Direktivitas adalah parameter fundamental antena. Ini adalah ukuran pola radiasi antena terarah. Antena yang memancarkan radiasi secara merata ke segala arah akan memiliki direktivitas sama dengan 1. (Ini setara dengan nol desibel -0 dB).
Fungsi koordinat bola dapat ditulis sebagai pola radiasi yang dinormalisasi:
[Persamaan 1]
Pola radiasi yang dinormalisasi memiliki bentuk yang sama dengan pola radiasi aslinya. Pola radiasi yang dinormalisasi dikurangi besarnya sehingga nilai maksimum pola radiasi sama dengan 1. (Nilai terbesar adalah persamaan [1] "F"). Secara matematis, rumus untuk arah (tipe "D") ditulis sebagai:
Persamaan arah ini mungkin tampak rumit. Namun, pola radiasi molekul memiliki nilai yang paling penting. Penyebutnya mewakili daya rata-rata yang terpancar ke segala arah. Persamaan ini kemudian merupakan ukuran daya puncak yang terpancar dibagi dengan rata-rata. Ini menghasilkan direktivitas antena.
Paradigma terarah
Sebagai contoh, perhatikan dua persamaan berikut untuk pola radiasi dua antena.
Antena 1
Antena 2
Pola radiasi ini diplot pada Gambar 1. Harap dicatat bahwa mode radiasi hanya merupakan fungsi dari sudut polar theta(θ). Pola radiasi bukan fungsi azimut. (Pola radiasi azimut tetap tidak berubah). Pola radiasi antena pertama kurang terarah dibandingkan pola radiasi antena kedua. Oleh karena itu, kami memperkirakan direktivitasnya akan lebih rendah untuk antena pertama.
Gambar 1. Diagram pola radiasi antena. Apakah memiliki arah yang tinggi?
Dengan menggunakan rumus [1], kita dapat menghitung bahwa antena memiliki direktivitas yang lebih tinggi. Untuk memeriksa pemahaman Anda, perhatikan Gambar 1 dan apa itu direktivitas. Kemudian, tentukan antena mana yang memiliki direktivitas lebih tinggi tanpa menggunakan rumus matematika apa pun.
Hasil perhitungan arah, menggunakan rumus [1]:
Perhitungan antena terarah 1, 1,273 (1,05 dB).
Perhitungan antena terarah 2, 2,707 (4,32 dB).
Peningkatan direktivitas berarti antena yang lebih terfokus atau terarah. Ini berarti antena penerima 2 memiliki daya direktivitas puncak 2,707 kali lebih besar daripada antena omnidirectional. Antena 1 akan mendapatkan daya 1,273 kali lebih besar daripada antena omnidirectional. Antena omnidirectional digunakan sebagai referensi umum meskipun tidak ada antena isotropik.
Antena ponsel sebaiknya memiliki direktivitas rendah karena sinyal dapat datang dari segala arah. Sebaliknya, antena parabola memiliki direktivitas tinggi. Parabola menerima sinyal dari arah yang tetap. Misalnya, jika Anda membeli parabola TV satelit, perusahaan akan memberi tahu Anda ke mana harus mengarahkannya dan parabola akan menerima sinyal yang diinginkan.
Kami akan mengakhiri dengan daftar jenis antena dan direktivitasnya. Ini akan memberi Anda gambaran tentang direktivitas apa yang umum.
Jenis antena Direktivitas tipikal Direktivitas tipikal [desibel] (dB)
Antena dipol pendek 1,5 1,76
Antena dipol setengah gelombang 1,64 2,15
Patch (antena mikrostrip) 3,2-6,3 5-8
Antena klakson 10-100 10-20
Antena parabola 10-10.000 10-40
Seperti yang ditunjukkan data di atas, direktivitas antena sangat bervariasi. Oleh karena itu, penting untuk memahami direktivitas saat memilih antena terbaik untuk aplikasi spesifik Anda. Jika Anda perlu mengirim atau menerima energi dari beberapa arah dalam satu arah, Anda harus merancang antena dengan direktivitas rendah. Contoh aplikasi antena direktivitas rendah antara lain radio mobil, ponsel, dan akses internet nirkabel komputer. Sebaliknya, jika Anda melakukan penginderaan jarak jauh atau transfer daya terarah, maka antena yang sangat terarah akan dibutuhkan. Antena yang sangat terarah akan memaksimalkan transfer daya dari arah yang diinginkan dan mengurangi sinyal dari arah yang tidak diinginkan.
Misalkan kita menginginkan antena dengan direktivitas rendah. Bagaimana caranya?
Aturan umum teori antena adalah Anda membutuhkan antena yang secara elektrik kecil untuk menghasilkan direktivitas rendah. Artinya, jika Anda menggunakan antena dengan ukuran total 0,25-0,5 panjang gelombang, maka Anda akan meminimalkan direktivitas. Antena dipol setengah gelombang atau antena slot setengah panjang gelombang biasanya memiliki direktivitas kurang dari 3 dB. Ini merupakan direktivitas terendah yang bisa Anda dapatkan dalam praktik.
Pada akhirnya, kita tidak dapat membuat antena yang lebih kecil dari seperempat panjang gelombang tanpa mengurangi efisiensi dan lebar pita antena. Efisiensi dan lebar pita antena akan dibahas di bab-bab selanjutnya.
Untuk antena dengan direktivitas tinggi, kita membutuhkan antena dengan berbagai ukuran panjang gelombang. Antena parabola dan antena horn memiliki direktivitas tinggi. Hal ini sebagian disebabkan oleh panjang gelombangnya yang beragam.
Mengapa demikian? Pada akhirnya, alasannya berkaitan dengan sifat-sifat transformasi Fourier. Ketika Anda mengambil transformasi Fourier dari pulsa pendek, Anda mendapatkan spektrum yang luas. Analogi ini tidak berlaku dalam menentukan pola radiasi antena. Pola radiasi dapat dianggap sebagai transformasi Fourier dari distribusi arus atau tegangan di sepanjang antena. Oleh karena itu, antena kecil memiliki pola radiasi yang luas (dan direktivitas rendah). Antena dengan distribusi tegangan atau arus seragam yang besar memiliki pola yang sangat terarah (dan direktivitas tinggi).
E-mail:info@rf-miso.com
Telepon: 0086-028-82695327
Situs web: www.rf-miso.com
Waktu posting: 07-Nov-2023
