Karakteristik Antena

    Dalam sistem komunikasi radio, antena memiliki dua fungsi dasar. Fungsi utama adalah untuk memancarkan gelombang radio/sinyal RF dari pemancar, atau untuk mengkonversi gelombang radio menjadi sinyal RF untuk diproses oleh penerima. Fungsi lainnya adalah untuk mengarahkan energi radiasi dalam  arah yang diinginkan, atau menjadi “sensitif” untuk penerimaan dari arah  yang diinginkan. Sering diabaikan, aspek directional sifat antena adalah penindasan radiasi (suppression radiation) di arah yang tidak diinginkan, atau penolakan penerimaan dari arah yang tidak diinginkan.
Karakteristik Antena

    Karakteristik directional antena sangat penting untuk memahami tentang 
antena dan bagaimana ia digunakan dalam sistem komunikasi radio. Karakteristik ini saling terkait antara gain, directivity, pola radiasi (antena), dan polarisasi. Karakteristik lain seperti beamwidth, panjang efektif (effective
length), dan diafragma yang berasal dari empat yang tercantum di atas. Terminal (input) impedansi

adalah salah satu karakteristik lain yang merupakan kepentingan mendasar. Hal ini diperlukan untuk mengetahui impedansi antena agar efisien pada beberapa pemancar output daya ke dalamnya, atau untuk efisien beberapa kekuatan ke penerima. Semua karakteristik antena ini adalah fungsi dari frekuensi.

1. Gain dan Directivity 

    Gain dari antena adalah intensity radiasi dalam arah tertentu dibagi dengan intensitas radiasi yang akan diperoleh jika antena memancarkan semua daya RF yang dikirimkan  merata ke segala arah. Perhatikan bahwa definisi ini dari gain membutuhkan konsep isotropic radiator; yaitu, yang memancarkan kekuatan yang sama dalam semua  arah. Contoh sumber nondirectional dapat dicapai (setidaknya sekitar) dengan suara dan cahaya; ini kadang-kadang disebut titik sumber.
    Sebuah antena isotropik, bagaimanapun, adalah hanya sebuah konsep, karena semua antena radio praktis harus memiliki beberapa sifat directional. Namun demikian, antena isotropic sangat penting sebagai referensi. Ini memiliki keuntungan dari kesatuan (g = 1 atau G = 0 dB) di semua arah, karena semua daya yang dikirim terpancar sama baiknya ke segala arah.
    Meskipun isotrope adalah referensi mendasar untuk gain antena, referensi lain yang umum digunakan adalah dipol. Dalam hal ini gain dari ideal (lossless) setengah panjang gelombang dipol digunakan. Gain adalah 1,64 (G = 2,15 dB) relatif terhadap radiator isotropic .
    Gain dari antena biasanya dinyatakan dalam desibel (dB). Ketika gain direferensikan ke radiator isotropik, unit yang dinyatakan sebagai dBi; tapi ketika direferensikan ke dipole setengah gelombang, unit yang dinyatakan sebagai dBd. Hubungan antara unit-unit ini adalah
Karakteristik Antena
    Directivity adalah sama sebagai keuntungan, tetapi dengan satu perbedaan. Ini tidak mencakup dampak ofpower hilang (inefisiensi) dalam antena itu sendiri. Ingat bahwa definisi gain didasarkan pada daya yang dikirim ke (dan diterima oleh) antena. Dalam prakteknya, beberapa dari daya yang hilang dalam antena karena rugi-rugi ohmic (pemanasan) dalam unsur-unsur, kebocoran di isolator, dll Jika antena yang lossless (100% efisien), maka gain dan directivity (dalam arah tertentu ) akan sama.

2. Pola Radiasi 

    Pola radiasi (juga disebut pola antena) merupakan representasi dari gain dari antena untuk semua arah. Karena ini adalah deskripsi tiga dimensi dari rapat daya, sulit untuk menampilkan atau menggunakan. Hal ini umum untuk menampilkan atau merencanakan lintas-bagian dari itu. Gambar 1 menunjukkan pola radiasi dari dipole setengah panjang gelombang vertikal pada bidang horisontal dan vertikal pesawat. Seperti yang dapat dilihat dalam gambar ini, patten pada bidang horisontal tidak memiliki struktur. Antena ini memiliki gain konstan dibandingkan azimuth. Di sisi lain, pola pada bidang vertikal menunjukkan bahwa antena memiliki keuntungan maksimum pada bidang horisontal dan tidak ada radiasi dalam arah bertepatan dengan sumbu antena. Oleh karena itu, satu sekarang dapat memvisualisasikan pola tiga dimensi sebagai torus (berbentuk donat).
Karakteristik Antena
Gambar 1. Horizontal-vertikal pesawat dan pesawat-pola dari half wave length dipol vertikal
    Seringkali, arah tidak ditentukan ketika mengacu pada gain antena itu. Dalam hal ini, di asumsikan bahwa arah gain adalah arah radiasi keuntungan maksimum maksimum untuk antena. Pola terkait kemudian akan menyajikan nilai-nilai relatif terhadap keuntungan maksimum.

a. Lobus dan Nulls 

    Daerah pola di mana keuntungan memiliki maxima lokal disebut lobus, dan tempat-tempat di mana keuntungan memiliki minimum lokal disebut nulls. Bidang vertikal “cut” untuk dipole setengah gelombang (gbr. 2b) memiliki dua lobus dan dua nulls. Gambar 2 menunjukkan beberapa contoh lain. Sebuah pola antena yang kompleks mungkin memiliki banyak lobus dan nulls di kedua horisontal dan vertikal-pesawat-pesawat pola. Lobus dengan gain terbesar disebut main lobe atau main beam antena. Jika nilai tunggal keuntungan diberikan untuk antena, diasumsikan menjadi main lobe atau main beam gain.
Karakteristik Antena
Gambar 2 Vertikal-plain pola radiasi menunjukkan meningkatnya kompleksitas lobus dan nulls
Baca Juga :  Rumus Arus Listrik Berdasarkan Hukum Elektronika Dasar

b. Beamwidth 

    Beamwidth merupakan ukuran sudut dari lobus utama(main lobe)atau beam utama di salah satu (atau keduanya) horizontal-plain atau vertikal-plain . Ada beberapa definisi untuk beamwidth, termasuk: setengah-daya atau 3 dB beamwidth, 10 dB beamwidth, dan beamwidth pertama null. 3 dB beamwidth adalah sejauh sudut tentang nilai maksimum gain yang gain 3 dB di bawah maksimum. Beamwidth Pertama-null adalah sejauh sudut tentang nilai maksimum gain yang pertama terjadi minima lokal dalam pola. Setengah-daya, atau 3 dB, beamwidth ini yang paling sering digunakan.

3. Polarisasi Antena

    Istilah Polarisasi memiliki beberapa arti. Dalam arti sempit, adalah orientasi medan listrik E vektor di beberapa titik dalam ruang. Jika vektor E-field mempertahankan orientasi pada setiap titik dalam ruang, maka polarisasi linear; jika berputar sebagai gelombang di ruang angkasa, maka polarisasi circular atau elliptical. Dalam kebanyakan kasus, polarisasi memancarkan gelombang linear baik vertikal atau horizontal. Pada jarak yang cukup panjang dari antena, misalnya, jauh melampaui 10 panjang gelombang, yang memancarkan medan gelombang jauh (far-field wave) adalah gelombang bidang (plane wave).
    Istilah Polarisasi ini sering digunakan untuk antena itu sendiri. Dalam pengertian ini, polarisasi antena adalah polarisasi dari gelombang pesawat itu memancarkan. Berdasarkan prinsip timbal balik, hal ini berlaku untuk antena penerima juga. Sebagai contoh, jika sebuah antena penerima secara vertikal terpolarisasi, ini berarti bahwa polarisasi vertikal, gelombang datang akan menghasilkan output maksimum dari antena itu. Jika gelombang masuk yang terpolarisasi di beberapa sudut lain, hanya komponen vertikal akan terdeteksi oleh antena. Idealnya, gelombang masuk terpolarisasi horizontal tidak akan terdeteksi sama sekali oleh antena polarisasi vertikal. Polarisasi vertikal digunakan untuk sebagian besar aplikasi LMR.

4. Impedansi Terminal Antena

    Ada tiga macam impedansi relevan pada antena. Salah satunya adalah impedansi terminal antena, yang lain adalah impedansi karakteristik saluran transmisi, dan yang ketiga adalah impedansi gelombang. Antena terminal impedansi dibahas dalam bagian ini. Jalur transmisi karakteristik impedansi dibahas dalam bagian 6, dan impedansi gelombang adalah rasio kekuatan medan listrik dengan kekuatan medan magnet dari gelombang merambat.
    Impedansi terminal didefinisikan sebagai rasio tegangan arus pada koneksi antena (yaitu, titik di mana saluran transmisi terhubung). Bentuk kompleks hukum Ohm mendefinisikan impedansi sebagai rasio tegangan perangkat dengan arus yang mengalir melaluinya. Terminal impedansi dinyatakan secara matematis sebagai:
Karakteristik Antena
di mana Z adalah impedansi dalam ohm, V adalah tegangan dalam volt, dan I adalah arus dalam ampere, pada terminal antena untuk frekuensi tertentu. Masing-masing variabel tersebut dapat dinyatakan sebagai bilangan kompleks, masing-masing dengan bagian real dan imajiner. Bilangan kompleks tersebut juga dapat dinyatakan dengan menggunakan besarnya dan sudut fase (magnitude dan phase angle) ini disebut notasi fasor.
    Bagian nyata dari impedansi disebut komponen resistif, dan bagian imajiner disebut komponen reaktif. Hal ini sering dinyatakan sebagai
Karakteristik Antena
di mana R adalah resistif komponen (nyata), X adalah reaktif komponen (imajiner), dan Karakteristik Antena
    Kopling paling efisien energi antara antena dan saluran transmisi yang terjadi ketika impedansi karakteristik saluran transmisi dan impedansi terminal antena adalah sama dan tidak memiliki komponen reaktif. Ketika hal ini terjadi, antena dianggap matched dalam satu baris.
    Matched biasanya mensyaratkan bahwa antena dirancang sehingga memiliki impedansi terminal sekitar 50 ohm atau 75 ohm untuk mencocokkan nilai-nilai umum dari kabel koaksial yang tersedia. Sebuah dipole setengah gelombang dapat dipersingkat sedikit untuk mencapai hal ini. Untuk antena lain, bisa sulit untuk menghilangkan (mengurangi ke nol) komponen reaktif. Dalam kasus ini, jaringan yang cocok sering dijadikan bagian dari antena untuk mengubah terminal impedansi kompleks menjadi sesuatu yang lebih baik sesuai jalur transmisi.
    Bagian R resistif dari impedansi terminal adalah jumlah dari dua komponen dan dinyatakan dalam ohm,
Karakteristik Antena
    Radiasi resistensi Rr adalah “beban yang efektif” yang mewakili kekuatan pancaran oleh antena sebagai gelombang radio, dan disipatif resistance Rd adalah “beban” di mana listrik terputus. Efisiensi dari antena adalah rasio daya terpancar dengan total daya yang dikirim ke antena. Hal ini dapat dinyatakan sebagai
Karakteristik Antena
    Sebagaimana dibahas dalam bagian 1, kerugian disipatif adalah karena rugi-rugi ohmic (pemanasan) pada elemen antena, kebocoran di isolator, dan efek yang sama. Selain itu, harus dicatat bahwa efisiensi antena juga dapat dinyatakan sebagai rasio keuntungan untuk directivity (untuk arah tertentu).

