Senin, 07 November 2011

dasar-dasar antena

BAB III
DASAR ANTENA

            Antena (antenna atau areal) adalah perangkat yang berfungsi untuk memindahkan energi gelombang elektromagnetik dari media kabel ke udara atau sebaliknya dari udara ke media kabel.
Antena harus mempunyai sifat yang sesuai (match) antara media kabel dan sumber daya, dalam artian bahwa impedansi sumber daya sama dengan impedansi media kabel dan sama dengan impedansi antenna.
            Antena yang bekerja pada band VLF, LF, HF, VHF dan UHF , umumnya berjenis antena kawat (wire antenna), dalam prakteknya sering digunakan seperti antena dipole 1/2l, antena monopole dengan ground plane, antena loop, antena Yagi-Uda array, antena log periodik dan sebagainya. Antena-antena jenis ini, dimensi fisiknya disesuaikan dengan panjang gelombang dari system tersebut bekerja. Semakin tinggi frekuensi kerja, maka semakin pendek panjang gelombangnya, sehingga semakin pendek ukuran fisik suatu antena.
            Untuk antena gelombang mikro (microwave), terutama SHF ke atas, penggunaan antena luasan (aperture antena) seperti antena horn, antena parabola, akan lebih efektif dibanding dengan antena kawat pada umumnya. Karena antena yang demikian mempunyai sifat pengarahan yang baik untuk memancarkan gelombang elektromagnetik..
RUJUKAN/ reference  untuk mengukur atau membandingkan kinerja sebuah antena adalah antenna isothropic atau antena dipole:
Antena Isothropic tidak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, karena antena ini dianggap/ diandaikan bisa memancar merata ke semua arah (ke atas-bawah, depan-belakang, kiri-kanan) ini hanya ada secara HIPOTETIS atau imajiner saja. Gain antenna isothropic = 1.5 dB
Antena Dipole pada ketinggian free space (setidaknya 1/2λ dari permukaan tanah) arah pancarannya ke depan dan belakang (bi directional), sehingga dibandingkan dengan antenna Isothropic (yang pancarannya merata kesemua arah) - untuk pancaran ke arah depan (dan belakang) Dipole akan menunjukkan Gain (kelebihan) tertentu. Karena yang dirujuk adalah arah pancaran (Directivity) ke depan (Forward) maka biasa disebutkan bahwa Antena Dipole mempunyai Forward Gain sebesar x (sekian) dB terhadap  antena Isothropic. hasil penelitian dan hitung-hitungan menghasilkan angka x = 2.1 dB (atau = angka penguatan sekitar 1,7x).
            Gain Antena DIPOLE 1/2λ = 2.1 dBi (huruf i merujuk kepada antena Isothropic) Karena antena Isothropic susah dibayangkan keberadaan/ eksistensi-nya, dalam praktek sehari-hari orang lebih suka membandingkan kinerja Antena (apapun) dengan kinerja sebuah Dipole, sehingga lantas lebih umum dipakai istilah dBd, dimana huruf d merujuk kepada dipole. Dari pernyataan tersebut lantas dikembangkan kaidah dasar untuk menghitung Gain berjenis antena terhadap antenna rujukan (bisa Isotropis, bisa Dipole) misal:
  1. Kalau ANTENA ISOTROPIS sebagai rujukan, sebuah Antena Isotropis  mempunyai Gain 0 dbi, atau ratio penguatan 1 x terhadap antena rujukan.
  2. Antena Dipole 1/2λ mempunyai Gain 2.1 dBi. Kalau dipakai ANTENA DIPOLE sebagai rujukan, maka Antena Dipole itu mempunyai Gain 0 dBd, atau ratio penguatan 1 x terhadap antena rujukan.
  3. Antena VERTIKAL atau GROUND PLANE 1/4λ, mempunyai Gain 0.3 dBi; Antena 5/8λ mempunyai Gain = 3.3 dBi, atau (= 3.3 - 2.1) = 1.2 dBd
  4. Antena LOOP 1λ mempunyai Gain 4.1 dBi atau (= 4.1 - 2.1) = 2 dBd

3.1  Karakteristik Antena
Ada beberapa karekteristik yang harus diperhatikan dalam memilih sebuah antenna adalah :
-         bentuk dan arah radiasi yang diinginkan
-         polarisasi yang dimiliki
-         frekuensi kerja,
-         lebar band (bandwidth), dan
-         impedansi input yang dimiliki

Seperti yang dijelaskan pada gambar berikut ini adalah Pola radiasi (radiation pattern) suatu antena adalah pernyataan grafis yang menggambarkan sifat radiasi suatu antena pada medan jauh sebagai fungsi arah. Pola radiasi dapat disebut sebagai pola medan (field pattern) apabila yang digambarkan adalah kuat medan dan disebut pola daya (power pattern) apabila yang digambarkan poynting vektor.

Side Lobe Level

            Pola daya antena digambarkan dengan koordinat polar , terdapat Lobe utama (main lobe/ major lobe) adalah lobe yang mempunyai arah dengan pola radiasi maksimum (daerah pancaran terbesar).  Biasanya juga ada lobe-lobe yang lebih kecil dibandingkan dengan main lobe yang disebut dengan minor lobe/ Lobe sisi (side lobe) adalah daerah pancar samping. Ada juga Back lobe adalah lobe belakang =  daerah pancar belakang

Half Power Beam Width (HPBW)
            HPBW adalah sudut  selisih dari titik-titik pada setengah pola daya dalam main lobe,        yang dapat dinyatakan dalam rumus sebagai berikut :

                                    HPBW            = | Ө HPBW left  + Ө  HPBW right |               
           
 Ө  HPBW left  dan Ө  HPBW right     adalah titik-titik pada kiri dan kanan dari main lobe, yaitu pola daya mempunyai harga ½ . (Beamwidth = lebar berkas = sudut yang dibatasi ½ daya atau 3 dB dari main lobe)


Direktivitas
Seberapa besar antena mampu mengkonsentrasikan energi pada suatu arah yang diinginkan, dibandingkan dengan radiasi pada arah yang lain Karakteristik dari antena tersebut dinamakan direktivitas  (directivity)
            Directive gain merupakan perbandingan dari intensitas radiasi pada suatu arah tertentu dengan intensitas radiasi rata-rata. 

