Dibidang elektronika definisi antena adalah transformator /struktur
transmisi antara gelombang terbimbing (saluran transmisi) dengan
gelombang ruang bebas atau sebaliknya. Sekarang antena adalah salah satu
elemen penting yang harus ada pada sebuah teleskop radio, TV, radar,
dan semua alat komunikasi lainnya yang menggunakan sinyal. Sebuah antena
adalah bagian vital dari suatu pemancar atau penerima yang berfungsi
untuk menyalurkan sinyal radio ke udara. Bentuk antena bermacam macam
sesuai dengan desain, pola penyebaran dan frekuensi serta gain. Panjang
antena secara efektif adalah panjang gelombang frekuensi radio yang
dipancarkannya. Antena setengah gelombang adalah sangat poluler karena
mudah dibuat dan mampu memancarkan gelombang radio secara efektif.
Fungsi antena adalah untuk mengubah sinyal listrik menjadi
sinyal elektromagnetik, lalu meradiasikannya (pelepasan energi
elektromagnetik ke udara atau ruang bebas). Dan sebaliknya, antena juga
dapat berfungsi untuk menerima sinyal elektromagnetik (penerima energi
elektromagnetik dari ruang bebas) dan mengubahnya menjadi sinyal
listrik. Pada radar atau sistem komunikasi satelit, sering dijumpai
sebuah antena yang melakukan kedua fungsi (peradiasi dan penerima)
sekaligus. Namun, pada sebuah teleskop radio, antena hanya menjalankan
fungsi penerima saja.
Antena dibagi menjadi dua, yaitu antena kawat dan antena solid.
Antena kawat contohnya seperti antena dipole, antena monopole, antena
yagi, antena helix, dan antena grid. Sedangkan antena solid contohnya
adalah antena parabola, antena horn, dan antena microstrip/patch.
I.
Antena Kawat
1. Antena Dipole
Antena dipole adalah antena radio yang dapat dibuat dari kabel sederhana, dengan pengisi berada di tengah elemen
driven.
Antena ini terdiri dari dua buah logam konduktor atau kabel,
berorientasi sejajar dan kolinier dengan lainya (segaris dengan yang
lainya), dengan sela kecil di tengahnya.
Karakteristik dari antena dipole antara lain adalah sebagai berikut :
- Omnidirectional, yaitu memancarkan dan menerima gelombang secara merata pada sudut tertentu.
- Perolehan yang rendah. Karena gelombang yang dipancarkan merata ke
berbagai arah, menyebabkan daya yang dipancarkan terdistribusi sama
besar, sehingga nilai daya tersebut tidak sebesar apabila gelombang
dipancarkan pada arah tertentu saja.
- Tidak memerlukan ground plane.
2.
Antena Monopole
Antena monopole adalah jenis antena radio yang dibentuk dari satu setengah dari antena dipole dengan
ground plane. Jika
ground plane cukup besar, monopole berfungsi sama seperti dipole. Bagaimanapun, antena monopole memiliki
directive gain yang lebih besar dari antena dipole, dengan impedansi input yang kecil menghasilkan efisiensi yang kecil juga.
Antena monopole banyak digunakan untuk :
– Siaran komersial pada AM-band (500-1500 KHz)
– Pelayanan komunikasi
land mobile
Antena monopole terdiri dari 1/2 antena dipole yang diletakkan di
atas bumi (biasanya di menara) dengan menggunakan 1/4 panjang gelombang (
quarter wave antenna). Resistansi radiasi ideal = 36,56 W.
3.
Antena Yagi
Antena yagi adalah salah satu jenis antena radio atau televisi yang
diciptakan oleh Hidetsugu Yagi. Antena ini bersifat direksional, yaitu
menambah gain hanya pada salah satu arahnya. Sisi antena yang berada di
belakang reflektor memiliki
gain yang lebih kecil daripada di depan direktor.
Antenna yagi terdiri dari tiga bagian, yaitu:
– Driven adalah titik catu dari kabel antena, biasanya panjang fisik
driven adalah setengah panjang gelombang (0,5 λ) dari frekuensi radio yang dipancarkan atau diterima.
– Reflektor adalah bagian belakang antenna yang berfungsi
sebagai pemantul sinyal,dengan panjang fisik lebih panjang daripada
driven. Panjang biasanya adalah 0,55 λ (panjang gelombang).
– Direktor adalah bagian pengarah antena, ukurannya sedikit
lebih pendek daripada driven. Penambahan batang direktor akan menambah
gain antena, namun akan membuat pola pengarahan antena menjadi lebih
sempit. Semakin banyak jumlah direktor, maka semakin sempit arahnya.
–
Boom adalah bagian ditempatkanya
driven, reflektor, dan direktor.
Boom berbentuk sebatang logam atau kayu yang panjangnya sepanjang antena itu.
Antena yagi, juga memiliki spasi (jarak) antara elemen. Jaraknya umumnya sama, yaitu 0.1 λ dari frekuensi.
4. Antena Helix
Antena Helix terdiri dari konduktor tunggal atau multi konduktor
terbuka yang berbentuk Helix. Antena Helix merupakan antena yang
mempunyai bentuk tiga dimensi. Bentuk dari antena Helix menyerupai per
atau pegas dan diameter lilitan serta jarak antar lilitan berukuran
tertentu.
Antena Helix dapat dioperasikan dalam dua mode, yaitu mode transmisi (
transmission mode) dan mode radiasi (
radiation mode).
Mode transmisi digunakan untuk menjelaskan bagaimana gelombang
elektromagnetik dioperasikan sepanjang Helix dapat diasumsikan sebagai
saluran transmisi tak hingga atau
waveguide, dimana beberapa mode transmisi yang berbeda dapat dioperasikan.
Mode radiasi digunakan untuk mengetahui bentuk dari medan jauh (
far field pattern)
dari sebuah Helix. Pada mode radiasi dikenal dua macam mode, yaitu mode
axial dan mode normal. Masing-masing titik merepresentasikan satu buah
lilitan dari Helix, sementara jarak antara titik merepresentasikan jarak
antara lilitan pada antena Helix. Jumlah titik sumber isotropis analogi
dengan jumlah lilitan pada Helix.
Pola radiasi dari antena Helix diturunkan dengan menggunakan prinsip
pattern multiplication, dimana pola radiasi Helix merupakan produk dari semua titik sumber isotropis yang tersusun secara
array, sehingga disebut
array pattern atau
array factor (faktor array).
Dengan asumsi bahwa satu lilitan dari antena Helix mempunyai gelombang bejalan (
traveling wave)
yang seragam disepanjang antena, maka pola radiasi total dari antena
Helix dengan jumlah lilitan n merupakan produk dari faktor array dengan
pola radiasi satu lilitan Helix.
5.
Antena Grid
Antena grid adalah antena
outdoor yang biasanya dipasang pada
hotspot
untuk jarak tembak sinyal yang cukup jauh sekitar 15 Km. Kekuatan
sinyal antena grid ini bisa dibanggakan, karena memiliki jangkauan
sinyal sekitar 15 – 45 Km asalkan pada posisi
loss (tidak ada hambatan).
Kelebihan dari antena grid antara lain sebagai berikut:
– Harga lebih murah dari antena omni
– Jarak sinyal lebih jauh
Sedangkan kerugian dari menggunakan antena grid yaitu:
– Daerah persebaran sinyal relatif lebih kecil dari pada antena omni yaitu sekitar 15 derajat.
– Sulit memasang agar mendapatkan sinyal yang bagus untuk jarak tembak sinyal yang sangat jauh.
Perbedaan pemasanganantena gridsecara horizontal dan vertikal sangat
berpengaruh pada bentuk penyebaran sinyal. Pada posisi vertikal sinyal
yang dipancarkan secara rapat, namun daya jangkaunya sangatlah jauh.
Sedangkan pemasanganantena gridsecara horizontal sinyal yang dipancarkan
menjadi lebih lebar namun dengan daya jangkaunya yang kurang dari daya
jangkau vertikal.
Apabila terdapat dua titik lokasi yang akan dihubungkan dengan
posisi antena grid horizontal dan vertikal, maka kemungkinan besar akan
terjadi tabrakan sinyal dan menjadi tidak terkoneksi. Hal tersebut
dikarenakan posisi antena gridyang berbeda sehingga menyebabkan
PowerLoss.
II.
Antena Solid
1. Antena Parabola
Antena parabola adalah sebuah antena berdaya jangkau tinggi yang
digunakan untuk komunikasi radio, televisi dan data dan juga untuk
radiolocation (RADAR), pada bagian UHF and SHF darispektrum gelombang
elektromagnetik. Panjang gelombang energi (radio) elektromagnetik yang
relatif pendek pada frekuensi-frekuensi ini menyebabkan ukuran yang
digunakan untuk antena parabola masih dalam ukuran yang masuk akal dalam
rangka tingginya unjuk kerja respons yang diinginkan baik untuk
menerima atau pun memancarkan sinyal. Antena parabola berbentuk seperti
piringan. Antena parabola dapat digunakan untuk mentransmisikan berbagai
data, seperti sinyal telepon, sinyal radio dan sinyal televisi, serta
beragam data lain yang dapat ditransmisikan melalui gelombang. Fungsi
antena parabola yang umum diketahui oleh masyarakat di Indonesia adalah
sebagai alat untuk menerima siaran televisi satelit.
Konfigurasi jaringan yang biasa digunakan oleh antena parabola adalah jaringan bintang (
star) dan jaringan jala (
mesh). Jaringan bintang disebut juga dengan
Point-to-Point. Model ini terdiri dari sejumlah stasiun
remote yang disambungkan ke stasiun HUB, umumnya digunakan untuk aplikasi yang menggunakan saluran besar,
Sedangkan jaringan jala setiap remote dapat berhubungan dengan remote
lainnya tanpa melalui HUB. Stasiun pengontrol utama berfungsi mengatur
pembentukan hubungan antar remote. Setelah itu hubungan komunikasi dapat
berjalan antar remote tanpa harus melewati HUB terlebih dahulu.
