MODUL V .Mata Kuliah : ANTENA & PROPAGASI Dosen : Iradath ST MBA

Transformasi ImpedansiUmumnya impedansi antena berlainan dengan impedansi karaktristik saluran yang

umumnya 600 dan 300 Ω balans atau 50, 60 dan 75 Ω tidak balans.

Contoh : two wire transmision line : Z0 = 600 atau 300 Ω.

Kabel koaksial Rg 8/U dan Rg 58/U , Z0 = 50 Ω

Rg 11/U dan Rg 59/U , Z0 = 75 Ω

GR – 874 , Z0 = 60 Ω

Untuk transfer daya yang optimal dari saluran transmisi ke antena dan atau mencegah

kerusakan pemancar karena daya pantulan dari antena, maka impedansi antena harus

disesuaikan (matching).

Pada antena jarang dipergunakan elemen terpadu (lumped element) untuk

mentransformasi impedansi ke impedansi saluran. Umumnya dipakai bagian dari saluran transmisi yang besifat induktor atau kapasitor sehingga secara mekanik sangat

andal, terutama untuk pemasangan di udara terbuka dan pada frekuensi yang cukup

tinggi ( > 10 MHz).

Untuk frekuensi di bawah H F sering juga dipakai transformator dengan inti ferit dan

kondensator untuk tuning , yang biasany a ditempatkan pada antena dan dicor supaya

tahan terhadap perubahan cuaca .

Dengan demikian pada dasarnya transformasi merupakan persoalan matching yang

pada perencanaan dapat dilakukan dengan memakai Smith chart , yaitu usaha untuk

membawa Impedansi antena sedekat mungkin dengan impedansi karakteristik saluran .

Biasanya untuk daerah frekuensi operasi antena , impedansi dibawa ke daerah SWR di

bawah harga tertentu misalnya 1 .5 ; 2 .0 ; 1 . 3 5 ; 1 .1 0 .

Gambar : Smith chart

Pada saluran transmisi jik a bergerak dari ke arah generator sama dengan bergerak pada lingkaran dengan SWR tetap sehingga impedansi dapat mencapai titik yang dapat dibawa ke Z0 dengan penambahan potongan saluran pada titik tersebut.

Potongan saluran transmisi panjang tertentu dapat dibuat demikian sehingga langsungmentrasnformasikan impedansi antena ke impedansi yang dikehendaki.Selain transformasi besar impedansi, juga sering diperlukan transformasi dari sistem balans ke tidak balans atau sebaliknya. Alat transformasi ini disebut balun (balancing unit).Beberapa contoh transformator digambarkan dibawah ini :

Gambar Transformasi impedansi dengan stub

Gambar : Transformator

Dari Smith chart, jika panjang saluran transmisi dihubung singkat maka dari ujung terbuka impedansi terbaca = ∞ , sehingga titik 1 -1 (alur luar dan dalam kabel koaxial primer) floating terhadap tanah akibatnya titik 1-1 menjadi seimbang .

Gambar : Perubahan Titik CatuJika impedansi pada titik catu 0.0 = R0 maka :

Jadi dengan membuat titik catu berjarak x dari tengah-tengah diperoleh R1 yang > R0

Transformator ini berlaku juga bagi L ≠ 1/2 λ, jika R0 diketahui maka R1 dapat dihitung.

Gambar : Beberapa transformator dan distributor

T e m p e r a t u r a n t e n a

Semua benda dengan temperatur ≠ 0 K akan merupakan pemancar gelombang EM Dengan spektrum sangat lebar termasuk daerah frekuensi operasi antena tertentu .Definisi temperatur antena : temperatur yang mewakili antena karena menerima dayaderau .Jika daya derau yang diterima antena = Wn maka temperatur antena

Harga -harga tipikal untuk arah :zenith : TB sekitar 5 Khorisontal : T B sekitar (1 0 0 – 1 5 0 ) Kbumi : TB sekitar 3 0 0 K

DERAU ANTENA

Sumber utama derau : matahari, bumi, atmosfir, galaxi, man made noise.

