Direktivitas adalah parameter antena fundamental. Ini adalah ukuran seberapa baik 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 asli. Pola radiasi yang dinormalisasi dikurangi besarnya sedemikian rupa sehingga nilai maksimum pola radiasi sama dengan 1. (Yang terbesar adalah persamaan [1] dari "F"). Secara matematis, rumus untuk arah (tipe "D") ditulis sebagai:
Persamaan arah ini mungkin tampak rumit. Namun, pola radiasi molekul memiliki nilai yang sangat besar. Penyebutnya mewakili daya rata-rata yang dipancarkan ke segala arah. Persamaan tersebut kemudian merupakan ukuran daya radiasi puncak dibagi dengan rata-rata. Ini memberikan direktivitas antena.
Paradigma arah
Sebagai contoh, perhatikan dua persamaan berikut untuk pola radiasi dari 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 bukanlah fungsi dari azimut. (Pola radiasi azimut tetap tidak berubah). Pola radiasi antena pertama kurang terarah dibandingkan pola radiasi antena kedua. Oleh karena itu, kita memperkirakan direktivitas antena pertama akan lebih rendah.
Gambar 1. Diagram pola radiasi antena. Apakah memiliki arah pancaran yang tinggi?
Dengan menggunakan rumus [1], kita dapat menghitung bahwa antena memiliki direktivitas yang lebih tinggi. Untuk memeriksa pemahaman Anda, pikirkan Gambar 1 dan apa itu direktivitas. Kemudian tentukan antena mana yang memiliki direktivitas lebih tinggi tanpa menggunakan matematika.
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 pengarahan berarti antena yang lebih terfokus atau terarah. Ini berarti bahwa antena penerima 2 memiliki daya pengarahan puncak 2,707 kali lipat dibandingkan antena omnidirectional. Antena 1 akan mendapatkan daya 1,273 kali lipat dari antena omnidirectional. Antena omnidirectional digunakan sebagai referensi umum meskipun tidak ada antena isotropik yang ada.
Antena telepon seluler sebaiknya memiliki direktivitas rendah karena sinyal dapat datang dari segala arah. Sebaliknya, antena parabola memiliki direktivitas tinggi. Antena parabola menerima sinyal dari arah tetap. Sebagai contoh, jika Anda mendapatkan antena TV satelit, perusahaan akan memberi tahu Anda ke mana harus mengarahkannya dan antena tersebut akan menerima sinyal yang diinginkan.
Kita akanakhiri dengan daftar jenis antena dan arah pancarannya. Ini akan memberi Anda gambaran tentang arah pancaran 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 tanduk 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 berbagai arah dalam satu arah, maka Anda harus merancang antena dengan direktivitas rendah. Contoh aplikasi untuk antena dengan direktivitas rendah meliputi radio mobil, telepon seluler, dan akses internet nirkabel komputer. Sebaliknya, jika Anda melakukan penginderaan jarak jauh atau transfer daya yang ditargetkan, maka antena dengan direktivitas tinggi akan dibutuhkan. Antena dengan direktivitas tinggi akan memaksimalkan transfer daya dari arah yang diinginkan dan mengurangi sinyal dari arah yang tidak diinginkan.
Misalkan kita menginginkan antena dengan direktivitas rendah. Bagaimana cara kita melakukannya?
Aturan umum dalam teori antena adalah Anda membutuhkan antena yang berukuran kecil secara elektrik untuk menghasilkan direktivitas rendah. Artinya, jika Anda menggunakan antena dengan ukuran total 0,25 - 0,5 panjang gelombang, maka Anda akan meminimalkan direktivitasnya. Antena dipol setengah gelombang atau antena slot setengah panjang gelombang biasanya memiliki direktivitas kurang dari 3 dB. Ini adalah direktivitas terendah yang dapat Anda peroleh dalam praktiknya.
Pada akhirnya, kita tidak dapat membuat antena yang lebih kecil dari seperempat panjang gelombang tanpa mengurangi efisiensi antena dan bandwidth antena. Efisiensi antena dan bandwidth antena akan dibahas di bab-bab selanjutnya.
Untuk antena dengan direktivitas tinggi, kita membutuhkan antena dengan berbagai ukuran panjang gelombang. Misalnya, antena parabola dan antena tanduk memiliki direktivitas tinggi. Hal ini sebagian karena panjangnya yang mencapai banyak panjang gelombang.
Mengapa demikian? Pada akhirnya, alasannya berkaitan dengan sifat-sifat transformasi Fourier. Ketika Anda mengambil transformasi Fourier dari pulsa pendek, Anda mendapatkan spektrum yang lebar. Analogi ini tidak ada 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 lebar (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
