Grafik Pengetahuan Antena

Antena adalah topik yang cukup luas, dan sulit untuk membahas setiap aspeknya dalam satu artikel, namun saya akan mencoba memberikan gambaran umum tentang berbagai aspek antena, terutama yang berkaitan dengan aplikasi seluler.

Apa itu antena?

Bagaimana karakteristik kinerja antena?

Model Radiasi

Penguatan Antena

Total Daya Radiasi (TRP)

Sensitivitas Isotropik Total (TIS)

Daya Radiasi Isotropik Efektif/Daya Radiasi Isotropik Setara (EIRP)

S11

Apa itu antena? Seperti yang telah diketahui, antena merupakan suatu alat yang mengubah energi listrik (sinyal listrik) menjadi gelombang elektromagnetik dan mentransmisikannya ke luar angkasa.

Bagaimana karakteristik kinerja antena?

Ada dua kriteria utama untuk mengevaluasi kinerja antena, sebagai berikut:

(a) Ia harus mengubah energi listrik menjadi energi elektromagnetik dengan meminimalkan kerugian sebanyak mungkin;

(b) Ia harus memancar ke arah yang diinginkan.

Beberapa metrik dapat digunakan untuk mengkarakterisasi kinerja antena, sebagai berikut:

Pola radiasi;

Total daya yang terpancar;

Sensitivitas isotropik total

Model Radiasi

Langkah pertama dalam memahami atau mengevaluasi kinerja antena adalah dengan memeriksa pola radiasi antena. Dalam kebanyakan kasus, energi listrik mengalir sepanjang jalur yang telah ditentukan—biasanya kabel tembaga atau jejak tembaga pada papan sirkuit tercetak—tetapi setelah energi tersebut diubah menjadi gelombang elektromagnetik, energi tersebut merambat ke segala arah. Bergantung pada bagaimana kita mendesain antena, gelombang elektromagnetik merambat ke berbagai arah melalui udara. Antena memancarkan energi kuat pada arah tertentu, energi minimal pada arah lain, dan energi sedang pada arah lain; pola transmisi energi ini disebut “pola radiasi”. (Untuk contoh pola radiasi yang lebih praktis, lihat http://rcexplorer.se/educational/gain/gain.html.) Berikut ini hanyalah beberapa contoh kemungkinan pola radiasi. Faktanya, Anda dapat membayangkan variasi pola berbeda yang hampir tak terbatas. Tujuan dari desain antena adalah untuk memastikan bahwa, selama konversi dari energi listrik ke energi elektromagnetik, antena mentransmisikan energi persis seperti yang dimaksudkan, tanpa kehilangan energi.

Pada kenyataannya, sinyal merambat dalam arah tiga dimensi, seperti yang diilustrasikan pada Gambar (b). Namun, menggambarkan pola perambatan energi dalam ruang tiga dimensi tidak selalu mudah, dan memperkirakan pola-pola ini secara kuantitatif terkadang bisa menjadi tantangan tersendiri. Oleh karena itu, dalam banyak kasus, kita mengiris pola 3D sepanjang bidang dua dimensi tertentu, seperti yang ditunjukkan pada Gambar (c) dan (d).

Penguatan Antena (G)

Saya yakin “penguatan antena” adalah istilah yang menyesatkan karena

(a) Ketika kita mendengar istilah “penguatan”, kita biasanya berasumsi bahwa “perangkat ini memperkuat sinyal, menyebabkannya menghasilkan lebih banyak energi.” Namun tidak demikian halnya dengan antena. Kebanyakan antena adalah “perangkat pasif” yang tidak memperkuat apapun.

(b) Jika kita mempertimbangkan penguatan, semakin tinggi penguatan, semakin tinggi total energi yang dipancarkan perangkat. Namun, hal ini mungkin tidak berlaku pada antena. Penguatan antena yang lebih tinggi mungkin berarti “lebih banyak energi yang ditransmisikan ke arah tertentu”, namun tidak berarti “lebih banyak energi total yang dipancarkan oleh perangkat”. Penguatan antena didefinisikan sebagai rasio daya yang dipancarkan dalam arah tertentu dengan daya pada titik referensi. Biasanya dinyatakan dalam dB, dBi, atau dBD. Ini berfungsi sebagai indikator “seberapa efisien antena mentransmisikan energi ke arah tertentu.” Konsep dasarnya dapat dijelaskan sebagai berikut:

Mengingat variabilitas struktur dan material antena, konfigurasi pencocokan tunggal belum tentu menghasilkan kinerja terbaik di semua sampel antena. Untuk mengatasi masalah ini, industri telah memperkenalkan konsep rangkaian pencocokan yang dapat disetel secara dinamis. Ide dasarnya adalah sebagai berikut: Misalkan kita membangun rangkaian pencocokan menggunakan induktor variabel dan kapasitor variabel. Komponen variabel ini tidak boleh seperti yang dapat Anda beli dari toko peralatan elektronik setempat dan disetel secara manual dengan memutar kenop. Sebaliknya, semuanya harus dikontrol secara elektronik sehingga sirkuit dapat beroperasi tanpa campur tangan manusia. Tantangannya sekarang adalah menemukan (atau mengembangkan) induktor dan kapasitor variabel. Perangkat variabel ini harus beroperasi dengan konsumsi energi (tegangan dan arus) minimal. Kapasitor variabel lebih mudah ditemukan daripada induktor variabel.