te3423 3 impedansi antena - budi...

46
Modul #03 TE 3423 TE 3423 TE 3423 TE 3423 ANTENA DAN PROPAGASI ANTENA DAN PROPAGASI Impedansi Antena Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro - Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung – 2008

Upload: lynhan

Post on 08-May-2018

391 views

Category:

Documents


41 download

TRANSCRIPT

Page 1: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Modul #03

TE 3423TE 3423TE 3423TE 3423ANTENA DAN PROPAGASI ANTENA DAN PROPAGASI

Impedansi Antena

Program Studi S1 Teknik TelekomunikasiJurusan Teknik Elektro - Sekolah Tinggi Teknologi Telkomgg g

Bandung – 2008

Page 2: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Organisasi

Modul 3 Impedansi Antena• A. Pendahuluan page 3• B. Impedansi Antena Linear Tipis page 4• C. Impedansi Gandeng Antar 2 Antena page 19• D. Pengaruh Tanah page 31

E I d i S El Id ik 32• E. Impedansi Susunan n-Elemen Identik page 32• F. Transformasi Impedansi page 34

L i T b l 38• Lampiran Tabel page 38

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 2

Page 3: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

A. Pendahuluan

• Dari sisi saluran transmisi, antena dipandang sebagai jaringan 2 terminal yang disebut sebagaiZZoZo A terminal yang disebut sebagai impedansi terminal / titik catu

AZZoZo A

Impedansi antena

• Impedansi SendiriJika antena terisolasi dari keadaan sekelilingnyaImpedansi antena

• Impedansi Gandeng

g y

Jik t d t ‘b d b d ’

= Impedansi sendiri + Impedansi gandeng

Jika terdapat ‘benda-benda’ lain di sekitar antena dan mempengaruhi antena

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 3

Page 4: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

B. Impedansi Sendiri Antena Linear TipisMetoda EMF InduksiKasus : Antena linear tipis dipole ½λ

Distribusi arus sinusoidal

Z

• V11 dipasang pada terminal menyebabkan arus Iz pada dz

111

VZ =

11V 2L λ

=

dz zI

1I

Zz

z1 IZ

• Arus Iz menghasilkan Ez dan Ez menginduksikan Ezikembali pada konduktor tersebut Dari sinilah konsep11 2 kembali pada konduktor tersebut. Dari sinilah konsep impedansi sendiri bermula.

• Dipenuhi syarat batas bagi konduktor sempurna, dan d t t l d k d kt

z = 0

zsinII β=

medan total pada konduktor sempurna : 0EEE zizzt =+=

Sehingga,

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 4

zsinII 1z β=zzi EE −=

Page 5: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

B. Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis

• Tegangan yang diinduksikan pada dz,

dz zIZ dzEdzEdV zziz −==dV akan men ebabkan ar s dI pada terminal jika

11V 2L λ

=1I

dVz akan menyebabkan arus dI1 pada terminal jika antena dihubung singkat, sehingga impedansi transfer :

z1

dVZ =1

1z dIZ

• Berlaku juga Hukum Resiprositas Carson, sehingga kita dapat menuliskan :

z = 0

zsinII 1z β=

p

1

z

1

z

z

11z11z dI

dzEdIdV

IVZZ −==⇒=

Hal ini berarti bahwa 11zHal ini berarti bahwa, Impedansi yang dilihat dari sisi tegangan V11 sama denganImpedansi yang dilihat dari sisi

sehingga, dzEIdIV zz111 −=

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 5

p y gtegangan induksi ……. Pers. (1)

Page 6: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

B. Impedansi Sendiri Antena Linear TipisMari sekarang kita definisikan yang dimaksud

dz zIZ• Lihat gambar di samping ! , dan karena sifatnya

yang konstan dan tidak tergantung pada besarnya

Mari sekarang kita definisikan yang dimaksud dengan Impedansi Sendiri.

