BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Konsep Dasar Antena Antena adalah perangkat yang berfungsi memancarkan atau menerima gelombang elektromagnetik ke atau dari udara. Dalam perencanaan antena harus mempertimbangkan beberapa faktor, diantaranya adalah arah radiasi yang diinginkan, polarisasi yang dimiliki, frekuensi kerja dan bandwith (lebar bidangnya).

Gambar 2.1 Blok Sistem Antena[6] Untuk antena microwave, terutama pada frekuensi diatas 1 GHz penggunaan waveguide, antena luasan, antena-antena microstrip, dan antena celah akan lebih efektif dibanding dengan antena kawat. Karena pada umumnya antena yang demikian mempunyai sifat pengarahan yang baik, gain yang relative tinggi.

5

http://digilib.mercubuana.ac.id/

PERANCANGAN ANTENA QUAD-HORN DENGAN FEEDING MONOPOLE PADA X-BAND

6

Gambar 2.2 Ilustrasi Kerja Antena[6] 2.2 Parameter – parameter Antena Disini akan dibahas parameter-parameter yang digunakan dalam system antena. Parameter yang selalu digunakan dalam system antena adalah pola radiasi, bandwith antena, gain antena, VSWR, dan faktor refleksi. 2.2.1 Pola Radiasi Pola radiasi suatu antena didefinisikan sebagai suatu pernyataan secara grafis yang menggambarkan sifat radiasi suatu antena (pada medan jauh) sebagai fungsi dari arah itu adalah pointing vector, maka ia disebut sebagai Pola Daya (Power Patter).

Gambar 2.3 Sifat Radiasi[6]

UNIVERSITAS MERCU BUANA



7

Gambar 2.4 Ilustrasi Pola Radiasi[6]

Gambar 2.5 Keterangan Pola Radiasi[6] Berdasarkan gambar keterangan pola radiasi : a. Beam utama (main beam) atau lobe utama (main lobe) adalah pancaran utama dari pola radiasi suatu antena. b. Lobe kecil (minor lobes) adalah pancaran-pancaran kecil selain pancaran utama dari pola radiasi antena.




8

c. Lobe sisi (side lobes) adalah pancaran-pancaran kecil yang dekat dengan pancaran utama dari pola radiasi antena. d. Lobe belakang (back lobe) adalah pancaran yang letaknya berlawanan dengan pancaran utama dari pola radiasi antena. e. Titik setengah daya ( Half power point) adalah suatu titik pada pancaran utama yang mempunyai nilai daya separuh dari harga maksimumnya. f. Half Power Beam Width (HPBW) adalah lebar sudut yang memisahkan dua titik setengah daya pada pancaran utama dari pola radiasi, g. Front to back ratio adalah perbandingan antara daya maksimum yang di pancarkan pada lobe utama (main lobe) dan daya pada arah belakangnya. 2.2.2 Bandwith Antena Pemakaian sebuah antena didalam system pemancar atau penerima selalu dibatasi oleh daerah frekuensi kerjanya. Pada range frekuensi kerja tersebut antena dituntut harus dapat bekerja dengan efektif agar ia dapat menerima atau memancarkan gelombang yang mengandung band frekuensi tertentu. Pengertian harus dapat bekerja dengan efektif disini adalah distribusi arus dan impedansi dari antenna pada range frekuensi tersebut benar-benar belum banyak mengalami perubahan yang berarti. Sehingga pola radiasi yang sudah direncanakan serta VSWR yang dihasilkannya masih belum keluar dari batas yang diijinkan. Lebar band frekuensi atau dikenal sebagai bandwith antena adalah range frekuensi kerja dimana antena masih dapat bekerja secara efektif.




9

Gambar 2.6 Bandwith Pada Antena Suatu misal sebuah antena bekerja pada frekuensi tengah sebesar 𝑓𝑐 , namun ia masih dapat bekerja dengan baik pada frekuensi 𝑓1 (dibawah 𝑓𝑐 ) sampai dengan 𝑓𝑢 (diatas 𝑓𝑐 ), maka lebar bandwidth dari antena itu adalah (𝑓𝑢 − 𝑓1 ). Tetapi apabila dinyatakan dalam prosen, bandwidth antena tersebut adalah : 𝐵𝑊 =

𝑓𝑢 −𝑓1 𝑓𝑐

𝑥100% …………………………................... (2.1)

Bandwith yang dinyatakan dalam prosen seperti ini biasanya digunakan untuk menyatakan bandwith antena-antena yang memiliki band sempit (narrow band). Selain itu juga bandwith dapat pula dinyatakan dalam bentuk : 𝐵𝑊 = 𝑓𝑢 − 𝑓𝐿 …………………………………………… (2.2) Sedangkan untuk menyatakan bandwith antena band lebar (broadband) biasanya digunakan definisi ratio perbandingan antar batas frekuensi atas dan frekuensi bawah. 𝐵𝑊 =

𝑓𝑢 𝑓1

…………………………………………………. (2.3)

Suatu antena digolongkan sebagai antena broadband, apabila impedansi dan pola radiasi dari antena itu tidak mengalami perubahan yang berarti




10

𝑓

untuk 𝑓𝑢 ≥ 2. Batasan yang digunakan untuk mendapatkan 𝑓𝑢 dan 𝑓1 adalah 1

ditentukan oleh harga VSWR = 2. Bandwith antena sangat dipengaruhi oleh luas penampang konduktor yang digunakan serta susunan fisiknya (bentuk geometrisnya). Misalnya pada antena dipole, antena tersebut akan mempunyai bandwith yang semakin lebar apabila konduktor yang digunakannya semakin besar. Demikian pula pada antena yang mempunyai susunan fisik smoth, biasanya antena tersebut akan menghasilkan pola radiasi dan implementasi masuk yang berubah secara smoth terhadap perubahan frekuensi (misalnya pada antenna bionical, log periodic dan sebagainya). Selain itu, pada jenis antenna gelombang berjalan (traveling waves) ternyata dijumpai lebih lebar range frekuensi kerjanya daripada antena resonan. 2.2.3 Gain Antena Ketika antena digunakan pada suatu sistem, biasanya lebih tertarik pada bagaimana efisien suatu antena untuk memindahkan daya yang terdapat pada terminal input menjadi daya radiasi. Untuk menyatakan ini, power gain (gain) didefinisikan sebagai 4𝜋 kali rasio dari intensitas pada suatu arah dengan daya yang diterima antena, dinyatakan dengan : 𝐺(𝜃, ∅) = 4𝜋

𝑈(𝜃,∅) 𝑃𝑚

……………………………………..……….. (2.4)

Definisi ini tidak termasuk losses yang disebabkan oleh ketidaksesuaian impedansi (impedance mismatch) atau polarisasi. Harga maksimum dari gain adalah harga maksimum dari intensitas radiasi atau harga maksimum dari persamaan (2.4), sehingga dapat dinyatakan kembali : 𝑈

𝐺 = 4𝜋 𝑃𝑚 ………………………………………………… (2.5) 𝑚

Jadi gain dapat dinyatakan sebagai suatu fungsi dari 𝜃 dan 𝜙, dan juga dapat dinyatakan sebagai suatu harga pada suatu arah tertentu. Jika tidak ada




11

arah yang ditentukan dan harga power gain tidak dinyatakan sebagai suatu fungsi dari 𝜃 dan 𝜙, diasumsikan sebagai gain maksimum. 2.2.4 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) VSWR adalah perbandingan antara amplitude gelombang berdiri (standing wave) maksimum (|V|max) dengan minimum (|V|min). Perbandingan antara tegangan yang direfleksikan dengan yang dikirimkan disebut sebagai koefisien refleksi tegangan (Γ) yaitu : Γ=

𝑉0− 𝑉0+

𝑍 −𝑍

= 𝑍𝐿+𝑍0 …………………………………………. (2.6) 𝐿

0

Yang secara logaritma dapat dihitung dengan : Γ𝑑𝐵 = 20log |𝑟| ……………………………………….. (2.7) Dimana 𝑍𝐿 adalah impedansi beban (load) dan 𝑍0 adalah impedansi lossless. Koefisiensi refleksi tegangan (Γ) memiliki nilai kompleks, yang mempresentasikan besarnya magnitude dan fasa dari refleksi. Untuk beberapa kasus yang sederhana, ketika bagian imajiner dari (Γ) adalah nol, maka : Γ = −1 : refleksi negative maksimum, ketika saluran terhubung singkat. Γ = 0 : tidak ada refleksi, ketika saluran dalam keadaan matched sempurna. Γ = +1 : refleksi positif maksimum, ketika saluran dalam rangkaian terbuka. Dimana untuk menentukan nilai VSWR yaitu : 𝑉𝑆𝑊𝑅 =

|𝑉|𝑚𝑎𝑥 |𝑉|𝑚𝑖𝑛

1+|Γ|

= 1−|Γ| ……………………………………. (2.8)

Kondisi yang paling penting adalah ketika VSWR bernilai 1 (S = 1) yang berarti tidak ada refleksi ketika saluran dalam keadaan matching (sempurna). Namun kondisi ini pada praktiknya sulit untuk didapatkan. Oleh UNIVERSITAS MERCU BUANA



12

karena itu nilai standar VSWR yang diijinkan untuk fabrikasi antena adalah VSWR ≤ 2, dan bila VSWR ≥ 2 maka return loss yang dihasilkan besar dan daya yang diterima antena 0 (feedback). Dalam aplikasinya sebuah antena sering dianggap telah memiliki kinerja refleksi yang bagus jika faktor refleksinya Γ𝑑𝐵 ≤ −10𝑑𝐵 atau | Γ| ≤ 0,316 (10% energinya direfleksikan kembali ke pemancar) dan VSWR<1,92.

Gambar 2.7 Faktor refleksi antena yang memiliki frekuensi kerja yang sempit. (Kiri : secara linier , kanan : dalam logaritma)[1] Gambar 2.7 menunjukkan hasil pengukuran faktor refleksi sebuah antena monopole yang dirancang pada frekuensi 2,45 GHz. VSWR dari antena ini ditampilkan pada gambar 2.8.

Gambar 2.8 Rasio gelombang tegangan berdiri (voltage standing wave ratio)[1]




13

2.2.5 Faktor Refleksi (𝑺𝑰𝑰 ) Faktor refleksi (return loss) adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan. Return loss dapat terjadi karena adanya dikontinuitas diantara saluran transmisi dengan impedansi masukan beban (antena). Pada rangkaian gelombang yang memiliki diskontinuitas (mismatched), besarnya return loss bervariasi tergantung pada frekuensi yang ditunjukkan. Untuk menentukan return loss dengan menggunakan rumus berikut : (𝑆𝐼𝐼 ) = 20 log 10 |Γ| ………….……………………. (2.9) Nilai dari return loss yang baik adalah 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. 2.3 Pengertian Waveguide Waveguide adalah saluran tunggal yang berfungsi untuk menghantarkan gelombang elektromagnetik (microwave) dengan frekuensi 300 MHz – 300 GHz. Dalam kenyataannya, waveguide merupakan media transmisi yang berfungsi memandu gelombang pada arah tertentu. Secara umum waveguide dibagi menjadi tiga yaitu, yang pertama adalah Rectanguler Waveguide (waveguide dengan penampang persegi) dan yang kedua adalah Circular Waveguide (waveguide dengan penampang lingkaran), dan Ellips Waveguide (waveguide dengan penampang ellips) seperti ditunjukkan pada Gambar 2.9. Dalam waveguide diatas mempunyai dua karakteristik penting, yaitu : UNIVERSITAS MERCU BUANA



14

1. Frekuensi cut-off, yang ditentukan oleh dimensi waveguide. 2. Mode gelombang yang ditransmisikan, yang memperlihatkan ada tidaknya medan listrik atau medan magnet pada arah rambat.

Gambar 2.9 Jenis Waveguide[1] Faktor-faktor dalam pemilihan waveguide sebagai saluran transmisi antara lain: 1. Band frekuensi kerja, tergantung pada dimensi. 2. Transmisi daya, tergantung pada bahan. 3. Rugi-rugi transmisi, tergantung mode yang digunakan. Pemilihan waveguide sebagai pencatu karena pada frekuensi diatas 1 GHz, baik kabel pair, kawat sejajar, maupun kabel koaksial sudah tidak efektif lagi sebagai media transmisi gelombang elektromagnetik. Selain efek radiasinya yang besar, redamannya juga semakin besar. Pada frekuensi tersebut, saluran transmisi yang layak sebagai media transmisi gelombang

elektromagnetik

(microwave)

adalah

waveguide.

