KONSEP DASAR SISTEM ANTENA

KONSEP DASAR
SISTEM ANTENA
Modul 1
Antena dan Propagasi
Model Sistem Komunikasi
Message
input
Sinyal
kirim
Sinyal
input
TI
Tx
Media
transmisi
TO
Message
output
Rx
Sinyal
output
Sinyal
terima
Loss, distorsi,
noise,
interferensi
Model Komunikasi





Fungsi dasar komunikasi : transmisi atau
pengiriman informasi, dimana tiap macam sistem
memiliki kekhususan sendiri
Definisi komunikasi : proses pemindahan informasi
dari 1 titik ke titik lainnya dalam ruang dan waktu
tertentu
Message/pesan : manifestasi informasi dari sumber
informasi (orang, alat musik, mesin, dll) berupa
suara, data, gambar atau kode tertentu
Tujuan komunikasi : menyediakan replika message
di tujuan
Transducer : mengubah message menjadi sinyal
listrik (TI) dan sebaliknya (TO)
Sifat-sifat gelombang elektromagnetik
1. Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam
ruang tanpa medium
2. Merupakan gelombang transversal
3. Tidak memiliki muatan listrik sehingga bergerak lurus
dalam medan magnet maupun medan listrik
4. Dapat mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan
(refraksi), perpaduan (interferensi), pelenturan
(difraksi), pengutuban (polarisasi)
5. Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi
secara bersamaan, sehingga medan listrik dan medan
magnet sefase dan berbanding lurus
REFLEKSI (PEMANTULAN)
Refleksi terjadi ketika pemancar gelombang elektromagnetik
mengenai object yang memiliki dimensi yang sangat besar
ketika dibandingkan dengan lamanya gelombang dari
pemancar gelombang. Refleksi terjadi pada permukaan
bumi, bangunan ,tembok, dan panghalang yang lain.
REFRAKSI (PEMBIASAN)
Refraksi adalah pembelokan gelombang radio yang
melewati medium yang memiliki kepadatan yang berbeda.
Seperti gelombang RF yang melewati medium yang lebih
padat gelombang akan akan cenderung melewati arah
yang lain, seperti diilustrasikan pada Gambar 2.5.
DIFRAKSI (PEMBELOKAN)
Difraksi terjadi ketika garis edar radio antara
pengirim dan penerima dihambat oleh permukaan yang
tajam atau dengan kata lain kasar.
SCATERING (PENYEBARAN)
Penyebaran terjadi ketika medium dimana gelombang
merambat mengandung
object
yang
kecil
dibandingkan dengan panjang sinyal gelombang, dan
jumlah object perunit volume sangat besar.
ABSORPSI (PENYERAPAN)
Penyerapan terjadi ketika sinyal RF merambat
objek dan terserap dalam material objek dengan
cara tidak menembusnya, memantul, atau
mengitari objek
Definisi Antena
Antena disebut juga Areal adalah:
•Transformator/struktur transmisi antara gelombang
terbimbing (saluran transmisi) dengan gelombang
ruang bebas dan sebaliknya
•Perangkat yang berfungsi untuk memancarkan atau
menerima gelombang elektromagnetik (EM) dari media
kabel ke udara atau sebaliknya udara ke media kabel.
Salah satu syarat antena yang baik:
 dapat meradiasikan dan menerima energi gelombang radio
dengan arah yang sesuai dengan aplikasi yang dibutuhkan.
Ilustrasi komunikasi
dengan antena
Antena
Kabel
Info
masuk/
keluar
Pemancar/
Penerima
Gelombang EM
Udara
Sifat antena yang ideal antara lain:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Menerima secara efisien sinyal-sinyal yang diinginkan tanpa
memindah band.
Secara normal mempunyai sifat omnidirectional, baik untuk
gelombang panjang maupun pendek. Antena directional
dibutuhkan untuk gelombang VHF/UHF maupun gelombang
mikro.
Mempunyai perubahan resistensi dan reaktansi yang kecil
terhadap perubahan frekuensi sinyal.
Efek pemudaran (fading) seminimal mungkin, baik untuk
gelombang panjang, medium maupun gelombang pendek.
Efek interferensi dari instalasi listrik dalam rumah sekecil
mungkin.
Harus tahan karat atau kerusakan terhadap cuaca dan juga
mudah pemasangannya
Antena harus murah dan baik dipandang.
Fungsi Antena



Antena berfungsi sebagai transducer yang mengubah energi
listrik yang merambat dalam kabel menjadi gelombang
elektromagnetik yang dipancarkan ke udara dan/atau
sebaliknya.
Antena pemancar digunakan sebagai mekanisme untuk
mengubah energi listrik yang merambat dalam kabel
menjadi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan ke
udara.
Antena penerima digunakan sebagai mekanisme untuk
mengubah gelombang elektromagnetik di udara menjadi
gelombang elektromagnetik yang merambat dalam
kabel/saluran transmisi
Illustration of Transmission
mode
Illustration of Reception
mode
SIMBOL ANTENA
Berdasarkan fungsinya antena dibedakan dalam 2 macam yaitu
: antena pemancar dan antena penerima.
Semua antena secara umum baik bentuk dan ukurannya
mempunyai empat karakteristik dasar yaitu reciprocity,
directivity, gain, dan polarization.
Reciprocity
Reciprocity merupakan sebuah kemampuan
untuk menggunakan antena yang sama pada
kedua antena, baik antena pemancar maupun
penerimaan.
 Karakteristik listrik pada sebuah antena yang
terpasang akan sama secara umum apakah
menggunakan antena sebagai pemancar
maupun sebagai penerima.

