AntenaPrinsip dan Aplikasi

AntenaPrinsip dan Aplikasi

Mudrik Alaydrus

Antena: Prinsip dan Aplikasi

Oleh : MudrikAlaydrus

EdisiPertama CetakanPertama,2011

HakCipta 2011padapenulis,HakCiptadilindungiundang-undang.Dilarangmemperbanyakataumemindahkansebagianatauseluruhisibukuinidalambentukapapun,secaraelektronismaupunmekanis,termasukmemfotokopi,merekam,ataudenganteknikperekamanlainnya,tanpaizintertulisdaripenerbit.

RukoJambusariNo.7AYogyakarta55283Telp. :0274-889836;0274-889398Fax. :0274-889057E-mail :info@grahailmu.co.id

Alaydrus, Mudrik

Antena: Prinsip dan Aplikasi/Mudrik Alaydrus- Edisi Pertama – Yogyakarta; Graha Ilmu, 2011 xii + 321 hlm, 1 Jil. : 23 cm.

ISBN: 978-979-756-

1. ............. I. Judul

Kata Pengantar

D i era informasi, yang ditandai dengan penyebaran berita yang sangat cepat, dan berita yang bisa diakses kapan dan darimanasaja,pengirimandatasecaranirkabel(wireless,tanpa

kabel)menjadi tulangpunggungpenyebaran informasi tersebut.Dengankomunikasi nirkabel, tidak diperlukan lagi kabel yang menghubungkansumberberitadenganpemakaiberita,sehinggahubungankomunikasiinimenjadi lebih fleksibel dan menunjang mobilitas dari pengguna.

Disampingelektronikatelekomunikasi,sepertimodulator,osilator,dll.,padasistemkomunikasinirkabeldiperlukankomponenyangbernamaantena. Secara definisi, antena pada sebuah pemancar berfungsi sebagai pengubah gelombang yang tertuntun di rangkaian elektronika menjadigelombangyangmerambatbebasdi udara, dan sebaliknyapada sebuahpenerima. Tugas bagi perancang antena adalah membuat transisi iniseefisien mungkin, yaitu gelombang dari pemancar yang dihasilkan oleh komponen-komponenelektronika iniharusdiubahsemaksimalmungkinmenjadigelombangbebas.Gelombangyangdipancarkanmelaluiantenainiakandidistribusikankeudaradengansuatupolatertentu,misalnyakesemuaarah,atauhanyakesuatuarahtertentusaja.Pemilihanpolapancarinitergantungdariaplikasiantenamasing-masing.

vi Antena:PrinsipdanAplikasi

Denganperkembanganteknologidanaplikasinirkabel,bermunculanpula berbagai jenis antena yang dirancang dengan karakter-karakternyayang berbeda-beda. Buku ini ditulis untuk memberikan ulasan tentangprinsipdasardariantenadanpemakaiannyadipelbagaiaplikasi.

Bab 1 membahas dasar, sejarah singkat dan esensi antena dalamtelekomunikasi, yangdilanjutkandenganbab2 tentangbesaran-besaranpenting yang mengkarakteristikkan antena. Besaran-besaran penting inimenjadi parameter dalam spesifikasi sebuah antena, yang harus dipenuhi padaprosesperancangannya.

Karenadasardariilmudanteknologiantenaadalahelektromagnetika,tidaklah lengkapkalau tidakdisinggungpersamaan-persamaanMaxwelldan solusinya. Bab 3 mendapatkan tugas untuk melakukannya, solusiuntukstrukturantenasederhana,yaitudipoldanloopHertzdiberikandisini. Bab 4 memberikan solusi untuk antena yang lebih aplikatif, yaitudipolpanjangyangjugaseringdigunakanpadaaplikasinirkabeldewasaini.Antenadipolpanjanginiadalahjenisantenakawat.

Dalambanyakaplikasinya, seringkalidigunakansekelompokan-tena,yangmembentuksuatuformasitertentu.Kelompokantenainidina-makanarray.Bab5membahasteoridasararray,danefekdariperubahanparameternyaterhadappolapancarantena.

Bab 6, 7 dan 8 membahas jenis-jenis antena aperture, horn, reflektor dan antena mikrostrip. Di sini dijelaskan prinsip dasar masing-masingantena, perancangan dengan menggunakan rumus dan kurva sederhana,sampaipenggunaansoftware.

Perkembanganmultimedia,yangditandaidengansemakinbesarnyadatayangharusdikirimkan,sepertivideo,menuntutjaringankomunikasinirkabelyangsemakinberkinerjatinggi,memilikilebarpitayangbesar,bahkansangatbesar,ataumultiband.Bab9membahasjenis-jenisantenayangmemilikikaraktersepertiitu.Bab10membahaspengukuranbesaran-besaranpentingantena.Duaterobosanmenarikyangdilakukanpadateknik

KataPengantar vii

antena, yaitu teknik konfigurasi ulang antena dan sistem Multiple Input Multiple Output (MIMO) menjadi pokok bahasan di bab 11.

Bab12ditulisuntukaplikasiantenapadabeberapasistemnirkabelyang populer sekarang ini, yaitu sistem seluler, Wireless Local AreaNetwork (WLAN) dan Radio Frequency Identification (RFID). Bab terakhir memberikan ulasan singkat beberapa metode numerik yang biasanyadipakaiuntukmenganalisadanmerancangantena,yangdiharapkanbisamemberikan gambaran singkat kepada pembaca, metode apa yang bisamerekagunakandansoftwaremanayangbisadipakai.

