TTG3D3a 2 KonsepDasarAntena 2015 TTG3D3 Antena Antena ddaann PropagasiPropagasi Konsep Dasar Antena

download TTG3D3a 2 KonsepDasarAntena 2015 TTG3D3 Antena Antena ddaann PropagasiPropagasi Konsep Dasar Antena

of 14

  • date post

    25-Oct-2019
  • Category

    Documents

  • view

    21
  • download

    7

Embed Size (px)

Transcript of TTG3D3a 2 KonsepDasarAntena 2015 TTG3D3 Antena Antena ddaann PropagasiPropagasi Konsep Dasar Antena

  • Modul#2 Modul#2 TTG3D3 TTG3D3 AntenaAntena dandan PropagasiPropagasi

    Konsep Dasar Antena Konsep Dasar Antena

    Oleh : Nachwan Mufti Adriansyah, ST, MT

    1Modul 2 KONSEP DASAR ANTENA

    Modul 2 Konsep Dasar Antena

    • Konsep Antena sbg Sumber Titik

    • Teorema Resiprositas Carson

    • Teorema daya dan intensitas radio

    • Karakteristik antena pemancar

    • Konsep Apertur Antena• Konsep Apertur Antena

    • Rumus transmisi Friis

    • Polarisasi

    • Temperatur antena

    • Kesimpulan modul 2

    PendahuluanPendahuluan

    -Definisi antena -Definisi antena

    -Konsep antena sbg sumber titik

    -Teorema resiprositas Carson

    3Modul 2 KONSEP DASAR ANTENA

    DefinisiDefinisi AntenaAntena

    � Webster ‘s dictionary: “a usually metallic device (as rod

    or wire) for radiating or receiving radio waves”

    � IEEE Std 145-1983: “a means for radiating or receiving

    radio waves”

    Antena = Alat pelepas dan penerima gelombang

    energi elektromagnetik

    4

    energi elektromagnetik

    Modul 2 KONSEP DASAR ANTENA

  • Konsep Antena sbg Sumber Titik

    1. Konsep sumber titik: untuk analisis daya terima pada medan jauh (tempat yang jauh)

    2. Antena dianggap sebagai sumber titik karena dimensi antena >λ, R>>d, dan R>>b

    M O b

    R

    (a) sumber titik berimpit

    Antena m em enuhi volum e dengan jari-jari b

    Pengukuran,

    M

    O b

    R

    d

    (a) sumber titik berimpit dengan pusat bola M

    (b) sumber titik berjarak terhadap pusat bola M

    Pengukuran,

    � Pengukuran medan dan rapat daya, pengukuran pada

    bola dengan R konstan, dengan titik pusat bola

    observasi berimpit pada “sumber titik “, dapat dilakukan

    pada satu titik ukur, tetapi antenanya yang diputar satu

    lingkaran penuh

    � Untuk polarisasi eliptik, perlu diukur komponennya

    (amplitudo dan fasa).

    � Pengukuran fasa perlu M berimpit O, untuk menghindari

    beda fasa relatif.

    6 Modul 2 KONSEP DASAR ANTENA

    TeoremaTeorema DayaDaya dandan

    IntensitasIntensitas RadioRadio

    7Modul 2 KONSEP DASAR ANTENA

    Teorema Daya dan Intensitas Radio

    z

    y

    O

    r.dθ

    rP �

    Konsep Daya Antena

    Isotropis

    • Antena isotropis hanya ada secara hipothetical (teoritis)

    • Pada dasarnya semua antena tidak ada yang

    Modul 2 KONSEP DASAR ANTENA8

    x

    O

    r sin θ.dφ

    dS = r 2 sin θ.dθ.dφ

    • Antena, sumber dianggap titik dan ditempatkan di O

    • rP �

    radial keluar pada setiap titik bola

    • dSPr⊥ atau Sd//Pr

    antena tidak ada yang memiliki pancaran sama kesegala arah (unisotropic)

    Asumsi dasar

  • Jika medium antar antena (bola): tidak meredam, tidak menyerap

    daya, berdasarkan hukum kekekalan energi, maka :

    Daya yang dipancarkan sumber = Daya total yang menembus bola

    z

    Teorema Daya dan Intensitas Radio…

    W r

    S

    P d S∫ �� � i�

    ∫ ∫∫ π π

    == 0

    2

    0

    r

    S

    r dS.PSd.PW ��

    dimana, Pr = rapat daya pada bola dS = elemen luas = r2.sinθ.dθ.dφ W = daya yang dipancarkan antena

    z

    y

    x

    O

    r sin θ.dφ

    r.dθ

    dS = r 2 sin θ.dθ.dφ

    rP �

    9 Modul 2 KONSEP DASAR ANTENA

    r

    0

    2

    0

    22

    r

    S

    ri P.r4d.d.sin.r.PSd.PW ∫ ∫∫ π π

    π=φθθ== ��

    Sehingga,

    Teorema Daya dan Intensitas Radio…

    Jika O sumber isotropis, maka Pr (rapat daya) akan konstan untuk r konstan

    Modul 2 KONSEP DASAR ANTENA10

    0 0S

    Maka,

    24 r

    W P

    rπ =

    rapat daya berbanding terbalik dengan r2

    Definisi: Intensitas Radiasi = daya per satuan sudut ruang

    π ==

    4 Wr.PU 2r

    Intensitas Radiasi

    ∫ ∫∫ π π

    == 0

    2

    0

    r

    S

    r dS.PSd.PW ��

    1 rad2 = 57,3o x 57,3o = 3283,3 deg2

    4ππππrad2 = 4ππππ x 57,3o x 57,3o = 41253 deg2

    ∫ ∫∫ ∫ π ππ π

    Ω=φθθ= 0

    2

    00

    2

    0

    d.Ud.d.sin.UW

    dimana, dΩ = sinθ.dθ.dφ

    24 r

    W P

    rπ =

    0 0S

    11 Modul 2 KONSEP DASAR ANTENA

    2 2

    0 0 0 0

    . sin . . . i

    W U d d U d

    π π π π

    θ θ ϕ= = Ω∫ ∫ ∫ ∫

    Daya yang dipancarkan antena isotropik (sumber titik):

    Dari ekspresi diatas, dapat disimpulkan bahwa…

    Intensitas Radiasi …

    2

    2

    0 0

    . . .sin . . i r r

    S

    W P dS P r d d

    π π

    θ θ ϕ= =∫ ∫ ∫ ��

    Dari tinjauan Intensitas Radiasi Dari tinjauan Rapat Daya

    Daya yang dipancarkan antena isotropik (sumber titik):

    = integrasi intensitas radiasi untuk seluruh sudut ruang 4π

    = integrasi rapat daya utk seluruh luas kulit bola

    Untuk ISOTROPIS : W = 4ππππ.Uo [ Uo dalam Watt / radian2 ] : W = 41253.Uo [ Uo dalam Watt / deg2 ]

    Antena Sembarang : Uo = U rata2 ( time average )

    12 Modul 2 KONSEP DASAR ANTENA

  • KarakteristikKarakteristik AntenaAntena

    13Modul 2 KONSEP DASAR ANTENA

    Membuktikan: Karakteristik antena sebagai pemancar juga berlaku pada antena sebagai penerima.

    Asumsi dasar

    BIAV AI

    (a) (b)

    Teorema Resiprositas Carson

    Karakteristik antena pemancar = Karakteristik antena penerima

    ∼ ∼

    ∼ ∼

    BV

    AV

    VZ

    1I

    1Z 2Z B I

    3Z

    IZ IZ

    AI 1Z 2Z

    3Z

    2I

    BV

    Jika, transmisi energi antara antena

    A dan B yang melalui medium

    homogen, isotropis, linear, dan pasif,

    dapat dimodelkan sebagai

    Rangkaian-T

    Antena A dan B sama,

    fungsinya dipertukarkan

    sebagai pengirim dan

    penerima.

    14 Modul 2 KONSEP DASAR ANTENA

    � AV ZZ = sebagai syarat, misalkan 0ZZ AV ==

    � Dari gambar (a) :

    )]Z//Z(Z[

    V I

    321

    A 1

    + =

    )ZZZZZZ(

    ZV

    ZZ

    Z.I I

    133221

    3A

    21

    31 B

    ++ =

    + =

    � Dari gambar (b) :

    Teorema Carson menyatakan bahwa,

    Untuk medium transmisi yang homogen dan isotropis,

    “Jika suatu tegangan dipasangkan pada

    Bukti Teorema Carson

    Modul 2 KONSEP DASAR ANTENA

    � Dari gambar (b) :

    )]Z//Z(Z[

    V I

    321

    B 2

    + =

    )ZZZZZZ(

    ZV

    ZZ

    Z.I I

    133221

    3B

    21

    32 A

    ++ =

    + =

    � Jadi jika BA VV = , maka BA II =

    dipasangkan pada terminal suatu antena A,

    maka arus yang sama ( amplitudo dan fasa ) akan diperoleh pada

    terminal A seandainya tegangan yang sama

    dipasangkan pada terminal B “

    !!

    15

    Karakteristik Antena Pemancar

    Karakteristik antena :

    1. Diagram arah

    2. Diagram fasa

    3. Direktifitas

    4. Gain

    5. Lebar berkas

    Dapat dianalisis

    secara teoritik

    Modul 2 KONSEP DASAR ANTENA

    antena : ⊕

    6. Impedansi antena

    7. Bandwidth (lebarpita)

    8. Temperatur antena

    9. Polarisasi antena

    Pada

    umumnya

    diukur

    16

  • Diagram arah menunjukkan karakteristik pancaran antena ke berbagai arah (pattern), pada r konstan, jauh, sebagai fungsi θθθθ dan φφφφ

    Menurut besaran

    � Diagram arah Medan (listrik, magnet)

    � Diagram arah Daya ( P, U )

    Karakteristik #1: Diagram Arah

    17

    Macam-macam

    diagram arah

    Menurut skala

    � Diagram arah Daya ( P, U )

    � Diagram arah Fasa

    � Diagram arah absolut (dalam besarannya)

    � Diagram arah relatif ( terhadap refrensi )

    � Diagram arah normal (referensi max = 1 = 0 dB)

    Modul 2 KONSEP DASAR ANTENA

    Em φ = 0 Um

    Eθ U

    θ = 0 θ = 0

    1

    θ = 0

    0 dB -3 dB

    B

    Diagram arah sebenarnya 3 dimensi, tetapi biasa digambarkan sebagai 2 dimensi, yaitu 2 penampangnya saja yang saling tegaklurus berpotongan

    pada poros mainlobe

    Diagram Arah …

    Modul 2

    KONSE

    P

    18

    Diagram arah absolut Diagram arah relatif

    Diagram arah normal

    � Main lobe = major lobe, lobe utama ; daerah pancaran terbesar

    � Side lobe = minor lobe, lobe sisi ; daerah pancaran sampingan

    � Back lobe = lobe belakang ; daerah pancaran belakang

    � BEAMWIDTH = Lebar berkas ; Sudut yang dibatasi ½ daya atau 3

    dB atau 0,701 medan maksimum pada Mainlobe

    � FBR = Front to Back Ratio = Main lobe / Back lobe

    Berbagai istilah dalam diagram arah

    Diagram Arah …

    Modul 2 KONSEP DASAR ANTENA19

    b. Plot linear pola daya radiasi

    Sumber : Balanis, A Constantin,” Antenna Theory, Analysis and Design”,

    Harper & Row Publisher, 1982 (halaman 21

    a. Lobe-lobe radiasi antena

    (pola pancar 3 dimensi)

    Seperti