

didefinisikan

sebagai

perbandingan antara tegangan terhadap arus pada terminal tersebut.
ZT =

V
I

(2.17)

Dimana :
ZT = impedansi terminal
V = beda potensial terminal
I = arus terminal

2.5

Jenis –Jenis Antena
Beberapa jenis - jenis antena yang dipakai secara umum yaitu Antena

Isotropis dan Antena Directional.
2.5.1 Antena Isotropis
Antena isotropis merupakan sumber titik yang memancarkan daya ke
segala arah dengan intensitas yang sama, seperti permukaan bola. Karena itu
dikatakan pola radiasi antena isotropis berbentuk bola. Antena ini tidak ada dalam
dunia nyata dan hanya digunakan sebagai dasar untuk merancang dan
menganalisa struktur antena yang lebih kompleks [3]. Gambar 2.12 menunjukkan
gambar antena isotropis.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.12 Antena Isotropis

2.5.2 Antena Directional
Berdasarkan direktivitasnya, antena directional dibagi menjadi antena
unidirectional dan antena omnidirectional. Antena unidiretional adalah antena
yang memancarkan dan menerima sinyal hanya dari satu arah. Sedangkan antena
omnidirectional adalah antena yang memancarkan dan menerima sinyal dari
segala arah.

2.5.2.1 Antena Unidirectional
Antena unidirectional memancarkan dan menerima sinyal hanya dari satu
arah. Hal ini ditunjukkan dengan bentuk pola radiasinya yang terarah. Antena
unidirectional mempunyai kemampuan direktivitas yang lebih dibandingkan jenis
– jenis antena lainnya. Kemampuan direktivitas ini membuat antena ini lebih
banyak digunakan untuk koneksi jarak jauh. Dengan kemampuan direktivitas ini
membuat antena mampu mendengar sinyal yang relatif kecil dan mengirimkan
sinyal lebih jauh. Umumnya antena unidirectional mempunyai spesifikasi gain
tinggi tetapi beamwidth kecil. Hal ini menguntungkan karena kecilnya beamwidth

Universitas Sumatera Utara

menyebabkan berkurangnya derau yang masuk ke dalam antena. Semakin kecil
bidang tangkapan (aperture), semakin naik selektivitas antena terhadap sinyal
wireless yang berarti semakin sedikit derau yang ditangkap oleh antena tersebut
[7]. Beberapa macam antena unidirectional antara lain antena Yagi-Uda, antena
parabola, antena helix, antena log-periodik, dan lain – lain [9].

2.5.2.2 Antena Omnidirectional
Antena omnidirectional memancarkan dan menerima sinyal dari segala
arah dengan daya yang sama. Untuk menghasilkan cakupan area yang luas, gain
antena omnidirectional harus memfokuskan dayanya secara horizontal, dengan
mengabaikan pola pancaran ke atas dan ke bawah. Dengan demikian, keuntungan
dari antena jenis ini adalah dapat melayani jumlah pengguna yang lebih banyak
dan biasanya digunakan untuk posisi pengguna yang melebar. Kesulitannya
adalah pada pengalokasian frekuensi untuk setiap sel agar tidak terjadi
interferensi. Antena jenis ini biasanya digunakan untuk posisi pelanggan yang
melebar. Direktivitas antena omnidirectional berada dalam arah vertikal. Bentuk
pola radiasi antena omnidirectional digambarkan seperti bentuk kue donat
(doughnut) dengan pusat berimpit. Kebanyakan antena ini mempunyai polarisasi
vertikal, meskipun tersedia juga polarisasi horizontal. Antena omnidirectional
dalam pengukuran sering digunakan sebagai pembanding terhadap antena yang
lebih kompleks [7]. Contoh antena omnidirectional antara lain antena dipole,
antena Brown, antena coaxial, antena super-turnstile, antena groundplane, antena
collinear, antena slotwave guide, dan lain – lain [9].

