52
Modul #02 TE 3423 TE 3423 ANTENA DAN PROPAGASI ANTENA DAN PROPAGASI ANTENA DAN PROPAGASI ANTENA DAN PROPAGASI Konsep Dasar Antena Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro - Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung – 2007

TE3423 2 Konsep Dasar Antena

Embed Size (px)

DESCRIPTION

konse dasar antena

Citation preview

  • Modul #02

    TE 3423TE 3423ANTENA DAN PROPAGASIANTENA DAN PROPAGASIANTENA DAN PROPAGASI ANTENA DAN PROPAGASI

    Konsep Dasar Antenap

    Program Studi S1 Teknik TelekomunikasiJurusan Teknik Elektro - Sekolah Tinggi Teknologi Telkomgg g

    Bandung 2007

  • Modul 2 Konsep Dasar Antena A. Dasar pemahaman page 3 B. Teorema daya dan intensitas radio page 7 C. Karakteristik antena pemancar page 12 D. Konsep Apertur Antena page 25 E. Rumus transmisi Friis page 37 F. Polarisasi page 40 G. Temperatur antena page 41 H. Kesimpulan modul 2 page 42

    2TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • A. Dasar Pemahaman K S b Titik Konsep Sumber Titik

    Konsep sumber titik berguna dalam lebih memudahkan perhitunganmengenai daya terima, pada medan jauh / tempat yang jauh. Antenamengenai daya terima, pada medan jauh / tempat yang jauh. Antenadianggap sebagai sumber titik karena dimensinya adalah jauh lebih kecildari jarak antara antena pengirim dengan titik observasi.

    S t t b i b titikSyarat antena sebagai sumber titik mempunyai medan jauh transversal Medan magnet tegak lurus medan Elektrik z Rapat daya P (arus daya) yang menembus

    bidang bola observasi mengarah radialkeluar semuanya y

    r.drP

    r

    Dengan ekstrapolasi, semua rapat dayanyaberasal dari volume yang sangat kecil atautitik O, tidak bergantung pada dimensi

    y

    x

    O

    r sin .ddS = r 2 sin .d.d

    fisiknya

    3TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • Definisi sumber titik, Antena m em enuhi volum edengan jari jari b

    A. Dasar Pemahaman

    Definisi sumber titik, Sumber titik adalah titik potong semua rapat daya di

    tempat jauh Untuk mengetahui distribusi medan/daya di tempat jauh,

    dengan jari-jari b

    g y p j ,maka dilakukan pengukuran pada pada jarak R konstan. Sumber titik berlaku untuk medan jauh, dengan

    persyaratan : R>>, R>>d, dan R>>b

    MO b

    R

    (a) sumber titik berimpit dengan pusat bola MPengukuran,

    Pengukuran medan dan rapat daya, pengukuran pada

    MO b

    d

    Pengukuran medan dan rapat daya, pengukuran padabola dengan R konstan, dengan titik pusat bolaobservasi berimpit pada sumber titik , dapatdilakukan pada satu titik ukur, tetapi antenanya yang

    R

    p p y y gdiputar satu lingkaran penuh

    Untuk polarisasi eliptik, perlu diukur komponennya(amplitudo dan fasa).

    (b) sumber titik berjarak terhadap pusat bola M

    Pengukuran fasa perlu M berimpit O, untukmenghindari beda fasa relatif.

    4TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • A. Dasar Pemahaman

    Teorema Resiprositas CarsonUntuk membuktikan bahwa karakteristik antena sebagai pemancarjuga berlaku pada antena sebagai penerimajuga berlaku pada antena sebagai penerima.

    Asumsi dasar(a) (b)

    BIAV AI

    BVJika, transmisi energi antara antena A dan B yang melalui medium homogen, isotropis, linear, dan

    I

    homogen, isotropis, linear, dan pasif, dapat dimodelkan sebagai Rangkaian-T

    Antena A dan B sama

    AV

    1I

    1Z 2Z BI

    3Z

    AI 1Z 2Z

    3Z

    2I

    BV

    Antena A dan B sama, fungsinya dipertukarkan sebagai pengirim dan penerima

    VZIZ IZ

    penerima.

