Parameter-parameter Dasar Antena | Dokumen 471
CREATED : YENNIWARTI RAFSYAM ANTENA
(2)
1. Pola radiasi Omnidirectional
adalah pola radiasi yang sama ke segala
arah. Pola radiasi omnidirectional dihasilkan oleh antena isotropis.
Antena isotropis adalah antena yang hanya ada secara teori, yaitu sumber titik yang
memancarkan radiasi serba sama ke segala arah, seperti dapat dilihat pada Gambar 2.7a. Secara praktek tidak mungkin membuat antena yang beradiasi serba sama ke segala arah
(3)
Dengan bentuk polaradiasi omnidirectional memungkinkan pengguna menangkap
sinyal disetiap penjuru antena pemancar
sebagaimana Antena yang digunakan pada
broadcast (siaran radio), atau pada telepon genggam.
Kekurangan dari bentuk pola radiasi
omnidirectional mempunyai jarak pancaran yang pendek sehingga daerah cakupannya kecil (coverage area).
(4)
Yaitu pola radiasi antena yang pancaran dan
penerimaannya hanya satu tempat atau satu arah sebagaimana terlihat pada Gambar 2.7c.
Contoh antena yang mempunyai polaradiasi satu arah adalah: antena yagi (antena yang biasa digunakan
pada pesawat televisi), antena array, antena helix.
Dengan bentuk pola radiasi seperti ini, pancaran
antena mampu mempunyai jarak yang lebih jauh dibandingkan dengan antena berpolaradiasi
omnidirectional apabila diasumsikan daya pancar
kedua antena sama. Tetapi pola radiasi ini hanya bisa melingkupi suatu daerah pada arah tertentu
(5)
adalah pola radiasi dua arah. Yaitu arah depan dan arah belakang antena, seperti ditunjukkan Gambar 2.7b.
Contoh pada antena dipole (antena dua kutub).
(6)
Beberapa Pola Radiasi Antena
(7)
Pada praktek, pemilihan pola radiasi disesuaikan
dengan kebutuhan. Misalkan:
* Pada suatu wilayah dengan daerah berpenduduk
dengan posisi memanjang, maka akan lebih tepat
antena dengan pola radiasi dua arah dengan penempatan antena berada pada titik tengah wilayah tersebut.
* Untuk pemancar wireless LAN yang diharapkan user dapat menerima sinyal disegala arah maka lebih tepat digunakan antena dengan pola radiasi omnidirectional.
* Jika penerima berada pada posisi yang tetap ,maka lebih tepat digunakan antena unidrectional seperti antena TV
yang
(8)
Pengukuran pola radiasi antena dapat
dilakukan dengan mengukur level terima dari suatu antena dengan sudut antena
pemancar bervariasi dari 0 sampai dengan 3600 (jika pola yang akan diukur adalah
antena pemancar) dan menggambarkan setiap level pada fungsi sudut. Hal yang
sama digunakan juga bila ingin mengetahui bentuk pancaran antena penerima.
(9)
Polarisasi antena merupakan polarisasi gelombang yang
diradiasikan oleh antena pada arah yang diberikan atau menyatakan arah dan orientasi dari medan listrik dalam perambatannya dari antena
Polarisasi antena dibedakan atas tiga jenis yaitu : 1.Polarisasi horizontal.
Polarisasi horizontal jika elemen antena sejajar (paralel) dengan permukaan bumi, atau dengan kata lain jika medan listriknya arahnya horizontal terhadap bumi.
Antena dgn bentuk polarisasi ini mempunyai kemampuan lebih dibanding dengan polarisasi vertikal karena Dapat digunakan untuk lintasan yang jauh, karena lebih efektif menghadapi noise. Contoh; antena Dipole pada Gambar 2.6 yang diposisikan sejajar
permukaan bumi akan menghasilkan polarisasi horizontal.
(10)
(11)
2. Polarisasi Vertikal
Polarisasi vertikal dihasilkan jika antena diposisikan
tegak lurus dengan permukaan bumi atau dengan kata lain jika medan listrik dari gelombang yang dipancarkan antena berarah vertikal terhadap permukaan bumi.
Banyak digunakan untuk komunikasi lokal atau jarak
pendek dengan cakupan yang universal (sama ke segala arah).