11V 2L λ

=1I

yang konstan dan tidak tergantung pada besarnya I1 , maka impedansi sendiri dapat dinyatakan sbb :

1111 dVVZ ==11

11 dIIZ ==

• Sehingga dapat dituliskan, z = 0

111111 dVIdIV = ……. Pers. (2)dzEIdIV zz111 −=Pers. (1)

dzEIdV zz11 −= dzEI1V

L

11 ∫−=111111 dVIdIV =Pers. (2)

dzI

dV1

11 dzEII

V0

zz1

11 ∫

dzEI1VZL

11 ∫−==

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 6

dzEIII

Z0

zz211

11 ∫==

Page 7: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Impedansi sendiri

B. Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis

dzEII1

IVZ

L

zz211

11 ∫−==

Impedansi sendiri,

II 011∫

• Ez adalah komponen medan listrik diarah z yang dihasilkan oleh arus antena sendiri ( medan sendiri ) selanjutnya dapat dinotasikan sebagai E11 ( Ez = E11 )

• Arus Iz dapat dinotasikan , zsinII 1z β=

di1 L

∫ βE11 dapat dihitung dengan Hukum

dz.zsin.EI1Z

011

111 ∫ β−=

Jik E dik t h i k Z d t dihit !!

Maxwell,

AjVErrr

ω−∇−=

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 7

Jika E11 diketahui, maka Z11 dapat dihitung !!

Page 8: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Menghitung Medan Sendiri

B. Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis

Menghitung Medan Sendirizz Aj

zVE ω−

∂∂

−=• Medan listrik memiliki komponen kearah - z , Asumsi :

• L kelipatan dari nL λ=⇒

λ

z

• L kelipatan dari egerintn2

nL2

=⇒

Terlebih dahulu dicari V dan A untuk menghitung E

2r

Lmenghitung Ez

∫∫∫ρ

πε= dv

r41V v

0 L

dz

Z1

)z,,(P φρ

r

ρr

∫∫∫μ dJA 0

rr

∫ρ

πε=

L

01

L

0

dzr4

1V

Z1

x

y

1r

ρφ

∫∫∫πμ

= dvrJ

4A 0

∫πμ

=L

11z0

z dzr

I4

A

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 8

x φ ∫π 0 r4

Page 9: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

L1 L I

B. Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis

∫ρ

πε=

01

L

0

dzr4

1V ∫πμ

=0

11z0

z dzr

I4

A

• Hukum kontinuitas, • Arus dan rapat arus,

dt1z

I 1zL ∫ ∂

∂−=ρ

,( )c

rtj111z e.zsinII −ω

β= ( )

c1dgn

crtj

11

L e.zcosIj

=ωβ

−ωβ

ωβ

Arus dan rapat arus,

∫β−ω β

πε=

L

01

rj1

0

tj1 dz

re.zcos

c4eIjV ∫

β−ω βπ

μ=

L

01

rj1

tj10

z dzr

e.zsin4

eIA00 0

• Identitas Euler,

( )11 zjzj1 ee1zcos β−β +=β dan ( )11 zjzj

1 eej2

1zsin β−β −=β( )1 ee2

zcos +β dan ( )1 j2β

( ) ( )

∫−β+β−ω +

=L rzjrzjtj

1 dzeeeIjV11 ( ) ( )

∫+β+β−ω −μ

=L rzjrzjtj

10 dzeeeIjA11

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 9

∫πε=

01

0

dzrc8

jV ∫π=

01z dz

r8jA

Page 10: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

( ) ( )β+βω L rzjrzjtj ( ) ( )+β+βω L rzjrzjtjI

B. Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis( ) ( )

∫−β+β−ω +

πε=

L

01

rzjrzj

0

tj1 dz

ree

c8eIjV

11 ( ) ( )

∫+β+β−ω −

πμ

=L

01

rzjrzjtj10

z dzr

ee8

eIjA11

• Medan listrik dapat dihitung dari persamaan :

zz AjzVE ω−

∂∂

−=

Medan listrik dapat dihitung dari persamaan :

⎤⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+

πε−=

β−β−ω

2

rj

1

rj

0

tj1

z re

re

c4eIjE

21Buktikan !!

• Dengan,

( ) ( )222

221

21

2 zLr;zr;zzr −+ρ=+ρ=−+ρ=1201 π d 1tjω

304

120c4

1

0

=ππ

≈πε

dan 1e tj =ω

⎥⎤

⎢⎡

+β−β− rjrj eeI30jE

21

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 10

⎥⎦

⎢⎣

+−=21

1z rrI.30jE

Page 11: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

⎤⎡ ββ rjrj

B. Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+−=

β−β−

2

rj

1

rj

1z re

reI.30jE

21

• Pada konduktor antena, jarak antena dengan titik observasi dibuat NOL : r1 = z dan r2 = L - z

⎤⎡ ββ )L(jj

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

+−==−β−β−

)zL(e

zeI.30jEE

)zL(jzj

1z11

S l j k b li d l h ki k

Medan sendiri telah didapatkan !!

dzzsinE1ZL

∫ β−=

• Selanjutnya kembali pada persamaan yang telah kita turunkan sebelumnya, untuk dapat menghitung Impedansi Sendiri !!

dz.zsin.EI

Z0

111

11 ∫ β−=

( )dzzsinee30jZ

L zLjzj

∫ β⎥⎤

⎢⎡

+−β−β−

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 11

dz.zsinzLz

30jZ0

11 ∫ β⎥⎦

⎢⎣ −

+=

Page 12: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

( )1

B. Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis

• Identitas Euler, ( )zjzj eej2

1zsin β−β −=β

( ) ( )1ee1eL z2jLjz2j

∫⎤⎡ ββ−β−( ) ( ) dz

zL1ee

z1e15Z

0

jjj

11 ∫ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

−−

−−=

βββ

• Untuk,

ganjil,...5,3,1n2nL=

λ= dan 1ee njLj −== β−β−

( ) ( ) dzzL

1ez

1e15ZL

0

z2jz2j

11 ∫ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

−−

−−=

ββ−

0 ⎦⎣

( ) ( ) dzzL

e115dzz

e115ZL z2jL z2j

11 ∫∫ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ −+⎥

⎤⎢⎣

⎡ −=

ββ−

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 12

zLz 00∫∫

⎦⎣ −⎦⎣

Page 13: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

( ) ( )e1e1 L z2jL z2j ⎤⎡⎤⎡ ββ−

B. Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis

( ) ( ) dzzL

e115dzz

e115Z0

j

0

j

11 ∫∫ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

−+⎥

⎤⎢⎣

⎡ −=

ββ

suku 1 suku 2suku 1 suku 2

Penyelesaian suku 1 Penyelesaian suku 2Mi lk Mi lkMisalkan,

u = 2βz du = 2β dzBatas z = L u = 2βL = 2πnB 0 0

Misalkan,v = 2β(L - z) dv = - 2β dzBatas z = L v = 0 B 0 2βL 2Batas z = 0 u = 0 Batas z = 0 v = 2βL = 2πn

( ) duue115

n2

0

ju

∫π −

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ −=suku 1

( ) dvv

e115n2

0

)vn2(j

∫π −π−

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ −−=suku 2

0 ⎦⎣ 0 ⎦⎣

( ) dvve115

n2

0

)jv

∫π −

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ −=

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 13

Page 14: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

• Bentuk dan batas integral yang sama untuk penyelesaian kedua suku sehingga

B. Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis

( ) de130Zn2 ju

∫π −−

• Bentuk dan batas integral yang sama untuk penyelesaian kedua suku, sehingga impedansi sendiri dapat dituliskan sbb :

( ) duue130Z

011 ∫=

• Misal,Misal, ω−=⇒=ω⇒=ω djdudujdju

( ) )2j(Ei30de130Zn2 −

∫π ω−( ) )n2j(Ein.30d30Z0

11 π=ωω

= ∫• Ein (jy) adalah integral eksponensial(jy) g p• Ein (jy) = Cin (y) + j Si (y)

Lihat definisi integral eksponensial pada Krauss hal 419 !!

