Apa Itu Direktivitas Antena?
Jawaban singkat:Direktivitas antena menggambarkan seberapa kuat antena memusatkan daya pancaran ke arah tertentu dibandingkan dengan radiator isotropik ideal. Radiator isotropik memiliki direktivitas 1, atau 0 dBi.
Direktivitas yang lebih tinggi menghasilkan pola radiasi yang lebih sempit dan terfokus, sedangkan direktivitas yang lebih rendah memberikan cakupan sudut yang lebih luas. Direktivitas bergantung pada bentuk pola radiasi dan tidak termasuk kerugian antena.
Pola radiasi yang dinormalisasi dapat dinyatakan dalam koordinat bola sebagai:
Pola Radiasi yang Dinormalisasi
Rumus Arah Antena
Pola radiasi yang dinormalisasi memiliki bentuk yang sama dengan pola aslinya, tetapi nilai maksimumnya diskalakan menjadi 1. Direktifitas antena, ditulis sebagaiD, membandingkan intensitas radiasi maksimum dengan intensitas radiasi rata-rata di semua arah.
Penyebut persamaan tersebut mewakili pola total yang terintegrasi di atas sebuah bola. Membagi nilai puncak dengan rata-rata spasial ini menunjukkan seberapa kuat antena memusatkan energi ke arah utamanya.
Arah vs. Penguatan
Direktivitas hanya menggambarkan bagaimana pola radiasi terkonsentrasi. Penguatan antena juga memperhitungkan efisiensi radiasi, termasuk kerugian konduktif dan dielektrik.
Hubungannya adalahG = ηD, Di manaGadalah keuntungan,ηadalah efisiensi radiasi, danDadalah direktivitas. Antena tanpa rugi memiliki penguatan yang sama dengan direktivitasnya; pada antena nyata, penguatan biasanya lebih rendah. Kedua nilai tersebut umumnya dinyatakan dalam dBi bila mengacu pada radiator isotropik.
Contoh Perhitungan Arah Pancaran
Sebagai contoh, perhatikan dua persamaan berikut untuk pola radiasi dari dua antena.
Antena 1
Antena 2
Pola Radiasi dan Arah Pancaran
Pola-pola berikut bervariasi tergantung pada sudut polar.θdan diasumsikan tetap konstan terhadap azimut. Antena 1 menyebarkan radiasinya lebih luas, sedangkan Antena 2 memusatkan lebih banyak energi di sekitar arah utamanya.
Karena berkas utama yang lebih sempit mewakili konsentrasi daya radiasi yang lebih besar, Antena 2 diharapkan memiliki direktivitas yang lebih tinggi.
Gambar 1. Perbandingan dua pola radiasi yang dinormalisasi. Pola yang lebih terkonsentrasi memiliki direktivitas yang lebih tinggi.
Hasil Perhitungan Arah Pancaran
Menerapkan persamaan direktivitas pada dua pola contoh tersebut memberikan hasil:
- Antena 1:D = 1,273, atau 1,05 dBi
- Antena 2:D = 2,707, atau 4,32 dBi
Antena 2 memiliki direktivitas yang lebih tinggi karena radiasinya lebih terkonsentrasi di sekitar arah puncak. Radiator isotropik digunakan sebagai referensi 0 dBi meskipun itu adalah model ideal dan bukan antena fisik yang dapat direalisasikan.
Aplikasi dengan Arah Pancaran Cahaya Tinggi vs. Rendah
Antena dengan direktivitas rendahMemberikan jangkauan sudut yang luas dan berguna ketika sinyal dapat datang dari berbagai arah, seperti perangkat seluler, radio kendaraan, dan akses nirkabel umum.
Antena dengan pengarahan tinggiMemfokuskan energi ke dalam berkas yang lebih sempit. Perangkat ini lebih disukai untuk tautan satelit, radar, penginderaan jarak jauh, dan komunikasi titik-ke-titik di mana arah yang diinginkan diketahui.
Tabel di bawah ini menunjukkan perkiraan rentang pengarahan untuk beberapa jenis antena umum.
