Obrolan AntennaManIa 0105

Di halaman 8 e-QSP Vol. I-3 (edisi Oktober 2011), ar- tikel bertajuk Smith Chart — Aplikasi praktis pada perhi- tungan transmission lines untuk Radio Amatir  ditutup dengan kalimat: “Sebagai tambahan, di stasiun YB9BWN di Bali digunakan antena yang meng- aplikasikan konsep W5DXP ini, dengan menggunakan Twin-lead TV sebagai saltran”

Pada edisi ini penulis ajak pembaca untuk mengamati antena yang terpasang di YB9BWN tersebut, yang dibi- kin menuruti konsep Cecil Moore, W5DXP yang meng- gunakan Smith Chart untuk mempraktekkan ga- gasannya “My transmission line really does tune my antenna system”.

Antena ini adalah sebuah antena Multiband HF, yang mencakup semua band dari 80 ~ 10m (termasuk se- mua band WARC) TANPA memerlukan perangkat tuner khusus.

Sudah banyak diskusi tentang antena all-band HF, na- mun yang satu ini dirasakan cukup unik. Semoga le- wat tulisan ini, pembaca bisa mendapat kiat   (know– ledge) baru di samping yang sudah dimiliki, dan men- dapat ilham baru, baik untuk digunakan sesuai desain aslinya, atau untuk memodifikasi antena lainnya. Un- tuk pembaca yang belum/tidak membaca artikel terda- hulu, sekedar informasi pada desain aslinya digunakan saltran berupa ladder line 450 ohm, namun telah pe- nulis  hitung  ulang  untuk  mempergunakan  twin-lead

300 ohm (Vf = 0.85) agar lebih cocok dengan sikon penulis waktu itu.

Pada Gambar 1 dapat dilihat instalasi sederhana se- buah dipole. Keunikan instalasi ini adalah penggunaan LADDER LINE (tangga monyet bikinan pabrik) 450 ohm sebagai saltran.

Panjang dipole adalah 130 ft/39.62 mtr, dengan ke- tinggian bentangan 37 ft/11.28 mtr di atas tanah. Menurut Cecil, bila dioperasikan di 3.8 MHz impedansi dipole  tersebut  =  71+j84  ohm.  Patut  diperhatikan bahwa ini adalah impedansi dipole tepat di titik peng- umpanan RF (feed point), yang dalam hal ini berada pas di tengah-tengah dipole.

Sesuai dengan pembahasan di e-QSP edisi Oktober, dengan menggunakan Smith chart bisa kita  ikuti trans- formasi impedansi 71+j84 ohm ini bila kita gunakan saltran balans 450 ohm. Tujuan kita adalah untuk mentransformasikan 71+j84 ohm ini ke suatu harga di mana komponen reaktifnya mendekati nol.

Untuk mudahnya, 71+j84 ohm ini kita sebut saja seba- gai “Za = Ra + jXa”. Hasil dari transformasinya melalui saltran 450 ohm sepanjang P meter kita sebut “Zb = Rb + jXb”.

Mari kita buka dulu catatan dari artikel yang lalu ten- tang cara mentransformasikan sebuah impedansi. Per- tama-tama, kita buatkan harga normalisasinya, dari Za = Ra+jXa menjadi za = ra + jxa, dengan membaginya dengan harga Zo (impedansi saltrans, 450 ohm). Kita dapatkan harga za = 0.16 + j0.19. Kita lihat posisi za di Smith chart, dan lalu kita putar ke kanan (searah putaran jam) sebanyak 2D (dua kali panjang saltran) menuju ke garis dimana harga-harga xa adalah 0. Proses ini diilustrasikan di Gambar 2 (lihat halaman sebelah).

Hasil dari proses “pemutaran” titik za ke garis di mana xa = 0, kita temukan zb = 0.15+j0, atau setelah denor- malisasi menjadi Zb = 69+j0 ohm. Panjang saltran 450 ohm yang diperlukan adalah 34 mtr. (asumsi Velocity factor = 0.85).

Secara ringkas bisa disebutkan bahwa pada 3.8 MHz dengan saltran 450 ohm sepanjang 33 mtr/109 ft den- gan Zb = 69 ohm SWR adalah 1.4 : 1, yang tentunya bisa dianggap cukup memuaskan.

Dengan dipole yang sama kita lanjutkan eksperimen kita di frekuensi 7.2 MHz.

