Sekar Anindya

just another blog

Antena (part 2)

on March 30, 2014

Dibidang elektronika definisi antena adalah transformator /struktur transmisi antara gelombang terbimbing (saluran transmisi) dengan gelombang ruang bebas atau sebaliknya. Sekarang antena adalah salah satu elemen penting yang harus ada pada sebuah teleskop radio, TV, radar, dan semua alat komunikasi lainnya yang menggunakan sinyal. Sebuah antena adalah bagian vital dari suatu pemancar atau penerima yang berfungsi untuk menyalurkan sinyal radio ke udara. Bentuk antena bermacam macam sesuai dengan desain, pola penyebaran dan frekuensi serta gain. Panjang antena secara efektif adalah panjang gelombang frekuensi radio yang dipancarkannya. Antena setengah gelombang adalah sangat poluler karena mudah dibuat dan mampu memancarkan gelombang radio secara efektif.

Fungsi antena adalah untuk mengubah sinyal listrik menjadi sinyal elektromagnetik, lalu meradiasikannya (pelepasan energi elektromagnetik ke udara atau ruang bebas). Dan sebaliknya, antena juga dapat berfungsi untuk menerima sinyal elektromagnetik (penerima energi elektromagnetik dari ruang bebas) dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Pada radar atau sistem komunikasi satelit, sering dijumpai sebuah antena yang melakukan kedua fungsi (peradiasi dan penerima) sekaligus. Namun, pada sebuah teleskop radio, antena hanya menjalankan fungsi penerima saja.

Antena dibagi menjadi dua, yaitu antena kawat dan antena solid. Antena kawat contohnya seperti antena dipole, antena monopole, antena yagi, antena helix, dan antena grid. Sedangkan antena solid contohnya adalah antena parabola, antena horn, dan antena microstrip/patch.

I. Antena Kawat

1.  Antena Dipole

Antena dipole adalah antena radio yang dapat dibuat dari kabel sederhana, dengan pengisi berada di tengah elemen driven. Antena ini terdiri dari dua buah logam konduktor atau kabel, berorientasi sejajar dan kolinier dengan lainya (segaris dengan yang lainya), dengan sela kecil di tengahnya.

Karakteristik dari antena dipole antara lain adalah sebagai berikut :

  • Omnidirectional, yaitu memancarkan dan menerima gelombang secara merata pada sudut tertentu.
  • Perolehan yang rendah. Karena gelombang yang dipancarkan merata ke berbagai arah, menyebabkan daya yang dipancarkan terdistribusi sama besar, sehingga nilai daya tersebut tidak sebesar apabila gelombang dipancarkan pada arah tertentu saja.
  • Tidak memerlukan ground plane.

 

2.   Antena Monopole

Antena monopole adalah jenis antena radio yang dibentuk dari satu setengah dari antena dipole dengan ground plane. Jika ground plane cukup besar, monopole berfungsi sama seperti dipole. Bagaimanapun, antena monopole memiliki directive gain yang lebih besar dari antena dipole, dengan impedansi input yang kecil menghasilkan efisiensi yang kecil juga.

Antena monopole banyak digunakan untuk :

–       Siaran komersial pada AM-band (500-1500 KHz)

–       Pelayanan komunikasi land mobile

Antena monopole terdiri dari 1/2 antena dipole yang diletakkan di atas bumi (biasanya di menara) dengan menggunakan 1/4 panjang gelombang (quarter wave antenna). Resistansi radiasi ideal = 36,56 W.

3.  Antena Yagi

Antena yagi adalah salah satu jenis antena radio atau televisi yang diciptakan oleh Hidetsugu Yagi. Antena ini bersifat direksional, yaitu menambah gain hanya pada salah satu arahnya. Sisi antena yang berada di belakang reflektor memiliki gain yang lebih kecil daripada di depan direktor.

Antenna yagi terdiri dari tiga bagian, yaitu:

–         Driven adalah titik catu dari kabel antena, biasanya panjang fisik driven adalah setengah panjang gelombang (0,5 λ) dari frekuensi radio yang dipancarkan atau diterima.

–         Reflektor adalah bagian belakang antenna yang berfungsi sebagai pemantul sinyal,dengan panjang fisik lebih panjang daripada driven. Panjang biasanya adalah 0,55 λ (panjang gelombang).

–         Direktor adalah bagian pengarah antena, ukurannya sedikit lebih pendek daripada driven. Penambahan batang direktor akan menambah gain antena, namun akan membuat pola pengarahan antena menjadi lebih sempit. Semakin banyak jumlah direktor, maka semakin sempit arahnya.

–         Boom adalah bagian ditempatkanya driven, reflektor, dan direktor. Boom berbentuk sebatang logam atau kayu yang panjangnya sepanjang antena itu.

Antena yagi, juga memiliki spasi (jarak) antara elemen. Jaraknya umumnya sama, yaitu 0.1 λ dari frekuensi.

