te3423 4 susunan antena
TRANSCRIPT
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
1/61
Modul #04
TE 3423TE 3423
ANTENA DAN PROPAGASIANTENA DAN PROPAGASI
Susunan Antena
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Jurusan Teknik Elektro - Sekolah Tin i Teknolo i Telkom
Bandung 2008
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
2/61
Organisasi
Modul 3 Susunan Antena
A. Pendahuluan page 3
B. Konsep Dasar Susunan page 7
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis page 26
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 2
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
3/61
A. Pendahuluan
penjumlahan/ superposisi medan.
Telah dikenal bahwa medan total disuatu titik merupakan superposisi dari medan-- .
.....EEEE 321t +++= rrrr
Dalam hal antena, medan total (magnituda dan fasa) dari suatu susunan antenatergantung dari magnituda dan fasa dari medan-medan yang dihasilkan masing-
masing elemen antena.
Fasa dari medan-medan yang datang dari masing-masing elemen antena berbedakarena adanya perbedaan jarak yang ditempuh masing-masing gelombang.
Jika erbedaan arak tem uh dua buah elomban adalahd maka beda fasa antara
kedua gelombang tersebut pada titik observasi adalah :
2
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 3
.
==
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
4/61
Contoh..
A. Pendahuluan
Lihat gelombang langsung dan gelombang pantul di bawah ini ..
A
hh1
B
x
Rx
pener ma t t , me an tota
adalah penjumlahan / superposisi darigelombang langsung dan gelombang
1 2
Gelombang Langsung ( ES1 ) Gelombang Pantul ( ES2 )
1j
01S eEE =
2j
02S eEE =
Beda fasa antara kedua gelombang,
( )ABAOB2
d21
===
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 4
= konstanta fasa( rad/m)
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
5/61
A. Pendahuluan
...
+= 2S1St EEEA
( ) +=+=
21 jj
0
00
eeE
ee
h1BTx
Rx( )+ += 11 jj0 eeE
1 22
Jika medan ES1 dianggap sebagai referensi ( fasanya dianggap = 0 ), maka akandidapat persamaan :
+= j0t e1EE
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 5
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
6/61
A. Pendahuluan
a. Susunan 2 antena isotropik untuk berbagai kasus ( amplitudo dan fasa sama,
amplitudo sama fasa berbeda, amplitudo dan fasa berbeda ), meliputi : (1)
persamaan medan total susunan, (2) penentuan letak medan maksimum dan
minimum, (3) diagram arah medan dan fasa
b. Prinsip perkalian diagram dan sintesa pada susunan antena sejenis,
meliputi : syarat-syarat, teknik perkalian, dan sintesa
Susunan
Antena
Susunan Linear n Sumber Titik Isotropisa. Distribusi Arus Uniform, meliputi : penurunan persamaan medan total
susunan, arah maksimum dan minimum, Array Factor, gain susunan,
te ni esain antena
b. Distribusi Arus Non Uniform, terdiri dari : (1) Susunan Binomial (2)
Susunan Optimum (Dolph Tchebyschef), (3) Susunan Edge
a. Susunan Distribusi Arus Kontinyu Macam-Macam Susunan
b. Susunan Antena Parasit
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 6
c. usunan ntena og ero
Pencatuan Susunan
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
7/61
B. Konsep Dasar Susunan
Mendapatkan diagram arah dengan pola tertentu (beam forming )
Mendapatkan diagram arah dengan pengendalian arah tertentu (beam steering)
Ke titik observasi ada medan auh
B.2. Susunan 2 Sumber Titik IsotropisLihat susunan 2 sumber isotropis di bawah ini ! Interpretasi gambar..
oleh jarak d
Titik observasi adalah ke arah
garis dianggap sejajar
k a r e n a j a r a k
titik observasi >> dimensi
cos2
d cos2
d
(sumbu-x)
Garis orientasi dari sumber-
antena (di medan jauh)
x01 2
observasi dianggap sejajar
karena d (jarak antar sumber
isotropis)
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
8/61
B. Konsep Dasar Susunan
Jika titik O dian a seba ai referensi
Referensi titik 0...
