Berita - Pengenalan dan klasifikasi beberapa antena umum

1. Pengenalan Antena
Antena merupakan suatu struktur peralihan antara ruang bebas dan saluran transmisi, seperti terlihat pada Gambar 1. Saluran transmisi dapat berupa saluran koaksial atau tabung berongga (pandu gelombang), yang digunakan untuk mentransmisikan energi elektromagnetik dari suatu 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-ruang bebas antena)

Transmisi sistem antena pada mode transmisi Gambar 1 diwakili oleh ekuivalen Thevenin seperti ditunjukkan pada Gambar 2, dimana 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 penerapan praktisnya terdapat rugi-rugi konduktor-dielektrik akibat karakteristik saluran transmisi dan antena, serta rugi-rugi akibat pemantulan (mismatch) antara saluran transmisi dan antena. Mempertimbangkan impedansi internal sumber dan mengabaikan kerugian saluran transmisi dan refleksi (ketidakcocokan), daya maksimum diberikan ke antena dalam pencocokan konjugasi.

Gambar 2

Karena ketidaksesuaian antara saluran transmisi dan antena, gelombang pantulan dari antarmuka ditumpangkan dengan gelombang datang dari sumber ke antena untuk membentuk gelombang berdiri, yang mewakili konsentrasi dan penyimpanan energi dan merupakan perangkat resonansi yang khas. Pola gelombang berdiri yang khas ditunjukkan oleh garis putus-putus pada Gambar 2. Jika sistem antena tidak dirancang dengan benar, saluran transmisi sebagian besar dapat bertindak sebagai elemen penyimpan energi, bukan sebagai pemandu gelombang dan perangkat transmisi energi.
Kerugian yang disebabkan oleh saluran transmisi, antena dan gelombang berdiri tidak diinginkan. Rugi-rugi saluran dapat diminimalkan dengan memilih jalur transmisi dengan rugi-rugi rendah, sedangkan rugi-rugi antena dapat dikurangi dengan mengurangi resistansi rugi-rugi yang diwakili oleh RL pada Gambar 2. Gelombang berdiri dapat dikurangi dan penyimpanan energi dalam saluran dapat diminimalkan dengan mencocokkan impedansinya. antena (beban) dengan impedansi karakteristik saluran.
Dalam sistem nirkabel, selain menerima atau mentransmisikan energi, antena biasanya diperlukan untuk meningkatkan energi radiasi ke arah tertentu dan menekan energi radiasi ke arah lain. Oleh karena itu, selain sebagai alat pendeteksi, antena juga harus digunakan sebagai alat penunjuk arah. Antena bisa dalam berbagai bentuk untuk memenuhi kebutuhan spesifik. Ini mungkin berupa kawat, bukaan, tambalan, rakitan elemen (array), reflektor, lensa, dll.

Dalam sistem komunikasi nirkabel, antena merupakan salah satu komponen terpenting. Desain antena yang baik dapat mengurangi kebutuhan sistem dan meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan. Contoh klasiknya adalah televisi, dimana penerimaan siaran dapat ditingkatkan dengan menggunakan antena berkinerja tinggi. Antena bagi sistem komunikasi sama seperti 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, gedung, kapal, pesawat terbang, pesawat ruang angkasa, dll. Bentuk antena kawat bermacam-macam, seperti garis lurus (dipol), loop, spiral, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Antena loop tidak hanya harus berbentuk lingkaran. Bentuknya bisa persegi panjang, persegi, oval, atau bentuk lainnya. Antena melingkar adalah yang paling umum karena strukturnya yang sederhana.

Gambar 3

2. Antena Bukaan
Antena aperture memainkan peran yang lebih besar karena meningkatnya permintaan akan bentuk antena yang lebih kompleks dan pemanfaatan frekuensi yang lebih tinggi. Beberapa bentuk antena bukaan (antena piramida, kerucut, dan persegi panjang) ditunjukkan pada Gambar 4. Antena jenis ini sangat berguna untuk aplikasi pesawat terbang dan pesawat ruang angkasa karena dapat dipasang dengan nyaman di kulit terluar pesawat terbang atau pesawat ruang angkasa. Selain itu, mereka dapat ditutup dengan lapisan bahan dielektrik untuk melindunginya dari lingkungan yang keras.

Gambar 4

3. Antena mikrostrip
Antena mikrostrip menjadi sangat populer pada tahun 1970an, terutama untuk aplikasi satelit. Antena terdiri dari substrat dielektrik dan patch logam. Patch logam dapat memiliki berbagai bentuk, dan antena patch persegi panjang yang ditunjukkan pada Gambar 5 adalah yang paling umum. Antena mikrostrip memiliki profil yang rendah, cocok untuk permukaan planar dan non-planar, pembuatannya sederhana dan murah, memiliki ketahanan yang tinggi bila dipasang pada permukaan yang kaku, dan kompatibel dengan desain MMIC. Mereka dapat dipasang di permukaan pesawat terbang, pesawat ruang angkasa, satelit, rudal, mobil, dan bahkan perangkat seluler dan dapat dirancang secara sesuai.

Gambar 5

4. Antena Susunan
Karakteristik radiasi yang dibutuhkan oleh banyak aplikasi mungkin tidak dapat dicapai oleh satu elemen antena saja. Susunan antena dapat membuat radiasi dari elemen yang disintesis menghasilkan radiasi maksimum dalam satu atau lebih arah tertentu, contoh tipikal ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar 6

5. Antena Reflektor
Keberhasilan eksplorasi ruang angkasa juga menyebabkan pesatnya perkembangan teori antena. Karena kebutuhan akan komunikasi jarak sangat jauh, antena dengan gain yang sangat tinggi harus digunakan untuk mengirim dan menerima sinyal yang jaraknya jutaan mil. Dalam aplikasi ini, bentuk antena yang umum adalah antena parabola yang ditunjukkan pada Gambar 7. Antena jenis ini memiliki diameter 305 meter atau lebih, dan ukuran sebesar itu diperlukan untuk mencapai gain tinggi yang diperlukan untuk mengirim atau menerima sinyal jutaan mil jauhnya. Bentuk reflektor lainnya adalah reflektor sudut, seperti terlihat pada Gambar 7 (c).

Gambar 7

6. Antena Lensa
Lensa terutama digunakan untuk mengkolimasi energi yang tersebar untuk mencegahnya menyebar ke arah radiasi yang tidak diinginkan. Dengan mengubah geometri lensa secara tepat dan memilih bahan yang tepat, mereka dapat mengubah berbagai bentuk energi divergen menjadi gelombang bidang. Mereka dapat digunakan di 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.