Mengutip Cecil, pada frekuensi ini impedansi dipole adalah 4939+j716 ohm (SWR aslinya akan gede banget).  Dengan  proses  yang  sama  dengan  Smith Chart seperti yang disebutkan di atas, seperti yang di- tunjukkan di Gambar 3 bisa kita lihat pada frekuensi 7.2  MHz  dengan  saltran  450  ohm  sepanjang  28 mtr/92 ft dan dengan Zb=40 ohm SWR adalah 1.2 : 1, yang tentunya kembali bisa dinyatakan cukup me- muaskan.

Bila kita teruskan proses ini untuk semua frekuensi untuk saltran 450 ohm dan 300 ohm, kita dapatkan Tabel 1 seperti di halaman berikut, dimana bisa disim- pulkan bahwa hasil-hasil transformasi cukup dekat dengan 50 ohm, sehingga  rig kita bisa bekerja dengan aman.

Kondisi yang jelek bisa dijumpai bila kita gunakan sal- tran 300 ohm di frekuensi 7 dan 14 MHz, dimana SWR > 2.0 : 1, namun kondisi ini tidak akan terlalu menjadi menggunakan power kecil/QRP (perhatikan pada peng- gunaan saltran 450 ohm dimana didapati semua harga SWR yang “lumayan” bagus-bagus).

Gambar 4 di bawah meng-ilustrasi-kan bagaimana kita bisa merubah-rubah kepanjangan kabel saltran sesuai keperluan sewaktu mengoperasikan Dipole W5DXP sebagai sebuah Multibander 80 ~ 10m.

Dengan menggunakan prinsip bilangan biner, kita bisa membuat serangkaian sakelar yang memberikan flek- sibilitas dalam pemilihan panjang saltran dari 90 sam- pai 121 feet.

[Mohon maaf kalau sepanjang tulisan ini penulis ngo- tot untuk tetap menggunakan unit “foot” — dan bukan “meter” — karena di samping “dari sononya” Cecil W5DXP menggunakan satuan feet, perkonversian ke sistim metrik jangan-jangan malah akan membi- ngungkan  sewaktu  bilangan  pecahan  dikonversikan ke sistem bilangan biner pada proses itung-itungan peng-sakelar–an saltran ini.

Keterangan Gambar 4:

Panjang Saltran A = 90 ft, B = 16 ft, C = 8 ft, D = 2 ft dan E = 1 ft.

Cara menggunakan sakelar biner ini adalah sebagai berikut:

Misalnya kita perlu saltran sepanjang 101 feet. Kita hitung 101 – (panjang A) = 101 – 90 = 11 feet. Bilangan  biner  untuk  11  (desimal)  adalah  01011b (lima  digit  biner).  Berarti  kombinasi  sakelar  adalah SW1 = off, SW2 = on, SW3 = off, SW4 = on, SW5 = on. Dengan cara ini tentunya bisa di”nalar” bahwa panjang maksimum adalah manakala semua sakelar ON = 90 feet + 11111b = 90 + 31 feet = 121 feet.

Dalam praktek, saltran boleh digulung secara helical (asalkan diameter gulungan tidak terlalu kecil untuk menghindari timbulnya inductive heiix effect yang akan merubah titik resonan), namun tidak boleh bersentu- han satu sama lain ataupun bersentuhan dengan tower/mast yang terbuat dari bahan yang konduktip, misalnya logam/metal seperti besi, baja atau alumi- nium. Jarak “aman” dari benda metal atau saltran se- belahnya sebaiknya 3 inchi (= kurleb 7.5 cm).

BTW, kalau susah didapat, DPDT switches  pada Gam- bar 4 bisa diganti dengan pasangan (male/female) konektor banana plug biasa yang dipasang di masing- masing ujung potongan-potongan Saltran A, B, C, D dan E — dan dioperasikan dengan saling mencolokkannya sesuai dengan kombinasi yang dikehendaki.

Nah, kita cukupkan sampai disini dulu ulasan lanjutan tentang aplikasi Smitchart sebagai cara mereka-reka pengumpanan antena All-Band HF ala W5DXP ini. Berbekal pengetahuan tentang aplikasi Smith Chart ini, banyak yang bisa diuthak-athik, misalnya bagaimana mengoptimalkan penggunaan dipole dengan ukuran separuh dari rancangan asli W5DXP, yaitu 65 ft/19.81 atau 20 mtr. (taruhlah karena halaman rumah sekedar