cos2
d cos2
d (dianggap sbg titik dengan fasa = 0 ), maka E1
akantertinggalsebesar :
x01 2
= cos22
dan medan E2 akanmendahului sebesar :
2j
02 eEE
=
=
cos22
tE2
2
,
dituliskan sebagai berikut :
jj
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 8
2j
01
eEE
=00t ee +=
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
9/61
Kasus 1 : Susunan Isotro ik Am litudo dan Fasa Sama
B. Konsep Dasar Susunan
2
j
02
j
0t eEeEE
+= Medan maksimum terjadi ketika, ( d = )
0cosd1cos =
=
+=
ee
E2E2
j2
j 0cos m= 3
2
Medan minimum terjadi ketika, ( d = )
=2
,2
m
cosE2E
=
Jadi, untuk referensi titik 0 2cos
20
2cos 0=
=
= ,002
dengan,
= cosdmencari medan maksimum dan minimum dimaksudkan
untuk men ambar dia ram arah medan
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 9
ddr
=
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
10/61
Kasus 1 : Susunan Isotro ik Am litudo dan Fasa Sama
B. Konsep Dasar Susunan
Referensi titik 1...
cosd
(dianggap sbg titik dengan fasa = 0 ), maka E2akanmendahului sebesar :
d
x01 2
Sehingga, medan gabungan Et dapat
= cosd
= cosd
= j02 eEE
+= j00t eEEE
tE
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 1001 EE =
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
11/61
Kasus 1 : Susunan Isotro ik Am litudo dan Fasa Sama
B. Konsep Dasar Susunan
+= 00t e
321
0t 22cosE2E
=
+=
eeeE2E
2j
2j
2j
0t
442fasamagnituda
d2
20
Arah Medan
2j
ecosE2E
=
Jadi, untuk referensi titik 1
d2
dengan,
= cosd
2DiagramFasa
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 11
ddr
=
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
12/61
Dia ram arah medan
B. Konsep Dasar Susunan
referensi titik 1y
Berbentuk DonatDiagram arah fasa
o90p referensi titik 0
o0 o
90 o
180 o
360
x
o90
20t
0t cosE2E =
.
Ref. titik 1
= cosd2
2
1cosE2E 0t
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 12
32143421
fasamagnituda
Lihat cara mencari arah maksimum dan
minimum pada slide 9 !!
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
13/61
Pen aruh erbedaan fasa arus...
B. Konsep Dasar Susunan
Kasus 2 :Amplitudo Sama, Beda Fasa 180o
Beda fasa pada medan-medan yangdihasilkan oleh 2 antena yang dicatudengan amplitudo arus yang sama di
relatif antara dua antena tersebut,dinyatakan oleh :
2 Referensi titik 0...
= cos
Jika dua antena tersebut dicatu oleh
arus dengan beda fasa tertentu, maka-
2cos0t= +
= cosd
dihasilkan dinyatakan oleh :
+
= cosd2
+
=
2cosdcosE2E 0t
arga ma s mum, = += cosdr ( )
212cos
2
+= km
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 13
= ,0m
perbedaan jarak relatifantar sumber
karena beda fasa aruscatuan sumber
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
14/61
B. Konsep Dasar Susunan
Harga minimum, d = Kasus 2 : Amplitudo sama, beda fasa 180o
k= 0cos
= 23,
20
o
21 60=
Harga daya, d =
diagram arahx
2cos.cos 21=
( )4
1k2cos2 2
1
+=
2
o
21 60=
o
1 1202HPBW ==
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 14
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
15/61
o
B. Konsep Dasar Susunan
, Referensi titik 0...
2
cosE2E 0t=
2cosd2
+
= x
=
+
=
4cosdcosE2E 0t
Untuk menggambarkan diagram arah
2
ungs t a se er ana, tung a untunilai medan untuk nilai maksimum danminimum, serta terutama untuk sudut-sudutistimewa. Buat tabel erhitun an sbb :
Et()
0o
x
2
=
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 15
100
dst 4
setelah ituplot !!
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
16/61
B. Konsep Dasar Susunan
asus mum : Amplitudo Berbeda, Beda Fasa =
Referensi titik 1
01 EE = dan 02 aEE = 0aEtE
Bentuk Umum :
0
( )
+
++= cosa1
tansinacosa1EE 1222
0t
+
= cosd2
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 16
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
17/61
B.3. Prinsi Perkalian Dia ram dan Sintesa Pada
B. Konsep Dasar Susunan
Susunan Antena Sejenis
a. Perkalian Diagram...