Waveguide

merupakan konduktor logam (biasanya terbuat dari brass atau aluminium) yang berongga didalamnya, yang pada umumnya mempunyai penampang berbentuk persegi (rectangular waveguide) atau lingkaran (circular waveguide).




15

Saluran ini digunakan sebagai pemandu gelombang dari suatu sub system ke sub system yang lain. Pada umumnya di dalam waveguide berisi udara yang mempunyai karakteristik mendekati ruang bebas. Sehingga pada waveguide persegi bidang H medan listrik E harus ada dalam waveguide pada saat yang bersamaan harus nol dipermukaan dinding waveguide dan tegak lurus. Sedangkan medan H juga harus nol dipermukaan dinding waveguide. Dikatakan mode TE (Transverse Electric) karena hanya komponen medan listrik yang tegak lurus terhadap arah propagasi. Bentuk pandu gelombang (waveguide) yang digunakan sebagai media pemandu gelombang elektromagnetik pada antena horn rectangular adalah pandu gelombang yang berbentuk persegi (rectangular waveguide). Dimensi x, y dan z sebuah pandu gelombang persegi dapat dilihat pada gambar 2.10.

Gambar 2.10 Pemandu Gelombang Persegi (Waveguide)[2] Ukuran pandu gelombang kotak disesuaikan dengan frekuensi kerja antena. Agar gelombang dapat menjalar di dalam pandu gelombang kotak maka frekuensi kerja antena harus lebih besar dari frekuensi cut-off pandu gelombang. 2.4 Antena Horn Antena horn merupakan antena yang paling banyak dipakai dalam system komunikasi gelombang mikro. Antena ini ada dan mulai digunakan pada tahun 1800-an. Antena ini mempunyai gain yang tinggi, VSWR yang rendah, lebar pita (bandwidth) yang relative besar, tidak berat, dan mudah dibuat. Berdasarkan




16

bentuk luasannya, antena horn diklasifikasikan dalam dua jenis (lihat Gambar 2.11a dan 2.11b) yaitu antena horn persegi bidang-H (rectangular horn antena) dan antena horn kerucut (conical horn antena).

Gambar 2.11 (a) Antena horn persegi bidang-H, (b) Antena horn kerucut[1] Antena horn digunakan secara luas, diantaranya sebagai elemen penerima untuk radio astronomi, tracking satelit, serta sebagai pencatu pada reflector antena parabola. Jenis antena horn yang sering dipakai dalam praktek adalah antena horn persegi bidang-H, karena itu dalam bab ini akan dijelaskan karakteristik dari antena horn jenis persegi bidang-H, khususnya mengenai pola radiasi, factor penguatan dan keterarahannya. Horn dapat dianggap sebagai bumbung gelombang yang dibentangkan sehingga gelombang-gelombang didalam bumbung tersebut menyebar menurut suatu orde tertentu dan akan menghasilkan suatu distribusi medan melalui mulut horn sehingga dapat dianggap sebagai sumber radiasi yang menghasilkan distribusi medan melalui suatu luasan tangkap. Amplitudo dan fase medan pada bidang mulut horn tergantung pada jenis dan mode gelombang catu yang masuk ke horn melalui bumbung gelombang dan tergantung pada sifat-sifat horn. Karakteristik medan-medan radiasi misalnya : pola radiasi, factor penguatan, keterarahan dan sebagainya sangat ditentukan oleh dimensi antena horn, seperti panjang horn R, lebar a dan tinggi b atau ukuran-ukuran aperture.




17

2.4.1 Antena Horn Persegi Ada tiga macam antena horn persegi bidang-H seperti ditunjukkan (lihat gambar 2.12). Antena horn ini dicatu melalui bumbung gelombang yang dindingnya melebar. Untuk bumbung gelombang dengan mode domain, bidang-E berada dibagian vertical, sedangkan bidang-H berada dibagian horizontal. Antena horn yang mengalami pelebaran pada bidang yang lebar serta bidang yang sempit tidak mengalami perubahan dinamakan antena horn persegi bidang-H. Dan sebaliknya, jika antena horn ini mengalami pelebaran pada bidang yang sempit dinamakan sebagai antena horn persegi bidang-E. Jika kedua bidang antena mengalami pelebaran maka disebut sebagai antena horn persegi bidang-H.

