EE3253a 2 KonsepDasarAntena 2004

Modul 2EE 3253a Sistem Antena

Konsep Dasar AntenaOleh :

Nachwan Mufti Adriansyah, ST

Revisi Februari 2004

Nachwan Mufti A Modul 2 Konsep Dasar Antena 2

Modul 2 Konsep Dasar Antena• A. Dasar pemahaman page 3

• B. Teorema daya dan intensitas radio page 7

• C. Karakteristik antena pemancar page 12

• D. Konsep Apertur Antena page 25

• E. Rumus transmisi Friis page 37

• F. Polarisasi page 40

• G. Temperatur antena page 41

• H. Kesimpulan modul 2 page 42


A. Dasar Pemahaman

Konsep Sumber Titik

Konsep sumber titik berguna dalam lebih memudahkan perhitungan mengenai daya terima, pada medan jauh / tempat yang jauh. Antenadianggap sebagai sumber titik karena dimensinya adalah jauh lebih kecil dari jarak antara antena pengirim dengan titik observasi.

Syarat antena sebagai sumber titikmempunyai medan jauh transversalMedan magnet tegak lurus medan magnetRapat daya P (arus daya) yang menembusbidang bola observasi mengarah radialkeluar semuanyaDengan ekstrapolasi, semua rapat dayanyaberasal dari volume yang sangat kecil atautitik O, tidak bergantung pada dimensifisiknya

z

y

x

O

r sin θ.dφ

r.dθ

dS = r 2 sin θ.dθ.dφ

rPr


Definisi sumber titik, Sumber titik adalah titik potong semua rapat daya di tempat jauhUntuk mengetahui distribusi medan/daya di tempat jauh, maka dilakukan pengukuran pada pada jarak R konstan.Sumber titik berlaku untuk medan jauh, dengan persyaratan :

R>>λ, R>>d, dan R>>b

MO b

R

M

O b

R

d

(a) sumber titik berimpit dengan pusat bola M

(b) sumber titik berjarak terhadap pusat bola M

Ante na m eme nuhi volumede ngan jar i-jar i b

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 penuhUntuk polarisasi eliptik, perlu diukur komponennya (amplitudo dan fasa). Pengukuran fasa perlu M berimpit O, untuk menghindari beda fasa relatif.

A. Dasar Pemahaman


Teorema Resiprositas CarsonUntuk membuktikan bahwa karakteristik antena sebagai pemancar juga berlaku pada antena sebagai penerima.

Asumsi dasar

∼ ∼

∼ ∼

BIAVAI

BV

AV

VZ

1I

1Z 2Z BI

3Z

IZIZ

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

(a) (b)

Antena A dan B sama, fungsinya dipertukarkan sebagai pengirim dan penerima.

A. Dasar Pemahaman


Bukti teorema Carson

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

Dari gambar (a) :

)]Z//Z(Z[

VI

321

A1 +=

)ZZZZZZ(

ZV

ZZ

Z.II

133221

3A

21

31B ++

=+

=

Dari gambar (b) :

)]Z//Z(Z[

VI

321

B2 +=

)ZZZZZZ(

ZV

ZZ

Z.II

133221

3B

21

32A ++

=+

=

Jadi jika BA VV = , maka BA II =

Teorema Carson menyatakan bahwa,

Untuk medium transmisiyang homogen dan isotropis,

Jika suatu tegangan 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

!!

A. Dasar Pemahaman


B. Teorema Daya dan Intensitas Radio

z

y

x

O

r sin θ.dφ

r.dθ


rPr

• Antena, sumber dianggap titik dan ditempatkan di O

• rPr

radial keluar pada setiap titik bola

• dSPr⊥ atau Sd//Pr

Konsep DayaAntena Isotropis• Antena isotropis hanya ada

secara hipothetical(teoritis)

• Pada dasarnya semuaantena tidak ada yang memiliki pancaran sama kesegala arah(unisotropic)Asumsi dasar


Penurunan rumus, Jika medium antara antena (bola) tidak meredam, juga tidak menyerap daya, berdasarkan hukum kekekalan energi, maka :

Daya yang dipancarkan sumber = Daya total yang menembus bola

Dinyatakan,

∫ ∫∫π π

==0

2

0r

Sr dS.PSd.PWrr

dimana, Pr = rapat daya pada boladS = elemen luas = r2.sinθ.dθ.dφW = daya yang dipancarkan antena

z

y

x

O

r sin θ.dφ

r.dθ


rPr!!



