Antena atau antena dalam teknik radio adalah suatu spesialisasi transduser , dirancang oleh serangkaian konduktor yang dihubungkan secara elektrik ke pemancar atau penerima. Fungsi utama antena adalah untuk mengirimkan & menerima gelombang radio secara merata di semua arah horizontal. Antena tersedia dalam berbagai jenis dan bentuk. Antena kecil dapat ditemukan di atap rumah untuk menonton TV dan antena besar menangkap sinyal dari berbagai satelit yang jaraknya jutaan mil. Antena bergerak secara vertikal & horizontal untuk menangkap & mengirimkan sinyal. Ada berbagai jenis antena tersedia seperti aperture, wire, lens, reflektor, microstrip, log periodik, array, dan masih banyak lagi. Artikel ini membahas gambaran umum tentang antena mikrostrip .
Pengertian Antena Mikrostrip
Antena yang dibentuk hanya dengan mengetsa sepotong bahan konduktif di atas permukaan dielektrik disebut antena mikrostrip atau antena patch. Pada bidang dasar antena mikrostrip ini dipasang material dielektrik, dimana bidang ini menopang seluruh struktur. Selain itu eksitasi pada antena ini dapat diberikan dengan feed line yang dihubungkan dengan patch. Umumnya antena ini dianggap sebagai antena low-profile yang digunakan dalam aplikasi frekuensi gelombang mikro yang memiliki frekuensi di atas 100 MHz.
Micro-strip/patch antena dapat dipilih berbentuk persegi panjang, persegi, elips & melingkar untuk kemudahan analisis dan fabrikasi. Beberapa antena mikrostrip tidak menggunakan substrat dielektrik tetapi dibuat dengan potongan logam yang dipasang pada bidang tanah dengan penjarak dielektrik; sehingga formasi yang dihasilkan kurang kuat namun bandwidthnya lebih lebar.
Konstruksi Antena Mikrostrip
Perancangan antena mikrostrip dapat dilakukan dengan bantuan strip logam yang sangat tipis dengan menyusunnya pada bidang tanah di antara bahan dielektrik. Di sini, bahan dielektrik adalah substrat yang digunakan untuk memisahkan strip dari bidang tanah. Setelah antena ini tereksitasi, maka gelombang yang dihasilkan di dielektrik mengalami refleksi dan energi yang dipancarkan dari tepi potongan logam menjadi sangat rendah. Bentuk antena ini dikenali dari bentuk potongan logam yang tersusun pada bahan dielektrik.
Umumnya, strip/tambalan & garis umpan diukir dengan foto pada permukaan media. Bentuk antena mikrostrip ada yang berbeda-beda seperti persegi, dipol, persegi panjang, lingkaran, elips, dan dipol. Kita tahu bahwa tambalan dapat dibentuk dalam berbagai bentuk, tetapi karena kemudahan pembuatannya, biasanya digunakan tambalan berbentuk lingkaran, persegi & persegi panjang.
Antena mikrostrip juga dapat dibentuk dengan sekelompok patch yang berbeda-beda di atas substrat dielektrik. Jalur umpan tunggal atau banyak digunakan untuk memberikan eksitasi pada antena mikrostrip. Jadi kehadiran susunan elemen mikrostrip memberikan directivity yang lebih baik, gain yang tinggi, dan peningkatan jangkauan transmisi dengan interferensi yang rendah.
Cara Kerja Antena Mikrostrip
Antena mikrostrip berfungsi sebagai; setiap kali arus melalui saluran umpan tiba di strip antena mikrostrip, maka gelombang elektromagnetik dihasilkan. Jadi gelombang dari tambalan ini akan mulai memancar dari sisi lebarnya. Namun, bila ketebalan strip sangat kecil, gelombang yang dihasilkan di substrat akan dipantulkan melalui tepi strip. Struktur strip konstan sepanjang tidak memungkinkan emisi radiasi.
Kemampuan radiasi antena mikrostrip yang rendah memungkinkan untuk mencakup hanya transmisi gelombang dengan jarak kecil seperti toko, lokasi dalam ruangan, atau kantor lokal. Jadi transmisi gelombang yang tidak efisien ini tidak dapat diterima di wilayah terpusat di wilayah yang sangat luas. Biasanya cakupan hemispherical diberikan oleh antena patch dengan sudut 30⁰ – 180⁰ pada jarak dari dudukan.
Spesifikasi Antena Mikrostrip
Spesifikasi antena mikrostrip antara lain sebagai berikut.
- Frekuensi resonansinya adalah 1,176 GHz.
- Rentang frekuensi antena mikrostrip adalah dari 2,26 GHz hingga 2,38 GHz.
- Konstanta Dielektrik substrat adalah 5,9.
- Ketinggian substrat dielektrik adalah 635um.
- Metode pemberian pakan adalah pengumpanan jalur mikrostrip.
- Tangen kerugiannya adalah 0,00 12.
- Konduktornya berwarna perak.
- Ketebalan konduktor adalah 25um.
- Bandwidth-nya adalah ± 10 GHz.
- Penguatannya di atas 5dB.
- Rasio aksialnya di bawah 4dB.
- Kerugian pengembaliannya lebih baik dari 15dB.
Jenis Antena Mikrostrip
Ada berbagai jenis antena mikrostrip yang tersedia yang dibahas di bawah ini.
Antena Patch Mikrostrip
Antena jenis ini adalah antena profil rendah di mana patch logam disusun di permukaan tanah melalui bahan dielektrik di antaranya yang terdiri dari strip (atau) Antena Patch. Antena ini adalah antena berukuran sangat rendah dengan radiasi rendah. Antena ini mencakup bidang pemancar di satu sisi substrat dielektrik dan di sisi lain memiliki bidang tanah.
Umumnya tambalan dibuat dengan bahan penghantar seperti emas atau tembaga. Antena jenis ini dapat dibentuk dengan metode mikrostrip hanya dengan fabrikasi pada sebuah PCB. Antena ini digunakan dalam aplikasi frekuensi gelombang mikro yang memiliki frekuensi lebih besar dari 100 MHz.
Antena Dipol Mikrostrip
Mikrostrip antena dipol adalah konduktor mikrostrip tipis dan ditempatkan pada bagian sebenarnya dari substrat & ditutupi seluruhnya dengan logam pada satu sisi yang dikenal sebagai bidang tanah. Antena ini digunakan pada perangkat komunikasi digital seperti komputer & node untuk WLAN. Lebar antena jenis ini kecil sehingga dapat digunakan pada titik masuk sistem WLAN.
Antena Slot Cetak
Antena slot tercetak memainkan peran penting dalam meningkatkan bandwidth antena dengan pola radiasi di kedua arah. Sensitivitas antena ini rendah dibandingkan antena biasa. Antena ini diperlukan di sepanjang jalur umpan yang disusun terbalik ke substrat & vertikal ke sumbu slot yang disediakan di atas patch.
Antena Gelombang Perjalanan Mikrostrip
Antena gelombang perjalanan mikrostrip terutama dirancang dengan garis mikrostrip panjang dengan lebar yang cukup untuk mendukung konektivitas TE. Antena mikrochip jenis ini dirancang sedemikian rupa sehingga pancaran sinar utama terletak pada rute mana pun dari sisi lebar hingga ujung api.
Metode Pengumpanan Antena Mikrostrip
Antena mikrostrip memiliki dua metode pemberian makan; menghubungi feed dan noncontacting feed yang dibahas di bawah ini.
Menghubungi Umpan
Daya dalam kontak umpan disediakan langsung ke elemen pemancar. Jadi hal ini dapat dilakukan dengan jalur koaksial/mikrostrip. Jenis metode pemberian pakan ini sekali lagi diklasifikasikan menjadi dua jenis; Umpan mikrostrip dan umpan koaksial yang dibahas di bawah ini.
Umpan Mikrostrip
Umpan mikrostrip merupakan strip penghantar yang lebarnya sangat kecil dibandingkan dengan lebar elemen pemancar. Garis umpan memberikan pengetsaan sederhana di atas media karena strip memiliki dimensi yang lebih tipis. Keuntungan dari pengaturan pakan jenis ini adalah; bahwa umpan dapat digores di atas substrat serupa untuk menghasilkan struktur planar. Jalur umpan menuju struktur disediakan di tengah, offset, atau inset. Tujuan utama dari pemotongan inset dalam patch adalah untuk mencocokkan impedansi saluran umpan ke patch tanpa memerlukan elemen pencocokan tambahan.
Umpan Koaksial
Metode feeding ini adalah tipe yang paling sering digunakan dan merupakan metode feeding non-planar dimana kabel koaksial z digunakan untuk feeding patch. Metode feeding ini diberikan pada antena mikrostrip sedemikian rupa sehingga konduktor bagian dalam terhubung langsung ke patch sedangkan konduktor eksternal terhubung ke ground plane.
Impedansi akan berubah dengan perbedaan susunan umpan koaksial. Setelah jalur umpan terhubung di mana saja di patch maka membantu pencocokan impedansi. Namun, jalur umpan yang menghubungkan seluruh bidang tanah agak sulit karena memerlukan pengeboran lubang di dalam substrat. Metode pemberian makanan ini sangat sederhana untuk dibuat dan mempunyai radiasi palsu yang lebih sedikit. Namun kelemahan utamanya adalah terhubung ke konektor ground plane.
Umpan Non-kontak
Daya diberikan ke elemen pemancar dari saluran umpan dengan kopling elektromagnetik. Metode pemberian pakan ini tersedia dalam tiga jenis; berpasangan bukaan, berpasangan kedekatan, dan umpan jalur cabang.
Umpan Gabungan Apertur
Teknik umpan bukaan mencakup dua substrat dielektrik seperti substrat dielektrik antena, & substrat dielektrik umpan yang dipisahkan secara sederhana melalui bidang tanah dan memiliki celah di tengahnya. Tambalan logam terletak di atas substrat antena sedangkan bidang tanah terletak di sisi lain dielektrik antena. Untuk memberikan isolasi, jalur umpan dan dielektrik umpan ditempatkan di sisi lain dari bidang tanah.
Teknik pemberian pakan ini memberikan kemurnian polarisasi luar biasa yang tidak dapat dicapai oleh teknik pemberian pakan lainnya. Umpan pasangan apertur menyediakan bandwidth tinggi dan sangat membantu dalam aplikasi di mana kita tidak ingin menggunakan kabel dari satu lapisan ke lapisan lainnya. Kelemahan utama dari teknik feeding ini adalah membutuhkan fabrikasi multilayer.
Umpan Ditambah Kedekatan
Umpan yang digabungkan dengan jarak juga disebut umpan tidak langsung dimana bidang dasar tidak ada. Dibandingkan dengan antena umpan yang dilengkapi bukaan, pembuatannya sangat sederhana. Pada permukaan konduktif antena, terdapat slot & kopling diberikan dengan garis mikrostrip.
Metode pemberian makan ini menghasilkan radiasi palsu yang rendah dan bandwidth yang besar. Jalur umpan dalam metode ini terletak di antara dua substrat dielektrik. Tepi jalur umpan disusun pada suatu titik dimana impedansi masukan antena mikrostrip adalah 50 ohm. Teknik pemberian makan ini telah meningkatkan efisiensi bandwidth dibandingkan dengan jenis metode lainnya. Kelemahan utama dari teknik ini adalah; bahwa fabrikasi multilapis dimungkinkan & memberikan kemurnian polarisasi yang buruk.
Umpan Jalur Cabang
Pada teknik pengumpanan jalur cabang, strip penghantar dihubungkan langsung ke tepi patch mikrostrip. Dibandingkan dengan patch, lebar strip konduktor lebih kecil. Manfaat utama dari teknik pemberian pakan ini adalah; bahwa umpan digores pada substrat serupa untuk memberikan struktur planar.
Potongan inset dapat diintegrasikan ke dalam patch untuk mendapatkan pencocokan impedansi yang sangat baik tanpa memerlukan elemen pencocokan tambahan apa pun. Hal ini dapat dicapai dengan mengontrol posisi inset dengan benar, jika tidak, kita dapat mengiris slot & mengetsanya dari patch dengan ukuran yang sesuai. Selanjutnya teknik pemberian pakan ini digunakan & disebut dengan teknik pemberian pakan jalur cabang.
Pola Radiasi Antena Mikrostrip
Representasi grafis dari sifat radiasi antena dikenal sebagai pola radiasi yang menjelaskan bagaimana antena memancarkan energi ke ruang angkasa. Variasi daya sebagai fungsi sudut kedatangan dipantau di medan jauh antena.
Pola radiasi antena mikrostrip luas, daya radiasinya lebih kecil, dan BW frekuensinya sempit. Pola radiasi antena mikrostrip ditunjukkan di bawah ini yang memiliki directivity lebih rendah. Dengan menggunakan antena ini, sebuah array dapat dibentuk untuk memiliki directivity yang unggul.
Karakteristik
Itu karakteristik antena mikrostrip termasuk yang berikut ini.
- Patch antena mikrostrip harus berupa daerah konduktif yang sangat tipis.
- Dibandingkan dengan patch, ground plane seharusnya mempunyai dimensi yang sangat besar.
- Pengetsaan foto pada substrat dilakukan untuk membuat elemen pemancar & garis umpan.
- Substrat dielektrik yang tebal dengan konstanta dielektrik dalam kisaran 2,2 hingga 12 menawarkan kinerja antena yang sangat baik.
- Susunan elemen mikrostrip dalam desain antena mikrostrip menawarkan pengarahan yang unggul.
