impedansi antena oleh risdawati hutabarat

IMPEDANSI ANTENA

(Tugas Antena dan Propagasi)

Oleh

Risdawati Hutabarat1215031064

Oleh

Risdawati Hutabarat1215031064

I. Pendahuluan

Kinerja dan daya guna suatu antena dapat dilihat dari nilaiparameter-parameter antena tersebut dimana parametertersebut saling berubungan. Parameter ini biasanya digunakanuntuk menganalisa suatu antena. Adapun parameter-parameterkinerja antena yaitu :1. Pola Radiasi (Radiation Pattern)2. Keterarahan (Directivity)3. Gain4. Polarisasi5. Beamwidth6. Bandwidth7. Impedansi dan ke 8. VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)

I. Pendahuluan

Kinerja dan daya guna suatu antena dapat dilihat dari nilaiparameter-parameter antena tersebut dimana parametertersebut saling berubungan. Parameter ini biasanya digunakanuntuk menganalisa suatu antena. Adapun parameter-parameterkinerja antena yaitu :1. Pola Radiasi (Radiation Pattern)2. Keterarahan (Directivity)3. Gain4. Polarisasi5. Beamwidth6. Bandwidth7. Impedansi dan ke 8. VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)

II. Impedansi Antena

Impedansi merupakan perbandingan tegangan dan arus.Harga arus dan tegangan yang tidak sama disepanjang konduktor, maka nilaiimpedansi antena yang diperoleh tidak sama disepanjang antena.Nilai impedansi antena harus dibuat sama dengan nilai impedansi salurantransmisi..Impedansi input akan dipengaruhi oleh antena-antena lain atau obyek-obyek yang dekat dengannya. Impedansi input suatu antena adalah impedansipada terminalnya, jadi dapat dikatakan bahwa impedansi input merupakanperbandingan antara tegangan dan arus diterminal input atau catu (feeder)

II. Impedansi Antena

Impedansi merupakan perbandingan tegangan dan arus.Harga arus dan tegangan yang tidak sama disepanjang konduktor, maka nilaiimpedansi antena yang diperoleh tidak sama disepanjang antena.Nilai impedansi antena harus dibuat sama dengan nilai impedansi salurantransmisi..Impedansi input akan dipengaruhi oleh antena-antena lain atau obyek-obyek yang dekat dengannya. Impedansi input suatu antena adalah impedansipada terminalnya, jadi dapat dikatakan bahwa impedansi input merupakanperbandingan antara tegangan dan arus diterminal input atau catu (feeder)

Impedansi antena terdiri dari bagain riil dan imajiner, yang dapat dinyatakan dengan :

ZA = RA + j XA (1)

Dengan ZA adalah nilai impedansi antena, Resistansi antena(RA ), Reaktansi antena (XA ) menyatakan daya yang tersimpanpada medan dekat dari antena.

Terdapat 2 jenis resistansi pada antena yaitu :Loss Resistance yang menyebabkan hilangnya daya dalam bentuk energi panas.Radiation Resistance adalah resistansi yang digunakan untuk meradiasikangelombang elektromagnetik.

Nilai resistansi antena merupakan penjumlahan dua tahanan yang terpisah danmelambangkan rugi-rugi ohmic dan radiasi.

• RA = Rr + RL (2)Dengan Rr = hambatan radiasi antena , RL= rugi-rugi tahanan antena

Impedansi antena terdiri dari bagain riil dan imajiner, yang dapat dinyatakan dengan :

ZA = RA + j XA (1)

Dengan ZA adalah nilai impedansi antena, Resistansi antena(RA ), Reaktansi antena (XA ) menyatakan daya yang tersimpanpada medan dekat dari antena.

Terdapat 2 jenis resistansi pada antena yaitu :Loss Resistance yang menyebabkan hilangnya daya dalam bentuk energi panas.Radiation Resistance adalah resistansi yang digunakan untuk meradiasikangelombang elektromagnetik.

Nilai resistansi antena merupakan penjumlahan dua tahanan yang terpisah danmelambangkan rugi-rugi ohmic dan radiasi.

• RA = Rr + RL (2)Dengan Rr = hambatan radiasi antena , RL= rugi-rugi tahanan antena

Bentuk sistem pemancaran antena dapat didefinisikan sebagaisebuah generator, saluran transmisi dan pemancaran antenaseperti yang ditunjukkan dibawah ini,

Bentuk pemancaran antena dari generator melalui saluran-T

Bentuk sistem pemancaran antena dapat didefinisikan sebagaisebuah generator, saluran transmisi dan pemancaran antenaseperti yang ditunjukkan dibawah ini,

Bentuk pemancaran antena dari generator melalui saluran-T

Pada gambar berikut ini akan menjelaskan bentuk pemancaran denganbeberapa elemen dalam bentuk elemen real dan imajiner.

Bentuk pemancaran dengan beberapa elemen

Daya dapat terdisipasi melalui dua cara, yaitu karena panaspada struktur antena yang berkaitan dengan perangkat kerasdan daya yang meninggalkan antena dan tidak kembali(teradiasi).

Pada gambar berikut ini akan menjelaskan bentuk pemancaran denganbeberapa elemen dalam bentuk elemen real dan imajiner.

Bentuk pemancaran dengan beberapa elemen

Daya dapat terdisipasi melalui dua cara, yaitu karena panaspada struktur antena yang berkaitan dengan perangkat kerasdan daya yang meninggalkan antena dan tidak kembali(teradiasi).

Generator dimodelkan sebagai sebuah sumber tegangan komplek dansebuah sumber impedansi komplek. Pada kasus ini, generator dapatdihubungkan lansung menuju antena.

Bentuk pemancaran antena langsung dari sumber tegangan

Arus puncak untuk rangkaian diatas yaitu :

() (3)

(4)

Generator dimodelkan sebagai sebuah sumber tegangan komplek dansebuah sumber impedansi komplek. Pada kasus ini, generator dapatdihubungkan lansung menuju antena.

Bentuk pemancaran antena langsung dari sumber tegangan

Arus puncak untuk rangkaian diatas yaitu :

() (3)

(4)

Daya radiasi oleh antena (Pr) dpt dituliskan sebagai persamaan,

(5)

Faktor ½ muncul karena arus didefinisikan sebagai harga puncak,tanda * melambangkan komplek konjugasiuntuk nilai arus didapatdari persamaan (6)

Daya radiasi persamaan diatas dapat kita tuliskan kembalimenjadi persamaan sebagai berikut :

(7)

Daya radiasi oleh antena (Pr) dpt dituliskan sebagai persamaan,

(5)

Faktor ½ muncul karena arus didefinisikan sebagai harga puncak,tanda * melambangkan komplek konjugasiuntuk nilai arus didapatdari persamaan (6)

Daya radiasi persamaan diatas dapat kita tuliskan kembalimenjadi persamaan sebagai berikut :

(7)

Daya yang terdisipasi sebagai panas (PL) dapat dituliskan :

(8)

(9)

Daya reaktif (komponen imajiner dari daya komplek) yang tersimpan padamedan dekat antena (Px) adalah,

(10)

Daya yang terdisipasi sebagai panas (PL) dapat dituliskan :

(8)

(9)

Daya reaktif (komponen imajiner dari daya komplek) yang tersimpan padamedan dekat antena (Px) adalah,

(10)

Dari rangkaian setara untuk sistem generator/antena, dapatdilihat bahwa perpindahan daya maksimum terjadi pada saat,

• ZA = Zg* (11)• RA = Rr + RL = Rg (12)• XA = -Xg (13)

Nilai arus pada kasus ini dapat dicari dengan,

(14)

Dari rangkaian setara untuk sistem generator/antena, dapatdilihat bahwa perpindahan daya maksimum terjadi pada saat,

• ZA = Zg* (11)• RA = Rr + RL = Rg (12)• XA = -Xg (13)

Nilai arus pada kasus ini dapat dicari dengan,

(14)

Daya yang diperoleh dari sumber generator yaitu :

(15)

Daya disipasi pada tahanan generator dapat kita tuliskan dalambentuk persamaan,

menjadi (16)

Daya yang diperoleh dari sumber generator yaitu :

(15)

Daya disipasi pada tahanan generator dapat kita tuliskan dalambentuk persamaan,

menjadi (16)

III. Matched Impedance

Nilai impedansi antena harus dibuat sama dengan nilai impedansi salurantransmisi. Ketika nilai impedansi masukan sama dengan impedansikarateristik, maka kondisi matching akan terpenuhi. Suatu keadaan disebutmatching apabila gelombang yang ditransmisikan dari saluran transmisikeantena dapat diteruskan seluruhnya dan tidak ada gelombang yangdipantulkan kembali.Saluran transmisi dapat dikatakn mencapai kondisi matched apabila nilaikoefisien refleksi memiliki nilai nol (=0).

III. Matched Impedance

Nilai impedansi antena harus dibuat sama dengan nilai impedansi salurantransmisi. Ketika nilai impedansi masukan sama dengan impedansikarateristik, maka kondisi matching akan terpenuhi. Suatu keadaan disebutmatching apabila gelombang yang ditransmisikan dari saluran transmisikeantena dapat diteruskan seluruhnya dan tidak ada gelombang yangdipantulkan kembali.Saluran transmisi dapat dikatakn mencapai kondisi matched apabila nilaikoefisien refleksi memiliki nilai nol (=0).

Nilai impedansi antena harus dibuat sama dengan nilaiimpedansi saluran transmisi. Ketika nilai impedansi masukansama dengan impedansi karateristik, maka kondisi matchingakan terpenuhi. Suatu keadaan disebut matching apabilagelombang yang ditransmisikan dari saluran transmisi keantenadapat diteruskan seluruhnya dan tidak ada gelombang yangdipantulkan kembali. Saluran transmisi biasanya memiliki nilaihambatan impedansi 50 ohm atau 75 ohm.

