ee3253a 5 macam-macamantena 2004a

8/10/2019 EE3253a 5 Macam-MacamAntena 2004a

1/11

Modul 5TE 3253a Sistem Antena

Macam - Macam Antena

Oleh :

Nachwan Mufti Adriansyah, ST

Revisi Maret 2004

Modul Va Macam-Macam Antena 2

Modul 5 Macam-Macam Antena

A. Pendahuluan page 3

B. Antena Linear dan Turunannya page 7

C. Antena Loop dan Helix page 13

D. Antena V dan Rhombic (Double V) page 23

E. Modifikasi Dipole & Antena Ground Plane page 27

F. Antena-Antena Reflektor page 31

G. Antena2 Aplikatif page 59

H. Exotic Antenna page 68

Motto page 71

Organisasi


2/11

Nachwan Mufti A Modul Va Macam-Macam Antena 3

A. Pendahuluan

Sekapur Sirih ...

Seperti yang sudah dibicarakan pada bagian sebelumnya, dimensi antena paling kecilharus mendekati panjang gelombang supaya menjadi radiator yang efisien. Bahkan untukmendapatkan gain yang tinggi, dimensi antena harus jauh lebih besar dari panjanggelombang.

Menaikkan gain suatu antena selalu disertai dengan penurunan lebar dan luas berkas,sehingga antena dengan gain yang tinggi memerlukan pemasangan dan penempatan yangsangat teliti agar benar-benar menunjuk pada sasaran yang diinginkan. Sebagai contoh :Antena dengan gain sebesar 60 dB lebar berkasnya sekitar 0,2o sehingga kesalahanpenempatan sebesar 0,1o dari sumbu utama akan menurunkan penerimaan sebesar 30 dB.

Dari besarnya gain, antena digolongkan menjadi antena dengan gain rendah (sampai 10dB), gain sedang (10 sampai 20 dB) , dan gain tinggi ( lebih dari 20 dB). Namun demikian,harus dicatat pula bahwa angka-angka tersebut di atas adalah relatif, bukan mutlak.

Frekuensi kerja sangat mempengaruhi bentuk dan dimensi antena. Pada daerah HF, 3-

30 MHz, banyak dipakai antena kawat dan batang atau susunannya sepperti dipol, yagi, logperiodik, helix nomal mode, whip, dan antena linier lainnya. Sedangkan pada VHFbanyak dipakai yagi, antena kawat, corner, dll. Pada UHF dan SHF (300 - 30000 MHz)banyak dipakai antena paraboloid, corong, slot, antena lensa, dan kadang-kadang helix, yagi,dan lain-lain.


Selain itu, ada antena yang tidak jelas nampak sebagai antena pemancar atau harustersembunyi atau disebut sebagai antena samar ( disquised antenna ). Antena tersebutharus menyesuaikan dengan keadaan sekitarnya seperti pada kapal terbang, kereta api,atau pada keadaan lingkungan yang berat.

Untuk antena semacam ini, biasanga yang menjadi persoalan adalah penyesuaianimpedansi karena umumnya impedansi antena akan jauh berbeda dengan impedansikarakteristik saluran transmisi jika dipakai transformator konvensional.

Kerugian lain yang diderita adalah diagram arah yang seringkali jauh dari yangdiharapkan sehingga harus dicarikan kompromi-kompromi lain yang lebih ketatkendalanya.

A. Pendahuluan


3/11


Pemilihan Antena ...

Dalam suatu hubungan komunikasi, dihadapkan pada suatu tugas yaitumemilih antena yang cocok untuk komunikasi tersebut, terlebih jika kita sendiri yangharus mendesain sistem komunikasi dan antena yang bersangkutan.

Pilihan antena yang digunakan didasarkan kepada :

Jenis komunikasi yang dilakukan

Keterbatasan kelas penguat

Broadcast/ siaran , pilih antena dengan tipikal pancaran Broadside Point to point communication, pilih antena dengan tipikal pancaran Endfire

Berkaitan denganGain antena yang direncanakan

Lebar informasi yang dikirimkan (Narrowband / broadband)

Berkaitan denganBandwidth antena yang direncanakan, dirancang tidakterpisah dengan saluran transmisi yang digunakan

Daerah cakupan (coverage) antena yang diinginkan

Berkaitan denganBeamwidth antena yang direncanakan. Misal : struktursel trisektoral membutuhkan antena dengan beamwidth 120o.

A. Pendahuluan


Dalam memilih dan mendesain antena, kita selalu dihadapkan oleh batasan-batasan yang didapat dari sistem komunikasi yang direncanakan .

Sebagai contoh :Jika misalkan kita diharuskan mendesain antena untuk komunikasi selular GSM,

terlebih dahulu kita harus mengetahui : (1) Berapa range frekuensi kerja GSM yang

nantinya berkaitan dengan bandwidth antena yang kita rencanakan, (2) SWR

maksimum yang diijinkan disisi pemancar dan penerima, berkaitan dengan matching

impedance dengan saluran transmisi, (3) Kelas penguat, untuk merencanakan

seberapa besargain yang dibutuhkan untuk komunikasi tersebut (4) Cakupan

daerah antena yang diinginkan yang berkaitan dengan beamwidth antena

Hanya saja, ada beberapa hal yang harus kita pahami bahwa keempat persoalandiatas adalah saling terkait dan proses desain antena terdiri dari kompromi-kompromi

agar antena yang sudah didesain dapat memenuhi kriteria sebelumnya yang sudah

ditetapkan. Dari sinilah yang menyebabkan kemudian bahwa persoalan desain antena

menjadi tidak sederhana

Mari kita ulangi sekali lagi...

