PENDAHULUAN SISTEM ANTENA

Modul #01

TE 3423

TE 3423

ANTENA DAN PROPAGASI

ANTENA DAN PROPAGASI

ANTENA DAN PROPAGASI

ANTENA DAN PROPAGASI

PENDAHULUAN

SISTEM ANTENA

Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro - Sekolah Tinggi Teknologi Telkomgg g Bandung – 2008

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

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 gg p gg y g, 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 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 EM tanpa kabel pertamakali tahun 1886 dengan menggunakan dipole λ/2.

Pada 1890, dia mempublikasikan catatannya tentang

elektrodinamika, dan melakukan penyederhanaan persamaan-persamaan elektromagnetika

3

A. Latar Belakang Sejarah

B l M i 1895 t l t b h il

Bulan Mei 1895, pesan telegrap yang pertama berhasil

ditransmisikan, diterima, dan diterjemahkan

melalui eksperimen ilmuwan Rusia yang brillian bernama

Alexander Popov. p

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

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

B. Model Sistem Komunikasi

Messagei nput

Sinyal

input _{yang ditransmisikan}Sinyal

TI

Tx

Transducer Pemancar

Kanal

komunikasi

Input

Rx

TO

Message output Transducer

Output Penerima Redaman, distorsi, _{derau, interferensi}

( tergantung karakteristik

5

B. Model Komunikasi

¾ Fungsi dasar komunikasi

¾ Transmisi atau pengiriman informasi, dimana tiap macam sistem memiliki kekhususan tersendiri

sistem memiliki kekhususan tersendiri ¾ Definisi komunikasi

¾ Proses pemindahan informasi dari satu titik ke titik lainnya dalam ruang dan waktu tertentu

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

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)

Lebih jauh

dalam matakuliah Sistem Komunikasi kita mengenal blok umum

B. Model Komunikasi

SOURCE SINK

Lebih jauh,

dalam matakuliah Sistem Komunikasi, kita mengenal blok umum sistem komunikasi digital sebagai berikut :

SOURCE SOURCE CODING SINK SOURCE DE COD CODING CHANNEL DE-COD CHANNEL CODING TRANSMITTER DE-COD CHANNEL RECEIVER TRANSMITTER Tx NOISE & CHANNEL RECEIVER Rx 7 NOISE & INTERF.

B. Model Komunikasi

SOURCE SOURCE CODING CHANNEL CODING Tx CHANNEL Rx CHANNEL DE-COD SOURCE DE-COD SINK - Human Speech - HiFi / TV Quality Delay - Data Delay

SOURCE SOURCE CHANNEL _Tx CHANNEL _Rx CHANNEL SOURCE _SINK

B. Model Komunikasi

SOURCE SOURCE CODING CHANNEL CODING Tx CHANNEL _Rx CHANNEL DE-COD SOURCE DE-COD SINK “ The process of efficiently converting the output of either

analogue or digital

“ The introduction of controlled redundancy into a

signal to

com-The medium between Tx and Rx is called: CHANNEL analogue or digital source into a sequence of binary digits is called: “

pensate for any sources of noise and interference is called: “ - Wireless - Telephone - Fiber cable

Each of the channels has unique features with respect to signal distortion and noise. Thus each is treated separately

d h d l i h

SOURCE CODING

1. Electromagnetic

representation (current)

CHANNEL CODING

- repetition (no intelligence) The interface which modulates the digital bit

stream onto an appropriate a eform

and the modulation schemes differ!

ep ese tat o (cu e t)

2. Quantization/

Digitalization

3. Compression

(minimize redundancy)

p ( g )

- other coding (intelligence)

- Input k bits Æ Output n bits:

k/n code rate

stream onto an appropriate waveform, capable of propagating through the

communication channel, is called: MODULATOR or TRANSMITTER

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

a tocorrelation f nction is a Dirac 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 t )

“ Antena dan Propagasi “

Dosen

B. Model Komunikasi

p g

• Heroe Wijanto, Ir., MT

• Bambang Setia Nugroho, ST., MT

• Nachwan Mufti Adriansyah, ST., MT • Kris Sujatmoko, ST., MT • Koredianto Usman ST MSc

Dosen ...

• Koredianto Usman, ST., MSc. • Suprayogi, Ir., MT • Budi Prasetya, ST., MT

SOURCE SOURCE CHANNEL _Tx CHANNEL _Rx CHANNEL SOURCE _SINK

CODING CODING DE-COD DE-COD

“ Sistem Komunikasi 2“ “Information Theory”

Iwan Iwut TA Jangkung Raharjo

Bambang Sumajudin Ahmad Aly Muayyadi Dharu Arseno Budi Prasetya 11 Budi Prasetya Miftadi Sudja’I Henry Wijaya

Review Elektromagnetika

Persamaan Maxwell (th 1864)

• Konsep yang mendasari semua fenomena dalam elektromagnetika

elektromagnetika

• Persamaan bentuk integral di bawah menjelaskan arti fisis dari perilaku listrik dan magnit

Hukum Faraday

∫

∫

•

=

−

B

•

d

S

dt

d

L

d

E

r

r

r

r

H k A d A

Hukum Ampere dan Arus

Pergeseran Maxwell

∫

•

=

∫

•

+

∫

D

•

d

S

dt

d

L

d

H

r

r

r

J

d

S

r

r

r

Hukum Gauss

_∫

_D

r

_•

_d

_S

r

₌

_∫

_ρ

_dV

_dV

₌

_Q

_Q

V

=

ρ

=

•

∫

∫

D

d

S

Hukum Gauss Untuk

Medan Magnet

∫

B

•

d

S

=

0

r

r

C. Bagaimana antena bekerja ?

Definisi :

Æ Antena adalah transformator

/ struktur transisi antara antena

/

gelombang terbimbing (saluran transmisi) dengan gelombang ruang bebas atau sebaliknya

Tx

saltran

• Pelepas energi

elektromagnetik ke udara

Antena berfungsi sebagai

Bagaimana antena dapat / ruang bebas • Penerima energi elektromagnetik dari ruang bebas g p berfungsi sebagai penerima/pelepas energi EM ? ruang bebas 13

Contoh pola pancar antena:

Ideal radiating dot source (lossless radiator)

Dipole Dipole

C. Bagaimana antena bekerja ?...

Hukum Gauss..

∫

∫

r

•

r

=

ρ

_V

dV

=

Q

ε

∫

E

d

S

∫

Dari hukum diatas dapat diturunkan untuk suatu muatan

titik

t t

t

titik q tertentu,

R 2

a

q

k

E

r

=

₂

a

r

_R

r

k

E

Untuk suatu muatan yang berubah terhadap waktu (q(t)),

maka kita akan dapat menuliskan sebagai berikut :

maka kita akan dapat menuliskan sebagai berikut :

R 2

a

)

t

(

q

k

)

t

(

E

r

=

r

15 R 2

r

C. Bagaimana antena bekerja ?...

Definisi arus,

Arus adalah jumlah muatan yang menembus

suatu penampang tiap satuan waktu tertentu

_dt

dQ

i

=

suatu penampang tiap satuan waktu tertentu

_dt

Atau dalam hal ini, muatan yang berubah terhadap waktu sebanding dan bisa dihasilkan dari arus yang berubah terhadap waktu

dt

)

t

(

i

)

t

(

Q

=

∫

Arus yang mengalir pada antena adalah arus yang berubah terhadap Arus yang mengalir pada antena, adalah arus yang berubah terhadap waktu karena sudah dimodulasi dan merupakan representasi dari informasi

Sehingga Sehingga,

Perubahan medan listrik ditempat jauh akan ‘bersesuaian’ dengan perubahan arus pada antena pengirim, lebih jauh akan ‘bersesuaian’ juga dengan perubahan informasi yang dikirimkan

D. Dipole Pendek

C

h k

di i

l

b

 K

• Contoh kasus penurunan rumus radiasi gelombang  Konsep

Retarded Potentials

• Analisis untuk suatu dipole pendek panjang filamen jauh lebih

+q

• Analisis untuk suatu dipole pendek, panjang filamen jauh lebih

pendek dari panjang gelombang  distribusi arus uniform

Asumsi dasar :

I • L << λ Æ d ≤ 0,1λ

• d << λ Æ d ≤ 0,1λ

• Radiasi saluran transmisi diabaikan

Asumsi dasar :

L I

• Radiasi saluran transmisi diabaikan • Distribusi arus sepanjang L uniform

(dengan Top Loading)

-q

d

Selanjutnya akan dicari konfigurasi persamaan

medan elektromagnetik, Tahanan Pancar, dan juga Diagram Arah

17 d

D. Dipole Pendek...

z

r

Er

Pada dipole mengalir arus I, dimana :

jwt o

e

I

I

=

L θ φ Er θ Er

Pada titik Q yang jauh, arus tersebut akan ‘dirasakan’ terlambat sebesar S/c (jarak dibagi kecepatan = dimensi waktu), sebagai berikut :

y x L φ Q

[ ]

jw

(

t Sc

)

o

e

I

I

=

−

demikian juga perubahan muatan yang L/2 z Q dz S1 S r ‘dirasakan’ :

