BAB II TINJAUAN TEORITIS

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN TEORITIS 2.1 Tinjauan Pustaka Perangkat elektronik atau perangkat komunikasi dapat saling berhubungan diperlukan antena yang menggunakan frekuensi baik sebagai pemancar ataupun penerima. Sebuah antena merupakan bagian penting dari suatu pemancar atau penerima yang berfungsi untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik ke ruang bebas dan perangkat pada blok sistem komunikasi. Antena pemancar TV yang beredar di pasaran banyak jenisnya dengan pola radiasi yang meliputi unidirectional dan omnidirectional serta dengan polarisasi linear dan circular. Antena pemancar TV dapat bekerja pada band VHF dan UHF. UHF (Ultra High Frequency) merupakan frekuensi yang berpengaruh dalam kualitas tayangan yang maksimal jika jarak antena pada stasiun pemancar cukup jauh. Untuk itulah pada proyek akhir ini akan dirancang antena pada antena dipol yang secara keseluruhan merupakan antena induk dari jenis-jenis antena kawat linear yang bentuknya sederhana karena terdiri dari dua kawat dengan arus dan arah pada setiap kawat akan sama besar. Selain itu, antena dipol ini dirancang untuk mendapatkan pola radiasi secara sektoral dan polarisasi linear yang beropersi pada band UHF yang merupakan frekuensi kerja dari stasiun pemancar televisi. 2.2 Antena Reflektor Antena reflektor memantulkan kekuatan radiasi dengan memanfaatkan bidang atau kawat konduktor yang diradiasikan oleh elemen radiasi. Media pemantul ini berinteraksi antara sumber energi dan pantulannya menghasilkan konsentrasi radiasi direksional. Pada Gambar-1 merupakan bentuk umum dari antena corner-reflector dengan elemen pemantul-nya berupa dua buah bidang konduktor yang berpotongan dan membentuk sudut. Sudut bertujuan untuk memperoleh ketajaman radiasi. Tiara Fitrina,

2 Gambar 1. Antena Pemantul Sudut Pada Gambar-2a antena reflektor menggunakan antena dipol sebagai elemen radiasi dengan elemen pantul berupa bidang konduktor, sedangkan Gambar-2b elemen pemantulnya berupa sebuah kawat konduktor. Gambar 2. Antena reflektor: (a) pemantul bidang (b) pemantul garis Dengan sebuah bidang pemantul pada antena pemantul bidang datar terlihat adanya peningkatan gain. Kraus mengembangkan teorinya bahwa apabila bidang pantul dilipat dengan sudut 90, secara teoritis akan diperoleh tiga buah bayangan elemen radiasi dan diperoleh gain yang lebih tinggi lagi yang diperlihatkan pada Gambar-3. Gambar 3. Antena Reflektor dengan Sudut 90 Gambar-4 mengilustrasikan sketsa antena pemantul sudut secara umum dengan sudut lipat dan elemen radiasinya sebuah antena dipol 2. Apabila Tiara Fitrina,

3 sudut lipat dibuat sudut- 90 (square corner reflector). 90 (Gambar-5.9), maka antena ini disebut antena pemantul Gambar 4. Kontruksi antena sudut pantul Dalam menganalisa antena ini terdapat tiga buah elemen antena bayangan dan elemen antena radiasi itu sendiri seperti diperlihatkan pada Gambar-5. Elemen antena radiasi (1) sefasa dengan elemen antena bayangan (3), tetapi berbeda fasa 180 dengan elemen bayangan (2) dan (4). Keempat elemen ini dijumlahkan terhadap medan jauh dan diperoleh medan radiasi total[8]. Gambar 5. Elemen Antena Radiasi dan Tiga Elemen Bayangan Persaman untuk elemen antena radiasi dan tiga elemen bayangannya[8]: E( ) A F( ) [cos( S cos ) cos( d sin)] (1) dimana A konstanta cos[( / 2) cos ] ( ) sin F pola elemen dipol 2 [cos( S cos ) cos( d sin)] faktor susun ternormalisir Persamaan antena reflektor [2]: Lebar (l): l = 2s (2) Tiara Fitrina,