Gambar 2.12 Antena Horn Persegi[1] 2.4.2 Antena Quad-Horn Pyramid Antena Quad-Horn Pyramid dapat dirancang suatu antena horn yang dapat bekerja secara optimum. Ada beberapa ketentuan yang harus diperhatikan dalam perencanaan antena tersebut :




18

1. Antena quad-horn pyramid ini dicatu dengan rectangular waveguide (pandu gelombang yang berbentuk persegi) tipe WR90 dengan ukuran a = 2,286 cm dan b = 1,016 cm. 2. Antena ini akan direncanakan dalam keadaan optimum, artinya ukuran dari antena ini mampu menghasilkan gain yang maksimum dengan persamaan berikut ; Geometri dari antena horn pyramid dapat ditunjukkan pada Gambar 2.13. Sedangkan bentuk dan konstruksi antena ini dapat ditunjukkan pada Gambar 2.14 berikut ini.

Gambar 2.13 Antena Horn Pyramid

Bidang-E




19

Bidang-H Gambar 2.14 Konstruksi Antena Persegi bidang-H dan E[1] Mulut dari antena ini melebar ke arah medan magnetnya (H) dengan pelebaran dimensi ini 𝑎1 . Panjang antena dari ‘Virtual Apex’ ke bidang aperture dinyatakan dengan R. Antena ini dicatu oleh pandu gelombang persegi bidang-H (rectangular waveguide) dengan dimensi penampang a x b (a = panjang penampang, b = lebar penampang). Direktivitas antena ini berbanding lurus dengan pengarahan radiasi dari antena horn persegi bidang-H bidang magnet (H). Dengan meninjau sebuah antena horn dengan bagian longitudinal pada Gambar 2.14, maka persamaan-persamaan yang berkaitan dengan bidang H dan E pada gambar 2.13 adalah sebagai berikut : 3𝐺 2 𝑥𝜆4

𝑎1 = 32𝜋2 𝑥( 𝜀

𝐴𝑃

)2

…………………………………….. (2.10)

Dengan metode numeric dapat dirumuskan dengan nilai : 𝑎1 = 0.45𝑥𝜆𝑥√𝐺 …………………………………..… (2.11) Kemudian menentukan besaran b1, ρ2,ρH,ρ1,ρE,RH, RE 𝐺𝑥𝜆2

𝑏1 = 0,51𝑥4𝑥𝜋𝑥𝑎 ……………………………………… (2.12) 1




20

𝑎2

𝜌2 = 3𝜆1 ……………………………………………… (2.13) 2

𝑎

𝜌𝐻2 = 𝜌22 + ( 21 ) ………………………………….… (2.14) ( 𝑏1 )2

𝜌1 =

…………………………………………. (2.15)

2𝜆

2

𝑏

𝜌𝐸2 = 𝜌12 + ( 21 ) …………………………….….… (2.16) 𝑅𝐻 = 𝑅𝐸 =

𝑎𝑎 −𝑎 𝑎1 𝑏1 −𝑏 𝑏1

𝑥𝜌2 ………………….………………… (2.17)

𝑥𝜌1 …………………………………….. (2.18)

Pada persegi bidang medan magnet (bidang H), direktivitas antena ini dinyatakan pada persamaan berikut : 𝐷𝐻 =

4𝜋𝑏𝜌2 𝑎1 𝜆

. 𝑥{𝐶(𝑢) − 𝐶(𝑣)]2 + [𝑆(𝑢) − [𝑆(𝑣)]2 } ……. (2.19)

Dengan pelebaran dimensi padu gelombang kearah medan magnet (H)

𝑢=

𝑣=

1 √2

(

1 √2

√𝜆𝜌2

(

𝑎1

√𝜆𝜌2 𝑎1

+

𝑎1 √𝜆𝜌2

+

) …………………………….. (2.20)

𝑎1 √𝜆𝜌2

) …………………………… (2.21)

Pada arah persegi bidang medan listrik (bidang E), direktivitas antena ini dinyatakan pada persamaan berikut : 𝐷𝐸 =

4𝜋𝑎𝜌1 𝑏1 𝜆

. 𝑥{𝐶(𝑢) − 𝐶(𝑣)]2 + [𝑆(𝑢) − [𝑆(𝑣)]2 } ….. (2.22)

Dengan pelebaran dimensi padu gelombang ke arah medan listrik (E)