- Antena mikrostrip menawarkan lebar pancaran yang tinggi.
- Antena ini memberikan faktor kualitas yang sangat tinggi karena faktor Q yang tinggi menghasilkan efisiensi yang rendah & bandwidth yang kecil. Namun, hal ini dapat dikompensasi hanya dengan menambah lebar media. Namun, penambahan lebar melebihi batas tertentu akan menyebabkan hilangnya daya yang tidak perlu.
Keuntungan dan kerugian
Itu kelebihan antena mikrostrip termasuk yang berikut ini.
- Antena mikrostrip berukuran sangat kecil.
- Bobot antena ini lebih ringan.
- Prosedur fabrikasi antena ini sederhana.
- Pemasangannya sangat mudah karena ukuran & volumenya kecil.
- Ini menawarkan integrasi sederhana dengan perangkat lain.
- Antena ini dapat melakukan operasi frekuensi ganda & tiga kali lipat.
- Susunan antena ini dapat dibuat dengan mudah.
- Antena ini memberikan tingkat ketahanan yang tinggi di atas permukaan yang kuat.
- Sangat mudah untuk membuat, menyesuaikan & memodifikasi ..
- Antena ini memiliki konstruksi yang sederhana dan murah.
- Dalam antena ini, polarisasi linier & melingkar dapat dicapai.
- Cocok untuk antena array.
- Ini kompatibel dengan IC gelombang mikro monolitik.
- Bandwidth dapat diperluas hanya dengan meningkatkan lebar bahan dielektrik.
Itu kelemahan antena mikrostrip termasuk yang berikut ini.
- Antena ini memberikan penguatan lebih sedikit.
- Efisiensi antena jenis ini rendah karena rugi-rugi konduktor & dielektrik.
- Antena ini memiliki jangkauan radiasi polarisasi silang yang tinggi.
- Kapasitas penanganan daya antena ini rendah.
- Ini memiliki bandwidth impedansi yang lebih kecil.
- Struktur antena ini memancar dari feed & titik persimpangan lainnya.
- Antena ini menunjukkan kinerja yang sangat sensitif terhadap faktor ekologi.
- Antena ini lebih rentan terhadap radiasi umpan palsu.
- Antena ini memiliki lebih banyak kerugian konduktor & dielektrik.
Aplikasi
Itu menggunakan atau aplikasi antena mikrostrip termasuk yang berikut ini.
- Antena mikrostrip dapat diterapkan di berbagai bidang; dalam rudal, satelit , pesawat luar angkasa, pesawat terbang, sistem komunikasi nirkabel, telepon seluler, penginderaan jauh & radar.
- Antena ini digunakan dalam komunikasi nirkabel. untuk menunjukkan kompatibilitas dengan perangkat genggam seperti ponsel & pager.
- Ini digunakan pada rudal sebagai antena komunikasi.
- Antena ini mempunyai ukuran yang kecil, sehingga digunakan pada aplikasi komunikasi gelombang mikro dan satelit.
- GPS adalah salah satu manfaat utama antena mikrostrip karena memberikan kemudahan dalam pelacakan kendaraan & marinir.
- Ini digunakan dalam array bertahap radar untuk menangani toleransi bandwidth sama dengan beberapa persentase.
Bagaimana Cara Meningkatkan Bandwidth Antena Mikrostrip?
Bandwidth antena mikrostrip dapat ditingkatkan dengan berbagai teknik seperti meningkatkan ketebalan substrat dengan konstanta dielektrik rendah, pemotongan slot, pengumpanan probe melalui pemotongan takik, dan berbagai bentuk antena.
Mengapa Antena Mikrostrip Memancar?
Antena patch mikrostrip memancar terutama karena bidang pinggiran antara tepi patch dan bidang tanah.
Bagaimana Cara Meningkatkan Gain Antena Mikrostrip?
Penguatan antena mikrostrip dapat ditingkatkan dengan patch parasit & celah udara di antara feed patch & ground plane.
Jadi, ini adalah sekilas tentang antena mikrostrip , bekerja & aplikasinya. Antena ini merupakan penemuan modern yang memungkinkan integrasi antena & sirkuit penggerak lainnya dari sistem komunikasi pada PCB umum (atau) chip semikonduktor. Ini banyak digunakan dalam berbagai sistem gelombang mikro saat ini dalam kisaran gigahertz. Manfaat utama antena ini adalah; ringan, biaya rendah, bentuk konformal & kompatibilitas dengan IC gelombang mikro monolitik & hibrida. Ini pertanyaan untuk Anda, Apa itu a antena dipol ?