Susunan antena biasanya akan terdiri dari antena-antena sejenis. Antenasejenis adalah antena yang memiliki diagram arah medan dan fasa yang sama,
an or en as nya uga sama.
Susunan dari sejumlah n antena-antena sejenis, dapat diperhatikan sebagai
susunan sejumlah n sumber isotropik dengan catuan arus dan fasa tertentu,se ngga mem ardiagram susunan isotropiknya.
Pada susunan antena yang sejenis, dapat dipakai PRINSIP PERKALIAN
Untuk susunan TAK ISOTROPIK DAN/ATAU TAK SEJENIS TIDAKBERLAKU PRINSIP PERKALIAN DIAGRAM
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 17
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
18/61
B. Konsep Dasar Susunan
( )= ,jfp
,dinyatakan sebagai berikut :
e .,
Dan susunan sejumlah n antena isotropis memiliki diagram arah :
( ) ( )= ,jF0tipe.,FEE
Ma a, susunan se um a n antena , a an mem agram arasesuai Prinsip Perkalian Diagram, sbb :
444 3444 21444 3444 21
asa
ppte ,,,,medanmagnitude
0 +=
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 18
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
19/61
B. Konsep Dasar Susunan
JD Krauss, Marhefka, RJ, Antennas
For All Applications, McGraw-Hill,
2002 page-100 KOLINIER
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 19
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
20/61
B. Konsep Dasar Susunan
rauss, ar e a, , ntennas or pp cat ons , c raw-
Hill, 2002 page-101 SIDE BY SIDE
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 20
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
21/61
B. Konsep Dasar Susunan
Definisi / tujuan Proses untuk mencari sumber atau susunan yang memberikan
b. Sintesa Diagram...
Problem sintesa
sintesa diagram arah sesuai keinginan designer
Sintesa diagram tidak selalu sederhana dan mungkin
men hasilkan susunan an kuran realiable.
Salah satu sintesa yang sederhana adalah dengan menggunakan
Prinsip Perkalian Diagram
Contoh persoalan sintesa
Carilah susunan antena an mem un ai
max
diagram arah dengan radiasi maksimum kearah utara ( = 0 ) dan radiasi minimum ketimur dan barat daya
nolnolT
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 21
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
22/61
B. Konsep Dasar Susunan
Pada susunan primer
Bentuk umum :
2cosE2E
0t = +
= cosd2
cosE1
= dengan ( ) +=+
= cos6,0cos3,02
Misalkan kita tentukan d = 0,3
0E1= Pada arah barat daya ( ) dstkko ,...2,1,0,12)135( =+==
Maka :
( )
( ) ++=
+=+
425,01k2
1k226,0
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 22
o1040k ==
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
23/61
B. Konsep Dasar Susunan
Bentuk umum :
Misalkan kita tentukan d = 0,6
20t +
= cosd
2
cosE2
= dengan ( ) +=+
= cos2,1cos6,0
2
0E2= Pada arah timuroo 180)270( ==
Jadi, medan total hasil perkalian :
oo
21t2
180cos2,1cos
2
104cos6,0cosEEE
+==
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 23
oooo 90cos108cos52cos54cos +=
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
24/61
UB. Konsep Dasar Susunan
nolT Maximum ke arah utara, null ke arah timur (-90o
0 o
Syarat .
Barat Daya
o
Null ke arah timur (-90o), bisadiimplementasikan dengan susunan 2
,diimplementasikan dengan susunan 2antena isotropik berjarak 0,3 dengan
beda fasa -104o.
, beda fasa -180o.
