BAB II TINJAUAN TEORITIS

Bab II Tinjauan Teoritis

BAB II

TINJAUAN TEORITIS

2.1

Tinjauan Pustaka Perangkat elektronik atau perangkat komunikasi dapat saling berhubungan

diperlukan antena yang menggunakan frekuensi baik sebagai pemancar ataupun

penerima. Sebuah antena merupakan bagian penting dari suatu pemancar atau

penerima yang berfungsi untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik ke ruang bebas dan perangkat pada blok sistem komunikasi.

Antena pemancar TV yang beredar di pasaran banyak jenisnya dengan

pola radiasi yang meliputi unidirectional dan omnidirectional serta dengan

polarisasi linear dan circular. Antena pemancar TV dapat bekerja pada band VHF dan UHF. UHF (Ultra High Frequency) merupakan frekuensi yang berpengaruh dalam kualitas tayangan yang maksimal jika jarak antena pada stasiun pemancar cukup jauh. Untuk itulah pada proyek akhir ini akan dirancang antena pada antena dipol yang secara keseluruhan merupakan antena induk dari jenis-jenis antena kawat linear yang bentuknya sederhana karena terdiri dari dua kawat dengan arus dan arah pada setiap kawat akan sama besar. Selain itu, antena dipol ini dirancang untuk mendapatkan pola radiasi secara sektoral dan polarisasi linear yang beropersi pada band UHF yang merupakan frekuensi kerja dari stasiun pemancar televisi.

2.2

Antena Reflektor Antena reflektor memantulkan kekuatan radiasi dengan memanfaatkan

bidang atau kawat konduktor yang diradiasikan oleh elemen radiasi. Media pemantul ini berinteraksi antara sumber energi dan pantulannya menghasilkan konsentrasi radiasi direksional. Pada Gambar-1 merupakan bentuk umum dari antena corner-reflector dengan elemen pemantul-nya berupa dua buah bidang konduktor yang berpotongan dan membentuk sudut  . Sudut  bertujuan untuk memperoleh ketajaman radiasi.

Tiara Fitrina, 091331063 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012

6


Gambar 1. Antena Pemantul Sudut

Pada Gambar-2a antena reflektor menggunakan antena dipol sebagai

elemen radiasi dengan elemen pantul berupa bidang konduktor, sedangkan

Gambar-2b elemen pemantulnya berupa sebuah kawat konduktor.

Gambar 2. Antena reflektor: (a) pemantul bidang (b) pemantul garis

Dengan sebuah bidang pemantul pada antena pemantul bidang datar terlihat adanya peningkatan gain. Kraus mengembangkan teorinya bahwa apabila bidang pantul dilipat dengan sudut 90 , secara teoritis akan diperoleh tiga buah bayangan elemen radiasi dan diperoleh gain yang lebih tinggi lagi yang diperlihatkan pada Gambar-3.

Gambar 3. Antena Reflektor dengan Sudut 90

Gambar-4 mengilustrasikan sketsa antena pemantul sudut secara umum dengan sudut lipat  dan elemen radiasinya sebuah antena dipol  2 . Apabila


7


sudut lipat dibuat 90 (Gambar-5.9), maka antena ini disebut antena pemantul

sudut- 90 (square corner reflector).

Gambar 4. Kontruksi antena sudut pantul

Dalam menganalisa antena ini terdapat tiga buah elemen antena bayangan dan

elemen antena radiasi itu sendiri seperti diperlihatkan pada Gambar-5. Elemen antena radiasi (1) sefasa dengan elemen antena bayangan (3), tetapi berbeda fasa 180 dengan elemen bayangan (2) dan (4). Keempat elemen ini dijumlahkan

terhadap medan jauh dan diperoleh medan radiasi total[8].

Gambar 5. Elemen Antena Radiasi dan Tiga Elemen Bayangan

Persaman untuk elemen antena radiasi dan tiga elemen bayangannya[8]: E( )  A  F ( )  [cos(  S cos  )  cos(  d sin  )]

(1)

dimana A  konstanta F ( ) 

cos[( / 2) cos  ]  sin 

pola elemen dipol  2

[cos(  S cos  )  cos(  d sin  )]  faktor susun ternormalisir

Persamaan antena reflektor [2]:  Lebar (l): 𝑙 = 2𝑠


(2)

8


 Tinggi (h):

𝜆

𝑕 = 1.2 𝑠 𝑑 1.5 > 2

(3)

 Jarak feed element ke vertex (s):

𝜆

𝜆

𝑠 = 3 𝑑𝑎𝑛 2 3

𝜆 3

2

< 𝑠 < 23

(4)

 Jarak antar kawat (𝑔)

𝜆

𝑔 ≤ 10

(5)

2.2.1 Teori Bayangan

Untuk mengetahui persamaan pola radiasi dan impedansi pada antena

reflektor dengan sudut 90° dapat dianalisis dengan menggunakan teori bayangan. Dipol pencatu yang dicerminkan oleh reflektor yang berperan sebagai groundplane berdasarkan teori bayangan dimana tanah digunakan sebagai konduktor sempurna dengan luas  . Antena di atas tanah dianggap sebagai susunan dua buah antena, yaitu antena sesungguhnya dan antena bayangannya. Linier dipol paralel dengan ground plane ekuivalen pada dua dipol, dimana keduaduanya paralel satu sama lain dengan jarak 2h dan memiliki phasa yang berkebalikan memiliki tinggi h diatas tanah. Kedua dipol berbeda fasa 180 yang diperlihatkan pada teori bayangan pada Gambar-6 dan Gambar-7 [2][9].

