karakteristik dan parameter antena

KARAKTERISTIK DAN PARAMETER ANTENA

PENDAHULUAN
Antena (antenna) adalah perangkat yang berfungsi untuk memindahkan energi gelombang elektromagnetik dari media kabel ke udara atau sebaliknya dari udara ke media kabel. Karena merupakan perangkat perantara antara media kabel dan udara, maka antena harus mempunyai sifat yang sesuai dengan media kabel pencatunya.
Dalam perancangan suatu antena, baberapa hal yang harus diperhatikan diantaranya: bentuk dan arah radiasi yang diinginkan, polarisasi yang dimiliki, frekuensi kerja, lebar band (bandwidth), dan impedansi input yang dimiliki.
Untuk antena yang bekerja pada band VLF, LF, HF, VHF dan UHF bawah, sering mennggunakan jenis antena kawat (Gambar 1). Antena jenis ini, dimensi fisiknya disesuaikan dengan panjang gelombang dimana sistem bekerja. Semakin tinggi frekuensi kerja, maka semakin pendek panjang gelombangnya, sehingga semakin pendek panjang fisik suatu antena.
Untuk antena gelombang mikro, penggunaan antena luasan (aperture antena) seperti antena horn, antena parabola (Gambar2), akan lebih efektif dibanding dengan antena kawat. Karena antena yang demikian mempunyai sifat pengarahan yang baik untuk memancarkan gelombang elektromagnetik.

1. KARAKTERISTIK DAN PARAMETER ANTENA

1. Radiasi Gelombang Elektromagnetik
Struktur pemancaran gelombang elektromagnetik yang paling sederhana adalah radiasi gelombang yang ditimbulkan oleh sebuah elemen arus kecil yang berubah-ubah secara harmonik. Elemen arus terkecil yang dapat menimbulkan pancaran gelombang elektromagnetik itu disebut sumber elementer (Lihat Gambar 3 ).
Jika medan yang ditimbulkan oleh setiap sumber elementer di dalam suatu konduktor antena dapat dijumlahkan secara keseluruhan, maka sifat-sifat radiasi dari sebuah antena akan diketahui. Timbulnya radiasi karena adanya sumber yang berupa arus bolak-balik ini diketahui secara matematis dari penyelesaian gelombang Helmhotz. Persamaan Helmholtz merupakan persamaan hasil penurunan lebih lanjut dari persamaan-persamaan Maxwell (lihat lampiran) dengan memasukkan kondisi Lorentz sebagai syarat batasnya. Dari hasil penyelesaian persamaan differrensial Helmholtz dengan menggunakan dyrac Green’s function, ditemukan bahwa potensial vektor pada suatu titik yang ditimbulkan oleh adanya arus yang mempunyai distribusi arus J adalah :
(1)
dimana : A_z = vektor potensial pada arah z
J = kerapatan arus
b        = bilangan gelombang (2p/l)
R = jarak titik pengamatan P dengan suber elementer
v’ = sumber elementer.
Persamaan di atas berlaku untuk segala bentuk sumber dan semua sistem koordinat, sehingga untuk mencari medan yang ditimbulkan oleh bermacam-macam bentuk dapat dipilih sistem koordinat yang sesaui dengan bentuk antena. Dengan diketahui potensial vektor A dari suatu sistem, maka medan magnet H dan medan listrik E yang dipancarkan oleh sumber itu akan dapat diketahui. Untuk medan magnet H dapat diperoleh dari persamaan :
H = Ñ x A (2)
Sedangkan medan listrik E dapat diperoleh dari salah satu bentuk persamaan Maxwell :
Ñ x H = J + j w e E (3)
Sehingga medan listrik E untuk daerah di dalam konduktor sumber adalah :
E = (Ñ x H – J) (4)
Dan untuk daerah di luar konduktor di mana J = 0, maka medan listrik E dari persamaan .. menjadi :
E = Ñ x H (5)
Apabila elemen sumber dan medan radiasinya berada di dalam koordinat bola, maka arah propagasi gelombangnya akan searah dengan vektor jari-jarinya. Sedangkan medan listrik dan medan magnet hanya mempunyai komponen q atau f, yang dalam ruang bebas akan berlaku :
H_f = dan H_q = (6)
Dengan : h = ( impedansi intrinsik medium)
(Lihat Gambar 1.2 Vektor medan dan poynting vektor pada koordinat bola)
2. POLA RADIASI
Pola radiasi 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. Untuk dapat menggambarkan pola radiasi ini, terlebih dahulu harus ditemukan potensialnya.
Dalam koordinat bola, medan listrik E dan medan magnet H telah diketahui, keduanya memiliki komponen vetor q dan f. Sedangkan poynting vektornya dalam koordiant ini hanya mempunyai komponen radial saja. Besarnya komponen radial dari poynting vektor ini adalah :
P_r = ½ (7)
Dengan : | E | = (resultan dari magnitude medan listrik)
E_q : komponen medan listrik q
E_f : komponen medan listrik f
h : impedansi intrinsik ruang bebas (377 W)
Untuk menyatakan pola radiasi secara grafis, pola tersebut dapat digambarkan dalam bentuk absolut atau dalam bentuk relatif. Bentuk relatif adalah bentuk pola yang sudah dinormalisasikan, yaitu setiap harga dari pola radiasi tersebut telah dibandingkan dengan harga maksimumnya. Sehingga pola radiasi medan, apabila dinyatakan didalam pola yang ternormalisasi akan mempunyai bentuk :
F_{(q,f )} = (8)
Karena poynting vektor hanya mempunyai komponen radiasi yang sebenarnya berbanding lurus dengan kuadrat magnitudo kuat medannya, maka untuk pola daya apabila dinyatakan dalam pola ternormalisasi, tidak lain sama dengan kuadrat dari pola medan yang sudah dinormalisasikan itu.
P_{(q,f )} = | F_{(q,f )} |² (9)
Seringkali juga pola radiasi suatu antena digambarkan dengan satuan decibel (dB). Intensitas medan dalam decibel didefinisikan sebagai :
F_{(q,f ) dB} = 20 log | F_{(q,f )} | (dB) (10)
Sedangkan untuk pola dayanya didalam decibel adalah :
P_{(q,f ) dB} = 10 log P_{(q,f )}
= 20 log | F_{(q,f )} | (11)
Semua pola radiasi di atas adalah pola radiasi untuk kondisi medan jauh. Dalam pengukuran pola radiasi, faktor jarak mempengaruhi hasil pengukuran yang baik dan teliti. Semakin jauh jarak pengukuran pola radiasi yang digunakan semakin baik hasil yang diperoleh. Untuk melakukan pengukuran pola radiasi pada jarak yang benar-benar tak terhingga adalah suatu hal yang tak mungkin. Untuk keperluan pengukuran ini, ada suatu daerah di mana medan yang diradiasikan oleh antena sudah dapat dianggap sebagai tempat medan jauh apabila jarak antara sumber radiasi dengan antena yang diukur memenuhi ketentuan berikut :
r > (12)
r >> D dan r >> l
Dimana : r : jarak pengukuran
D : dimensi antena yang terpanjang
l : panjang gelombang yang dipancarkan sumber.