𝑢=

𝑣=

1 √2

1 √2

(

√𝜆𝜌1

(

𝑏1

√𝜆𝜌1 𝑏

+

+

𝑏1 √𝜆𝜌1

21

) ………………………………. (2.23)

𝑏1 √𝜆𝜌1

) ………………………..…….. (2.24)

C(x) dan S(x) merupakan integral Fresnel yang didefinisikan seperti pada persamaan berikut ini : 𝜋𝑡 2

𝑥

𝐶(𝑥) = ∫0 cos ( 𝑥

2

𝜋𝑡 2

𝑆(𝑥) = ∫0 sin (

2

) 𝑑𝑡 ………………………….. (2.25)

) 𝑑𝑡 ………………….............. (2.26)

2.5 Studi Literatur Ada tiga studi literatur antena horn yang penulis pelajari dan menjadi referensi untuk tugas akhir ini yaitu : 1. Hidayah, Ifa. Pramono, Yono Hadi. 2009. Prototipe Antena Bi-Horn Dengan Dua Arah Radiasi Dan Satu Feeding Monopole Beroperasi Pada Frekuensi 2,4GHz. Yogyakarta : Seminar Nasional Informatika 2009. Sebuah prototipe antena bi-horn dengan dua arah radiasi menggunakan feeding monopole beroperasi pada frekuensi 2,4GHz. Struktur dimensinya dibagi menjadi 3 bagian, yang mana seluruh struktur fabrikasinya dari plat Aluminium

dengan

ketebalan

2mm.

Ukuran

volume

waveguide

12𝑥6,1𝑥12𝑐𝑚3 yang tertanam diantara feeding aperture horn. Kedua struktur antena horn serupa dengan masing-masing horn memiliki aperture depan dengan lebar 50𝑥38 𝑐𝑚2 dan panjang 57cm. Total panjang seluruh strukturnya sekitar 127cm. Feeding monopole dibuat oleh copper bar dengan diameter 3mm UNIVERSITAS MERCU BUANA



22

dan sepanjang 3 cm yang disolder pada ujung N-female connector. Antena ini menguntungkan dapat diterapkan untuk komunikasi wi-fi (AERONET) terutama di stasiun repeater antara titik-titik akses ke- atau WDS dengan hanya menggunakan satu radio dengan frekuensi 2.4GHz untuk mencapai jarak yang lebih jauh. Berikut struktur geometri antena bi-horn :

Gambar 2.15 Struktur Geometri Antena Bi-Horn[2] Ukuran dimensi dalam pandu gelombang yang digunakan adalah panjang 11,8 cm dan lebar 5,9 cm. Ukuran ini sudah memenuhi syarat supaya gelombang dapat menjalar dalam pandu gelombang. Sedangkan ketebalan dari pandu gelombang tidak berpengaruh pada propagasi. Dimensi pandu gelombang ditunjukkan pada Gambar 2.16.

Gambar 2.16 Dimensi Pandu Gelombang[2] Hasil pengukuran Return Loss dan VSWR dengan menggunakan Network Analyzer dengan tipe HP 8753 ES yang mempunyai sumber gelombang dengan frekuensi antara 0,3 – 6000 MHz dapat dilihat dalam Gambar 2.17 dan Gambar 2.18. Sedangkan gambar 2.19 adalah hasil pola




23

radiasi dua arah main lobe pada 00 dan 1800 baik bidang E (vertical) maupun bidang H (horizontal).

Gambar 2.17 Grafik Return Loss Pengukuran Network Analyzer

Gambar 2.18 Grafik VSWR Pengukuran Network Analyzer

Gambar 2.19 Pola Radiasi pada 2,4GHz Bidang E vertical (Biru) dan Bidang H Horisontal (Merah) UNIVERSITAS MERCU BUANA



