1. Pengantar Antena
Antena adalah struktur transisi antara ruang bebas dan saluran transmisi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Saluran transmisi dapat berupa saluran koaksial atau tabung berongga (pandu gelombang), yang digunakan untuk mengirimkan energi elektromagnetik dari sumber ke antena, atau dari antena ke penerima. Yang pertama adalah antena pemancar, dan yang kedua adalah antena penerima.
Gambar 1. Jalur transmisi energi elektromagnetik (sumber-saluran transmisi-antena-ruang bebas)
Transmisi sistem antena dalam mode transmisi pada Gambar 1 diwakili oleh ekuivalen Thevenin seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, di mana sumber diwakili oleh generator sinyal ideal, saluran transmisi diwakili oleh saluran dengan impedansi karakteristik Zc, dan antena diwakili oleh beban ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Resistansi beban RL mewakili kerugian konduksi dan dielektrik yang terkait dengan struktur antena, sedangkan Rr mewakili resistansi radiasi antena, dan reaktansi XA digunakan untuk mewakili bagian imajiner dari impedansi yang terkait dengan radiasi antena. Dalam kondisi ideal, semua energi yang dihasilkan oleh sumber sinyal harus ditransfer ke resistansi radiasi Rr, yang digunakan untuk mewakili kemampuan radiasi antena. Namun, dalam aplikasi praktis, terdapat kerugian konduktor-dielektrik karena karakteristik saluran transmisi dan antena, serta kerugian yang disebabkan oleh refleksi (ketidaksesuaian) antara saluran transmisi dan antena. Dengan mempertimbangkan impedansi internal sumber dan mengabaikan kerugian saluran transmisi dan refleksi (ketidaksesuaian), daya maksimum diberikan ke antena pada pencocokan konjugat.
Gambar 2
Karena ketidaksesuaian antara saluran transmisi dan antena, gelombang pantul dari antarmuka ditumpangkan dengan gelombang datang dari sumber ke antena untuk membentuk gelombang berdiri, yang mewakili konsentrasi dan penyimpanan energi dan merupakan perangkat resonansi tipikal. Pola gelombang berdiri tipikal ditunjukkan oleh garis putus-putus pada Gambar 2. Jika sistem antena tidak dirancang dengan benar, saluran transmisi dapat bertindak sebagai elemen penyimpanan energi dalam skala besar, alih-alih sebagai pandu gelombang dan perangkat transmisi energi.
Kerugian yang disebabkan oleh saluran transmisi, antena, dan gelombang berdiri tidak diinginkan. Kerugian saluran dapat diminimalkan dengan memilih saluran transmisi dengan kerugian rendah, sedangkan kerugian antena dapat dikurangi dengan mengurangi resistansi kerugian yang diwakili oleh RL pada Gambar 2. Gelombang berdiri dapat dikurangi dan penyimpanan energi dalam saluran dapat diminimalkan dengan mencocokkan impedansi antena (beban) dengan impedansi karakteristik saluran.
Dalam sistem nirkabel, selain menerima atau mengirimkan energi, antena biasanya diperlukan untuk meningkatkan energi yang dipancarkan ke arah tertentu dan menekan energi yang dipancarkan ke arah lain. Oleh karena itu, selain sebagai perangkat deteksi, antena juga harus digunakan sebagai perangkat pengarah. Antena dapat berbentuk berbagai macam untuk memenuhi kebutuhan spesifik. Bentuknya bisa berupa kawat, apertur, patch, susunan elemen (array), reflektor, lensa, dan lain sebagainya.
Dalam sistem komunikasi nirkabel, antena merupakan salah satu komponen yang paling penting. Desain antena yang baik dapat mengurangi kebutuhan sistem dan meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan. Contoh klasiknya adalah televisi, di mana penerimaan siaran dapat ditingkatkan dengan menggunakan antena berkinerja tinggi. Antena bagi sistem komunikasi sama pentingnya dengan mata bagi manusia.
2. Klasifikasi Antena
1. Antena Kawat
Antena kawat adalah salah satu jenis antena yang paling umum karena ditemukan hampir di mana-mana - mobil, bangunan, kapal, pesawat terbang, pesawat ruang angkasa, dll. Ada berbagai bentuk antena kawat, seperti garis lurus (dipol), lingkaran, spiral, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Antena lingkaran tidak harus berbentuk lingkaran saja. Bentuknya bisa persegi panjang, persegi, oval, atau bentuk lainnya. Antena lingkaran adalah yang paling umum karena strukturnya yang sederhana.
Gambar 3
2. Antena Apertur
Antena apertur memainkan peran yang lebih besar karena meningkatnya permintaan akan bentuk antena yang lebih kompleks dan pemanfaatan frekuensi yang lebih tinggi. Beberapa bentuk antena apertur (antena piramidal, kerucut, dan tanduk persegi panjang) ditunjukkan pada Gambar 4. Jenis antena ini sangat berguna untuk aplikasi pesawat terbang dan pesawat ruang angkasa karena dapat dipasang dengan sangat mudah pada cangkang luar pesawat terbang atau pesawat ruang angkasa. Selain itu, antena ini dapat dilapisi dengan lapisan material dielektrik untuk melindunginya dari lingkungan yang keras.
Gambar 4
3. Antena mikrostrip
Antena mikrostrip menjadi sangat populer pada tahun 1970-an, terutama untuk aplikasi satelit. Antena ini terdiri dari substrat dielektrik dan patch logam. Patch logam dapat memiliki banyak bentuk berbeda, dan antena patch persegi panjang yang ditunjukkan pada Gambar 5 adalah yang paling umum. Antena mikrostrip memiliki profil rendah, cocok untuk permukaan planar dan non-planar, mudah dan murah untuk diproduksi, memiliki ketahanan tinggi saat dipasang pada permukaan yang kaku, dan kompatibel dengan desain MMIC. Antena ini dapat dipasang pada permukaan pesawat terbang, pesawat ruang angkasa, satelit, rudal, mobil, dan bahkan perangkat seluler serta dapat dirancang secara konformal.
Gambar 5
4. Antena Susunan
Karakteristik radiasi yang dibutuhkan oleh banyak aplikasi mungkin tidak dapat dicapai hanya dengan satu elemen antena. Susunan antena dapat membuat radiasi dari elemen-elemen tersebut disintesis untuk menghasilkan radiasi maksimum dalam satu atau lebih arah tertentu, contoh tipikalnya ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6
5. Antena Reflektor
Keberhasilan eksplorasi ruang angkasa juga telah menyebabkan perkembangan pesat teori antena. Karena kebutuhan akan komunikasi jarak sangat jauh, antena dengan penguatan sangat tinggi harus digunakan untuk mengirim dan menerima sinyal jutaan mil jauhnya. Dalam aplikasi ini, bentuk antena yang umum adalah antena parabola seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7. Jenis antena ini memiliki diameter 305 meter atau lebih, dan ukuran yang besar tersebut diperlukan untuk mencapai penguatan tinggi yang dibutuhkan untuk mengirim atau menerima sinyal jutaan mil jauhnya. Bentuk reflektor lainnya adalah reflektor sudut, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7 (c).
Gambar 7
6. Antena Lensa
Lensa terutama digunakan untuk mengkolimasi energi hamburan yang datang agar mencegahnya menyebar ke arah radiasi yang tidak diinginkan. Dengan mengubah geometri lensa secara tepat dan memilih material yang sesuai, lensa dapat mengubah berbagai bentuk energi divergen menjadi gelombang bidang. Lensa dapat digunakan dalam sebagian besar aplikasi seperti antena reflektor parabola, terutama pada frekuensi yang lebih tinggi, dan ukuran serta beratnya menjadi sangat besar pada frekuensi yang lebih rendah. Antena lensa diklasifikasikan menurut bahan konstruksi atau bentuk geometrisnya, beberapa di antaranya ditunjukkan pada Gambar 8.
Gambar 8
Untuk mempelajari lebih lanjut tentang antena, silakan kunjungi:
Waktu posting: 19 Juli 2024
