Mata Kuliah: ANTENA & PROPAGASI. Oleh: Budi Aswoyo

Transkripsi

1 Mata Kuliah: ANTENA & PROPAGASI Oleh: Budi Aswoyo

2 TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM (TIU) Mengenal fungsi dan parameter-parameter antena Menjelaskan macam-macam antena yang sering digunakan dalam dunia telekomunikasi. Memahami prinsip kerja radiasi dari suatu antena (sebagai dasar: antena dipole) Antena array dan mekanisme kerja Memahami mekanisme propagasi gelombang di udara Dapat merancang ketinggian suatu antena dalam lintasan LOS Merancang lintasan LOS dan menentukan kinerja sistem 2

3 S I L A B U S : Pendahuluan antena Dasar Radiasi Antena Radiasi dipole pendek Antena Dipole λ/2 Antena kelipatan dipoleλ/2 Antena Array Antena Array dengan Fasa Distribusi Uniform Elektronik Scanning Array Eksitasi amplitudo uniform Pencatuan array Dasar-dasar Popagasi Propagasi gelombang Gelombang LOS Dasar Perancangan Link Radio LOS Perancanagan Link Radio LOS Perhitungan lintasan propagasi 3

4 DAFTAR PUSTAKA [1] Balanis, C.A., Antenna Theory: Analysis and Design, Third Edition, Harper & Row, New York, [2] Collin, R.E., Antennas and Radiowave Propagation, McGraw-Hill, New York, [3] Fawwaz T.Ulaby, Fundamentals of Applied Electromagnetics, 2001 Ed., Printice Hall International, Inc., [4] Ishimaru, A., Electromagnetic Wave Propagation, Radiation and Scattering, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersy, [5] Kraus, J.D, Antennas, 2th ed., McGraw-Hill, New York, [6] Sander, K.F. and G.A.L. Reed, Transmission and Propagation of Electromagentic Wave, 2nd ed., Cambridge University Press, Cambridge, England, [7] Stutzman, W.L. and G.A. Thiele, Antenna Theoary and Design, John Wiley & Sons, New York,

5 ANTENA (Pendahuluan) Antena Gelombang EM Kabel Udara Info masuk/ keluar Pemancar/ Penerima 5

6 Definisi Antena Antena disebut juga Areal adalah: perangkat yang berfungsi untuk memancarkan atau menerima gelombang elektromagnetik (EM) dari media kabel ke udara atau sebaliknya udara ke media kabel. Syarat-syarat antena yang baik: mempunyi efisiensi pancaran yang baik ( di atas 50 %) mempunyai impedansi input yang sesuai (matched) dengan impedansi karakteristik kabel pencatunya (SWR < 2) dapat meradiasikan dan menerima energi gelombang radio dengan arah dan polarisasi yang sesuai dengan aplikasi yang dibutuhkan 6

7 Ilustrasi kerja Antena 7

8 Ilustrasi kerja Antena (2) 8

9 Ilustrasi kerja Antena (3) 9

10 Ilustrasi kerja Antena (5) Garis-garis medan listrik Antena Radiasi gelombang EM Radiasi gelombang EM 10

11 Ilustrasi kerja Antena (6) 11

12 Parameter penting Antena Pola radiasi Polarisasi Efisiensi Gain Impedansi Input Lebar band frekuensi (Bandwidth) 12

13 Pola Radiasi Pola radiasi adalah pernyataan secara grafis yang menggambarkan sifat radiasidari antena (pada medan jauh) sebagai fungsi dari arah arah arah Dua dimensi Tiga dimensi 13

14 Ilustrasi Pola Radiasi Koordinat polar (polar plot) Antena Pola radiasi 14

15 Keterangan Pola Radiasi (1) Lobe sisi (side lobe) Lobe belakang (back lobe) Lobe kecil (minor lobes) 0.4 Half Power Beam Width (HPBW) Lobe sisi (side lobe) Titik setengah daya (Half power point) Pancaran utama (Main lobe/ main beam) 15

16 Keterangan Pola Radiasi (2) Beam utama (main beam) atau lobe utama (main lobe) adalah pancaran utama dari pola radiasisuatu antena Lobe kecil (minor lobes) adalah pancaran-pancaran kecil selain pancaran utama dari pola radiasiantena 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 16

17 Keterangan Pola Radiasi (3) Titik setengah daya (Half power point) adalah suatu titik pada pancaran utama yang mempunyai nilai daya separoh dari harga maksimumnya. Haf power beam width (HPBW) adalah lebar sudut yang memisahkan duatitik setengah daya padapancaran utamadari 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 antenamenerimagelombang dengan polarisasi vertikal dan pada saat menerima dengan polarisasi horisontal 17

18 Penamaan Antena Penamaan antena berdasarkan pola radiasi: Antena Broadside = antena yang mempunyai pancaran utama (main beam) sejajar 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) sejajar dengan bidang yang memuat antena 18

19 Ilustrasi Penamaan Antena Pancaran utama 90 o Bidang antena Antena broadside Pancaran utama Bidang antena Pancaran utama Antena endfire Antena endfire Bidang antena 90 o < sudut < 0 o 19

20 Ilustrasi Pancaran (beam) Antena beam antena daaerah cakupan (covered area) beam antena 20

21 Pola Omni Directional 21

22 Pola Directional 22

23 Bidang Pola Radiasi Penamaan bidang pola radiasi antena: Bidang elevasi = pola radiasi antena yang diamati dari sudut elevasi Bidang azimuth = pola radiasi antena yang diamati dari sudut azimuth Bidang E = bidang medan listrik dari pola radiasi antena Bidang H = bidang medan magnet dari pola radiasi antena 23