[ ]

jw

(

t Sc

)

o

e

q

q

=

− -L/2 y 0 S2

dan rapat muatan yang ‘dirasakan’ :

[ ]

jw

(

t Sc

)

o

e

−

ρ

=

ρ

Catatan Kunci :

D. Dipole Pendek...

Untuk titik Q di tempat jauh, terlebih dahulu dicari vektor potensial magnetik

A

r

, dan potensial listrik skalar V, untuk

k di dihit

E

r

d

H

r

d i

kemudian dihitung

E

dan

H

dari persamaan :

V

A

j

E

r

=

−

ω

r

−

∇

r

dan

1

(

)

A

1

H

r

∇

r

×

r

μ

=

Sedangkan,

[ ]

(

)

z c r t jw 0 2 L L

a

e

r

4

L

I

z

d

S

I

4

A

r

r

−

r

−

π

μ

=

π

μ

=

∫

[ ]

[ ]

[ ]

_⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

−

πε

=

ρ

πε

=

∫

2 S 1 S V

S

q

S

q

4

1

dV

r

4

1

V

1 2

g

dan

2 L −

dimana,

[ ]

⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − ω

∫

c S t j 1

e

I

1

dt

I

]

q

[

[ ]

⎟⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − ω

∫

c S t j 2

e

I

1

dt

I

]

q

[

dan

19

[ ]

⎝ ⎠

ω

=

=

∫

₀ S S 1 1

I

e

j

dt

I

]

q

[

[ ]

⎝ ⎠

ω

=

=

∫

₀ S S 2 2

I

e

j

dt

I

]

q

[

dan

D. Dipole Pendek...

S1

Untuk titik observasi Q yang jauh dan L << r

Dapat kita tuliskan :

θ

L

S

d

S

L

θ

+L/2 θ Q r

θ

−

=

cos

2

r

S

₁

=

+

cos

θ

2

L

r

S

₂

dan

Sehingga potensial listrik skalar,

-L/2 0 θ cos 2 L S2 ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ − ω πε = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − ω ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − ω 2 c S t j 1 c S t j 0 S e S e j 4 I V 2 1 2 ⎢⎣ ⎥⎦

Dari penyelesaian matematis dan berbagai pendekatan menyebabkan potensial listrik skalar dapat dituliskan :

( )

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

ω

−

πε

θ

=

− ω 2 c r t j 0

r

j

c

r

1

c

2

e

.

cos

L

I

V

⎦

⎣

j

Vektor potensial magnetik

hanya berarah sumbu z

D. Dipole Pendek...

Vektor potensial magnetik,

hanya berarah sumbu z

z Z

a

A

A

r

=

r

dengan

A

_x

=

0

dan

A

_y

=

0

Jik di b h d l Jika diubah dalam

koordinat bola

θ

θ

A

i

A

A

r

r

r

( )

⎥

⎤

⎢

⎡

θ

jω t−rc 0

L

cos

.

e

1

c

I

V

dan θ

θ

−

θ

=

A

cos

.

a

A

sin

.

a

A

_{Z r Z}

⎥

⎦

⎢

⎣

−

ω

πε

=

0 ₂

r

j

r

c

2

V

dan,

V

A

j

E

r

=

−

ω

r

−

∇

r

Kembali lagi ke rumus

φ θ

_∂

_φ

∂

θ

+

θ

∂

∂

+

∂

∂

=

∇

V

a

i

1

a

V

1

a

V

V

r

_r

r

v

r

Dan dengan mengambil definisi gradien untuk koordinat bola

21 φ θ

_θ

_∂

_φ

θ

∂

∂

r

r

r

r

sin

Maka…...

D. Dipole Pendek...

Didapat persamaan umum medan listrik, E :

(

_t r_c

)

j 3 2 0 r

e

r

j

1

cr

1

2

cos

L

I

E

_⎥

ω −

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

ω

+

πε

θ

=

r

j

cr

2

πε

⎣

ω

⎦

(

_t r_c

)

j 3 2 2 0

e

r

j

1

cr

1

r

c

j

4

sin

L

I

E

_θ

_⎥

ω −

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

ω

+

+

ω

πε

θ

=

j

c

c

⎦

⎣

ω

πε

0

E

_φ

=

B i d d t H ?

