Antena Monopole : Desain, Cara Kerja, Jenis & Aplikasinya

Seorang perintis radio bernama “Guglielmo Marconi” menemukan antena monopole pada tahun 1895 dan mematenkannya pada tahun 1896 selama percobaan sejarah pertamanya dalam komunikasi radio. Sehingga antena ini disebut juga dengan antena Marconi. Ini adalah setengah dari antena dipol diatur di atas bidang tanah konduktor. Jadi antena monopole seperempat gelombang adalah jenis yang paling umum dimana antena ini sekitar 1/4 dari panjang gelombang gelombang radio. Ini antena digunakan dalam jaringan internet & komunikasi seluler. Maka artikel ini membahas tentang ikhtisar a antena monopole – bekerja dengan aplikasi.

Definisi Antena Monopole

Suatu jenis antena radio yang mencakup konduktor berbentuk batang lurus yang dipasang tegak lurus di atas bidang tanah dikenal sebagai antena monopole. Antena ini adalah antena kabel tunggal dan sederhana, terutama digunakan untuk mengirim & menerima sinyal, sehingga banyak digunakan dalam sistem komunikasi nirkabel.

Dalam antena monopole, batang konduktor bekerja seperti resonator terbuka terutama untuk gelombang radio & berosilasi dengan tegangan berdiri & gelombang arus melalui panjangnya. Panjang antena hanya ditentukan tergantung pada panjang gelombang gelombang radio yang diinginkan. Rentang frekuensi antena monopole adalah dari 1,7-2 GHz, dengan gain rata-rata 3,7 dBi.

Desain Antena Monopole

Antena monopole adalah ½ (setengah) dari antena dipole yang hampir dipasang di atas beberapa jenis ground plane. Jadi, antena ini dipasang pada bidang tanah tak terbatas dengan panjang 'L' seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Dengan teori citra, medan pada bidang dasar dapat ditemukan melalui antena di dalam ruang bebas yang ditunjukkan pada diagram kedua. Ini hanya antena dipol dengan L (panjang) dua kali antena monopole.

Pada gambar pertama, bidang pada bidang dasar sama dengan bidang. Bidang antena monopole di bawah bidang dasar dalam gambar ini adalah nol. Direktivitas antena monopole berhubungan langsung dengan antena dipole. Jika direktivitas antena dipole dengan panjang 2L adalah D1, maka direktivitas antena monopole dengan panjang 'L' akan memiliki D1+3 yang berarti, direktivitas antena monopole adalah dua kali direktivitas antena dipole. Alasan utamanya hanya karena tidak ada radiasi yang terjadi di bawah bidang tanah; dengan demikian, antena secara efisien digandakan sebagai 'direktif'.

Prinsip Kerja Antena Monopole

Prinsip kerja antena monopole adalah; ketika daya diumpankan ke monopole kemudian dipancarkan sama ke segala arah vertikal ke panjang antena di atas bidang tanah tempat antena dipasang. Pola radiasi antena ini adalah omnidirectional, sehingga memancar dengan daya yang setara ke segala arah pada sudut yang tepat ke antena. Daya yang dipancarkan dari antena berubah dengan sudut elevasi melalui penurunan radiasi ke nol pada puncak sumbu antena.

Pola Radiasi Antena Monopole

Pola radiasi adalah representasi pancaran atau penerimaan muka gelombang antena untuk menentukan kekuatannya sehingga seseorang dapat dengan mudah mengenali fungsi & keterarahan antena.

Ketika daya dipancarkan dari antena maka berpengaruh pada daerah medan jauh & dekat. Pola radiasi dapat diplot secara grafis sebagai fungsi posisi sudut & jarak radial dari antena apa pun. Pola radiasi antena monopole ditunjukkan di bawah ini.

Pola radiasi antena monopole adalah omnidirectional, sehingga memancarkan daya yang sama ke segala arah yang vertikal terhadap antena monopole. Daya pancaran antena berubah dengan sudut elevasi oleh pancaran radiasi ke nol pada puncak sumbu antena. Ini secara vertikal memancarkan gelombang radio terpolarisasi.

Pada diagram di atas, pola radiasi vertikal dari tiga grafik antena monopole dengan panjang yang berbeda dipasang di atas tanah yang sepenuhnya berkonduksi.

Jarak radial garis dari sumber pada setiap sudut elevasi sebanding dengan kerapatan daya yang dipancarkan pada elevasi itu. Sumbu radial disesuaikan dalam kerapatan daya yang relatif terhadap monopole seperempat gelombang & desibel-isotropik. Jadi, gelombang monopole seperempat gelombang warna biru 0,25λ memiliki model yang sama dengan setengah bagian atas pola antena dipol. Monopole setengah gelombang warna hijau 0,5λ memancarkan lebih banyak daya dalam arah horizontal. Radiasi horizontal tertinggi antena monopole dapat dengan mudah dicapai pada panjang gelombang warna merah dengan 0,625λ.

Pola radiasi di atas 0,5λ setengah panjang gelombang terpisah menjadi dua lobus melalui lobus kerucut kedua yang diarahkan ke langit. Yang tertinggi pada 0,625λ terjadi karena, pada sudut tinggi, radiasi fase balik dari dua lobus membatalkan kompresi lebih banyak daya ke dalam lobus vertikal.

Jenis Antena Monopole

Ada berbagai jenis antena monopole seperti cambuk, heliks, kawat acak bebek karet, payung, radiator tiang, L terbalik, antena T, bidang tanah, unipole lipat & F terbalik yang dibahas di bawah.

Antena Cambuk

Antena cambuk adalah jenis antena monopole dan sangat fleksibel sehingga tidak mudah retak. Nama antena ini diambil dari gerakan seperti cambuk yang menunjukkan sekali gangguan. Antena ini hanya mencakup batang atau kawat fleksibel lurus dan bagian bawah antena ini hanya dihubungkan ke pemancar atau penerima radio.

Untuk radio portabel, antena ini sering dirancang dengan satu set tabung logam telescoping yang saling mengunci, sehingga dapat ditarik kembali setelah tidak digunakan. Cambuk yang lebih panjang terutama dirancang untuk dipasang pada kendaraan serta struktur yang dirancang dengan batang fiberglass fleksibel dengan inti kawat dan panjangnya bisa mencapai 11 m. Panjang sempurna antena ini dapat ditentukan melalui panjang gelombang gelombang radio.

Ini adalah antena monopole yang paling sering digunakan di pita radio HF, UHF & VHF. Ini banyak digunakan untuk radio FM, telepon nirkabel, radio genggam, perangkat berkemampuan Wi-Fi, walkie-talkie, dan kotak boom. Ini terhubung ke kendaraan untuk radio mobil serta radio 2 arah untuk kendaraan & pesawat.

Antena Heliks

Antena heliks mencakup minimal satu atau lebih kabel konduktor yang dililitkan dalam bentuk heliks. Ketika antena heliks dirancang dengan satu kabel heliks maka antena ini dikenal sebagai monofilar sedangkan antena yang dirancang dengan minimal 2 atau 4 kabel dalam heliks kemudian disebut quadrifilar/bifilar. Silakan merujuk ke tautan ini untuk mengetahui lebih banyak tentang – Antena Heliks .

Antena Kawat Acak

Antena kabel acak termasuk kabel panjang yang digantung di atas tanah di mana kabelnya lurus atau dapat digantung bolak-balik di antara dinding atau pohon hanya untuk mendapatkan kabel yang cukup ke udara. Karena variabilitas yang sangat besar dalam struktur antena, efisiensi dapat berubah dari satu perbaikan ke perbaikan lainnya.

Antena kabel acak banyak digunakan sebagai antena penerima pada pita gelombang pendek, gelombang menengah & gelombang panjang, dan antena ini digunakan sebagai antena pemancar pada pita ini terutama untuk stasiun pemancar darurat atau sementara, luar ruangan kecil & di tempat-tempat di mana antena yang lebih permanen tidak bisa dipasang.

Antena Bebek Karet

Antena bebek karet adalah antena monopole pendek yang bekerja cukup sebagai antena cambuk dengan beban dasar. Antena ini termasuk kawat kenyal berbentuk heliks sempit yang ditutup di dalam jaket plastik atau karet untuk melindungi antena. Antena ini terutama digunakan dalam peralatan radio genggam praktis pada frekuensi UHF & VHF.

Antena ini digunakan di berbagai perangkat radio portabel seperti walkie-talkie, pemindai transceiver portabel, dan di mana keamanan dan kekokohan diprioritaskan di atas kinerja elektromagnetik. Antena ini sangat fleksibel dan sesuai untuk operasi genggam, terutama bila dikenakan di sabuk dibandingkan dengan antena jenis telescoping kaku sebelumnya.

Radiator Tiang

Radiator tiang adalah jenis antena monopole. Ini adalah menara pemancar atau tiang radio yang merupakan tempat struktur logam diberi energi & berfungsi sebagai antena. Ini biasanya digunakan untuk antena pemancar yang berfungsi pada frekuensi rendah dalam pita MF & LF, terutama digunakan untuk stasiun penyiaran radio AM. Basis antena ini biasanya dipasang pada penyangga nonkonduktif untuk melindunginya dari tanah.

Antena Payung

Antena payung adalah antena monopole kawat yang dapat digunakan sebagai antena pemancar di bawah 1 MHz di LF, MF & terutama pita VLF pada frekuensi yang cukup rendah sehingga tidak mungkin atau tidak praktis untuk membuat antena monopole seperempat gelombang ukuran penuh. Ujung luar dari setiap kabel radial miring ke bawah dari puncak antena dan dihubungkan ke tali pendukung melalui isolator yang terpasang ke bumi. Kabel radial akan menjadikan antena ini payung raksasa dengan bingkai kawat.

T-antena

Antena T adalah antena radio monopole yang juga dikenal sebagai antena flat-top atau T-aerial. Antena ini mencakup satu atau lebih kabel horizontal yang diseimbangkan antara dua tiang radio jika tidak bangunan & dilindungi di ujungnya. Kabel horizontal hanya dihubungkan ke tengah kabel horizontal, digantung sangat dekat dengan tanah, dan dihubungkan ke pemancar (atau) penerima. T-antena biasanya digunakan pada pita MF, LF, VLF & gelombang pendek. Antena ini banyak digunakan sebagai antena pemancar terutama untuk stasiun radio amatir, stasiun penyiaran AM gelombang menengah & gelombang panjang. Untuk mendengarkan gelombang pendek, antena ini digunakan sebagai antena penerima.

Antena Unipole Lipat

Ini adalah salah satu jenis antena radiator tiang monopole yang terutama digunakan sebagai antena pemancar dalam pita gelombang menengah untuk stasiun penyiaran radio AM. Antena ini terutama mencakup tiang atau batang logam vertikal yang terhubung ke sistem pentanahannya yang mencakup kabel yang terkubur. Tiang hanya tertutup oleh kabel vertikal yang terhubung secara elektrik di puncak tiang. Kabel-kabel ini hanya dihubungkan dengan cincin logam di dekat dasar tiang & daya pengumpanan saluran umpan dari pemancar dipasang di antara cincin & tanah. Antena ini adalah pilihan terbaik setiap kali stasiun radio AM berbagi menara dengan antena lain seperti antena penyiaran FM.

Antena F Terbalik

Antena F terbalik sebagian besar digunakan pada frekuensi gelombang mikro & UHF dalam komunikasi nirkabel. Ini termasuk antena monopole yang berjalan sejajar dengan ground plane & di-ground di salah satu ujungnya. Antena ini diumpankan dari titik tengah dari jarak ujung ground. Antena ini lebih kompak, memungkinkannya memancarkan daya secara efisien, dll. Antena ini banyak digunakan dalam perangkat genggam nirkabel yang ringkas. Ini digunakan pada rentang uji militer dalam aplikasi telemetri.

Antena Monopole Vs Antena Dipole

Perbedaan antara antena monopole dan antena dipole dibahas di bawah ini.

Keuntungan dan kerugian

Itu keuntungan antena monopole termasuk berikut ini.

• Antena monopole sangat mudah dibuat & dipasang
• Ini kasar & tidak mahal untuk dibuat.
• Antena ini memiliki impedansi reaktif yang cukup tinggi di atas sebagian besar rentang frekuensinya.
• Semakin panjang antena ini & ground loss berkurang, maka efisiensi antena semakin baik.
• Antena monopole tipe vertikal digunakan untuk frekuensi yang lebih pendek dari 2/3 panjang gelombang.
• Ini adalah antena omnidirectional sederhana yang menggunakan lebih sedikit ruang dibandingkan dengan susunan antena roda yang dipasang di atas satu sama lain.
• Antena ini menangani komunikasi dalam jalur apa pun kecuali secara vertikal di atas antena.
• Antena monopole tercetak banyak digunakan karena banyak keuntungan seperti biaya rendah, profil rendah, fabrikasi sederhana, bobot lebih ringan & kombinasi dengan perangkat aktif lainnya.

Itu kerugian antena monopole termasuk berikut ini.

• Ia memiliki radiasi yang buruk ke segala arah karena memancar secara merata ke segala arah.
• Ini mahal.
• Refleksi sinyal dapat disebabkan oleh benda logam & tanah, sehingga Anda mungkin mendapatkan sinyal terpolarisasi vertikal & horizontal.
• Batasan desain & ukuran yang diperlukan untuk ground plane pada antena ini seringkali terbatas.
• Pola radiasi antena ini terutama bergantung pada arah bidang tanah.

Aplikasi

Itu kegunaan/aplikasi antena monopole ane meliputi berikut ini.

• Antena monopole digunakan di berbagai bidang seperti ilmu antariksa, teknologi radar, biomedis, penelitian, dll.
• Monopole sering digunakan sebagai antena resonansi di mana batang antena ini berfungsi sebagai resonator terbuka, terutama untuk gelombang radio & berfluktuasi melalui gelombang arus & tegangan berdiri melalui panjangnya. Jadi, panjang antena hanya ditentukan oleh panjang gelombang gelombang radio yang disukai.
• Jenis antena ini banyak digunakan dalam sistem komunikasi nirkabel.
• Antena monopole dengan model pentagonal profil rendah dirancang & digunakan untuk aplikasi yang dapat dikenakan.
• Antena ini banyak digunakan di mobil, radio AM atau FM portabel, dll
• Antena monopole berbasis profil rendah yang sangat efisien, murah & digunakan dalam aplikasi dual-band, multi-band, dan UWB (ultra-wideband).

Jadi, ini gambaran umum tentang antena monopole – bekerja, mengetik dengan aplikasi. Itu karakteristik antena monopole terutama bergantung pada bidang tanah & geometri radiator. Antena ini banyak digunakan di berbagai bidang seperti ilmu ruang angkasa, teknologi radar, sistem komunikasi nirkabel & penelitian biomedis karena banyak keuntungan seperti biaya lebih murah, profil rendah, ringan, fabrikasi mudah & kombinasi melalui perangkat aktif lainnya. Ini pertanyaan untuk Anda, apa itu antena dipol?