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 14

Krauss hal 419 !!

Page 15: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

B. Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis

)n2(Ein30XjRZ 111111 π=+=[ ][ ])n2(Sij)n2(Ci)n2ln(577,030

)n2(Sij)n2(Cin30111111

π+π−π+=π+π= !!

Impedansi Sendiri = (Resistansi Sendiri) + j (Reaktansi Sendiri)dimana,

Resistansi Sendiri = R11 = 30 Cin (2πn)dan,

Ingat asumsi semula….

• Arus sinusoidalReaktansi Sendiri = X11 = 30 Si (2πn)

Catatan :

Arus sinusoidal• L kelipatan ½λ

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 15

Nilai-nilai Cin(x), Si(x) dapat dilihat pada tabel ataupun dilihat pada grafik !

Page 16: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Contoh : B. Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis

• Untuk dipole ½λ n = 1R11 = 30 Cin (2π) = 73 ohm X 30 Si (2 ) 45 5 h Z11 = ( 73 + j 42,5 ) ohmX11 = 30 Si (2π) = 45,5 ohm Z11 ( 73 j 42,5 ) ohm

Terlihat bahwa dipole 1/2λ memiliki sifat tidak resonan ( reaktansi ≠ 0 ),sehingga untuk membuatnya resonan harus dipotong (1-5)%. Tindakan ini akanmembuatnya resonan, tetapi resistansi sendiri dengan sendirinya juga akanberkurang dari 73 ohm

• Untuk dipole 3/2 λ n = 3Untuk dipole 3/2 λ n 3R11 = 30 Cin (6π) = 105,5 ohm X11 = 30 Si (6π) = 45,5 ohm Z11 = ( 105,5 + j 45,5 ) ohm

• Reaktansi ( nganjil x 1/2λ ) selalu positif • Untuk n >>, maka Si(2πn) menuju harga π/2 , sedangkan

R akan naik

Catatan :

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 16

R11 akan naik

Page 17: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Impedansi Sendiri Dipole Dengan Panjang Sembarang

B. Impedansi Sendiri Antena Linear TipisImpedansi Sendiri Dipole Dengan Panjang Sembarang( dari Proc. IRE no. 32 April 1934 )

⎤⎡ β⎟⎞

⎜⎛ β LL 22

( ) ⎥⎥⎥⎥⎤

⎢⎢⎢⎢⎡

βββ

+

ββ

+β⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ β

−=

LSi2L2SiLcot2

LCin2Lcot4L2Cin

2Lcot1

30R

22

11

( ) ⎥⎦⎢⎣β−β

β+ LSi2L2Si

2cot2

Untuk panjang L << (kecil sekali) dari persamaan diatas direduksiUntuk panjang L << (kecil sekali) , dari persamaan diatas direduksi menjadi :

( )2L5R β= ( )11 L5R β=

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17

Page 18: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

B. Impedansi Sendiri Antena Linear Tipis

Jika antena ditempatkan di atas groundplane , dengan konduktivitas σ ∞, maka :

) tsbantenna 2 panjangdgn (AA Z21Z ×=2

Struktur di atas disebut sebagai MONOPOLE !

Contoh :

[ ] [ ] ( ) ohm8,22j5,36Z21Z

24+=×= λλ

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 18

monopole λ/4 di atas groundplane

Page 19: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 19

Page 20: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 20

Page 21: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

C. Impedansi Gandeng Antar 2 Antena Impedansi gandeng / mutual terjadi jika terdapat ‘benda benda’Impedansi gandeng / mutual terjadi jika terdapat benda-benda (terutama konduktor) lain disekitar antena catu.

Tergantung kepada, g g p ,• Posisi relatif antara benda tersebut dengan antena tercatu

• Side by sideSide by side

3 macam posisi relatif,

• Kolinier

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 21

• Staggered

Page 22: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Konsep Dasar

C. Impedansi Gandeng Antar 2 Antena

V1I

Bedakan... dengan konsep impedansi transfer di bawah ini...

Konsep Dasar...

21V

21I1V

Impedansi gandeng suatupasangan rangkaian di atasdidefinisikan sebagai,

211V

g ,

Negatif perbandingan emf induksipada rangkaian sekunder terhadaparus primer jika sekunder open 1VZ =

Pada impedansi transfer,

arus primer, jika sekunder opencircuit,

2121 I

VZ −=21

21T IZ −=

ZZ ≠dimana,

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 22

1I 2121T ZZ ≠

Page 23: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

I d i d

C. Impedansi Gandeng Antar 2 Antena

1I

11z EE = 22z EE = Impedansi gandeng 2 antena identik paralel,

Negatif perbandingan tegangan induktif padaantena ekunder yang dibuka ( ZT = ∞ ) terhadap

21V

y g ( T ) parus primer yang menyebabkannya

Pada gambar di samping, arus primer I1Pada gambar di samping, arus primer I1menginduksikan V21 pada antena-2 yang tidakdibebani

Impedansi gandeng dari pasangan antena di atas,

V Hk. Resiprositas VV

1

2121 I

VZ −=p

122

12

1

2121 Z

IV

IVZ =−=−=

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 23

Page 24: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Ingat konsep tegangan sendiri

C. Impedansi Gandeng Antar 2 Antena

• Ingat konsep tegangan sendiri,

dzEII1V

L

zz11 ∫−=11z EE = 22z EE =V11 adalah tegangan

yang diinduksikan olehmedan sendiri (medanI 01

∫1I

21V

medan sendiri (medanyang dihasilkan oleharus-nya sendiri)

PPertanyaan , Bagaimana dengan V21 (tegangan pada antena-2 yang disebabkan arus pada antena-1) ?

Set kondisi :Ez = E21 , V11 = -V21 , dan I1 = I2

dzEI1VL

21z21 ∫=

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 24

I 021z

221 ∫

Page 25: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

1 L

C. Impedansi Gandeng Antar 2 Antena

dzEII1V

021z

221 ∫=

A i di t ib i i id lAsumsi distribusi arus sinusoidal,

L

dzzsinII 2z β=

dzzsinEV0

2121 ∫ β=

L1V Ini adalah rumus umum impedansi

∫ β−=−=L

021

11

2121 dzzsinE

I1

IVZ

Ini adalah rumus umum impedansi gandeng antara 2 antena linear tipis dengan distribusi arus sinusoidal !!

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 25

Page 26: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Side by Side...C. Impedansi Gandeng Antar 2 Antena

Side by Side...Asumsi : • Panjang antena-1 sama dengan panjang antena-2 , dan merupakan

kelipatan ganjil ½λ ( L = n ½λ ; n ganjil )1r1r

ρ=d • E21 pada antena-2 yang dihasilkan oleh arus I1pada antena-1 adalah :

z L

r⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+−=

β+β−

2

rj

1

rj

121 re

rejIE

21

2r

∫ β−=−=L

2121

21 dzzsinEI1

IVZ

masukkan pada persamaan,

221 zdr +=

222 )zL(dr −+=

∫011 II

( ) [ ]( ) [ ]( ){ }2222

Lihat di Krauss untuk penurunan lengkapnya...

