Jenis dan fungsi antena

   Antena dapat diklasifikasikan dalam beberapa metode. Salah satu metode adalah pada band frekuensi operasi. Yang lainnya termasuk struktur fisik dan desain / elektromagnetik. Antena biasa digunakan untuk LMR baik di base station maupun di unit mobile yang hanya mewakili sebagian kecil dari semua jenis antena.
Jenis dan fungsi antena

    Yang paling sederhana adalah antena nondirectional/ dipole dasar/ monopoles. Kemudian yang lebih kompleks antara lain antena directional yang terdiri dari elemen array, seperti dipole atau menggunakan satu elemen pasif dan beberapa elemen aktif, seperti pada antena Yagi.
    Teknologi antena baru sedang dikembangkan yang memungkinkan antena untuk secara cepat mengubah pola dalam merespon terhadap perubahan arah kedatangan sinyal yang diterima. Antena dan teknologi pendukungnya disebut adaptif atau “smart” antena dan dapat digunakan untuk band LMR higher frequency di masa depan.

1. Dipoles dan Monopoles

    Dipole vertical  monopole bisa dianggap salah satu antena terbaik untuk aplikasi LMR. Omnidirectional (azimut)  adalah antena setengah-gelombang panjang, memiliki gain 1,64 (atau G = 2,15 dBi) pada bidang horisontal. Center-fed dari dipole vertikal diilustrasikan pada Gambar 1(a). Meskipun ini adalah antena yang sederhana, bisa sulit untuk menempatkan pada tiang atau kendaraan. Monopole vertikal yang ideal diilustrasikan pada Gambar 1(b).
Jenis dan fungsi antena
Jenis dan fungsi antena
Gambar 1. The dipol vertikal dan setara elektromagnetik,
 yang monopole vertikal
    Sebuah monopole di atas sebuah ground plain tak terbatas secara teoritis sama (identik gain dan polanya, di ruang terbuka di atas bidang tanah) sebagai dipole dalam ruang bebas. Dalam prakteknya, ground plain tidak bisa terbatas, tetapi ground plain dengan radius kurang lebih sama seperti panjang elemen aktif merupakan solusi praktis yang efektif. Permukaan datar pada bagasi kendaraan atau atap rumah adalah ground plain  yang bagus. Gambar 2 menunjukkan antena monopole khusus untuk base station dan aplikasi mobile.
Jenis dan fungsi antena
Gambar 2. Antena monopole khusus untuk
(a)dasar-stasiun aplikasi dan (b) aplikasi mobile

2. Aplikasi Base-Station 

    Untuk instalasi base station (di mana pola omnidirectional yang diinginkan), ada dua implementasi praktis dari dipole vertikal. Tipe pertama adalah sleeve antenna, seperti digambarkan pada Gambar 3 (a). Sleeve antenna adalah dipole vertikal dengan feed (saluran transmisi) masuk dari satu ujung elemen berongga. Tipe kedua adalah Monopole diatas ground plain, seperti digambarkan pada Gambar 3 (b). Monopole dalam ilustrasi ini menggunakan satu set dari empat elemen kawat untuk memberikan ground plain. Gambar 4 menunjukkan pola khusus untuk monopole base station
Jenis dan fungsi antena
Gambar 3. Omnidirectional antena base station
Jenis dan fungsi antena
Gambar 4. Pola horizontalplane antena monopole, aplikasi base station.
    Sebuah variasi dari antena dipole adalah dipole lipat seperti terlihat pada gambar 5. Pola radiasi yang sangat mirip dengan dipole sederhana, tapi impedansi lebih tinggi dan memiliki bandwidth yang lebih luas.

Jenis dan fungsi antena
Gambar 5. Sebuah antena dipol dilipat

1. Aplikasi Mobile

    Hampir semua antena kendaraan adalah monopoles dipasang di atas permukaan atap (relatif) yang datar (seperti dijelaskan di atas). Dalam aplikasi ini, Monopole ini sering disebut “whip” antenna. Pada frekuaensi VHF low-band, Monopole memakai seperempat panjang gelombang atau bisa 2,5 m (sekitar 8 kaki) panjangnya. Namun, sebuah induktor (kumparan) di dasar Monopole menambah panjang electric, sehingga panjang fisik antena bisa lebih pendek. Meskipun ini semacam “loaded” antena akan tampak seperti antena seperempat panjang gelombang, maka akan memiliki nilai gain yang agak kurang dari seperempat panjang gelombang. Kerugian ini dapat di hilangkan, namun dengan kemampuan untuk me-mount (pendek) antena di tengah permukaan yang akan bertindak sebagai  ground plain (misalnya, atap atau bagasi kendaraan). Gambar 6(a) menunjukkan sebuah ilustrasi dari jenis antena.
Jenis dan fungsi antena
Gambar 6 antena Khusus mobile.
    Banyak antena kendaraan di frekuensi VHF high-band monopoles seperempat panjang gelombang. Pada frekuensi 150 MHz, ini berarti di sebut antena cambuk, sekitar 0,5 m (1,5 kaki), diperlukan. Setengah gelombang dan 5/8 monopoles gelombang juga digunakan, tetapi antena ini membutuhkan beberapa jenis elemen yang cocok (yaitu, induktor dan / atau kapasitor)  untuk mencocokkan impedansi antena dengan yang ada pada saluran transmisi. Antena ini memiliki gain sekitar 3 dBi.
    Pada UHF, cambuk seperempat panjang gelombang memiliki panjang  sekitar 15 cm (6 in). Karena panjang ini secara fisik kecil, beberapa pertimbangan desain dapat digunakan untuk meningkatkan keuntungan. Misalnya, seperti yang ditunjukkan pada gambar 6 (b), dua 5/8 monopoles gelombang dapat “dirangkai” dengan coil tapping diantaranya. Hal ini, secara efektif pada antena array yang menyediakan keuntungan sekitar 5 dBi.
    Pada frekuensi 800 MHz, Monopole seperempat panjang gelombang tidak bekerja dengan baik, sehingga mendekatkan susunan dua monopoles, dengan coil phasing diantaranya perlu dilakukan. Seperti antena an, diilustrasikan pada Gambar 6(c), tampak seperti sebuah antena telepon selular dan memiliki keuntungan sekitar 3 dBi.
    Pola azimut dari semua monopoles idealnya adalah sebuah lingkaran. Dengan kata lain, keuntungan dibandingkan sudut azimut pada bidang horizontal adalah konstan. Dalam prakteknya, pola pada bidang horisontal umumnya tidak omnidirectional, karena bagian dari kendaraan yang digunakan sebagai ground plain tidak simetris, dan biasanya ada penghalang lainnya. Gambar 7 menunjukkan pola bidang horizontal untuk MHz cambuk 840 terletak di tengah dari atap kendaraan. Garis putus-putus pada gambar menunjukkan efek, pada pola, dari law-enforcement bar cahaya dipasang di atap depan antena.
Jenis dan fungsi antena
Gambar 7. Pola horizontalplane antena ponsel

3. Corner Reflector

    Sebuah antena terdiri dari satu atau lebih elemen dipole di depan sebuah reflektor sudut, disebut antena corner-reflector, diilustrasikan pada Gambar 8. Sebuah foto dari sudut reflektor khusus ditunjukkan pada Gambar 9.
Jenis dan fungsi antena
Gambar 8 antena corner-reflector.
Jenis dan fungsi antena
Gambar 9. Sebuah antena reflektor sudut-khas
    Antena ini memiliki gain yang cukup tinggi, tapi fitur arah yang paling penting adalah ke depan, karena gainya jauh lebih tinggi dari keuntungan dalam arah yang berlawanan. Ini disebut rasio front-to-back dan jelas dalam pola yang ditunjukkan pada Gambar 10.
Jenis dan fungsi antena
Gambar 10. Sebuah antena pola horisontal-plain corner-reflekcor

4. Yagi

   Desain antena menggunakan elemen pasif. Antena ini, diilustrasikan pada Gambar 11, bisa dibuat dengan murah dan efektif. Hal ini dapat dibuat dengan satu atau lebih (biasanya satu atau dua) elemen reflektor dan satu atau lebih (biasanya dua atau lebih) unsur direktur. Gambar 12 menunjukkan antena Yagi dengan satu reflektor, elemen aktif dipole lipat, dan tujuh direktur, dipasang untuk polarisasi horizontal.
Jenis dan fungsi antena
Gambar 11 Antena Yagi – (a) tiga elemen dan (b) beberapa elemen
Jenis dan fungsi antena
Gambar 12. Sebuah antena Yagi khas
    Gambar 13 adalah antena yagi pola khusus untuk tiga elemen (satu reflektor, satu elemen aktif, dan satu direktur). Umumnya, semakin banyak elemen yagi yang dimiliki, semakin tinggi gain, dan sempit beamwidth. Antena ini dapat dipasang untuk mendukung polarisasi baik arah horizontal atau vertikal dan sering digunakan untuk aplikasi point-to-point, seperti antara base station dan repeater-stasiun.
Jenis dan fungsi antena
Gambar 13. Pola horizontalplane antena Yagi

5. Log-Periodic

   Ini yang agak baru, tapi sangat berguna, desain antena log-periodik. Antena ini didasarkan pada elemen dipole. Seperti ditunjukkan dalam ilustrasi gambar 14, antena itu sebenarnya terdiri dari satu set dipole, semuanya aktif, bervariasi dalam ukuran dari terkecil di depan semakin memebesar di bagian belakang. Biasanya, antena ini dibuat dengan terminal antena yang terletak di bagian depan (pada dipol terpendek). Gambar 15 menunjukkan instalasi khusus. Fitur utama dari antena ini adalah, pertama-tama sifat broadband, dan kedua gain rasio front-to-back yang relatif tinggi. Fitur terakhir ini jelas dalam pola radiasi khusus yang ditunjukkan pada gambar 16.
Jenis dan fungsi antena
Gambar 14. Sebuah antena log-periodik
Jenis dan fungsi antena
Gambar 15.  Log-periodik antena khusus
Jenis dan fungsi antena
Gambar 16. Sebuah antena pola horisontal-plain log-periodik

6. Arrays

    Sebuah antena array (atau antena array) adalah seperti kedengarannya, antena yang memiliki beberapa elemen yang saling berhubungan dan diatur dalam struktur yang teratur untuk membentuk satu antena. Tujuan dari antena array adalah untuk menghasilkan pola radiasi yang memiliki karakteristik tertentu yang diinginkan sebagai elemen tunggal. Sebuah dipole array yang ditumpuk, seperti yang ditunjukkan pada gambar 17 , terdiri dari elemen dipole vertikal.
    Dipole array ini memiliki pola Omnidirectional seperti elemen bukan dipole; namun memiliki keuntungan yang lebih tinggi dan beamwidth lobus utama yang sempit dalam bidang vertikal. Gambar 18 menunjukkan bagaimana keuntungan vertikal-plain dari elemen dipole dapat “ditingkatkan” dengan membuat sebuah array darinya. Gambar 18 (a) merupakan pola radiasi dari satu elemen. Gambar 18 (b) adalah pola dua unsur, dan angka 18 (c) adalah tiga elemen.
Jenis dan fungsi antena
Gambar 17. Sebuah array vertikal khusus menggunakan dipole lipat
Jenis dan fungsi antena
Gambar 18. Pola radiasi vertikal-plain untuk (a) dipole tunggal setengah gelombang, (b) dua-elemen array, dan (c) Array tiga elemen
    Ini disebut array binomial atau collinear. Karena jumlah elemen meningkat, meningkat gain dan beamwidth berkurang.
    The omnidirectional antena coaxial collinear (sering disebut sebagai “omni”) adalah desain array yang sangat populer untuk BTS. Antena ini terdiri dari seperempat panjang gelombang bagian koaksial dengan konduktor dalam dan luar dialihkan di setiap sambungan.
    Sebuah ilustrasi konseptual ditunjukkan pada Gambar 19. Meskipun lebih kompleks daripada ilustrasi, antena array ini berperilaku seperti serangkaian dipole vertikal yang ditumpuk satu di atas yang lain. Bagian yang lebih bawah, semakin besar keuntungan dan sempit beamwidth secara vertikal. Variasi desain listrik dapat menghasilkan kemiringan ke bawah dari pola vertikal-pesawat. Antena ini sering ditutupi dalam selubung fiberglass, yang disebut radome , dan dengan di support pada tiang sederhana yang dapat dipasang dari samping atau di atas tiang atau menara.
Jenis dan fungsi antena
Gambar 19. Sebuah array collinear coaxial
    Seperti pada semua antena, antena array tergantung pada frekuensi. Gain, directivity, dan pola radiasi masing-masing fungsi dari frekuensi. Beberapa antena akan bekerja dengan baik hanya untuk frekuensi tertentu, dan kinerja mereka akan menurun pada frekuensi operasi yang lain dari frekuensi desain.

7. Unusual Antennas

    Meskipun tidak seperti biasa, kawat atau batang antena, antena aperture tidak berarti tidak biasa. Antena ini bekerja secara terbuka dalam waktu yang relatif besar, konduktif (metal) permukaan.
Jenis dan fungsi antena
Gambar 20. Sebuah pola radiasi vertikal-plain tanpa “tilt”
Jenis dan fungsi antena
Gambar 21. Sebuah pola radiasi vertikal-plain dengan 8 / “tilt”
    Antena aperture paling sederhana adalah slot antena, yang setara dengan dipole. Seperti ditunjukkan dalam gambar 22. Slot sederhana dan versi yang lebih kompleks cocok untuk operasi rahasia. Mereka dapat berada pada permukaan kendaraan dan tersembunyi di balik penutup dari bahan isolasi tipis. Antena Slot yang umum pada pesawat dan rudal.
Jenis dan fungsi antena
Gambar 22. Sebuah slot antena
    Tidak begitu banyak jenis antena sebagai antena fitur antena, broadband dan multiband merupakan hasil dari upaya desain untuk membuat antena berkinerja baik melalui pita saluran lebar. Mungkin ada trade-off dalam membuat broadband antena, seperti penurunan penguatan atau peningkatan ukuran fisik. Tujuan desain biasa untuk jenis antena yang membuat gain dan pola radiasi, serta impedansi terminal, relatif konstan selama rentang frekuensi operasi. Log-periodik array contoh antena broadband.
    Antena multiband dirancang untuk beroperasi pada beberapa band, misalnya, pada kedua VHF high-band dan UHF. Antena ini sering melibatkan desain cerdas di mana salah satu bagian dari antena aktif untuk satu Band, dan bagian lain untuk sebuah band yang berbeda. Sekali lagi, akan ada kompromi. Antena mungkin memiliki keuntungan rata-rata yang lebih rendah atau mungkin secara fisik lebih besar dari yang setara antena single-band.

8. Active Antennas

    Sebuah antena aktif adalah salah satu yang berisi beberapa sirkuit elektronik yang dapat memperkuat sinyal yang diterima di antena dan dengan demikian menghindari gangguan yang dapat masuk ke sistem pada saluran transmisi. Gambar 23 menunjukkan konsep ini. Antena “elemen” dihubungkan ke input dari sebuah penguat. Terminal keluaran penguat adalah terminal antena untuk antena aktif ini. Elemen antena dan penguat termasuk dalam “antena aktif,” ditampilkan sebagai kotak putus-putus pada gambar.
    Tujuan lain dari antena aktif untuk mengubah yang tidak biasa pada terminal impedansi antena ke nilai konstan yang cocok dengan impedansi karakteristik saluran transmisi. Fungsi ini berguna untuk beberapa desain antena di mana fitur pola tertentu yang diinginkan, tetapi tidak dapat dicapai tanpa menyebabkan antena memiliki impedansi terminal yang tidak biasa. Sebuah antena aktif nonreciprocal dan tidak dapat digunakan untuk transmisi.

9. Diversity Antennas

    Keragaman adalah teknik yang meningkatkan penerimaan gelombang radio dengan mengambil keuntungan dari fakta bahwa sinyal yang bervariasi dengan waktu (misalnya, fading) tidak sama di lokasi terpisah. Dengan kata lain, penurunan kekuatan dari sinyal mungkin sangat berbeda untuk dua lokasi dipisahkan oleh sesedikit satu panjang gelombang. Untuk mengambil keuntungan dari ini, dua antena, dipisahkan oleh jarak tertentu, yang digunakan untuk menerima sinyal yang sama. Dari dua sinyal, satu dengan tingkat sinyal tertinggi, pada waktu tertentu, secara otomatis dikirim ke penerima. Proses ini hanya berguna untuk penerimaan. Elektronik yang dibutuhkan untuk jenis pemrosesan sinyal kadang-kadang bagian dari sistem antena.
   Antena adaptif memperluas konsep keanekaragaman yang selangkah lebih maju. Antena ini biasanya menggabungkan lebih dari hanya dua elemen (yaitu, antena individu) dalam array. Sebuah antena adaptif dapat memodifikasi pola radiasi (dalam batas-batas) secara real time untuk memastikan bahwa titik lobus utama ke arah level sinyal terbesar. Atau (atau, mungkin, secara bersamaan), teknik yang sama dapat digunakan untuk menunjuk null ke arah yang tidak diinginkan yang mengganggu sinyal.
Jenis dan fungsi antena
Gambar 27. Sebuah antena aktif sederhana
Baca Juga :  Fungsi dan bagian transformator daya pada rangkaian proteksi katodik
Loading...
loading...
3 Komentar

Kirim Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.