    5TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • Bukti teorema Carson

    A. Dasar Pemahaman

    Bukti teorema Carson AV ZZ = sebagai syarat, misalkan 0ZZ AV == Dari gambar (a) : Teorema Carson

    )]Z//Z(Z[V

    I321

    A1 +=

    ZVZ.II 3A31

    Teorema Carson menyatakan bahwa,

    Untuk medium transmisi

    )ZZZZZZ(ZZI

    133221

    3A

    21

    31B ++=+=

    Dari gambar (b) :V

    I B

    yang homogen dan isotropis,

    Jika suatu tegangan dipasangkan pada terminal

    )]Z//Z(Z[V

    I321

    B2 +=

    )ZZZZZZ(ZV

    ZZZ.I

    I 3B32A ++=+=

    p g psuatu antena A, maka arus yang sama ( amplitudo dan fasa ) akan diperoleh pada

    )ZZZZZZ(ZZ 13322121 +++

    Jadi jika BA VV = , maka BA II =terminal A seandainya tegangan yang sama

    dipasangkan pada terminal B !!

    6TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • B. Teorema Daya dan Intensitas Radioz

    Pr

    Konsep Daya Antena Isotropis Antena isotropis hanya ada

    y

    r.drP Antena isotropis hanya ada

    secara hipothetical (teoritis)y

    x

    O

    dS = r 2 sin .d.d

    Pada dasarnya semua antena tidak ada yang memiliki pancaran samax

    r sin .dmemiliki pancaran sama kesegala arah (unisotropic)Asumsi dasar

    Antena, sumber dianggap titik dan ditempatkan di O rP

    r radial keluar pada setiap titik bola

    dSPr atau Sd//Pr7TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • B. Teorema Daya dan Intensitas Radio

    Penurunan rumus, Jika medium antara antena (bola) tidak meredam, juga tidakmenyerap daya, berdasarkan hukum kekekalan energi, maka :y p y , g ,

    Daya yang dipancarkan sumber = Daya total yang menembus bola

    DinyatakanDinyatakan,

    == 2 rr dS.PSd.PW rrz

    Pr!!

    0 0r

    Sr

    dimana, yr.d

    rP!!Pr = rapat daya pada boladS = elemen luas = r2.sin.d.dW = daya yang dipancarkan antena

    y

    x

    O

    dS = r 2 sin .d.dxr sin .d

    8TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • P l j t

    B. Teorema Daya dan Intensitas Radio

    Penurunan rumus selanjutnya...Penurunan Rapat Daya

    k k ( d ) k k

    Sehingga

    Jika O adalah sumber isotropis, maka Pr (rapat daya) akan konstan untuk r konstan

    r

    222

    rri P.r4d.d.sin.r.PSd.PW === rrSehingga,

    0 0S

    Maka,

    WP !!24 rWPr = Disimpulkan bahwa rapat daya berbanding terbalik dengan r2

    !! Disimpulkan bahwa rapat daya berbanding terbalik dengan r

    9TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • I t it R di i (U)

    B. Teorema Daya dan Intensitas Radio

    Intensitas Radiasi (U)Intensitas Radiasi = daya per satuan sudut ruang

    == 4Wr.PU 2rDidefinisikan,

    4Dengan berbagai definisi di atas, maka dapat dituliskan ekspresi daya sebagai p p y gfungsi dari intensitas radiasi sbb :

    == 22 dUddsinUW1 rad2 = 57,3o x 57,3o = 3283,3 deg2

    ==0 00 0

    d.Ud.d.sin.UW

    dimana, d = sin.d.d4rad2 = 4 x 57,3o x 57,3o = 41253 deg2

    10TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • B. Teorema Daya dan Intensitas Radio

    ==0

    2

    00

    2

    0

    d.Ud.d.sin.UW !!0 00 0

    D di k i t i i t it di i t kDari ekspresi diatas, dapat disimpulkan bahwa,

    Daya yang dipancarkan = integrasi intensitas radiasi untuk seluruh sudut ruang 4

    Untuk ISOTROPIS : W = 4.Uo [ Uo dalam Watt / radian2 ]: W = 41253.Uo [ Uo dalam Watt / deg2 ]

    Antena Sembarang : Uo = U rata2 ( time average )Antena Sembarang : Uo = U rata2 ( time average )

    11TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • C. Karakteristik Antena PemancarKarakteristik antena yang diturunkan sebagai sumber / pemancar dapatdibuktikan berlaku pula sebagai penerima, hal ini dijelaskan menurutTeorema Resiprositas CARSON

    9 Diagram arah

    Karakteristik antena :

    Diagram arah

    9 Diagram fasa9 GainKarakteristik antena : 9 Gain 9 Direktivitas9 Lebar berkas9 Lebar berkas

    12TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • Diagram ArahC. Karakteristik Antena Pemancar

    Diagram Arah Diagram arah menunjukkan karakteristik pancaran antena ke berbagai arah (pattern) pada r konstan jauh sebagai fungsi berbagai arah (pattern), pada r konstan, jauh, sebagai fungsi dan

