Revisi September 2001
Modul 1 EE 3253a Sistem Antena
Pendahuluan Oleh : Nachwan Mufti Adriansyah, ST
Modul 1 Pendahuluan • A. Latar belakang, definisi & review elektromagnetika
page 3
• B. Bagaimana antena bekerja ?
page 7
• C. Dipole pendek
page 9
• D. Konsep medan dekat dan medan jauh
page 17
• E. Diagram arah
page 19
• F. Tahanan pancar
page 21
• G. Berbagai terminologi
page 26
• H. Pengenalan macam-macam antena
page 29
• I. Kesimpulan modul I
page 32
Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
2
A. Latar Belakang Sejarah Sejarah telekomunikasi listrik dimulai secara ‘resmi’ pertamakali saat tahun 1938 SFB Morse berhasil melakukan hubungan telegrap sejauh 16 km. Hingga telekomunikasi mencapai bentuk canggihnya sekarang, telekomunikasi telah melalui sejarah panjang eksperimen dan riset bidang fisika dan matematika James Clerk Maxwell menemukan fenomena arus pergeseran yang menjadi dasar ilmu radiasi pada tahun 1864 melalui suatu manipulasi matematis diferensial. Tahun 1873, dia menunjukkan bahwa cahaya termasuk dalam kelompok gelombang EM dalam papernya , “A Treatise on Electricity and Magnetism”. Heinrich Rudolph Hertz mendemonstrasikan sistem gelombang EM tanpa kabel pertamakali tahun 1886 dengan menggunakan dipole λ/2. Pada 1890, dia mempublikasikan catatannya tentang elektrodinamika, dan melakukan penyederhanaan persamaanpersamaan elektromagnetika Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
3
A. Latar Belakang Sejarah Bulan Mei 1895, pesan telegrap yang pertama berhasil ditransmisikan, diterima, dan diterjemahkan melalui eksperimen ilmuwan Rusia yang brillian bernama Alexander Popov. Pesan dikirimkan dari kapal perang Rusia sejauh 30 mil menuju laboratoriumnya di St. Petersburg, Rusia. Sayang sekali bahwa eksperimen tersebut sangat dirahasiakan sehingga sebutan “Bapak Radio” jatuh pada G Marconi. Lebih jauh, dunia barat baru mengenal pengiriman pesan melalui eksperimen S.F.B Morse tahun 1938 !
Guglielmo Marconi (The Father of Radio) terkenal dengan eksperimennya yang mengirimkan sinyal pada jarak jauh. Pada tahun 1901, dia melakukan eksperimennya yang terkenal dengan mengirimkan sinyal trans atlantic dari Poldhu di Cornwall, England, menuju Newfoundland, Canada.
Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
4
B. Model Sistem Komunikasi Messagei nput
Sinyal input
TI
Tx
Transducer Input
Pemancar
TO Message output
Sinyal yang ditransmisikan
Transducer Output
Nachwan Mufti A
Kanal komunikasi
Rx Penerima
Redaman, distorsi, derau, interferensi ( tergantung karakteristik kanal ybs )
Modul Ia Pendahuluan
5
B. Model Komunikasi ¾ Fungsi dasar komunikasi ¾ Transmisi atau pengiriman informasi, dimana tiap macam sistem memiliki kekhususan tersendiri ¾ Definisi komunikasi ¾ Proses pemindahan informasi dari satu titik ke titik lainnya dalam ruang dan waktu tertentu ¾ Message / pesan ¾ Manifestasi informasi dari sumber informasi (orang, alat musik, mesin, dll) berupa suara, data, bahkan kode-kode tertentu ¾ Tujuan komunikasi ¾ Menyediakan replika message di tempat tujuan ¾ Transducer ¾ Mengubah message menjadi sinyal listrik dan sebaliknya ¾ Ada 2 macam : Transducer Input (TI) dan Transducer Output (TO) Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
6
B. Model Komunikasi Lebih jauh, dalam matakuliah Sistem Komunikasi, kita mengenal blok umum sistem komunikasi digital sebagai berikut : SOURCE
SINK
SOURCE CODING
SOURCE DE-COD
CHANNEL CODING
CHANNEL DE-COD
TRANSMITTER Tx
CHANNEL
RECEIVER Rx
NOISE & INTERF. Modul Ia Pendahuluan
Nachwan Mufti A
7
B. Model Komunikasi SOURCE
SOURCE CODING
CHANNEL CODING
Tx
CHANNEL
Human Speech - HiFi / TV - Data -
Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
Rx
CHANNEL DE-COD
SOURCE DE-COD
SINK
Quality Delay
8
B. Model Komunikasi SOURCE
SOURCE CODING
CHANNEL CODING
“ The process of efficiently converting the output of either analogue or digital source into a sequence of binary digits is called: “ SOURCE CODING 1. 2. 3.
