Parameter yang berguna untuk menghitung daya terima antena adalahdaerah yang efektifataubukaan efektif.Asumsikan bahwa gelombang bidang dengan polarisasi yang sama dengan antena penerima menimpa antena.Asumsikan lebih lanjut bahwa gelombang merambat menuju antena dalam arah radiasi maksimum antena (arah dari mana daya paling besar akan diterima).
Lalubukaan efektifparameter menggambarkan berapa banyak daya yang ditangkap dari gelombang bidang tertentu.Membiarkanpmenjadi rapat daya gelombang bidang (dalam W/m^2).JikaP_tmewakili daya (dalam Watt) pada terminal antena yang tersedia untuk penerima antena, maka:
Oleh karena itu, area efektif hanya mewakili berapa banyak daya yang ditangkap dari gelombang bidang dan dikirimkan oleh antena.Area ini memperhitungkan rugi-rugi intrinsik antena (rugi-rugi ohmik, rugi-rugi dielektrik, dll.).
Hubungan umum untuk bukaan efektif dalam hal penguatan antena puncak (G) dari antena apa pun diberikan oleh:
Bukaan efektif atau area efektif dapat diukur pada antena sebenarnya dengan membandingkannya dengan antena yang diketahui dengan bukaan efektif tertentu, atau dengan perhitungan menggunakan penguatan terukur dan persamaan di atas.
Bukaan efektif akan menjadi konsep yang berguna untuk menghitung daya yang diterima dari gelombang bidang.Untuk melihat cara kerjanya, 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 Friis.Persamaan 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 penurunan Persamaan Friis, pertimbangkan dua antena di ruang bebas (tidak ada penghalang di dekatnya) yang dipisahkan oleh jarakR:
Asumsikan bahwa （ ）Watt daya total dialirkan ke antena pemancar.Untuk saat ini, asumsikan antena pemancar bersifat omnidireksional, lossless, dan antena penerima berada pada medan jauh antena pemancar.Kemudian kepadatan dayap(dalam Watt per meter persegi) gelombang bidang yang datang pada antena penerima pada jarak tertentuRdari antena pemancar diberikan oleh:
Gambar 1. Antena Pemancar (Tx) dan Penerima (Rx) dipisahkan olehR.
Jika antena pemancar mempunyai penguatan antena searah dengan antena penerima yang diberikan oleh （ ） , maka persamaan rapat daya di atas menjadi:
Faktor penguatan dalam arah dan kerugian antena sebenarnya.Asumsikan sekarang bahwa antena penerima mempunyai bukaan efektif yang diberikan oleh（ ）.Maka daya yang diterima antena ini ( ) diberikan oleh:
Karena bukaan efektif untuk antena apa pun juga dapat dinyatakan sebagai:
Daya terima yang dihasilkan dapat dituliskan sebagai:
Persamaan1
Ini dikenal sebagai Formula Transmisi Friis.Ini menghubungkan kehilangan jalur ruang bebas, penguatan antena dan panjang gelombang dengan kekuatan yang diterima dan ditransmisikan.Ini adalah salah satu persamaan mendasar dalam teori antena, dan harus diingat (serta turunannya di atas).
Bentuk lain yang berguna dari Persamaan Transmisi Friis diberikan dalam Persamaan [2].Karena panjang gelombang dan frekuensi f dihubungkan dengan kecepatan cahaya c (lihat halaman pendahuluan frekuensi), kita mempunyai Rumus Transmisi Friis dalam hal frekuensi:
Persamaan2
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 disebut path loss.Dengan kata lain, Persamaan Transmisi Friis mengatakan bahwa kehilangan jalur lebih tinggi untuk frekuensi yang lebih tinggi.Pentingnya hasil dari Formula Transmisi Friis ini tidak dapat dilebih-lebihkan.Inilah sebabnya mengapa ponsel umumnya beroperasi pada frekuensi kurang dari 2 GHz.Mungkin terdapat lebih banyak spektrum frekuensi yang tersedia pada frekuensi yang lebih tinggi, namun kehilangan jalur 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 jalur akan terlalu tinggi untuk komunikasi jarak jauh - dan Anda memang benar.Pada frekuensi yang sangat tinggi (60 GHz kadang-kadang disebut sebagai wilayah mm (gelombang milimeter), kehilangan jalur sangat tinggi, sehingga hanya komunikasi point-to-point yang dimungkinkan.Hal ini terjadi ketika penerima dan pemancar berada di ruangan yang sama, dan saling berhadapan.Sebagai akibat lebih lanjut dari Formula Transmisi Friis, apakah menurut Anda operator telepon seluler senang dengan pita LTE (4G) baru, yang beroperasi pada 700MHz?Jawabannya adalah ya: ini adalah frekuensi yang lebih rendah daripada antena yang biasanya beroperasi, namun dari Persamaan [2], kita mencatat bahwa path loss 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", justru karena alasan ini.Catatan Tambahan: Di sisi lain, pembuat telepon seluler harus memasang antena dengan panjang gelombang lebih besar pada perangkat yang ringkas (frekuensi lebih rendah = panjang gelombang lebih besar), sehingga pekerjaan perancang antena menjadi sedikit lebih rumit!
Terakhir, jika polarisasi antena tidak cocok, daya yang diterima di atas dapat dikalikan dengan Polarization Loss Factor (PLF) untuk memperhitungkan ketidaksesuaian ini.Persamaan [2] di atas dapat diubah untuk menghasilkan Rumus Transmisi Friis yang digeneralisasi, yang mencakup ketidaksesuaian polarisasi:
Persamaan3
Waktu posting: 08 Januari 2024
