Dasar antena

  • View
    77

  • Download
    13

Embed Size (px)

DESCRIPTION

pengertian antena

Transcript

BAB IITEORI DASAR

Pada bab II ini akan dibahas mengenai penelitian dengan tema serupa yang telah dilakukan peneliti terdahulu sebagai rujukan dalam penyelesaian penelitian ini. Selain pada bab ini akan dibahas mengenai teori yang terkait dengan penelitian yang akan dilakukan.2.1 Tinjauan PustakaPenelitian sebelumnya telah dilakukan oleh Tito Tuwono (2008), yang merupakan mahasiswa Universitas Islam Indonesia, Program Studi Teknik Elektro. Dengan judul Antena Yagi Untuk Wireless LAN. Dalam penelitian tersebut antena yang dirancang untuk perangkat Wifi diperoleh gain sebesar 14 dBi dengan elemen antena sebanyak 7 elemen. Penelitian yang dilakukan Muhamad Soleh (2007) merupakan mahasiswa Universitas Diponegoro, dengan judul Perancangan Antena Yagi Uda Pada Frekuensi 600 MHz. Dalam penelitian tersebut diperoleh front to back ratio sebesar 13 dB pada frekuensi 600 MHz dengan jumlah elemen antena sebanyak 7 elemen 2.2 Konsep Dasar Dan Parameter AntenaAntena merupakan alat yang penting dalam suatu sistem komunikasi radio. Antena adalah suatu media peralihan antara ruang bebas dengan saluran transmisi yang digunakan untuk menggerakkan energi elektromagnetik dari sumber pemancar ke antena atau dari antena ke penerima. Berdasarkan hal ini maka antena dibedakan menjadi antena pemancar dan antena penerima (Balanis,2005: 1).Perancangan antena yang baik adalah ketika antena dapat mengirimkankan energi atau daya maksimum dalam arah yang diharapkan oleh penerima. Meskipun pada kenyataannya terdapat rugi-rugi yang terjadi ketika penjalaran gelombang seperti rugi-rugi pada saluran transmisi dan terjadi kondisi tidak matching antara saluran transmisi dan antena, sehingga matching impedansi juga merupakan salah satu faktor penting yang harus dipertimbangkan dalam perancangan sebuah antena.

2.2.1 Panjang GelombangPanjang gelombang meruapakan jarak yang ditempuh gelombang selama satu periode yang dapat digunakan untuk menentukan dimensi antena, yang dirumuskan sebagai berikut: (2.1)Keterangan := panjang gelombang(m)c= kecepatan cahaya(3 x 108 m/s)f= frekuensi (Hz)

2.2.2 Return LossReturn loss adalah salah satu parameter seperti VSWR yang digunakan untuk mengetahui ketidaksesuaian impedansi antena dengan saluran transmisi. Koefisien pantulan (reflection coefficient) adalah perbandingan antara tegangan pantulan dengan tegangan maju (forward voltage). Antena yang baik akan mempunyai nilai return loss dibawah 9.54 dB, nilai ini diperoleh untuk nilai VSWR 2 sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan atau dengan kata lain, saluran transmisi sudah matching. Nilai parameter ini menjadi salah satu acuan untuk melihat apakah antena sudah dapat bekerja pada frekuensi yang diharapkan atau tidak. Koefisien pantul dan return loss didefinisikan sebagai (Punit, 2004:19): RL = 20 log || (2.2)Rumus mencari nilai || adalah (Kraus, 1988:832) : || = Vr/Vi= (2.3)Keterangan :|| = koefisien pantul (tanpa satuan)Vr = tegangan gelombang pantul (volt)Vi = tegangan gelombang datang (volt)

Untuk matching sempurna antara transmitter dan antena, maka nilai = 0 dan RL = yang berarti tidak ada daya yang dipantulkan, sebaliknya jika = 1 dan RL = 0 dB maka semua daya akan dipantulkan.