Universitas Sumatera Utara

BAB III
TEORI ANTENA DIPOLE
3.1

Umum

Salah satu bagian penting dari suatu pemancar radio adalah antena, ia
adalah sebatang logam yang berfungsi menerima getaran listrik dari transmitter
dan memancarkannya sebagai gelombang radio. Antena tersebut berfungsi pula
sebaliknya ialah menampung gelombang radio dan meneruskan gelombang listrik
ke receiver. Kuat tidaknya pancaran yang sampai di pesawat lawan bicara atau
sebaliknya, baik buruknya penerimaan tergantung dari beberapa faktor. Faktor
pertama adalah kondisi propagasi, faktor kedua adalah posisi stasiun (posisi
antena) beserta lingkungannya, faktor ketiga adalah kesempurnaan antena. Untuk
pancaran ada faktor keempat yaitu kelebaran band-width pancaran kita dan faktor
kelima adalah masalah power.
Seringkali agar pancaran kita cukup besar diterima stasiun lawan bicara,
kita berusaha menaikkan power dengan tanpa memperhatikan faktor-faktor lain
tersebut di atas. Memang usaha memperbesar power secara teknis merupakan
usaha yang paling mudah, akan tetapi hal ini adalah usaha yang kurang efektif dan
cenderung merupakan suatu pemborosan. Mengenai propagasi dan posisi
pemancar ada faktor bandwidth pancaran dapat dikatakan bahwa makin sempit
bandwidth makin kuatlah pancaran kita, ini ada batasnya mengingat faktor
readibility.
Sebatang logam yang panjangnya ¼ Lambda λ)
( akan beresonansi dengan
baik bila ada gelombang radio yang menyentuh permukaannya. Jadi bila pada
ujung coax bagian inner disambung dengan logam sepanjang ¼λ dan outernya di

Universitas Sumatera Utara

ground, ia akan menjadi antena. Antena semacam ini hanya mempunyai satu pole
dan disebut monopole (mono artinya satu). Apabila outer dari coax tidak diground dan disambung dengan seutas logam sepanjang ¼
λ lagi,

menjadi antena

dengan dua pole dan disebut dipole ½ λ (di artinya dua). Antena dipole bisa terdiri
hanya satu kawat saja disebut single wire dipole, bisa juga dengan dua kawat yang
ujung-ujungnya dihubungkan dinamakan two wire folded dipole, bisa juga terdiri
atas 3 kawat yang ujung-ujungnya disambung dinamakan three wire folded
dipole. Berbagai macam cara untuk memasang antena tergantung dari tersedianya
space yang dapat digunakan untuk memasangnya. Antena single wire dipole dapat
dipasang horizontal (sayap kiri dan kanan sejajar dengan tanah), dapat pula
dipasang dengan konfigurasi inverted V (seperti huruf V terbalik), dengan
konfigurasi V (seperti huruf V), konfigurasi lazy V ( ialah berentuk huruf V yang
tidur ) atau dapat juga konfigurasi sloper (miring).[10]

Gambar 3.1 Antena Dipole dan Monopole

3.2

Konsep dasar Antena
Konsep dasar suatu antena biasanya mengambil konsep radiator isotropis

sebagai referensi atau pembanding.

Radiator isotropis bisa memancarkan

radiasinya ke segala arah dengan sama rata. Sistem sambungan antena dapat
dinyatakan pada Gambar 3.2.

Universitas Sumatera Utara

(a) Antena yang disambung dalam satu jaringan

(b) Sistem sambungan pada komunikasi radio

(c) Rangkaian ekivalen untuk pemancar

(d) Rangkaian ekivalen untuk penerima

Gambar 3.2 Konfigurasi Antena dalam Satu Jaringan dan Rangkaian
Ekivalennya

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.2 (b) menunjukkan bahwa antena pemancar disambungkan ke antena
penerima melalui gelombang elektromagnetik dan akan terjadi pemindahan energi
dari sistem transmisi gelombang mikro ke dan dari ruang bebas. Alur gelombang
diperlihatkan pada Gambar 3.3.

(a). Pembagian daerah gelombang pada pemasangan antena

(b). Alur gelombang pada antena dipole
Gambar 3.3 Alur Gelombang pada Antena

Pada Gambar 3.3 (a) menunjukkan adanya pembagian daerah gelombang
pada pemasangan antena secara umum, yaitu daerah tempat gelombang
terbimbing, daerah peralihan, dan ruang bebas tempat dipancarkannya gelombang
radio. Gambar 3.3 (b) merupakan contoh alur gelombang pada pemasangan antena

Universitas Sumatera Utara

dipole yang memperlihatkan adanya impedansi masukan antena, sehingga
menghasilkan keluaran berupa radiasi gelombang radio pada ruang bebas [11].

