Masih Ingat ‘kan Ya? 0503

Masih Ingat ‘kan Ya? 0503 

Antenna Properties, bagian II


Disamping the basic properties yang di- wedar di edisi lalu, ada beberapa kom- ponen properties lainnya yang seyogyanya dipahami oleh mereka yang memang pi- ngin kecebur lebih dalam dengan segala tèthèk-bengèk per-antenna-an ini, a.l. ber- kaitan dgn. Distribusi Arus & Tegangan/ Current & Voltage Distribution, Impedansi (terutama Impedansi di Feedpoint) dan kaitannya dengan Efficiency.

Distribusi Arus & Tegangan/Current & Voltage Distribution

Kalau Power dari TX —yang berupa arus RF— sudah disalurkan ke antenna, maka bisa diamati bagaimana pembagian arus dan tegangan pada setiap titik di sepan- jang elemen antenna tersebut. ARUS selalu minimum (BUKAN nol) pada kedua u- jung antenna (titik-titik current node). Sebenarnya arus TIDAK PERNAH mencapai nilai nol pada ujung-ujung antenna, karena adanya capacitance yang dihasilkan oleh adanya isolator, ikatan ujung-ujung antenna pada isolator, kedekatan elemen dengan kawat perentang ke tiang/mast   dsb. (ingat end effect yang disebutkan di salah satu edisi yang ‘ngebahas rumus menghitung panjang gelombang).

Seperti terlihat pada gambar, pada Ante- nna Dipole 1/2λ titik dengan current ma--- xima atau current loop terdapat di tengah- tengah bentangan kawat, yang merupa- kan titik dengan low impedance (< 100 ohm atau sekitar 40 – 80 ohm), sehingga Center Fed Half wave Dipole bisa dium- pan dengan kabel coax 50-70 ohm). Hal sebaliknya berlaku bagi tegangan/volta- ge; pada Antenna Dipole 1/2λ di kedua u- jung antenna terdapat voltage loop, dan titik dengan voltage node terdapat di te- ngah-tengah bentangan kawat. Pada End Fed Half wave Dipole (gambar kolom 2) pengumpanan dilakukan pada titik volta- ge loop dengan high impedance, dan ka- renanya biasa dilakukan lewat open wire dengan impedansi ratusan ohm. Pada ti- tik voltage node tegangan TIDAK PERNAH mencapai nilai nol karena adanya resis--- tance pada titik tersebut, yang terdiri dari ohmic resistance dari logam (tembaga, aluminum dll.) bahan pembuatan kawat atau tubing elemen antenna, dan radia--- tion resistance dari antennanya sendiri (li- hat bahasan berikut tentang Impedansi). Pada rentang band HF, nilai ohmic resis- tance ini dianggap relatip kecil dibanding- kan dengan radiation resistance, sehing- ga bisa diabaikan saja.

Merangkum paragrap di atas dapat disimpulkan bahwa pada Antenna Dipole 1/2λ:
1. Di tengah bentangan kawat terdapat current maxima dengan low impedan--- ce, sedangkan di ujung-ujung benta- ngan antenna didapati titik-titik voltage maxima dengan high impedance.
2. Karena titik dengan current maxima adalah titik dengan pancaran (radia- tion) paling optimum, pada instalasinya usahakan titik ini berada pada posisi yang paling tinggi dan paling bebas da- ri hal-hal yang dapat menghalangi radi- asi yang paling maksimal.

Pola Current & Voltage Distribution pada  antenna 1/2λ ini penting sekali untuk dipahami baik-baik karena pola ini berlaku juga pada antenna apapun yang panjang- nya berupa kelipatan (baik ganjil maupun genap) dari ukuran 1/2λ tersebut. Dari hasil “pembacaan” pola Current & Voltage Distribution tersebut dapat ditentukan ti- tik pengumpanan (feedpoint) yang cocok (apakah pengumpanan dilakukan pada ti- tik dengan low atau high impedance), pe- nyalur transmisi/saltran yang mau dipa- kai (apakah mau memakai kabel coax atau open wire), dan kalo’ perlu matching unit macam mana yang harus disiapkan (apakah mau berupa rangkaian LC yang diserie atau diparallel), termasuk kalo’ mi- salnya harus disiapkan juga ATU yang se- suai untuk konfigurasi antenna tersebut.

Pola distribusi arus dan tegangan pada berbagai ukuran panjang antenna bisa dilihat pada gambar di kolom 3 atas. Ka- lau diperlukan pola untuk ukuran panjang yang lain (misalnya untuk panjang 5/8λ, antenna harmonic, antenna long wires dsb.) tentunya bisa dilakukan dengan me- ngulang saja gambar di atas sampai ter- gambar ukuran panjang yang dicari, se- perti pada contoh di gambar kanan dgn. pola distribusi untuk antenna dgn. ukuran panjang 5/8λ, yang supaya tidak keliha- tan terlalu ruwet hanya diperlihatkan pola distribusi arus-nya saja

IMPEDANSI
Impedansi di titik sebarang pada elemen antenna ditentukan oleh ratio antara vol- tage dan current di titik tersebut, atau se- perti yang disebutkan pada Hukum Ohm:

R= E/I

dimana R = impedansi (dalam satuan ohm); E = voltage; I = current .

Tarohlah pada satu titik ada RF dgn. tega- ngan 100 V dan arus 1.4 A dengan fasa yang sama, maka impedansi di titik terse- but adalah = Voltage/current = 100/1.4 = ±71 ohm. Impedansi dinyatakan dengan satuan ohm, sehingga kita selalu mende- ngar ungkapan: Impedansi pada feedpoint sebuah ante- nna Dipole 1/2λ yang berada diketinggian free-space = +/- 70 ohm. Kalo’ ketinggian posisi feedpoint turun sampai sekitar 1/4-1/8λ dari permukaan tanah, maka impedansinya akan turun pula sampé sekitar 40-50 ohm-an, se- hingga bisa di feed langsung dengan ka- bel coax yang berimpedansi 50 ohm.

Lantas pertanyaannya: dengan apa & ba- gaimana impedansi antenna tersebut diu- kur atau ditentukan? Buat pemerhati dan praktisi per-antenna-an yang kantongnya tebel, di pasaran ada dijual berbagai me- rek dan type Antenna Analyzer, misalnya MFJ-259, AEA Antenna Analyst TM atau Au- tek Research RF-1, yang tinggal main switch ceklak-ceklèk atau kleg-kleg-kleg langsung bisa ketahuan apa yang dicari. Trus buat yang seneng cethak-cethèk di muka PC, ada bermacam program atau software simulasi antena, macam ELNEC atau EZNEC (berbagai versi, dari Roy Lewallen W7EL, bisa didownload dari si- tus ARRL), YAGIMAX (dari Lew Gordon, K4VX), atau yang paling gampang (dida- petnya) yaitu MANNA dari JE3HHT yang bisa di download gratisan dari http:// mmhamsoft.ham---radio.ch/mmana/

Buat yang cekak-di-modal, sebelum lang- sung terjun mencari jawaban pertanyaan di atas, kaya’nya mesti diresapi dulu (su- paya nanti ‘nggak salah persepsi & bun- tutnya salah ‘narik kesimpulan) apakah yang dimaksud dengan IMPEDANSI tsb.?

Kembali dulu ke konsep dasar tentang distribusi arus dan tegangan pada sebuah dipole 1/2λ seperti yang diwedar di para- grap atas, maka feed point atau titik um- pan (pada gambar ada di tengah-tengah antara ke dua sayap elemen) adalah titik dimana feeder line dihubungkan dengan antenna, untuk menyalurkan sinyal RF da- ri sumber sinyal. Seperti disebutkan di pa- ragrap di atas, Impedansi pada feedpoint tersebut terdiri dari dua “komponen”, ya- itu ohmic resistance, dan radiation resis- tance. Sebenarnya ada resistance ke tiga dalam bentuk reactance, yang hanya di- dapati pd. antenna yang TIDAK resonant.

Celakanya, sebagai suatu yang bersifat sebagai tahanan (R), ketiga-tiganya diukur dengan satuan yang sama: OHM – sehingga biar ‘nggak bingung sebaiknya kita tengok satu persatu masing-masing “komponen-komponen” yang kita temui di atas sana:
1. ohmic resistance: Karena elemen an- tenna (baik yang berbentuk kawat mau pun tubing) selalu dibuat dari ba- han logam (tembaga, tembaga campur nickel, alumium) maka seperti juga se- biji resistor (yang sengaja dibikin untuk representing nilai Ohm – ohmic value - tertentu, mis: 47 ohm, 220 ohm, 100 kilo-ohm dsb.), maka bentangan kawat atau tubing yang berbentuk antenna ini juga mempunyai nilai tahanan atau resistance tertentu (some ohmic value, karenanya disebut ohmic resistance). Melalui resistance yang satu ini power yang lewat akan terbuang begitu saja sebagai panas (heat), seperti juga ka- lo’ resistor dilewati arus akan jadi
anget atau panas.

Duh, karena ruang yang sempit, kita lan- jut lagi komponen nomor 2 dan 3 di edisi mendatang.
[73]