Electromagnetic representation (current) Quantization/ Digitalization Compression
Tx
CHANNEL
Rx
“ The introduction of controlled redundancy into a signal to compensate for any sources of noise and interference is called: “ CHANNEL CODING -
CHANNEL DE-COD
SOURCE DE-COD
SINK
The medium between Tx and Rx is called: CHANNEL -
Wireless Telephone Fiber cable
Each of the channels has unique features with respect to signal distortion and noise. Thus each is treated separately and the modulation schemes differ!
The interface which modulates the digital bit stream onto an appropriate waveform, capable of propagating through the communication channel, is called: MODULATOR or TRANSMITTER
repetition (no intelligence) other coding (intelligence) Input k bits Æ Output n bits: k/n code rate
(minimize redundancy)
Modul Ia Pendahuluan
Nachwan Mufti A
9
B. Model Komunikasi SOURCE
SOURCE CODING
CHANNEL CODING
Tx
CHANNEL
Rx
CHANNEL DE-COD
SOURCE DE-COD
SINK
NOISE
All processes which degrade the signal in an additive manner (and which autocorrelation function is a Dirac delta) are called:
NOISE -
Thermal noise (Tx, cable, Rx) Natural and man- made noise Interferences (usually from other man operated systems)
Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
10
B. Model Komunikasi Dosen ...
SOURCE
“ Antena dan Propagasi “ Heroe Wijanto Nachwan Mufti A Bambang Setia Nugroho Kris Sujatmoko
SOURCE CODING
CHANNEL CODING
Tx
CHANNEL
Rx
“Information Theory” Hadi Suwastio Iwan Iwut TA
CHANNEL DE-COD
SOURCE DE-COD
SINK
“ Sistem Komunikasi Digital “ Bambang Sumajudin Andi Hermawan Modul Ia Pendahuluan
Nachwan Mufti A
11
Review Elektromagnetika Persamaan Maxwell (th 1864) • Konsep yang mendasari semua fenomena dalam elektromagnetika • Persamaan bentuk integral di bawah menjelaskan arti fisis dari perilaku listrik dan magnit Hukum Faraday Hukum Ampere dan Arus Pergeseran Maxwell Hukum Gauss Hukum Gauss Untuk Medan Magnet
r r r d r ∫ E • dL = − dt ∫ B • dS r r r r r d r H d L J d S • = • + D • d S ∫ ∫ ∫ dt r r D • d S ∫ r r = ∫ ρ V dV = Q ∫ B • dS = 0 Masih ingat persamaan tsb ?
Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
12
C. Bagaimana antena bekerja ? Definisi : antena
Tx
saltran
Æ Antena adalah transformator / struktur transmisi antara gelombang terbimbing (saluran transmisi) dengan gelombang ruang bebas atau sebaliknya
Antena berfungsi sebagai • •
Pelepas energi elektromagnetik ke udara / ruang bebas Penerima energi elektromagnetik dari ruang bebas
Bagaimana antena dapat berfungsi sebagai penerima/pelepas energi EM ?
