BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pendahuluan Perkembangan antenna saat ini semakin berkembang terutama untuk system komunikasi. Antenna adalah salah satu dari beberapa komponen yang paling kritis. Perancangan antenna yang baik akan memperbaiki performasi dari keseluruhan system yang digunakan. Salah satu contoh adalah aplikasi pesawat televisi yang penerimaan sinyalnya bisa diperbaiki dengan penggunaan antenna. Antenna (antenna atau aerial) adalah perangkat yang berfungsi untuk memindahkan energi gelombang elektromagnetik dari media kabel ke udara atau sebaliknya dari udara ke media kabel. Dengan kata lain, antenna sebagai alat pemancar (transmiting antenna) adalah sebuah tranduser (pengubah elektro magnetic) yang digunakan untuk mengubah gelombang tertentu menjadi gelombang yang merambat di ruang bebas, dan juga bisa sebagai alat penerima (receiver antenna) merubah gelombang ruang bebas menjadi gelombang tertentu. 2.2 Bentuk antenna Log Periodik Diantara berbagai bentuk dimensi dari antenna log periodic ada dua bentuk antenna yaitu: tipikal vertical pattern dan tipikal horizontal pattern. Dan dimensi yang paling simple dan yang umum digunakan adalah bentuk vertical pattern, karena bentuknya hampir sama dengan antenna yagi-uda array memasang elemen batangnya secara sejajar semuanya. Dan untuk tipikal horizontal itu sangat berbeda yaitu memasang setiap elemen batangnya selalu selang-seling atau atas 4
bawah. Antenna log periodic merupakan antenna multielement yang mempunyai karakteristik impedansi dan radiasi yang berubah-ubah secara konstan seperti fungsi logaritma. Komponen dari antenna log periodic disebut juga dengan dipole. Antenna log periodic mempunyai gain yang sangat kecil tapi mempunyai bandwidth frekuensi yang besar. Meskipun antenna log periodic mempunyai direktivitas yang sama dengan yagi-uda-array yaitu sekitar 6-12 db, tapi banyak juga perbedaan antara keduanya. Pada antenna log periodic semua elemen berjalan dengan suatu struktur saluran transmisi sepanjang pusat antenna tersebut. Pada antenna ini elemen yang aktif hanya elemen yang mempunyai panjang mendekati setengah panjang gelombang pada frekuensi yang ditentukan. 2.3 Antena Dipole Antenna dipole adalah jenis antenna yang paling banyak digunakan dalam aplikasi komunikasi tanpa kabel (wireless) dan antenna dipole juga banyak digunakan untuk aplikasi pada penerimaan broadcast yang penggunaannya tidak mementingkan arah mana penerima di letakkan. Antena log periodic adalah salah satu antenna yang masuk dalam golongan antenna dipole. Antenna dipole bersifat omnidirectional yang artinya antenna jenis ini memancarkan energinya pada satu bidang tertentu. 5
2.4 Parameter Antena Saluran transmisi Zo Saluran transmisi Zo Zin Gambar 2.1 Parameter antena Parameter atau karakteristik dari antenna adalah spesifikasi untuk menilai kinerja dari suatu antenna log periodic, antenna jenis Yagi-Uda-Array dan antenna log periodic dimensi fisiknya disesuaikan dengan panjang gelombang dimana system bekerjanya. Semakin tinggi frekuensi kerja maka semakin pendek panjang bentuk fisik suatu antenna. 2.4.1 Impedansi Impedansi input suatu antenna adalah impedansi pada terminalnya. Seperti yang terlihat di gambar 2.1. Impedansi input akan dipengaruhi oleh antenna-antena lain atau obyek-obyek yang dekat dengannya. Impedansi antenna terdiri dari bagian real dan imajiner yang dapat dinyatakan dengan: Z in = R in + j X in (2.1) Resistansi input (R in ) menyatakan tahanan disipasi. Reaktansi input (X in ) menyatakan daya yang tersimpan pada medan dekat antenna. 6