2.a Side Lobe Level

Ukuran yang menyatakan besar daya yang terkonsentrasi pada side lobe dibanding dengan main lobe disebut Side Lobe Level (SLL), yang merupakan rasio dari besar puncak dari side lobe terbesar dengan harga maksiumum dari main lobe. Side Lobe Level (SLL) dinyatakan dalam decibel (dB), dan ditulis dengan rumus sebagai berikut :
SLL = 20 log dB (13)
Dengan :F_(SLL) : nilai puncak dari side lobe terbesar
F_(maks) : nilai maksimum dari main lobe
Untuk normalisasi, F_(maks) mempunyai harga = 1 (satu).
2.b Half Power Beam Width (HPBW)
HPBW adalah sudut dari selisih titik-titik pada setengah pola daya dalam main lobe, yang dapat dinyatakan dalam rumus sebagai berikut :
HPBW = | q _{HPBW left} - q _{HPBW right} | (14)
Dengan q _{HPBW left} dan q _{HPBW right} : titik-titik pada kiri dan kanan dari main lobe dimana pola daya mempunyai harga ½ .
Suatu antena yang mempunyai pola radiasi broad side adalah antena dimana pancaran utama maksimum dalam arah normal terhadap bidang dimana antena berada. Sedangkan antena end fire adalah antena yang pancaran utama maksimum dalam arah paralel terhadap bidang utama antena. Namun ada juga antena yang mempunyai pola radiasi di mana arah maksimum main lobe berada diantara bentuk broad side dan end fire yang disebut dengan intermediate.(lihat pola radiasipada gambar 4).
3. Direktivitas dan Gain
Hal terpenting dari suatu antena adalah seberapa besar antena mampu mengkonsentrasikan energi pada suatu arah yang diinginkan, dibandingkan dengan radiasi pada arah yang lain. Karakteristik tersebut dinamakan direktivitas (directivity) dan power gain. Power gain dinyatakan relatif terhadap suatu referensi tertentu, seperti sumber isotropis atau dipole ½ l.
Intensitas radiasi adalah daya yang diradiasikan pada suatu arah per unit sudut dan mempunyai satuan watt per steradian. Intensitas radiasi, dapat dinyatakan sebagai berikut :
U(q,f) = ½ Re (E x H^*) r² = P_r r² (15)
U(q,f) = U_m | F(q,f) |² (16)
Dimana : P_r = kerapatan daya
U_m = intensitas maksimum
| F(q,f) |² = magnitudo pola medan normalisasi
Intensitas radiasi dari sumber isotropis adalah tetap untuk seluruh ruangan pada suatu harga U(q,f). Dan untuk sumber non isotropis, intensitas radiasinya tidak tetap pada seluruh ruangan tetapi suatu daya rata-rata per steradian, dapat dinyatakan sebagai berikut :
U_ave = (17)
Dengan : d W = sin q dq df
P_T­­ : kerapatan daya total
3.a Direktivitas Antena
Directive gain adalah perbandingan intensitas radiasi pada suatu arah dengan intensitas radiasi rata-rata, yang dinyatakan sebagai berikut :
D(q,f) = (18)
Dimana : U(q,f) = intensitas radiasi, U_ave = intensitas radiasi rata-rata
Jika pembilang dan penyebut dibagi dengan r² maka akan diperoleh rasio kerapatan daya dengan kerapatan daya rata-rata. Dengan memasukkan persamaan 16 dan 17 kedalam persamaan 18 maka akan diperoleh persamaan sebagai berikut :
(19)
Dengan W_A = (20)
Sedangkan direktivitas merupakan harga maksimum dari directive gain, yang dapat dinyatakan dengan :
D = (21)
3.b. Gain Antena
Penggunaan antena biasanya lebih memperhatikan efisien dalam memindahkan daya yang terdapat pada terminal input menjadi daya radiasi. Untuk menyatakan ini, power gain (atau gain saja) didefinisikan sebagai 4p kali rasio dari intensitas pada suatu arah dengan daya yang diterima antena, dinyatakan dengan :
G(q,f) = 4p (22)
Definisi ini tidak termasuk losses yang disebabkan oleh ketidaksesuaian impedansi (impedance missmatch ) atau polarisasi. Harga maksimum dari gain adalah harga maksimum dari intensitas radiasi atau harga maksimum dari persamaan (22), sehingga dapat dinyatakan dengan :
G = 4p (23)
Jika tidak ada arah yang ditentukan dan harga power gain tidak dinyatakan sebagai suatu fungsi dari q dan f, diasumsikan sebagai gain maksimum.
Direktivatas dapat ditulis sebagai D = 4p , jika dibandingakan dengan persamaan (23) maka akan terlihat bahwa perbedaan gain maksimum dengan direktivitas hanya terletak pada jumlah daya yang digunakan. Direktivitas dapat menyatakan gain suatu antena jika seluruh daya input menjadi daya radiasi. Dan hal ini tidak mungkin terjadi karena adanya losses pada daya input. Bagian daya input (P_in) yang tidak muncul sebagai daya radiasi diserap oleh antena dan struktur yang dekat dengannya. Hal tersebut menimbulkan suatu definisi baru, yaitu yang disebut dengan efisiensi radiasi, dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :
e = (24)
dengan harga e diantara nol dan satu ( 0 < e < 1) atau ( 0 < e < 100%).Sehingga gain maksimum suatu antena sama dengan direktivitas dikalikan dengan efisiensi dari antena, yang dapat dinyatakan sebagai berikut :
G = e D (25)
Namun dalam prakteknya jarang gain antena dihitung berdasarkan direktivitas (directivity) dan efisiensi yang dimilikinya, karena diperlukan perhitungan yang tidak mudah. Salah satu metode pengukuran power gain maksimum terlihat seperti pada gambar 5. Sebuah antena sebagai sumber radiasi, dicatu dengan daya tetap oleh transmitter sebesar P_in. Mula-mula antena standard dengan power gain maksimum yang sudah diketahui (G_s) digunakan sebagai antena penerima seperti terlihat pada gambar 5a. Kedua antena kemudian saling diarahkan sehingga diperoleh daya output P_s yang maksimum pada antena penerima. Selanjutnya antena standard diganti dengan antena yang akan dicari power gain-nya, sebagaimana terlihat pada gambar 5b. Dalam posisi ini antena penerima harus mempunyai polarisasi yang sama dengan antena standard dan diarahkan sedemikian rupa agar diperoleh daya out put P_t yang maksimum. Apabila pada antena standard sudah diketahui gain maksimumnya, maka dari pengukuran gain maksimum antena yang dicari dapat dihitung dengan :