Gambar 6. Dipol Vertikal Diatas Ground Plane

Gambar 7. Dipole Horizontal Diatas Ground Plane


9


2.2.2 Impedansi Input Antena Reflektor

Impdeansi input antena reflektor berdasarkan

Krauss pada Gambar-8

merupakan kurva tahanan radiasi antena dipol  2 sebagai fungsi dari S untuk lipat 60, 90, dan 180 . sudut

Gambar 8. Kurva Tahanan Radiasi Krauss

2.3

Antena Dipol 𝝀/𝟐 Antena dipol merupakan antena dengan arus yang mengalir pada setiap

kawat akan sama besar dan arahnya juga sama yang terdiri dari dua konduktor logam batang atau kawat tembaga. Bentuk antena dipol dengan panjang L dan distribusi arus antena dipol diperlihatkan pada Gambar-9:

Gambar 9. (a) Antena Dipol saat L (b) Distribusi Arus Antena Dipol


10


Persamaan secara matematis distribusi arus antena dipol[8]:

 L  I ( z )  I m sin     z    4

Dimana  

z 



(6)

4

2

(7)



Antena dipol sebagai pemancar akan dihubungkan ke sumber tegangan

dan sebagai penerima akan dihubungkan pada beban. Antena dipol bersifat omnidireksional yang menyebarkan energinya ke semua bidang. Antena dipol sering digunakan pada aplikasi TV atau radio broadcast. Medan radiasi yang dihasilkan antena dipol λ/2 diperoleh dengan mensubstitusikan L   2 . Persamaan

secara matematis[8]: 𝑔 ( ,  ) 

cos[( / 2) cos  ] sin 

(8)

Pola radiasi dari antena dipol 𝜆/2 seperti pada Gambar-10 dengan HPBW = 78 :

Gambar 10. Pola Radiasi Antena Dipol 𝝀/𝟐 (a) Bidang x-y (b) Bidng z-y

2.4

Perkalian Polar Persamaan polaradiasi yang dihasilkan dari array factor untuk sudut 90°:

a. Untuk persamaan array factor secara matematis[8]: f 𝜃, 𝜙 = 𝑐𝑜𝑠 𝛽𝑑𝑆𝑖𝑛𝜃𝑆𝑖𝑛𝜙 − 𝑐𝑜𝑠 𝛽𝑑𝑆𝑖𝑛𝜃𝐶𝑜𝑠𝜙 𝑔 𝜃, 𝜙 =

(9)

𝜋 2

𝑐𝑜𝑠 ( 𝑥 𝑐𝑜𝑠𝜃 )

(10)

𝑠𝑖𝑛𝜃

𝐹 𝜃, 𝜙 = 𝑓 𝜃, 𝜙 × 𝑔 𝜃, 𝜙 𝐹 𝜃, 𝜙 = 𝑐𝑜𝑠 𝛽𝑑𝑠𝑖𝑛𝜃𝑠𝑖𝑛𝜙 − 𝑐𝑜𝑠 𝛽𝑑𝑠𝑖𝑛𝜃𝑐𝑜𝑠𝜙


(11) 𝑐𝑜𝑠

𝜋 2

𝑥 𝑐𝑜𝑠𝜃

𝑠𝑖𝑛𝜃

(12)

11


b. Untuk persamaan pola radiasi reflektor secara matematis[8]:

H-plane : 𝜃 = 900

𝐹 𝜃, 𝜙 = 𝑐𝑜𝑠 𝛽𝑑𝑠𝑖𝑛𝜙 − 𝑐𝑜𝑠 𝛽𝑑𝑐𝑜𝑠𝜙

(13)

E-plane: 𝜙 = 900

𝐹 𝜃, 𝜙 = 𝑐𝑜𝑠 𝛽𝑑𝑠𝑖𝑛𝜃 ×

𝑐𝑜𝑠

𝜋 2

𝑥 𝑐𝑜𝑠𝜃

𝑠𝑖𝑛𝜃

(14)

2.5

Balun Penggabungan antara media balance dengan media unbalanced diperlukan

teknik penyesuai impedansi yang menyeimbangkan sistem balance dangan yang unbalanced. Teknik yang digunakan dalam penggabungan tersebut yaitu teknik balun. Pada teknik balun, penggabungan dilakukan dengan menghubung singkat arus yang akan mengalir kearah ground. Gambar-11 menunujukkan sistem balun:

Gambar 11. Sistem Balun

Antena dipol λ/2 mempunyai bentuk balance dimana lengan sebelah kiri dan kanan mempunyai panjang yang sama sehingga sifat dari saluran transmisi yang dihubungkan pada antena dipol λ/2 berupa kabel coaxial adalah unbalance. Arus yang mengalir dari coaxial ke antena impedansinya tidak match maka sistem balun dapat memblok arus yang tidak match tersebut agar impedansinya menjadi match. Dengan adanya teknik penyesuai impedansi tersebut bertujuan mencegah kerusakan pemancar akibat daya pantulan dari antena dan agar terjadi transfer daya maksimum dari saluran transmisi ke antena.


12

BAB II TINJAUAN TEORITIS

Recommend Documents