Salah satu parameter utama yang penting pada suatu antenna adalah impedansi karakteristiik. Terdapat dua macam impedansi karakteristik pada antenna log periodic yaitu: a. Impedansi karakteristik saluran (Zo) Impedansi karakteristik saluran (Zo) dapat ditentukan oleh input impedence (Rin) yang digunakan. Impedansi karakeristik Zo dari saluran log periodic dapat di peroleh dengan menggunakan pendekatan sebagai berikut. Zo = 1.2Rin Di mana Rin = input impedance (real) b. Rata-rata impedansi karakteristik pada elemen Rata-rata impedansi karakteristik pada elemen (Za) dapat ditentukan oleh rasio panjang dan diameter pada elemen ke-n. Ratarata impedansi karakteristik pada elemen dapat di tentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: Za = 120[ ln ] Dimana : ln = panjang elemen (inch) d = diameter elemen (inch) 7
2.4.2 Faktor Refleksi dan Return Loss Perbandingan jumlah level tegangan yang kembali ke pemancar (V-) dan yang datang menuju beban (V+) ke sumbernya dengan selisih antara jumlah level tegangan yang kembali ke pemancar dan yang datang menuju beben lajim di sebut koefisien pantul atau koefisien refleksi yang di nyatakan dengan Γ Γ = Hubungan antara bkoefisien refleksi, impedansi karakteristik salutan (Z0) dan impedansi beban / antena (Z1) dapat di tulis: Γ= Harga koefisien refleksi ini dapat berfariasa antara 0 ( tanpa pantulan / match) sampai 1, yang berarti sinyal yang dating ke beban seluruhnya di pantulkan kembali ke sumber semula. Return Loss adalah nilai dari koefisien pantul dalam bentuk logaritmis yang menunjukkan daya yang hilang karena antena dan saluran transmisi tidak matching. Return loss dapat dinyatakan dengan: Return loss = 20 Log [Γ] Dengan Γ= Sehingga hubungan antara nilai VSWR dan return loss adalah: Return loss = 20 log Faktor refleksi yang paling ideal adalah 0. Tapi itu tidak 8
mungkin kita dapat kan. Dan nilai refleksi yang paling jelek adalah 1. Pada perancangan antena ini penulis menggunakan nilai return loss -10 db. Maka kita dapatkan faktor refleksi sebagai berikut: -10 db = 20 log Γ Log Γ = 20/-10 Γ = 0.03 2.4.3 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) VSWR adalah perbandingan antara jumlah teganagan maksimal dan tegangan minimal dan selisih antara tegangan maksimal dan tegangan minimal dari gelombang berdiri (standing wave) pada saluran transmisi. Efek yang timbul dari dua sinyal yang mempunyai frekuensi yang sama dan merambat pada media yang sama dapat menimbulkan gelombang berdiri. Sinyal yang di timbulkan dapat terjadi karena adanya ketidaksesuaian antara impedansi beban dan impedansi saluran. Ketidak sesuaian ini akan berpengaruh pada besarnya daya yang akan ditransmisikan. Pengukuran VSWR berhubungan dengan pengukuran koefisien refleksi dari antena tersebut. Maka untuk mengukur Voltage Standing Wave Ratio(VSWR), dinyatakan sebagai berikut: VSWR= Dengan Γ adalah koefisien refleksi ( pantulan ) yang besarnya magnitudo dari Γ selalu bernilai 0, maka VSWR selalu 1. Sedangkan untuk setiap rangkaian mikro yang baik maka harus memiliki VSWR 2. 9
Karena pada perancangan antenna kita menggunakan nilai return loss -10 db maka kita dapat kan nilai VSWR sebagai berikut: VSWR= 2.4.4 Bandwidth Pemakaian sebuah antenna dalam system pemancar atau penerima selalu dibatasi oleh daerah frekuensi kerjanya. Pada range frekuensi kerja tersebut antenna dituntut harus bekerja dengan efektif agar dapat menerima atau memancarkan gelombang pada band frekuensi tertentu. Pengertian harus dapat bekerja dengan efektif adalah bahwa distribusi arus dan impedansi antena pada range frekeunsi tersebut benar-benar belum banyak mengalami perubahan yang berarti. Sehingga pola radiasi yang sudah di rencanakan serta VSWR yang di hasilkan masih belum keluar dari batas yang diijinkan. Daerah frekuensi kerja dimana antena masih dapat bekerja dengan baik dinamakan bandwidth BW = f2 f1 Bandwidth antenna sangat dipengaruhi oleh luas penampang konduktor yang digunakan serta susunan fisiknya (bentuk geometrinya). 2.4.5 gain antena Antena secara umum mempunyai dua fungsi yaitu untuk matching impedance saluran transmisi pada ruang terbuka dan untuk mengarahkan energi ke arah yang diinginkan. Antena log periodik mempunyai nilai gain yang terbatas, hanya 10