Modul Ia Pendahuluan
Nachwan Mufti A
13
C. Bagaimana antena bekerja ?... Hukum Gauss.. r r ε ∫ E • dS = ∫ ρV dV = Q Dari hukum diatas dapat diturunkan untuk suatu muatan titik q tertentu,
r q r E = k 2 aR r Untuk suatu muatan yang berubah terhadap waktu ( q(t) ), maka kita akan dapat menuliskan sebagai berikut :
r q ( t) r E (t ) = k 2 a R r Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
14
C. Bagaimana antena bekerja ?... Definisi arus, Arus adalah jumlah muatan yang menembus suatu penampang tiap satuan waktu tertentu
i=
dQ dt
Atau dalam hal ini, muatan yang berubah terhadap waktu sebanding daan bisa dihasilkan dari arus yang berubah terhadap waktu
Q ( t ) = ∫ i ( t ) dt Arus yang mengalir pada antena, adalah arus yang berubah terhadap waktu karena sudah dimodulasi dan merupakan representasi dari informasi Sehingga, Perubahan medan listrik ditempat jauh akan ‘bersesuaian’ dengan perubahan arus pada antena pengirim, lebih jauh akan ‘bersesuaian’ juga dengan perubahan informasi yang dikirimkan Modul Ia Pendahuluan
Nachwan Mufti A
15
D. Dipole Pendek • Contoh kasus penurunan rumus radiasi gelombang  Konsep Retarded Potentials • Analisis untuk suatu dipole pendek, panjang filamen jauh lebih pendek dari panjang gelombang  distribusi arus uniform +q I
L
I
-q
Asumsi dasar : • • • •
L << λ Æ d ≤ 0,1λ d << λ Æ d ≤ 0,1λ Radiasi saluran transmisi diabaikan Distribusi arus sepanjang L uniform (dengan Top Loading)
Selanjutnya akan dicari konfigurasi persamaan medan elektromagnetik, Tahanan Pancar, dan juga Diagram Arah
d
Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
16
D. Dipole Pendek... Pada dipole m engalir arus I, dimana :
I = I o e jwt
z r Er
r Eθ
Pada titik Q yang jauh, arus tersebut akan ‘dirasakan’ terlam bat sebesar S/c (jarak dibagi kecepatan = dim ensi waktu ), sebagai berikut :
r Eφ
θ
[I ] =
L
y φ
x Q
z
S
dz
(
jw t − S
c
)
dem ikian juga perubahan m uatan yang ‘dirasakan’ :
[q ] =
S1
L/2
Io e
qo e
(
jw t − S c
)
r
0
y
S2 -L/2
dan rapat m uatan yang ‘dirasakan’ : S [ρ ] = ρ o e jw (t − c )
Modul Ia Pendahuluan
Nachwan Mufti A
17
D. Dipole Pendek... C a t a ta n K u n c i : U n t u k tit ik Q d i t e m p a t ja u h , te r le b ih d a h u lu d ic a r i v e k to r r p o te n s ia l m a g n e tik r A , d a nr p o t e n s ia l lis t r ik s k a la r V , u n tu k k e m u dr ia n d ih itru n g Er d a n H d a r i p e r s a m a a n :
E = − jω A − ∇ V
dan
(
r r 1 r ∇ × A H = µ
)
Sedangkan, r µ 2 [I ] r µI 0L jw (t − r c )r dan A= dz = e az 4π − ∫L S 4πr L
V=
2
1 [ρ] 1 ⎛ [q]S1 [q ]S2 ⎞ ⎜ ⎟ dV = − 4πε ∫V r 4πε ⎜⎝ S1 S2 ⎟⎠
dimana, jω⎛⎜ t − 1 ⎞⎟ 1 c⎠ [q]S1 = ∫ [I ] dt = I0 e ⎝ S1 jω S
Nachwan Mufti A
jω ⎛⎜ t − 1 [q]S2 = ∫ [I] dt = I 0e ⎝ S2 jω
S2
dan
Modul Ia Pendahuluan
⎞ c ⎟⎠
18
D. Dipole Pendek... Untuk titik observasi Q yang jauh dan L << r Dapat kita tuliskan : S1
S1 = r −
Q +L/2 θ
r
L cos θ 2
S2 = r +
dan
L cos θ 2
Sehingga potensial listrik skalar,
S j ω⎛⎜ t − 2 ⎞⎟ ⎤ ⎡ j ω⎛⎜ t −S1 ⎞⎟ I0 ⎢ e ⎝ c ⎠ e ⎝ c ⎠ ⎥ − V= ⎢ S1 -L/2 πε ω 4 j S2 ⎥ L cos θ ⎢⎣ ⎥⎦ 2 Dari penyelesaian matematis dan berbagai pendekatan menyebabkan potensial listrik skalar dapat dituliskan :
0
S2
(
jω t − r
I L cos θ.e V= 0 2 πεc
c
)
⎡1 c ⎤ − ⎢ 2⎥ ⎣ r jωr ⎦
Modul Ia Pendahuluan
Nachwan Mufti A
19
D. Dipole Pendek... Vektor potensial magnetik, hanya berarah sumbu z r r A = A Za z d engan A x = 0 dan A y = 0 Jika diubah dalam koordinat bola
r r r A = A Z cos θ.a r − A Z sin θ.a θ
(
jω t − r
dan,
I L cos θ.e V= 0 2 πεc
c
)
⎡1 c ⎤ − ⎢ 2⎥ ⎣ r jωr ⎦
Kembali lagi ke rumus
r r r E = − j ωA − ∇ V
Dan dengan mengambil definisi gradien untuk koordinat bola
Maka…...