G_t = G_s (26)
Atau jika dinyatakan dalam decibel adalah :
G_t (dB) = P_t (dB) - P_s (dB) + G_s (dB) (27)
4. IMPEDANSI ANTENA
Impedansi input akan dipengaruhi oleh antena-antena lain atau obyek-obyek yang dekat dengannya. Untuk mempermudah dalam pembahasan diasumsikan antena terisolasi.
Impedansi antena terdiri dari bagain riil dan imajiner, yang dapat dinyatakan dengan :
Z_in = R_in + j X_in (28)
Resistansi input (R_­in) 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 (X_in) menyatakan daya yang tersimpan pada medan dekat dari antena. Disipasi daya rata-rata pada antena dapat dinyatakan sebagai berikut :
P_in = ½ R | I_in |² (29)
Dimana : I_in = arus pada terminal input
Faktor ½ muncul karena arus didefinisikan sebagai harga puncak. Daya dissipasi dapat diuraikan menjadi daya rugi ohmic dan daya rugi radiasi, yang dapat ditulis dengan :
P_in = P_ohmic + P_r (30)
Dimana : P_r : ½ R_in | I_in |²
P_ohmic = ½ R_ohmic | I_in |²
Sehingga definisi resistansi radiasi dan resistansi ohmic suatu antena pada terminal input adalah :
(31a)
(31b)
Resistansi radiasi adalah relatif terhadap arus pada setiap titik antena. Biasanya digunakan arus maksimum, dengan kata lain arus yang digunakan pada persamaan 30 adalah arus maksimum.
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_L = (32)
Dengan : e^-_L = tegangan pantul Z_L = impedansi beban
e⁺_L = tegangan datang Z_in = impedansi input
Sedangkan Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), dinyatakan sebagai berikut :
VSWR = (33)
Dalam prakteknya VSWR harus bernilai lebih kecil dari 2 (dua).
5. 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 linier.
Jika vektor medan listik konstan dalam panjang tetapi berputar disekitar jalur lingkaran, dikatakan berpolarisasi lingkaran. Jika vektornya berputar berlawanan arah jarum jam dinamakan polarisasi tangan kanan (right hand polarize) dan yang searah jarum jam dinamakan polarisasi tangan kiri (left hand polarize).
Gelombang yang menghasilkan polarisasi ellip adalah gelombang berjalan sepanjang sumbu z yang perputarannya dapat ke kiri dan ke kanan, dan vektor medan listrik sesaatnya e mempunyai arah komponen e_x dan e_y sepanjang sumbu x dan sumbu y. Harga puncak dari komponen-komponen tersebut adalah E₁ dan E_1.
Harga ralatif dari E₁ dan E₂, dapat dinyatakan sebagai berikut :
(34)
Sudut kemiringan ellips t adalah sudut antara sumbu x dengan sudut utama ellips. d adalah fase, dimana komponen y mendahului komponen x. Jika komponennya sefase (d =0), maka vektor akan berpolarisasi linier.
Orientasi dari polarisasi linier tergantung tergantung harga relatif dari E₁ dan E₂,.
jika : E₁ = 0 maka terjadi polarisasi linier vertikal
E₂ = 0 maka terjadi polarisasi linier horisontal
E₁= E₂ maka terjadi polarisasi linier membentuk sudut 45⁰
Untuk memaksimumkan sinyal yang diterima, maka polarisasi antena penerima harus sama dengan polarisasi antena pemancar. Kadang terjadi antara antena penerima dan pemancar berpolarisasi berbeda. Hal tersebut akan mengurangi intensitas sinyal yang diterima.
Sebuah antena dapat memancarkan energi dengan polarisasi yang tidak diinginkan (polarisasi silang /cross polarized) dan berakibati mengurangi gain.
6. Bandwidth Antena
Antena dituntut bekerja dengan efektif agar dapat menerima atau memancarkan gelombang pada band frekuensi tertentu. Bekerja efektif artinya distribusi arus dan impedansi dari antena pada range frekuensi tersebut belum banyak mengalami perubahan dan belum keluar dari batas yang diijinkan. Daerah frekuensi kerja dimana antena dapat bekerja dengan baik dinamakan bandwidth antenna. Misal sebuah antena bekerja pada frekuensi sebesar f_C, namun ia juga masih dapat bekerja dengan baik pada frekuensi f₁ < f_C sampai dengan f₂ > f_C, maka lebar bandwidth dari antena tersebut adalah (f₁ – f₂). Apabila dinyatakan dalam prosen, maka bandwidth antena tersebut adalah :
BW = x 100 % (35)
Bandwidth yang dinyatakan dalam prosen digunakan untuk menyatakan bandwidth antena dengan band sempit (narrow band). Untuk band yang lebar (broad band) digunakan definsi rasio antara batas frekuensi atas dengan frekuensi bawah.
BW = (36)
Bandwidth antena dipengaruhi oleh luas penampang konduktor dan bentuk geometrinya. Misalnya pada antena dipole akan mempunyai bandwidth yang semakin lebar apabila penampang konduktor yang digunakannya semakin besar. Demikian pula pada antena yang mempunyai susunan fisik yang berubah secara smoth akan menghasilkan pola radiasi dan impedansi input yang berubah secara smoth terhadap perubahan frekuensi. Pada jenis antena gelombang berjalan (tavelling wave) ternyata ditemukan lebih lebar range frekuensi kerjanya daripada antena resonan.