3. Polarisasi Melingkar
Ada beberapa jenis antena yang polarisasinya bukan horizontal maupun vertikal, Karena gelombangnya
memiliki vektor medan listrik dimana ujung dari vektor tersebut seolah-olah berputar membentuk suatu
lingkaran dengan pusat sepanjang sumbu propagasi. Polarisasi Melingkar adalah Jika perputaran ujung vektor
(12)
Antena dengan polarisasi melingkar akan dapat
diterima secara maksimum jika antena penerima juga mempunyai polarisasi melingkar. Tetapi
antena dengan polarisasi melingkar tetap dapat menerima sinyal yang dikirimkan dengan antena berpolarisasi vertikal maupun horizontal.
Contoh antena dengan polarisasi melingkar adalah : antena spiral atau antena helix.
(13)
Polarisasi Horizontal Polarisasi Vertikal
(14)
(15)
impedansi masukan antena harus mendekati nilai impedansi gelombang saluran transmisi (saluran catu) supaya tidak terjadi
refleksi. Impedansi antena penting untuk pemindahan daya dari
pemancar ke antena dan dari antena ke penerima.
Impedansi Input Antena adalah:
(16)
Resiprositas (dualitas) antena menunjukkan bahwa suatu antena bisa berfungsi sebagai pengirim dan antena yang sama juga bisa difungsikan sebagai penerima.
Contoh: antenna yang digunakan untuk komunikasi
point to point seperti antenna microwave yang digunakan untuk link antar Base Stasion pada
komunikasi selular dibutuhkan antenna yang sama antara pengirim dan penerima
(17)
5. Front to Back Ratio (FBR)
Front to Back Ratio adalah perbandingan kuat pancaran pada arah depan dan belakang
antena.
Pada antenna dengan polaradiasi dua arah (antena
dipole) dimana kekuatan pancaran /penerimaan arah depan dan arah belakang sama,maka FBR antenna tersebut sama dengan 1.
Contoh: Apabila arah depan mampu menerima sinyal sebesar 10 W dan arah belakang
2W
(18)
Dalam kasus antena Pemancar, daya teradiasi ,
yang dihasilkan oleh antena diberikan oleh rumus berikut:
Dimana :
Pr = Daya radiasi (W)
I = Arus antena (Ampere) Rr = Resistansi Radiasi (Ohm)
)
(
2
xR
W
I
(19)
Gain antena adalah perbandingan daya pancar suatu antena terhadap daya pancar antena
Referensi.
Gain menentukan seberapa besar sebuah antena memfokuskan energi pancarnya. Gain antena disebut juga dengan Power
(20)
Gain mempunyai kaitan erat dengan
directivity dimana pada gain, efisiensi antena ikut diperhitungkan. Pada praktisnya besaran gain antena merupakan besaran relatif
terhadap acuan gain antena yang mudah
dihitung (standard) misalnya : antena dipole, antena horn dan lain-lain.
Karena daya yang dipancarkan sama dengan
perkalian antara efisiensi dengan daya yang
masuk ke antena, maka hubungan antara
(21)
dimana : G (Ap) = Gain
η = effisiensi antena D = Directivity
.
D
A
p
Gain dalam (dB) =
ref p
P
P
dB
A
(
)
10
log
.
in out p
P
P
dB
A
(
)
10
log
(22)
Antena standar sebagai pembanding power gain biasanya digunakan antena isotropik
(isotropic radiator) dengan power gain 1 atau 0 dB.
Pengukuran gain antena dapat dilihat pada Gambar 2.11.
(23)
Gain antena (Gt) dapat dihitung dengan menggunakan antena lain sebagai antena standar atau sudah memiliki gain yang standar (Gs), dengan membandingkan daya yang diterima antara antena standar (Ps) dan antena yang diukur (Pt) dari antena pemancar yang sama dan dengan daya yang sama.
Metode pengukuran Gain diatas dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
Pada satuan desibel dapat dituliskan menjadi: Gt (dB) = Pt (dBm) – Ps (dBm) + Gs (dB).
(24)
(25)
(26)
Pada Gambar (a) antena sumber diberikan daya pancar konstan. Antena standar
digunakan sebagai antena penerima dengan daya terima misalkan sebesar Ps (watt).
Selanjutnya pada Gambar (b) antena standar digantikan dengan antena yang akan ditest power gainnya.
(27)
Direktiviti (keterarahan) adalah suatu karakteristik yang menggambarkan seberapa besar energi
dikonsentrasikan pada arah tertentu.
Rumus yang digunakan untuk menghitung
Directivity
(keterarahan) adalah:
Dimana: D = Directivity
P = Daya pada antena yang diukur Pref = Daya pada antena referensi
Rumus lain untuk menghitung directivity adalah:
ref
P
P
(28)
Rumus yang digunakan untuk menghitung effisiensi antena adalah:
Dimana:
Prad = daya radiasi (watt) Pin = daya input (watt)
i = arus antenna (ampere) Rr = tahanan radiasi (ohm)
Re=Ro = tahanan effective antena (ohm)
%
100
Pr
x
Pin
ad
Atau
e r r e r r R R R R R i R i 2 2.
(29)
Atau
Dimana :
Prad = Daya radiasi antenna (watt) Ploss = Daya yang terdisipasi ketika resistansi d.c muncul (watt)
%
100
x
P
P
P
loss rad
rad
(30)
Efesiensi antena disini merupakan efisiensi
total yang diperoleh sebagai akibat adanya rugi-rugi ( losses) :
Rugi-rugi tsb antara lain:
* karena mismatch antara saluran transmisi dengan antena
* rugi-rugi pada konduktor, dan * rugi-rugi pada bahan dielektrik
Efisiensi penting bagi antena pemancar,
kurang penting bagi antena penerima. Ini
menjelaskan mengapa sebuah kabel dengan sembarang panjang dapat dibuat menjadi
antena penerima yang baik tetapi bukan sebuah antena pemancar yang baik.
(31)
Bandwidth dari suatu antena adalah suatu range frekuensi dimana antena dapat
beroperasi dengan kinerja yang baik.
Bandwidth dinyatakan sebagai perbandingan antara frekuensi atas dan frekuensi bawah
dalam level yang dapat diterima.
Bandwidth antena dapat diukur berdasarkan hubungan antara SWR terhadap frekuensi atau menggunakan hubungan Gain terhadap
frekuensi
(32)
Gambar 2.12 Bandwidth Antena
Karakteristik gain – frekuensi ini sangat penting karena antena yang memiliki gain yang tinggi akan memiliki bandwidth yang sempit.
f1 f (MHz) Bandwidth f1 f2 Bandwidth SWR f2 f (MHz) Gain (dB)
0 -3 1.5
(33)
%
100
c l hf
f
f
BW
dengan: fh = frekuensi tertinggi dalam band (GHz) fl = frekuensi terendah dalam band (GHz)
fc = frekuensi tengah dalam band (GHz),
2
l h cf
f
f
…..untuk jalur sempit
L U
f
f
(34)
Untuk memaksimumkan perpindahan daya dari antena ke penerima, maka impedansi antena haruslah conjugate match (besarnya resistansi dan reaktansi sama tetapi
berlawanan tanda). Jika hal ini tidak
terpenuhi maka akan terjadi pemantulan energi yang dipancarkan atau diterima, sesuai dengan persamaan berikut:
in l in l L Z Z Z Z
Dengan : Zl = Impedansi beban Zin = Impedansi input
(35)
Tingkat ketidaksesuain antara beban dan saluran transmisi pada antena dikenal dengan VSWR,
Jika impedansi beban tidak sesuai dengan
impedansi saluran, maka sebagian energi pada gelombang datang akan dipantulkan kembali oleh beban.
Rumus yang digunakan untuk menghitung VSWR adalah:
1
1
(36)
Return loss merupakan koefisien refleksi dalam
bentuk logaritmik yang menunjukkan daya yang hilang karena antena dan saluran
transmisi tidak matching. Sehingga tidak
semua daya diradiasikan melainkan ada yang dipantulkan balik.
1
1
log
20
S
S
RL
(37)
Sebuah antena sebenarnya terdiri dari unsur
L dan C. Unsur R sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Dalam pemakaiannya antena perlu ditala pada frekuensi kerjanya.
Penalaan antena tidak memerlukan
penambahan komponen kapasitor maupun induktor, namun cukup dengan memotong antena yang bersangkutan pada panjang tertentu (misal x meter).
(38)
Kawat antena sepanjang x meter akan
mengandung unsur-unsur L dan C dengan harga-harga yang tepat, guna meresonansikannya pada frekuensi resonansi yang diinginkan. Berdasarkan penelitian ternyata kawat sepanjang x = ½ λ akan beresonansi pada frekuensi yang dikehendaki.
Contoh: untuk memancarkan / menerima
gelombang
dengan λ= 100 m diperlukan suatu antena dengan panjang x= ½ x 100 m = 50 m.
(39)
Tahanan radiasi adalah tahanan fiktif yang
mendisipasikan daya yang akan diradiasikan jika antena tersebut dialiri gelombang
elektromagnetik. Ro atau tahanan sebenarnya akan menghasilkan kerugian (losses) berupa
panas dan diharapkan bernilai sekecil mungkin. Sedangkan tahanan radiasi Rr akan
menimbulkan disipasi berupa radiasi dan
diusahakan mempunyai nilai sebesar-besarnya.
Antena dengan L = ½ λ mempunyai nilai Ro
<<< Rr, yang berarti hampir seluruh energi dipancarkan atau antena dengan l = ½ λ
(40)
Antena kawat dengan ukuran ½ λ
mempunyai distribusi arus dan tegangan seperti gambar 2-13.
(41)
Distribusi arus akan maksimum pada titik tengah antena (titik catu) dan minimum pada bagian ujung-ujung antena.
Sedangkan distribusi tegangan pada antena akan maksimum pada kedua ujung antena dan minimum pada titik tengah atau catuan antena.
Jadi dapat dibayangkan bahwa antena mempunyai impedansi Z yang semakin maksimun pada kedua ujungnya dan minimum pada bagian tengah antena.
(42)
Parameter dasar ini pada umumnya perlu diketahui pada proses pemasangan suatu antena dilapangan, sehingga pada saat
pembuatan antena semua parameter harus ditentukan untuk dilampirkan sebagai
(1)
Sebuah antena sebenarnya terdiri dari unsur L dan C. Unsur R sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Dalam pemakaiannya antena perlu ditala pada frekuensi kerjanya.
Penalaan antena tidak memerlukan
penambahan komponen kapasitor maupun induktor, namun cukup dengan memotong antena yang bersangkutan pada panjang tertentu (misal x meter).
(2)
Kawat antena sepanjang x meter akan
mengandung unsur-unsur L dan C dengan harga-harga yang tepat, guna meresonansikannya pada frekuensi resonansi yang diinginkan. Berdasarkan penelitian ternyata kawat sepanjang x = ½ λ akan beresonansi pada frekuensi yang dikehendaki.
Contoh: untuk memancarkan / menerima gelombang
dengan λ= 100 m diperlukan suatu antena dengan panjang x= ½ x 100 m = 50 m.
(3)
Tahanan radiasi adalah tahanan fiktif yang
mendisipasikan daya yang akan diradiasikan jika antena tersebut dialiri gelombang
elektromagnetik. Ro atau tahanan sebenarnya akan menghasilkan kerugian (losses) berupa
panas dan diharapkan bernilai sekecil mungkin. Sedangkan tahanan radiasi Rr akan
menimbulkan disipasi berupa radiasi dan
diusahakan mempunyai nilai sebesar-besarnya.
Antena dengan L = ½ λ mempunyai nilai Ro
<<< Rr, yang berarti hampir seluruh energi dipancarkan atau antena dengan l = ½ λ
(4)
Antena kawat dengan ukuran ½ λ
mempunyai distribusi arus dan tegangan seperti gambar 2-13.
(5)
Distribusi arus akan maksimum pada titik
tengah antena (titik catu) dan minimum pada bagian ujung-ujung antena.
Sedangkan distribusi tegangan pada antena
akan maksimum pada kedua ujung antena dan minimum pada titik tengah atau catuan antena.
Jadi dapat dibayangkan bahwa antena mempunyai impedansi Z yang semakin maksimun pada kedua ujungnya dan minimum pada bagian tengah antena.
(6)
Parameter dasar ini pada umumnya perlu
diketahui pada proses pemasangan suatu antena dilapangan, sehingga pada saat
pembuatan antena semua parameter harus ditentukan untuk dilampirkan sebagai