3.3

Antena Dipole
Antena Dipole adalah antena yang paling banyak disukai oleh para

pembuat radio karena beberapa kelebihannya, yaitu murah, efisien, mudah dibuat
cukup memakai kawat tembaga atau sejenisnya, broad-band, dan lain sebagainya
[12].
Antena Dipole sebenarnya merupakan sebuah antena yang dibuat dari
kawat tembaga dan dipotong sesuai ukuran agar beresonansi pada frekuensi kerja
yang diinginkan. Kawat yang dipakai sebaiknya minimal ukuran AWG (American
Wire Gauge ) diameter 2 mm. Lebih besar akan lebih baik secara kekuatan
mekanik.
Agar dapat beresonansi, maka panjang total sebuah Dipole ( L ) adalah 0,5
λ x K, dimana λ adalah panjang gelombang diudara dan K adalah velocity factor
pada kawat tembaga. Untuk ukuran kawat tembaga yang relatif kecil ( hanya
berdiameter beberapa mm ) jika dibandingkan setengah panjang gelombang, maka
nilai K diambil sebesar 0,95 dan cukup memadai sebagai awal mulai. Sehingga
rumus untuk menghitung total panjang sebuah antena dipole adalah sbb :
λ = 300/f

(3.1)

L = 0,5 x K x λ

(3.2)

Dimana :

f adalah frekuensi kerja yang diinginkan.
λ adalah panjang gelombang diudara

Universitas Sumatera Utara

L adalah panjang total antena Dipole
K adalah velocity factor yang diambil sebesar 0,95.

Antena Dipole sebenarnya balance, sehingga sebaiknya diumpan melalui
sebuah BALUN ( singkatan dari BALance – UNbalance ) setelah sebelumnya
signal radio melalui kabel coaxial dari transceiver. Dengan memakai BALUN,
maka beberapa kelebihannya adalah :
a. Performance antena dipole dapat ditingkatkan.
b. Mengurangi TVI ( Interferensi ke Televisi ).
c. Mengurangi unbalance current.
d. Mengurangi radiasi yang tidak diinginkan.
Walaupun antena Dipole termasuk balance, jika dipasang tanpa BALUN pun,
antena dipole tsb masih bisa bekerja cukup baik. Antena Dipole mempunyai gain
0 dB.

Antena dipole yang sering digunakan adalah antena dipole setengah
gelombang. Panjang antena dipole tunggal adalah ½ λ pada frekuensi operasi
yang mempunyai titik feeder di tengah, impedansi input yang sesuai (75Ω), dan
mempunyai pola radiasi berbentuk angka delapan terhadap arah depan kawat,
dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Universitas Sumatera Utara

(a)

(b)

(c)

Gambar 3.4 Arus, Tegangan dan Pola Radiasi Pada Antena Dipole
(a). gelombang berdiri arus dan tegangan pada saluran terbuka
(b). gelombang berdiri arus dan tegangan pada sebuah dipole ½ λ
(c). radiasi dipole ½ λ dibandingkan dengan dipole hertz.

memperlihatkan pendekatan tentang distribusi tegangan dan arus antena yang
dimisalkan bahwa antena adalah suatu potongan saluran transmisi dalam
hubungan terbuka sepanjang ¼ λ yang terkembang. Medan listrik antena dipole
bisa diketahui dari Persamaan (3.3) [1].
(3.3)

Universitas Sumatera Utara

Dan juga dapat diketahui dari persamaan (3.4) [1]
(3.4)
Nilai

dapat dihitung dengan persamaan (3.5)

(3.5)
Dimana : E = medan listrik
dan

= medan magnetik

Medan listrik pada antena dipole digunakan untuk menentukan pola radiasi antena
beserta parameter yang lain.

Nilai I dihitung dengan Persamaan (3.6).[13]
(3.6)
Dimana : I = arus
J = kerapatan arus
S = luas penampang
Luas Penampang (S) dapat dicari dengan persamaan (3.7)
S=

(3.7)

I adalah arus dipole dalam ampere yang dianggap mempunyai nilai yang sama
dengan arus rms I pada titik dari arus maksimum.

Hubungan antara J dan E dalam konduktor logam juga di tentukan oleh
konduktivitas (

dalam Persamaan (3.8).
J=

(3.8)

Dimana : J = kerapatan arus

Universitas Sumatera Utara

= nilai konduktivitas
E = tegangan sumber
Karena nilai V = EL maka persamaannya dapat menjadi
J=

=

(3.9)

Dimana : J = Kerapatan arus
= nilai konduktivitas
V = tegangan sumber
L = panjang antena

3.4

Komponen Pada Antena Dipole
Dalam pembuatan atau perancangan suatu antena diperlukan suatu

komponen penunjang yang digunakan untuk menguji atau mengukur performa
antena yang akan digunakan. Berikut penjelasan dari komponen yang diperlukan
dalam pembuatan antena dipole.

3.4.1 Panjang antena dipole
Panjang antena dipole adalah ½ λ pada frekuensi operasi yang mempunyai
titik feeder ditengah, impedansi input yang sesuai (75 Ω) Gambar 3.5
menunjukkan bagian antena dipole [12].