D. Dipole Pendek...

Bagaimana dengan medan magnet, H ?

(

A

)

1

H

r

=

(

∇

r

×

r

)

μ

Dengan memakai definisi kurl untuk koordinat bola,

(

)

_{( )}

(

)

θ φ ⎤ ⎡_∂ ∂ θ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ φ ∂ ∂ − θ ∂ θ ∂ θ = × ∇ A i A 1 a rA A sin r sin r 1 Ar ₂ r_r

(

)

( )

θ θ φ ⎥ ⎤ ⎢ ⎡∂ ∂ + ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ∂ θ ∂ − φ ∂ ∂ θ + a A rA 1 a r A sin r A sin r 1 r r r r

( )

φ θ ⎥⎦ ⎢⎣ ∂ − ∂θ + a r r r

θ

θ

A

i

A

A

r

r

r

Sedangkan, 23 θ

θ

−

θ

=

A

cos

.

a

A

sin

.

a

A

_Z

r

_{r Z}

r

D. Dipole Pendek...

Didapat persamaan medan magnet, H :

( )

_t r_c j 2 0

e

r

1

cr

j

4

sin

L

I

H

_φ ω −

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

ω

₊

π

θ

=

0

H

H

_r

=

_θ

=

Kesimpulan sementara ...

• Distribusi arus mempengaruhi secara langsung persamaan medanDistribusi arus mempengaruhi secara langsung persamaan medan yang dihasilkan

• Distribusi arus uniform pada filamen pendek disebabkan karena panjang antena jauh lebih pendek dari panjang gelombang

E. Konsep Medan Dekat dan Medan Jauh

P h tik

l

i

d h did

tk

d i

hit

t k

Perhatikan lagi persamaan yang sudah didapatkan dari perhitungan untuk

dipole pendek

Distribusi Medan Dekat

( )

_t r_c j 3 2 0 r e r j 1 cr 1 2 cos L I E _⎥ ω − ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ω + πε θ =

Distribusi Medan Dekat

j ⎦ ⎣

( )

_t r_c j 3 2 2 0 e r j 1 cr 1 r c j 4 sin L I E_{θ ⎥} ω − ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ω + + ω πε θ =

Syarat medan jauh r >>

( )

_t r_c j 2 0

e

r

1

cr

j

4

sin

L

I

H

_φ ω −

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

ω

₊

π

θ

=

j

(

t r c

)

2 0

e

.

r

c

4

sin

L

I

j

E

_θ ω −

πε

θ

ω

=

(

_t r _c

)

j 0

e

.

cr

4

sin

L

I

j

H

_φ ω −

π

θ

ω

=

Untuk medan jauh, medan listrik dan medan magnet akan SEFASA dan

keduanya berbanding lurus dengan sin θ,

25 dan bukan merupakan fungsi dari φ.

E. Konsep Medan Dekat dan Medan Jauh…

Medan Dekat

Pada medan dekat, ada komponen E_r dan juga E_θ yang berbeda fasa dan arah. Juga E_r berbeda fasa 90o _{terhadap H}

φ , dan ini adalah

g _r p _φ ,

sifat dari resonator atau rangkaian resonansi

Untuk r >> tetapi

p

ω Æ 0 : Frekuensi Rendah

Æ Disebut juga sebagai kondisi QUASI STASIONER

[ ]

_I

=

_I

_e

jw

( )

t−Sc

[ ]

q

L

cos

E

=

θ

[ ]

I

I

_o

e

[ ] [ ]

q

=

∫

I

dt

3 r

r

2

E

πε

[ ]

3

4

sin

L

q

E

_θ

=

₃

θ

r

4πε

2 o

r

4

sin

L

I

H

π

θ

=

φ

r

4π

F. Diagram Arah

Diagram arah digunakan untuk melukiskan pola pancar dari antena

Diagram arah digunakan untuk melukiskan pola pancar dari antena.

Diagram arah medan dapat dilihat dari

persamaan medan

yang

dimaksud

( )

_t r_c j 3 2 0 r e j 1 1 2 cos L I E _⎥ ω − ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + θ =

Lihat lagi persamaan medan untuk dipole pendek !!