    Macam-macam

    Menurut besaran

    Diagram arah Medan (listrik, magnet) Diagram arah Daya ( P U )diagram arah

    Menurut skala

    Diagram arah Daya ( P, U ) Diagram arah Fasa

    Menurut skala

    Diagram arah absolut (dalam besarannya) Diagram arah relatif ( terhadap refrensi ) Diagram arah normal (referensi max = 1 = 0 dB)

    13TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • Diagram arah sebenarnya 3 dimensi tetapi biasa digambarkan sebagai

    C. Karakteristik Antena Pemancar

    Em = 0 Um = 0 = 0 = 0

    Diagram arah sebenarnya 3 dimensi, tetapi biasa digambarkan sebagai 2 dimensi, yaitu 2 penampangnya saja yang saling tegaklurus berpotongan pada poros mainlobe

    Em 0 UmE U

    0 01

    = 00 dB -3 dB

    B

    Diagram arah absolut Diagram arah relatif Diagram arah normal

    Main lobe = major lobe, lobe utama ; daerah pancaran terbesarBerbagai istilah dalam diagram arah

    j p Side lobe = minor lobe, lobe sisi ; daerah pancaran sampingan Back lobe = lobe belakang ; daerah pancaran belakang BEAMWIDTH = Lebar berkas ; Sudut yang dibatasi daya atau -3

    dB atau 0,701 medan maksimum pada Mainlobe FBR = Front to Back Ratio = Main lobe / Back lobe

    14TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena 15

  • C. Karakteristik Antena Pemancar

    (a) Lobe-lobe radiasi antena (pola pancar 3D)(b) Pl li l d di i(b) Plot linear pola daya radiasi

    Sumber : Balanis, A Constantin, Antenna Theory, Analysis and Design, Harper & Row Publisher, 1982 (halaman 21

  • Beamwidth

    3dB Beamwidth

    Peak - 3dB

    60 (eg) Peak

    Peak - 3dB

    TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena 17

  • Di FC. Karakteristik Antena Pemancar

    Diagram FasaSeperti juga pada diagram arah, dapat diambil penampang diagramfasa 3-dimensi ataupun plot linearnyafasa 3-dimensi , ataupun plot linearnya

    Untuk bentuk periodik dengan frekuensi tertentu medan jauh diketahuiUntuk bentuk periodik dengan frekuensi tertentu, medan jauh diketahui selengkapnya jika diketahui : Amplitudo E sebagai fungsi dari r, ,

    A li d b i f i d i Amplitudo H sebagai fungsi dari r, , Beda fasa antara E dan H sebagai fungsi dari , , dengan r

    konstan Beda fasa antara E dan H terhadap harganya pada titik

    referensi, sebagai fungsi dari , , dengan r konstan

    18TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • C. Karakteristik Antena Pemancar

    DirektivitasMerepresentasikan pengarahan antena, semakin besar direktivitas dapat diartikan bahwa lebar berkasnya semakin sempit

    Didefinisikan :

    rataRataRadiasiIntensitasMaksimumRadiasiIntensitas

    UoUmD = !!

    Atau,

    2

    2

    2

    EoEm

    PoPm

    44x

    UoUmD ==

    19TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • Jika fungsi diagram arah antena diketahui maka direktivitas dapat

    C. Karakteristik Antena Pemancar

    Jika fungsi diagram arah antena diketahui, maka direktivitas dapat dihitung secara eksakContoh 1 : Penghitungan direktivitas dengan cara eksak:Pers. diagram arah

    U = Um.cos ; 0 /2 & 0 2 !! 0 ; , lainnya

    22

    Solusi,(pers 1) (pers 2) Definisi

    !!

    =0 0

    d.d.sincos.UmW

    2 2 d)(dUWW = .Um W= 4.Uo

    [ ] [ ] ==

    222

    0 0

    cosUm

    d)(cosdcos.UmW

    Um= (pers 1)

    D = Um/Uo= 4/ = 4 = 6 dB

    [ ] [ ]= 00cos2 Um.= (pers 1)20TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • Gain (penguatan)C. Karakteristik Antena Pemancar

    Gain (penguatan)K-4Wi Wo G = Wo/Wi

    Didefinisikan,

    antenasuatumaksradiasiintensitasUmsamainputdayadenganreferensiantenamaksradiasiintensitas

    antenasuatumaksradiasiintensitasUmrUmG =

    Macam-macam referensi : Isotropis, eff = 100% dipole horn, dll

    rugiisotropisantenamaksradiasiintensitasantenasuatumaksradiasiintensitas

    tanpa=

    UmrUmG

    Untuk referensi antena isotropis,

    samainputdayadengangp p

    21TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • Ilustrasi Gain Antena (Pemancar/Penerima)

    Satuan: dBd and dBi

    Ideal radiating dot source(lossless radiator)

    0dBd = 2 15 dBi

    2.15dB

    Di l

    0dBd = 2.15 dBi

    TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena 22

    Dipole

  • C. Karakteristik Antena Pemancar

    Hubungan antara gain dengan diversitas

    D.G eff= !!effJika eff = 100% ( Isotropis ), Gain = Direktivitas

    !!

