ANTENA

ANTENA
KELOMPOK 9 : 1. Muhammad Abdul Aziz
2. Muhammad Iqbal Rois
3. Pradipta Mahatidana
4. Pursito
1. Daya Radiasi
 Daya yang diradiasikan atau diterima oleh suatu
antena dari jarak tertentu.
 Total daya radiasi antena
3
2. Pola Radiasi
 Gambaran grafis dari kekuatan relatif medan
yang dipancarkan di berbagai arah dari antena
pada suatu fungsi koordinat ruang (bola: r,θ,φ).
4
 Plot pola radiasi menggunakan daya yang
dinormalisasi
Contoh:
Antena isotropis: arah pancaran antena ke berbagai
arah dengan energi sama besar pada seluruh bidang
5
 Plot pola radiasi :
Rectangular
Polar
Skala linear
6
Skala
logaritmik
Parameter pola radiasi
 Main/major lobe
lobe radiasi yang berisi
arah radiasi maksimum
 Side/minor lobe
first side
terdekat main lobe
second side
setelah first side lobe
back lobe
berlawanan dengan main lobe
 HPBW : daerah sudut yang dibatasi oleh titik ½ daya
atau -3 dB atau 0.707 dari medan maksimum pada
main lobe
7
8
3.
Directivity
 Kemampuan antena untuk memusatkan energi
saat memancarkan atau menerima dari arah
tertentu yaitu main lobe.
Keterangan:
= directivity antenna
= sudut pancaran utama antena
9
 Semakin besar sudut yang membentuk main lobe
maka directivity semakin kecil
Figure 8-7 (p. 395)
Comparing P for two radiation patterns.
Fundamentals of Electromagnetics With Engineering Applications by Stuart M. Wentworth
Copyright © 2005 by John Wiley & Sons. All rights reserved.
10
4. Impedansi
 Perbandingan antara medan elektrik terhadap
medan magnetik pada suatu titik, atau
perbandingan antara tegangan terhadap arus
pada suatu terminal.
 Antena dapat dimodelkan memiliki impedansi
kompleks.
11
 Antena berfungsi sebagai penyepadan impedansi
antena dengan impedansi saluran transmisi agar
terjadi transfer daya maksimum dari sumber ke antena
atau sebaliknya.
Figure 8-9 (p. 397)
(a) A T-line terminated in a dipole antenna can be modeled with an antenna
impedance (b) consisting of resistive and reactive components (c).
Fundamentals of Electromagnetics With Engineering Applications by Stuart M. Wentworth
Copyright © 2005 by John Wiley & Sons. All rights reserved.
12
5. Efisiensi
 Ukuran kualitas suatu antena dalam
meradiasikan daya yang diterimanya.
 Power gain:
13
 P8.1: In free space, a wave propagating radially away
from an antenna at the origin has
 where the driving current phasor Is = Ioeja. Determine
(a) Es, (b) P(r,q,f) and (c) Rrad.
 I

E s   a P  H s  oa r   s cos 2  a  ,
 r

I
(a)E s  o s cos 2  a
r

 I o e  j
1
1 o I o e j
*
2
P  Re E s  H s   Re 
cos  a 
cos 2  a 
2
2  r
r

2
1 I 
(b) P  r ,  ,    o  o  cos 4  a r
2  r 
Screen clipping taken: 19/04/2011 15:52
Now to find Rrad:
Prad
1 2
  P(r ,  ,  ) dS  I o Rrad ,
2