Gambar 3.5 Antena Dipole

Universitas Sumatera Utara

3.4.2 Bahan Antena Dipole
Untuk analisis yang dilakukan dalam pengujian antena dipole, dipakai
beberapa bahan pembuat sebagai perbandingannnya. Bahan logam yang dipakai
dalam perbandingan yaitu perak, tembaga, emas, aluminium, kuningan dan besi.
Salah satu parameter yang diperlukan yaitu nilai konduktivitas dan luas
penampang dari bahan tersebut. Bahan antena yang dipakai dapat dilihat pada
Tabel 3.1 [13].
Tabel 3.1 Bahan Antena
No

Bahan

Konduktivitas ( )

1

Perak

6,17 x 107 Ω/m

2

Tembaga

5,80 x 107 Ω/m

3

Emas

4,10 x 107 Ω/m

4

Aluminium

3,82 x 107 Ω/m

5

Kuningan

1,50 x 107 Ω/m

6

Besi

1,03 x 107 Ω/m

Adapun pemilihan bahan-bahan untuk pembuatan suatu antena didasarkan
atas pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut:
- Ketahanan bahan terhadap korosi
- Kekuatan mekanisnya
- Harganya relatif murah
- Ketersediaan bahan dipasaran

Universitas Sumatera Utara

Diantara bahan-bahan diatas dipilih bahan aluminium dan tembaga sebagai bahan
dasar antena. Aluminium dan tembaga dipilih karena memiliki konduktivitas yang
bagus.

3.5

Parameter Antena Dipole
Parameter yang bisa mempengaruhi kualitas antena dipole, antara lain

impedansi, beamwidth, direktivitas, gain, daya radiasi antena, dan pola radiasi.:
Pada Gambar 3.2 (a), ditunjukkan bahwa antena 1 memancarkan sinyal,
dengan I1 sebagai arus masukan dan V1 sebagai tegangan masukan.
a. Impedansi antena diketahui dari Persamaan (3.10).

(3.10)

b. Beamwidth (lebar berkas) pada suatu pola radiasi antena merupakan besar
sudut antena antara 2 buah titik pada pola radiasi, yang mempunyai rapat
daya ½ (-3dB) dari nilai rapat daya maximum.

Gambar 3.6 Beamwidth -3 dB

Universitas Sumatera Utara

menunjukkan cara penentuan beamwidth. Dari Gambar 3.6, dapat dihitung
nilai beamwidth melalui Persamaan (3.11).

θ = θ2 – θ1

(3.11)

θ1 : sudut pada saat E di kuadran 1 atau 3 sama dengan 0,707
θ2 : sudut pada saat E di kuadran 2 atau 4 sama dengan 0,707
c. Direktivitas (keterarahan) ialah perbandingan intensitas radiasi maksimum

(U(θ,φ)max) dengan intensitas radiasi rata-rata (Uav), sesuai Persamaan
(3.12)
Untuk mengevaluasi direktivitas D dan resistansi radiasi Rrad dari dipole
λ/2, kita perlu menghitung daya radiasi total Prad dengan menerapkan

persamaan :
kita dapat mendapatkan direktivitas dari dipole λ/2 sebagai berikut:
D=

=

= 1,64

(3.12)

Atau sama dengan 2,15 dB.
d. Gain (G), dengan nilai k (faktor efisiensi) ditentukan, misalnya 0,9.
Nilai Gain atau penguatan antena dihasilkan dari persamaan (3.13).
G = k.D

(3.13)

k adalah faktor efisiensi antena (0 ≤ k ≤ 1).

Universitas Sumatera Utara

e. Panjang fisik antena (L) adalah fungsi panjang gelombang (λ) yang
tergantung pada frekuensi.

Menentukan Panjang Fisik Antena Dipole Tunggal
Panjang fisik setengah gelombang pada Persamaan (2.4)

dan untuk

panjang gelombang sesuai dengan Persamaan (2.2) dapat dihitung untuk
panjang antena dipole yang beroperasi pada frekuensi :

1. 3 MHz (pada siaran AM) dapat dihitung yaitu :
Untuk f = 3MHz, maka :
=

= 100 meter , maka l =

= 50 meter.

2. 300 MHz (pada siaran FM) dapat dihitung yaitu :
Untuk f = 300 MHz, maka :
=

= 1 meter , maka l =

= 0,5meter = 50 cm

3. 10 GHz (pada band microwave) dapat dihitung yaitu :
Untuk f = 10 GHz, maka :
=

meter , maka l =

meter = 1,5 cm

Universitas Sumatera Utara

3.6

Pola Radiasi Pada Antena Dipole

Pola radiasi merupakan gambaran sifat-sifat radiasi (medan jauh) oleh
suatu antena. Pola radiasi terjadi karena arus listrik dalam suatu kawat selalu
dikelilingi oleh medan magnetis. Arus listrik bolak balik (alternating current)
menyebabkan muatan-muatan listrik bebas dalam kawat akan mendapat
percepatan, sehingga timbul suatu medan elektromagnetik bolak balik yang akan
berjalan menjauhi antena dalam bentuk gelombang elektromagnetik dan
terbentuklah medan elektromagnetik. Medan radiasi terbagi menjadi tiga, yaitu
medan dekat reaktif, medan dekat, dan medan jauh. Sketsa medan radiasi dapat
diketahui pada Gambar 3.7 [14].

a. Pembagian Medan Radiasi

b. Aliran energi pada antena dipole

Gambar 3.7 Sketsa Medan Radiasi pada Antena Dipole
Pada Gambar 3.7 (b), dapat dilihat pola radiasi antena dipole ke berbagai arah
dalam medan radiasi. Daerah medan antena yang mempunyai kriteria jarak
minimum pengamatan medan jauh dihasilkan dari persamaan (3.13).
(3.14)

r : jarak minimum pengamatan medan jauh (m)

Universitas Sumatera Utara

Batas maksimum daerah medan jauh ini tak terhingga. Pola radiasi dapat
digambarkan dengan sistem koordinat 3 (tiga) dimensi, sebab pola radiasi antena
itu berbentuk 3 (tiga) dimensi pula, seperti Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Koordinat-koordinat Bola (spherical coordinates)

menunjukkan bahwa posisi masing-masing koordinat bola (r,θ,φ) bisa
digunakan untuk menggambarkan pola radiasi pada suatu jarak tertentu (r) dari
antena. Pola radiasi sering digambarkan dengan pola dua dimensi dengan
koordinat kutub maupun koordinat xy (absis : x, ordinat : y), seperti pada Gambar
3.9.

(a)

Universitas Sumatera Utara

(b)
Gambar 3.9 Pola Radiasi Antena dalam Dua Dimensi
a ) Polar plot/koordinat kutub
b) Rectangular plot / koordinat – xy
Pada umumnya, pola radiasi antena mempunyai berkas atau cuping utama
(major lobe) maupun berkas atau cuping pada arah yang lain (minor lobe). Major
lobe adalah berkas yang arah radiasinya ke depan (arah tujuan). Sedangkan minor
lobe ialah berkas radiasi yang sebenarnya tidak diinginkan, yaitu berkas yang
berada di sebelah major lobe (disebut side lobe) dan berkas yang berlawanan
dengan major lobe (disebut back lobe).

Universitas Sumatera Utara

BAB IV
ANALISIS PENGARUH BAHAN TERHADAP
POLA RADIASI PADA ANTENA DIPOLE

4.1

Umum
Bab ini membahas tentang pola radiasi yang dianalisis dengan

menggunakan pengaruh beberapa bahan logam pada

antena dipole dengan

bantuan Matlab. Analisis ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana pengaruh
nilai konduktivitas dan luas penampang terhadap pola radiasi yang terjadi pada
antena dipole.
4.2

Parameter Dalam Analisis Antena Dipole
Dalam analisis ini Tugas Akhir ini terdapat beberapa parameter yang

diasumsikan yaitu :
a. Frekuensi
Frekuensi yang dipakai dalam analisis adalah 300 MHz (pada sistem FM).
b. Panjang Gelombang (λ)
Panjang gelombang yang di pakai dalam analisis adalah 1 m atau sama.
dengan 100 cm.
c. Panjang antena dipole
Panjang antena dipole yang dipakai adalah 0,5 m atau sama dengan 50 cm.
d. Tegangan sumber
Tegangan sumber yang dipakai dalam analisis adalah 1 mV = 10-3 V.

Universitas Sumatera Utara

4.3

Analisis Nilai Konduktivitas Bahan Terhadap Pola Radiasi Antena
Dipole
Pada analisis ini dilakukan perhitungan pola radiasi antena dipole dari

jenis bahan yang berbeda yaitu perak, tembaga, emas, aluminium, kuningan dan
besi. Dengan luas penampang (S) = 1 mm = 3,14 x 10-6 m
a. Dengan menggunakan bahan perak (

)

Dengan menggunakan Persamaan (3.6) kit

Dokumen yang terkait

Dokumen baru

Analisis Pengaruh Bahan Terhadap Pola Radiasi Pada Antena Dipole