    Kadang-kadang Gain dan Direktivitas dinyatakan untuk arah tertentu / fungsi dari diagram arah.

    U UDUmU),(D = dan G

    UmU),(G =

    G dan D biasanya dinyatakan dalam dB

    DdB = 10 log D [dB] dan GdB = 10 log G [dB] tergantung antena referensi (dBi, dBd)

    23TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • Luas Berkas / Lebar Berkas/ Beam AreaC. Karakteristik Antena Pemancar

    Luas Berkas / Lebar Berkas/ Beam AreaAdalah sudut ruang yang mewakili seluruh daya yang dipancarkan, jika intensitas radiasi = intensitas radiasi maksimum

    atau, Seolah-olah antena memancar hanya dalam sudutSeolah olah antena memancar hanya dalam sudut ruang B dengan intensitas radiasi uniform sebesar Um W = B.Um

    Kaitan Antara Direktivitas Dengan Lebar Berkas

    Jik f i di h i t it di i di t k l h( Perhitungan pendekatan !! )Jika fungsi diagram arah intensitas radiasi dinyatakan oleh :

    U = Ua.f(,) dimana Ua adalah konstantaUntuk intensitas maksimum dinyatakan oleh :

    Um = Ua. f(,)maksy

    24TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • Intensitas rata rata di t k l h

    C. Karakteristik Antena Pemancar

    Intensitas rata-rata dinyatakan oleh :

    ==

    4

    d).,(f.Ua

    4WUo

    dengan, W = daya yang dipancarkand = sin.d.d 44

    Dari definisi, kemudian direktivitas dapat dinyatakan oleh :

    maks 4),(f.UaUmD Lihat definisi

    maks

    maks

    ),(fd).,(fd).,(f

    ),(UoUD

    =

    == sebelumnya !!

    B4D =

    Jika

    Maka, Uo4W = dan B.UmW =

    ,

    =

    = d),(f

    ),(f

    ),(f

    d).,(fB

    maksmaks!! B

    4UoUmD = !!

    ),(f),(f maksmaks25TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • C. Karakteristik Antena Pemancar

    =

    = d),(f

    ),(f

    ),(f

    d).,(fB

    maksmaks Dapat juga dinyatakan

    = d.),(fB normalf( ) = fungsi normaldinyatakan... f(,)normal = fungsi normal diagram arah

    Perhitungan Direktivitas Dengan Cara Pendekatan Lebar Berkas

    2 (dua)

    A. Fungsi sederhana Unidirectional Direktivitas 10 2/12/1 .

    4B4D

    = !!2 (dua) kasus

    B Fungsi tidak sederhana

    1/2 dan 1/2 adalah beamwidth menurut 2 bidang melalui sumbu mainlobeB. Fungsi tidak sederhana

    Selesaikan dengan cara grafis !!

    d),(fd).,(f 4UmD = !!!! =

    = d),(f

    )(

    ),(f

    )(B

    maksmaks

    dan BUoD = !!!!

    26TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • C t h 2 M hit D d d k t l b b k

    C. Karakteristik Antena Pemancar

    Contoh 2 : Menghitung D dengan pendekatan lebar berkas

    U = Um.cos6 ; 0 /2 dan 0 2 U U 6

    411

    Um = Um.cos6 1/4o61

    4/1 01,2721cos ==

    2

    12

    12

    1

    1/2 = 2 x 1/4 = 54,02o 1/2 = 1/2 = 54,02o

    3,14)3,57(44 22

    ==o

    D

    3,14

    )02,54(. 22/12/1oD

    Dengan cara eksak, didapatkan D = 14,00

    Dari contoh di atas, dapat dilihat bahwa untuk antena unidirectional dan direktivitas > 10, hasil pendekatan lebar berkas mendekati hasil perhitungan secara eksak !p g

    27TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • C. Karakteristik Antena Pemancar

    Cara Grafis Untuk Menghitung DirektivitasKetelitian hasil perhitungan ditentukan oleh ketelitian mendapatkan lebar berkas ( B )berkas ( B )

