te3423 4 susunan antena

Upload: igede-agus-surya-negara

Post on 27-Feb-2018

226 views

Category:

Documents


0 download

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