MAKALAH MATA KULIAH ANTENA DAN PROPAGASI “ANTENNA ARRAY PLANAR” Oleh : Angela Auliana (4103181024) 2 MMB A 2020 Politeknik Elektronika Negeri Surabaya BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Antena adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi gelombang elektromagnetik kemudian memancarkannya ke ruang bebas atau sebaliknya yaitu menangkap gelombang elektromagnetik dari ruang bebas dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Antena juga tergolong sebagai Transduser karena dapat mengubah suatu bentuk energi ke bentuk energi lainnya. Antena merupakan salah satu komponen atau elemen terpenting dalam suatu rangkaian dan perangkat Elektronika yang berkaitan dengan Frekuensi Radio ataupun gelombang Elektromagnetik. Perangkat Elektronika tersebut diantaranya adalah Perangkat Komunikasi yang sifatnya tanpa kabel atau wireless seperti Radio, Televisi, Radar, Ponsel, Wi-Fi, GPS dan juga Bluetooth. Antena diperlukan baik bagi perangkat yang menerima sinyal maupun perangkat yang memancarkan sinyal. Dalam bahasa Inggris, Antena disebut juga dengan Aerial. Pada umumnya Antena terdiri dari elemen atau susunan bahan logam yang terhubung dengan saluran Transmisi dari pemancar maupun penerima yang berkaitan dengan gelombang elektromagnetik. Untuk membahas lebih lanjut mengenai cara kerjanya, kita mengambil sebuah contoh pada sebuah Stasiun Pemancar Radio yang ingin memancarkan programnya, pertama kali stasiun pemancar tersebut harus merekam musik atau menangkap suara si pembicara melalui Mikropon yang dapat mengubah suara menjadi sinyal listrik. Sinyal listrik tersebut akan masuk ke rangkaian pemancar untuk dimodulasi dan diperkuat sinyal RF-nya. Dari Rangkaian Pemancar Radio tersebut, sinyal listrik akan mengalir ke sepanjang kabel transmisi antena hingga mencapai Antenanya. Elektron yang terdapat dalam sinyal listrik tersebut bergerak naik dan turun (bolak-balik) sehingga menciptakan radiasi elektromagnetik dalam bentuk gelombang radio. Gelombang yang menyertakan program radio tersebut kemudian akan dipancarkan dan melakukan perjalanan secepat kecepatan cahaya. Pada saat ada orang mengaktifkan radionya sesuai dengan frekuensi pemancar di jarak beberapa kilometer kemudian, gelombang radio yang dikirimkan tersebut akan mengalir melalui Antena dan menyebabkan elektron bergerak naik dan turun (bolak-balik) pada Antena yang bersangkutan sehingga menimbulkan energi listrik. Energi listrik ini kemudian diteruskan ke rangkaian penerima radio sehingga kita dapat mendengarkan berbagai program dari Stasiun Radio. Antena memiliki beberapa karakteristik penting dalam mendukung kinerjanya. Karakteristik atau Parameter Kinerja ini perlu diperhatikan saat kita membuat Antena dan juga pada saat kita memilih jenis Antena yang kita perlukan. Empat Karakteristik atau Parameter Kinerja Antena tersebut diantaranya adalah sebagai berikut : 1. Pola Radiasi Antena (Radiation Pattern) Pola Radiasi atau Radiation Pattern adalah penggambaran radiasi yang berkaitan dengan kekuatan gelombang radio yang dipancarkan oleh antenna ataupun tingkat penerimaan sinyal yang diterima oleh antenna pada sudut yang berbeda. Pada umumnya Pola Radiasi ini digambarkan dalam bentuk plot 3 dimensi. Pola radiasi antenna 3 dimensi ini dibentuk oleh dua pola radiasi yaitu pola elevasi dan pola azimuth. Bentuk pola radiasi adalah Pola Omnidirectional pattern yaitu pola radiasi yang serba sama dalam satu bidang radiasi dan Pola Drective yang membentuk bola berkas yang sempit dengan radiasi yang tinggi. 2. Keterarahan (Directivity) Keterarahan atau Directivity adalah perbandingan antara dentisitas daya antenna pada jarak sebuah titik tertentu relatif terhadap sebuah radiator isotropis. Yang dimaksud dengan Radiator Isotropis adalah pemancaran radiasi Antena secara seragam ke semua arah. 3. Gain Gain atau sering juga disebut dengan Directivity Gain adalah sebuah parameter Antena yang mengukur kemampuan antena dalam mengarahkan radiasi sinyalnya atau penerimaan sinyal dari arah tertentu. Dengan kata lain, Gain digunakan untuk mengukur efisiensi sebuah Antena. Gain diukur dalam bentuk satuan decibel. 4. Polarisasi (Polarization) Polarisasi atau Polarization dapat diartikan sebagai arah rambat dari medan listrik atau penyebaran vektor medan listrik. Polarisasi Antena yang dimaksud disini adalah orientasi medan listrik dari gelombang radio yang berhubungan dengan permukaan bumi dan kecocokan struktur fisik antena dengan orientasinya. Mengenali Polarisasi bermanfaat untuk mendapatkan efisiensi maksimum pada transmisi sinyal. Array antena (atau antena array ) adalah seperangkat beberapa antena yang terhubung yang bekerja bersama sebagai antena tunggal, untuk mengirim atau menerima gelombang radio . Antena individu (disebut elemen ) biasanya terhubung ke satu penerima atau pemancar oleh saluran umpan yang memberi makan daya ke elemen dalam hubungan fase tertentu. Gelombang radio yang diradiasikan oleh masing-masing antena digabungkan dan disatukan, ditambahkan bersama ( mengganggu secara konstruktif ) untuk meningkatkan daya yang dipancarkan ke arah yang diinginkan, dan membatalkan ( mengganggu secara destruktif ) untuk mengurangi daya yang dipancarkan ke arah lain. Demikian pula, ketika digunakan untuk menerima, arus frekuensi radio terpisah dari antena individu bergabung dalam penerima dengan hubungan fase yang benar untuk meningkatkan sinyal yang diterima dari arah yang diinginkan dan membatalkan sinyal dari arah yang tidak diinginkan. Antena array yang lebih canggih mungkin memiliki beberapa modul pemancar atau penerima, masing-masing terhubung ke elemen antena atau kelompok elemen yang terpisah. Array antena dapat mencapai gain ( directivity ) yang lebih tinggi, yaitu sinar gelombang radio yang lebih sempit, daripada yang dapat dicapai oleh satu elemen. Secara umum, semakin besar jumlah elemen antena individu yang digunakan, semakin tinggi gain dan semakin sempit sinar. Beberapa antena array (seperti radar array bertahap militer) terdiri dari ribuan antena individu. Array dapat digunakan untuk mencapai gain yang lebih tinggi, untuk memberikan keragaman jalur (juga disebut MIMO yang meningkatkan keandalan komunikasi, untuk membatalkan gangguan dari arah tertentu, untuk mengarahkan sinar radio secara elektronik ke titik di arah yang berbeda, dan untuk pencarian arah radio (RDF). Istilah antena array paling umum berarti array yang digerakkan terdiri dari beberapa elemen yang digerakkan identik semua terhubung ke penerima atau pemancar. Array parasit terdiri dari elemen didorong tunggal yang terhubung ke feedline, dan elemen lain yang tidak, disebut elemen parasit . Biasanya nama lain untuk antena Yagi-Uda . B. Rumusan Masalah 1. Apa pengertian Antenna Array Planar? 2. Bagaimana spesifikasi dari Antenna Array Planar? C. Tujuan 1. Untuk mengetahui pengertian Antenna Array Planar 2. Untuk mengetahui spesifikasi dari Antenna Array Planar BAB II ISI A. Antenna Array Planar Antenna array planar adalah antenna array yang susunan geometris elemenelemen antenanya ada pada bidang datar. Planar Array memiliki kelebihan dalam pengaturan dan pengendalian arah pola radiasi serta meningkatkan nilai gain. Pola radiasi dapat didefinisikan sebagai fungsi matematis atau representasi grafis dari komponen-komponen radiasi dalam bentuk fungsi koordinasi. Planar array - array datar dua dimensi antena. Karena susunan antena omnidirectional memancarkan dua balok terpisah 180 ° selebar dari kedua sisi antena, sering dipasang di depan reflektor, atau terdiri dari antena directive seperti Yagi atau antena heliks , untuk memberikan sinar searah. Antena ini disusun pada suatu bidang 2 dimensi. Tujuan disusunnya antenna array adalah sbb : daya radiasi gain dan direktifitas antenna antenna bekerja pada band yang lebar Antena array dapat digunakan untuk: Meningkatkan keseluruhan gain, Menghasilkan keragaman penerimaan, Menghilangkan / menepis gangguan dari arah satu set tertentu, “Mengarahkan” array sehingga menemukan arah paling tepat, Menentukan arah kedatangan sinyal masuk, Untuk memaksimalkan sinyal pada Signal to Interference Plus Noise Ratio (SINR) Antenna Array Planar menggunakan M x N elemen. Dimana antenna ini tersusun dari kombinasi antenna linier, yaitu terdiri dari M-baris pada sumbu X dan N-baris pada sumbu Y. Dalam contohnya yaitu Antenna Array Planar dengan dimensi 2x2. Antena ini digunakan untuk WIFI 802.11 AC 5,2 GHZ. Pola radiasi yang digunakan pada Antenna Array Planar adalah pola radiasi Bi-Directional, yaitu antenna dengan pola memancarkan gelombang elektromagnetik di sekitar 2 arah tertentu. Polarisasi antenna array planar bergantung pada jenis elemen antenna yang digunakan Sedangkan untuk polarisasi yang digunakan untuk 2x2 elemen yaitu polarisasi linear, dimana gelombang tersebut hanya bergetar pada satu bidang getar (datar). Dan untuk gain yang digunakan yaitu lebih dari 6 dbi. Dan bahan yang digunakan dalam pembuatan Antena ini yaitu tembaga. Dibawah ini contoh Antenna Array Planar 2x2. Untuk lebih lengkap spesifikasi yang digunakan, yaitu : Lebar Bandwidth Frekuensi Tengar VSWR Pola Radiasi Polarisasi Gain Impedansi Panjang Gelombang 5.510 – 5.520 GHz 5.2 GHz ≤2 Bi-Directional Linear > 6dbi 50 Ω 5.48 GHz Impedansi Input pada antenna array planar bergantung pada jenis elemen antenna yang digunakan. Pada umumnya antenna array planar memiliki gain yang lebih tinggi dari antenna elemen tunggal. Karena pada antenna array masing-masing antenna mendapatkan catu dari feeder. Untuk perhitungan panjang gelombang yaitu dengan menggunakan rumus: 𝑐 𝜆 = 𝑥 0.95 𝑓 Dimana, λ = Panjang gelombang antenna c = Kecepatan rambat cahaya (3x108) atau (300 MHz) f = Frekuensi kerja (Keterangan 0.95 merupakan nilai pendekatan faktor bahan) Berbeda dengan fitur antenna susun linear, antenna susun planar mampu mengarahkan sinyal ke setiap titik sudut di dalam ruang. Pada antenna ini, pengarahan sinyal dilakukan dengan mengontrol (scanning) ruang 0 ≤ Ø ≤ 1800 dan 0 ≤ Ꝋ ≤ 1800. Prinsip kerja pada antenna array ini yaitu dengan menggunakan sistem MIMO (Multiple Input Multiple Output). Sistem multiple-input multipleoutput (MIMO) adalah sistem yang menggunakan multi antena baik pada transmitter maupun receiver untuk mengatasi kelemahan pada sistem komunikasi wireless konvensional diantaranya adalah large scale fading, small scale fading termasuk dildalamnya multipath fading serta interferensi dari sinyal lain. Sistem MIMO memberikan penambahan efisiensi spektral yang didasarkan pada penggunaan space diversity pada transmitter dan receiver. Sistem MIMO disebut juga sistem multiple element antenna (MEA) dilihat dari penggunaan space diversity. Dengan teknologi MIMO, sebuah receiver atau transmitter menggunakan lebih dari satu antena, tujuannya adalah untuk menjadikan sinyal pantulan sebagai penguat sinyal utama sehingga tidak saling menggagalkan. Keuntungan Antenna Array Planar : • Dapat mengatur pola radiasi pancaran, beamwidth, dan directivity. • Dengan mencatu daya yang berbeda pada elemen-elemen antenna array, dapat mengurangi level side lobe • Pada umumnya memiliki gain antenna yang tinggi. Contoh gambar Antena Array Planar BAB III PENUTUP A. Kesimpulan Antena memiliki 4 karakteristik atau parameter kinerja yaitu pola radiasi, keterarahan, gain, dan polarisasi. Antenna Array Planar adalah array dengan susunan elemen array membentuk area berbentuk kotak. Planar Array memiliki kelebihan dalam pengaturan dan pengendalian arah pola radiasi serta meningkatkan nilai gain. Antenna Array Planar memiliki M x N elemen yang disusun pada suatu bidang 2 dimensi. Berbeda dengan fitur antenna susun linear, antenna susun planar mampu mengarahkan sinyal ke setiap titik sudut di dalam ruang. Polarisasi yang digunakan adalah polarisasi linear dan pola radiasi yang digunakan adalah pola radiasi bi-direksional. Antena array dapat digunakan untuk: Meningkatkan keseluruhan gain, Menghasilkan keragaman penerimaan, Menghilangkan / menepis gangguan dari arah satu set tertentu, “Mengarahkan” array sehingga menemukan arah paling tepat, Menentukan arah kedatangan sinyal masuk, Untuk memaksimalkan sinyal pada Signal to Interference Plus Noise Ratio (SINR) Tujuan disusunnya antenna array adalah sbb : daya radiasi gain dan direktifitas antenna antenna bekerja pada band yang lebar Prinsip kerja yang digunakan oleh Antena Array adalah dengan menggunakan sistem MIMO (Multiple Input Multiple Output) B. Daftar Pustaka 1. Jurnal “ANTENA MIKROSTRIP PLANAR ARRAY 2X2 UNTUK WIFI 802.11 AC 5,2 GHZ” oleh Yassir Aulia , Dr Ir. Heroe Wijanto, M.T, Dr.Ir. Yuyu Wahyu, M.T. Prodi S1 Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom Bandung 2. https://en.wikipedia.org/wiki/Antenna_array 3. Jurnal “DASAR DAN APLIKASI ANTENA SUSUN LINEAR DAN PLANAR” oleh Polban 4. https://teknikelektronika.com/pengertian-antena-parameterkarakteristiknya/ 5. https://miqbal.staff.telkomuniversity.ac.id/tutorial-mimo/ 6. Powerpoint “Antenna Array Planar” oleh BIMANTARA KSATRIA PUTRA/ 2 D3 TELEKOMUNIKASI B/ 7211030052