Untuk jarak r tertentu,

3 2 r j cr 2πε ⎢⎣ ω ⎥⎦

( )

_t r_c j 3 2 2 0 e r j 1 cr 1 r c j 4 sin L I E_{θ ⎥} ω − ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ω + + ω πε θ =

( )

persamaan disamping dapat dituliskan sbb ; j ⎦ ⎣

( )

_t r_c j 2 0

e

r

1

cr

j

4

sin

L

I

H

_φ

_⎢⎣

⎡

ω

+

_⎥⎦

⎤

ω −

π

θ

=

( )

_t r_c j 1 r

K

cos

.

e

E

=

θ

ω −

( )

_t r_c j 2

sin

.

e

K

E

_θθ

=

₂

s

θ

θ

.

e

ω −

( )

_t r_c j 3

sin

.

e

K

H

_φ

=

θ

ω −

( )

_t r 2 j 27

( )

_t r_c 2 j 2 4

sin

.

e

K

U

atau

=

θ

ω −

Ρ

r

F. Diagram Arah...

θ 2 bola bertumpuk

( )

_t r_c j 1 r

K

cos

.

e

E

=

θ

ω −

( )

_t r jω − θ

( )

t _c j 2

sin

.

e

K

E

_θ

=

θ

ω

( )

_t r_c j 3

sin

.

e

K

H

_φ

=

θ

ω − Donat Di h φ

_{( )}

c r t 2 j 2 4

sin

.

e

K

U

atau

=

θ

ω −

Ρ

r

Diagram arah medan θ Donat gepeng Diagram arah d daya

F. Diagram Arah...

Pola 3 dimensi

Pola 3 dimensi

G. Konsep Tahanan Pancar

Definisi

Definisi

¾Tahanan pancar adalah tahanan yang mewakili daya pancar antena

• Definisi tersebut dapat dipahami dengan memandang bahwa antena seolahDefinisi tersebut dapat dipahami dengan memandang bahwa antena seolah

olah 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 medan jauh hal ini

• Konsep tahanan pancar selalu ditinjau pada medan 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 mewakili daya yang tersimpan

Penurunan rumus tahanan pancar,

Dari 2 buah persamaan medan listrik dan magnet dipole pendek untuk medan jauh

( )

_t r_c j 2 0

_.

_e

r

c

4

sin

L

I

j

E

_θ ω −

πε

θ

ω

=

( )

sin

L

I

j

ω

θ

_j

( )

_t r_c

P

r

aˆ

r

=

E

θ

aˆ

θ

×

H

φ

aˆ

φ

0

_.

_e

cr

4

sin

L

I

j

H

_φ ω −

π

θ

ω

G. Konsep Tahanan Pancar...

Tool

M

b h d i b

t k f

k

( )

_t r_c j 0

_.

_e

cr

4

sin

L

I

j

H

_φ ω −

π

θ

ω

=

Mengubah dari bentuk fasor ke

bentuk waktu,

E(t) = Re [ (E

_fasor

) e

jwt

_]

)

r

t

sin(

sin

L

I

H

_φ

=

0

θ

ω

−

β

dimana,

e

jwt

= cos wt + j sin wt

)

r

t

sin(

r

2

H

ω

β

λ

φ r 2 r

r

aˆ

E

aˆ

H

aˆ

H

aˆ

P

=

_{θ θ}

×

_{φ φ}

=

η

_φ

Maka,

Maka,

(

)

_r 2 2 2 o 2 r

r

.

sin

.

sin

t

r

aˆ

r

2

L

I

H

aˆ

P

η

θ

ω

−

β

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

λ

=

η

=

_φ 31

r

2

⎦

⎣ λ

Daya total sesaat

yang menembus permukaan bola dengan jari jari r

G. Konsep Tahanan Pancar...

Daya total sesaat

yang menembus permukaan bola dengan jari-jari r_o , dinyatakan sbb :

∫

•

=

T

P

d

S

W

∫

r

r

= S r r T

P

d

S

W

o

{

2

}

2 2 2 2

L

I

⎪⎫

⎪⎧

⎡

⎤

∫ ∫

π π

{

}

r 2 0 r 0 2 2 0 0 0 o

aˆ

d

d

sin

r

aˆ

)

r

t

(

sin

sin

r

2

L

I

_•

_θ

_θ

_φ

⎪⎭

⎪

⎬

⎪⎩

⎪

⎨

_⎥

η

θ

ω

−

β

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

λ

=

∫ ∫

2

L

I

⎤

2

π

⎡

)

r

t

(

sin

3

2

L

I

0 2 0

η

π

ω

−

β

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

λ

=

Daya rata-rata

y

dinyatakan :d y :

dt

)

r

t

(

sin

3

2

L

I

T

1

W

2 ₀ 2 0 T 0 av

ω

−

β

π

η

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

λ

=

∫

0

⎣

⎦

Daya rata-rata :

G. Konsep Tahanan Pancar...

Daya rata rata :

dt

)

r

t

(

sin

3

2

L

I

T

1

W

2 ₀ 2 0 T 0 av

ω

−

β

π

η

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

λ

=

∫

3

T

₀

⎣ λ

⎦

3

L

I

W

2 0 av

π

η

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

λ

=

⎦

⎣

π

=

η 120

( udara ) 2 0 2 av

L

I

40

W

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

λ

π

=

Daya rata-rata di samping mewakili daya yang diradiasikan atau daya

yang seolah-olah diserap oleh tahanan

W

_av

=

P

_{rad rms} 33

⎥⎦

⎢⎣ λ

yang seolah olah diserap oleh tahanan pada terminal antena,

rms , rad av

Jadi

G. Konsep Tahanan Pancar...

Jadi….

rad 2 0 2 0 2 av

I

.

R

2

1

L

I

40

W

=

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

λ

π

=

2

⎦

⎣ λ

Sehingga ,

2 2 2 0 av rad

L

80

I

P

2

R

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

λ

π

=

=

Ingat asumsi-asumsi semula,

persamaan ini berlaku untuk

Distribusi arus uniform

0

H. Berbagai Terminologi

S l

t

i i

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 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 Jenis / macam saluran transmisi

¾ T f i i d i

¾ Konsep bandwidth saluran transmisi tergantung kepada : 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

35

H. Berbagai Terminologi...

VSWR VSWR 1,1 BW

Bandwidth Antena

f f_L f_H

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 (1,1 ; 1,2 ; 1,35 ; atau 1,5 )

¾ Keterpengaruhan antena pada bentuk fisiknya dapat dilihat pada gambar berikut : d D D D/d Konstan Antena seimbang pada balans B1 > _B2 > B3 > B4 > B5

d

H. Berbagai Terminologi...

D

Antena tak seimbang pada unbalans

B1 _> B2 > B3 > B4

Daerah antena

¾ Daerah 1 : Daerah antena, benda-benda didaerah , ini saling mempengaruhi dengan antena (

impedansi dan pola pancar )

¾ Daerah 2 : Daerah medan dekat / daerah

2

3

¾ Daerah 2 : Daerah medan dekat / daerah Fraunhofer, di daerah ini medan listrik dan magnet belum transversal penuh

¾ D h 3 D h d j h di d h i i

R2

R1

L 1

¾ Daerah 3 : Daerah medan jauh, di daerah ini, medan listrik dan magnet transversal penuh daan keduanya tegaklurus terhadap arah

perambatan gelombang = _λ 2 2 L 2 R 37 perambatan gelombang 2 _λ

I. Pengenalan Jenis-Jenis Antena

• Antena kawat

Loop Dipole Loop Helix Beverage whip

• Antena aperture (permukaan)

Corong Piramid

Corong Kerucut

Celah pada dinding tabung Bumbung Gelombang

I. Pengenalan Jenis-Jenis Antena...

• Antena Susunan

Susunan Wave Guide Susunan Celah

• Antena aperture (permukaan)

Gregorian Feed Front Feed Cassegrain Feed

Gregorian Feed _{Corner Reflektor}

Paraboloidal Reflektor

• Antena Lensa

I. Pengenalan Jenis-Jenis Antena...

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 EM yang mirip dengan apa yang dilakukan lensa kaca terhadap gelombang cahaya

n > 1

Cembung Datar Cembung Cembung Cembung Cekung

n < 1

Cekung Datar

I. Pengenalan Jenis-Jenis Antena...

• Printed Antenna / Mikrostrip

• Leaky Wave Antenna

J. Kesimpulan Modul 1

1. Antena adalah transformator / struktur transisi 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 :

Di t ib i A Distribusi Arus

y Potensial Listrik Skalar

(V) di titik Observasi

E

=

−

j

ω

A

−

∇

V

r

r

r

Distribusi Arus Pada Antena Distribusi Arus Terlambat Pada Titik Observasi

(V) di titik Observasi y Vektor Potensial

Magnetik (A) di Titik Observasi

j

( )

A

1

H

r

∇

r

×

r

μ

=

J. Kesimpulan Modul 1

4. Konsep bandwidth antena mirip dengan yang sudah dipelajari pada kuliah Saluran Transmisi (medan II), 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 rendahQ ,

6. Tahanan pancar adalah tahanan yang mewakili daya efektif yang dipancarkan antena