Jaringan jala atau mesh ini disebut juga dengan Point-to-Multipoint.
2.
Antena Horn
Antena horn digunakan dalam transmisi dan penerimaan sinyal RF
microwave, dan antena biasanya digunakan bersama dengan
feed waveguide. Antena horn sering digunakan sebagai standard badan, dan sebagai
feed
untuk antena parabola, serta digunakan sebagai antena RF. Salah satu
penggunaan tertentu dari antena horn itu sendiri adalah untuk sistem
radar jarak dekat, seperti yang digunakan untuk penegakan kecepatan
otomotif.
Ketika digunakan sebagai bagian dari reflektor parabola, horn
berorientasi pada permukaan reflektor, dan mampu memberikan penerangan
yang cukup bahkan dari permukaan tanpa membiarkan radiasi ketinggalan
reflektor. Dengan cara ini ia mampu memaksimalkan efisiensi dari antena
secara keseluruhan. Penggunaan antena horn juga meminimalkan respon
palsu dari antena reflektor parabola untuk sinyal yang tidak di lobus
utama.
Antena horn dapat dianggap sebagai transformator RF atau perbandingan impedansi antara pengumpan
waveguide dan ruang bebas yang memiliki impedansi 377 ohm. Meskipun
waveguide akan memancarkan tanpa antena horn, tapi dengan antena ini menjadi lebih efisien.
Nama antena horn berasal dari penampilannya yang khas. Bagian horn
dapat segi empat, rectangular, silindris atau mengerucut. Arah radiasi
maksimum sesuai dengan poros horn. Horndapat dengan mudah diberikan
input dengan waveguide, tetapi juga bisa diberikan input dengan kabel
coax dan peralihan yang benar.
Antena horn secara umum dipakai sebagai elemen aktif dalam antena
parabola. Horn tersebut mengarah pada pusat reflektor parabola.
Penggunaan horn, daripada antena dipole atau antena mana pun, di fokus
parabola meminimalisir kehilangan energi di sekitar pinggiran reflektor
parabola.
3.
Antena Microstrip/Patch
Antena
microstrip adalah suatu konduktor metal yang menempel di atas
ground plane yang diantaranya terdapat bahan dielektrik. Antena
microstrip
merupakan antena yang memiliki massa ringan, mudah untuk difabrikasi,
dengan sifatnya yang konformal sehingga dapat ditempatkan pada hampir
semua jenis permukaan dan ukurannya kecil dibandingkan dengan antena
jenis lain. Karena sifat yang dimilikinya, antena
microstrip
sangat sesuai dengan kebutuhan saat ini sehingga dapat diintegrasikan
dengan peralatan telekomunikasi lain yang berukuran kecil, akan tetapi
antenna
microstrip juga memiliki beberapa kekurangan yaitu
bandwidth yang sempit,
gain dan
directivity yang kecil, serta efisiensi rendah.
Antena
microstrip adalah salah satu jenis antena
wireless yang paling popular digunakan saat ini. Ada beberapa alasan kenapa antena
microstrip sangat terkenal, yaitu:
– Sangat mudah difabrikasi.
– Selaras dengan permukaan nonplanar.
– Sangat murah karena hanya dengan menggunakan papan cetak sirkuit.
– Fleksibel sehingga menghasilkan berbagai macam pola dan polarisasi yang berbeda.
– Strukturnya sangat kuat.
Dalam bentuk dasar, antena mikrostrip terdiri atas tiga lapisan, yaitu
patch pada bagian paling atas yang berfungsi sebagai radiator, substrat dielektrik pada bagian
patch, dan
ground plane pada bagian dasar antena.
Patch dan
gound plane umumnya dibuat material konduktur, misalnya tembaga. Untuk menyederhanakan analisis dan prediksi kerja,
patch biasanya berbentuk persegi, persegi panjang, lingkaran, segitiga, atau elips.
Antena mikrostrip memiliki karakterisitk-karakteristik berikut :
– Kemampuan mengadopsi teknologi
printed-circuit modern pembuatan antena mikrostrip dapat dikatakan cukup mudah, yaitu dengan cara
photolithographic. Cara ini mirip dengan mencetak PCB (
Printed Circuit Board) untuk aplikasi pada frekuensi tinggi.
– Kompatibel dengan desain modular. Penelitian dan
pengembangan beberapa tahun terakhir mempermudah proses integrasi antena
mikrostrip dengan piranti dngan
solid-state lainnya, seperti
amplifier, osilator, modulator, peradam,
switch, mixer,
dan sebagainya. Elemen-elemen tersebut dapat ditambahkan pada substrat
dielektrik tanpa memerlukan memerlukan proses yang sulit.
Memiliki fitur-fitur menarik. Antena mikrostrip memiliki ukuran lebih kecil, lebih ringan, dan
low profile. Proses pembuatannya juga relatif sederhana.
SUMBER :