Vertikal Antenna dengan Ground/Radial System

Antenna vertical adalah jenis antenna yang mudah dibuat dengan material penghantar elektrik, kawat atau sejenisnya dengan ukuran 1/8, 1/4, 5/8, 7/8 lamda dari panjang gelombang .  Apabila antenna diletakan dekat dengan ground maka bumi menjadikan image dari distribusi curent dan voltages yang tak terlihat secara fisik. Apabila daya hantar ground baik konduktifitasnya akan mengakibatkan antenna yang dipergunakan akan resonant, dengan image voltages dan current lalu mendapatkan SWR yang rendah sesuai dengan perhitungan band freq antenna tersebut dirancang.

Cara kerja radiator vertikal antenna sangat tergantung sekali dengan koneksi ground yang ada, jika ground kurang baik mengakibatkan distribusi current di radial antenna akan kembali ke pemancar sehingga mengakibatkan power loss yang cukup banyak serta feed point impedance yang tidak semestinya sehingga menghambat radiasi antenna.

Di setiap kasus pembuatan antenna vertikal agar lebih efisien dan tidak terlalu banyak mengalami power loss, sebaiknya dengan menambah atau memperbanyak radial yang digunakan agar konduktifitas ground lebih sempurna. Ini sangat penting untuk sebagai catatan jika kita membuat suatu antenna agar tidak memotong radiator vertikal antenna secara fisik dalam tuning up atau set VSWR antenna, karena pemotongan panjang secara fisik akan mengurangi dimensi antenna tersebut dan berpengaruh terhadap sudut pancar radiasi dan impedansi di feed point antenna.

Sebaiknya biarkan bumi atau ground yang menyesuaikan tanpa mengurangi panjang atau ukuran diameter kabel serta dimensi secara fisik dari antenna radiator vertikal yang direncanakan.

 

Untuk bereksperimen antenna vertikal ¼ lamda yang dilengkapi radial ground  sebanyak mungkin akan mendapatkan pancaran radiasi antenna lebih optimal, radial ground diletakan  90 derajad terhadap vertikal radiator elemen.

Berapa panjang radial antenna ?

Perhitungan paling baik adalah lebih pendek daripada panjang radiator vertikal antenna, jadi radial ground selalu lebih pendek dari dimensi radiator elemen vertikal, karena 50 % losses terdapat di distribusi current dan voltage ¼ dari panjang gelombang antenna yang di buat. Bereksperiment dengan menggunakan sebanyak banyaknya radial yang berfungsi sebagai ground akan lebih baik dan  bahkan beberapa Hams radio pernah membuat Ground plane dengan sebanyak 113 kabel di sekeliling antenna untuk meminimalkan ground loses.

 

Penggunaan material Antara Radiator Antenna dan Ground radial bisa juga digunakan sebuah kapasitor variabel yang berfungsi sebagai coupling untuk penyesuai Impedance. Ground radial dapat dibuat pula menggunakan kawat nyamuk yang terbuat dari alumunium, paling tidak dengan bahan dengan anti korosi yang disebabkan cuaca.  Kawat nyamuk tersebut berfungsi sebagai sebagai radial ground  elemen yang berfungsi sebagai ground.

 

 

Efeciency

Hal penting lainnya untuk memperkecil losses di system ground dapat terlihat dari hasil test antenna dan feed point antennna akan resonan secara consisten dan bergantung atas 3 komponen: Antenna Radiation Resistance, Conductor loss Resistnce, dan Ground Loss Resistance. ¼ Lamda vertikal antenna mempunyai radiation resistance sebesar 35 Ohm . Feed Point Impedance sebenarnya 15+0+35 = 50 Ohms, dan antennna akan match 50 Ohm terhadap coax cabel.. Radiation Resistan merupakan Index dari power yang di pakai dan digunakan untuk meradiasikan lebih besar dari power loss, aliran radiasi panas di dalam konduktor.  Radiation resistance harus tetap tinggi dengan relasi total feed point impedance untuk maximum efeciency.  Efeciency dapat di ekspresikan dalam persen, dan dapat diketahui dengan cara membagi radiation resistance dengan total feed point impedance dari resonan frequency antenna , dalam kondisi ini bisa dikatakan vertical antenna terlihat efeciency 35/50 = 70%.   Jika Vertikal antenna dibuat lebih pendek dari ¼ lamda maka radiation resistan akan menurun dan terdapat losses di konduktor material sedangkan loading induktor akan meninggi.  1/8 lamda dari panjang gelombang merupakan induktance beban vertikal antenna mempunyai radiation resistance mendekati 15 ohm dan gulungan coil (atau Trap coil  Multiband antenna) diperkirakan sekitar 5 ohm. Dengan nilai yang sama dari ground loss resistance (15 Ohm). Impedance feed point 15+5+15=35 Ohm  dengan demikian faktor efeciency bisa diketahui 15/35=43%. 