Buku ini ditulis sebagai suatu bentuk karya yang didedikasikanuntuk masyarakat Indonesia, yang diharapkan menjadi satu literatur dalam bidangteknologinirkabel.Danpenulisberpesan,bahwasuatutujuandancita-citahanyabisadicapaidengankeyakinan,ketekunandankesabaran.Ketiganyaharusdijalankansecarakonsistendankontinu.SemogaAllahSWTmerestuiusahakita.

Ucapan terima kasih penulis haturkan kepada Maryam ZA yangselalu menemani dengan penuh pengertian dan perhatian, juga kepadaanak-anak kami, Zainal Abidin, Muhammad Fatih, Adni, MuhammadAyman dan Sofia.

Jakarta,November2010

MudrikAlaydrus

KATA PENGANTAR vDAFTAR ISI ixBAB I PENGENALAN ANTENA 1

1.1 Pendahuluan 11.2 EsensiAntenapadaDuniaTelekomunikasiWireless41.3 Jenis-jenisAntena 9

BAB II BESARAN PENTING PADA ANTENA 172.1 DiagramRadiasi 182.2 DirektivitasdanGain 232.3 Polarisasi 302.4 Impedansi Masukan 352.5 LebarPitaKerjaAntenna(bandwidth) 372.6 DatasheetAntena 38

BAB III PERSAMAAN MAXWELL DAN SOLUSINYA PADA ANTENA KECIL 41

3.1 PersamaanMaxwell 413.2 PotensialVektordanSkalar 463.3 Solusi:PotensialTerretardasi 50

Daftar Isi

� Antena:PrinsipdanAplikasi

3.4 Aplikasi Integral Radiasi pada Dipol Hertz 553.5 Aplikasi Integral Radiasi pada Loop Hertz 62

BAB IV ANTENA KAWAT 754.1 DipolPendek 754.2 DipolPanjang 784.3 DipolSetengahGelombang(Dipol 2/λ ) 864.4 AntenaYagi-Uda 87

BAB V ANTENA ARRAY 955.1 Pendahuluan 955.2 ArrayduaAntena 975.3 ArrayLinierNAntena 106

BAB VI ANTENA APERTURE DAN HORN 1316.1 Pendahuluan 1316.2 TeoremaKeunikan(UniquenessTheorem)dan TeoremaEkuivalensi(EquivalenceTheorem) 1336.3 AntenaAperturePersegiPanjang 1376.4 SimulasidenganprogramWipl-D 1506.5 AntenaHornSektorE 1526.6 AntenaHornSektorH 1616.7 AntenaHornPiramid 1636.8 AntenaHornBerulir(CorrugatedHorn) 168

BAB VII ANTENA REFLEKTOR 1697.1 Pendahuluan 1697.2 Sistem Reflektor Dasar 1707.3 Sistem Reflektor Banyak 184

BAB VIII ANTENA MIKROSTRIP 1878.1 Pendahuluan 1878.2 MetodeAnalisa:ModelSaluranTransmisi 1898.3 MetodeAnalisa:ModelCavity 1998.4 Pencatuanantenamikrostrip 2068.5 AntenaMikrostripdalamArray 210

DaftarIsi �i

BAB IX ANTENA BROADBAND, ULTRAWIDEBAND DAN MULTIBAND 215

9.1 Pendahuluan 2159.2 AntenaHelix 2169.3 Antenaplanar 2219.4 AntenaLogPeriodik 2239.5 AntenaFractal 2299.6 AntenaUltrawideband(UWB) 233

BAB X PENGUKURAN BESARAN ANTENA 23710.1 Pendahuluan 23710.2 SkemaSistemPengukuranBesaranAntena 23910.3 PengukuranDiagramRadiasi 24510.4 PengukuranGain 24710.5 Pengukuran Impedansi dan Faktor Refleksi 250

BAB XI PERKEMBANGAN KHUSUS PADA TEKNIK ANTENA 25511.1 Antena yang bisa Dikonfigurasi Ulang (Reconfigurable Antennas) 25611.2 MultiAntennaSystems:AntenaCerdas(Smart Antennas)danmimo 259

BAB XII ANTENNAS IN ACTION 27112.1 AntenaStasiunBasis(Basestation)diKomunikasi Bergerak 27312.2 AntenapadaAlatKomunikasiGenggam (Handheld) 28012.3 Antena di RFID 28212.4 AntenadiWLAN 288

BAB XIII APLIKASI METODE NUMERIK PADA ANTENA 29313.1 Pendahuluan 29313.2 Metode Persamaan Integral (Integral Equation Method) 29413.3 MetodeElemenHingga(FiniteElementMethod) 300

�ii Antena:PrinsipdanAplikasi

13.4 MetodeDiferensiHinggaWilayahWaktu(Finite DifferenceTimeDomain) 30113.5 MetodeFrekuensiTinggi(HighFrequency Methods) 30713.6 MetodeHibrida 310

DAFTAR PUSTAKA 313GLOSARIUM 317TENTANG PENULIS 321

-oo0oo-