r ∂V r 1 ∂V r 1 ∂V v ∇V = ar + aθ + aφ ∂r r ∂θ r sin θ ∂ φ Modul Ia Pendahuluan
20
D. Dipole Pendek... Didapat persamaan umum medan listrik, E :
Er =
I 0 L cos θ ⎡ 1 1 ⎤ jω (t − r c ) + e 2 πε ⎢⎣ cr 2 j ω r 3 ⎥⎦
I 0 L sin θ ⎡ j ω 1 1 ⎤ jω (t − r c ) + + Eθ = e 4 πε ⎢⎣ c 2 r cr 2 j ω r 3 ⎥⎦ Eφ = 0
Modul Ia Pendahuluan
Nachwan Mufti A
21
D. Dipole Pendek... Bagaimana dengan medan magnet, H ?
(
r 1 r r H = ∇× A µ
)
Dengan me makai definisi kurl untuk koordinat bola, r ∇ ×A =
1 ⎡ ∂(r sin θ )A φ ∂(rAθ )⎤ r − ⎢ ⎥ar r 2 sin θ ⎣ ∂θ ∂φ ⎦ +
1 ⎡ ∂A r ∂ (r sin θ )A φ ⎤ r − ⎥ aθ r sin θ ⎢⎣ ∂φ ∂r ⎦
1 ⎡ ∂(rA θ ) ∂A r ⎤ r aφ + ⎢ − r ⎣ ∂r ∂θ ⎥⎦
Sedangkan,
r r r A = A Z cos θ.a r − A Z sin θ.a θ
Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
22
D. Dipole Pendek... Didapat persamaan medan magnet, H :
I 0 L sin θ ⎡ jω 1 ⎤ jω(t − r c ) + Hφ = e 4 π ⎢⎣ cr r 2 ⎥⎦
Hr = Hθ = 0 Kesimpulan sementara ... • Distribusi arus mempengaruhi secara langsung persamaan medan yang dihasilkan • Distribusi arus uniform pada filamen pendek disebabkan karena panjang antena jauh lebih pendek dari panjang gelombang Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
23
E. Konsep Medan Dekat dan Medan Jauh Perhatikan lagi persamaan yang sudah didapatkan dari perhitungan untuk dipole pendek Distribusi Medan Dekat Er =
I0 L cos θ ⎡ 1 1 ⎤ j ω(t − r c ) e + 2 ⎢ 2 πε ⎣ cr jωr 3 ⎥⎦ Syarat medan jauh
I L sin θ ⎡ jω 1 1 ⎤ jω (t − r c ) + + Eθ = 0 e 4πε ⎢⎣ c 2 r cr 2 jωr 3 ⎥⎦
Hφ =
I0 L sin θ ⎡ jω 1 ⎤ jω(t − r c ) + e 4π ⎢⎣ cr r 2 ⎥⎦
Untuk medan jauh, medan listrik dan medan magnet akan SEFASA dan keduanya berbanding lurus dengan sin θ, dan bukan merupakan fungsi dari φ. Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
r >>
jωI0 L sin θ jω (t − r c ) .e 2 4πεc r jω I 0 L sin θ jω (t − r c ) .e Hφ = 4πcr Eθ =
24
E. Konsep Medan Dekat dan Medan Jauh… Medan Dekat Pada medan dekat, ada komponen Er dan juga Eθ yang berbeda fasa dan arah. Juga Er berbeda fasa 90 o terhadap H φ , dan ini adalah sifat dari resonator atau rangkaian resonansi