5. Rasio tegangan Standing Wave 

    Standing Wave Ratio (SWR), juga dikenal sebagai Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), tidak sepenuhnya untuk karakteristik antena, tetapi digunakan untuk menggambarkan kinerja antena ketika terhubung pada saluran transmisi. Ini adalah ukuran dari seberapa baik antena terminal impedansi cocok dengan impedansi karakteristik saluran transmisi. Secara khusus, VSWR adalah rasio maksimum untuk tegangan RF minimum sepanjang saluran transmisi. Maxima dan minima sepanjang garis disebabkan oleh penguatan parsial dan pembatalan forward moving sinyal RF pada saluran transmisi dan refleksi dari terminal antena.
    Jika impedansi terminal bagian antena tidak reaktif (imajiner)  dan jika resistif (real) bagian adalah sama dengan impedansi karakteristik saluran transmisi, maka antena dan saluran transmisi dikatakan cocok. Jika ini benar, maka tidak ada sinyal RF dikirim ke antena akan terlihat di terminal. Tidak ada gelombang berdiri pada saluran transmisi dan VSWR memiliki nilai satu. Namun, jika antena dan saluran transmisi tidak cocok, maka beberapa fraksi dari sinyal RF yang dikirim ke antena terlihat kembali di sepanjang saluran transmisi. Hal ini menyebabkan gelombang berdiri, ditandai dengan maxima dan minima, ada di telepon. Dalam kasus ini, VSWR memiliki nilai lebih besar 
dari VSWR ini mudah diukur dengan alat yang disebut SWR meter. Hal ini dimasukkan ke dalam saluran transmisi dan langsung memberikan nilai VSWR.     Pada nilai VSWR 1,5, sekitar 4% dari insiden di terminal antena. Pada nilai 2,0, sekitar 11% dari daya datang dipantulkan. Nilai VSWR dari 1,1-1,5 dianggap sangat baik, nilai 1,5 hingga 2,0 dianggap baik, dan nilai-nilai yang lebih tinggi dari 2,0 mungkin tidak dapat diterima.
    Sebagaimana dinyatakan di atas dan di, pertandingan yang ideal antara antena dan saluran transmisi yang diinginkan; tetapi hal ini sering dapat dicapai hanya untuk satu frekuensi. Dalam prakteknya, antena dapat digunakan untuk seluruh pita frekuensi, dan impedansi terminal akan berbeda-beda di band. Dalam spesifikasi antena, baik impedansi terhadap frekuensi di band diberikan atau VSWR terhadap frekuensi yang diberikan.

6. Panjang dan area efektif antena 

    Panjang efektif dan luas efektif (juga disebut diafragma) cara alternatif untuk mengungkapkan gain dari antena. Karakteristik ini yang paling berguna dan bermakna ketika antena digunakan untuk menerima. Tentu saja, karena prinsip timbal balik, karakteristik ini adalah sama jika antena digunakan untuk transmisi.
    Panjang efektif mendefinisikan kemampuan antena untuk menghasilkan tegangan pada terminal dari medan listrik. Hal ini didefinisikan sebagai
Karakteristik Antena
    DimanaKarakteristik Antenadinyatakan dalam meter, V adalah tegangan rangkaian terbuka dalam volt, dan E adalah kekuatan medan listrik dalam volt / meter. Definisi ini mengasumsikan bahwa polarisasi bidang insiden dan antena yang sama. Panjang efektif juga dapat dihitung dari keuntungan dan tahan radiasi.
Daerah yang efektif, atau aperture, lebih sering digunakan daripada panjang efektif. Hal ini didefinisikan sebagai:
Karakteristik Antena
dimana Pr adalah daya yang tersedia pada terminal antena dalam watt, dan p adalah densitas kekuatan gelombang insiden dalam watt per meter persegi. Hubungan antara luas efektif dan gain
Karakteristik Antena

7. Bandwidth 

    Bandwidth adalah perbedaan antara dua frekuensi, atau rentang frekuensi, di mana kinerja antena dapat diterima. Dengan kata lain, satu atau lebih karakteristik (misalnya, gain, pola, impedansi terminal) memiliki nilai yang dapat diterima antara batas bandwidth. Bagi kebanyakan antena, gain dan pola tidak berubah secepat dengan frekuensi sebagai impedansi terminal tidak, sehingga yang terakhir ini sering digunakan untuk menggambarkan bandwidth dari antena.
    VSWR adalah ukuran efek ketidak sesuaian antara impedansi terminal antena dan saluran transmisi karakteristik impedansi. Karena saluran transmisi karakteristik impedansi hampir tidak berubah dengan frekuensi, VSWR adalah, cara praktis yang berguna untuk menggambarkan efek dari terminal impedansi dan untuk menentukan bandwidth yang antena itu. Sebagai contoh, spesifikasi antena dapat memberikan sebidang VSWR di beberapa pita frekuensi. Ini mungkin akan memiliki nilai minimum di sekitar pertengahan band. Cara lain untuk menentukan bandwidth adalah pernyataan dari VSWR maksimum dalam sebuah band.
    Dipol setengah gelombang, dan antena yang sama, memiliki bandwidth yang sempit. Antena lainnya, seperti log-periodik, yang dirancang khusus untuk broadband.
Karakteristik Antena
Baca Juga :  Transformator Teknik Membuat Aktivitas Lebih Mudah
Loading...
loading...

Kirim Komentar

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