Contents. Pendahuluan. Konsep Dasar Susunan. Macam-macam Susunan Antena. Sistem Pencatuan Susunan Antena

Transkripsi

1 LOGO

2 Where Are We?

3 Contents Pendahuluan Konsep Dasar Susunan Macam-macam Susunan Antena Sistem Pencatuan Susunan Antena

4 4

5 Where are We?

6 Pendahuluan Susunan Antena An array antenna is a spatially extended collection of N similar radiating elements, and the term "similar radiating elements" means that all the elements have the same radiation patterns, orientated in the same direction in 3D space. The elements are all fed with the same frequency. Tujuan Susunan Antena Tujuan susunan antena adalah : 1.Meningkatkan gain antena.mengontrol Sidelobe level 3.Mengatur pola pancar antena (beam forming) 4.Mengarahkan pola pancar ke arah tertentu (beam steering) 6

7 1. Geometri Susunan Pendahuluan Hal-hal yang mempengaruhi karakteristik antena array : 1D array (Linear Array) D Array (Planar Array (Rectangular aray, circular array) dan conformal array) 3D Array (Volume Array). Jarak Antar Elemen 3. Elemen Array Element sejenis (bisa menggunakan perkalian diagram) Element tidak sejenis (Antena parasitik, antena log periodik) 4. Metoda pencatuan a) Berdasarkan jumlah elemen yang di catu Semua element dicatu Hanya driven elemen saja yang dicatu (antenna uda-yagi) b) Berdasarkan variasi sumber catuan Variasi Amplituda (Uniform, Binomial, Chebiscev) Variasi Phasa (Phased Array) 7

8 Geometri susunan antena: Pendahuluan 8

9 Array element sejenis dan tidak sejenis: Pendahuluan 9

10 Pendahuluan Efek variasi Amplitude arus catuan: 10

11 Pendahuluan Efek variasi Phasa arus catuan: 11

12 Where are We?

13 Konsep Dasar Susunan Antena Konsep Superposisi Gelombang E di titik Observasi di medan jauh E E E... t 1 3 E n Mengalami beda fasa Δφ = βδ lintasan + Δ δ = π/λ Δ lintasan + Δ δ 1 3 n d Medan total dititik observasi medan jauh merupakan superposisi gelombang dari tiap-tiap gelombang yang berasal dari masing-masing elemen Pembentukan diagram arah dari suatu susunan antena di medan jauh tergantung dari MAGNITUDA dan FASA dari medan-medan yang dihasilkan masing-masing elemen antena. MAGNITUDA dari medan-medan dari masing-masing elemen bisa Uniform bisa juga NonUniform FASA dari medan-medan dari masing-masing element tergantung dari Jarak relatif antar elemen (d) dan Beda Fasa catuan (Δδ) dari masing-masing elemen Jarak relatif antar elemen (d) akan menyebabkaan jarak tempuh gelombang tidak samadi titik observasi medan jauh terjadi beda fasa antar gelombang yang dihasilkan tiap-tiaap elemen 13

14 Konsep Dasar Susunan Antena Susunan Isotropis Kasus 1 : Magnitudo dan Fasa pencatuan sama I 1 = I E 1 = E = E 0 δ y 1 =δ Δδ=0 o d cos 0 1 x sumber isotropis dipisahkan oleh jarak d Titik observasi adalah ke arah sudut dari sumbu horisontal (sumbu-x) Garis orientasi dari sumbersumber isotropis menuju titik observasi dianggap sejajar karena d (jarak antar sumber isotropis) << daripada jarak antena menuju titik observasi Referensi titik 1... d Jika titik 1 dianggap sebagai referensi (dianggap sbg titik dengan fasa = 0 ), maka E akan mendahului sebesar : d cos Sehingga, medan gabungan E t dapat dituliskan sebagai berikut : 14 E t E 0 E 0 e j