Untuk r >> tetapi ω Æ 0 : Frekuensi Rendah Æ Disebut juga sebagai kondisi QUASI STASIONER
[I] = I o e ( c ) [q ] = ∫ [I]dt jw t − S
Nachwan Mufti A
Er =
[q ]L cos θ
2πεr 3 [q ]L sin θ Eθ = 4πεr 3 I L sin θ Hφ = o 4πr 2 Modul Ia Pendahuluan
25
F. Diagram Arah Diagram arah digunakan untuk melukiskan pola pancar dari antena. Diagram arah medan dapat dilihat dari persamaan medan yang dimaksud Lihat lagi persamaan medan untuk dipole pendek !! Er =
I0 L cos θ ⎡ 1 1 ⎤ j ω(t − r c ) + e 2 πε ⎢⎣ cr 2 jωr 3 ⎥⎦
Eθ =
I0L sin θ ⎡ jω 1 1 ⎤ jω(t − r c ) + + e 4πε ⎢⎣ c 2r cr 2 jωr 3 ⎥⎦
I L sin θ ⎡ jω 1 ⎤ jω(t − r c ) + Hφ = 0 e 4π ⎢⎣ cr r 2 ⎥⎦
Untuk jarak r tertentu, persamaan disamping dapat dituliskan sbb ;
E r = K 1 cos θ.e E θ = K 2 sin θ.e H φ = K 3 sin θ.e
r Ρ
Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
(
c
(
)
jω t− r
jω t − r c
(
jω t − r
c
)
)
atau U = K 4 sin θ.e 2
(
j 2ω t − r c
) 26
F. Diagram Arah... θ
2 bola bertumpuk
E r = K 1 cos θ.e E θ = K 2 sin θ.e
Donat θ
Diagram arah me dan
H φ = K 3 sin θ.e
r Ρ
(
c
(
)
jω t− r
jω t − r c
(
jω t − r
c
)
)
atau U = K 4 sin θ.e 2
(
j 2ω t − r c
)
Donat gepeng θ
Diagram arah daya Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
27
Modul Ia Pendahuluan
28
F. Diagram Arah... Pola 3 dimensi
Nachwan Mufti A
G. Konsep Tahanan Pancar Definisi ¾Tahanan pancar adalah tahanan yang mewakili daya pancar antena • Definisi tersebut dapat dipahami dengan memandang bahwa antena seolah adalah adalah beban dengan impedansi tertentu, sedangkan daya pancar dalam hal ini adalah daya yang didisipasikan efektif pada beban tersebut • Konsep tahanan pancar selalu ditinjau pada me dan jauh, hal ini disebabkan karena medan jauh mewakili daya yang diradiasikan sedangkan medan dekat tidak diperhitungkan karena sifatnya yang kapasitif. atau mewakili daya yang tersimpan
Penurunan rumus tahanan pancar, Dari 2 buah persamaan medan listrik dan magnet dipole pendek untuk me dan jauh
Eθ = Hφ =
jωI 0 L sin θ jω (t − r c ) .e 4πεc 2 r jωI 0L sin θ jω (t − r c )