U Umax
0,3nol
0,6 0,6
nol
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 24
nol
nol
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
25/61
B. Konsep Dasar Susunan
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 25
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
26/61
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
Telah kita sepakati sebelumnya bahwa diagram arah medan maupunfasa dapat diubah-ubah dengan mengatur distribusi arus padamasing-masing elemen antena
Pada sub bab ini, dipakai elemen antena isotropis dan kemudiandilihat pengaruh perubahan distribusi arus pada masing-masing
, ,sebagainya
Distribusi arus an diamati :
Distribusi arus uniform
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 26
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
27/61
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
PengantarKita memakai prinsip-prinsip yang sudah dipahami sebelumnya untuk menurunkan
y Referensi titik 1
Dengan dinormalisasikan terhadap Eo,
Lihat gambar berikut,
e o servas pa a me an au ++++= )1n(j2jjtn e.....ee1E
++++=jn3j2jjj
tn e.....eeeeE
cosd -( ) =+ jnjtn e1e1E
Didapatkan,
= cosd
dx1 2 3
dn
=
=
2jn
2jn
2jn
jn
tn
eeee1E
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 27
222 eee
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
28/61
Sehin a, didapatkan medan
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
total ternormalisasi untuk
referensi pada titik 1
,mendapatkan persamaan medan total ternormalisasi
untuk referensi titik tengah, sbb :
=2nsin
E tn
=2nsin
E tn
Diagram fasa persamaan
disamping berupa STEP
FUNCTIONyang
2
sin
2
sin diberikan dari polaritas(+/-) harga Etn
dimana, =2
dan,
=2
Selanjutnya kita akan pelajari :
Menurunkan syarat medanmaksimum dan minimum
d = jarak spasi antar elemen
= beda fasa antar catuan
Array Factor
Konsep Gain Susunan
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 28
arus yang berdekatan Tinjauan berbagai kasus
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
29/61
Medan Maksimum dan Minimum ...
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
Lihat kembali persamaan berikut !
Medan maksimum terjadi jika suku penyebut sama
=2E tn
02
sin atau 02
atau 0=2 Jika tidak pernah mencapai harga nol, maka medan
maksimum terjadi jika mencapai harga minimum
Medan minimum terjadi jika suku pembilang samadengan nol
02nsin =atau dst,...2,1,0k2n ==
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 29
, ,m integer) PR : Mengapa ?
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
30/61
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
rray ac or ...Array factor adalah normalisasi
medan total susunan antena terhadap tE===ni ai ma simum ari me an tota
susunan tersebut
Contoh, lihat persamaan medan total
tmaksE
sebelumnya !!
Etmaks tercapai pada mendekati 0
=
sin
2E t
2nsin
Array Factor
22
sin0
tmaks
=
sin
2n1EN
tE=
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 30
2tmaks
NE
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
31/61
Faktor susunan (untuk sejumlah sumber) dapat digambarkan sebagai fungsi. Jika
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
adalah merupakan fungsi, maka nilai dari faktor susunan dan pola medan akan dapatlangsung diketahui dari grafik di bawah ini !
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 31
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
32/61
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
a n usunan s r us arus ca uan un orm : Jika daya W masuk pada 1 antena maka 01 EE =
Jika daya W masuk pada n antena maka
n'E 0
1
=
Dan nEn
n'EnE 00
1makst ===
,
- Penguatan Medan nE
nEG
0
0F ==
- Penguatan Daya ( ) nGG 2F ==
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 32
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
33/61
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
asus s r us rus n orm usunan roa s eUntuk menghasilkanpola pancar broadside, dapat dicapai dari contoh berikut :
0d4n =
==
Arah maksimum, dicapai untuk 0cos == mrd
3dan
=dida at
2
Arah minimum, dicapai untuk
2ns n =
dst,...2,1,0k2
n=
=
k 121
=
rdn0
= 11 kkoo
0 120/60 =
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 33
==
20
2 kapa
oo0 180/0=
C S Li S b Ti ik I i
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
34/61
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 34
C S Li S b Ti ik I i
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
35/61
Kasus 2 Utk Distribusi Arus Uniform Susunan End ire Biasa
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
Endfire memiliki sifat : E maksimum
pada sudut = 0 (m = 0 )
Proses desain dilakukan dgnmenentukan beda fasa yang memberi
=0 ada har a E atau =0o.
Jadi, = 0o untuk m =0o
ddr
mr
2
cos
==
=
Untuk n = 4, d = /2, didapat :
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 35
= -
C S Li S b Titik I t i
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
36/61
Kasus 3Utk Distribusi Arus Uniform Susunan End ire Hansen-
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
Woodyard Dengan Direktifitas Diperbesar
Susunan EndfireHansen-Woodyard ,
syarat :
+=
ndr
( )n
1cosdr
=
ndan0 mm
==
n
sinGambar diatas
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 36
=
2sin
n2sinENadalah contoh
untuk :===
4dan,
2d,4n
C S Li S b Titik I t i
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
37/61
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
Maksimum Untuk Arah Sembarang
Misalkan ditentukan medan maksimum
Maksimum terjadi ketika :
= Minimum terjadi ketika :
2ns n =
2
mana,
Gambar disamping berasal dariperhitungan untuk :
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 37
om 60dan,
2d,4n ===
C Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
38/61
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
. .Seperti juga dengan pengaturan fasa untuk tiap catuan susunan, maka perubahan pola
pancar dapat juga dicapai dengan mengatur distribusi arus tiap catuan.
. -
ini kita mempelajari beberapa macam distribusi arus tidak seragam dan pengaruhnyapada pola pancar yang dihasilkan
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 38
C Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
39/61
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
. . . str us nom a
Distribusi arus Binomial disebut juga sebagaiDistribusi John Stone
Susunan dgn distribusi ini berarti
urutan amplituda arus harus
-
koefisien pada deret suku banyak
yang memenuhi :
dstbann
banaba nnnn
...!2
211 2321
1
Koefisien-koefisien tersebut membentuk Deret Segitiga Pascal
Sifat pengarahan yang didapatkan : (1) perbandingan mayor terhadap
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 39
m nor o e , e ar er as ma n o e cu up esar
C Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
40/61
-
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
. . .Distribusi Dolph-Tchebyscheffdigunakan untuk mendapatkankriteria optimum dari pola pancar
Jika lebar berkas mainlobe ditentukan,maka perbandingan mayor terhadap
antena susunan.
Kriteria optimum terdiri dari 2
macam :
.
Jika perbandingan antara mayor terhadap minorlobe ditentukan, maka lebar berkas main-lobe
.
Dalam distribusi Dolph-Tchebyscheff, diasumsikan syarat sbb:
Antena ISOTROPIS dengan distribusi amplitudo arus SIMETRIS Beda fasa antar catuan elemen isotropis berdekatan = 0 ( = 0) Jarak spasi antar elemen isotropis SERAGAM (d seragam)
= 0
d2
ddgnr
r
rsindcos
=
==se ngga, se isi asa uatmedan penerimaan dari elemenberdekatan pd titik observasiyang jauh
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 40
C Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
41/61
Distribusi Non-Uniform O timum (DOLPH-TCHEBYSCHEF)
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
Penurunan medan total susunan dilakukan dengan cara yang sama(spt sebelumnya), dengan referensi titik tengah susunan.
Didapatkan medan total untukn-genap sbb:
+++= 1ncosA2...3cosA2cosA2E ek10ne
[ ]
=
+=1Nk
kne1k2cosA2E
Dimana,=ne = jumlah elemen (genap)
nN e=
2k = 0, 1, 2, , (N-1)
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 41
C Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
42/61
Distribusi Non-Uniform Optimum (DOLPH-TCHEBYSCHEF)
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
Sedangkan medan total untukn-ganjilsbb:
1no
2
... k210no
= =Nk
= 0kno
2 Dimana,
no
= jumlah elemen (ganjil)
2
nN o
=
= , , , ,
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 42
C Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
43/61
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
[ ]=
+=
1Nk
kne 1k2cosA2E [ ]=
=
Nk
kno k2cosA2E
- -
=0k =0k
Dua persamaan di atas, dapat dipandang sebagai suatu DERET FOURIER
dengan suku terbatas. Sepasang suku menyatakan kontribusi dari sepasang
sumber atau dari sumber tengah. Dan dapat dianggap sebagai penjumlahan
konstanta DC, fundamental, dan harmonik-harmonik.
Contoh :
==2
ddan,9n
== sinsin2,maka
= = = = =
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 43
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
44/61
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
[ ]==
=0k
kno2
k2cosA2E Asumsi: 2A0 = A1 = A2 = A3 = A4 =
=
=== sinsin22
ddan,9n
++++= 4cos3cos2coscos2
E9
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 44DC Fundamental Harmonik#2 Harmonik#3 Harmonik#4
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
45/61
Distribusi Non-Uniform Optimum (DOLPH-TCHEBYSCHEF)
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
Dalam distribusi arus OPTIMUM (Dolph-
Tchebyscheff), nilai konstanta-konstanta Ak adalah
kita lakukan, untuk mendapatkan pola pancar
optimum.