Penurunan rumus selanjutnya...

r

0

2

0

22r

S

ri P.r4d.d.sin.r.PSd.PW ∫ ∫∫π π

π=φθθ==rr

Sehingga,

Maka,

24 rWPr π

=

Penurunan Rapat Daya

Disimpulkan bahwa rapat daya berbanding terbalik dengan r2

!!


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


Intensitas Radiasi (U)

Intensitas Radiasi = daya per satuan sudut ruang

π== 4Wr.PU 2

r

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

4π rad2 = 4π x 57,3o x 57,3o = 41253 deg2

Didefinisikan,

Dengan berbagai definisi di atas, makadapat dituliskan ekspresi daya sebagaifungsi dari intensitas radiasi sbb :

∫ ∫∫ ∫π ππ π

Ω=φθθ=0

2

00

2

0

d.Ud.d.sin.UW

dimana, dΩ = sinθ.dθ.dφ



∫ ∫∫ ∫π ππ π

Ω=φθθ=0

2

00

2

0

d.Ud.d.sin.UW

Daya yang dipancarkan = integrasi intensitas radiasi untuk seluruh sudut ruang 4π

Dari ekspresi diatas, dapat disimpulkan bahwa,

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

Antena Sembarang : Uo = U rata2 ( time average )

!!



C. Karakteristik Antena Pemancar

Karakteristik antena yang diturunkan sebagai sumber / pemancar dapat dibuktikan berlaku pula sebagai penerima, hal ini dijelaskan menurut Teorema Resiprositas CARSON

Karakteristik antena :

Diagram arah

Diagram fasa

Gain

Direktivitas

Lebar berkas


Diagram ArahDiagram arah menunjukkan karakteristik pancaran antena ke berbagai arah (pattern), pada r konstan, jauh, sebagai fungsi θdan φ

Macam-macamdiagram arah

Menurut besaran

Menurut skala

Diagram arah Medan (listrik, magnet)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)



Em φ = 0 Um

Eθ U

θ = 0 θ = 0

1θ = 0

0 dB-3 dB

B

Diagram arah absolut Diagram arah relatif Diagram arah normal

Diagram arah sebenarnya 3 dimensi, tetapi biasa digambarkan sebagai2 dimensi, yaitu 2 penampangnya saja yang saling tegaklurusberpotongan pada poros mainlobe

Main lobe = major lobe, lobe utama ; daerah pancaran terbesarSide lobe = minor lobe, lobe sisi ; daerah pancaran sampinganBack lobe = lobe belakang ; daerah pancaran belakangBEAMWIDTH = Lebar berkas ; Sudut yang dibatasi ½ daya atau 3

dB atau 0,701 medan maksimum pada MainlobeFBR = Front to Back Ratio = Main lobe / Back lobe

Berbagai istilah dalam diagram arah



a. Lobe-lobe radiasi antena (pola pancar 3 dimensi)b. Plot linear pola daya radiasi

Sumber : Balanis, A Constantin,” Antenna Theory, Analysis and Design”, Harper & Row Publisher, 1982 (halaman 21



Diagram FasaSeperti juga pada diagram arah, dapat diambil penampang diagramfasa 3-dimensi , ataupun plot linearnya


Untuk bentuk periodik dengan frekuensi tertentu, medan jauh diketahui selengkapnya jika diketahui :

• Amplitudo Eθ sebagai fungsi dari r, θ, φ• Amplitudo Hφ sebagai fungsi dari r, θ, φ• Beda fasa δ antara Eθ dan Hφ sebagai fungsi dari θ, φ, dengan r

konstan• Beda fasa η antara Eθ dan Hφ terhadap harganya pada titik

referensi, sebagai fungsi dari θ, φ, dengan r konstan


DirektivitasMerepresentasikan ‘pengarahan’ antena, semakin besar direktivitas dapat diartikan bahwa lebar berkasnya semakin sempit

Didefinisikan :

rataRataRadiasiIntensitas

MaksimumRadiasiIntensitas

Uo

UmD

−=≡

Atau,

2

2

Eo

Em

Po

Pm

4

4x

Uo

UmD ==

ππ

≡

!!



Jika fungsi diagram arah antena diketahui, maka direktivitas dapat dihitung secara eksak

Contoh 1 : Penghitungan direktivitas dengan cara eksak:

Pers. diagram arah

U = Um.cos θ ; 0 ≤ θ ≤ π/2 & 0 ≤ φ ≤ 2π 0 ; θ, φ lainnya

∫ ∫π

π

φθθθ=2

0

2

0

d.d.sincos.UmW

Solusi,

[ ] [ ] ππ

π π

φθ−=

φθθ−= ∫ ∫20

20

2

2

0

2

0

cos2

Um

d)(cosdcos.UmW

Um.π= (pers 1)

W = π.Um W = 4π.Uo

(pers 1) (pers 2) Definisi

D = Um/Uo = 4π/π = 4 = 6 dB

!!



Gain (penguatan)

Didefinisikan,

samainputdayadenganreferensiantenamaksradiasiintensitas

antenasuatumaksradiasiintensitas

Umr

UmG =≡

K-4Wi Wo G = Wo/Wi

Macam-macam referensi :Isotropis, ηeff = 100%dipole ½ λhorn, dll

samainputdayadengan

rugiisotropisantenamaksradiasiintensitas

antenasuatumaksradiasiintensitas

tanpa=≡

Umr

UmG

Untuk referensi antena isotropis,



Hubungan antara gain dengan diversitas

D.G effη=

Jika ηeff = 100% ( Isotropis ),Gain = Direktivitas

Kadang-kadang Gain dan Direktivitas dinyatakan untuk arah tertentu /fungsi dari diagram arah.

DUm

U),(D =φθ dan G

Um

U),(G =φθ

G dan D biasanya dinyatakan dalam dBDdB = 10 log D [dB] dan GdB = 10 log G [dB]

!!



Luas Berkas / Lebar Berkas/ BeamwidthAdalah sudut ruang yang mewakili seluruh daya yang dipancarkan, jika intensitas radiasi = intensitas radiasi maksimum

atau, Seolah-olah antena memancar hanya dalam sudut ruang B dengan intensitas radiasi uniform sebesar

Um W = B.Um

1/2

φ1/2θ1/2

Kaitan Antara Direktivitas Dengan Lebar Berkas

Jika fungsi diagram arah intensitas radiasi dinyatakan oleh :

Um = Ua. f(θ,φ)maks

U = Ua.f(θ,φ) dimana Ua adalah konstanta

Untuk intensitas maksimum dinyatakan oleh :

( Perhitungan pendekatan !! )



Intensitas rata-rata dinyatakan oleh :

π

Ωφθ=

π= ∫∫

4

d).,(f.Ua

4W

Uodengan, W = daya yang dipancarkan

dΩ = sinθ.dθ.dφ

Dari definisi, kemudian direktivitas dapat dinyatakan oleh :

maks

maks

),(fd).,(f

4

d).,(f

),(f.Ua

Uo

UmD

φθΩφθπ

=Ωφθ

φθ==

∫∫∫∫

B

4D

π=Jika

Maka,

Ωφθ

φθ=

φθ

Ωφθ= ∫∫∫∫ d

),(f

),(f

),(f

d).,(fB

maksmaks

Lihat definisisebelumnya !!

!!

Uo4W π= dan B.UmW =

B

4

Uo

UmD

π=≡ !!



Ωφθ

φθ=

φθ

Ωφθ= ∫∫∫∫ d

),(f

),(f

),(f

d).,(fB

maksmaks Dapat jugadinyatakan...

Ωφθ= ∫∫ d.),(fB normal

f(θ,φ)normal =fungsi normal diagram arah

Perhitungan Direktivitas Dengan Cara Pendekatan Lebar Berkas

2 (dua) kasus

A. Fungsi sederhana• Unidirectional• Direktivitas ≥ 10

B. Fungsi tidak sederhana

2/12/1 .

4

B

4D

φθπ

≈π

=

θ1/2 dan φ1/2 adalah beamwidth menurut 2 bidang ⊥ melalui sumbu mainlobe

!!

Selesaikan dengan cara grafis !!

Ωφθ

φθ=

φθ

Ωφθ= ∫∫∫∫ d

),(f

),(f

),(f

d).,(fB

maksmaks

danB

4

Uo

UmD

π=≡ !!

1/2

φ1/2θ1/2

!!



Contoh 2 : Menghitung D dengan pendekatan lebar berkasU = Um.cos6θ ; 0 ≤ θ ≤ π/2 dan 0 ≤ φ ≤ 2π

21θ

41θ

21

21

1

φ

½ Um = Um.cos6 θ1/4

o614/1 01,272

1cos ==θ −

θ1/2 = 2 x θ1/4 = 54,02o

3,14)3,57(

)3,57(4

.

4D

2o

2o

2/12/1

≈×π=φθπ=

Dengan cara eksak, didapatkan D = 14,00

Dari contoh di atas, dapat dilihat bahwa untuk antena unidirectional dandirektivitas > 10, hasil pendekatan lebar berkas mendekati hasilperhitungan secara eksak !



Cara Grafis Untuk Menghitung DirektivitasKetelitian hasil perhitungan ditentukan oleh ketelitian mendapatkan lebar berkas ( B )

Jika batas-batas : θ0 ≥ θ ≥ 0 dan φo ≥ φ ≥ 0, maka :

∫ ∫φ θ

φθθφθφθ=

o o

0 0 maks

d.d.sin),(f

),(fB

dapat diuraikan sebagai berikut :

maks),(f

),(f

φθφθ

= F1(φ).f1(θ) + F2(φ).f2(θ) + ………..dst

∫ ∫ ∫ ∫φ θ φ θ

+θθθφφ+θθθφφ=0 0 0 0

0 0 0 0

2211 dst......d.sin).(f.d)(Fd.sin).(f.d)(FB

( konvergen )



B = a1b1 + a2b2 + …. dst = ∑ π=⇒i

ii B

4Dba

∫φ

φφ=0

0

ii d).(Fa ∫θ

θθ=0

0

ii d).(fb

dimana

dan

Selanjutnya integrasi gambar,

0 φ0 0 θ0

ai

bi)(Fi φ θθ sin)(fi Ketelitian hasil

ditentukan oleh ketelitian penggambaran Fi(φ) dan fi(θ)sinθ, serta perhitungan luasnya (dalam kertas milimeter)



D. Konsep Aperture AntenaKonsep aperture antena berasal dari anggapan bahwa antena sebagai luas bidangyang menerima daya dari gelombang radio yang melaluinya

A

rWHr

Hr

Hr

Er

Hr

Hr

Hr

Er

Er

Er

Er

Er

Pr

Pr

Pr

• Misalkan pada antena corong.Rapat daya pada permukaan corong P(watt/m2). Jika mulut corong dapatmenerima daya melalui mulut A semuanya,maka daya yang berhasil diserap olehantena dari gelombang EM adalah :

Wr = APrr

• = P.A cos αdengan α adalah arah orientasi antenaterhadap arah vektor rapat daya. Umumnyaorientasi antena dibuat sesuai polarisasigelombang, sehingga terjadi penerimaanmaksimum (α’ = 0)

• Jadi “ Daya yang ditangkap antena berbanding lurus dengan luas aperture-nya”.Dalam praktek, luas tersebut 0,5 – 0,7 luas sebenarnya. Hal ini berhubungan denganterbaginya daya dari GEM menjadi bagian –bagian yang hilang sebagai panas,dipancarkan kembali, dll.Sehingga ada beberapa macam aperture : Aperture efektif, aperture rugi-rugi,aperture pengumpul, aperture hambur, dll


Aperture antena

• Jika suatu antena menerima daya, maka dapat dibayangkan antena seolah-olahmempunyai aperture yang luasnya adalah daya tersebut dibagi dengan rapat dayagelombang yang datang pada antena. Dinyatakan :

PWA= (meter persegi)

a. Aperture Efektif

b. Aperture Rugi-Rugi

c. Aperture Hambur

d. Aperture Pengumpul

e. Aperture Fisis

D. Konsep Aperture Antena


I

Antena dgnbeban

Rangkaianekivalen

Pr

TZAZ

TZV

Jika antena ditempatkan pada medanEM dan dibebani oleh bebanterminasi TZ . Untuk harga-harga rmsdari arus, tegangan, maka :

AA ZZ

VI

+=

AAA jXRZ +=TTT jXRZ +=

LrA RRR +=

2TA

2TLr )XX()RRR(

VI

++++=

Rr = tahanan pancarRL = tahanan rugi ohmic antena

2TA

2TLr

2

)XX()RRR(

RVW

++++=

RIW 2=

2TA

2TLr

2

)XX()RRR(P

RV

P

WAperture

++++==



Kasus-Kasus

A. Aperture Efektif

• RT mewakili daya yang berguna bagi penerimaan, sehingga :

2TA

2TLr

T2

T

)XX()RRR(.PRV

PW

Ae++++

==

• Ae mencapai harga maksimum pada orientasi penerimaan maksimum (α = 0 ), matched ( ), dan tidak ada rugi-rugi ohmic antena ( RL= 0 )*

AT ZZ =

T

2

r

2T

R.P4V

R.P4V

P'W

Aem ===

• Effectiveness Ratio ( α ) , sering juga disebut sebagai efisiensi antena :

dengan 0≤ α ≤ 1

Daya yang termanfaatkan / sampai pada pesawat penerima akan kurang dari WT, jikasaluran transmisi memberikan redaman, contoh antena batang pendek biasa memilikitinggi efektif 70 % dari tinggi sebenarnya.

AemAe=α



B. Aperture Hambur (Scattereing Apperture)

2TA

2TLr

r2

SS

)XX()RRR(.P

RV

P

WA

++++==

• Rr mewakili daya yang diradiasikan kembali ke ruang bebas

• Jika RL = 0 ( antena lossless ), dan Rr = RT, dan XT = - XA (MATCHED), maka

T

2

r

2

R.P4

V

R.P4

V'As == As’ = apperture hambur matched

Sehingga Asm = 4 x As’ atau Asm = 4 x Aem.Dalam hal ini, misalnya antena dipakai sebagai elemen parasit,seperti pada yagi atau juga sebagai elemen pemantul, seperti padaparaboloidal antena.

• SCATTERING RATIO, perbandingan hambur

AeAs=β 0 ≤ β ≤ ∞



C. Aperture Rugi-Rugi ( Loss Apperture )

• RL mewakili daya yang hilang sebagai panas, sehingga :

2TA

2TLr

L2

LL )XX()RRR(.P

RV

P

WA

++++==

D. Aperture Pengumpul (Collector Apperture )

• Apertur pengumpul adalah jumlah Ae, As, dan AL

2TA

2TLr

TLr2

C )XX()RRR(.P

)RRR(VA

++++++

=



E. Aperture Fisis ( Loss Apperture )

• Apertur Fisis (Ap) merupakan luas maksimum tampak depan antena dari arah rapat daya

• Untuk antena dengan pemantul atau berupa celah, luas aperture fisis ini sangat menentukan, tapi untuk beberapa antena lainnya tidak berarti samasekali

Ap L

d Ap = Ld

Pr

Pr

Pr

4

dAp

2π=

4

DAp

2π=

• ABSORBTION RATIO : perbandingan antara apertur efektif maksimum dengan apertur fisis

Ap

Aem=γ ∞≤γ≤0



Bermacam-Macam Nilai Aperture Untuk Keadaan Khusus

0R L = danTA XX −=

RTRr 1

4

1 2 3 4

Ae/Aem

RT/Rr

Ac



Beberapa Contoh Apertur

A. Antena Dipole Pendek

T

2

r

2

R.P4

V

R.P4

VAem ==

0,119λ2

λ

L.EV =

2

22

r

L80R

λπ

=

)120(

EEP

2

0

2

π=

η=

20,119λ=πλ

=λπ

=8

3

L.E.320

L.E..120Aem

2

22

222

Jadi Aem untuk antena dipole pendek ( L < 0,λ ), besarnya adalah tetap 0,119λ2, tidak tergantung kepada panjangnya



B. Antena Dipole 1/2 λy

dy

RT

-λ/4 +λ/4

λπ

=y2

cos.II 0

λπ

==y2

cos.dy.Edy.EdV 0

∫ ∫λ

πλ=

λπ==

4/

0

00

Edy

y2cosE2dVV

Rr = 73 ohm

20,13λ===T

2

r

2

R.P4

V

R.P4

VAem

Dalam hal ini Aem >> Ap, atau γ besar. Jika antena dibuat sangat tipis, maka Ap sangat kecil tetap Aem tetap (γ ∞ )

λ/4

λ/2

atau


37

Hubungan Apertur Dengan Direktivitas

• Hubungan apertur dengan direktivitas adalah berbanding lurus, dinyatakan :

2

1

2

1

Aem

Aem

D

D=

• Jika tidak MATCHED sempurna,

G = ηeff. D2

1

22eff

11eff

2eff2

1eff1

2

1

Ae

Ae

Aem

Aem

D

D

G

G =×η×η=

ηη=

ηeff = α = EFECTIVENESS RATIO

• Untuk antena isotropis, D = 1 , maka :

X

X

2

2ISO D

Aem

D

AemAem ==

X2X Aem4

Dλπ

= !!Sehingga,

Aem isotropis diketahui dengan mengambilantena 2 adalah dipole pendek,

22 8

3Aem λ

π= dan D2 = 3/2 = 1,5



Antena Aem D D (dB)Isotropis λ2/(4π) = 0,79λ2 1 0Dipolependek

3λ2/(8π) = 0,119λ2 1,5 1,76

Dipole λ/2 30λ2/(73π) = 0,79λ2 1,64 2,14

X2X Aem4

Dλπ

=

Rumus di atas cukup penting untuk menghitung direktivitas antena jika aperturnya diketahui !!



E. Rumus Transmisi FriisTujuan

Menghitung transfer daya dari Tx ke Rx

TxIsotropis

Rx

• Asumsi / syarat :

a. Jarak Tx-Rx cukup jauh (pada medan jauh) ;

b. Medium tidak meredam

c. Tak ada multipath dari refleksi

λ≥2L2r

• Rapat daya pada penerima Rx, ( Pr ) :

2T

r r4WP

π= 2

TRRrR r4

WAeAe.PWπ

==

dimana,WT = daya pancar pengirim

AeR = aperture efektif antena penerimaWR = daya yang diterima Rx


• Jika Tx memiliki direktivitas DT, maka :

2R

TTR r4AeW.DW

π=2

TRRrR r4

WAeAe.PWπ

==Sehingga,

2TR

T

R

r4

D.Ae

W

W

π=

T2T Ae4

Dλπ

=

22TR

T

R

r

Ae.Ae

W

W

λ=

=R

TW

W• Perbandingan transfer daya dari Tx ke Rx untuk medan jauh,

medium tak meredam dan tak ada refleksi

=T

RW

W• Redaman lintasan (path loss) jika pada Tx dan Rx digunakan

antena referensi ( umumnya isotropis ) dan biasa dinyatakan dalam dB,

E. Rumus Transmisi Friis


• Redaman Lintasan

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

R

T

W

Wlog10Lp dB

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ λ=RT

22

Ae.Ae

r.log10 dengan

πλ

==4

AeAe2

RT( isotropis )

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡++⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ π

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛λπ

= 2222

rfc

4log10

r4log10

Lp = 32,5 + 20 log fMHz + 20 log rkm

Lp = 92,45 + 20 log fGHz + 20 log rkm

• Redaman lintasan atau pathloss disebut juga dengan redaman ruang bebas / FSL (free space loss), terjadi bukan karena penyerapan daya tetapi karena penyebaran daya

• Jika terjadi multipath, Lp berubah menjadi harga efektif, (Lp – 6 dB) ≤ Lpeff ≤ ∞• Penurunan –6 dB ini dapat terjadi jika ada dual path yang merupakan interferensi

saling menguatkan secara sempurna (kuat medan di Rx dua kali single path)

E. Rumus Transmisi Friis


F. Polarisasi

• Polarisasi gelombang berkaitan dengan orientasi vektor medan listrik yangdibangkitkan saat pemancaran.

• Jika pemasangan antena Rx tidak sesuai dengan polarisasi gelombang, maka adayang diterima akan lebih kecil ; terjadi “ polarization mismatch “.

• Untuk orientasi yang sesuai, maka penerimaan daya akan maksimu( polarisasi medan = polarisasi antena ).

• Jika polarisasi medan membuat sudut ϕ dengan polarisasi antena, maka dayaterima akan mengalami penurunan yang dinyatakan dengan PLF ( polarizationloss factor )

Beberapa hal tentang polarisasi,

Contoh :untuk,

ϕ = 60o PLF = ¼ WR turun 6 dBϕ = 90o PLF = 0 WR = 0

PLF sangat penting untuk komunikasi bergerak khususnya di ruangangkasa. Manfaat lain yang justru positif adalah untuk penggandaankanal frekuensi

REr

Aar

ffReEr

ϕ

dimana,=RE

rvektor medan listrik

=Aar

orientasi antena

( ) ϕ=•= 22AER cosaaPLFrr


G. Temperatur Antena• Semua benda jika temperaturnya ≠ 0° K, akan merupakan pemancar noise yang

spektrumnya sangat lebar, termasuk di kanal frekuensi operasi antena• Temperatur antena ( TA ) adalah temperatur yang mewakili antena karena

menerima daya noise. Jika daya noise yang diketahui antena adalah NR, maka :

N

RA B.k

NT =

dengan ,k = konstanta Boltzman = 1,38.10-23 J/oK

BN = Bandwidth noise system

• Temperatur antena dapat dihitung dari beberapa kontribusi :

∫ ∫ππ

φθθφθΩ

=2

0 0

SA

A d.d.sin).,(T1

T dgn, ∫ ∫ππ

φθθφθ=Ω2

0 0

NA d.d.sin).,(G

ΩA = sudut ruang beam antenaGN(θ,ϕ) = pola penguatan normalTS(θ,ϕ) = brigtness temperatur of sourcesharga TS dari clear sky (zenith) sekitar 3oK ≈ 5oK

dari arah horisontal sekitar 100oK - 150oKdari bumi sekitar 290oK - 300oK

Sumber noise adalah :matahari, galaxy, atmosfer, man made (busi, dsb )


H. Kesimpulan Modul 2

1. Konsep sumber titik berguna dalam lebih memudahkan perhitungan mengenai daya terima, pada medan jauh / tempat yang jauh. Antena dianggap sebagai sumber titik karena dimensinya adalah jauh lebih kecil dari jarak antara antena pengirim dengan titik observasi

2. Teorema Resiprositas Carson digunakan untuk membuktikan bahwa karakteristik antena sebagai pemancar berlaku juga pada antena sebagai penerima

3. Hubungan antara daya W dengan rapat daya Pr ,

2r r4WP

π=∫ ∫∫

π π

==0

2

0

r

S

r dS.PSd.PWrr

untuk antena isotropis

4. Intensitas radiasi adalah daya persatuan sudut ruang, didefinisikan sebagai :

π== 4Wr.PU 2

r

5. Diagram arah menunjukkan karakteristik pancaran antena ke berbagai arah (pattern), pada r konstan, jauh, sebagai fungsi θ dan φ


6. Rumus-rumus untuk gain dan direktivitas,

7. Adalah sudut ruang yang mewakili seluruh daya yang dipancarkan, jika intensitas radiasi = intensitas radiasi maksimum atau Seolah-olah antena memancar hanya dalam sudut ruang B dengan intensitas radiasi uniform sebesar Um W = B.Um

8. Konsep aperture antena berasal dari anggapan bahwa antena sebagai luas bidangyang menerima daya dari gelombang radio yang melaluinya

9. Redaman lintasan transmisi Friis,

rataRataRadiasiIntensitas

MaksimumRadiasiIntensitas

Uo

UmD

−=≡

2

2

Eo

Em

Po

Pm

4

4x

Uo

UmD ==

ππ≡

D.G effη=

2TA

2TLr

2

)XX()RRR(P

RV

P

WAperture

++++==

X2X Aem4

Dλπ

=

Lp = 32,5 + 20 log fMHz + 20 log rkm



10.Polarisasi antena menunjukkan karakteristik antena dan merupakan arah orientasivektor medan listrik yang dibangkitkan saat pemancaran. Rugi karena polarisasidinyatakan oleh Polarization Loss Factor (PLF),

11.Temperatur antena menunjukkan kinerja antena terhadap noise termal. Antenayang baik tentunya memiliki tempeatur yang rendah.

( ) ϕ=•= 22

AER cosaaPLFrr RE

rAar

ffReEr

ϕ


Documents

EE3253a 2 KonsepDasarAntena 2004