Pr aˆ r = E θ aˆ θ × H φ aˆ φ
.e
4 πcr
Konsep vektor poynting Modul Ia Pendahuluan
Nachwan Mufti A
29
G. Konsep Tahanan Pancar...
Hφ =
jωI 0L sin θ jω (t − r c ) .e 4 πcr
Hφ =
I 0 L sin θ sin(ωt − βr ) 2λ r
Tool Mengubah dari bentuk fasor ke bentuk waktu, E(t) = Re [ (Efasor) ejwt ] dimana, ejwt = cos wt + j sin wt 2
Pr aˆ r = E θ aˆ θ × H φaˆ φ = η H φ aˆ r Maka, 2
Pr aˆ r = η H φ Nachwan Mufti A
2
⎡I L⎤ = ⎢ o ⎥ η. sin 2 θ. sin 2 (ω t − β r )aˆ r ⎣ 2λr ⎦ Modul Ia Pendahuluan
30
G. Konsep Tahanan Pancar... Daya total sesaat yang menembus permukaan bola dengan jari-jari ro , dinyatakan sbb :
r WT = ∫ P S
r = ro
r • dS
⎧⎪ 2 π π ⎡ I L ⎤ 2 ⎫⎪ 2 2 2 o = ⎨∫∫⎢ ⎥ η sin θ sin (ωt − βr0 ) ⎬aˆ r • r0 sin θdθdφ aˆ r ⎪⎩ 0 0 ⎣ 2λr0 ⎦ ⎪⎭ 2 ⎡ I0L ⎤ 2π 2 =⎢ ⎥ η 3 sin ( ωt − βr0 ) λ ⎣ ⎦ Daya rata-rata dinyatakan :
{
}
2
1 ⎡ I L ⎤ 2π Wav = ∫ ⎢ 0 ⎥ η sin 2 ( ωt − βr0 ) dt T0 ⎣ λ ⎦ 3 T
Modul Ia Pendahuluan
Nachwan Mufti A
31
G. Konsep Tahanan Pancar... Daya rata-rata : 2
1 ⎡ I L ⎤ 2π Wav = ∫ ⎢ 0 ⎥ η sin 2 ( ωt − βr0 ) dt T0 ⎣ λ ⎦ 3 T
2
⎡I L⎤ π Wav = ⎢ 0 ⎥ η ⎣ λ ⎦ 3
η = 120π ( udara )
⎡I L⎤ Wav = 40π2 ⎢ 0 ⎥ ⎣ λ ⎦ Nachwan Mufti A
2
Daya rata-rata di samping mewakili daya yang diradiasikan atau daya yang seolah-olah diserap oleh tahanan pada terminal antena, Modul Ia Pendahuluan
Wav = Prad ,rms 32
G. Konsep Tahanan Pancar... Jadi…. 2
1 ⎡I L⎤ Wav = 40 π ⎢ 0 ⎥ = I 20 .R rad 2 ⎣ λ ⎦ 2
Sehingga ,
R rad
2P ⎡L⎤ = 2av = 80π 2 ⎢ ⎥ I0 ⎣λ⎦
2
Ingat asumsi-asumsi semula, persamaan ini berlaku untuk Distribusi arus uniform
Modul Ia Pendahuluan
Nachwan Mufti A
33
H. Berbagai Terminologi Saluran transmisi ¾ Adalah media fisik untuk membimbing energi gelombang elektromagnetik dari suatu titik ke titik lain. ¾ Syarat yang harus dipenuhi saluran transmisi adalah : ¾ tidak menyebar, gelombang mengikuti saluran transmisi (satu dimensi ¾ redaman minimum (rugi-rugi panas kecil, rugi-rugi pancaran kecil) ¾ Bandwidth saluran transmisi adalah daerah frekuensi kerja saluran transmisi untuk range SWR tertentu. ¾ Konsep bandwidth saluran transmisi tergantung kepada : ¾ Jenis / macam saluran transmisi ¾ Transformasi impedansi
Dalam kaitannya dengan transformasi impedansi, kita masih ingat bahwa matching dengan stub ganda akan memberikan bandwidth yang lebih besar daripada matching dengan stub tunggal. Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
34
H. Berbagai Terminologi... Resonator ¾ Alat untuk menunjukkan adanya gelombang berdiri (konsentrasi medan listrik dan medan magnet. ¾ Faktor Q (kualitas) : Daya tersimpan dibagi daya input ¾ Tidak ada konduktor dalam Cavity Resonator
Cavity
Bandwidth Antena ¾ Seperti pada saltraan, bandwidth antena dipengaruhi oleh bentuk fisik dan juga oleh transformasi impedansi. ¾ Bandwidth antena didefinisikan sebagai daerah frekuensi kerja antena untuk range SWR tertentu ¾ Keterpengaruhan antena pada bentuk fisiknya dapat dilihat pada gambar berikut : d
Antena seimbang pada balans
D
D
D/d Konstan
B1 Nachwan Mufti A
>
B2
>
B3
>
B4
>
B5
Modul Ia Pendahuluan
35
H. Berbagai Terminologi... d
Antena tak seimbang pada unbalans D
B1
Daerah antena
>
B2
>
¾ Daerah 1 : Daerah antena, benda-benda didaerah ini saling mempengaruhi dengan antena ( impedansi dan pola pancar ) ¾ Daerah 2 : Daerah medan dekat / daerah Fraunhofer, di daerah ini medan listrik dan magnet belum transversal penuh ¾ Daerah 3 : Daerah medan jauh, di daerah ini, medan listrik dan magnet transversal penuh daan keduanya tegaklurus terhadap arah perambatan gelombang Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
B4
>
B3
2 3 L
1
R1 R2
L2 R2 = 2 λ 36
I. Pengenalan Jenis-Jenis Antena • Antena kawat Dipole Loop
whip Beverage Helix
• Antena aperture (permukaan)
Corong Kerucut
Corong Piramid
Celah pada dinding tabung Bumbung Gelombang Terbuka
Modul Ia Pendahuluan
Nachwan Mufti A
37
I. Pengenalan Jenis-Jenis Antena... • Antena Susunan
Susunan Wave Guide
Susunan Celah
• Antena aperture (permukaan)
Front Feed
Gregorian Feed
Cassegrain Feed
Corner Reflektor
Paraboloidal Reflektor
Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
38
I. Pengenalan Jenis-Jenis Antena... • Antena Lensa Antena lensa bukanlah terbuat dari kaca, melainkan terbuat dari bahan dengan permitivitas relatif dan bentuk tertentu, sedemikian memiliki sifat pembiasan gelombang EM yang mirip dengan apa yang dilakukan lensa kaca terhadap gelombang cahaya n>1
Cembung Datar
Cembung Cembung
Cembung Cekung
n<1
Cekung Cekung Nachwan Mufti A
Cekung Datar Modul Ia Pendahuluan
Cembung Cekung 39
I. Pengenalan Jenis-Jenis Antena... • Printed Antenna / Mikrostrip
• Leaky Wave Antenna
Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
40
J. Kesimpulan Modul 1 1. Antena adalah transformator / struktur transmisi dari gelombang terbimbing menuju ke gelombang ruang bebas atau sebaliknya 2.
Persamaan gelombang elektromagnetika yang dihasilkan suatu konduktor antena tergantung kepada distribusi arus sepanjang antena. Untuk distribusi arus yang lain ( mis. segitiga, sinusoidal ) akan menghasilkan persamaan medan listrik dan magnet yang berbeda
3.
Untuk mendapatkan persamaan medan elektromagnetik didapatkan dengan menggunakan konsep besaran Retarded Potential. Lihat bagan berikut : y
Distribusi Arus Pada Antena
Distribusi Arus Terlambat Pada Titik Observasi
y
Potensial Listrik Skalar (V) di titik Observasi Vektor Potensial Magnetik (A) di Titik Observasi
r r r E = − jωA − ∇V r 1 r r H = ∇× A µ
(
)
Modul Ia Pendahuluan
Nachwan Mufti A
41
J. Kesimpulan Modul 1 4. Konsep bandwidth antena mirip dengan yang sudah dipelajari pada kuliah Saluran Transmisi, adalah daerah frekuensi kerja antena untuk range SWR tertentu. Bandwidth tergantung pada : • Bentuk fisik antena • Transformasi impedansi 5. Konsep medan jauh dan medan dekat didapatkan dari penyederhanaan persamaan medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh suatu konduktor berarus • Medan jauh : r >> • Medan dekat : r << • Daerah Quasi Stasioner : r >> , frekuensi rendah 6. Tahanan pancar adalah tahanan yang mewakili daya efektif yang dipancarkan antena
Nachwan Mufti A
Modul Ia Pendahuluan
42