1. KESIMPULAN

1. Antena jenis antena kawat dimensi fisiknya disesuaikan dengan panjang gelombang dimana sistem bekerja. Semakin tinggi frekuensi kerja, maka semakin pendek panjang gelombangnya, sehingga semakin pendek panjang fisik suatu antena. Untuk antena gelombang mikro, menggunakan antena luasan (aperture antena) karena mempunyai sifat pengarahan yang baik untuk memancarkan gelombang elektromagnetik.
2. Dalam pengukuran pola radiasi, faktor jarak mempengaruhi ketelitian hasil pengukuran. Semakin jauh jarak pengukuran pola radiasi yang digunakan semakin baik hasil yang diperoleh. Untuk melakukan pengukuran pola radiasi pada jarak yang benar-benar tak terhingga adalah suatu hal yang tak mungkin.
3. Karakter yang penting dari suatu antena adalah seberapa besar antena mampu mengkonsentrasikan energi pada suatu arah yang diinginkan, dibandingkan dengan radiasi pada arah yang lain.
4. Untuk memaksimumkan perpindahan daya dari antena ke penerima, maka impedansi antena haruslah conjugate match (besarnya resistansi dan reaktansi sama tetap berlawanan tanda).
5. Untuk memaksimumkan sinyal yang diterima, maka polarisasi antena penerima harus sama dengan polarisasi antena pemancar. Antena bekerja efektif artinya distribusi arus dan impedansi dari antena pada range frekuensi tersebut belum banyak mengalami perubahan dan belum keluar dari batas yang diijinkan.
D. DAFTAR PUSTAKA
1. Dr. Ing Mudrik Alaydrus, Antena Reflektor. <http//Mudrikalaydrus.files. wordpress.com/2008/05>. Diakses tanggal 14 November 2008 Jam 19.11.

1. John D. Krous. 1988. Antenas. McGraw-Hill Book Company.

1. Subagjo Basuki B. 2003. Antena dan Propagasi. Polines. Semarang.

1. Uke Kurniawan Usman.Sistem LMDS Wireless Broadband .<www.te.ugm.ac.id/~nanangsw>. Diakses tanggal 2 November 2008 Jam 19.48.

1. Umi Fadhillah. Simulasi Pola Radiasi Antena Dipole Tunggal. <http://eprints.ums.ac.id/16/1/Emitor>. Diakses tanggal 7 November 2008 Jam 19.20.

dbm db dbw

Perbedaan dB, dBW, dBm, dBi Jaringan Komputer

1.        dB (decibel) : Adalah satuan factor penguatan jika nilainya positif, dan pelemahan/redaman/loss jika nilainya negative.

Jika input = 1 watt, output = 100 watt maka terjadi penguatan 100 kali
Jika input = 100 watt, output = 50 watt maka terjadi redaman/loss daya
Jika dinyatakan dalam dB :

G = 10 log 100/1 = 20 dB
G = 10 log 50/100 = -3 dB ( maka disebut redaman / loss 3 dB)

2.    dBW (Decibel Watt ) dan dBm adalah satuan level daya dBW :adalah satuan level daya dengan referensi daya 1 watt

P(dBW) = 10 Log P(watt)/1 watt
dBm:adalah satuan level daya dengan referensi daya 1 mW = 10-3 watt

P (dBm) = 10 Log P(watt)/10-3 watt

1.    10 Watt = P (dBW) = 10 Log 10 Watt/1 Watt (= 10 Log 10 = 10 dBW)

2.    100 Watt = P (dBW) = 10 Log 100 Watt/1 Watt (= 10 Log 100 = 20 dBW)

3.    1000 Watt = P (dBW) = 10 Log 1000 Watt /1 Watt (= 10 Log 1000 = 30 dBW)

4.    10 Watt = P(dBm) = 10 Log 10/10-3 = 10 Log 104 = 10*4 = 40 dBm

5.    100 Watt = P(dBm) = 10 Log 100/10-3 = 10 Log 105 = 10*5 = 50 dBm

6.    1000 Watt = P(dBm) = 10 Log 1000/10-3 = 10 Log 106 = 10*6 = 60 dBm

Contoh

Kesimpulan :

10 Watt = 10 dBW = 40 dBm

100 Watt = 20 dBW = 50 dBm

1000 Watt = 30 dBW = 60 dBm

Terlihat bahwa dari dBw ke dBm terdapat selisih 30 dB

sehingga dapat dirumuskan

: P (dBm) = P (dBW) + 30

atau,

P (dBW) = P (dBm) - 30

Contoh :