 

4. Antena Helix

Antena Helix terdiri dari konduktor tunggal atau multi konduktor terbuka yang berbentuk Helix. Antena Helix merupakan antena yang mempunyai bentuk tiga dimensi. Bentuk dari antena Helix menyerupai per atau pegas dan diameter lilitan serta jarak antar lilitan berukuran tertentu.

Antena Helix dapat dioperasikan dalam dua mode, yaitu mode transmisi (transmission mode) dan mode radiasi (radiation mode). Mode transmisi digunakan untuk menjelaskan bagaimana gelombang elektromagnetik dioperasikan sepanjang Helix dapat diasumsikan sebagai saluran transmisi tak hingga atau waveguide, dimana beberapa mode transmisi yang berbeda dapat dioperasikan.

Mode radiasi digunakan untuk mengetahui bentuk dari medan jauh (far field pattern) dari sebuah Helix. Pada mode radiasi dikenal dua macam mode, yaitu mode axial dan mode normal. Masing-masing titik merepresentasikan satu buah lilitan dari Helix, sementara jarak antara titik merepresentasikan jarak antara lilitan pada antena Helix. Jumlah titik sumber isotropis analogi dengan jumlah lilitan pada Helix.

Pola radiasi dari antena Helix diturunkan dengan menggunakan prinsip pattern multiplication, dimana pola radiasi Helix merupakan produk dari semua titik sumber isotropis yang tersusun secara array, sehingga disebut array pattern atau array factor (faktor array).

Dengan asumsi bahwa satu lilitan dari antena Helix mempunyai gelombang bejalan (traveling wave) yang seragam disepanjang antena, maka pola radiasi total dari antena Helix dengan jumlah lilitan n merupakan produk dari faktor array dengan pola radiasi satu lilitan Helix.

 

5. Antena Grid

Antena grid adalah antena outdoor yang biasanya dipasang pada hotspot untuk jarak tembak sinyal yang cukup jauh sekitar 15 Km. Kekuatan sinyal antena grid ini bisa dibanggakan, karena memiliki jangkauan sinyal sekitar 15 – 45 Km asalkan pada posisi loss (tidak ada hambatan).

Kelebihan dari antena grid antara lain sebagai berikut:

–         Harga lebih murah dari antena omni

–         Jarak sinyal lebih jauh

Sedangkan kerugian dari menggunakan antena grid yaitu:

–         Daerah persebaran sinyal relatif lebih kecil dari pada antena omni yaitu sekitar 15 derajat.

–         Sulit memasang agar mendapatkan sinyal yang bagus untuk jarak tembak sinyal yang sangat jauh.

Perbedaan pemasanganantena gridsecara horizontal dan vertikal sangat berpengaruh pada bentuk penyebaran sinyal. Pada posisi vertikal sinyal yang dipancarkan secara rapat, namun daya jangkaunya sangatlah jauh. Sedangkan pemasanganantena gridsecara horizontal sinyal yang dipancarkan menjadi lebih lebar namun dengan daya jangkaunya yang kurang dari daya jangkau vertikal.

Apabila terdapat dua titik lokasi yang akan dihubungkan dengan posisi antena grid horizontal dan vertikal, maka kemungkinan besar akan terjadi tabrakan sinyal dan menjadi tidak terkoneksi. Hal tersebut dikarenakan posisi antena gridyang berbeda sehingga menyebabkan PowerLoss.

II. Antena Solid

1.  Antena Parabola

Antena parabola adalah sebuah antena berdaya jangkau tinggi yang digunakan untuk komunikasi radio, televisi dan data dan juga untuk radiolocation (RADAR), pada bagian UHF and SHF darispektrum gelombang elektromagnetik. Panjang gelombang energi (radio) elektromagnetik yang relatif pendek pada frekuensi-frekuensi ini menyebabkan ukuran yang digunakan untuk antena parabola masih dalam ukuran yang masuk akal dalam rangka tingginya unjuk kerja respons yang diinginkan baik untuk menerima atau pun memancarkan sinyal. Antena parabola berbentuk seperti piringan. Antena parabola dapat digunakan untuk mentransmisikan berbagai data, seperti sinyal telepon, sinyal radio dan sinyal televisi, serta beragam data lain yang dapat ditransmisikan melalui gelombang. Fungsi antena parabola yang umum diketahui oleh masyarakat di Indonesia adalah sebagai alat untuk menerima siaran televisi satelit.

Konfigurasi jaringan yang biasa digunakan oleh antena parabola adalah jaringan bintang (star) dan jaringan jala (mesh). Jaringan bintang disebut juga dengan Point-to-Point. Model ini terdiri dari sejumlah stasiun remote yang disambungkan ke stasiun HUB, umumnya digunakan untuk aplikasi yang menggunakan saluran besar,

Sedangkan jaringan jala setiap remote dapat berhubungan dengan remote lainnya tanpa melalui HUB. Stasiun pengontrol utama berfungsi mengatur pembentukan hubungan antar remote. Setelah itu hubungan komunikasi dapat berjalan antar remote tanpa harus melewati HUB terlebih dahulu. Jaringan jala atau mesh ini disebut juga dengan Point-to-Multipoint.

2.  Antena Horn

Antena horn digunakan dalam transmisi dan penerimaan sinyal RF microwave, dan antena biasanya digunakan bersama dengan feed waveguide. Antena horn sering digunakan sebagai standard badan, dan sebagai feed untuk antena parabola, serta digunakan sebagai antena RF. Salah satu penggunaan tertentu dari antena horn itu sendiri adalah untuk sistem radar jarak dekat, seperti yang digunakan untuk penegakan kecepatan otomotif.

Ketika digunakan sebagai bagian dari reflektor parabola, horn berorientasi pada permukaan reflektor, dan mampu memberikan penerangan yang cukup bahkan dari permukaan tanpa membiarkan radiasi ketinggalan reflektor. Dengan cara ini ia mampu memaksimalkan efisiensi dari antena secara keseluruhan. Penggunaan antena horn juga meminimalkan respon palsu dari antena reflektor parabola untuk sinyal yang tidak di lobus utama.

Antena horn dapat dianggap sebagai transformator RF atau perbandingan impedansi antara pengumpan waveguide dan ruang bebas yang memiliki impedansi 377 ohm. Meskipun waveguide akan memancarkan tanpa antena horn, tapi dengan antena ini menjadi lebih efisien.

Nama antena horn berasal dari penampilannya yang khas. Bagian horn dapat segi empat, rectangular, silindris atau mengerucut. Arah radiasi maksimum sesuai dengan poros horn. Horndapat dengan mudah diberikan input dengan waveguide, tetapi juga bisa diberikan input dengan kabel coax dan peralihan yang benar.

Antena horn secara umum dipakai sebagai elemen aktif dalam antena parabola. Horn tersebut mengarah pada pusat reflektor parabola. Penggunaan horn, daripada antena dipole atau antena mana pun, di fokus parabola meminimalisir kehilangan energi di sekitar pinggiran reflektor parabola.

3.  Antena Microstrip/Patch

Antena microstrip adalah suatu konduktor metal yang menempel di atas ground plane yang diantaranya terdapat bahan dielektrik. Antena microstrip merupakan antena yang memiliki massa ringan, mudah untuk difabrikasi, dengan sifatnya yang konformal sehingga dapat ditempatkan pada hampir semua jenis permukaan dan ukurannya kecil dibandingkan dengan antena jenis lain. Karena sifat yang dimilikinya, antena microstrip sangat sesuai dengan kebutuhan saat ini sehingga dapat diintegrasikan dengan peralatan telekomunikasi lain yang berukuran kecil, akan tetapi antenna microstrip juga memiliki beberapa kekurangan yaitu bandwidth yang sempit, gain dan directivity yang kecil, serta efisiensi rendah.

Antena microstrip adalah salah satu jenis antena wireless yang paling popular digunakan saat ini. Ada beberapa alasan kenapa antena microstrip sangat terkenal, yaitu:

–         Sangat mudah difabrikasi.

–         Selaras dengan permukaan nonplanar.

–         Sangat murah karena hanya dengan menggunakan papan cetak sirkuit.

–         Fleksibel sehingga menghasilkan berbagai macam pola dan polarisasi yang berbeda.

–         Strukturnya sangat kuat.

 

Dalam bentuk dasar, antena mikrostrip terdiri atas tiga lapisan, yaitu patch pada bagian paling atas yang berfungsi sebagai radiator, substrat dielektrik pada bagian patch, dan ground plane pada bagian dasar antena. Patch dan gound plane umumnya dibuat material konduktur, misalnya tembaga. Untuk menyederhanakan analisis dan prediksi kerja, patch biasanya berbentuk persegi, persegi panjang, lingkaran, segitiga, atau elips.

Antena mikrostrip memiliki karakterisitk-karakteristik berikut :

–         Kemampuan mengadopsi teknologi printed-circuit modern pembuatan antena mikrostrip dapat dikatakan cukup mudah, yaitu dengan cara photolithographic. Cara ini mirip dengan mencetak PCB (Printed Circuit Board) untuk aplikasi pada frekuensi tinggi.

–         Kompatibel dengan desain modular. Penelitian dan pengembangan beberapa tahun terakhir mempermudah proses integrasi antena mikrostrip dengan piranti dngan solid-state lainnya, seperti amplifier, osilator, modulator, peradam, switch, mixer, dan sebagainya. Elemen-elemen tersebut dapat ditambahkan pada substrat dielektrik tanpa memerlukan memerlukan proses yang sulit.

Memiliki fitur-fitur menarik. Antena mikrostrip memiliki ukuran lebih kecil, lebih ringan, dan low profile. Proses pembuatannya juga relatif sederhana.

 

SUMBER :


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

%d bloggers like this: