pendahuluan sistem antena

Modul #01
TE 3423
ANTENA DAN PROPAGASI
PENDAHULUAN
SISTEM ANTENA
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Jurusan Teknik Elektro - Sekolah Tinggi
gg Teknologi
g Telkom
Bandung – 2008
Modul 1 Pendahuluan
• A. Latar belakang, definisi & review elektromagnetika
page 3
• B. Bagaimana antena bekerja ?
page 7
• C. Dipole pendek
page 9
• D. Konsep medan dekat dan medan jauh
page 17
• E. Diagram arah
page 19
• F. Tahanan pancar
page 21
• G. Berbagai terminologi
page 26
• H. Pengenalan macam-macam antena
page 29
• I. Kesimpulan modul I
page 32
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
2
A. Latar Belakang Sejarah
Sejarah telekomunikasi listrik dimulai secara ‘resmi’ pertamakali saat
tahun 1938 SFB Morse berhasil melakukan hubungan telegrap sejauh 16 km.
gg telekomunikasi mencapai
p bentuk canggihnya
gg y sekarang,
g, telekomunikasi telah
Hingga
melalui sejarah panjang eksperimen dan riset bidang fisika dan matematika
James Clerk Maxwell menemukan fenomena arus pergeseran
yang menjadi dasar ilmu radiasi pada tahun 1864 melalui suatu
manipulasi matematis diferensial.
Tahun 1873, dia menunjukkan bahwa cahaya termasuk dalam
kelompok gelombang EM dalam papernya , “A Treatise on
Electricity and Magnetism”.
Heinrich Rudolph Hertz mendemonstrasikan sistem gelombang
EM tanpa kabel pertamakali tahun 1886 dengan menggunakan
dipole λ/2.
Pada 1890, dia mempublikasikan catatannya tentang
elektrodinamika, dan melakukan penyederhanaan persamaanpersamaan elektromagnetika
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
3
A. Latar Belakang Sejarah
Bulan
B
l Mei
M i 1895,
1895 pesan telegrap
t l
yang pertama
t
berhasil
b h il
ditransmisikan, diterima, dan diterjemahkan
melalui eksperimen ilmuwan Rusia yang brillian bernama
p
Alexander Popov.
Pesan dikirimkan dari kapal perang Rusia sejauh 30 mil menuju
laboratoriumnya di St. Petersburg, Rusia.
Sayang sekali bahwa eksperimen tersebut sangat dirahasiakan
sehingga sebutan “Bapak
Bapak Radio
Radio” jatuh pada G Marconi
Marconi.
Lebih jauh, dunia barat baru mengenal pengiriman pesan
melalui eksperimen S.F.B Morse tahun 1938 !
Guglielmo Marconi (The Father of Radio) terkenal dengan
eksperimennya yang mengirimkan sinyal pada jarak jauh.
Pada tahun 1901, dia melakukan eksperimennya yang terkenal
dengan mengirimkan sinyal trans atlantic dari Poldhu di
Cornwall, England, menuju Newfoundland, Canada.
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
4
B. Model Sistem Komunikasi
Messagei nput
Sinyal
input
TI
Tx
Transducer
Input
Pemancar
TO
Message
output
Sinyal
yang ditransmisikan
Transducer
Output
Kanal
komunikasi
Rx
Penerima
Redaman, distorsi,
derau, interferensi
( tergantung karakteristik
kanal ybs )
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
5
B. Model Komunikasi
¾ Fungsi dasar komunikasi
¾ Transmisi atau pengiriman informasi, dimana tiap macam
sistem memiliki kekhususan tersendiri
¾ Definisi komunikasi
¾ Proses pemindahan informasi dari satu titik ke titik lainnya
dalam ruang dan waktu tertentu
¾ Message / pesan
¾ Manifestasi informasi dari sumber informasi (orang, alat musik,
mesin dll) berupa suara,
mesin,
suara data,
data bahkan kode-kode tertentu
¾ Tujuan komunikasi
¾ Menyediakan replika message di tempat tujuan
¾ Transducer
¾ Mengubah message menjadi sinyal listrik dan sebaliknya
¾ Ada 2 macam : Transducer Input (TI) dan Transducer Output
(TO)
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
6
B. Model Komunikasi
Lebih jauh
jauh, dalam matakuliah Sistem Komunikasi,
Komunikasi kita mengenal blok umum
sistem komunikasi digital sebagai berikut :
SOURCE
SINK
SOURCE
CODING
SOURCE
DE COD
DE-COD
CHANNEL
CODING
CHANNEL
DE-COD
TRANSMITTER
Tx
CHANNEL
RECEIVER
Rx
NOISE &
INTERF.
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
7
B. Model Komunikasi
SOURCE
SOURCE
CODING
CHANNEL
CODING
Tx
Human Speech
- HiFi / TV
- Data
-
CHANNEL
Rx
CHANNEL SOURCE
DE-COD
DE-COD
SINK
Quality
Delay
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
8
B. Model Komunikasi
SOURCE
SOURCE
CODING
CHANNEL
CODING
2.
3.
Electromagnetic
ep ese tat o (cu
(current)
e t)
representation
Quantization/
Digitalization
Compression
((minimize redundancy)
y)
CHANNEL
“ The introduction of
controlled
redundancy into a
signal to compensate for any
sources of noise
and interference is
called: “
CHANNEL CODING
“ The process of
efficiently converting
the output of either
analogue or digital
source into a
sequence of binary
digits is called: “
SOURCE CODING
1.
Tx
-
repetition
p
((no intelligence)
g
)
other coding (intelligence)
Input k bits Æ Output n bits:
k/n code rate
Rx
CHANNEL
DE-COD
SOURCE
DE-COD
SINK
The medium between Tx and Rx is
called:
CHANNEL
-
Wireless
Telephone
Fiber cable
Each of the channels has
unique features with respect
to signal distortion and noise.
Thus each is treated separately
and
d the
h modulation
d l i schemes
h
differ!
The interface which modulates the digital bit
stream onto an appropriate waveform,
a eform
capable of propagating through the
communication channel, is called:
MODULATOR or TRANSMITTER
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
9
B. Model Komunikasi
SOURCE
SOURCE
CODING
CHANNEL
CODING
Tx
CHANNEL
Rx
CHANNEL
DE-COD
SOURCE
DE-COD
SINK
NOISE
All processes which degrade the signal
in an additive manner (and which
aautocorrelation
tocorrelation function
f nction is a Dirac
delta) are called:
NOISE
-
Thermal noise (Tx, cable, Rx)
Natural and man-made noise
Interferences (usually from other man operated
systems)
t
)
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
10
B. Model Komunikasi
Dosen ...
SOURCE
“ Antena dan Propagasi
p g
“
• Heroe Wijanto, Ir., MT
• Bambang Setia Nugroho, ST., MT
• Nachwan Mufti Adriansyah, ST., MT
• Kris Sujatmoko, ST., MT
• Koredianto Usman
Usman, ST
ST., MSc
MSc.
• Suprayogi, Ir., MT
• Budi Prasetya, ST., MT
SOURCE
CODING
CHANNEL
CODING
Tx
CHANNEL
Rx
CHANNEL
DE-COD
SOURCE
DE-COD
SINK
“ Sistem Komunikasi 2“
“Information Theory”
Iwan Iwut TA
Jangkung Raharjo
Bambang Sumajudin
Ahmad Aly Muayyadi
Dharu Arseno
Budi Prasetya
Miftadi Sudja’I
Henry Wijaya
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
11
Review Elektromagnetika
Persamaan Maxwell (th 1864)
•
Konsep yang mendasari semua fenomena dalam
elektromagnetika
•
Persamaan bentuk integral di bawah menjelaskan arti fisis
dari perilaku listrik dan magnit
Hukum Faraday
Hukum
H
k
Ampere
A
d
dan
A
Arus
Pergeseran Maxwell
Hukum Gauss
Hukum Gauss Untuk
Medan Magnet
r
r
r
d r
∫ E • dL = − dt ∫ B • dS
r
r
r
r r d r
∫ H • dL = ∫ J • dS + dt ∫ D • dS
r
r
∫ Dr • dSr = ∫ ρ V dV = Q
∫ B • dS = 0
Masih ingat persamaan tsb ?
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
12
C. Bagaimana antena bekerja ?
Definisi :
antena
Tx
saltran
Æ Antena adalah transformator
/ struktur transisi antara
gelombang terbimbing (saluran
transmisi) dengan gelombang
ruang bebas atau sebaliknya
Antena berfungsi sebagai
•
•
Pelepas energi
elektromagnetik ke udara
/ ruang bebas
Penerima energi
elektromagnetik dari
ruang bebas
Bagaimana
g
antena dapat
p
berfungsi sebagai
penerima/pelepas energi
EM ?
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
13
Contoh pola pancar antena:
Ideal radiating dot source
(lossless radiator)
Dipole
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
14
C. Bagaimana antena bekerja ?...
Hukum Gauss..
r
r
ε ∫ E • dS = ∫ ρ V dV = Q
Dari hukum diatas dapat diturunkan untuk suatu muatan
titik q ttertentu,
t t
r
q r
E = k 2 aR
r
Untuk suatu muatan yang berubah terhadap waktu (q(t)),
maka kita akan dapat menuliskan sebagai berikut :
r
q( t ) r
E(t ) = k 2 a R
r
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
15
C. Bagaimana antena bekerja ?...
Definisi arus,
Arus adalah jumlah muatan yang menembus
suatu penampang tiap satuan waktu tertentu
dQ
i=
dt
Atau dalam hal ini, muatan yang berubah terhadap waktu sebanding dan
bisa dihasilkan dari arus yang berubah terhadap waktu
Q ( t ) = ∫ i ( t ) dt
Arus yang mengalir pada antena,
antena adalah arus yang berubah terhadap
waktu karena sudah dimodulasi dan merupakan representasi dari
informasi
Sehingga,
Sehingga
Perubahan medan listrik ditempat jauh akan ‘bersesuaian’ dengan
perubahan arus pada antena pengirim, lebih jauh akan ‘bersesuaian’
juga dengan perubahan informasi yang dikirimkan
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
16
D. Dipole Pendek
• C
Contohh kasus
k
penurunan rumus radiasi
di i gelombang
l b
 Konsep
K
Retarded Potentials
• Analisis untuk suatu dipole pendek,
pendek panjang filamen jauh lebih
pendek dari panjang gelombang  distribusi arus uniform
+q
I
L
I
-q
d
Asumsi dasar :
•
•
•
•
L << λ
Æ d ≤ 0,1λ
d << λ
Æ d ≤ 0,1λ
Radiasi saluran transmisi diabaikan
Distribusi arus sepanjang L uniform
(dengan Top Loading)
Selanjutnya akan dicari konfigurasi persamaan
medan elektromagnetik, Tahanan Pancar,
dan juga Diagram Arah
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
17
D. Dipole Pendek...
Pada dipole mengalir arus I, dimana :
z
I = I o e jwt
r
Er
r
Eθ
r
Eφ
Pada titik Q yang jauh, arus tersebut
akan ‘dirasakan’ terlambat sebesar S/c
(jarak dibagi kecepatan = dimensi
waktu), sebagai berikut :
θ
L
[I ] =
y
φ
x
Q
z
L/2
dz
(
c
jw t − S
S
)
demikian juga perubahan muatan yang
‘dirasakan’ :
[q ] = q o e (
S1
c
)
r
0
S2
-L/2
Io e
jw t − S
y
dan rapat muatan yang ‘dirasakan’ :
[ρ ] = ρ o e (
jw t − S
c
)
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
18
D. Dipole Pendek...
Catatan Kunci :
Untuk titik Q di tempat jauh, terlebih dahulu dicari vektor
r
potensial magnetik A , dan potensial listrik skalar V, untuk
k
kemudian
di
dihit
dihitung
r
E
d
dan
r
r
r
E = − jω A − ∇ V
dan
(
r
r
1 r
H =
∇×A
μ
r
H
d i persamaan :
dari
)
Sedangkan,
g
r
μ
A =
4π
L
2
∫
−L
[I ] d zr =
S
μ I 0 L jw (t − r c )r dan V = 1
e
az
4 πε
4 πr
∫
V
[ρ ] dV
r
2
1
=
4 πε
⎛ [q ]S1 [q ]S 2
⎜⎜
−
S2
⎝ S1
dimana,
jω ⎜⎛ t − S1 ⎞⎟
1
c ⎠
[ q ]S1 = ∫ [I ] dt =
I0e ⎝
S1
jω
dan
jω ⎜⎛ t − S 2 ⎞⎟
1
c ⎠
[ q ]S 2 = ∫ [I ] dt =
I0e ⎝
S2
jω
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
19
⎞
⎟⎟
⎠
D. Dipole Pendek...
Untuk titik observasi Q yang jauh dan L << r
Dapat kita tuliskan :
S1
S1 = r −
Q
+L/2
θ
r
L
cos θ
2
d
dan
L
S2 = r + cos θ
2
Sehingga potensial listrik skalar,
S
jω⎛⎜ t − 2 ⎞⎟ ⎤
⎡ jω⎛⎜⎝ t −S1 c ⎞⎟⎠
c ⎠
I0 ⎢ e
e ⎝
⎥
V=
−
-L/2
4πεjω ⎢ S1
S2 ⎥
L
cos θ
⎢⎣
⎥⎦
2
Dari penyelesaian matematis dan berbagai pendekatan menyebabkan
potensial listrik skalar dapat dituliskan :
0
S2
(
jω t − r
I 0 L cos θ.e
V=
2πεc
c
)
⎡1
c ⎤
⎢ r − j ωr 2 ⎥
⎣
⎦
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
20
D. Dipole Pendek...
Vektor potensial magnetik,
magnetik hanya berarah sumbu z
r
r
A = A Z a z dengan A x = 0 dan A y = 0
Jika di
Jik
diubah
b h ddalam
l
koordinat bola
r
r
r
A = A Z cos θ.a r − A Z sin
i θ.a θ
(
jω t − r
dan
dan,
I 0 L cos θ.e
V=
2πεc
c
)
⎡1
c ⎤
⎢ r − j ωr 2 ⎥
⎣
⎦
Kembali lagi ke rumus
r r
r
E = − jω A − ∇ V
Dan dengan mengambil definisi gradien untuk koordinat bola
Maka…...
r
∂V r
1 ∂V r
1 ∂V v
∇V =
aφ
ar +
aθ +
∂r
r ∂θ
r sin
i θ ∂φ
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
21
D. Dipole Pendek...
Didapat persamaan umum medan listrik, E :
I 0 L cos θ ⎡ 1
1 ⎤ jω (t − r c )
Er =
+
e
⎢
2
3 ⎥
2 πε ⎣ cr
jω r ⎦
I 0 L sin θ ⎡ jω
1
1 ⎤ jω (t − r c )
Eθ =
+ 2 +
e
⎢
2
3⎥
4 πε ⎣ c r cr
c
jω r ⎦
Eφ = 0
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
22
D. Dipole Pendek...
B
Bagaimana
i
dengan
d
medan
d magnet,
t H?
(
r 1 r r
H = ∇×A
μ
)
Dengan memakai definisi kurl untuk koordinat bola,
r
∇×A =
1 ⎡ ∂ (r sin θ)A φ ∂ (rA θ ) ⎤ r
−
ar
⎢
⎥
2
∂θ
∂φ ⎦
r sin θ ⎣
i θ)A φ ⎤ r
1 ⎡ ∂A r ∂ (r sin
+
aθ
−
⎢
⎥
r sin θ ⎣ ∂φ
∂r
⎦
1 ⎡ ∂ (rA θ ) ∂A r ⎤ r
+ ⎢
−
aφ
⎥
∂θ ⎦
r ⎣ ∂r
Sedangkan,
r
r
r
A = A Z cos θ.a r − A Z sin
i θ.a θ
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
23
D. Dipole Pendek...
Didapat persamaan medan magnet, H :
I 0 L sin θ ⎡ jω 1 ⎤ jω(t − r c )
Hφ =
+ 2 ⎥e
⎢
4π ⎣ cr r ⎦
Hr = Hθ = 0
Kesimpulan sementara ...
•
Distribusi arus mempengaruhi secara langsung persamaan medan
yang dihasilkan
•
Distribusi arus uniform pada filamen pendek disebabkan karena
panjang antena jauh lebih pendek dari panjang gelombang
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
24
E. Konsep Medan Dekat dan Medan Jauh
Perhatikan
P
h tik lagi
l i persamaan yang sudah
d h didapatkan
did tk dari
d i perhitungan
hit
untuk
t k
dipole pendek
Distribusi Medan Dekat
I 0 L cos θ ⎡ 1
1 ⎤ jω(t − r c )
e
+
Er =
⎢
2
3⎥
j ωr ⎦
2πε ⎣ cr
Syarat medan jauh
I 0 L sin θ ⎡ jω 1
1 ⎤ jω(t − r c )
+ 2+
Eθ =
e
⎢
2
3⎥
4πε ⎣ c r cr
j ωr ⎦
I 0 L sin θ ⎡ jω 1 ⎤ jω(t − r c )
Hφ =
+ 2 ⎥e
⎢
4π ⎣ cr r ⎦
Untuk medan jauh, medan listrik dan
medan magnet akan SEFASA dan
keduanya berbanding lurus dengan sin θ,
dan bukan merupakan fungsi dari φ.
r >>
j ω I 0 L sin θ j ω (t − r c )
Eθ =
.e
2
4 πε c r
j ω I 0 L sin θ j ω (t − r c )
Hφ =
.e
4 π cr
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
25
E. Konsep Medan Dekat dan Medan Jauh…
Medan Dekat
Pada medan dekat, ada komponen Er dan juga Eθ yang berbeda fasa
dan arah. Juga
g Er berbeda fasa 90o terhadap
p Hφ , dan ini adalah
sifat dari resonator atau rangkaian resonansi
Untuk r >> tetapi
p ω Æ 0 : Frekuensi Rendah
Æ Disebut juga sebagai kondisi QUASI STASIONER
(
[I] = I o e
[q ] = ∫ [I]dt
jw t − S
c
)
Er
[
q ]L cos θ
=
2πεr 3
[
q ]L sin θ
Eθ =
4 r3
4πε
I o L sin θ
Hφ =
4πr 2
4π
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
26
F. Diagram Arah
Diagram arah digunakan untuk melukiskan pola pancar dari antena.
antena
Diagram arah medan dapat dilihat dari persamaan medan yang
dimaksud
Lihat lagi persamaan medan untuk dipole pendek !!
I 0 L cos θ ⎡ 1
1 ⎤ jω(t − r c )
e
Er =
+
⎢
2
3⎥
2πε ⎣ cr
j ωr ⎦
I 0 L sin θ ⎡ jω 1
1 ⎤ jω(t − r c )
Eθ =
+ 2+
e
⎢
2
3⎥
4πε ⎣ c r cr
j ωr ⎦
I 0 L sin θ ⎡ jω 1 ⎤ jω(t − r c )
Hφ =
+ 2 ⎥e
⎢
4π ⎣ cr r ⎦
Untuk jarak r tertentu,
persamaan disamping dapat
dituliskan sbb ;
E r = K1 cos θ.e
E θ = K 2 ssin θ.e
H φ = K 3 sin θ.e
r
Ρ
(
jω t − r
(
jω t − r
(
jω t − r
c
c
c
)
)
)
atau U = K 4 sin θ.e
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
2
(
j2 ω t − r
c
)
27
F. Diagram Arah...
θ
2 bola bertumpuk
E r = K1 cos θ.e
E θ = K 2 sin θ.e
Donat
θ
Diagram arah
Di
h
medan
H φ = K 3 sin θ.e
r
Ρ
(
jω t − r
(
jω t − r
(
jω t − r
c
c
c
)
)
)
atau U = K 4 sin θ.e
2
(
j2 ω t − r
c
)
Donat gepeng
θ
Diagram arah
d
daya
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
28
F. Diagram Arah...
Pola 3 dimensi
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
29
G. Konsep Tahanan Pancar
Definisi
¾Tahanan pancar adalah tahanan yang mewakili daya pancar antena
• Definisi tersebut dapat dipahami dengan memandang bahwa antena seolah
olah adalah beban dengan impedansi tertentu, sedangkan daya pancar dalam
hal ini adalah daya yang didisipasikan efektif pada beban tersebut
• Konsep tahanan pancar selalu ditinjau pada medan jauh,
jauh hal ini
disebabkan karena medan jauh mewakili daya yang diradiasikan sedangkan
medan dekat tidak diperhitungkan karena sifatnya yang kapasitif. atau
mewakili daya yang tersimpan
Penurunan rumus tahanan pancar,
Dari 2 buah persamaan medan listrik dan magnet dipole pendek untuk medan jauh
jωI 0 L sin θ jω(t − r c )
Eθ =
.e
2
4πεc r
jωI 0 L sin θ jω(t − r c )
Hφ =
4πcr
.e
Pr â r = E θ â θ × H φ â φ
Konsep vektor poynting
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
30
G. Konsep Tahanan Pancar...
jωI 0 L sin θ jω(t − r c )
Hφ =
.e
4πcr
Tool
M
Mengubah
b h ddarii bbentuk
t k fasor
f
ke
k
bentuk waktu,
E(t) = Re [ (Efasor) ejwt ]
dimana,
ejwt = cos wt + j sin wt
I 0 L sin θ
Hφ =
sin(ωt − β r )
2λ r
2
Pr â r = E θ â θ × H φ â φ = η H φ â r
Maka,
2
Pr â r = η H φ
2
⎡ Io L ⎤
2
2
(ωt − βr )â r
=⎢
.
sin
.
sin
η
θ
⎥
⎣ 2λr ⎦
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
31
G. Konsep Tahanan Pancar...
Daya total sesaat yang menembus permukaan bola dengan jari-jari
jari jari ro ,
dinyatakan sbb :
r
WT = ∫ P
S
r = ro
r
• dS
⎧⎪ 2 π π ⎡ I L ⎤ 2
⎫⎪
= ⎨ ∫ ∫ ⎢ o ⎥ η sin 2 θ sin 2 ( ω t − β r0 ) ⎬ â r • r02 sin θ d θ d φ â r
⎪⎭
⎪⎩ 0 0 ⎣ 2 λ r0 ⎦
2
⎡ I 0 L ⎤ 2π 2
=⎢
η sin (ωt − β r0 )
⎥
3
⎣ λ ⎦
Daya
y rata-rata ddinyatakan
y
:
{
}
2
1 ⎡ I 0 L ⎤ 2π 2
Wav = ∫ ⎢
η sin (ωt − βr0 )dt
⎥
T0 ⎣ λ ⎦
3
T
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
32
G. Konsep Tahanan Pancar...
Daya rata-rata
rata rata :
2
1 ⎡ I 0 L ⎤ 2π 2
η sin (ωt − β r0 )dt
Wav = ∫ ⎢
⎥
T0 ⎣ λ ⎦
3
T
⎡ I0 L ⎤ π
Wav = ⎢
η
⎥
⎣ λ ⎦ 3
2
η = 120π
( udara )
⎡ I0L ⎤
Wav = 40π ⎢
⎥
λ
⎣
⎦
2
2
Daya rata-rata di samping mewakili
daya yang diradiasikan atau daya
yang seolah
seolah-olah
olah diserap oleh tahanan
pada terminal antena,
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
Wav = Prad ,rms
33
G. Konsep Tahanan Pancar...
Jadi
Jadi….
2
1 2
⎡ I0 L ⎤
Wav = 40π ⎢
= I 0 .R rad
⎥
2
⎣ λ ⎦
2
Sehingga ,
R rad
2Pav
2 ⎡L⎤
= 2 = 80π ⎢ ⎥
I0
⎣λ⎦
2
Ingat asumsi-asumsi semula,
persamaan ini berlaku untuk
Distribusi arus uniform
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
34
H. Berbagai Terminologi
S l
Saluran
t
transmisi
ii
¾ Adalah media fisik untuk membimbing energi gelombang
elektromagnetik dari suatu titik ke titik lain.
¾ Syarat yang harus dipenuhi saluran transmisi adalah :
¾ tidak menyebar, gelombang mengikuti saluran transmisi (satu dimensi
¾ redaman minimum (rugi
(rugi-rugi
rugi panas kecil,
kecil rugi
rugi-rugi
rugi pancaran kecil)
¾ Bandwidth saluran transmisi adalah daerah frekuensi kerja saluran
transmisi untuk range SWR tertentu.
¾
Konsep bandwidth saluran transmisi tergantung kepada :
¾ Jenis / macam saluran transmisi
¾ Transformasi
T
f
i impedansi
i
d i
Dalam kaitannya dengan transformasi impedansi, kita masih ingat
bahwa matching dengan stub ganda akan memberikan bandwidth
yang lebih besar daripada matching dengan stub tunggal
tunggal.
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
35
H. Berbagai Terminologi...
VSWR
BW
1,1
Bandwidth Antena
f
fH
fL
¾ Seperti pada saltraan, bandwidth antena dipengaruhi oleh bentuk fisik dan
juga oleh transformasi impedansi.
¾ Bandwidth antena didefinisikan sebagai daerah frekuensi kerja antena untuk
range SWR tertentu (1,1 ; 1,2 ; 1,35 ; atau 1,5 )
¾ Keterpengaruhan antena pada bentuk fisiknya dapat dilihat pada gambar
berikut :
d
Antena seimbang
pada balans
D
D
D/d Konstan
B1
>
B2
>
B3
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
>
B4
>
B5
36
H. Berbagai Terminologi...
d
Antena tak seimbang
pada unbalans
D
B1
Daerah antena
>
B2
¾ Daerah 1 : Daerah antena,, benda-benda didaerah
ini saling mempengaruhi dengan antena (
impedansi dan pola pancar )
¾ Daerah 2 : Daerah medan dekat / daerah
Fraunhofer, di daerah ini medan listrik dan
magnet belum transversal penuh
B4
>
B3
>
2
3
L
¾ D
Daerah
h 3 : Daerah
D
h medan
d jjauh,
h di daerah
d
h ini,
i i
medan listrik dan magnet transversal penuh
daan keduanya tegaklurus terhadap arah
perambatan gelombang
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
1
R1
R2
L2
R2 = 2
λ
37
I. Pengenalan Jenis-Jenis Antena
• Antena kawat
Dipole
Loop
whip
Beverage
Helix
• Antena aperture (permukaan)
Corong Kerucut
Corong Piramid
Celah pada dinding tabung
Bumbung Gelombang
Terbuka
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
38
I. Pengenalan Jenis-Jenis Antena...
• Antena Susunan
Susunan Celah
Susunan Wave Guide
• Antena aperture (permukaan)
Front Feed
Cassegrain Feed
Gregorian Feed
Corner Reflektor
Paraboloidal Reflektor
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
39
I. Pengenalan Jenis-Jenis Antena...
• Antena Lensa
Antena lensa bukanlah terbuat dari kaca, melainkan terbuat dari bahan dengan
permitivitas relatif dan bentuk tertentu, sedemikian memiliki sifat pembiasan
gelombang EM yang mirip dengan apa yang dilakukan lensa kaca terhadap
gelombang cahaya
n>1
Cembung Datar
Cembung Cembung
Cembung Cekung
n<1
Cekung Cekung
Cekung Datar
Cembung Cekung
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
40
I. Pengenalan Jenis-Jenis Antena...
• Printed Antenna / Mikrostrip
• Leaky Wave Antenna
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
41
J. Kesimpulan Modul 1
1. Antena adalah transformator / struktur transisi dari gelombang terbimbing
menuju ke gelombang ruang bebas atau sebaliknya
2.
Persamaan gelombang elektromagnetika yang dihasilkan suatu konduktor
antena tergantung kepada distribusi arus sepanjang antena. Untuk distribusi
arus yang lain ( mis. segitiga, sinusoidal ) akan menghasilkan persamaan medan
listrik dan magnet yang berbeda
3.
Untuk mendapatkan persamaan medan elektromagnetik didapatkan dengan
menggunakan konsep besaran Retarded Potential. Lihat bagan berikut :
y
Distribusi
Di
t ib i A
Arus
Pada Antena
Distribusi Arus
Terlambat Pada Titik
Observasi
y
Potensial Listrik Skalar
(V) di titik Observasi
Vektor Potensial
Magnetik (A) di Titik
Observasi
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
r r
r
E = − jω A − ∇ V
r 1 r r
H = ∇×A
μ
(
)
42
J. Kesimpulan Modul 1
4. Konsep bandwidth antena mirip dengan yang sudah dipelajari pada kuliah
Saluran Transmisi (medan II), adalah daerah frekuensi kerja antena untuk range
SWR tertentu. Bandwidth tergantung pada :
• Bentuk fisik antena
• Transformasi impedansi
5. Konsep medan jauh dan medan dekat didapatkan dari penyederhanaan
persamaan medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh suatu konduktor
berarus
• Medan jauh
: r >>
• Medan dekat
: r <<
• Daerah Q
Quasi Stasioner : r >> , frekuensi rendah
6. Tahanan pancar adalah tahanan yang mewakili daya efektif yang
dipancarkan antena
TE3423 - Antena dan Propagasi - Pendahuluan
43