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 26

( ) [ ]( ) [ ]( ){ }( ) [ ]( ) [ ]( ){ }LLdSiLLdSidSiX

LLdCiLLdCidCiR

−+−++−−=

−+−++−=2222

21

222221

230

230

βββ

βββ

Page 27: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Grafik resistansi dan reaktansi gandeng elemen dipole λ/2 yang disusun side by side

C. Impedansi Gandeng Antar 2 Antena Grafik resistansi dan reaktansi gandeng elemen dipole λ/2 yang disusun side by side

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 27

Page 28: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

C. Impedansi Gandeng

Tabel resistansi gandengelemen dipole λ/2 yangelemen dipole λ/2 yang disusun side by side

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 28

Page 29: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

C. Impedansi Gandeng Antar 2 Antena

Pengaruh panjang elemen thd side by side mutual resistansi

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 29

Page 30: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

P h j l thd id

C. Impedansi Gandeng Antar 2 Antena

Pengaruh panjang elemen thd side by side mutual reaktansi

(b) Mutual Reactance

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 30

(b) Mutual Reactance

Page 31: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

C li

C. Impedansi Gandeng Antar 2 Antena

Colinear...Dengan cara yang sama, dapat diturunkan impedansi gandeng antara 2 antena yang disusun kolinier dan hasilnya adalah sbb :

( ) ( )h

LhLhCiLhCihCihR ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −−++−+−= ββββ ln2222cos15 2

22

21

( ) ( )[ ]LhSiLhSihSih +−−−+⎦⎣ ⎠⎝

ββββ 2222sin15

( ) ( )[ ]222215 LhSiLhSihSihX ββββ ( ) ( )[ ]

( ) ( ) ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −−+−−−+

+−−−−=

2

22

21

ln2222sin15

2222cos15

hLhLhCiLhCihCih

LhSiLhSihSihX

ββββ

ββββ

⎦⎣ ⎠⎝ h

Hasil grafik untuk elemen dipole λ/2 dapat dilihat

d h l b ik !!s = h – L h = s + L

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 31

pada halaman berikut !! s h L h s L

Page 32: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

C. Impedansi Gandeng Antar 2 Antena

C liColinear...

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 32

Page 33: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Staggered / Echelon

C. Impedansi Gandeng Antar 2 Antena

Staggered / Echelon...

LL

h

Ld

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 33

Page 34: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Staggered / Echelon

C. Impedansi Gandeng Antar 2 Antena

Staggered / Echelon...

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 34

Page 35: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

D. Pengaruh Tanah

Umumnya tanah akan dianggap sebagai konduktor sempurna(σ≈∞) dengan luas juga ∞, sehingga antena diatas tanah dapatdianggap sebagai susunan 2 antena, yaitu yang sesungguhnyadianggap sebagai susunan 2 antena, yaitu yang sesungguhnyadengan bayangannya

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 35

Page 36: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

E. Impedansi Susunan n-Elemen Identik

H b h b d i• Hubungan-hubungan yang mendasari :

n1n1331221111 ZI......ZIZIZIV ++++=

n3n3333223113

n2n2332222112

ZI......ZIZIZIVZI......ZIZIZIV

++++=++++=

nnn3n32n21n1n ZI......ZIZIZIV ++++=

ddengan : Vn = tegangan terminasi elemen ke-nIn = arus terminasi elemen ke-nZnn = self-impedance elemen ke-nZ i d i d t l k i d k jZij = impedansi gandeng antara elemen ke-i dan ke-j

• Dapat dinyatakan dalam bentuk matriks :

[ ] [ ][ ]IZVTE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 36

[ ] [ ][ ]nnnn IZV =

Page 37: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

• Impedansi terminasi/titik catu/driving point masing

E. Impedansi Susunan n-Elemen Identik

• Impedansi terminasi/titik catu/driving point masing-masing elemen :

IIIV

IIIV

ZII......Z

IIZ

IIZ

IVZ n1

1

n13

1

312

1

211

1

11 ++++==

dst

ZII......Z

IIZ

IIZ

IVZ n2

2

n23

2

321

2

122

2

22 ++++==

dst

Jika arus-arus pada semua elemen, self impedances p pdiketahui, maka impedansi pada terminasi akan dapat dihitung !

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 37

Page 38: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

F. Transformasi Impedansi

Umumnya, impedansi antena berbeda dengan impedansi karakteristik saluran. Hal ini karena sulit mengkompromikan antara impedansi antena dengan diagram pancaryang dibutuhkan Impedansi karakteristik saluran transmisi umumnya :yang dibutuhkan. Impedansi karakteristik saluran transmisi umumnya :

300Ω atau 600Ω balans (two wire cable), atau

50Ω ( RG8/U RG58/U )50Ω ( RG8/U, RG58/U )

60Ω ( RG11/U, RG59/U )

75Ω ( GR-874 )

unbalans (kabel koax)

( )

Dasar-dasar transformasi sudah diberikan pada matakuliah Saluran Transmisi. Penyesuaian Inmpedansi bertujuan :

Agar terjadi transfer daya maksimum dari saluran transmisi ke antena atau mencegah kerusakan pemancar karena daya pantulan dari antena.

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 38

Page 39: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

P d

F. Transformasi Impedansi

Pada antena, jarang dipakai rangkaian terpadu (lumped circuit) melainkan adalah berupa potongan saltran (stub) sehingga secara mekanis dapat diandalkan di udara terbuka dan bisa untuk frekuensi yang cukup tinggi > 10 MHz.

Untuk frekuensi di bawah HF, sering dipakai transformator dengan inti ferrite dan kondensator untuk tuning-nya. Biasanya ditempatkan pada antena dan di-cor supaya tahan terhadap cuaca.

Dalam matching impedansi, impedansi antena dibawa sedekat mungkin ke impedansi karakteristik saluran. Sedemikian, SWR pada saluran di bawah harga tertentu misalkan : 1 5 2 1 35 1 1 dll (tergantung dari spesifikasitertentu , misalkan : 1.5 , 2 , 1.35 , 1.1 , dll (tergantung dari spesifikasi transmitter)

Lihat kembali prinsip matching impedansi dari kuliah Saluran Transmisidan Elektromagnetika Telekomunikasi !!

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 39

Page 40: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Matching Impedansi

Two primary feeding considerations:Two primary feeding considerations:• Matching between transmission line and antenna• Excitation of the current distribution on the antenna

Ways of matching:• Discrete matchingnetwork• λ/4-line transformer

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 40

• Tuning devices like stubs etc.

Page 41: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Matching Impedansi

The T-Match

Untuk l’ ≈ λ/2Z ≈ (1 + α)2 Z

α = current division factorbetween the wires

Zin ≈ (1 + α) .Za

between the wires

for equal radii conductorsZin ≈ 4.Za

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 41

Page 42: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Balun

F. Transformasi Impedansi

Balun ...Selain transformasi impedansi, sering juga diperlukan transformasi dari balans ke tidak-balans, atau sebaliknya.

Alat transformator seperti ini disebut BALUN ( Balancing-Unbalancing Unit )

Arus balanced I1 = I2 Arus unbalanced I1 > I2

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 42Source: W.L. Stutzman, G.A. Thiele: Antenna Theory and Design, Wiley, New York, 1981

Page 43: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Arus Unbalanced

Example:

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 43

pCross section of a coaxial transmission line feeding a dipole at its centre

Page 44: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

The BALUN : BALanced to UNbalanced

C ti f l b l

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 44

Cross section of a sleeve balun

Page 45: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

The BALUN : BALanced to UNbalanced

Split coax Balun

Equivalent circuit

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 45

Page 46: TE3423 3 Impedansi Antena - Budi Syihabuddinbudisyihab.staff.telkomuniversity.ac.id/files/...Impedansi-Antena.pdf · TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 17. B. Impedansi

Lampiran Tabel

TE3423 - Antena dan Propagasi - Impedansi Antena 46