15 15 Konsep Dasar Susunan Antena Susunan Isotropis j 0 0 t e E E E e e e E E j j j 0 t j 0 t e cos E E fasa magnituda 0 t cos E E cos d x y Kasus 1 : Magnitudo dan Fasa pencatuan sama

16 Konsep Dasar Susunan Antena Susunan Isotropis Kasus : Magnitudo sama dan beda fasa pencatuan 180 o I 1 = I E 1 = E = E 0 Δδ=π E t Dimana : E y 0 cos e j d cos 1 60 x o Magnitudonya Et E0 cos Harga maksimum, misal d = ½ d cosm 0 cosm k 1 d cos Harga Minimum, misal d = ½ cos0 k 0 0, m 3, 16

17 Konsep Dasar Susunan Antena Susunan Isotropis Kasus 3 : Magnitudo sama dan beda fasa pencatuan 90 o I 1 = I E 1 = E = E 0 Δδ=π/ E t Dimana : E 0 cos e j d cos Magnitudonya Et E0 cos d cos 4 y x d 17

18 Konsep Dasar Susunan Antena Susunan n Isotropis Kasus Umum y d cos Ke titik observasi pada medan jauh Dikali dengan e jφ E E Dengan dinormalisasikan terhadap E o, tn tn e 1 e j e j j e e j j e... e j3 E tn 1 e jφ = 1 e jnφ j(n1)... e jn - 1 d Referensi titik 1 E t = E 0 + E 0 e jφ + E 0 e jφ + + E 0 ej n 1 φ d 3 n E x tn Didapatkan, 1 e 1 e jn j e jn e j e e jn j e e jn j 18

19 Konsep Dasar Susunan Antena Susunan n Isotropis Kasus Umum Sehingga, didapatkan medan total ternormalisasi untuk referensi pada titik 1 E tn sin n sin dimana, n 1 dan, cos d d = jarak spasi antar elemen d = beda fasa antar catuan arus yang berdekatan Magnitudonya Medan maksimum terjadi jika suku penyebut sama dengan atau mendekati nol sin 0 atau 0 atau 0 Jika tidak pernah mencapai harga nol, maka medan maksimum terjadi jika mencapai harga minimum Medan minimum terjadi jika suku pembilang sama dengan nol sin n 0 atau n k k0,1,,... dst 19

20 Konsep Dasar Susunan Antena Susunan n Isotropis Kasus Umum Array Factor... Array factor adalah normalisasi medan total susunan antena terhadap nilai maksimum dari medan total susunan tersebut E tn sin n n 1 sin d cos Δ δ 0 E tmaks tercapai pada mendekati 0 E tmaks Array Factor E N sin n lim 0 sin 1 n sin n sin n E N E E tn t max

21 Konsep Dasar Susunan Antena Susunan n Isotropis Kasus Umum Array Factor... Faktor susunan (untuk sejumlah sumber) dapat digambarkan sebagai fungsi. Jika adalah merupakan fungsi, maka nilai dari faktor susunan dan pola medan akan dapat langsung diketahui dari grafik di bawah ini! 1

22 Konsep Dasar Susunan Antena Susunan n Isotropis Gain Susunan (distribusi arus catuan uniform) n Perbandingan Daya Perbandingan Medan wo E1 E 0 w o n E 0 n w o n E 0 n w o n E 0 n E n n 0 E t maks E 0 n w o n E 0 n Sehingga, E E - Penguatan Medan 0 G n F 0 n - Penguatan Daya G G n F

23 Konsep Dasar Susunan Antena Kasus 1 (Utk Distribusi Arus Uniform) Susunan Broadside n 4, d, d 0 3

24 Kasus (Utk Distribusi Arus Uniform) Susunan Endfire Biasa Untuk n = 4, d = /, didapat : d = - 4

25 Kasus 3 (Utk Distribusi Arus Uniform) Susunan Endfire Hansen-Woodyard Dengan Direktifitas Diperbesar n 4, d, dan d 5 4 5