Optimum ditinjau dari sisi : Perbandingan mayor
terhadap minorlobe-nya, atau lebar berkas
mainlobe
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 45
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
46/61
Distribusi Non-Uniform Optimum (DOLPH-TCHEBYSCHEF)
C. Susunan inea n Sumbe itik sot opis
Polinom Tchebyscheff
m
Teorema de Moivre
m
jmjme
+=+=2
sin
2
cos
2
sin
2
cos2
sehingga,
m
jm
+=
2
sin
2
cosRe
2
cos
Persamaan diatas dapat dinyatakan sebagai Deret Binomial sbb:
)3)(2)(1(
2cos!22cos2cos
44
2
=
m
mm
mmmm
mm
m
A
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 46
...22!4
Susunan Linear n Sumber Titik IsotropisA
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
47/61
p
Distribusi Non-Uniform Optimum (DOLPH-TCHEBYSCHEF)
A
cos1sin 22 =
substitusi
Bentuk disamping kiri bawah, bersesuaian denganPolinom Tchebyscheff, dgn rumus rekursif :
= nnn +( )
xxT
1xT0
==1
2mcos0m ==
( )
( ) x3x4xT
1x2xT
3
3
22
=
=2
cos2
mcos1m
2
=
=
( )
( ) x5x20x16xT
1x8x8xT
355
244
+=
+=
2cos3
2cos4
2mcos3m
22
3
=
=
( )
dst
x7x56x112x64xT
1x18x48x32xT
3577
6
+=
+=
dst
12
cos82
cos82
mcos4m 24 +==
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 472
cosx
=dengan
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
48/61
Distribusi Non-Uniform O timum (DOLPH-TCHEBYSCHEF)
p
Dibawah ini adalah grafik untuk polinom-polinom Tchebyscheff untuknilai m = 1 sd 5
Sifat polinom :
1. Semua Tm(x) melewati
,
2. Jika 1 < x < 1, maka:
-1 < Tm(x) < 13. Semua akar Tm(x) ada
di antara 1 dan 1 atau
-1 < x < 1
4. Semua harga ekstrimadalah 1
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 48
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
49/61
Distribusi Non-Uniform Optimum (DOLPH-TCHEBYSCHEF)
p
Pemahaman grafik polinomMisalkan R adalah perbandingan antara mainlobe
maksimummainlobe
levelminorlobe=
T - xR
- medan untuk sejumlah n elemen En
Titik (x0 , R)pada kurva menggambarkan harga
mainlobe maksimum
Akar-akar polinom menunjukkan harga-hargaNOL diagram medan
rst u eamw t pa a t t
(x = x1)
Akar-polinom pertama:
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 49
0pilih-1;nm
'
1 2
12cos
=
=
km
kx
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
50/61
- -
Dalam distribusi arus OPTIMUM
Dol h-Tcheb scheff artin a adalah :
Metoda Dolph dipakai untuk mendapatkansusunan optimum dengan menggunakan
polinom Tchebyscheff
Jika direncanakan susunan antena terdiridarin sumber, maka diagram arah medan
susunan merupakan suku banyak orde
n 1
Suku banyak ini yang kemudiandiekivalensikan denganPolinom
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 50
n-1
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
51/61
Distribusi Non-Uniform Optimum (DOLPH-TCHEBYSCHEF)
Prosedur Perencanaan
1. Untuk susunan n-sumber, pilih polinom orde (n 1) Tn-1(x)
2. Selesaikan Tn-1(x0) = R untuk mendapatkan harga x0.
m
1
2m
1
21
n u m = n , apa ung se aga er u :
0
2
3. Penskalaan. Jika R > 1, maka x0 > 1 juga. Padahal nilai x adalah berkisar(-1 < x < 1), sebab x = cos (/2). Lakukan perubahan skala x w
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 510x
xw=
2cosw
=
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
52/61
Distribusi Non-Uniform Optimum (DOLPH-TCHEBYSCHEF)
4. Persamaan medan total n-sumber
= 1Nk =Nk
[ ]
=
+=0k
kne
2
1k2cosA2E
=
=0k
kno
2
k2cosA2E
n 1n 2
=2
=
Persamaan dapat dinyatakan dalam w (setelah penyekalaan)
5. Penyetaraan. En(w) disetarakan dengan Tn-1(x), dengan : x=0x
( ) ( )xTwE 1nxwn = =
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 52
x0
Diperoleh harga-harga : A0, A1, A2, Ak
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
53/61
Distribusi Non-Uniform O timum DOLPH-TCHEBYSCHEF
Contoh:
en u an,
2
,n dB ===
= = = 7 5 3 , -
2. R = 26 dB R(numerik) = 20
11
1,15=
++= 72720 12020120202
x,
x0 harus teliti: 3-5
digit di belakang
koma. = > , se ngga per u peru a an s a a .