24

Pada gambar 2.17 dan 2.18 untuk menentukan lebar pita frekuensi (bandwith) diambil frekuensi yang memiliki nilai VSWR antara 1-2. Semakin mendekati nilai 1, maka daya sinyal yang dipancarkan keruang bebas akan semakin besar. Dari hasil pengukuran lebar pita frekuensi dibawah 1932 MHz dan diatas 2770 MHz antena tidak dapat bekerja dengan baik. Pada gambar 2.19 nilai daya sebsar 69 dB dan 37 dB juga ditunjukkan ketika berada pada posisi 1800 . Hal ini dikarenakan bentuk antena Bi-Horn yang simetris sehingga pada arah yang berkebalikan akan menunjukkan besar daya yang sama. Besarnya HPBW pada pola radiasi horizontal sekitar 220 dan HPBW pada pola radiasi vertical sekita 1800 . 2. Mallahzadeh, A.R. Dastranj, dan A.A. Hassani, H.R. 2008. Dual-Polarized Double-Ridged Horn Antenna For Wideband Applications. Tehran, Iran : Progress In Electromagnetics Research B, Vol. 1, 67-80. Antena horn ini menggunakan 2 tipe polarisasi dengan dipasangnya 2 horn pada 2 sisi corong antena tersebut. Antena ini dengan dual-polarization secara luas digunakan dalam komunikasi system seperti ECM dan DF sistem. Dalam antena ini terdapat double-ridged dengan polarisasi ganda dengan menggunakan frekuensi 8-18 GHz. Secara umum antena horn dengan dualridged hanya memiliki 1 polarisasi di dalam frekuensi kerja. Oleh karena itu didalam antena ini perancang penambahkan five layer polarizer untuk memberikan 2 polarisasi dalam suatu frekuensi kerja. Dalam rangka mencapai polarisasi ganda strip lebar, strip spasi dan lapisan jarak yang dioptimalkan.




25

Gambar 2.20 Model Antena Double-Ridged Horn[4]

Gambar 2.21 Geometri Antena Double-Ridged Horn[4]

Gambar 2.22 Konfigurasi Ridged[4] Software CST digunakan untuk analisis antena yang dirancang. Berikut hasil simulasi dari dual-polarized DRH.




26

Gambar 2.23 VSWR Antena dual-polarized DRH

Gambar 2.24 Pola Radiasi Antena dual-polarized DRH pada x-y di 8GHz. (a) Pola 𝐸𝜃 , (b) Pola 𝐸𝜑




27

Gambar 2.25 Pola Radiasi Antena dual-polarized DRH pada y-z di 8GHz. (a) Pola 𝐸𝜃 , (b) Pola 𝐸𝜑

Gambar 2.26 Pola Radiasi Antena dual-polarized DRH pada x-y di 12GHz. (a) Pola 𝐸𝜃 , (b) Pola 𝐸𝜑




28

Gambar 2.27 Design Gain Antena Horizontal dan Vertical VSWR antena ditunjukkan pada Gambar 2.23, dimana maksimum nilai VSWR kurang dari 2. Pattern antena untuk bidang x-y

dan bidang y-z

frekuensinya bervariasi (8, 13, 18 GHz) ditunjukkan pada Gambar 2.24 – 2.26. Berdasarkan gambar tersebut, antena diusulkan memiliki kinerja yang baik untuk aplikasi dual-polarized. 3. Dehdasht-Heydari, R. Hassani, H.R. dan Mallahzadeh, A.R. 2008. Quad Ridged Horn Antenna For UWB Applications. Tehra, Iran : Progress In Electromagnetics Research, PIER 79, 23-38. Antena horn ini menggunakan quad-ridged pada 4 sisi dalam aperture antena horn. Berdasarkan ≤ 2,6 , dengan lebar pita untuk aplikasi UWB 818GHz. Antena jenis ini paling cocok digunakan untuk sistem radar dan aplikasi gelombang mikro dengan gain yang didapatkan 10,5 – 13 dB. Metode penelitian pada antena ini adalah dengan pembuatan dari 3 tahap bagian horn antena. Dengan tahapan sebagai berikut : 1. Design quadruple-ridged square waveguide




29

2. Pembuatan square shorting plate 3. Pembuatan flare section of the horn dengan tapered quadrupleridges.

Gambar 2.28 Quad-Ridged Horn Antena[5]

Gambar 2.29 Simulasi VSWR Memiliki 𝑉𝑆𝑊𝑅 ≤ 2,6 selama rentang frekuensi dari 8-18GHz. Dari angka-angka tersebut jelas bahwa VSWR awalnya (sekitar 8GHz) mulai dari 2,6 dan sekitar 8,3GHz mencapai dibawah 2,4, yaitu band yang diperlukan 818GHz secara efektif dibawah VSWR 2,4. UNIVERSITAS MERCU BUANA


BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents