Grounded Tower Sebagai Antena TX 160 m Band

yd1sdl 25 Mei 2017 Antenna, DXing, Software 1,579 Views

Kira – kira 2 minggu lalu Mr. Igor Khrustalev (VR2ZQZ) kembali mengirim e-mail pada saya, yang kali ini memberi kabar bahwa beliau akan QRV pada CQ WPX CW 2017 bersama YB2TJV (Om Dani) dari Kebumen, Jawa Tengah. Selain kabar tersebut, Mr. Igor kembali meminta saya untuk merancangkan (dan simulasi) antena 160 m band dengan spesifikasi berikut :

Radiator vertikal : Grounded Tower tinggi 51 m. Self supporting, triangle. Lebar sisi dasar 3 m dan lebar sisi puncak 1 m.
Feed system : Gamma match sidefeed, pada ketinggian 10 – 25 m
Software : MMANA-GAL (auto segmentation dan MiniNEC ground)

Dari spesifikasi yang telah disebutkan, sebenarnya masih ada beberapa spesifikasi yang dibutuhkan dalam perancangan, seperti diameter pipa tower, frekuensi kerja, jumlah tower section, dan lain – lain. Hey, tapi karena tujuan simulasi yang utama sebenarnya adalah (di sini saya mencoba membaca pikiran Mr. Igor) mengetahui konstruksi gamma match yang cocok, spesifikasi yang mendetail terhadap konstruksi tower tidaklah dibutuhkan. Asalkan diameter pipa tower jauh lebih kecil dari diameter rerata tower dan tinggi tiap section jauh lebih kecil dari tinggi tower, simulasi dapat dikatakan cukup akurat. Yang paling penting adalah spesifikasi ketinggian gamma match (sudah disebutkan) dan frekuensi kerja (saya asumsikan 1,825 MHz). Gambar berikut adalah rangkuman dari spesifikasi yang diberikan.

Singkat cerita, saya telah selesai memasukkan konstruksi tower tersebut dan gamma match ke dalam software MMANA-GAL. Berikut tampilannya.

Perlu diketahui, dalam MMANA-GAL, grounded (to earth) element disimulasikan dengan menggunakan MiniNEC ground. Hasil simulasi ini ekuivalen dengan menggunakan ground radial / buried radial sebanyak jumlah yang cukup (sama seperti pada artikel saya sebelumnya mengenai antena vertikal 80 m band). Lagi pula MiniNEC ground tidak dapat mensimulasikan elemen radial yang dikubur dan diletakkan tepat di atas tanah (menyentuh tanah).

Pada disimulasi ini, saya menggunakan pipa alumunium diameter 10 cm untuk seluruh bagian tower, dan gamma match vertical section. Untuk shorting bar, saya mensimulasikannya sebagai elemen pipa alumunium diameter 1 inch. Panjang vertical section dari gamma match adalah 17 m, dan panjang shorting bar adalah 2,2 m.

Beruntung sekali saya, dalam konfigurasi awal ini saya langsung mendapatkan impedansi input sebesar :

Z = (34.6 + j 286) Ω

Impedansi input yang cukup ideal untuk sebuah gamma match. Saya cukup memasang matching network berupa satu buah kapasitor seri dengan gamma match untuk meresonansikan ke j0 Ohm dan sebuah kapasitor shunt pada input untuk membawa impedansi ke 50 Ohm. As simple as that ! Believe me !

Dengan tools HF Component pada MMANA-GAL, saya mendapatkan kapasitor seri yang dibutuhkan adalah sekitar 330 pF (variabel) dan kapasitor shunt yang diperlukan yaitu sekitar 1200 pF (variabel). Nilai kapasitor ini saya yakin banyak tersedia dalam bentuk High Power Vacuum Capasitor (merk Jennings, dsb). Berikut hasil simulasinya.

Langkah berikutnya adalah mengintegrasikan matching network tersebut ke dalam gamma match dan mensimulasikannya.

Setelah selesai dimasukkan ke dalam simulasi MMANA-GAL dan dijalankan, sekarang impedansi input menjadi :

Z = (52 + j0,5) Ω

Nice ! Selanjutnya adalah mem-plot SWR sepanjang pita frekuensi 1,8 MHz – 1,85 MHz

Dapat dilihat, jika gamma match ini di-tune pada 1,825 MHz, antena ini masih dapat digunakan setidaknya antara 1,800 MHz hingga 1,860 MHz (SWR dibawah 1:2,0). Tentu saja, dengan mentuning ulang gamma match (memutar kedua kapasitor variabel), antenna ini dapat digunakan di seluruh segmen 160 m band.