Nilai impedansi antena harus dibuat sama dengan nilaiimpedansi saluran transmisi. Ketika nilai impedansi masukansama dengan impedansi karateristik, maka kondisi matchingakan terpenuhi. Suatu keadaan disebut matching apabilagelombang yang ditransmisikan dari saluran transmisi keantenadapat diteruskan seluruhnya dan tidak ada gelombang yangdipantulkan kembali. Saluran transmisi biasanya memiliki nilaihambatan impedansi 50 ohm atau 75 ohm.

Antena yang mempunyai impedansi yang tidakmatching akan mengakibatkan antara lain :

• Jangkauan pemancar tidak bisa maksimal (sejauhmungkin) sesuai dengan daya pancar pemancaryang seharusnya

• Akan terjadi daya balik kepemancar sehinggapemancar akan panas dan pada akhirnya akanrusak

• Timbulnya berbagai gangguan (harmonisa) yangberasal dari antena tersebut yang mengganggupenerimaan antena-antena yang beradadisekitarnya, misalnya penerima radio atau televisidisekitar pemancar tersebut.

•

Antena yang mempunyai impedansi yang tidakmatching akan mengakibatkan antara lain :

• Jangkauan pemancar tidak bisa maksimal (sejauhmungkin) sesuai dengan daya pancar pemancaryang seharusnya

• Akan terjadi daya balik kepemancar sehinggapemancar akan panas dan pada akhirnya akanrusak

• Timbulnya berbagai gangguan (harmonisa) yangberasal dari antena tersebut yang mengganggupenerimaan antena-antena yang beradadisekitarnya, misalnya penerima radio atau televisidisekitar pemancar tersebut.

•

Jika sebuah antena memilik impedansi yang berbeda jauhdengan saluran transmisi dan atau dengan pemancarnya, makaantena tersebut tidak akan berkeja dengan maksimal.Adapun beberapa contoh kabel saluran transmisi antara lain :•1. Cable 3C2VKabel 3C2V ini memiliki impedansi 75 ohm. Biasanya dipakaiuntuk kabel penerima Televisi.

Jika sebuah antena memilik impedansi yang berbeda jauhdengan saluran transmisi dan atau dengan pemancarnya, makaantena tersebut tidak akan berkeja dengan maksimal.Adapun beberapa contoh kabel saluran transmisi antara lain :•1. Cable 3C2VKabel 3C2V ini memiliki impedansi 75 ohm. Biasanya dipakaiuntuk kabel penerima Televisi.

2. Cable feeder 300 ohmKabel feeder 300 ohm merupakan salah satu contoh kabelbalance. Biasanya digunakan untuk kabel penerima Televisi(model antena TV yang lama)

3. Cable RG 58Kabel RG 58 ini mempunyai impedansi 50 ohm, biasanyadipakai untuk kabel transmisi pemancar atau VHF yang berdayakecil.

2. Cable feeder 300 ohmKabel feeder 300 ohm merupakan salah satu contoh kabelbalance. Biasanya digunakan untuk kabel penerima Televisi(model antena TV yang lama)

3. Cable RG 58Kabel RG 58 ini mempunyai impedansi 50 ohm, biasanyadipakai untuk kabel transmisi pemancar atau VHF yang berdayakecil.

4. Cable RG 8Kabel RG 8 ini mempunyai impedansi 50 ohm. Biasana kabel ini dipakaiuntuk kabel transmisi pemancar HF atau VHF yang berdaya menengah. Adadua jenis kabel ini, yaitu yang mempunyai iner serabut dan iner tunggal.

5. Cable HeliaxKabel heliax ini mempunyai impedansi 50 ohm, biasanya kabel ini digunakanuntuk kabel transmisi pemancar VHF maupun UHF yang mempunyai dayabesar.

4. Cable RG 8Kabel RG 8 ini mempunyai impedansi 50 ohm. Biasana kabel ini dipakaiuntuk kabel transmisi pemancar HF atau VHF yang berdaya menengah. Adadua jenis kabel ini, yaitu yang mempunyai iner serabut dan iner tunggal.

5. Cable HeliaxKabel heliax ini mempunyai impedansi 50 ohm, biasanya kabel ini digunakanuntuk kabel transmisi pemancar VHF maupun UHF yang mempunyai dayabesar.

Harga impedansi antena perlu dikenali dalam rangkapenyesuaian impedansi (impedansi matching) terhadapsaluran transmisi yang digunakan. Jadi bila energi RFdari radio pemancar disalurkan melalui salurantransmisi dengan impedansi karakteristik 75 ohmmaka titik catu pada antena dicari pada impedansi yangmendekati 75 ohm.

Harga impedansi antena perlu dikenali dalam rangkapenyesuaian impedansi (impedansi matching) terhadapsaluran transmisi yang digunakan. Jadi bila energi RFdari radio pemancar disalurkan melalui salurantransmisi dengan impedansi karakteristik 75 ohmmaka titik catu pada antena dicari pada impedansi yangmendekati 75 ohm.

Terimakasih