4 Tinggi (h): = 1.2 s d 1.5 > λ 2 (3) Jarak feed element ke vertex (s): s = λ 3 dan 2 λ 3 Jarak antar kawat (g) g λ 10 λ 3 < s < (4) (5) Teori Bayangan Untuk mengetahui persamaan pola radiasi dan impedansi pada antena reflektor dengan sudut 90 dapat dianalisis dengan menggunakan teori bayangan. Dipol pencatu yang dicerminkan oleh reflektor yang berperan sebagai groundplane berdasarkan teori bayangan dimana tanah digunakan sebagai konduktor sempurna dengan luas. Antena di atas tanah dianggap sebagai susunan dua buah antena, yaitu antena sesungguhnya dan antena bayangannya. Linier dipol paralel dengan ground plane ekuivalen pada dua dipol, dimana keduaduanya paralel satu sama lain dengan jarak 2h dan memiliki phasa yang berkebalikan memiliki tinggi h diatas tanah. Kedua dipol berbeda fasa180 yang diperlihatkan pada teori bayangan pada Gambar-6 dan Gambar-7 [2][9]. Gambar 6. Dipol Vertikal Diatas Ground Plane Gambar 7. Dipole Horizontal Diatas Ground Plane Tiara Fitrina,

5 2.2.2 Impedansi Input Antena Reflektor Impdeansi input antena reflektor berdasarkan Krauss pada Gambar-8 merupakan kurva tahanan radiasi antena dipol 2 sebagai fungsi dari S untuk sudut lipat 60, 90, dan 180. Gambar 8. Kurva Tahanan Radiasi Krauss 2.3 Antena Dipol λ/2 Antena dipol merupakan antena dengan arus yang mengalir pada setiap kawat akan sama besar dan arahnya juga sama yang terdiri dari dua konduktor logam batang atau kawat tembaga. Bentuk antena dipol dengan panjang L dan distribusi arus antena dipol diperlihatkan pada Gambar-9: Gambar 9. (a) Antena Dipol saat L (b) Distribusi Arus Antena Dipol Tiara Fitrina,

6 Persamaan secara matematis distribusi arus antena dipol[8]: L I( z) I m sin 4 2 Dimana z z (6) 4 Antena dipol sebagai pemancar akan dihubungkan ke sumber tegangan dan sebagai penerima akan dihubungkan pada beban. Antena dipol bersifat omnidireksional yang menyebarkan energinya ke semua bidang. Antena dipol sering digunakan pada aplikasi TV atau radio broadcast. Medan radiasi yang dihasilkan antena dipol λ/2 diperoleh dengan mensubstitusikan L 2. Persamaan secara matematis[8]: cos[( / 2)cos ] g (, ) (8) sin Pola radiasi dari antena dipol λ/2 seperti pada Gambar-10 dengan HPBW = (7) 78 : Gambar 10. Pola Radiasi Antena Dipol λ/2 (a) Bidang x-y (b) Bidng z-y 2.4 Perkalian Polar Persamaan polaradiasi yang dihasilkan dari array factor untuk sudut 90 : a. Untuk persamaan array factor secara matematis[8]: f θ, φ = cos βdsinθsinφ cos βdsinθcosφ (9) g θ, φ = cos (π 2 x cosθ ) sinθ (10) F θ, φ = f θ, φ g θ, φ (11) F θ, φ = cos βdsinθsinφ cos βdsinθcosφ cos π 2 x cosθ sinθ (12) Tiara Fitrina,

7 b. Untuk persamaan pola radiasi reflektor secara matematis[8]: H-plane : θ = 90 0 F θ, φ = cos βdsinφ cos βdcosφ (13) E-plane: φ = 90 0 F θ, φ = cos βdsinθ cos π 2 x cosθ sinθ (14) 2.5 Balun Penggabungan antara media balance dengan media unbalanced diperlukan teknik penyesuai impedansi yang menyeimbangkan sistem balance dangan yang unbalanced. Teknik yang digunakan dalam penggabungan tersebut yaitu teknik balun. Pada teknik balun, penggabungan dilakukan dengan menghubung singkat arus yang akan mengalir kearah ground. Gambar-11 menunujukkan sistem balun: Gambar 11. Sistem Balun Antena dipol λ/2 mempunyai bentuk balance dimana lengan sebelah kiri dan kanan mempunyai panjang yang sama sehingga sifat dari saluran transmisi yang dihubungkan pada antena dipol λ/2 berupa kabel coaxial adalah unbalance. Arus yang mengalir dari coaxial ke antena impedansinya tidak match maka sistem balun dapat memblok arus yang tidak match tersebut agar impedansinya menjadi match. Dengan adanya teknik penyesuai impedansi tersebut bertujuan mencegah kerusakan pemancar akibat daya pantulan dari antena dan agar terjadi transfer daya maksimum dari saluran transmisi ke antena. Tiara Fitrina,