Nilai Direktivitas Antena Khas
| Jenis antena | Rasio pengarahan perkiraan | Direktivitas perkiraan (dBi) |
|---|---|---|
| Dipol pendek | 1.5 | 1,76 |
| Dipol setengah gelombang | 1,64 | 2.15 |
| Antena tempel | 3.2-6.3 | 5-8 |
| Antena tanduk | 10-100 | 10-20 |
| Antena parabola | 10-10.000 | 10-40 |
Nilai-nilai ini merupakan rentang representatif. Arah pancaran sebenarnya bergantung pada frekuensi, ukuran listrik, geometri, pencahayaan, dan kondisi pengoperasian.
Bagaimana Cara Mengukur Arah Pancaran Antena?
Direktivitas umumnya ditentukan dari pola radiasi yang terukur. Antena yang diuji dikarakterisasi berdasarkan azimut dan elevasi, dan data medan atau daya yang dihasilkan dinormalisasi untuk membuat pola tiga dimensi.
- Ukur tingkat radiasi relatif pada rentang sudut yang dibutuhkan.
- Identifikasi intensitas radiasi maksimum.
- Integrasikan pola radiasi di seluruh sudut ruang untuk mendapatkan rata-rata spasial.
- Bagilah intensitas puncak dengan intensitas rata-rata dan nyatakan hasilnya sebagai rasio atau dalam dBi.
Terkendalipengujian antenaMembantu mengurangi pantulan dan ketidakpastian pengukuran saat mengevaluasi pola radiasi, penguatan, polarisasi, dan direktivitas.
Bagaimana Ukuran Antena Mempengaruhi Arah Pancaran
Ukuran listrik sangat memengaruhi pola radiasi. Antena elemen tunggal yang kecil biasanya menghasilkan berkas yang lebar dan direktivitas yang relatif rendah. Meningkatkan bukaan efektif dalam panjang gelombang memungkinkan antena atau susunan antena untuk membentuk berkas yang lebih sempit dan mencapai direktivitas yang lebih tinggi.
- Arah pancaran yang lebih rendah:Berguna untuk cakupan area luas dan sinyal yang datang dari berbagai arah.
- Arah pancaran yang lebih tinggi:Berguna untuk tautan terfokus, peningkatan selektivitas sudut, dan penolakan sinyal di luar berkas utama.
Arah pancaran tidak hanya ditentukan oleh ukuran fisik saja. Geometri, distribusi arus, jarak dan fase susunan, iluminasi apertur, dan frekuensi operasi semuanya memengaruhi pola radiasi akhir.
Sinar yang lebih sempit umumnya berhubungan dengan direktivitas yang lebih tinggi, tetapi juga membutuhkan penunjuk dan penyelarasan yang lebih akurat. Untuk hubungan antara direktivitas, efisiensi, dan kinerja yang terealisasi, lihatefisiensi dan penguatan antena.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Secara sederhana, apa itu pengarahan antena?
Ini adalah ukuran seberapa kuat antena memusatkan radiasi ke satu arah dibandingkan dengan radiasi rata-rata ke semua arah.
Apakah pengarahan antena sama dengan penguatan?
Tidak. Direktivitas menggambarkan konsentrasi pola, sedangkan penguatan juga mencakup efisiensi radiasi. Hubungan keduanya adalah G = ηD.
Apa arti direktivitas 0 dBi?
Ini sesuai dengan radiator isotropik ideal dengan rasio direktivitas 1. Ini adalah referensi yang digunakan untuk menyatakan direktivitas dalam dBi.
Bagaimana cara meningkatkan pengarahan antena?
Direktivitas dapat ditingkatkan dengan memperbesar bukaan listrik efektif, menggunakan reflektor atau lensa, membentuk susunan dengan amplitudo dan fase yang terkontrol, atau memilih geometri yang menghasilkan berkas utama yang lebih sempit.
Apakah pengarahan yang lebih tinggi selalu berarti antena yang lebih baik?
Tidak. Direktivitas yang lebih tinggi bermanfaat ketika arah target diketahui, tetapi cakupan yang luas mungkin lebih penting untuk aplikasi seluler atau multidireksional. Pilihan yang tepat bergantung pada tautan, cakupan, bandwidth, efisiensi, dan persyaratan instalasi.
Untuk bantuan dalam memilih atau menguji antena untuk aplikasi Anda,hubungi RF MISOatau emailinfo@rf-miso.com.
Waktu posting: 07-Nov-2023