Gain Antena
            Umumnya gain maksimum suatu antena dinyatakan dengan cara membandingkannya dengan antena lain yang dianggap sebagai antena standard (dengan metode pengukuran). Salah satu metode pengukuran power gain maksimum terlihat seperti pada gambar berikut. Sebuah antena sebagai sumber radiasi, dicatu dengan daya tetap oleh transmitter sebesar Pin. Mula-mula antena standard dengan power gain maksimum yang sudah diketahui (Gs) digunakan sebagai antena penerima seperti terlihat pada gambar a. Kedua antena ini kemudian saling diarahkan sedemikian sehingga diperoleh daya output Ps yang maksimum pada antena penerima. Selanjutnya dalam posisi yang sama antena standard diganti dengan antena yang hendak dicari power gain-nya, sebagaimana terlihat pada gambar b. Dalam posisi ini antena penerima diarahkan sedemikian rupa agar diperoleh daya out put Pt yang maksimum. Apabila pada antena standard  sudah diketahui gain maksimumnya, maka dari pengukuran di atas gain maksimum antena yang dicari dapat dihitung dengan :
                                    Gt        =    Gs                                                       
Atau jika dinyatakan dalam decibel adalah :

                        Gt (dB) = Pt (dB) - Ps (dB) + Gs (dB)
                       
 

                                                                                                                           
                                    Pin                                         Gs           Ps
                                                              (a)

                                                                                                                                                   
                                  Pin                                               Gt       Pt
                                   
                                                                (b)
           
Gambar  metode pengukuran gain antena dengan antena standard

3.2  Impedansi  Antena
Impedansi input suatu antena adalah impedansi pada terminalnya. Impedansi input akan dipengaruhi oleh antena-antena lain atau obyek-obyek yang dekat dengannya. Impedansi antena terdiri dari bagain riil dan imajiner, yang dapat dinyatakan dengan :       Zin          = Rin +  j Xin                                                               
 Resistansi input (R­in) menyatakan tahanan disipasi. Daya dapat terdisipasi melalui dua cara, yaitu karena panas pada struktur antena yang berkaitan dengan perangkat keras dan daya yang meninggalkan antena dan tidak kembali (teradiasi). Reaktansi input (Xin) menyatakan daya yang tersimpan pada medan dekat dari antena.
            Untuk memaksimumkan perpindahan daya dari antena ke penerima, maka impedansi antena haruslah conjugate match (besarnya resistansi dan reaktansi sama tetap berlawanan tanda). Jika hal ini tidak terpenuhi maka akan terjadi pemantulan energi yang dipancarkan atau diterima, sesaui dengan persamaan sebagai berikut :

                        G             =
                                                           
            e-L = tegangan pantul               Zm = impedansi beban
            e+L = tegangan datang             Z1 = impedansi input

 Sedangkan Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), dinyatakan sebagai berikut :
                        VSWR  =                                                                      
Dalam prakteknya VSWR harus bernilai lebih  kecil dari 2 (dua).
 3.3  Polarisasi  Antena
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 linierl. Jika vektor medan listik konstan dalam panjang tetapi berputar disekitar jalur lingkaran, dikatakan berpolarisasi lingkaran.
            Untuk memaksimumkan sinyal yang diterima, maka polarisasi antena penerima haruslah sama dengan polarisasi antena pemancar.
            Sebuah antena dapat memancarkan energi dengan polarisasi yang tidak diinginkan, yang disebut polarisasi silang (cross polarized). Polarisasi silang ini menimbulkan side lobe yang mengurangi gain. Pada umumnya karakteristik polarisasi sebuah antena relatif konstan pada main lobe. Tetapi polarisasi beberapa minor lobe berbeda jauh dengan polarisasi main lobe.

 










3.4  Bandwidth Antena
            Pemakaian sebuah antena dalam sistem pemacar atau penerima selalu dibatasi oleh daerah frekuensi kerjanya.. Daerah frekuensi kerja antenna yang masih dapat bekerja dengan baik dinamakan bandwidth antenna. Suatu misal sebuah antena bekerja pada frekuensi tengah sebesar fC, namun ia juga masih dapat bekerja dengan baik pada frekuensi f1 (di bawah fC) sampai dengan f2 ( di atas fC), maka lebar bandwidth dari antena tersebut adalah (f1 – f2).
Gambar Contoh bentuk antenna

Antena Grid                                         

Electrical Specifications
  Frequency
2400-2500 MHz
 Gain
24 dBi
-3 dBi Beam Width
8 degrees
Front to Back Ratio
24 dB
Sidelobe
-20dB Max
Impedance
50 Ohm
Max. Input Power
50 Watts
VSWR
< 1.5:1 avg.
Lightning Protection
DC Short


Mechanical Specifications



Weight
8 lbs. (3.62 kg)
Grid Dimensions
100 cm x 60 cm
Mounting
 31.8 - 50.8 mm
Elevation Angle
0 to +10 degrees
 Operating Temperature
-40° C to to 85° C








Tidak ada komentar:

Posting Komentar