26 Prinsip Perkalian Diagram: Pendahuluan Pada susunan antena yang sejenis, dapat dipakai PRINSIP PERKALIAN DIAGRAM Antena sejenis adalah antena yang memiliki diagram arah medan dan fasa yang sama, dan orientasinya juga sama. Susunan dari sejumlah n antena-antena sejenis, dapat diperhatikan sebagai susunan sejumlah n sumber isotropik dengan catuan arus dan fasa tertentu, sehingga memiliki Diagram Arah dan Diagram Fasa yang terkoreksi dari diagram susunan isotropiknya. Untuk susunan TAK ISOTROPIK DAN/ATAU TAK SEJENIS TIDAK BERLAKU PRINSIP PERKALIAN DIAGRAM 6

27 Konsep Dasar Susunan Antena Prinsip Perkalian Diagram: JD Krauss, Marhefka, RJ, Antennas For All Applications, McGraw-Hill, 00 page-100 KOLINIER 7

28 Konsep Dasar Susunan Antena Prinsip Perkalian Diagram: JD Krauss, Marhefka, RJ, Antennas For All Applications, McGraw-Hill, 00 page-101 SIDE BY SIDE 8

29 Where are We?

30 Macam-macam Susunan Antena Macam-macam Susunan Antena: Macam-macam susunan antena bisa dilihat berdasarkan: 1. Geometri Susunan 3. Elemen Array 1D array (Linear Array) D Array / Planar Array (Rectangular aray, circular array) 3D Array (Volume Array) Element sejenis (bisa menggunakan perkalian diagram) Element tidak sejenis (Antena parasitik, antena log periodik) 4. Metoda pencatuan a) Berdasarkan jumlah elemen yang di catu Semua element dicatu Hanya driven elemen saja yang dicatu (antenna uda-yagi) b) Berdasarkan variasi sumber catuan Variasi Amplituda (Uniform, Binomial, Chebiscev) Variasi Phasa (Phased Array) 5. System Network Passive array Active array Adaptative array 30

31 31 Macam-macam Susunan Antena Variasi amplitudo catuan pada antena array (Distribusi Uniform, Binomial, dan dolph-chebisev): Perbandingan Arus/Medan 1:0:0:0:1 1:1:1:1:1 1:1.6:1.9:1.6:1 1:4:6:4:1 Perbandingan Daya 1 :0 :0 :0 :1 1 :1 :1 :1 :1 1 :1.6 :1.9 :1.6 :1 1 :4 :6 :4 :1 Gain G f ,414???

32 Macam-macam susunan Antena Distribusi amplitude arus catuan Binomial: Distribusi arus Binomial disebut juga sebagai Distribusi John Stone Susunan dgn distribusi ini berarti urutan amplituda arus harus sebanding dengan koefisien-koefisien pada deret suku banyak yang memenuhi : n1 n1 a b a n 1 a n b n 1 n! a n3 b... dst Koefisien-koefisien tersebut membentuk Deret Segitiga Pascal Sifat pengarahan yang didapatkan : (1) perbandingan mayor terhadap minor lobe, () lebar berkas mainlobe cukup besar 3

33 Macam-macam Susunan Antena Phased Array 33

34 Pendahuluan Network System passive array 34

35 Pendahuluan Network System Active array 35

36 Pendahuluan Network System Adaptative array 36

37 Where are We?

38 Sistem Pencatuan susunan Antena Phase Shifter Amplifier/Atenuator δ 0 A 0 Antena Elemen δ 1 A 1 δ A δ n A n

39 Sistem Pencatuan susunan Antena

40 Sistem Pencatuan susunan Antena Network Feed

41 Sistem Pencatuan susunan Antena Multiple beem Feed : Buttler Matrix Terdiri dari : Directional couplers crossovers phase shifters

42 Sistem Pencatuan susunan Antena Multiple beem Feed : Buttler Matrix Sumber : Nhi T. Pham, Gye-An Lee, and Franco De Flaviis Microstrip Antenna Array with Beamforming Network for WLAN Applications

43 Questions??? 43

44 LOGO