 

Dari perhitungan tersebut bisa terlihat antenna vertikal yang pendek akan lebih efesien jika dibuatkan ground loss resistance. Atau dengan kata lain ground radial harus lebih pendek dari panjang antenna vertikal untuk meningkatkan efeciency.  Apabila ground loss resistance dari 15 Ohm  sebagai contoh untuk menguranginya ke 0 ohm (zero), dapat diperlihatkan efeciency dari 1/8 lamda vertikal membesar hingga 75 %, jika memungkinkan lebih dari 100 radial dan setiap keping ½ lamda panjangnya akan membuat menjadi 0 ohm ground losses.  Panjang radial ½ lamda akan lebih kecil  faktor efeciencynya jika dibandingkan dengan penggunaan radial lebih pendek dari ½ lamda dari panjang gelombang.   Bila ingin lebih efektif dalam kemampuan antenna untuk dxing dan lebih baik dari horizontal dipole, antenna feed point Vertikal antenna harus diletakan rata dengan tanah agar mendapatkan axis radiasi yang lebih rendah dan efeciency yang optimal.

 

Ketinggian yang cocok Untuk Vertikal Antenna

Kebanyakan antenna bermasalah dengan ground losses resistance, ada yang memasangnya dalam ketinggian tertentu dan ada pula yang di letakan rata dengan tanah ada pula yang diletakan di samping bangunan metal atau beton. Tentunya mengakibatkan perubahan radiasi dan ground resistance dan juga feed point impedance. Panjang ground plane radial sekitar ¼ lamda dan ketinggian antenna secara keseluruhan sebaiknya lebih tinggi dari ½ lamda atau lebih akan lebih baik untuk medapatkan zero ohms ground resistance. Kurang lebih sekitar 12-15 meter dari atas tanah akan menambah kemampuan daya pancar dari antenna vertical performance, apalagi jika dapakai untuk kondisi band VHF dan UHF atau high band.

 

Antenna Vertikal jika dapasangkan dengan ketinggian yang pas-pasan atau paling tidak hanya ½ lamda dari permukaan tanah membutuhkan paling tidak 4 atau lebih radial untuk meredam efek loss dari ground dan akan lebih baik jika ditambahkan lagi radial ground plane sebanyak banyaknya. Mari kita coba menghitung panjang radial ground plane yang sesuai, supaya bisa tepat masuk pada resonans frequency boleh dicoba denga perhitungan sbb:

 

                                 240

Length  (feet)  =    ———-

                               Freq (Mhz)

 

 

 

 

Gambar 3

 

Pada Gambar 3 adalah dasar gambar dari antenna ground plane. Radial terletak dibawah feed point 90 derajad terhadap radiator atau whipe antenna, bahkan jika ditambahkan lebih besar dari 90 derajad tidak akan membuat efek yang besar. Panjang radial sesuaikan dengan perhitungan frequency yang digunakan untuk transmit pada band tertentu, dan jika antenna vertikal dibuat dengan rancangan multiband, sesuaikan panjang radial ground plane dengan frequency kerja, atau paling tidak dapat menambahkan radial lainnya sesuai dengan resonan frequency kerja.

 

Khusus untuk HF Band frequency kerja di ham band dari mulai 80 – 10 meter, jika  kita bereksperimen antenna vertikal multiband dengan trap coil atau system colinear, linear loaded guna memperpendek secara fisik radiator antenna yang sedang dibuat, maka  Ground radial harus dibuat sesuai atau match antara panjang fisik radiator dan radial agar mudah untuk mendapatkan Vswr yang rendah (Lihat Rumus perhitungan di atas).

 

Pada Gambar 4

Menunjukan peletakan radial ground plane yang baik, sehingga sesuai dengan frequency kerja dari masing masing band, dan untuk operasi di setiap band yang berbeda mendapatkan radiasi yang sesuai, dikarenakan peletakan radial pada masing masing band tepat.

 

Pada gambar 5

Peletakan radial tidak balance akan merubah arah radiasi antenna serta performance nya sehingga perbedaan arah radiasi selau ada jika beroperasi di lain band dikarenakan hanya satu radial yang bekerja untuk frequency tertentu. Pabrik Pabrik antenna menyarankan jika membuat antenna vertikal disarankan agar menggunakan paling tidak dua radial ground plane per band agar lebih baik radiasi pancaranya.

 

Gambar 6

Multiband radial 40,20,15,10 m band bisa juga dirancang seperti gambar 6, untuk mendapatkan impedance pada feed point yang sesuai.  Material yang digunakan adalah twin lead 300 ohm Tv Cabel, dengan kualitas terbaik untuk dapat digunakan untuk penggunaan sebagai radial ground dengan faktor velocity yang sangat kritis.

 

Bracket Antenna Pada Tower

Apabila antenna vertikal yang dipasang pada sebuah tiang antenna atau tower untuk menopang antenna radial harus terkoneksi langsung ke ground atau paling tidak sambungkan langsung ke body tower agar mendapatkan ground yang terbaik, hal ini penting karena salah satu funngsi resonanse radial untuk di tune membutuhkan metal struktur yang tersambung ke ground, jika tidak terkoneksi ground  dengan baik, maka radiator antenna menjadi long wire yang arah radiasinya tidak terkendali.

 

Banyak Hams radio mencoba antenna vertikal tidak terlalu tinggi dari tanah atau bila di gedung bertingkat hanya diletakan pada jendela , atau di letakan di sisi dari tower dan bahkan di pucuk menara tower antenna, letak antenna masing masing punya kelebihan dan kekurangan tetapi mereka cukup puas dengan kondisi apa adanya. Letak antenna vertikal agar baik pancarannya sebaiknya diletakan setinggi mungkin dari bangunan dan pohon pohon yang ada di sekitarnya sehingga mendapatkan radiasi pancaran yang lepas tanpa ada hambatan dari ground ataupun benda benda metal yang ada disekelilingnya.

Hal yang terbaik lagi adalah selalu melatih diri dalam instalasi berbagai jenis antennna agar selalu mendapatkan hasil yang optimal.

 

Instalasi vertikal Antenna di Mobil

Efek Radiasi penempatan antenna HF/VHF pada kendaraan roda 4 jenis Sedan (Cabin Rendah) dan Van (cabin tinggi)

 

 

Jenis Vertical Antenna :

1/4 Lamda Vertical (gain 0db Over isotropic)

Antena ¼ Lamda dengan ukuran panjang kurang lebih 48-50cm untuk band 144Mhz tanpa coil dengan karakteristik axis radiasi 0 derajat terhadap mobil bracket mounting dan menjadi standar kemampuan jenis antenna vertical terhadap jenis jenis lain antenna yang lebih panjang maupun lebih pendek dari ukuran ¼ Lamda

 

5/8 Lamda Vertical (gain 3db Over Isotropic)

Antena 5/8 Lamda dengan ukuran panjang kurang lebih 120-130cm untuk band 144Mhz dilengkapi dengan coil pada bagian bawah nya dengan karakteristik axis radiasi 15 derajat terhadap mobil bracket mounting.

 

7/8 Lamda Vertical (gain 5 db Over isotropic)

Antena 7/8 Lamda dengan ukuran panjang kurang lebih 160-175cm untuk band 144Mhz dilengkapi dengan beberapa coil pada bagian tengah dan bawah dengan karakteristik axis radiasi 30 derajat terhadap mobil bracket mounting.

 

1/8 Lamda Helical vertical (gain –3db Over isotropic)

Antena 1/8 Lamda dengan ukuran panjang phisik kurang lebih 15-20cm untuk band 144Mhz , namun terdiri dari uliran kawat yang digulung untuk memperpendek panjang fisik dari antenna dengan karakteristik axis radiasi >30 derajat terhadap bracket mounting. Jenis antenna ini banyak di gunakan pada tranceiver handy talky.

