Parameter yang berguna untuk menghitung daya terima antena adalaharea efektifataubukaan efektifAsumsikan bahwa gelombang bidang dengan polarisasi yang sama dengan antena penerima datang pada antena. Selanjutnya, asumsikan bahwa gelombang tersebut bergerak menuju antena ke arah radiasi maksimum antena (arah dari mana daya terbesar 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, luas efektif hanya mewakili besarnya daya yang ditangkap dari gelombang bidang dan disalurkan oleh antena. Luas ini memperhitungkan rugi-rugi intrinsik antena (rugi-rugi ohmik, rugi-rugi 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 penerapannya, lanjutkan ke bagian selanjutnya tentang rumus transmisi Friis.

Persamaan Transmisi Friis

Pada halaman ini, kami memperkenalkan salah satu persamaan paling mendasar dalam teori antena, yaituPersamaan Transmisi FriisPersamaan Transmisi Friis digunakan untuk menghitung daya yang diterima dari satu antena (dengan penguatanG1), 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 daya total (Watt) disalurkan ke antena pemancar. Untuk saat ini, asumsikan antena pemancar bersifat omnidirectional, tanpa rugi-rugi, dan antena penerima berada di medan jauh antena pemancar. Maka kerapatan dayap(dalam Watt per meter persegi) dari gelombang bidang yang datang pada antena penerima pada jarakRdari antena pemancar diberikan oleh:

Gambar 1. Antena Pemancar (Tx) dan Penerima (Rx) dipisahkan olehR.

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

Istilah penguatan memperhitungkan arah dan rugi-rugi antena nyata. Asumsikan sekarang antena penerima memiliki bukaan efektif yang diberikan oleh（）. Maka daya yang diterima oleh antena ini ( ) 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-rugi lintasan ruang bebas, penguatan antena, dan panjang gelombang dengan daya terima dan daya pancar. Ini adalah salah satu persamaan fundamental dalam teori antena, dan perlu diingat (begitu pula dengan turunannya 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 daya yang hilang lebih besar pada frekuensi yang lebih tinggi. Ini merupakan hasil fundamental dari Persamaan Transmisi Friis. Artinya, untuk antena dengan penguatan tertentu, transfer energi akan paling tinggi pada frekuensi yang lebih rendah. Selisih antara daya yang diterima dan daya yang ditransmisikan dikenal sebagai rugi-rugi lintasan. Dengan kata lain, Persamaan Transmisi Friis menyatakan bahwa rugi-rugi lintasan lebih tinggi pada 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 terdapat lebih banyak spektrum frekuensi yang tersedia pada frekuensi yang lebih tinggi, tetapi rugi-rugi lintasan yang terkait tidak akan memungkinkan penerimaan yang berkualitas. Sebagai konsekuensi lebih lanjut dari Persamaan Transmisi Friis, misalkan Anda ditanya tentang antena 60 GHz. Mengingat frekuensi ini sangat tinggi, Anda mungkin menyatakan bahwa rugi-rugi 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)), rugi-rugi lintasan sangat tinggi, sehingga hanya komunikasi titik-ke-titik yang dimungkinkan. Hal ini terjadi ketika penerima dan pemancar berada di ruangan yang sama, dan saling berhadapan. Sebagai tambahan lebih lanjut dari Rumus Transmisi Friis, apakah menurut Anda operator telepon seluler senang dengan pita LTE (4G) baru yang beroperasi pada 700MHz? Jawabannya adalah ya: frekuensi ini lebih rendah daripada frekuensi antena konvensional, tetapi dari Persamaan [2], kita mencatat bahwa kehilangan jalur juga akan lebih rendah. Oleh karena itu, mereka dapat "mencakup area yang lebih luas" dengan spektrum frekuensi ini, dan seorang eksekutif Verizon Wireless baru-baru ini menyebut spektrum ini "spektrum berkualitas tinggi", justru karena alasan ini. Catatan Tambahan: Di sisi lain, produsen 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 Faktor Rugi Polarisasi (PLF) untuk memperhitungkan ketidaksesuaian ini dengan tepat. Persamaan [2] di atas dapat diubah untuk menghasilkan Rumus Transmisi Friis yang digeneralisasi, yang mencakup ketidaksesuaian polarisasi: