antenna horn presentation06

Isi Pembahasan Week 6:

Antena HornAntena Horn

Presentasi 6Mudrik Alaydrus, Univ. Mercu Buana, 2008 1

Mudrik Alaydrus, Univ. Mercu Buana, 2008 Presentasi 6 2

Antena Horn

xy

x

b

Horn Sektor HHorn Sektor E

z b1

Horn Sektor H

a

Horn Piramid


Antena Horn Sektor E

y y’

eρdilihat dari samping

b

y

z

y

z’1ρ

eψ

Phase centrumDi sini phasa gelombang sama

Di bidang integrasi iniDi bidang integrasi ini, phasa gelombang tidak sama

1

2

2'

ρkyj

e−


Jika pada waveguide merambat gelombang H10 dengan komponen y dariMedan listrik dan komponen x dan z dari medan magnet dengan memper‐Medan listrik dan komponen x dan z dari medan magnet, dengan memperHatikan perbedaan phasa di atas, pada bidang apertur horn ini bisadidapatkan kerapatan arus listrik dan magnet

( ) 'cos',' 2'

1 1

2

exaZ

EyxJyjk

y

⎪⎪⎪⎫

⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅−≈

−

untukρπ

( ) 2/'2/2/'2/

'cos''' 112'

1

2

bybaxa

exEyxM

aZ

yjk

o

≤≤−≤≤−

⎪⎪

⎪⎪⎬

⎟⎞

⎜⎛

⎠⎝

−ρπ( ) 'cos','' 1

1exa

EyxM x ⎪⎪⎭

⋅⎟⎠

⎜⎝

≈ ρ


Integrasi kedua kerapatan arus tersebut sepanjang bidang apertur akanmenghasilkan medan listrik di medan jauh, secara 3D terlihat di bawah


Direktivitas Horn E diperlukan untuk desain antena

ρ1

b1/λ

Contoh: tersedia waveguide , untuk mendapatkan Do= 35 (15,4dB), λ5.0=aDitarik garis horizontal pada 2 . 35 = 70Dengan interpolasi didapat (pada frekuensi 5 GHz, sekitar 2,4 m),Dengan panjang

λρ 401 =λ5,91 ≈b


Antena Horn Sektor H


Direktivitas antena Horn H

ρ2

a1/λ1


Antena Horn Piramid

RE

RH


Gain dan efisiensi apertur dari antena horn piramid

Proses disain : diberikan a dan b

Frekuensi kerja Gain dan εAp

Tentukan a1:

( ) ( ) ( )22

42

1

23

14

13

83 GaGbaaa λλ ⋅

=⋅⋅⋅⋅

+⋅−

Gunakan metoda numerik dengan nilai start a

( ) ( ) ( )22111 328 ApAp επεπ ⋅⋅⋅

Gλ450nilai start a1,start G⋅⋅= λ45,0

Tentukan besaran lainnya b ρ ρ ρ ρ R RTentukan besaran lainnya b1, ρ2, ρΗ, ρ1, ρΕ, RH, RE

Pengecekan direktivitas dengan ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅⋅⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅⋅= HEP D

bD

aD λλπ

32


Akan dirancang sebuah antena horn piramid untuk frekuensi pada band X yaituantara 8,2 GHz sampai 12,4 GHz. Waveguide penyambungnya mempunyaidimensi a = 2 286 cm dan b = 1 016 cmdimensi a = 2,286 cm dan b = 1,016 cm.

Pada kurva fungsi gain terhada frekuensi dan efisiensi apertur terhadapfrekuensi terlihat efisiensi apertur turun secara drastis dengan frekuensi. Olehfrekuensi terlihat efisiensi apertur turun secara drastis dengan frekuensi. Olehsebab itu, untuk mendisain dipilih frekuensi optimal yang mendekati batasbawah dari frekuensi kerja, misalnya frekuensi 8,75 GHz.

f= 8,75 GHz (λ=3,43 cm)Dengan kurva gain dan efisiensi apertur didapat εAp=51% danG=21,75 dB (atau 149,6)

Untuk menentukan lebar apertur a1 dicari akar persamaan dari

01013131534182862)( 51

31

411 =⋅−⋅+⋅−= aaaaf

(metoda Newton di Numerik), dengan nilai start didapat a = 18 62 cm

0101313,153,418286,2)( 1111 =+= aaaaf

cm 88,186,14943,345,045,0 =⋅⋅=⋅⋅ Gλ

didapat a1 = 18.62 cm


Besaran lainnya bisa dihitung dengan

( ) cm 75.1462184510

43,36.1494510

22

1 =⋅

=⋅

=λGb

62.18451,0451,0 11 ⋅⋅⋅⋅⋅⋅ ππ a

( ) ( ) cm 69,3343.33

62.183

221

2 =⋅

==λ

ρa

( ) cm 95.34262.1869,33

2

22

212

22 =⇒⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛+= HH

aρρρ

⎠⎝⎠⎝

( ) cm 71.3143,32

75.142

221

1 =⋅

==λ

ρb

,

( ) cm 56,32275,1471.31

2

22

212

12 =⇒⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛+= EEb

ρρρ

cm 55.2969.3362.18

286.262.182

1

1 =−

=−

= ρa

aaRH

01617514bbcm 53.2971.31

75.14016.175.14

11

1 =−

=−

= ρb

bbRE


bisa dihitung dengan bantuan diagram pada antena horn sektor E,⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅ ED

aλ

⎞⎛ λdengan b1/λ=14,75/3,43 =4,3 dan ρ1/λ=31,71/3,43=9,24, didapat 36≈⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅ ED

aλ

Dan dengan a1/λ=18,62/3,43 =5,4 dan ρ2/λ=33,69/3,43=9,8. Dengan bantuan diagram pada antena horn sektor H,

43≈⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅ HD

bλ

sehingga aproksimasi direktivitas antena horn piramid menjadi

⎟⎞

⎜⎛

⎟⎞

⎜⎛ λλπ DDD

dB 8,21152433632

32

=≈⋅⋅=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅⋅⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅⋅=

π

HEP Db

Da

D

32


antenna horn presentation06

Documents