sekitar antara 6 12 db. 2.4.6 Pola Radiasi Pola radiasi suaru antenna adalah pernyataan grafis yang menggambarkan sifat radiasi suatu antenna pada medan jauh sebagai fungsi arah. Pola radiasi dapat disebut sebagai pola medan apabila yang digambarkan adalah kuat medan dan disebut pola daya apabila yang digambar pointing vector. 2.4.7 Televisi Digital TV Digital atau penyiaran digital adalah jenis televisi yang menggunakan modulasi digital dan sistem kompresi untuk menyiarkan sinyal audio, video, dan data ke pesawat televisi. Terjadinya perkembangan teknologi penyiaran tv di dunia yang beralih dari analog ke digital akan sangat berdampak signifikan dan menjadi sebuah tantangan bagi bangsa kita. Teknologi ini punya ketahanan terhadap efek interferensi, derau (noise) dan fading, serta kemudahannya untuk dilakukan proses perbaikan ( recovery ) terhadap sinyal yang rusak akibat proses pengiriman/transmisi sinyal. Perbaikan akan dilakukan di bagian penerima dengan suatu kode koreksi error ( error correction code ) tertentu. Kelebihan lainnya adalah efisiensi di banyak hal, antara lain pada spektrum frekuensi (efisiensi bandwidth), efisiensi dalam network transmission, transmission power, maupun consumption power. 11
2.4.8 Frekuensi televisi Digital Secara teknik pita spektrum frekuensi radio yang digunakan untuk televisi analog dapat digunakan untuk penyiaran televisi digital. Lebar pita frekuensi yang digunakan untuk analog dan digital berbanding 1 : 6 artinya bila pada teknologi analog memerlukan pita selebar 8 MHz untuk satu kanal transmisi, maka pada teknologi digital dengan lebar pita frekuensi yang sama dengan teknik multiplek dapat digunakan untuk memancarkan sebanyak 6 hingga 8 kanal transmisi sekaligus dengan program yang berbeda. 2.4.9 Perpindahan TV Analog ke TV Digital Pesawat TV analog tidak bisa menerima sinyal digital, maka diperlukan pesawat TV digital yang baru agar TV dapat menggunakan alat tambahan baru yang berfungsi merubah sinyal digital menjadi analog. Proses perpindahan dari teknologi analog ke teknologi digital membutuhkan sejumlah penggantian perangkat baik dari sisi pemancar TV-nya ataupun dari sisi penerima siaran. Transisi ke TV Digital menyebabkan tersedianya saluran siaran yang lebih banyak. Proses transisi perpindahan meminimalkan resiko kerugian khusus yang dihadapi baik oleh operator TV maupun masyarakat. Resiko kerugian khusus yang dimaksud adalah informasi program ataupun perangkat tambahan yang harus dipasang. Perubahan dilakukan melalui masa dimana sebelum masyarakat mampu membeli pesawat penerima digital dan pesawat penerima analog yang dimilikinya dipakai menerima siaran analog dari pemancar TV yang menyiarkan siaran TV Digital. 12
Masa transisi diperlukan untuk melindungi pemirsa (masyarakat) yang telah memiliki pesawat penerima TV analog untuk dapat secara perlahan-lahan beralih ke teknologi TV digital dengan tanpa terputus layanan siaran yang ada selama ini. Operator TV yang sudah ada dapat memanfaatkan infrastruktur yang telah dibangun, seperti studio, bangunan, SDM dan lain sebagainya. Infrastruktur TV digital terrestrial relatif jauh lebih mahal dibandingkan dengan infrastruktur TV analog. Pola Kerja Sama Operasi ditempuh antar penyelenggara TV yang sudah ada dengan calon penyelenggara TV digital. Sehingga di kemudian hari penyelenggara TV digital dapat dibagi menjadi penyedia jaringan dan penyedia isi 13