Impedansi antena

LOGO
Contents
1
Pendahuluan
2
Impedansi Antena Linear Tipis
3
Impedansi Gandeng Antar 2 Antena
4
Pengaruh Tanah
5
Impedansi Susunan n-Elemen Identik
6
7
2
Where are We ?
1
2
3
4
5
6
7
3
Pendahuluan
 Impedansi Antena/Impedansi Input Antena/Impedansi Terminal
antena/Driving Point Impedance didefinisikan sebagai “Impedansi yang
muncul diakibatkan oleh antena dan diukur pada terminal antena
tersebut”
 Impedansi Antena/Impedansi Input Antena/Impedansi Terminal
antena/Driving Point Impedance juga didefinisikan sebagai
Rasio/perbandingan antara Voltage dengan Arus pada suatu terminal/
titik di suatu antena. Atau rasio/perbandingan antara medan listrik dan
medan magnet pada suatu titik di antena.
Z A  RA  JX A
RA  Rr  RL
ZA = antenna impedance at terminals a –b (ohms)
RA = antenna resistance at terminals a –b (ohms)
XA = antenna reactance at terminals a –b (ohms)
Rr = radiation resistance of the antenna
RL = loss resistance (Ohmic Resistance) of the antenna
4
Pendahuluan
 Impedansi Antena/Impedansi Input Antena/Impedansi Terminal
antena/Driving Point Impedance dipengaruhi oleh :
• Frekuensi Operasi
• Geometri Antena
• Metoda Pencatuan
• Kondisi Objek-objek Sekitar
 Metode analisis/perhitungan Impedansi Antena :
• Boundary-Value Method
• Transmission Line Method
• Poynting Vector Method
• Integral Equation Method of Moment
• Induced Emf Method (1932)
 Karena banyaknya variasi dan Kompleksnya geometri antena,
maka hanya beberapa antena saja yang sudah dianalisa.
Sedangkan untuk antena yang lain, impedansi antena hanya bisa
ditentukan melalui experimental
5
Pendahuluan
Zo
A
Zo
•
Dari sisi saluran transmisi,
antena dipandang sebagai
jaringan 2 terminal yang
disebut sebagai impedansi
terminal / titik catu
•
Impedansi Sendiri
ZA
Jika antena terisolasi dari
keadaan sekelilingnya
Impedansi antena
= Impedansi sendiri +
Impedansi gandeng
•
Impedansi Gandeng
Jika terdapat ‘benda-benda’
lain di sekitar antena dan
mempengaruhi antena
6
Where are We ?
1
Pendahuluan
2
Impedansi Antena Linear Tipis
3
4
5
6
7
7
Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis
Metoda EMF Induksi
Kasus :
Antena linear tipis dipole ½
Distribusi arus sinusoidal
Z11  R 11  j X11  30 Ein (2n )
 30Cin (2n )  j Si (2n )
 300,577  ln( 2n )  Ci(2n )  j Si (2n )
!!
Impedansi Sendiri = (Resistansi Sendiri) + j (Reaktansi Sendiri)
dimana,
Resistansi Sendiri = R11 = 30 Cin (2n)
dan,
Reaktansi Sendiri = X11 = 30 Si (2n)
asumsi….
• Arus sinusoidal
• L kelipatan ½
Catatan :
Nilai-nilai Cin(x), Si(x) dapat dilihat
pada tabel ataupun dilihat pada grafik !
8
Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis
Exponential Integral
Ein  jy   
jy
0
1  ew
dw
w
Ein  jy   Cin  y   jSi  y 
Cin  jy   0,577  ln y  Ci y 
9
Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis
Contoh :
• Untuk dipole ½

n=1
R11 = 30 Cin (2) = 73 ohm
X11 = 30 Si (2) = 45,5 ohm
Z11 = ( 73 + j 42,5 ) ohm
Terlihat bahwa dipole 1/2 memiliki sifat tidak resonan (
reaktansi  0 ), sehingga untuk membuatnya resonan harus
dipotong (1-5)%. Tindakan ini akan membuatnya resonan,
tetapi resistansi sendiri dengan sendirinya juga akan
berkurang dari 73 ohm
• Untuk dipole 3/2 
 n=3
R11 = 30 Cin (6) = 105,5 ohm
X11 = 30 Si (6) = 45,5 ohm
10
Z11 = ( 105,5 + j 45,5 ) ohm
Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis
Impedansi Sendiri Dipole Dengan Panjang Sembarang
( dari Proc. IRE no. 32 April 1934 )