Prad
4
1
1
2 cos 
2
 o I o 
a
r
sin

d

d

a

o I o2  cos 4  sin  d
r
r
2
2
r
2
0
Prad 
o I o2
5
  cos  
5

0
2
 d
0
2
1 2
2
 o I o  I o Rrad
5
2
2
 120  I o2
Rrad  5
 96 2 
1 2
Io
2
(c) Rrad  950
Hertzian Dipole Antena
• Model antena yang diasumsikan
memiliki arus berfasa sama di
sepanjang konduktor dengan panjang
antena yang sangat kecil.
• Daya total yang diradiasikan oleh
antena ini:
Keterangan:
l = panjang antena
λ = panjang gelombang yang diradiasikan
Io = arus yang mengalir pada antena
17
 Untuk mencari Pmax dilakukan dengan rumus ini
• Resistansi radiasi sebesar
• Directivity antena hertzian dipole
Figure 8-13 (p. 404)
Polar plot of the Hertzian dipole’s normalized radiation intensity. In three dimensions
the pattern would appear toroidal.
Fundamentals of Electromagnetics With Engineering Applications by Stuart M. Wentworth
Copyright © 2005 by John Wiley & Sons. All rights reserved.
19
Small Loop Antena / Magnetic
Dipole
• Antena yang diasumsikan berbentuk
loop dengan kerapatan arus homogen
di sepanjang konduktor dengan jari-jari
antena sangat kecil.
• Daya total yang diradiasikan oleh
antena ini:
20
• Resistansi radiasi
sebesar
• Directivity antena
small loop
21
Contoh soal
• P8.9:
Suppose a Hertzian dipole
antenna is 1.0 cm long and is excited
by a 10. mA amplitude current source
at 100. MHz. What is the maximum
power density radiated by this
antenna at a 1.0 km distance? What is
the antenna’s radiation resistance?
(page 452)
c
3x108 m s
cf,   
 3m.
6
f
100 x10 1 s
Pmax
o  2 I o2l 2 120  2 


2 2
32 r
32
32
 0.010   0.010 
2
2
10002
2l 
2  0.01 
 80    80 
  8.8m

 3 
2
Rrad
2
2
2
 0.052
pW
m2
 Terdiri dari dua kutub “pole” untuk mengalirkan arus.
 Arus dan tegangan pada pole ini menyebabkan adanya






gelombang elektromagnetik pada antena
Panjang antena ini adalah kelipatan ganjil dari
setengah panjang gelombang
Arus dan tegangan pada antena terdistribusi secara
sinusoid
Arus pada ujung antena = 0
Besar arus pada tengah antena maksimum atau
minimum
Tegangan pada ujung antena maksimum atau
minimum
Tegangan pada tengah antena = 0
Derivation of Fields
 Persamaan distribusi arus
 Persamaan medan magnet
 Vektor Eos
 Power radiated
 Pattern function
RADIATION PATERN
Antenna Properties
 Normalized Power Function
 Radiation Resistance
Half-Wave Dipole
 Memiliki panjang ½ λ
 Arus di tengah maksimum
 Tegangan di tengah = 0
 Arus di ujung = 0
 Tegangan di ujung
optimal
(a)
(b)
Figure 8-21 (p. 418)
(a) The current distribution and (b) the normalized radiation pattern as a function of
 for a half-wave dipole antenna.
Fundamentals of Electromagnetics With Engineering Applications by Stuart M. Wentworth
Copyright © 2005 by John Wiley & Sons. All rights reserved.
 Time average power radiated
 Maximum power density
 Normalized power density
Contoh Soal:
P8.19: A 2.45 GHz l/2 dipole antenna is driven by a
2.0 A amplitude current source. Find the
maximum power density at a distance of 1.0 km.
Pmax
15I o2
15(2)2
W



19
 r 2  (1000)2
m2
 Ketika sepasang muatan (+Q1 dan Q2) pada daerah line
zero potential diberi conductive plane, maka field line pada
salah satu bagiannya tak berubah.
 Salah satu muatan akan diwakili oleh bayangannya pada
conductive plane. Seolah-olah seperti cermin.
 Dibandingkan dengan half-wave dipole, kita dapat
mengurangi ukurannya sebesar 50% untuk mendapatkan
quarter-wave monopole. Ini berguna untuk divais radio
portabel.
 Quarter-wave monopole
 Panjang gelombang λ/4
 Identik dengan radiation pattern pada λ/2 dipole di daerah
upper half space, serta memiliki maximum power density
dan normalized power density yang sama; tetapi:
 Pattern solid angle is halved (Ωp= 3.83)
 Directivity is doubled (Dmax= 3.28)
 Radiation resistance is halved (Rrad= 36.6 Ω)
 Input impedance is 36.6 + j21.3 Ω, which can be made purely real by
shortening length slightly.
 Practical considerations
 Ground dapat dibuat dari
conductive screen yang
mempunyai diameter = 2x tinggi
monopole (disebut counterpoise).
 Panjang monopole yang lebih
pendek akan membuat capacitive
input impedance yang dapat
diubah.
* Series inductor (menimbulkan
resistance –mengurangi efficiency –
dan coil akan meradiate (magnetic
dipole) dengan arah berbeda
dengan monopole.
* Top hat capacitor (capacitance
secara series dengan capacitance
dari monopole – mengurangi total
capacitive)
Figure 8-27 (p. 424)
Shortening a monopole antenna
dengan menggunakan (a) inductive
coil dan (b) top-hat capacitor.