Indramayu Time
1.1 PENDAHULUAN
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. Karena merupakan perangkat perantara antara media kabel dan udara, maka antena harus mempunyai sifat yang sesuai (match) dengan media kabel pencatunya. Prinsip ini telah diterangkan dalam saluran transmisi.
Dalam perancangan suatu antena, baberapa hal yang harus diperhatikan adalah :
- 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, jenis antena kawat (wire antenna) dalam prakteknya sering digunakan, seperti halnya 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 dimana sistem bekerja. Semakin tinggi frekuensi kerja, maka semakin pendek panjang gelombangnya, sehingga semakin pendek panjang 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..
1.2 RADIASI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Struktur pemancaran gelombang elektromagnetik yang paling sederhana adalah radiasi gelombang yang ditimbulkan oleh sebuah elemen aus kecil yang berubah-ubah secara harmonik. Elemen arus terkecil yang dapat menimbulkan pancaran gelombang elektromagnetik itu disebut sebagai sumber elementer.
Jika medan yang ditimbulkan oleh setiap sumber elementer di dalam suatu konduktor antena dapat dijumlahkan secara keseluruhan, maka sifat-sifat radiasi dari sebuah antena tentu akan dapat diketahui.
Timbulnya radiasi karena adanya sumber yang berupa arus bolak-balik ini diketahui secara matematis dari penyelesaian gelombang Helmhotz. Persamaan Helmholtz tidak lain merupakan persamaan baru hasil penurunan lebih lanjut dari persamaan-persamaan Maxwell dengan memasukkan kondisi lorentz sebagai syarat batasnya. Dari hasil penyelesaian persamaan differrensial Helmholtz dengan menggunakan dyrac Green’s function, ditemukanlah bahwa potensial vektor pada suatu titik yang ditimbulkan oleh adanya arus yang mempunyai distribusi arus J adalah :
(1.1)dimana :
Az = vektor potensial pada arah z
J = kerapatan arus
b = bilangan gelombang (2p/l)
R = jarak titik pengamatan P dengan suber elementer
v’ = sumber elementer.
z
J
r’
z
z
|
|
|
r
0 y
x
GAMBAR 1.1
VEKTOR-VEKTOR DI DALAM SISTEM RADIASI
Persamaan di atas berlaku umum untuk segala bentuk sumber dan di dalam semua sistem koordinat, sehingga untuk mencari medan yang ditimbulkan oleh bermacam-macam bentuk dapat dipilih sistem koordinat yang paling 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 pula. Untuk medan magnet H dapat diperoleh dari persamaan :
H = Ñ x A (1.2)
Sedangkan medan listrik E dapat diperoleh dari salah satu bentuk persamaan Maxwell :
Ñ x H = J + j w e E (1.3)
Sehingga medan listrik E untuk daerah di dalam konduktor sumber adalah :
E = 
(Ñ x H – J) (1.4)
(Ñ x H – J) (1.4)Dan untuk daerah di luar konduktor di mana J = 0, maka medan listrik E dari persamaan .. menjadi :
E = Ñ x H (1.5)
Ñ x H (1.5) Apabila elemen sumber dan medana 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 :
Hf =
dan Hq =
(1.6)
dan Hq = (1.6)Dengan : h = 
( impedansi intrinsik medium)
( impedansi intrinsik medium) z
| |||||||
| |||||||
 | |||||||
| |||||||
|
O y
 |
x
GAMBAR 1.2
VEKTOR MEDAN DAN POYNTING VEKTOR PADA KOORDINAT BOLA
1. 1.3 POLA RADIASI
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. Untuk dapat menggambarkan pola radiasi ini, terlebih dahulu harus ditemukan potensial
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 :
Pr = ½ 
(1.7)
(1.7)Dengan :
| E | =
(resultan dari magnitude medan listrik)
(resultan dari magnitude medan listrik) Eq : komponen medan listrik q
Ef : 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. Maksud bentuk realtif 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 ) =
(1.8)
(1.8) 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 (1.9)
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) (1.10)
Sedangkan untuk pola dayanya didalam decibel adalah :
P(q,f ) dB = 10 log P(q,f )
= 20 log | F(q,f ) | (1.11)
Jadi didalam decibel, pola daya sama dengan pola medannya. Semua pola radiasi yang dibicarakan di atas adalah pola radiasi untuk kondisi medan jauh. Sedangkan pengukuran pola radiasi, faktor jarak adalah faktor yang amat penting guna memperoleh hasil pengukuran yang baik dan teliti. Semakin jauh jarak pengukuran pola radiasi yang digunakan tentu semakin baik hasil yang akan diperoleh. Namun 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 >
(1.12)
(1.12) r >> D dan r .>> l
Dimana :
r : jarak pengukuran
D : dimensi antena yang terpanjang
l : panjang gelombang yang dipancarkan sumber.
0
Kumend