15,1
xw= untuk
2cosw
=
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 53
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
54/61
Distribusi Non-Uniform O timum (DOLPH-TCHEBYSCHEF)
4. Persamaan setengah medan total (n = 8)
= 1Nk n
=
+=
0k
kne2
1k2cosA2E2
= persamaan medan total
persamaan
27cosA
25cosA
23cosA
2cosAE 32108 +++=
=
setengah medantotal
ww 342
3cos
2
3
,
setelah penskalaan
www 520162
5cos 35
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 54
wwww 7511242
7cos
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
55/61
Distribusi Non-Uniform O timum (DOLPH-TCHEBYSCHEF)
w5w20w16Aw3w4AwAwE 353 +++=
( )w7w56w112w64A357
3 ++
( )wA16A112
ww
523
38
=
( )wAA3A5A7
wA4A20A56
0123
123
+
++
= 64x7 112x5 + 56x3 7x5. Penyetaraan
( ) ( )xTwE 7xw8 ==
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 55
x0
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
56/61
xA
wE
=64 73 = 64x7
Didapatkan :
A3 = 2,66
xAA
16112
15,1
5
5
23 = 112x5 A2 = 4,56
xAAA
+
+15,1
42056
,
3
3
123= + 56x3 A1 = 6,82
xAAAA
+
15,1
357 0123= 7x A0 = 8,25
Jadi, kita dapatkan distribusi amplituda arus :A3 A2 A1 A0 A0 A1 A2 A3
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 56
2,66 : 4,56 : 6,82 : 8,25 : 8,25 : 6,82 : 4,56 : 2,66
1 : 1,7 : 2,6 : 3,1 : 3,1 : 2,6 : 1,7 : 1Atau,
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
57/61
Distribusi Non-Uniform Optimum (DOLPH-TCHEBYSCHEF)
agram ra :Untuk mendapatkan diagram arah kuatmedan da at ditabelkan lalu di lotuntuk nilai-nilai variabel : , x, En
=sindr =
20 n n-
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 57
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
58/61
distribusi arus untuk jumlah elemen 8 (n = 8)
SLL: side lobe level
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 58
C. Susunan Linear n Sumber Titik Isotropis
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
59/61
Berbagai distribusi arus
(ternormalisasi) untuk berbagai
R den an n = 8.
Susunan dengan distribusiBINOMIAL dan EDGE
dari distribusi DOLPH-
TCHEBYSCHEFF
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 59
Latihan soal: dikerjakan
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
60/61
. ro em - - ; rauss, . , n ennas, r , c raw , mo e .(a) Find the Dolph-Tchebyscheff current distribution for the minimum beam widthof a linear in-phase endfire array of five isotropic point sources. The spacingbetween the elements is /2 and the sidelobe level is to be 20 dB down.
(b) Locate the nulls and the maxima of the minor lobes.
(c) Plot, approximately, the normalized field pattern (0 360).(d) What is the half-power beam width?
2. Problem 5-9-4; Krauss, J.D, Antennas, 3rd , Mc Graw Hill , 2002.(a) Find the Dolph-Tchebyscheff current distribution for the minimum beam width
.between the elements is /4 and the sidelobe level is to be 40 dB down.Take = 00 in the broadside direction.
(b) Locate the nulls of the minor lobes.
(c) Plot, approximately, the normalized field pattern (0 360).(d) What is the half-power beam width?
(e) What is the Gain ?
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 60
-
7/25/2019 TE3423 4 Susunan Antena
61/61
Solution:
a 0.14,0.42,0.75,1.00,1.00,0.75,0.42,0.14
(b) Max. at:, , , , , , ,
119o, 132o, 144o, 153o, 159o
u s a :
18o, 23o, 32o, 42o, 54o, 71o, 109o,
126o, 138o, 148o, 157o, 162o d HPBW 120 ans.
TE3423 - Antena dan Propagasi - Susunan Antena 61