HORN ANTENNA
TUGAS MATA KULIAH TOPIK KHUSUS ANTENA
SUDIRMAN MALIANG D41106007
KONSENTRASI TEKNIK TELEKOMUNIKASI DAN INFORMASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2010
BAB I PENDAHULUAN
1.1 ANTENA Antena (antenna atau areal) adalah perangkat yang berfungsi untuk memindahkan energi gelombang elektromagnetik dari media kabel ke udara atau sebaliknya dari udara ke media kabel. Karena merupakan perangkat perantara antara media kabel dan udara, maka antena harus mempunyai sifat yang sesuai ( match) dengan media kabel pencatunya.
1.2 KLASIFIKASI JENIS ANTENA Terdapat banyak cara untuk mengklasifikasikan jenis antena di dalam sistem komunikasi wireless. Salah satu model pengelompokan jenis antena yakni berdasarkan konfigurasi struktur material penyusunnya. Berdasarkan sudut pandang ini, antena dapat dibagi ke dalam beberapa jenis antena seperti wire, aperture, microstrip, array, reflector, dan lens antenna.
1.3 HORN SEBAGAI ANTENA APERTURE Aperture antenna atau antena apertur mungkin lebih dikenal oleh orang-orang awam
saat ini dibandingkan di masa lalu karena peningkatan kebutuhan untuk bentuk yang lebih sederhana dari antena-antena dan peralatan frekuensi tinggi. Beberapa bentuk dari antena apertur ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Antena-antena pada tipe ini sangat bermanfaat untuk aplikasi pada pesawat dan kendaraan angkasa. Ditambah lagi, antena-antena ini dapat dilapisi dengan sebuah bahan dielektrik untuk melindunginya dari sejumlah pengaruh faktor kimiawi dan fenomena fisika lainnya yang berasal dari lingkungan komunikasi wireless.
BAB II ANTENA HORN
Antena horn merupakan merupakan antena yang paling paling banyak dipakai dalam dalam sistem komunikasi gelombang mikro. Antena ini ada dan mulai digunakan pada tahun 1800-an. Antena ini mempunyai gain yang tinggi, VSWR yang rendah, lebar pita (bandwidth) yang relatif besar, tidak berat, dan mudah dibuat. 2.1 JENIS-JENIS ANTENA HORN Berdasarkan bentuk luasannya, antena horn diklasifikasikan dalam dua jenis yaitu antena horn persegi (rectangular horn antenna) dan antena horn kerucut (conical horn antenna).
Gambar : Jenis-jenis antenna Horn
2.2 PENGGUNAAN ANTENA HORN Antena horn digunakan secara luas, diantaranya sebagai elemen penerima untuk radio
astronomi,
tracking
satelit,
serta sebagai pencatu pada reflektor antena
parabola. Jenis antena horn yang sering dipakai dalam praktek adalah antena horn piramida, karena itu dalam makalah ini akan dijelaskan karakteristik dari antena horn, khususnya dapat
mengenai
dianggap
pola
sebagai
radiasi, bumbung
faktor penguatan dan keterarahannya. keterarah annya. Horn (pandu)
gelombang yang
dibentangkan di bentangkan
sehingga gelombang-gelombang gelombang-gelombang di dalam pandu tersebut menyebar menurut suatu orde tertentu dan akan menghasilkan suatu distribusi medan melalui mulut horn sehingga dapat dianggap sebagai sumber radiasi yang menghasilkan distribusi medan melalui suatu luasan tangkap. Amplitudo dan fase medan pada bidang mulut horn tergantung pada jenis dan mode gelombang catu yang yang masuk ke horn melalui pandu gelombang dan tergantung pada sifat-sifat horn. 2.3 SIFAT-SIFAT ANTENA HORN Karakteristik medan-medan radiasi misalnya: pola radiasi, faktor
penguatan, penguatan,
keterarahan dan sebagainya sebag ainya sangat san gat ditentukan ditentuk an oleh dimensi antena horn, hor n, seperti seper ti panjang horn R ( ρ1 atau ρ2 ), lebar a dan tinggi b atau ukuran-ukuran aperture. Penguatan maksimum maksimum dari antenna horn diuraikan diuraikan dengan persamaan: persamaan: Gain Optimum Horn = 10 [0.808 + log a/λ x log b/λ] Sedangkan Sedangkan directivity untuk sebuah antenna horn adalah: 2
D = 4π A e//λ
2
= 2π εap Ap//λ
Untuk antenna horn rectangular A p = aEaH, diperoleh εap = 0.6, maka persamaan menjadi: 2
D = 7.5 A p / λ / λ
atau 2
D = 10 log 7.5 A p / λ / λ dBi
2.4 ANTENA HORN PERSEGI Ada tiga macam antena horn persegi seperti ditunjukkan. Antena horn ini dicatu melalui
pandu gelombang yang dindingnya melebar. Untuk
pandu
gelombang
dengan mode dominan, bidang-E berada dibagian vertikal sedangkan sedangkan bidang-H berada dibagian horisontal. Antena horn yang mengalami pelebaran pada bidang yang lebar serta bidang bidang yang yang sempit tidak mengalami mengalami perubahan perubahan dinamakan dinamakan antena horn sektoral pelebaran
bidang-H.
pada
bidang
Dan yang
sebaliknya, sempit
jika
antara
horn
ini mengalami
dinamakan sebagai antena horn sektoral
bidang-E. Jika kedua bidang antena mengalami pelebaran maka disebut sebagai antena horn piramida.
Gambar: Antena horn persegi 2.5 ANTENA HORN PIRAMIDA Antena horn persegi yang paling populer adalah antena horn
jenis
piramida
(pyramidal horn antenna). Antena horn piramidal merupakan antena celah ( aperture antenna) berbasis saluran pandu gelombang persegi ( rectangular waveguide), sedangkan mulutnya melebar ke arah bidang medan listrik (E) dan bidang medan magnet (H), sehingga bentuk akhir antena ini menyerupai piramida.
2.6 KONSTRUKSI ANTENA HORN Seperti yang ditunjukan gambar berikut, antena ini mengalami pelebaran pada kedua sisinya. Ukuran dari penampang pandu gelombangnya gelombangnya adalah a dan b, dengan a adalah adalah bagian yang lebih lebar dari pada pada bagian b.
Gambar: Bentuk geometri antena horn piramida
Gambar
(a) Sektoral bidang-E
(b) Sektoral bidang-H
Dari gambar (bidang-E) secara geometris dimensi antena horn bisa dinyatakan sebagai berikut:
2
2
ρe = ρ2 + -1
αe = tan
*+ + *
Sedangkan untuk bidang-H dimensinya dapat dinyatakan dengan: 2 ρh = ρ1 + 2
*+
-1
αh = tan
+ *
Ph = Pp Dengan : Pe = Ph
a1, b1 = ukuran mulut antena horn a, b = ukuran dari penampang pandu gelombang
Gambar: Antena Horn
2.7 POLA RADIASI ANTENA HORN Pola radiasi suatu antena didefinisikan sebagi suatu pernyataan secara grafis yang menggambarkan sifat radiasi suatu antena (pada medan jauh) sebagian fungsi dari arah itu adalah pointing vektor, maka ia disebut sebagai Pola Daya ( Power Pattern).
Gambar : Pola radiasi antenna horn
Untuk menentukan pola radiasi antena horn piramida sebagai fungsi dari medan jauh, maka terlebih dahulu ditentukan medan listriknya pada luasan (mulut) horn.
H x =
E y = E 0 cos
Zg =η [( ) ] Dengan :
E0
= konstanta
βg
= konstanta fase di dalam pandu gelombang
η
= impedansi intrinsic
Gambar: Deskripsi Pola Radiasi Antena Horn.
2.5. TEOREMA LUASAN TANGKAP (APERTURE) ( APERTURE) Suatu antena yang mempunyai
struktur berupa
suatu
luasan yang
dilalui
gelombang elektromagnetik dinamakan antena luasan (aperture antenna). Antena horn adalah merupakan salah satu contoh dari antena antena luasan. Konsep dari aperture aperture ditunjukkan sangat sederhana, yaitu dengan mempertimbangkan suatu antena penerima. Andaikata bahwa antena penerima adalah suatu horn elektromagnetik yang dibenamkan didalam medan dari suatu gelombang datar serba sama. Ambilah vektor poynting, atau kerapatan power dari gelombang datar S watt permeter persegi. Apabila horn menyerap semua power dari gelombang melalui seluruh luasan a1, maka power P yang diserap dari gelombang adalah [2] : P = S . A (watt) Sehingga, horn elektromagnetik dapat dianggap sebagai suatu aperture. Power total yang diserap dari gelombang yang melaluinya menjadi sebanding dengan aperture atau luasan mulut. 2.6. WAVEGUIDE Waveguide
adalah
saluran
tunggal
yang
berfungsi berf ungsi
untuk menghantarkan
gelombang elektromagnetik (microwave) dengan frekuensi 300 MHz – 300 GHz. Dalam kenyataannya, waveguide merupakan media transmisi yang berfungsi memandu gelombang pada arah tertentu. Secara umum waveguide dibagi menjadi tiga yaitu,
yang pertama
adalah Rectanguler Waveguide (waveguide dengan
penampang persegi) dan yang kedua adalah Circular Waveguide (waveguide dengan penampang lingkaran), dan Ellips Waveguide
(waveguide
dengan
penampang ellips). Dalam waveguide diatas mempunyai dua karakteristik penting, yaitu : 1. Frekuensi cut off, yang ditentukan oleh dimensi waveguide. 2. Mode gelombang yang ditransmisikan, yang memperlihatkan ada tidaknya medan listrik atau medan magnet pada arah rambat.
Faktor-faktor dalam pemilihan waveguide sebagai saluran transmisi antara lain : 1. Band frekuensi frekuensi kerja, tergantung pada pada dimensi. 2. Transmisi daya, daya, tergantung pada bahan. bahan. 3. Rugi-rugi transmisi, t ransmisi, tergantung mode yang digunakan. Pemilihan waveguide waveguide sebagai pencatu karena pada frekuensi diatas 1 GHz, baik kabel pair, kawat sejajar, maupun kabel koaksial sudah tidak efektif lagi sebagai media transmisi gelombang elektromagnetik. Selain efek radiasinya yang besar, redamannya juga semakin besar. Pada frekuensi tersebut, saluran transmisi yang layak sebagai media transmisi gelombang elektromagnetik (microwave) adalah Waveguide. Waveguide merupakan
konduktor logam
aluminium) alumini um)
yang berongga
penampang
berbentuk
didalamnya, didalam nya,
(biasanya terbuat dari yang
pada
umumnya
brass
atau
mempunyai
persegi (rectanguler waveguide) atau lingkaran (circular
waveguide). waveguide). Saluran ini digunakan sebagai pemandu gelombang dari suatu sub sistem ke sub sistem yang lain. Pada umumnya di dalam waveguide berisi udara, yang mempunyai karakteristik mendekati ruang bebas. Waveguide Persegi Waveguide persegi adalah pandu gelombang dengan penampang persegi dan model
ini
perencanaan, perencanaan,
sering
digunakan
analisa
waveguide persegi p ersegi
dalam praktik.
Hal
ini
disebabkan
serta pembuatannya pembuatannya relatif mudah. Dalam
memberikan
hasil yang sederhana, sederhan a, dengan
koordinat siku-siku (kartesian). Dapat Dapat dilihat pada gambar gambar berikut.
Gambar: Sistem koordinat untuk waveguide
karena
analisanya, menggunakan
2.7. PERKEMBANGAN ANTENA HORN Ridge Horn
Perkembangan antenna horn sekarang ini begitu pesat terutama dalam memodifikasi bentuknya. Hal ini disebabkan karena antenna horn konvesional memiliki keterbatasan bandwidth. Selain itu para peneliti ingin mencari antenna yang broadband, ultra wide band, dan antenna yang memiliki gain yang tinggi. Salah satu dari modifikasi itu adalah penambahan penambahan ridge horn. Central Ridge memuati waveguide dan itu bermanfaat untuk meningkatkan bandwidth dengan menurunkan frequency cutoff dari mode dominan.
Pemandu rectangular dengan single ridge terlihat dalam gambar a dan double ridge pada gambar b. Sebenarnya Sebenarnya
frequency cutoff dapat diturunkan diturunkan dengan menempatkan material
dielektric dalam waveguide.Tapi ini tidak meningkatkan bandwidth bahkan dapat menyebabkan losses yang meningkat. meningkat .
Dengan membuat stuktur double ridge dari waveguide dalam pyramidal horn seperti pada gambar.13-27 penggunaan bandiwtdth dari horn dapat ditingkatkan berlipat-lipat. Dimana double ridge tersebut menggunakan coaxial feed dan diletakan memotong salah satu bagian dari ridge. Double ridge juga menghasilkan single polarization.
Selain double ridge terdapat metode lain dalam meningkatkan performansi dari suatu antenna horn yaitu penggunaan quad-ridge square waveguide. Quad-ridge square waveguide dapat menghasilkan dual orthogonal linear polarization dengan menggunakan menggunakan dual- coaxial feed dalam ridge-nya. Seperti pada gambar berikut.
BAB III PENUTUP
KESIMPULAN
-
Antena (antenna atau areal) adalah perangkat yang berfungsi untuk memindahkan energi gelombang elektromagnetik dari media kabel ke udara atau sebaliknya dari udara ke media kabel.
-
Berdasarkan sudut pandang ini, antena dapat dibagi ke dalam beberapa jenis antena seperti wire, aperture, microstrip, array, reflector, dan lens antenna.
-
Antena horn horn merupakan merupakan antena yang yang paling banyak dipakai dipakai dalam sistem komunikasi gelombang mikro karena mempunyai gain yang tinggi, VSWR yang rendah, lebar pita (bandwidth) yang relatif besar, tidak berat, dan mudah dibuat.
-
Dengan melihat pola radiasinya, antenna Horn digolongkan sebagai antenna directional yang memancar dengan pengarahan.
-
Berdasarkan bentuk luasannya, luasannya, antena horn diklasifikasikan dalam dua jenis yaitu antena horn persegi (rectangular horn antenna) dan antena horn kerucut (conical horn antenna). antenna).
-
Horn dapat dikembangkan menjadi antenna horn ridge untuk memperbesar lebar band dari antenna horn konventional.
REFERENSI
-
Krous, John D. 1988. “ Antenas”. McGraw -Hill Book Company.
-
rd Balanis, C.A. 2005. Antenna Theory Analysis and Design. 3 Edition. New
Jersey : John Wiley and Sons.
-
Paramita, Rizqi. 2008. “Desain dan Implementasi Antena Horn Piramidal
untuk Link Line Of Sight Wireless LAN 2,4 GHz”. Surabaya : Politeknik Negeri Elektronika Surabaya Institut Teknologi Sepuluh November. -
www.wikipedia.org (keyword: horn antenna)
-
www.image.google.co.id (keyword: radiaton pattern horn antenna)
Sudirman Maliang D41106007
