BAB II. TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.7 Antena untuk Sistem APT
Pada sistem APT, jenis antena yang digunakan adalah antena dengan polarisasi circular yang bertujuan tidak lain untuk mengurangi efek depolarisasi yang terjadi saat menembus awan. Ada beberapa jenis antena yang dapat digunakan untuk sistem penerimaan sinyal APT, di antaranya adalah antena crosseddipole atau turnstile, helix, dan quadrifilarhelix(QHA).
Pada dasarnya, antena merupakan komponen yang sangat penting sebagai penerima dan pengirim isyarat elektromagnet untuk diubah kembali ke besaran elektrik. Gambar 2.7. menjelaskan tentang prinsip kerja radio di mana pada suatu sistem pengiriman informasi antara pemancar dan penerima pada komunikasi yang memanfaatkan gelombang elektromagnet membutuhkan antena. Sumber informasi biasanya termodulasi dan diperkuat pada pemancar kemudian diteruskan ke antena pemancar melalui saluran transmisi yang memiliki impedansi karakteristik khas 50 atau 75 Ohm. Antena memancarkan informasi dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan cara yang efisien di mana informasi tersebut dibawa oleh antena penerima dan dieteruskan ke penerima melalui saluran transmisi yang lain (Huang et al., 2008).
14 Gambar 2.7 Typical radio system.
(Huang et al., 2008)
Sistem antena untuk penerimaan satelit cuaca terdiri dari dua elemen yaitu antena dan sistem transmisi. Desain umum menentukan sebaik apakah sistem antena berfungsi dan pengaruhnya terhadap kualitas data satelit yang diperoleh. Ada tiga hal yang menyusun desain antena untuk satelit cuaca antara lain (Robel et al., 2014);
1. Ukuran fisik komponen antena ditentukan berdasarkan frekuensi sistem transmisi yang ditujukan pada penerima. Secara umum berada pada frekuensi VHF (Very High Frequency), elemen driven atau elemen radiasi memiliki ukuran ¼ atau ½ panjang gelombang.
2. Desain antena harus mengikuti polarisasi pengirim sinyal frekuensi radio.
3. Antena harus memiliki gain yang baik untuk menghasilkan sinyal dengan noise minimum saat digunakan pada perangkat radio penerima.
Beberapa komponen yang menjadi parameter utama dalam pembuatan antena untuk penerima satelit cuaca antara lain adalah gain, impedansi masukan, bandwidth, polarisasi, dan pola radiasi.
2.7.1. Gain
Gain antena menggambarkan kemampuan suatu antena memancarkan sinya dan
seberapa kuat intenitas antena tersebut untuk menerima sinya pada suatu titik arah antena tersebut. Antena dengan radiasi terarah (directional) akan mempunyai faktor penguatan yang lebih baik dibanding yang ke segala arah (omnidirectional). Dalam kasus penggunaan antena dipole, penambahan komponen director pada antena dengan jarak 0,15λ dari kompenen driven akan meningkatkan gain antena (Alaydrus, 2011).
2.7.2. Impedansi Masukan
lmpedansi masukan didefinisikan sebagai impedansi yang diberikan oleh antena kepada rangkaian di luar, pada suatu titik acuan tertentu. Pada gambar 2.8 menunjukkan saluran transmisi penghubung yang dipasangkan antena sebagai beban dengan impedansi beban sebesar Zin yang merupakan perbandingan tegangan dan arus.
15 Impedansi masukan penting untuk pencapaian kondisi matching pada saat antena dihubungkan dengan sumber tegangan, sehingga semua sinyal yang dikirirn ke antena akan terpancarkan. Atau pada antena penerima, jika kondisi matching tercapai, energi yang diterima antena akan bisa dikirimkan ke receiver (Alaydrus, 2011).
Gambar 2.8 Antena sebagai beban dari rangkaian sebelumnya. (Alaydrus, 2011)
Untuk mengetahui baik tidaknya antena dengan saluran transmisinya digunakan beberapa perhitungan seperti koefisien pantul, VSWR dan return loss (Huang, 2008). Kondisi beban dengan impedansi Zin yang dipasangkan pada saluran transmisi dengan impedansi gelombang sebesar Zo akan mengakibatkan refleksi sebesar Γ (Alaydrus, 2011). Koefisien refleksi (koefisien pantul), VSWR dan return loss dapat dihitung dengan persamaan:
Koefisien refleksi :
... (2-1) Return Loss : (| |) ... (2-2) VSWR : | | | | ... (2-3)
Dalam aplikasinya sebuah antena sering dianggap telah merniliki kinerja refleksi yang bagus jika faktor refleksinya LRT ≤ -10dB (10% energinya direfleksikan kembali ke pemancar) dan VSWR < 1,92 (Alaydrus, 2011).
2.7.3. Bandwidth
Bandwidth didefinisikan sebagai rentang frekuensi kerja suatu antena. Pada suatu antena terdapat frekuensi kerja pada frekuensi tengah (fc), namun antena tersebut masih mampu menerima sinyal pada frekuensi di bawah fc (fl) dan frekuensi di atas fc (fu). Range pengukuran tersebut disebut dengan bandwidth. Nilai bandwidth dalam hal proses diperoleh dari persamaan :
BW =
16 2.7.4. Polarisasi
Polarisasi antena didefinisikan sebagai arah vektor medan listrik yang diradiasikan oleh antena pada arah propagasi. Jika jalur dari vektor medan listrik maju dan kembali pada suatu garis lurus dikatakan berpolarisasi linier, jika vektor medan listik konstan dalam panjang tetapi berputar disekitar jalur lingkaran, dikatakan berpolarisasi lingkaran (circular) seperti ditunjukkan pada gambar 2.9.
Gambar 2.9 Polirasi circular (Alaydrus, 2011)
Polarisasi circular digunakan dengan tujuan mengantisipasi kemungkinan penerimaan sinyai yang tidak diketahui polarisasinya. Pada aplikasi satelit, sinyal akan mengalami depolarisasi ketika menembus awan. Polarisasi gelombang akan berubah ke arah yang tidak bisa diprediksikan. Bagi gelombang berpolarisasi eliptis hal ini tidak berpengaruh. (Alaydrus, 2011).
Frekuensi putaran radian adalah ω dan terjadi satu dari dua arah perputaran. Jika vektornya berputar berlawanan arah jarum jam dinamakan polarisasi tangan kanan (right hand polarization) dan yang searah jarum jam dinamakan polarisasi tangan kiri (left hand polarization).
2.7.5. Pola Radiasi
Pola radiasi dari sebuah antena merupakan gambaran medan radiasi/daya sebagai fungsi sudut pada jarak tertentu yang cukup besar menunjukkan medannya (Huang et al., 2008). Pola radiasi antena merupakan sebuah gambar grafik yang melambangkan perangkat radiasi antena sebagai sebuah fungsi posisi pada koordinat spheris (koordinat bola). Jenis – jenis umum pola radiasi antena berupa pola daya yang menggambarkan normalisasi daya terhadap posisi koordinat spheris, dan pola medan yang menggambarkan normalisasi medan listrik | | dan medan magnet | | terhadap posisi koordinat spheris. Gambar 2.10 memberikan ilustrasi pola radiasi dalam koordinat dua dimensi.
17 Gambar 2.10 Ilustrasi pola radiasi antena dalam dua dimensi.
(Huang et al., 2008)
Parameter – parameter pola radiasi antena;
1. Radiation lobe merupakan puncak intensitas radiasi tertinggi disekitar daerah intensitas radiasi terendah.
2. MainLobe merupakan cuping radiasi pada arah radiasi maksimum. 3. MinorLobe merupakan cuping radiasi lainnya dari pada cuping utama.
4. Side Lobe merupakan sebuah cuping radiasi dalam arah lainnya daripada arah radiasi yang dipusatkan.
5. Back Lobe merupakan kebalikan daripada cuping radiasi terhadap cuping utama. 6. Half Power Beamwidth (HPBW) merupakan lebar sudut berkas utama pada titik
setengah daya antena.
7. First Null Beamwidth (FNBW) merupakan lebar sudut antara bagian null (kosong) pertama pada sisi lain berkas utama.