A. Pendahuluan


4/11


B. Antena Linear dan Turunannya

Antena linearbiasanya terbuat dari kawat atau batang konduktortipis dan terbagi menjadi 2 macam : (a) Antena Resonanatau disebut

juga sebagai Antena Gelombang Berdiri , (b) Antena Non ResonanatauAntena Gelombang Berjalan

B.1. Antena Gelombang Berdiri / Antena Resonan

2

4

3 4

5

2

3 2

8

dzZ

L

s

r

Pencatuan ditengah dengan :

[ ]

= cr

tj

00 eIIDistribusi arus sinusoidal, dengan :

[ ] [ ]

= z2

L2sinII 0

0zjika""

Sehingga, distribusi medan di tempat

jauh,

[ ]

=sin

2

Lcoscos2

Lcos

r

I60jE 0

dan

[ ]

= sin2

Lcoscos

2

Lcos

r2IjH 0



5/11


=sin

cos2

cos

E

( )

+=

sin

1coscosE

=sin

cos

2

3cos

E

=2

1L

=L

= 23

L

=2

1L

o78

=L

o47

=2

3L

-+

+

+

-

-Pelajari konsep Tahanan Pancar kembali !!



B.2. Antena Gelombang BerjalanAntena gelombang berjalan (travelling wave antenna) terdiri darikawat tunggal yang diterminasi dengan impedansi karakteristiknya

Contoh antena gelombang berjalan :

(a) kawat tunggalditerminasi

glb

glb

(b) Rhombic diterminasi

(c) Helical panjang (d) Linear panjangtebal

Keempat antena

disamping merupakan

pendekatan untuk

memberikan

gelombang berjalan

Uniform Tunggal



6/11


0 b z

1r2rr

( )z,,P

Konduktor

Arah gelombang

dz

Pada suatu konduktor antena gelombangberjalan di samping, gelombang berarahmenuju sumbu z

Pola pancar antena,Pola pancar antena dipengaruhip danb

dimana,p = kecepatan fasapada

konduktor, umumdisebut sebagaifaktorkecepatan

cvp=

b = Dimensi konduktor

( )

= cos1pc2

bsin

cosp1

sin

r2

pIH

1

0

( )

= cos1pc2

b

c

rt

= HE idan



o60

o25=

o58

o31=

o68=

p = 1.0 p = 0.8 p = 1.0

2b

= = 5b

Arahgelombang

Pola pancar antena gelombang berjalan untuk beberapa nilai panjangb, danfaktor kecepatan fasap



7/11


C. Antena Loop dan Helix

C.1. Antena Loop

x

r

y

z

P

a

Radius loop : a

The Loop pattern has

exactly the same shape as

that of a Hertzian Dipole,

where the electric and

magnetic fields are

interchanged.

Pada loop kecil sirkular : Jari-jari a


8/11


Aplikasi Antena Loop

1. Tidak cocok untuk transmitter(karena tahanan radiasisangat kecil), tetapi mudah untuk dibuat dan sering digunakanuntuk :

Low Frequency AM receiver (HiFi)

Ferrite sebagai inti akan memberikan performansi yang lebih baik.

Multiple loop digunakan untuk meningkatkan Tahanan Radiasi

2. Aplikasi untuk Directional Finder(dikombinasikan dengandipole):

x

y

z

x

y

- +

Dipole

Loop

Resultant Pattern


16

C.2. Helical Antenna Antena Helix ditemukanoleh John Krauss tahun

1946

Operational Modes

Normal Mode Radiation

Axial Mode Radiation

Mode radiasipada helix ada 2macam : 3

1C


9/11


x

z

Diameter D

Turn spacing S

C = Circumference

Pitch Angle

Ground Plane > /2

Number of turns N

Dimensi-Dimensi pada helix :

C = .D = kelililing lingkaran

S = Spasi / pitch

N = Jumlah lilitan

L = NS = Panjang helix

LD =

= Panjang satu lilitan

LN = NLD = panjang kawat

= Pitch angle =

C =

22 CS +

CStan 1

D



Normal Mode Radiation

Entire Helix Length L

Normal Mode Radiation (broadside) terjadi jika :

D


10/11


Distribusi Medan Mode Normal

[ ]

=

S

r

sinI60jE

[ ]2

2 A

r

sinI120E

=

dengan,

4

DA

2=

Polarisasi Eliptis

2C

S2A2

S

E

EAR

=

=== RatioAxial

Polarisasi Sirkular

1AR=

==

DS2C

== 2

D

2

Ctan



Axial Mode Radiation preferred mode

x

z

y

Circumference C

Axial Mode Radiation (endfire) terjadi jika :

3/4 < C/ < 4/3

1. Narrow Mainbeam dengan minor sidelobes

2. Polarisasi sirkular (orientation helixorientation)

3. Bandwidth lebar dibandingkan mode normal

4. Tanpa kopling antar elemen

5. Dapat disusun dengan helix lainnya untuk

meningkatkan gain

6. Perancangan tidak kritis

Sifat-sifat mode axial



11/11


Parameter of Axial Mode Radiation

= cos

2sin

2Nsin

N

2sinE dengan

+= N2

1)cos1(S2

( )=

NSC

52HPBW

o

NSC122

=D

= C140TR

=

C

150TR

N2

1N2AR

+=

( Axial Feed )( Periferal Feed )

dan

( )=

NSC

115FNBW

o


Aplikasi

1. High gain, large bandwidth, simplicity, circular polarisation in AXIAL

MODE:

Space Communication (200-300MHz)

2. Arrays of Helixes with higher gain (they hardly couple!)


ee3253a 5 macam-macamantena 2004a

Documents