2.2.3 VSWRVSWR adalah perbandingan antara tegangan maksimum dan minimum pada suatu gelombang berdiri akibat adanya pantulan gelombang yang disebabkan tidak cocoknya impedansi input antena dengan saluran feeder (Balanis, 2005:65).

(2.4)Keterangan :V max = tegangan maksimum (volt)V min = tegangan minimum (volt) || = koefisien pantulBesarnya koefisien pantul () menentukan besarnya VSWR. Persamaan untuk koefisien pantul adalah (Kraus, 1988:833) :

(2.5)Keterangan := koefisien pantulZin= impedansi masukan antena ()Zs= impedansi sumber (

2.2.4 Impedansi AntenaImpedansi masukan didefinisikan sebagai impedansi yang ditunjukkan oleh antena pada terminal-terminalnya atau perbandingan tegangan terhadap arus pada pasangan terminalnya (Balanis, 1982:73). Pada Gambar 2.1 dapat dilihat rangkaian ekuivalen antena, pada antena perbandingan tegangan dan arus pada terminal-terminal tanpa beban, memberikan impedansi masukan antena sebesar (Balanis, 2005:244) : Zin = Rin + jXin (2.6)Keterangan :Zin = impedansi masukan antena ()Rin = resistansi antena ()Xin = reaktansi antena ()

Gambar 2.1 Rangkaian Ekivalen Antena Sumber: Balanis, 2005:244Resistansi input (Rin) menyatakan tahanan disipasi. Daya dapat terdisipasi melalui dua cara yaitu, karena panas pada struktur antena yang berkaitan pada perangkat keras dan daya yang meninggalkan antena dan tidak kembali (teradiasi). Reaktansi input (Xin) menyatakan daya yang tersimpan pada medan dekat dari antena (Stutzman, 1981:47).

2.2.5 BandwidthBandwidth antena didefinisikan sebagai range frekuensi antena dengan beberapa karakteristik, sesuai dengan standar yang telah ditentukan. Untuk broadband antena, lebar bidang dinyatakan sebagai perbandingan frekuensi operasi atas (high) dengan frekuensi operasi bawah (lower). Sedangkan untuk narrowband antena, maka lebar bidang antena dinyatakan sebagai persentase dari selisih frekuensi di atas frekuensi tengah dari lebar bidang (Balanis, 1982:63).

Gambar 2.2 Grafik Return Loss Terhadap FrekuensifC

Sumber: Balanis, 2005:984Dari gambar 2.2 dapat diketahui bahwa sebuah antena bekerja pada frekuensi tengah sebesar fc, namun ia masih dapat bekerja dengan baik pada frekuensi fL sampai dengan frekuensi fH maka untuk persamaan bandwidth dalam persen (Bp) atau sebagai bandwidth rasio (Br), dinyatakan sebagai:

Bp = x 100 % (2.7) fc = (2.8)Br = (2.9)Keterangan :Bp= Bandwidth dalam persenBr= Bandwidth rasiofH = Jangkauan frekuensi atas (Hz)fL = Jangkauan frekuensi bawah (Hz)fC = Jangkauan frekuensi tengah (Hz)

2.2.6 Pola RadiasiPola radiasi suatu antena didefinisikan sebagai gambaran secara grafik dari sifat-sifat radiasi suatu antena sebagai fungsi koordinat ruang. Dalam banyak keadaan, pola radiasi ditentukan pada pola daerah medan jauh dan digambarkan sebagai fungsi koordinat-koordinat arah sepanjang radius konstan, dan digambarkan pada koordinat ruang. Sifat-sifat radiasi ini mencakup intensitas radiasi, kekuatan medan (field strenght) dan polarisasi (Balanis, 1982:28). Koordinat-koordinat yang sesuai ditunjukkan pada Gambar 2.3. Jejak daya yang diterima pada radius tetap disebut pola daya. Sedangkan grafik variasi ruang medan listrik dan medan magnet sepanjang radius tetap disebut pola medan.Gambar 2.3 Pola Radiasi Antena Dalam Tampilan 3 Dimensi Sumber: Balanis, 2005:30