Antena reciprocity antena pemancar
Antena reciprocity pada penerima
Directivity






Directivity dari sebuah antena atau deretan antena diukur
pada kemampuan yang dimiliki antena untuk memusatkan
energi dalam satu atau lebih ke arah khusus.
Antena dapat juga ditentukan pengarahanya tergantung dari
pola radiasinya.
Dalam sebuah array propagasi akan diberikan jumlah energi,
gelombang radiasi akan dibawa ketempat dalam suatu arah.
Elemen dalam array dapat diatur sehingga akan
mengakibatkan perubahan pola atau distribusi energi lebih
yang memungkinkan ke semua arah.
Suatu hal yang tidak sesuai juga memungkinkan.
Elemen dapat diatur sehingga radiasi energi dapat dipusatkan
dalam satu arah.
Gain (Penguatan Antena)
Pancaran gelombang radio oleh antena
vertikal mempunyai kekuatan yang sama ke
segala arah mata angin, sifat pancaran
semacam
inilah
yang
dinamakan
omnidirectional.
 Pada antena dipole, pancaran ke arah tegak
lurus bentangannya besar sedang pancaran ke
samping sinyalnya kecil, pancaran semacam ini
disebut bidirectional.

Pola Omni Directional
Pola Directional
Polarisasi
Gelombang elektromagnetik yang melaju di
udara atau di angkasa luar terdiri atas
komponen gaya listrik dan komponen gaya
magnet yang tegak lurus satu sama lain.
 Gelombang radio yang memancar dapat
dikatakan terpolarisasi sesuai arah komponen
gaya listriknya.

Polarisasi Horisontal dan vertikal
Pada transmisi RADAR sinyal diterima yang secara kenyataan adalah gelombang yang
dipantulkan dari obyek, Sinyal polarisasi berbeda tergantung dengan tipe obyek, tanpa
pengaturan posisi dari antena penerima supaya lebih baik untuk pengiriman sinyal.
Radiasi Energi Gelombang
Elektromagnetik
Berbagai macam faktor yang mempengaruhi
antena
dalam
memancarkan
energi
gelombang elektromagnetik.
 Jika sebuah gelombang bolak-balik dipasang
pada ujung A dari kawat antena AB,
selanjutnya pada ujung B akan bebas,
keberadaan rangkaian dan gelombang
selanjutnya tidak bisa bergerak.

Pola Radiasi
Pola radiasi adalah pernyataan secara grafis yang
menggambarkan sifat radiasi dari antena (pada
medan jauh) sebagai fungsi dari arah
arah
Dua dimensi
arah
Tiga dimensi
Ilustrasi Pola Radiasi
Koordinat polar
(polar plot)
Antena
Pola radiasi
Keterangan Pola Radiasi (1)
1.0
0.8
Lobe sisi
(side lobe)
0.6
Lobe kecil
(minor lobes)
0.4
Half Power
Beam Width
(HPBW)
Lobe belakang
(back lobe)
Lobe sisi
(side lobe)
Titik setengah daya
(Half power point)
Pancaran utama
(Main lobe/ main
beam)
Keterangan Pola Radiasi (2)

Beam utama (main beam) atau lobe utama (main lobe)
adalah pancaran utama dari pola radiasi suatu antena

Lobe kecil (minor lobes) adalah pancaran-pancaran
kecil selain pancaran utama dari pola radiasi antena

Lobe sisi (side lobes) adalah pancaran-pancaran kecil
yang dekat dengan pancaran utama dari pola radiasi
antena

Lobe belakang (back lobe) adalah pancaran yang
letaknya berlawanan dengan pancaran utama dari pola
radiasi antena
Keterangan Pola Radiasi (3)

Titik setengah daya (Half power point) adalah suatu titik pada
pancaran utama yang mempunyia nilai daya separoh dari harga
maksimumnya.

Haf power beam width (HPBW) adalah lebar sudut yang
memisahkan dua titik setengah daya pada pancaran utama dari
pola radiasi.
 Front to back ratio adalah perbandingan antara daya maksimum
yang dipancakan pada lobe utama (main lobe) dan daya pada
arah belakangnya
 Cross polarisation ratio adalah perbandingan antara daya pada
saat antena menerima gelombang dengan polarisasi vertikal dan
pada saat menerima dengan polarisasi horisontal
Penamaan Antena
Penamaan antena berdasarkan pola radiasi:
 Antena Broadside = antena yang mempunyai pancaran
utama (main beam) tegak lurus dengan bidang yang
memuat antena
 Antena Endfire = antena yang mempunyai pancaran
utama (main beam) sejajar dengan bidang yang memuat
antena
 Antena Intermediate = antena yang mempunyai pancaran
utama (main beam) membentuk sudut dengan bidang
yang memuat antena
Ilustrasi Penamaan Antena
Pancaran
utama
Pancaran
utama
90o
Bidang antena
Bidang antena
Antena broadside
Antena Intermediate
Antena endfire
Pancaran
utama
90o < sudut < 0o
Bidang antena
Efek bumi pada polaradiasi antena
Tipe-tipe antena
Dipole
Antenna
Whip / Monopole
antenna
Loop antenna
Helix antenna
Yagi antenna
GSM/CDMA antenna
Grid antenna
Log Periodic
antenna
Antenna Wifi
Antenna Kaleng
Cavity Back Spiral
antenna
Pyramidal Horn
antenna
Wajan Bolic Antenna
Parabolic antenna
Array Parabolic Antenna
Phase Array
antenna
Military Phase Array
Usage
Phase Array