24 Bidang Elevasi dan Azimuth Bidang elevasi Bidang azimuth 24

25 Pola Radiasi Dipole l/2 F(φ) Bidang elevasi = Bidang E Bidang azimuth = Bidang H 25

26 Polarisasi Antena Antena Gelombang EM Info masuk/ keluar Kabel Pemancar/ Penerima Medan listrik Permukaan tanah/bumi 26

27 Definisi Polarisasi Antena Polarisasi antena ditentukan oleh polarisasi gelombang yang dipancarkan oleh antena atau oleh efektivitas antena dalam dalam menerima gelombang Penamaan polarisasi antena ditentukan oleh arah medan listrik (E) gelombang yang dipancarkan oleh antena terhadap bidang permukaan bumi/ tanah Jika antena lebih efektif menangkap gelombang yang berpolarisasi horisontal = antena horisontal Jika antena lebih efektif menangkap gelombang yang berpolarisasi vertikal = antena vertikal 27

28 Polarisasi and Orientasi (1) Given: A cellular phone base station with a vertical dipole antenna at the top, and a cellular phone user nearby. Imagine someone in their backyard pool, talking on the phone and sunning themselves. Their cell phone is oriented such that the antenna is horizontal, as shown in the figure. Is their reception:??? 28

29 Polarisasi and Orientasi (2) Now consider the same person, who has stood up so that their cell phone is oriented vertically, and moved so that they are directly under the base station antenna, as shown in the figure. Note that the tip of their antenna is pointing directly towards the tip of the base station antenna. Is their reception:??? 29

30 Pancaran utama Pancaran utama Penguatan (Gain) Antena Pancaran utama Antena 1 Antena 2 Antena 3 Jika ketiga antena mempunyai efisiensi radiasi dan daya input yang sama, maka pada arah tertentu kuat daya antena 3 lebih besar dari antena 2 lebih besar dari antena 1 Dikatakan penguatan (gain) antena 3 lebih besar dari antena 2 lebih besar dari antena 1 30

31 Efisiensi Radiasi Efisiensi radiasi (eff) adalah perbandingan antara daya yang diinputkan ke terminal catu (feeder) nya (P input) dengan daya yang diradiasikan (P radiasi) oleh antena Antena P input P radiasi eff = P P radiasi input 31

32 Antena Isotropis Antena Isotropisadalahantena titikyang memancarkan daya ke segala arah dengan intensitas yang sama besar Pt Isotropis R Kerapatan daya ratarata pada jarak R: P rata2 = P t 4πR 2 32

33 Definisi Penguatan (Gain) Antena Peguatan (Gain) antena berbeda dengan gain penguat (amplifier) Peguatan (Gain) penguat (amplifier) perbandingan antara daya output dan daya input Pt R Antena riil Arah Peguatan (Gain) adalah panguatan daya radiasi yang diberikan oleh antena (riil) pada arah tertentu dibanding dengan antena isotropis 33

34 Perhitungan Gain Bila pada arah tertentu mempunyai penguatan daya sebesar G, maka: P rata2 (arah tertentu) = G x P t 4πR 2 Dan dikatakan bahwa antena tersebut mempunai gain sebesar G kali dari antena isotropis. Gain(dB) =10 log G 34

35 Contoh pernyataan gain 35

36 Impedansi Input Impedansi Input antena adalah impedansi antena di terminal catu (feeder) nya Impedansi Input = perbandingan antara tegangan dan arus di terminal input atau catu (feeder) Impedansi Input 36

37 Ilustrasi Gelombang Berdiri Gelombang datang Kabel (Zo) Tidak ada gelombang pantul Gelombang datang Kabel (Zo) Antena (Zin) Zin = Zo (matched) Antena (Zin) Ada gelombang pantul GELOMBANG BERDIRI (STANDING WAVE) Zin = Zo (missmatched) 37

38 Pengertian SWR SWR (standing wave ratio) adalah perbandingan tegangan maksimum dan minimum gelombang berdiri Besar SWR (standing wave ratio) dapat dicari dengan persamaan : SWR 1+ K K = besar koefisien = 1 K pantul (tegangan) 0 K 1 1 SWR tak hingga Matched Terbuka/Hubung singkat 38

39 Komentar tentang SWR 39

40 Penyesuaian Impedansi (Matching Impedance) Penyesuaian impedansi (matching impedance) adalah suatu upaya untuk menyesuaikan impedansi antena dengan impedansi karakteristik saluran Gelombang datang Kabel (Zo) Zo Rangkaian maatching impedance Zin Antena (Zin) Zin = Zo (missmatched) 40

41 Lebar band frekuensi (bandwidth) Lebar band frekuensi (bandwidth) antena adalah range frekuensi kerja dimana, antena masih dapat bekerja dengan efektif. SWR 2,00 BW = fu - fl BW = % fu - fl fu X 1,0 0 fl fc BW fu frekuensi BW = leber band frekuensi fu = frekuensi atas fl = frekuensi bawah 41

42 Contoh penampilan lebar band frekuensi 42

43 Satuan panjang gelombang Untuk menentukan ukuran suatu antena digunakan ukuran panjang gelombang atau l (dibaca: lamda) λ = f Dengan demikian semakin tinggi frekuensi kerja suatu antena, maka dimensi antena tersebut semakin kecil 43

44 Antena Yagi Contoh ukuran antena Yagi dalam satuan panjang gelombang (l) 44

45 Penutup T E R I M A K A S I H Wassalam Wr.Wb. 45

46 46