2 L 
2 L
1  cot 2 Cin 2L  4 cot 2 Cin L


R 11  30


L
 2 cot 2 Si 2L  2 Si L 

Untuk panjang L << (kecil sekali) , dari persamaan diatas
direduksi menjadi :
R11  5L
2
11
Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis
Jika antena ditempatkan di atas groundplane , dengan
konduktivitas   , maka :
1
ZA  ZA (dgn panjang2 antenna tsb )
2
Struktur di atas disebut sebagai MONOPOLE !
Contoh :
1
Z    Z   36,5  j 22,8 ohm
4
2
2
monopole /4 di atas groundplane
12
Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis
13
Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis
14
Where are We ?
1
Pendahuluan
2
Impedansi Antena Linear Tipis
3
Impedansi Gandeng Antar 2 Antena
4
5
6
7
15
Impedansi Gandeng Antar dua Antena
Impedansi gandeng / mutual terjadi jika terdapat „bendabenda‟ (terutama konduktor) lain disekitar antena catu.
Tergantung kepada,
• Posisi relatif antara benda tersebut dengan antena tercatu
• Side by side
3 macam posisi
relatif,
• Kolinier
• Staggered
16
Impedansi Gandeng Antar dua Antena
Konsep Dasar...
Bedakan... dengan konsep
impedansi transfer di bawah ini...
I1
V21
I 21
V1
Impedansi gandeng suatu pasangan
rangkaian di atas didefinisikan
sebagai,
Negatif perbandingan emf induksi
pada rangkaian sekunder terhadap
arus primer, jika rangkaian sekunder
open circuit,
V21
Z21  
I1
Pada impedansi transfer,
V1
ZT 21  
I 21
dimana,
ZT 21  Z21
17
Impedansi Gandeng Antar dua Antena
Side by Side...
Asumsi : •
Panjang antena-1 sama dengan panjang antena-2 , dan
merupakan kelipatan ganjil ½ ( L = n ½ ; n ganjil )
  d  L  L Ci  d  L  L
 302Si d   Si   d  L  L  Si   d  L  L 

R21  30 2Ci d   Ci 
X 21
2
2
2
2
2
2
2
2
Lihat di Krauss untuk penurunan lengkapnya...
18
Impedansi Gandeng Antar dua Antena
Impedansi Gandeng Dipole Dengan Panjang Sembarang yang disusun secara Side by
Side
Oleh G.H.Brown and R.Kings "High Frequency Models in Antenna Investigation"
Proc.IRE,22,457-480,April 1934
19
Impedansi Gandeng Antar dua Antena
Grafik resistansi dan reaktansi gandeng elemen dipole /2 yang
disusun side by side
20
Impedansi Gandeng Antar
dua Antena
21
Impedansi Gandeng Antar dua Antena
Pengaruh panjang elemen thd
side by side mutual resistansi
22
Impedansi Gandeng Antar dua Antena
Pengaruh panjang elemen thd side
by side mutual reaktansi
23
Impedansi Gandeng Antar dua Antena
Colinear...
Dengan cara yang sama, dapat diturunkan impedansi gandeng
antara 2 antena yang disusun kolinier dan hasilnya adalah sbb :

 h 2  L2 

R21  15 cos h 2Ci 2h  Ci 2 h  L   Ci 2 h  L   ln 
2
 h


 15 sin h2Si 2h  Si 2 h  L   Si 2 h  L 
X 21  15 cos h2Si 2h  Si 2 h  L   Si 2 h  L 

 h 2  L2 

 15 sin h 2Ci 2h  Ci 2 h  L   Ci 2 h  L   ln 
2
 h


Asumsi :
• kelipatan ganjil ½ ( L = n ½ ; n ganjil )
• h>L
• Panjang antena-1 sama dengan panjang antena-2
24
Impedansi Gandeng Antar dua Antena
25
Impedansi Gandeng Antar dua Antena
Staggered / Echelon...
Asumsi :
• kelipatan ganjil ½ ( L = n ½ ; n ganjil )
•Panjang antena-1 sama dengan panjang antena-2
26
Impedansi Gandeng Antar dua Antena
Staggered / Echelon...
27
Where are We ?
1
Pendahuluan
2
Impedansi Antena Linear Tipis
3
Impedansi Gandeng Antar 2 Antena
4
Pengaruh Tanah
5
6
7
28
Impedansi Gandeng Antar dua Antena
Umumnya tanah akan dianggap sebagai konduktor
sempurna () dengan luas juga , sehingga antena diatas
tanah dapat dianggap sebagai susunan 2 antena, yaitu yang
sesungguhnya dengan bayangannya
29
Where are We ?
1
Pendahuluan
2
Impedansi Antena Linear Tipis
3
Impedansi Gandeng Antar 2 Antena
4
Pengaruh Tanah
5
Impedansi Susunan n-Elemen Identik
6
7
30
Impedansi Gandeng Antar dua Antena
•
Hubungan-hubungan yang mendasari :
V1  I1Z11  I 2 Z12  I3 Z13  ......  I n Z1n
V2  I1Z21  I 2 Z22  I3 Z23  ......  I n Z2 n
V3  I1Z31  I 2 Z32  I3 Z33  ......  I n Z3n
……
Vn  I1Zn1  I 2 Zn 2  I3Zn 3  ......  I n Znn
dengan :
Vn
In
Znn
Zij
•
= tegangan terminasi elemen ke-n
= arus terminasi elemen ke-n
= self-impedance elemen ke-n
= impedansi gandeng antara elemen ke-i dan ke-j
Dapat dinyatakan dalam bentuk matriks :
Vn   Znn In 
31
Impedansi Gandeng Antar dua Antena
•
Impedansi terminasi/titik catu/driving point masingmasing elemen :
I3
V1
I2
In
Z1 
 Z11  Z12  Z13  ......  Z1n
I1
I1
I1
I1
I3
V2
I1
In
Z2 
 Z 22  Z 21  Z 23  ......  Z 2 n
I2
I2
I2
I2
dst
Jika arus-arus pada semua elemen, self impedances, dan
mutual impedances diketahui, maka impedansi pada
terminasi akan dapat dihitung !
32
Impedansi Gandeng Antar dua Antena
Contoh Soal
33
Lampiran
Questions???
35
LOGO