15 dbW = . dBm = 15 + 30 = 45 dBm 60 dBm = . dBW = 60 30 = 39 dBW dBi satuan gain antenna dengan referensi antena isotropis yang memiliki gain = 1 G (dBi) = 10 Log Ga/Gi = Gi = 1 = 10 log Ga

Contoh :

Antena Colinear memiliki Gain 7 kali dibanding antenna isotropis. Berapa dBi Gain antenna Colinear tsb? G = 10 log 7 = 8.45 dBi

Contoh :

Antena Yagi memiliki gain 18 dBi 18 dB = Antilog 18/10 = 63.095 kali ~ 63 kali Artinya gain antenna Yagi adalah 63 kali lebih besar dibandingkan antenna Isotropis

Beberapa Contoh penggunaan satuan dB

Contoh 1 :

Sebuah Amplifier mempunyai gain = 20 dB, jika diberi input 10 dBm berapa output amplifier tersebut? Jawab : Pout (dBm) = Pin(dBm) + G = 10 + 20 = 30 dBm

Contoh 2 :

Sebuah Amplifier dengan gain 30 dB, jika outputnya sebesar 45 dBm berapa level inputnya? Jawab : Pout(dBm) = Pin (dBm) + G ==? Pin = Pout G = 45 30 = 15 dBm

Contoh 3 :

Output amplifier sebesar 30 dBm akan dilewatkan kabel dengan redaman / loss 2 dB. Berapa level sinyal setelah melewati kabel?

Jawab : Pout = Pin L = 30 2 = 28 dBm

Contoh 4 :

Output RF amplifier sebesar 20 dBm akan diumpankan ke antenna parabolic dengan Gain = 15 dB melalui kabel pigtail yang memiliki redaman / Loss 2 dB. Berapa EIRP dari sinyal tsb. Jawab : EIRP = Po L + Ga = 20 2 + 15 = 33 dBm

antena dipole

Antena adalah bagian yang sangat penting pada radio pemancar atau penerima. Sebatang logam yang panjangnya 1⁄4 Lambda (λ) akan beresonansi dengan baik bila ada gelombang radio yang menyentuh permukaannya. Jadi bila pada ujung coax bagian inner kita sambung dengan logam sepanjang 1⁄4 λ dan outer-nya di ground, ia akan menjadi antena. Antena semacam ini hanya mempunyai satu pole dan disebut monopole (mono artinya satu). Apabila outer dari coax tidak di-ground dan disambung dengan seutas logam sepanjang 1⁄4 λ lagi, menjadi antena dengan dua pole dan disebut dipole 1⁄2 λ (di artinya dua). 

 

      Cara membuatnya pertama tama kita harus menentukan frekuensi kerja pemancar, setelah itu menghitung panjang gelombangnya.

   Rumus panjang gelombamg:

contoh; pemancar dengan frekuensi 90 Mhz memiliki panjang gelombang

λ= 300 / 90 Mhz = 3.33 meter 

  Di atas adalah panjang gelombang di udara. Cepat rambat gelombang listrik pada logam itu lebih kecil, ialah 0.95 kali gelombang radio di udara. Jadi untuk menghitung Lambda antenatersebut menjadi: 

λ = 300 /f (MHz )x 0.95 

Jadi dengan frekuensi 90mhz panjang gelombang adalah 3.333 x 0.95 =3.166 meter 

Untuk membuat antena dipole kita hanya menggunakan 1/2 panjang gelombang dan dibagi2 lagi menjadi 1/4 λ di masing masing sisi. lihat gambar di bawah ini.


 

Jadi panjang antena dipole masing masing sisinya adalah 3.166 x 1/4= 0.791 meter atau 79.1 cm .

  Untuk aplikasinya bisa di letakkan secara vertikal atau horizontal sesuai radiasi yang 

di inginkan.

ref :

http://elektrozon.blogspot.com/2013/03/cara-membuat-antena-fm-dipole-12.html

http://ridwanlesmana.tripod.com/

antena array

Antena array terdiri atas dua antena atau lebih. Sinyal yang berasal dari antena dikombinasikan atau diproses dengan tujuan hasil yang lebih bagus bila dibandingkan dengan antena tunggal. Adapun kegunaan dari antena array yaitu:

• Meningkatkan jumlah gain
• Menyediakan reception diversiti
• Membatalkan terjadinya interferensi dari arah tertentu
• Mengendalikan array sehingga lebih sensitif di arah tertentu
• Menentukan arah kedatangan dari sinyal yang datang
• Memaksimalkan perbandingan sinyal terhadap interferensi plus noise (SINR)

Dasar antena array

Antena array terdiri atas satu set N antena spasial terpisah. Jumlah antena dalam susunan paling sedikit 2, yang banyak ada dalam jumlah beberapa ribu (Fasilitas radar AN/FPS-85 Phased Array yang dioperasikan oleh angkatan udara Amerika Serikat). Pada umumnya, kinerja dari antena array meningkat sejalan dengan jumlah susunan antenanya (elemen), sebagai timbal baliknya meningkatkan biaya, ukuran dan kompleksitas.
Berikut contoh dari antena array.

Gambar 1: Antena array mikrostrip empat elemen

Gambar 2: Antena array tower sel. Antena array ini menggunakan 2 antena penerima dan 1 antena pengirim

Bentuk umum dari antena array dapat diilustrasikan melalui Gambar 3 dibawah. Pangkal dan sistem koordinat dipilih, dan elemen N diposisikan, tiap lokasi dinyatakan dengan :

Posisi dari elemen phased array diilustrasikan melalui gambar berikut :

Gambar 3

Misalnya mewakili keluaran masing-masing dari antena 1 hingga N. Hasil keluaran dari antena ini sebagian besar digandakan dengan berat N – dan ditambahkan secara bersama – sama seperti pada Gambar 4 berikut :

Gambar 4

Hasil keluaran dari antena array dapat dituliskan dengan :

Keuntungan dari antena array

Untuk mengerti tentang keuntungan antena array, kita akan memisalkan antena tiga susun yang berada pada sumbu-z, menerima sebuah sinyal yang tiba dari sudut relatif ke arah sumbu-z sebesar , yang terlihat pada gambar 5

Antena array memiliki spasi sebesar satu setengah panjang gelombang (titik tengah pada z=0). Daerah E dari gelombang datar (diasumsikan memiliki amplitudo yang konstan) dapat dituliskan :

Sinyal yang diterima dibedakan oleh faktor fase kompleks, yang tergantung dengan jarak pemisahan antena dan sudut kedatangan dari gelombang datar. Jika sinyalnya dijumlahkan maka akan menghasilkan :

Hal yang menarik jika magnitude dari Y diplotkan dengan  (sudut kedatangan dari gelombang datar). Hasilnya diperlihatkan pada Gambar 6 berikut:

Gambar 6

Gambar 6 menunjukkan bahwa antena array memproses sinyal lebih baik dalam beberapa arah dibandingkan yang lain. Misalnya, Antena array paling bagus menerima pada sudut kedatangan 90 derajat. Hasilnya, sewaktu sudut kedatangannya 45 atau 135 derajat, antena array tidak memiliki daya, walaupun gelombang datarnya yang datang memiliki daya yang besar. Dengan cara ini, dihasilkan pola radiasi directional walaupun antenanya diasumsikan tergolong isotropik

Sumber:

http://www.antenna-theory.com/

antena euy

Dibidang elektronika definisi antena adalah transformator /struktur transmisi antara gelombang terbimbing (saluran transmisi) dengan gelombang ruang bebas atau sebaliknya. Sekarang antena adalah salah satu elemen penting yang harus ada pada sebuah teleskop radio, TV, radar, dan semua alat komunikasi lainnya yang menggunakan sinyal. Sebuah antena adalah bagian vital dari suatu pemancar atau penerima yang berfungsi untuk menyalurkan sinyal radio ke udara. Bentuk antena bermacam macam sesuai dengan desain, pola penyebaran dan frekuensi serta gain. Panjang antena secara efektif adalah panjang gelombang frekuensi radio yang dipancarkannya. Antena setengah gelombang adalah sangat poluler karena mudah dibuat dan mampu memancarkan gelombang radio secara efektif.
Fungsi antena adalah untuk mengubah sinyal listrik menjadi sinyal elektromagnetik, lalu meradiasikannya (pelepasan energi elektromagnetik ke udara atau ruang bebas). Dan sebaliknya, antena juga dapat berfungsi untuk menerima sinyal elektromagnetik (penerima energi elektromagnetik dari ruang bebas) dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Pada radar atau sistem komunikasi satelit, sering dijumpai sebuah antena yang melakukan kedua fungsi (peradiasi dan penerima) sekaligus. Namun, pada sebuah teleskop radio, antena hanya menjalankan fungsi penerima saja.
Antena dibagi menjadi dua, yaitu antena kawat dan antena solid. Antena kawat contohnya seperti antena dipole, antena monopole, antena yagi, antena helix, dan antena grid. Sedangkan antena solid contohnya adalah antena parabola, antena horn, dan antena microstrip/patch.
I. Antena Kawat
1.  Antena Dipole
Antena dipole adalah antena radio yang dapat dibuat dari kabel sederhana, dengan pengisi berada di tengah elemen driven. Antena ini terdiri dari dua buah logam konduktor atau kabel, berorientasi sejajar dan kolinier dengan lainya (segaris dengan yang lainya), dengan sela kecil di tengahnya.
Karakteristik dari antena dipole antara lain adalah sebagai berikut :

• Omnidirectional, yaitu memancarkan dan menerima gelombang secara merata pada sudut tertentu.
• Perolehan yang rendah. Karena gelombang yang dipancarkan merata ke berbagai arah, menyebabkan daya yang dipancarkan terdistribusi sama besar, sehingga nilai daya tersebut tidak sebesar apabila gelombang dipancarkan pada arah tertentu saja.
• Tidak memerlukan ground plane.

2.   Antena Monopole
Antena monopole adalah jenis antena radio yang dibentuk dari satu setengah dari antena dipole dengan ground plane. Jika ground plane cukup besar, monopole berfungsi sama seperti dipole. Bagaimanapun, antena monopole memiliki directive gain yang lebih besar dari antena dipole, dengan impedansi input yang kecil menghasilkan efisiensi yang kecil juga.
Antena monopole banyak digunakan untuk :
–       Siaran komersial pada AM-band (500-1500 KHz)
–       Pelayanan komunikasi land mobile
Antena monopole terdiri dari 1/2 antena dipole yang diletakkan di atas bumi (biasanya di menara) dengan menggunakan 1/4 panjang gelombang (quarter wave antenna). Resistansi radiasi ideal = 36,56 W.
3.  Antena Yagi
Antena yagi adalah salah satu jenis antena radio atau televisi yang diciptakan oleh Hidetsugu Yagi. Antena ini bersifat direksional, yaitu menambah gain hanya pada salah satu arahnya. Sisi antena yang berada di belakang reflektor memiliki gain yang lebih kecil daripada di depan direktor.
Antenna yagi terdiri dari tiga bagian, yaitu:
–         Driven adalah titik catu dari kabel antena, biasanya panjang fisik driven adalah setengah panjang gelombang (0,5 λ) dari frekuensi radio yang dipancarkan atau diterima.
–         Reflektor adalah bagian belakang antenna yang berfungsi sebagai pemantul sinyal,dengan panjang fisik lebih panjang daripada driven. Panjang biasanya adalah 0,55 λ (panjang gelombang).
–         Direktor adalah bagian pengarah antena, ukurannya sedikit lebih pendek daripada driven. Penambahan batang direktor akan menambah gain antena, namun akan membuat pola pengarahan antena menjadi lebih sempit. Semakin banyak jumlah direktor, maka semakin sempit arahnya.
–         Boom adalah bagian ditempatkanya driven, reflektor, dan direktor. Boom berbentuk sebatang logam atau kayu yang panjangnya sepanjang antena itu.
Antena yagi, juga memiliki spasi (jarak) antara elemen. Jaraknya umumnya sama, yaitu 0.1 λ dari frekuensi.

4. Antena Helix
Antena Helix terdiri dari konduktor tunggal atau multi konduktor terbuka yang berbentuk Helix. Antena Helix merupakan antena yang mempunyai bentuk tiga dimensi. Bentuk dari antena Helix menyerupai per atau pegas dan diameter lilitan serta jarak antar lilitan berukuran tertentu.
Antena Helix dapat dioperasikan dalam dua mode, yaitu mode transmisi (transmission mode) dan mode radiasi (radiation mode). Mode transmisi digunakan untuk menjelaskan bagaimana gelombang elektromagnetik dioperasikan sepanjang Helix dapat diasumsikan sebagai saluran transmisi tak hingga atau waveguide, dimana beberapa mode transmisi yang berbeda dapat dioperasikan.
Mode radiasi digunakan untuk mengetahui bentuk dari medan jauh (far field pattern) dari sebuah Helix. Pada mode radiasi dikenal dua macam mode, yaitu mode axial dan mode normal. Masing-masing titik merepresentasikan satu buah lilitan dari Helix, sementara jarak antara titik merepresentasikan jarak antara lilitan pada antena Helix. Jumlah titik sumber isotropis analogi dengan jumlah lilitan pada Helix.
Pola radiasi dari antena Helix diturunkan dengan menggunakan prinsip pattern multiplication, dimana pola radiasi Helix merupakan produk dari semua titik sumber isotropis yang tersusun secara array, sehingga disebut array pattern atau array factor (faktor array).
Dengan asumsi bahwa satu lilitan dari antena Helix mempunyai gelombang bejalan (traveling wave) yang seragam disepanjang antena, maka pola radiasi total dari antena Helix dengan jumlah lilitan n merupakan produk dari faktor array dengan pola radiasi satu lilitan Helix.

5. Antena Grid
Antena grid adalah antena outdoor yang biasanya dipasang pada hotspot untuk jarak tembak sinyal yang cukup jauh sekitar 15 Km. Kekuatan sinyal antena grid ini bisa dibanggakan, karena memiliki jangkauan sinyal sekitar 15 – 45 Km asalkan pada posisi loss (tidak ada hambatan).
Kelebihan dari antena grid antara lain sebagai berikut:
–         Harga lebih murah dari antena omni
–         Jarak sinyal lebih jauh
Sedangkan kerugian dari menggunakan antena grid yaitu:
–         Daerah persebaran sinyal relatif lebih kecil dari pada antena omni yaitu sekitar 15 derajat.
–         Sulit memasang agar mendapatkan sinyal yang bagus untuk jarak tembak sinyal yang sangat jauh.
Perbedaan pemasanganantena gridsecara horizontal dan vertikal sangat berpengaruh pada bentuk penyebaran sinyal. Pada posisi vertikal sinyal yang dipancarkan secara rapat, namun daya jangkaunya sangatlah jauh. Sedangkan pemasanganantena gridsecara horizontal sinyal yang dipancarkan menjadi lebih lebar namun dengan daya jangkaunya yang kurang dari daya jangkau vertikal.
Apabila terdapat dua titik lokasi yang akan dihubungkan dengan posisi antena grid horizontal dan vertikal, maka kemungkinan besar akan terjadi tabrakan sinyal dan menjadi tidak terkoneksi. Hal tersebut dikarenakan posisi antena gridyang berbeda sehingga menyebabkan PowerLoss.
II. Antena Solid
1.  Antena Parabola
Antena parabola adalah sebuah antena berdaya jangkau tinggi yang digunakan untuk komunikasi radio, televisi dan data dan juga untuk radiolocation (RADAR), pada bagian UHF and SHF darispektrum gelombang elektromagnetik. Panjang gelombang energi (radio) elektromagnetik yang relatif pendek pada frekuensi-frekuensi ini menyebabkan ukuran yang digunakan untuk antena parabola masih dalam ukuran yang masuk akal dalam rangka tingginya unjuk kerja respons yang diinginkan baik untuk menerima atau pun memancarkan sinyal. Antena parabola berbentuk seperti piringan. Antena parabola dapat digunakan untuk mentransmisikan berbagai data, seperti sinyal telepon, sinyal radio dan sinyal televisi, serta beragam data lain yang dapat ditransmisikan melalui gelombang. Fungsi antena parabola yang umum diketahui oleh masyarakat di Indonesia adalah sebagai alat untuk menerima siaran televisi satelit.
Konfigurasi jaringan yang biasa digunakan oleh antena parabola adalah jaringan bintang (star) dan jaringan jala (mesh). Jaringan bintang disebut juga dengan Point-to-Point. Model ini terdiri dari sejumlah stasiun remote yang disambungkan ke stasiun HUB, umumnya digunakan untuk aplikasi yang menggunakan saluran besar,
Sedangkan jaringan jala setiap remote dapat berhubungan dengan remote lainnya tanpa melalui HUB. Stasiun pengontrol utama berfungsi mengatur pembentukan hubungan antar remote. Setelah itu hubungan komunikasi dapat berjalan antar remote tanpa harus melewati HUB terlebih dahulu. Jaringan jala atau mesh ini disebut juga dengan Point-to-Multipoint.
2.  Antena Horn
Antena horn digunakan dalam transmisi dan penerimaan sinyal RF microwave, dan antena biasanya digunakan bersama dengan feed waveguide. Antena horn sering digunakan sebagai standard badan, dan sebagai feed untuk antena parabola, serta digunakan sebagai antena RF. Salah satu penggunaan tertentu dari antena horn itu sendiri adalah untuk sistem radar jarak dekat, seperti yang digunakan untuk penegakan kecepatan otomotif.
Ketika digunakan sebagai bagian dari reflektor parabola, horn berorientasi pada permukaan reflektor, dan mampu memberikan penerangan yang cukup bahkan dari permukaan tanpa membiarkan radiasi ketinggalan reflektor. Dengan cara ini ia mampu memaksimalkan efisiensi dari antena secara keseluruhan. Penggunaan antena horn juga meminimalkan respon palsu dari antena reflektor parabola untuk sinyal yang tidak di lobus utama.
Antena horn dapat dianggap sebagai transformator RF atau perbandingan impedansi antara pengumpan waveguide dan ruang bebas yang memiliki impedansi 377 ohm. Meskipun waveguide akan memancarkan tanpa antena horn, tapi dengan antena ini menjadi lebih efisien.
Nama antena horn berasal dari penampilannya yang khas. Bagian horn dapat segi empat, rectangular, silindris atau mengerucut. Arah radiasi maksimum sesuai dengan poros horn. Horndapat dengan mudah diberikan input dengan waveguide, tetapi juga bisa diberikan input dengan kabel coax dan peralihan yang benar.
Antena horn secara umum dipakai sebagai elemen aktif dalam antena parabola. Horn tersebut mengarah pada pusat reflektor parabola. Penggunaan horn, daripada antena dipole atau antena mana pun, di fokus parabola meminimalisir kehilangan energi di sekitar pinggiran reflektor parabola.
3.  Antena Microstrip/Patch
Antena microstrip adalah suatu konduktor metal yang menempel di atas ground plane yang diantaranya terdapat bahan dielektrik. Antena microstrip merupakan antena yang memiliki massa ringan, mudah untuk difabrikasi, dengan sifatnya yang konformal sehingga dapat ditempatkan pada hampir semua jenis permukaan dan ukurannya kecil dibandingkan dengan antena jenis lain. Karena sifat yang dimilikinya, antena microstrip sangat sesuai dengan kebutuhan saat ini sehingga dapat diintegrasikan dengan peralatan telekomunikasi lain yang berukuran kecil, akan tetapi antenna microstrip juga memiliki beberapa kekurangan yaitu bandwidth yang sempit, gain dan directivity yang kecil, serta efisiensi rendah.
Antena microstrip adalah salah satu jenis antena wireless yang paling popular digunakan saat ini. Ada beberapa alasan kenapa antena microstrip sangat terkenal, yaitu:
–         Sangat mudah difabrikasi.
–         Selaras dengan permukaan nonplanar.
–         Sangat murah karena hanya dengan menggunakan papan cetak sirkuit.
–         Fleksibel sehingga menghasilkan berbagai macam pola dan polarisasi yang berbeda.
–         Strukturnya sangat kuat.

Dalam bentuk dasar, antena mikrostrip terdiri atas tiga lapisan, yaitu patch pada bagian paling atas yang berfungsi sebagai radiator, substrat dielektrik pada bagian patch, dan ground plane pada bagian dasar antena. Patch dan gound plane umumnya dibuat material konduktur, misalnya tembaga. Untuk menyederhanakan analisis dan prediksi kerja, patch biasanya berbentuk persegi, persegi panjang, lingkaran, segitiga, atau elips.
Antena mikrostrip memiliki karakterisitk-karakteristik berikut :
–         Kemampuan mengadopsi teknologi printed-circuit modern pembuatan antena mikrostrip dapat dikatakan cukup mudah, yaitu dengan cara photolithographic. Cara ini mirip dengan mencetak PCB (Printed Circuit Board) untuk aplikasi pada frekuensi tinggi.
–         Kompatibel dengan desain modular. Penelitian dan pengembangan beberapa tahun terakhir mempermudah proses integrasi antena mikrostrip dengan piranti dngan solid-state lainnya, seperti amplifier, osilator, modulator, peradam, switch, mixer, dan sebagainya. Elemen-elemen tersebut dapat ditambahkan pada substrat dielektrik tanpa memerlukan memerlukan proses yang sulit.
Memiliki fitur-fitur menarik. Antena mikrostrip memiliki ukuran lebih kecil, lebih ringan, dan low profile. Proses pembuatannya juga relatif sederhana.

SUMBER :

• http://id.wikipedia.org/wiki/Antena_Dipol
• http://eprints.undip.ac.id/32048/1/Rian_Aditia.pdf
• http://xa.yimg.com/kq/groups/22958331/1357447844/name/M.H.Murdana-Dipole%26Reciprocal.ppt
• http://opensource.telkomspeedy.com/wiki/index.php/Gambaran_Umum_Antenna_Amatir_Radio
• http://id.wikipedia.org/wiki/Antena_Yagi
• http://opensource.telkomspeedy.com/wiki/index.php/Gambaran_Umum_Antenna_Amatir_Radio
• http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/27400/3/Chapter%20II.pdf
• http://id.wikipedia.org/wiki/Antena_parabola
• http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/458/jbptunikompp-gdl-dedeyuswan-22890-3-babii.pdf
• http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/21600/3/Chapter%20II.pdf
• http://elektronika-ys.blogspot.com/2012/02/antena-horn.html
• http://irianto.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/9698/antennaChapter2.pdf
• http://www.eepis-its.edu/uploadta/downloadmk.php?id=1062
• http://neworking07.blogspot.com/2011/09/antena-grid.html
• http://tp-teknologi.blogspot.com/2013/01/langitnet-episode-2-antena-grid.html
• http://www.digdice.com/2007/10/5668mhz-helix-antenna/
• http://www.kyes.com/antenna/navy/rpatterns/antena05.gif
• http://www.infiniumautomacao.com.br/produto/18/antena-yagi-12db-149170-mhz