analitics

Antenna Phased Array BAB II C-1

C. Antenna Phased Array
1. Basic konsep phased array
Pada dasarnya, antenna phased array terdiri atas group-group atau individu atenna yang disebut dengan radiator, radiator/element yang disusun pada suatu konfigurasi linear atau ruang dua dimensi sehingga Amplitudo dan phase dari setiap element dapat dikendalikan untuk membentuk radiasi beam pada bentuk yang diinginkan (dari beam berbentuk pensil yang terarah menjadi beam berbentuk kipas) di ruang udara. Posisi beam di dalam ruang dikendalikan secara elektronis dengan menyesuaikan phase dari sinyal yang diinginkan pada elemen individu. Karenanya, telusuran/scanning beam tercapai dengan antena aperture yang selalu diperbaiki di dalam ruang udara tanpa keterlibatan pergerakan mekanis pada saat proses scanning. Dengan kata lain,hal ini disebut scanning tanpa kelesuan.
Antena-antena phased array terdiri atas elemen antena keperluan ganda, yang diarahkan dengan jelas dan menggunakan phase variabel atau waktu tunda pada masing-masing element untuk meneliti suatu beam pada sudut-penjuru yang diberikan di dalam ruang udara. Kendali variabel amplitudo kadang-kadang juga disediakan untuk pengetaman pola.
Antena array kadang-kadang digunakan sebagai pengganti antena-antena aperture (reflektor-reflektor, lensa-lensa), karena dengan beragam element, membuat kendali pola radiasi yang lebih tepat, hal ini menghasilkan sidelobes lebih rendah atau pengetaman pola yang lebih hati-hati.Bagaimanapun, alasan utama menggunakan antenna array adalah untuk menghasilkan beam terarah yang dapat diposisikan kembali (scanning) secara elektronis.


Gambar 3. PAVE PAWS phased array radar in Alaska

Penulis :
1. Rufus Yakim Simamora
2. Frederico Willy Widyatama
3. Rois Wahyono

baca bab sebelumnya

Antenna Phased Array BAB II B

B. Antenna Array
Antenna array adalah antenna yang terdiri dari dua atau beberapa buah antena-antena yang digabungkan pada suatu sumber atau beban yang disusun menurut konfigurasi geometris dan elektris tertentu untuk menghasilkan suatu pola radiasi yang direktif. Biasanya, hubungan setiap antena-antena juga berperan untuk keterarahan antenna array.
Medan listrik/magnet total dari array adalah superposisi secara vektorial medan yang dihasilkan dari masing-masing antena. Di dalam menghasilkan suatu diagram radiasi tertentu, ke arah pancar yang diprioritaskan untuk mendapatkan direktivitas yang tinggi,diupayakan medan vektornya saling bersuperposisi secara konstruktif, sedangkan ke arah pancar lain yang diinginkan memiliki direktivitas rendah, superposisinya diupayakan berlangsung secara destruktif.



Gambar 1. Antenna array pada GPS


Gambar 2. Antenna array mikrostrip


Ada lima parameter yang bisa digunakan untuk mengontrol diagram radiasi dari array:
1. Konfigurasi geometris array
a. linier: antena disusun pada suatu garis tertentu
b. circular: disusun di atas suatu lingkaran
c. planar: tersusun pada suatu bidang dua dimensi
d. secara tiga dimensi di ruang
2. Jarak dari satu elemen antena ke elemen yang lain
3. Amplitudo arus atau tegangan yang dipasangkan pada feeding elemen antena
4. Phase arus atau tegangan pada feeding
5. Diagram radiasi dari masing-masing elemen

Antena array banyak diaplikasikan secara luas pada sejumlah sistem komunikasi, seperti sistem penyiaran (broadcast), komunikasi satelit dan sistem radar. Dengan antena array, seorang perancang akan mudah menciptakan sistem antena yang menghasilkan direktivitas yang tinggi, beamwidth yang sempit, side lobe yang rendah, beam yang mudah diatur dengan pola antena yang tajam. Dalam aplikasinya, sebagian besar antena array menggunakan elemen yang sama; seperti antena dipole, antena celah, dan antena horn atau antena parabola, yang dicatu dengan arus atau distribusi medan yang sama. Elemen-elemen antena array biasanya diatur dalam konfigurasi yang bervariasi, seperti konfigurasi satu dimensi, dimana tiap-tiap elemen disusun sepanjang garis lurus, atau konfigurasi kisi-kisi dua dimensi, sehingga elemen membentuk jaringan persegi. Bentuk pola radiasi medan jauh yang dihasilkan dari konfigurasi array tersebut, dapat dilakukan dengan mengontrol amplitudo relatif dari elemen array. Cara lain adalah dengan menggunakan penggeser fasa (phase shifter) antar elemen antena array, sehingga pola radiasi yang dihasilkan dapat diatur secara elektronik. Dengan cara inilah dihasilkan antenna phased array.

Penulis :
1. Rufus Yakim Simamora
2. Frederico Willy Widyatama
3. Rois Wahyono

baca bab sebelumnya
baca bab berikutnya

Antenna Phased Array BAB II A

B. Antenna Array

Antenna array adalah antenna yang terdiri dari dua atau beberapa buah antena-antena yang digabungkan pada suatu sumber atau beban yang disusun menurut konfigurasi geometris dan elektris tertentu untuk menghasilkan suatu pola radiasi yang direktif. Biasanya, hubungan setiap antena-antena juga berperan untuk keterarahan antenna array.

Medan listrik/magnet total dari array adalah superposisi secara vektorial medan yang dihasilkan dari masing-masing antena. Di dalam menghasilkan suatu diagram radiasi tertentu, ke arah pancar yang diprioritaskan untuk mendapatkan direktivitas yang tinggi,diupayakan medan vektornya saling bersuperposisi secara konstruktif, sedangkan ke arah pancar lain yang diinginkan memiliki direktivitas rendah, superposisinya diupayakan berlangsung secara destruktif.

Gambar 1. Antenna array pada GPS

Gambar 2. Antenna array ikrostrip

Ada lima parameter yang bisa digunakan untuk mengontrol diagram radiasi dari array:

1. Konfigurasi geometris array

a. linier: antena disusun pada suatu garis tertentu

b. circular: disusun di atas suatu lingkaran

c. planar: tersusun pada suatu bidang dua dimensi

d. secara tiga dimensi di ruang

2. Jarak dari satu elemen antena ke elemen yang lain

3. Amplitudo arus atau tegangan yang dipasangkan pada feeding elemen antena

4. Phase arus atau tegangan pada feeding

5. Diagram radiasi dari masing-masing elemen

Antena array banyak diaplikasikan secara luas pada sejumlah sistem komunikasi, seperti sistem penyiaran (broadcast), komunikasi satelit dan sistem radar. Dengan antena array, seorang perancang akan mudah menciptakan sistem antena yang menghasilkan direktivitas yang tinggi, beamwidth yang sempit, side lobe yang rendah, beam yang mudah diatur dengan pola antena yang tajam. Dalam aplikasinya, sebagian besar antena array menggunakan elemen yang sama; seperti antena dipole, antena celah, dan antena horn atau antena parabola, yang dicatu dengan arus atau distribusi medan yang sama. Elemen-elemen antena array biasanya diatur dalam konfigurasi yang bervariasi, seperti konfigurasi satu dimensi, dimana tiap-tiap elemen disusun sepanjang garis lurus, atau konfigurasi kisi-kisi dua dimensi, sehingga elemen membentuk jaringan persegi. Bentuk pola radiasi medan jauh yang dihasilkan dari konfigurasi array tersebut, dapat dilakukan dengan mengontrol amplitudo relatif dari elemen array. Cara lain adalah dengan menggunakan penggeser fasa (phase shifter) antar elemen antena array, sehingga pola radiasi yang dihasilkan dapat diatur secara elektronik. Dengan cara inilah dihasilkan antenna phased array.

Penulis :
1. Rufus Yakim Simamora
2. Frederico Willy Widyatama
3. Rois Wahyono

baca bab sebelumnya
baca bab berikutnya

Antenna Phased Array BAB I

A. Sejarah dan Perkembangan Antenna

Sejarah antena kembali pada konsep yang dikembangkan oleh James Clerk Maxwell, yang menyatukan teori listrik dan magnet menjadi teori elektromagnetika yang dirangkumnya di dalam sebuah sistim persamaan yang kemudian dikenal dengan nama persamaan-persamaan Maxwell.

Dengan persamaan yang diturunkan Tahun 1863 Maxwell meramalkan adanya medan listrik dan magnet yang merambat di ruang bebas tanpa adanya kabel. Medan listrik dan magnet yang berubah dengan waktu ini dan juga merambat di udara, di sebut juga gelombang elektromagnetik. Dengan bantuan persamaan ini juga Maxwell memprediksikan bahwa pada dasarnya cahaya juga merupakan gelombang elektromagnetika dan gelombang elektromagnetika merambat dengan kecepatan cahaya

Tahun 1888 Hertz melakukan verifikasi terhadap prediksi Maxwell secara eksperimen. Dia membangun dua buah alat berbentuk permukaan silinder yang terpisah sekitar 1 meter (alat ini kemudian dikenal dengan nama antena). Dengan alat ini dia bisa membuktikan adanya induksi sinyal pada antena yang satu akibat sumber yang dipasangkan pada antena yang lainnya. Peristiwa ini merupakan momen kelahiran dari telekomunikasi tanpa kabel modern yang gunanya bisa kita rasakan sekali dewasa ini. Atas dasar eksperimen ini Hertz dikenal dengan nama Mr. Antenna

Tahun 1895 Marconi berhasil merealisasikan telekomunikasi jarak jauh, dari Inggris ke benua Amerika, dengan menggunakan gelombang elektromagnetika. Antena yang dipergunakan adalah 50 buah antena pemancar yang vertikal, yang dilibatkan dengan bantuan kawat secara horisontal dengan 2 tonggak kayu yang berjarak 60 meter. Sebagai antena penerima dipergunakan sebuah kawat vertikal dengan panjang 200 m yang mengambang di udara dengan bantuan sebuah layang-layang. Sejak saat itu perkembangan antena makin cepat, dan berkembang pula jenis-jenis antena sesuai dengan tuntutan padanya di setiap bidang aplikasi.

Pada tahun 1899 antenna array mulai dikembangkan dan diimplementasikan pada tahun 1906. Antenna array adalah sebuah system dari yang terdiri dari antenna individu yang digabungkan dengan antenna lain. Untuk menghindari kebingungan penyebutan maka antenna individual disebut dengan radiator dan keseluruhan system atau array disebut dengan antenna atau antenna array.

Pengelompokan radiator menjadi array untuk meningkatkan keterarahan ini kemudian berkembang pada perang dunia ke-2. Perkembangan dari antenna array adalah antenna phased array atau disebut dengan steered beam antenna array yang dikembangkan oleh inggris, amerika dan jerman. Pada awalnya fase atau waktu tunda dalam phased array menggunakan mekanikal yaitu dengan mengubah arah radiasi dalam aplikasi radar. Dalam perkembangannya ternyata dengan menggunakan elektro perubahan scanning beam lebih cepat daripada menggunakan mekanikal. Hal ini memungkinkan pelacakan target yang lebih mudah, deteksi dan pelacakan dengan banyak target.

Pada tahun 1950 phase shifter yang dioperasikan dengan mekanikal diganti dengan menggunakan phase shifter elektronik. Sehingga teknologi antenna phased array terus meningkat dalam switching dan kecepatan mengubah arah beam.

Pada tahun 1960 phase shifter secara digital diperkenalkan yang mempunyai flexibilitas lebih tinggi, mampu mengubah beam antenna secara elektronik dan mengkontrol dengan menggunakan computer.

Penulis :
1. Rufus Yakim Simamora
2. Frederico Willy Widyatama
3. Rois Wahyono

baca bab berikutnya