Parameter yang berguna untuk menghitung daya terima antena adalaharea efektifataubukaan efektifAsumsikan bahwa gelombang bidang dengan polarisasi yang sama dengan antena penerima jatuh pada antena. Asumsikan lebih lanjut bahwa gelombang tersebut bergerak menuju antena ke arah radiasi maksimum antena (arah dari mana daya paling besar akan diterima).

Kemudianbukaan efektifParameter menggambarkan seberapa banyak daya yang ditangkap dari gelombang bidang tertentu.pmenjadi kerapatan daya gelombang bidang (dalam W/m^2). JikaP_tmewakili daya (dalam Watt) di terminal antena yang tersedia untuk penerima antena, maka:

Oleh karena itu, area efektif hanya menggambarkan seberapa banyak daya yang ditangkap dari gelombang bidang dan disalurkan oleh antena. Area ini memperhitungkan kerugian intrinsik antena (kerugian ohmik, kerugian dielektrik, dll.).

Hubungan umum untuk aperture efektif dalam hal penguatan antena puncak (G) dari antena apa pun diberikan oleh:

Bukaan efektif atau luas efektif dapat diukur pada antena sesungguhnya melalui perbandingan dengan antena yang diketahui dengan bukaan efektif tertentu, atau melalui perhitungan menggunakan penguatan terukur dan persamaan di atas.

Apertur efektif akan menjadi konsep yang berguna untuk menghitung daya terima dari gelombang bidang. Untuk melihat cara kerjanya, buka bagian berikutnya tentang rumus transmisi Friis.

Persamaan Transmisi Friis

Pada halaman ini, kami memperkenalkan salah satu persamaan paling mendasar dalam teori antena,Persamaan Transmisi FriisPersamaan Transmisi Friis digunakan untuk menghitung daya yang diterima dari satu antena (dengan gainG1), ketika ditransmisikan dari antena lain (dengan penguatanG2), dipisahkan oleh jarakR, dan beroperasi pada frekuensifatau panjang gelombang lambda. Halaman ini layak dibaca beberapa kali dan harus dipahami sepenuhnya.

Penurunan Rumus Transmisi Friis

Untuk memulai turunan Persamaan Friis, pertimbangkan dua antena di ruang bebas (tidak ada penghalang di dekatnya) yang dipisahkan oleh jarakR:

Asumsikan bahwa （）Watt daya total dikirimkan ke antena pemancar. Untuk saat ini, asumsikan bahwa antena pemancar bersifat omnidirectional, tanpa rugi-rugi, dan antena penerima berada di medan jauh antena pemancar. Maka kerapatan dayap(dalam Watt per meter persegi) gelombang bidang yang datang pada antena penerima pada jarakRdari antena pemancar diberikan oleh:

Gambar 1. Antena Transmit (Tx) dan Receive (Rx) dipisahkan olehR.

Jika antena pemancar memiliki penguatan antena pada arah antena penerima yang diberikan oleh（） , maka persamaan kerapatan daya di atas menjadi:

Istilah gain memperhitungkan arah dan kerugian antena nyata. Asumsikan sekarang bahwa antena penerima memiliki aperture efektif yang diberikan oleh( )Maka daya yang diterima oleh antena tersebut ( ) diberikan oleh:

Karena bukaan efektif untuk antena apa pun juga dapat dinyatakan sebagai:

Daya terima yang dihasilkan dapat ditulis sebagai:

Persamaan 1

Ini dikenal sebagai Rumus Transmisi Friis. Rumus ini menghubungkan rugi lintasan ruang bebas, penguatan antena, dan panjang gelombang dengan daya terima dan daya pancar. Ini adalah salah satu persamaan dasar dalam teori antena, dan harus diingat (serta turunan di atas).

Bentuk lain yang berguna dari Persamaan Transmisi Friis diberikan dalam Persamaan [2]. Karena panjang gelombang dan frekuensi f berhubungan dengan kecepatan cahaya c (lihat halaman pengantar frekuensi), kita memiliki Rumus Transmisi Friis dalam hal frekuensi:

Persamaan 2

Persamaan [2] menunjukkan bahwa lebih banyak daya yang hilang pada frekuensi yang lebih tinggi. Ini adalah hasil mendasar dari Persamaan Transmisi Friis. Ini berarti bahwa untuk antena dengan penguatan tertentu, transfer energi akan paling tinggi pada frekuensi yang lebih rendah. Perbedaan antara daya yang diterima dan daya yang ditransmisikan dikenal sebagai kehilangan lintasan. Dengan kata lain, Persamaan Transmisi Friis menyatakan bahwa kehilangan lintasan lebih tinggi untuk frekuensi yang lebih tinggi. Pentingnya hasil dari Rumus Transmisi Friis ini tidak dapat dilebih-lebihkan. Inilah sebabnya mengapa telepon seluler umumnya beroperasi pada frekuensi kurang dari 2 GHz. Mungkin ada lebih banyak spektrum frekuensi yang tersedia pada frekuensi yang lebih tinggi, tetapi kehilangan lintasan yang terkait tidak akan memungkinkan penerimaan yang berkualitas. Sebagai konsekuensi lebih lanjut dari Persamaan Transmisi Friss, misalkan Anda ditanya tentang antena 60 GHz. Memperhatikan bahwa frekuensi ini sangat tinggi, Anda mungkin menyatakan bahwa kehilangan lintasan akan terlalu tinggi untuk komunikasi jarak jauh - dan Anda sepenuhnya benar. Pada frekuensi yang sangat tinggi (60 GHz terkadang disebut sebagai wilayah mm (gelombang milimeter)), kehilangan lintasan sangat tinggi, sehingga hanya komunikasi titik-ke-titik yang memungkinkan. Hal ini terjadi ketika penerima dan pemancar berada di ruangan yang sama, dan saling berhadapan. Sebagai pelengkap lebih lanjut dari Rumus Transmisi Friis, menurut Anda apakah operator telepon seluler senang dengan pita LTE (4G) baru, yang beroperasi pada 700MHz? Jawabannya adalah ya: ini adalah frekuensi yang lebih rendah daripada frekuensi yang biasanya digunakan antena, tetapi dari Persamaan [2], kita perhatikan bahwa kehilangan jalur juga akan lebih rendah. Oleh karena itu, mereka dapat "mencakup lebih banyak wilayah" dengan spektrum frekuensi ini, dan seorang eksekutif Verizon Wireless baru-baru ini menyebut ini "spektrum berkualitas tinggi", tepatnya karena alasan ini. Catatan Tambahan: Di sisi lain, pembuat telepon seluler harus memasang antena dengan panjang gelombang yang lebih besar dalam perangkat yang ringkas (frekuensi yang lebih rendah = panjang gelombang yang lebih besar), sehingga pekerjaan perancang antena menjadi sedikit lebih rumit!

Terakhir, jika antena tidak memiliki polarisasi yang sesuai, daya terima di atas dapat dikalikan dengan Polarization Loss Factor (PLF) untuk memperhitungkan ketidaksesuaian ini dengan tepat. Persamaan [2] di atas dapat diubah untuk menghasilkan Rumus Transmisi Friis yang digeneralisasi, yang mencakup ketidaksesuaian polarisasi: