Antena
Prinsip dan Aplikasi
Antena
Prinsip dan Aplikasi
Mudrik Alaydrus
Antena: Prinsip dan Aplikasi Oleh : Mudrik Alaydrus
Edisi Pertama
Cetakan Pertama, 2011
Hak Cipta 2011 pada penulis,
Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit.
Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta 55283
Telp. : 0274-889836; 0274-889398 Fax. : 0274-889057
E-mail : [email protected]
Alaydrus, Mudrik
Antena: Prinsip dan Aplikasi/Mudrik Alaydrus - Edisi Pertama – Yogyakarta; Graha Ilmu, 2011 xii + 321 hlm, 1 Jil. : 23 cm.
ISBN: 978-979-756-
1. ... I. Judul
Kata Pengantar
D
i era informasi, yang ditandai dengan penyebaran berita yang sangat cepat, dan berita yang bisa diakses kapan dan dari mana saja, pengiriman data secara nirkabel (wireless, tanpa kabel) menjadi tulang punggung penyebaran informasi tersebut. Dengan komunikasi nirkabel, tidak diperlukan lagi kabel yang menghubungkan sumber berita dengan pemakai berita, sehingga hubungan komunikasi ini menjadi lebih fleksibel dan menunjang mobilitas dari pengguna.Di samping elektronika telekomunikasi, seperti modulator, osilator, dll., pada sistem komunikasi nirkabel diperlukan komponen yang bernama antena. Secara definisi, antena pada sebuah pemancar berfungsi sebagai pengubah gelombang yang tertuntun di rangkaian elektronika menjadi gelombang yang merambat bebas di udara, dan sebaliknya pada sebuah penerima. Tugas bagi perancang antena adalah membuat transisi ini seefisien mungkin, yaitu gelombang dari pemancar yang dihasilkan oleh komponen-komponen elektronika ini harus diubah semaksimal mungkin menjadi gelombang bebas. Gelombang yang dipancarkan melalui antena ini akan didistribusikan ke udara dengan suatu pola tertentu, misalnya ke semua arah, atau hanya ke suatu arah tertentu saja. Pemilihan pola pancar ini tergantung dari aplikasi antena masing-masing.
vi Antena: Prinsip dan Aplikasi
Dengan perkembangan teknologi dan aplikasi nirkabel, bermunculan pula berbagai jenis antena yang dirancang dengan karakter-karakternya yang berbeda-beda. Buku ini ditulis untuk memberikan ulasan tentang prinsip dasar dari antena dan pemakaiannya di pelbagai aplikasi.
Bab 1 membahas dasar, sejarah singkat dan esensi antena dalam telekomunikasi, yang dilanjutkan dengan bab 2 tentang besaran-besaran penting yang mengkarakteristikkan antena. Besaran-besaran penting ini menjadi parameter dalam spesifikasi sebuah antena, yang harus dipenuhi pada proses perancangannya.
Karena dasar dari ilmu dan teknologi antena adalah elektromagnetika, tidaklah lengkap kalau tidak disinggung persamaan-persamaan Maxwell dan solusinya. Bab 3 mendapatkan tugas untuk melakukannya, solusi untuk struktur antena sederhana, yaitu dipol dan loop Hertz diberikan di sini. Bab 4 memberikan solusi untuk antena yang lebih aplikatif, yaitu dipol panjang yang juga sering digunakan pada aplikasi nirkabel dewasa ini. Antena dipol panjang ini adalah jenis antena kawat.
Dalam banyak aplikasinya, sering kali digunakan sekelompok an- tena, yang membentuk suatu formasi tertentu. Kelompok antena ini dina- makan array. Bab 5 membahas teori dasar array, dan efek dari perubahan parameternya terhadap pola pancar antena.
Bab 6, 7 dan 8 membahas jenis-jenis antena aperture, horn, reflektor dan antena mikrostrip. Di sini dijelaskan prinsip dasar masing-masing antena, perancangan dengan menggunakan rumus dan kurva sederhana, sampai penggunaan software.
Perkembangan multimedia, yang ditandai dengan semakin besarnya data yang harus dikirimkan, seperti video, menuntut jaringan komunikasi nirkabel yang semakin berkinerja tinggi, memiliki lebar pita yang besar, bahkan sangat besar, atau multiband. Bab 9 membahas jenis-jenis antena yang memiliki karakter seperti itu. Bab 10 membahas pengukuran besaran- besaran penting antena. Dua terobosan menarik yang dilakukan pada teknik
Kata Pengantar vii
antena, yaitu teknik konfigurasi ulang antena dan sistem Multiple Input Multiple Output (MIMO) menjadi pokok bahasan di bab 11.
Bab 12 ditulis untuk aplikasi antena pada beberapa sistem nirkabel yang populer sekarang ini, yaitu sistem seluler, Wireless Local Area Network (WLAN) dan Radio Frequency Identification (RFID). Bab terakhir memberikan ulasan singkat beberapa metode numerik yang biasanya dipakai untuk menganalisa dan merancang antena, yang diharapkan bisa memberikan gambaran singkat kepada pembaca, metode apa yang bisa mereka gunakan dan software mana yang bisa dipakai.
Buku ini ditulis sebagai suatu bentuk karya yang didedikasikan untuk masyarakat Indonesia, yang diharapkan menjadi satu literatur dalam bidang teknologi nirkabel. Dan penulis berpesan, bahwa suatu tujuan dan cita-cita hanya bisa dicapai dengan keyakinan, ketekunan dan kesabaran.
Ketiganya harus dijalankan secara konsisten dan kontinu. Semoga Allah SWT merestui usaha kita.
Ucapan terima kasih penulis haturkan kepada Maryam ZA yang selalu menemani dengan penuh pengertian dan perhatian, juga kepada anak-anak kami, Zainal Abidin, Muhammad Fatih, Adni, Muhammad Ayman dan Sofia.
Jakarta, November 2010
Mudrik Alaydrus
KATA PENGANTAR v
DAFTAR ISI ix
BAB I PENGENALAN ANTENA 1
1.1 Pendahuluan 1
1.2 Esensi Antena pada Dunia Telekomunikasi Wireless 4
1.3 Jenis-jenis Antena 9
BAB II BESARAN PENTING PADA ANTENA 17
2.1 Diagram Radiasi 18
2.2 Direktivitas dan Gain 23
2.3 Polarisasi 30
2.4 Impedansi Masukan 35
2.5 Lebar Pita Kerja Antenna (bandwidth) 37
2.6 Datasheet Antena 38
BAB III PERSAMAAN MAXWELL DAN SOLUSINYA PADA
ANTENA KECIL 41
3.1 Persamaan Maxwell 41
3.2 Potensial Vektor dan Skalar 46
3.3 Solusi: Potensial Terretardasi 50
Daftar Isi
Antena: Prinsip dan Aplikasi
3.4 Aplikasi Integral Radiasi pada Dipol Hertz 55 3.5 Aplikasi Integral Radiasi pada Loop Hertz 62
BAB IV ANTENA KAWAT 75
4.1 Dipol Pendek 75
4.2 Dipol Panjang 78
4.3 Dipol Setengah Gelombang (Dipol λ/2) 86
4.4 Antena Yagi-Uda 87
BAB V ANTENA ARRAY 95
5.1 Pendahuluan 95
5.2 Array dua Antena 97
5.3 Array Linier N Antena 106
BAB VI ANTENA APERTURE DAN HORN 131
6.1 Pendahuluan 131
6.2 Teorema Keunikan (Uniqueness Theorem) dan Teorema Ekuivalensi (Equivalence Theorem) 133 6.3 Antena Aperture Persegi Panjang 137 6.4 Simulasi dengan program Wipl-D 150
6.5 Antena Horn Sektor E 152
6.6 Antena Horn Sektor H 161
6.7 Antena Horn Piramid 163
6.8 Antena Horn Berulir (Corrugated Horn) 168
BAB VII ANTENA REFLEKTOR 169
7.1 Pendahuluan 169
7.2 Sistem Reflektor Dasar 170
7.3 Sistem Reflektor Banyak 184
BAB VIII ANTENA MIKROSTRIP 187
8.1 Pendahuluan 187
8.2 Metode Analisa: Model Saluran Transmisi 189 8.3 Metode Analisa: Model Cavity 199
8.4 Pencatuan antena mikrostrip 206
8.5 Antena Mikrostrip dalam Array 210
Daftar Isi i
BAB IX ANTENA BROADBAND, ULTRAWIDEBAND DAN
MULTIBAND 215
9.1 Pendahuluan 215
9.2 Antena Helix 216
9.3 Antena planar 221
9.4 Antena Log Periodik 223
9.5 Antena Fractal 229
9.6 Antena Ultrawideband (UWB) 233
BAB X PENGUKURAN BESARAN ANTENA 237
10.1 Pendahuluan 237
10.2 Skema Sistem Pengukuran Besaran Antena 239
10.3 Pengukuran Diagram Radiasi 245
10.4 Pengukuran Gain 247
10.5 Pengukuran Impedansi dan Faktor Refleksi 250 BAB XI PERKEMBANGAN KHUSUS PADA TEKNIK ANTENA 255
11.1 Antena yang bisa Dikonfigurasi Ulang
(Reconfigurable Antennas) 256
11.2 Multi Antenna Systems: Antena Cerdas (Smart
Antennas) dan mimo 259
BAB XII ANTENNAS IN ACTION 271 12.1 Antena Stasiun Basis (Base station) di Komunikasi
Bergerak 273
12.2 Antena pada Alat Komunikasi Genggam
(Handheld) 280
12.3 Antena di RFID 282
12.4 Antena di WLAN 288
BAB XIII APLIKASI METODE NUMERIK PADA ANTENA 293
13.1 Pendahuluan 293
13.2 Metode Persamaan Integral (Integral Equation
Method) 294
13.3 Metode Elemen Hingga (Finite Element Method) 300
ii Antena: Prinsip dan Aplikasi
13.4 Metode Diferensi Hingga Wilayah Waktu (Finite
Difference Time Domain) 301
13.5 Metode Frekuensi Tinggi (High Frequency
Methods) 307
13.6 Metode Hibrida 310
DAFTAR PUSTAKA 313
GLOSARIUM 317
TENTANG PENULIS 321
-oo0oo-