 

HF Helical atau trap antenna

Antenna HF 40 – 10 meter Band dipastikan menggunakan loading coil untuk memperpendek dimensi dari antenna, secara fisik panjang antenna lebih kurang 1-2 meter, jenis antenna HF ini sangat membutuhkan ground yang baik.

 

<!–[if !supportLists]–>1.      <!–[endif]–>Penempatan pada bumper depan kiri atau kanan

Jika antena diletakkan pada bumper mobil depan sebelah kiri atau kanan secara phisik antenna yang dapat digunakan untuk jenis a,b,c (1/4 lamda, 5/8 Lamda, 7/8 Lamda).

Antenna yang lebih panjang secara phisik akan lebih baik pancarannya, namun penempatan posisi antenna juga mempengaruhi arah sinyal radiasi dan penerimaan.

Pancaran dan penerimaan terbaik untuk posisi di bumper kiri depan adalah arah ke belakang sudut bumper belakang mobil.

 

Penempatan pada sisi kiri atau kanan cabin atas

Jika antena diletakan pada sisi kiri atau kanan mobil  antenna yang dapat di gunakan untuk jenis a,b (1/4 lamda, 5/8 Lamda).

Antenna yang lebih panjang secara phisik akan lebih baik pancarannya, namun panjang phisik antenna akan menghambat jika terlalu panjang akan menyambar pohon atau portal selama dalam perjalanan dan telah terbukti dan sering terjadi kerusakan pada antenna coil atau patah radialnya antenna. Disarankan jika penempatan antenna di sisi cabin atas menggunakan jenis antenna a,b (1/4 Lamda, 5/8 Lamda). Penempatan posisi antenna juga mempengaruhi arah sinyal radiasi dan penerimaan. Pancaran dan penerimaan terbaik untuk posisi di cabin atas kanan adalah arah sisi kiri mobil jika anda sedang di dalam mobil dan menghadap ke depan.

 

Penempatan pada center roof dengan magnetic mounting bracket

Antenna yang lebih panjang secara phisik akan lebih baik pancarannya, namun panjang phisik antenna akan menghambat jika terlalu panjang akan menyambar pohon atau portal selama dalam perjalanan dan telah terbukti dan sering terjadi kerusakan pada antenna coil atau patah radialnya serta jatuh magnetic mounting antenna. Disarankan jika penempatan antenna di center cabin atas menggunakan jenis antenna a,b (1/4 Lamda, 5/8 Lamda) serta tidak lupa memperkuat bracket magnetic mounting dengan perekat tambahan. Penempatan posisi antenna juga mempengaruhi arah sinyal radiasi dan penerimaan. Pancaran dan penerimaan terbaik untuk posisi antenna pada center cabin adalah sekeliling mobil (omni) dengan pengertian dapat menjangkau ke seluruh arah dengan penguatan radiasi yang seimbang.

 

Penempatan pada bumper belakang kiri atau kanan

Jika antena diletakan pada bumper mobil belakang sebelah kiri atau kanan secara phisik antenna yang dapat di gunakan untuk jenis a,b,c (1/4 lamda, 5/8 Lamda, 7/8 Lamda).

Antenna yang lebih panjang secara phisik akan lebih baik pancarannya, namun penempatan posisi antenna juga mempengaruhi arah sinyal radiasi dan penerimaan. Pancaran dan penerimaan terbaik untuk posisi di bumper kanan belakang adalah arah ke depan sudut bumper depan mobil jika anda berada di dalam kendaraan.

 

Penempatan antenna Jika menggunakan Van (cabin mobil tinggi)

Untuk jenis mobil Van arah serta penempatan antenna sama seperti dibahas di atas. Hanya saja, patut diperhatikan tentang penempatan braket antenna jika penempatan di sisi cabin atau bumper depan/belakang, pastikan ground terkoneksi dengan baik dan jaga jarak antara radial antenna atau coil antenna lebih besar dari 10 cm terhadap cabin yang terbuat dari metal. Sedangkan jika menggunakan cabin fiberglass atau jenis lainnya non metal tidak akan berpengaruh terhadap jarak penempatan bracket dan antenna

Written by YCØVM Donni Hanafi   

One Response to Vertikal Antenna dengan Ground/Radial System

  1. CA says:

    ko gambar nya nga keliatan bang…. biar sip penjelasannya

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s