    Jika batas-batas : 0 0 dan o 0, maka : o o )(f

    =

    o o

    0 0 maks

    d.d.sin),(f

    ),(fBdapat diuraikan sebagai berikut :

    maks),(f),(f

    = F1().f1() + F2().f2() + ..dst

    ++=0 0 0 0

    0 0 0 02211 dst......d.sin).(f.d)(Fd.sin).(f.d)(FB

    ( konvergen )

    28TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • 4C. Karakteristik Antena Pemancar

    B = a1b1 + a2b2 + . dst = =i

    ii B4Dba

    0 0dimana

    =0

    0ii d).(Fa =

    0ii d).(fbdan

    Selanjutnya integrasi gambar,Selanjutnya integrasi gambar,

    aibi)(Fi sin)(fi Ketelitian hasil

    ditentukan oleh ketelitiani ditentukan oleh ketelitian penggambaran Fi() dan fi()sin, serta perhitungan luasnya

    0 0 0 0

    p g y(dalam kertas milimeter)

    29TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • D. Konsep Aperture AntenaKonsep aperture antena berasal dari anggapan bahwa antena sebagai luas bidangonsep ape tu e antena be asal da i anggapan bahwa a te a sebagai luas bida gyang menerima daya dari gelombang radio yang melaluinya

    Misalkan pada antena corong.Rapat daya pada permukaan corong P( tt/ 2) Jik l t d t

    Er

    Er

    Er

    Er

    Er

    Er

    Pr

    (watt/m2). Jika mulut corong dapatmenerima daya melalui mulut A semuanya,maka daya yang berhasil diserap olehantena dari gelombang EM adalah :

    A

    rWHr

    Hr

    Hr

    Hr

    Hr

    Hr

    Pr

    Pr Wr = AP

    rr = P.A cos dengan adalah arah orientasi antenaterhadap arah vektor rapat daya. Umumnya

    i t i t dib t i l i iH H H P orientasi antena dibuat sesuai polarisasigelombang, sehingga terjadi penerimaanmaksimum ( = 0)

    Jadi Daya yang ditangkap antena berbanding lurus dengan luas aperture-nya Jadi Daya yang ditangkap antena berbanding lurus dengan luas aperture nya .Dalam praktek, luas tersebut 0,5 0,7 luas sebenarnya. Hal ini berhubungan denganterbaginya daya dari GEM menjadi bagian bagian yang hilang sebagai panas,dipancarkan kembali, dll.Sehingga ada beberapa macam aperture : Aperture efektif, aperture rugi-rugi,Se gga ada bebe apa aca ape tu e : Aperture efektif, aperture rugi rugi,aperture pengumpul, aperture hambur, dll

    30TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • Jika suatu antena menerima daya, maka dapat dibayangkan antena seolah-olahD. Konsep Aperture Antena

    mempunyai aperture yang luasnya adalah daya tersebut dibagi dengan rapat dayagelombang yang datang pada antena. Dinyatakan :

    WA PWA= (meter persegi)

    a Aperture Efektifa. Aperture Efektif

    b. Aperture Rugi-Rugi

    Aperture antena

    c. Aperture Hambur

    d. Aperture Pengumpul

    e. Aperture Fisis

    31TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • IJika antena ditempatkan pada medan

    D. Konsep Aperture Antena

    Pr

    TZAZ

    TZV

    EM dan dibebani oleh bebanterminasi TZ . Untuk harga-harga rmsdari arus, tegangan, maka :

    Antena dgn Rangkaian

    V

    TA ZZVI += AAA jXRZ +=

    TTT jXRZ +=Antena dgn beban

    Rangkaian ekivalenLrA RRR +=

    Rr = tahanan pancarRL = tahanan rugi ohmic antena

    2TA

    2TLr )XX()RRR(VI ++++=

    L ta a a ug o c a te a

    2TA

    2TLr

    2

    )XX()RRR(RVW ++++=

    RIW 2=TATLr )()( TATLr )()(

    { }222

    )XX()RRR(PRV

    PWAperture ++++== { }TATLr )XX()RRR(PP ++++

    32TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • Kasus-Kasus

    D. Konsep Aperture Antena

    A. Aperture Efektif RT mewakili daya yang berguna bagi penerimaan, sehingga :

    2

    { }2TA2TLr T2

    T

    )XX()RRR(.PRV

    PWAe ++++==

    Ae mencapai harga maksimum pada orientasi penerimaan maksimum ( = 0 ),Ae mencapai harga maksimum pada orientasi penerimaan maksimum ( 0 ), matched ( ), dan tidak ada rugi-rugi ohmic antena ( RL= 0 )*AT ZZ =

    T

    RPV

    RPV

    PWAem

    44' 22 ===

    Tr RPRPP .4.4 Effectiveness Ratio ( ) , sering juga disebut sebagai efisiensi antena :

    d 0 1Ae dengan 0 1Daya yang termanfaatkan / sampai pada pesawat penerima akan kurang dari WT, jika saluran transmisi memberikan redaman, contoh antena batang pendek biasa memiliki

    j f k if 70 % d i j b

    AemAe=

    panjang efektif 70 % dari panjang sebenarnya.

    33TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • B Aperture Hambur (Scattereing Apperture)

    D. Konsep Aperture Antena

    B. Aperture Hambur (Scattereing Apperture)

    r2

    S RVWA

    Rr mewakili daya yang diradiasikan kembali ke ruang bebas

    { }2TA2TLr rSS )XX()RRR(.PPA ++++== Jika RL = 0 ( antena lossless ), dan Rr = RT, dan XT = - XA (MATCHED), maka

    T

    2

    r

    2

    R.P4V

    R.P4V'As == As = apperture hambur matched

    Sehingga Asm = 4 x As atau Asm = 4 x AemSehingga Asm = 4 x As atau Asm = 4 x Aem.Dalam hal ini, misalnya antena dipakai sebagai elemen parasit,seperti pada yagi atau juga sebagai elemen pemantul, seperti padaparaboloidal antena.

    SCATTERING RATIO, perbandingan hambur

    AeAs= 0 Ae

    34TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • D. Konsep Aperture Antena

    C. Aperture Rugi-Rugi ( Loss Apperture ) RL mewakili daya yang hilang sebagai panas, sehingga :

    { }2TA2TLr L2

    LL )XX()RRR(.P

    RVP

    WA ++++==

    D. Aperture Pengumpul (Collector Apperture )

    Apertur pengumpul adalah jumlah Ae, As, dan AL

    { }22 TLr2

    C)RRR(VA ++= { }2TA2TLrC )XX()RRR(.PA ++++

    35TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • E. Aperture Fisis ( Loss Apperture )

    D. Konsep Aperture Antena

    Apertur Fisis (Ap) merupakan luas maksimum tampak depan antena dari arah rapat daya

    Untuk antena dengan pemantul atau berupa celah luas aperture fisis ini Untuk antena dengan pemantul atau berupa celah, luas aperture fisis ini sangat menentukan, tapi untuk beberapa antena lainnya tidak berarti samasekali

    Pr

    Ap L

    PPr

    4dAp

    2=2

    d Ap = Ld

    Pr

    4

    4DAp

    2=

    ABSORBTION RATIO : perbandingan antara apertur efektif maksimum dengan apertur fisis

    Aem= 0Ap

    = 036TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • B M Nil i A t U t k K d Kh

    D. Konsep Aperture Antena

    Bermacam-Macam Nilai Aperture Untuk Keadaan Khusus0R L = dan TA XX =

    4Ae/Aem

    RTRr 1 Ac

    1 2 3 4RT/Rr

    37TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • Beberapa Contoh Apertur

    D. Konsep Aperture Antena

    Beberapa Contoh AperturA. Antena Dipole Pendek

    0,1192L.EV =

    22L80

    T

    2

    r

    2

    R.P4V

    R.P4VAem ==

    2rL80R

    =EEP

    22

    == Tr R.P4R.P4)120(P 0 20,119=

    ==83

    L.E.320L.E..120Aem

    2

    22

    222

    Jadi Aem untuk antena dipole pendek ( L < 0,1 ), besarnya adalah tetap 0,1192, tidak tergantung kepada panjangnya

    38TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • B. Antena Dipole 1/2 D. Konsep Aperture Antena

    p /y

    dy-/4 +/4= y2cos.II 0

    y2dEdEdV dyRT

    -/4 +/4==

    ycos.dy.Edy.EdV 0

    ===4/

    00

    Edyy2cosE2dVV 20 13===22 VVAem0

    Rr = 73 ohm0,13===

    Tr R.P4R.P4Aem

    /4 atau

    Dalam hal ini Aem >> Ap, atau besar. Jika antena dibuat sangat /2

    p, gtipis, maka Ap sangat kecil, tetapi Aem tetap ( )

    39TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • Hubungan Apertur Dengan Direktivitas

    D. Konsep Aperture Antena

    Hubungan Apertur Dengan Direktivitas Hubungan apertur dengan direktivitas adalah berbanding lurus, dinyatakan :

    11 AemD =22 AemD

    = Jika tidak MATCHED sempurna,

    AADGG = eff. D

    2

    1

    22eff

    11eff

    2eff2

    1eff1

    2

    1

    AeAe

    AemAem

    DD

    GG =

    ==

    = = EFECTIVENESS RATIOeff = = EFECTIVENESS RATIO Untuk antena isotropis, D = 1 , maka :

    X2 AemAemAemAem isotropis diketahui dengan mengambil

    X

    X

    2

    2ISO DD

    Aem ==

    4 !!Sehingga,

    antena 2 adalah dipole pendek,

    22 8

    3Aem = dan D2 = 3/2 = 1,5X2X Aem

    4D = !! 8

    40TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • 4D. Konsep Aperture Antena

    X2X Aem4D =

    Rumus di atas cukup penting untuk menghitung direktivitas antena jika aperturnya diketahui !!

    Antena Aem D D (dB) Isotropis 2/(4) = 0,792 1 0 Dipole 32/(8) = 0,1192 1,5 1,76 Dipole pendek

    3 /(8) 0,119 1,5 1,76 Dipole /2 302/(73) = 0,792 1,64 2,14

    41TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • E. Rumus Transmisi FriisTujuanTujuan Menghitung transfer daya dari Tx ke Rx

    RxTxIsotropis

    Rx

    Asumsi / syarat :a. Jarak Tx-Rx cukup jauh (pada medan jauh) ; b. Medium tidak meredamc Tak ada multipath dari refleksi

    2L2r

    c. Tak ada multipath dari refleksi

    Rapat daya pada penerima Rx, ( Pr ) :

    W TWAAPW2

    Tr r4

    WP = 2T

    RRrR r4AeAe.PW ==dimana,W = daya pancar pengirim

    AeR = aperture efektif antena penerimaW = daya yang diterima RxWT daya pancar pengirim WR daya yang diterima Rx

    42TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • Jik T iliki di k i i D k

    E. Rumus Transmisi Friis

    Jika Tx memiliki direktivitas DT, maka :

    2R

    TTR r4AeW.DW =2TRRrR r4

    WAeAe.PW ==Sehingga,

    2TRR

    4D.Ae

    WW = T2T

    Ae4D =

    22TRR Ae.Ae

    WW

    =2T r4W 22T rW

    =T WW Perbandingan transfer daya dari Tx ke Rx untuk medan jauh, =

    RWg y j ,

    medium tak meredam dan tak ada refleksi

    W R d li t ( th l ) jik d T d R di k=T

    RW

    W Redaman lintasan (path loss) jika pada Tx dan Rx digunakan

    antena referensi ( umumnya isotropis ) dan biasa dinyatakan dalam dB,

    43TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • WE. Rumus Transmisi Friis

    Redaman Lintasan:

    =

    R

    T

    WWlog10Lp dB

    =

    22 r.log10 dengan AeAe2

    ( isotropis )

    =RT Ae.Ae

    log10 dengan == 4AeAe RT ( isotropis )

    ++

    =

    = 22

    22

    rf4log10r4log10 c

    Lp = 32,5 + 20 log fMHz + 20 log rkmLp = 92 45 + 20 log f + 20 log rLp = 92,45 + 20 log fGHz + 20 log rkm

    Redaman lintasan atau pathloss disebut juga dengan redaman ruang bebas / FSL (free space loss), terjadi bukan karena penyerapan daya tetapi karena penyebaran daya

    (Lp 6 dB) Lpeff Jika terjadi multipath, Lp berubah menjadi harga efektif, Penurunan 6 dB ini dapat terjadi jika ada dual path yang merupakan interferensi saling

    k (k d di d k li i l h)menguatkan secara sempurna (kuat medan di Rx dua kali single path)

    44TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • F. PolarisasiA h i t i d l kt ik (E) di b t l i iArah orientasi medan elektrik (E) disebut polarisasi

    Vertical Horizontal

    TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena 45

    + 45degree slant - 45degree slant

  • F. Polarisasi

    V/H (Vertical/Horizontal) Slant (+/- 45)

    TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena 46

  • F. PolarisasiBeberapa hal tentang polarisasi, Polarisasi gelombang berkaitan dengan orientasi vektor medan listrik yang

    dibangkitkan saat pemancaran. Jika pemasangan antena Rx tidak sesuai dengan polarisasi gelombang, maka ada

    yang diterima akan lebih kecil ; terjadi polarization mismatch

    Beberapa hal tentang polarisasi,

    yang diterima akan lebih kecil ; terjadi polarization mismatch . Untuk orientasi yang sesuai, maka penerimaan daya akan maksimu

    ( polarisasi medan = polarisasi antena ). Jika polarisasi medan membuat sudut dengan polarisasi antena, maka daya

    t i k l i di t k d PLF ( l i titerima akan mengalami penurunan yang dinyatakan dengan PLF ( polarizationloss factor )

    REr

    Aar dimana,

    =REr

    vektor medan listrik

    Contoh :untuk,

    = 60o PLF = WR turun 6 dBffReE

    rR

    =Aar orientasi antena

    ( ) == 22 cosaaPLF rr R = 90o PLF = 0 WR = 0 PLF sangat penting untuk komunikasi bergerak khususnya di ruang

    angkasa. Manfaat lain yang justru positif adalah untuk penggandaan

    ( ) == AER cosaaPLFg y g j p p gg

    kanal frekuensi

    47TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • F. Polarisasi

    Apakah antena penerima bisa menagkap sinyal ? Jelaskan !

    TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena 48

  • G. Temperatur Antena Semua benda jika temperaturnya 0 K, akan merupakan pemancar noise yang

    spektrumnya sangat lebar, termasuk di kanal frekuensi operasi antena Temperatur antena ( TA ) adalah temperatur yang mewakili antena karena

    menerima daya noise. Jika daya noise yang diketahui antena adalah NR, maka :N

    N

    RA B.k

    NT =

    dengan ,k = konstanta Boltzman = 1 38 10-23 J/oKk konstanta Boltzman 1,38.10 J/ K

    BN = Bandwidth noise system Temperatur antena dapat dihitung dari beberapa kontribusi :

    21 2 = 0 0 SAA d.d.sin).,(T1T dgn, =

    0 0NA d.d.sin).,(G

    A = sudut ruang beam antenaSumber noise adalah :matahari, galaxy,

    GN(,) = pola penguatan normalTS(,) = brigtness temperatur of sourcesharga TS dari clear sky (zenith) sekitar 3oK 5oK

    dari arah horisontal sekitar 100oK - 150oK

    atmosfer, man made (busi, dsb )

    dari arah horisontal sekitar 100 K 150 K dari bumi sekitar 290oK - 300oK

    49TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • H. Kesimpulan Modul 21. Konsep sumber titik berguna dalam lebih memudahkan perhitungan mengenai

    daya terima, pada medan jauh / tempat yang jauh. Antena dianggap sebagai sumber titik karena dimensinya adalah jauh lebih kecil dari jarak antara antena

    i i d i ik b ipengirim dengan titik observasi2. Teorema Resiprositas Carson digunakan untuk membuktikan bahwa karakteristik

    antena sebagai pemancar berlaku juga pada antena sebagai penerima

    3. Hubungan antara daya W dengan rapat daya Pr ,

    W 2rr 2r r4WP = == 0 0 rS r dS.PSd.PW untuk antena isotropis4. Intensitas radiasi adalah daya persatuan sudut ruang, didefinisikan sebagai : y p g, g

    == 4Wr.PU 2r5. Diagram arah menunjukkan karakteristik pancaran antena ke berbagai arah g j p g

    (pattern), pada r konstan, jauh, sebagai fungsi dan 50TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • 6 Rumus rumus untuk gain dan direktivitas

    H. Kesimpulan Modul 2

    6. Rumus-rumus untuk gain dan direktivitas,

    rataRataRadiasiIntensitasMaksimumRadiasiIntensitas

    UoUmD = 2

    2

    EoEm

    PoPm

    44x

    UoUmD ==

    7. Adalah sudut ruang yang mewakili seluruh daya yang dipancarkan, jika intensitas di i i t it di i k i t S l h l h t h

    D.G eff=radiasi = intensitas radiasi maksimum atau Seolah-olah antena memancar hanya dalam sudut ruang B dengan intensitas radiasi uniform sebesar Um W = B.Um

    8 Konsep aperture antena berasal dari anggapan bahwa antena sebagai luas bidang8. Konsep aperture antena berasal dari anggapan bahwa antena sebagai luas bidangyang menerima daya dari gelombang radio yang melaluinya

    { }222

    )XX()RRR(PRV

    PWAperture == X2X Aem

    4D =9. Redaman lintasan transmisi Friis,

    { }2TA2TLr )XX()RRR(PPp ++++ X2X Lp = 32,5 + 20 log fMHz + 20 log rkmp g MHz g km

    51TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena

  • H. Kesimpulan Modul 2

    10.Polarisasi antena menunjukkan karakteristik antena dan merupakan arah orientasi vektor medan listrik yang dibangkitkan saat pemancaran. Rugi karena polarisasi dinyatakan oleh Polarization Loss Factor (PLF),

    ( ) == 22 cosaaPLF rr REr

    Aar

    ( ) == AER cosaaPLFffReE

    r

    11. Temperatur antena menunjukkan kinerja antena terhadap noise termal. Antena yang baik tentunya memiliki tempeatur yang rendah.

    52TE3423 - Antena dan Propagasi - Konsep Dasar Antena