Gambar 2.4 Pola Radiasi Pada Antena Dalam Tampilan 2 Dimensi Sumber: Balanis, 2005:30

a. HPBW (Half Power Beamwidth) didefinisikan sebagai sudut yang terbentuk oleh titik setengah daya dari main lobe, yang dapat dinyatakan dalam rumus sebagai berikut : HPBW= | HPBW left - HPBW right | (2.10)Menurut Stutzman (1981:30), HPBW adalah sudut dari selisih titik-titik pada setengah pola daya dalam main lobe. Sedangkan menurut Balanis (2005:42), Half Power Beamwidth (HPBW) didefinisikan sebagai sudut yang memisahkan dua arah yang memiliki nilai intensitas radiasi setengah dari beam. Beam tersebut memiliki nilai maksimal pada power pattern. Hal ini seperti yang terlihat pada Gambar 2.5. HPBW dapat ditemukan dengan mencari garis dengan nilai -3dB dari nilai maksimum yang ada pada pola radiasi atau garis dengan nilai 0,707 dari nilai maksimum yang ada pada power pattern.

Gambar 2.5 Penggambaran Power Pattern Secara 2 Dimensi Sumber: Balanis, 2005:42

b. Main Lobe adalah bagian dari radiasi dengan arah radiasi antena maksimum.c. Minor Lobe adalah bagian yang menyatakan daerah radiasi yang tidak diinginkan.d. Back Lobe adalah bagian dari minor lobe yang berlawanan dengan main lobe.e. Side Lobe adalah bagian dari minor lobe yang bersebelahan dengan main lobe. Ada beberapa jenis pola radiasi antena yaitu :a. Pola radiasi isotropis adalah pola radiasi dari sebuah antena yang memiliki pancaran radiasi yang sama ke segala arah. Meskipun pola radiasi ini sangat ideal namun tidak bisa direalisasikan secara fisik, sehingga hanya sering diambil sebagai referensi untuk mengekspresikan sifat direktif antena sebenarnya.b. Pola radiasi directional adalah pola radiasi dari sebuah antena yang memancarkan atau menerima gelombang elektromagnetik lebih efektif hanya di beberapa arah saja.Pola radiasi omnidirectional adalah pola radiasi dari sebuah antena yang memiliki pola dasar nondirectional pada bidang tertentu (dalam hal ini di azimut) dan pola yang terarah pada setiap bidang ortogonal (dalam hal ini di ketinggian). (Balanis, 2005:32-33)2.2.7 PolarisasiPolarisasi sebuah antena dalam arah yang diberikan didefinisikan sebagai polarisasi dari gelombang yang ditransmisikan atau teradiasi oleh antena. Jika arah tidak dinyatakan, polarisasi yang dimaksud adalah dalam arah penguatan maksimum. Dalam praktikum, polarisasi dari energi teradiasi bervariasi dengan arah dari pusat antena sehingga beda bagian dari pola tersebut menyebabkan polarisasi yang berbeda (Balanis, 2005:70-71).Polarisasi dapat klasifikasi sebagai polarisasi linear, lingkar atau ellips. seperti ditunjukkan Gambar 2.5.

Gambar 2.6 (a) Polarisasi Linier (Vertikal). (b) Polarisasi Linier (Horizontal). (c) Polarisasi Lingkaran Tangan Kanan. (d) Polarisasi Lingkaran Tangan Kiri. (e) Polarisasi Ellips Tangan Kanan. (f) Polarisasi Ellips Tangan Kiri. Sumber: Stutzman, 1981:54

Polarisasi suatu antena pada arah tertentu didefinisikan sebagai polarisasi gelombang yang diradiasikan bila antena sebagai pemancar, a