Gambar : Macam-macam Derau

Daya derau yang diterima antena bergantung kepada :1. diagram arah antena2. arah antena *3. lebar pita frekuensi (B)4. lokasi antena (terhadap sumber derau)maka temperatur antena TA didefinisikan jika antena diarahkan ke zenith “kosong” ataudinyatakan sebagai fungsi sudut elevasi.

Temperatur ini seolah-olah temperatur tahanan ekivalen yang sama dengan komponen riil impedansi antena, sehingga daya derau yang dihasilkan tahanan ekivalen tersebut =

dayaderau yang diterima antena, Wn = k TA B.

MACAM-MACAM ANTENAMenaikkan gain suatu antenna selalu disertai dengan penurunan lebar dan luas berkas,

sehingga antenna dengan gain yang tinggi memerlukan pemasangan dan penempatan

yang sangat teliti agar benar-benar menunjuk pada sasaran yang diinginkan. Sebagai

contoh : Antena dengan gain sebesar 60 dB lebar berkasnya sekitar 0,2° sehingga

kesalahan penempatan sebesar 0,1° dari sumbu utama akan menurunkan penerimaan

sebesar 30 dB .

Frekuensi kerja sangat mempengaruhi bentuk dan dimensi antenna. Pada daerah HF, 3

– 30 MHz banyak dipakai antenna kawat dan batang atau susunannya seperti dipole,

yagi , log periodic, helix normal mode, whip, dan antenna linier lainnya . Sedangkan

pada VHF banyak dipakai yagi, antenna kawat, corner, dll. Pada UHF dan SHF ( 300 –

30000 MHz ) banyak dipakai antenna paraboloid, corong, slot, antenna lensa, dan

kadang-kadang helix yagi, dan lain-lain.

Antena Linear dan TurunannyaAntena Linear biasanya terbuat dari kawat atau batang konduktor tipis dan terbagi

menjadi 2 macam :

a) Antena Resonan atau disebut juga sebagai Antena gelombang berdiri.

b) Antena Non Resonan atau Antena gelombang berjalan

Antena Gelombang Berdiri :

Turunannya :

Arean Pancarannya / Radiasinya :

Antena Gelombang BerjalanAntena gelombang berjalan ( traveling wave antenna ) terdiri dari kawat tunggal yang

diterminasi dengan impedansi karakteristiknya :

MODUL VI :

ANTENA & PROPAGASI

Pola Pancar Antena :

Pola Pancar antenna gelombang berjalan untuk beberapa nilai panjang b, dan factor

kecepatan fasa p

Antena Loop dan HelixAntena Loop

Rumus Loop Sirkular Arus Uniform :

Aplikasi Antena Loop :

1. Tidak Cocok untuk transmitter ( karena tahanan radiasi sangat kecil ), tetapi

mudah untuk dibuat dan sering digunakan untuk :

----- Low Frekuuency AM Receiver ( HiFi )

Ferrite sebagai inti akan memberikan performansi yang lebih baik.

Multiple loop digunakan untuk meningkatkan Tahanan Radiasi .

2. Aplikasi untuk Directional Finder ( dikombinasikan dengan dipole ) :

Helical Antenna :

Antena Helix ditemukan oleh John Krauss tahun 1946

Dimensi dimensi Antena Helix :

Normal Mode Radiation :

Antena Helix dapat dipandang sebagai susunan loop sejumlah N loop :

Distribusi Medan Mode Normal :

Axial Mode Radiation :

Parameter of Axial Mode Radiation :

Aplikasi Dari Antena Loop dan Helix yaitu :

1. High Gain , Large bandwidth, simplicity, circular polarization in AXIAL Mode :

---------- Space Communication ( 200-300 MHz )

2. Arrays of Helixes with higher gain ( they hardly couple ).

Contoh Helix Antenna.

Antena V dan Rhombic ( Double V )Antena V :Antena V digunakan untuk terutama untuk panjang gelombang 1 ~ 50 m.

Tipikal Pola Pancar antenna berdiri ( resonan ) untuk panjang elemen 2 panjang

Gelombang seperti contoh :

Beam Width melebar akibat penambahan diameter .

Antena Rhombic ( Double V )Rhombic merupakan antenna gelombang berjalan yang umumnya dipakai untuk

frekuensi kurang dari 400 MHz ( popular pada f = 30 MHz , ,λ = 10 m )

MODUL VII ANTENA & PROPAGASIUntuk satu rhombic, persamaan medan tptalnya diberikan sebagai berikut :

Antena Dipole Lipat ( Folded Dipole )Dipole dilipat digunakan untuk menaikkan tahanan radiasi antenna :

Dipole Lipat 2 :

Dipole Lipat 3 :

Modifikasi Dipole :

Antena Ground PlaneAntena Ground Plane akan meningkatkan tahanan pancar antenna karena adanya

prinsip bayangan. Bentuk groundplane akan mempengaruhi karakteristik antenna ( pola

pancar, bandwidth, dsb )

Contoh Antena Ground Plane :

Antena Antena Reflektor :Antena Reflektor sangat popular dalam penggunaan karena karakteristik reflector yang

dapat digunakan untuk bermacam-macam keperluan.

Reflektor berguna untuk :

*) mengubah diagram arah

*) Menaikkan gain

*) Memperbesar front to Back Ratio

Dalam bagian ini akan dijelaskan 3 macam reflector saja :

Yaitu :

1) Reflektor bidang datar

2) Reflektor Sudut

3) Reflektor Paraboloid

Antena Reflektor Bidang Datar :

Dari prinsip bayangan, antenna 1/2 λ dipole horizontal dengan reflector bidang datar

akan memberikan penguatan / diagram arah kuat medan :

Antena Reflektor Sudut :Dengan memakai Prinsip bayangan , maka 1 buah antenna dengan reflector bersudut

90º ekivalen dengan susunan 4 buah antenna :

Paremeter-parameter dalam antenna reflector sudut adalah :

Untuk antenna dengan sudut reflector α = 90º

Dari analisis susunan 4 antena tersebut, didapatkan bahwa EMF pada terminal DE :

Analisis menganggap terdapat 1 DE dan

3 bayangan, sehingga muncul susunan

Elemen ½ λ , semuanya mempunyai

magnitudo arus yang sama .

Tetapi :

( fasa antenna 1 = fasa antenna 4 )

Dan keduanya berbeda fasa sebesar

180º terhadap ( fase antenna 2 = fase

Antenna 3 )

Difinisi Gain = Maka diperoleh Gain Kuat Medan antenna dengan Reflektor terhadap

antenna tanpa reflector ( untuk α 90º )

Antena Reflektor Paraboloid :Antena dengan Reflektor Paraboloid sangat popular untuk komunikasi gelombang Mikro

( frekuensi diatas 1 GHz ) teresterial dan juga untuk komunikasi Satelit .

Gain yang dicapai sangat tinggi, bisda mencapai puluhan dB ( 60 dB ) .

MODUL VIIIANTENA & PROPAGASI

Aperture Paraboloid / Dish Antenna

Didapat :

Iluminasi pada aperture parabola :

Dalam Design makin besar tapered ( penurunan ke tepi ) maka side lobe makin kecil

sedangkan direktifitas akan berkurang .

Jarak focus yang besar biasanya dipakai untuk antenna Astronomi ( L / D >> ).

Pola Pancar Antena besar Aperture sirkular dengan Iluminasi Uniform :

ANTENA ANTENA APLIKATIF :ANTENA YAGI 3 ELEMENT UDA YAGI ( end fire )

Aplikasi Antena Uda Yagi : adalah antenna yang paling popular sebagai penerima untuk

frekuensi VHF-UHF karena sifat-sifatnya : desain pencatuan yang sederhana , harga

murah , berat ringan , relative dapat mencapai gain yang cukup tinggi.

Berhubung frekuensi yang lebih tinggi mendapatkan perlakuan redaman yang cukup

besar dari kanal udara , maka implementasi Uda Yagi untuk frekuensi yang lebih tinggi

memerlukan gain yang lebih tinggi .

Aplikasi Antena Turnstile :

1. Polarisasi sirkular pada arah broadside umumnya digunakan oleh :

------- Komunikasi Satelit

------- Aplikasi Radar

2. Pada kendaraan angkasa

3. TV Broadcast transmit Antena .

Pada bidang X – Z akan memiliki Pola Pancar hamper circular .

ANTENA –ANTENA HORN :

Contoh Antena Horn :