Antena adalah perangkat khusus yang dapat memancarkan sejumlah energi dalam arah tertentu untuk transmisi keluaran yang lebih baik. Untuk keluaran yang lebih efisien, beberapa elemen antena ditambahkan ke dalamnya yang dikenal sebagai susunan Antena. Antena tunggal memiliki keterarahan yang baik tetapi agak gagal dalam transmisi sinyal ke penerima dengan kerugian sehingga antena array digunakan. Jadi dalam banyak aplikasi, kita membutuhkan antena dengan karakteristik direktif yang sangat tinggi yang dapat ditingkatkan dengan meningkatkan ukuran listrik antena. Untuk memperbesar dimensi antena tanpa menambah ukuran elemen individu adalah dengan membentuk elemen larik antena. Artikel ini membahas tentang ikhtisar rangkaian antena – jenis dan cara kerjanya dengan aplikasi.
Apa itu Array Antena?
Definisi susunan antena adalah; sekelompok antena yang disusun untuk membentuk satu antena untuk menghasilkan pola radiasi tetapi tidak dihasilkan oleh antena individu. Jadi satu set antena akan bekerja sama untuk mengirim atau menerima sinyal radio. Perancangan dan pemeliharaan antena ini hemat biaya karena setiap antena berukuran lebih kecil. Diagram susunan antena ditunjukkan di bawah ini.
Untuk larik antena, jarak & fase yang tepat harus diberikan saat mengkonfigurasi. Setelah antena mentransmisikan sinyal ke jarak yang sangat jauh maka mereka harus memiliki gain direktif yang tinggi karena sinyal berubah bentuk dan terdistorsi saat mentransmisikan dari satu ujung ke ujung lainnya. Meskipun antena tunggal mentransmisikan dengan directivity yang baik, antena tersebut gagal mentransmisikan sinyal dari pemancar ke penerima tanpa kerugian. Jadi ini adalah alasan utama untuk menggunakan antena array.
Desain Antena Array
Array antena dirancang dengan mengatur beberapa antena untuk membuat sistem tunggal untuk memberikan penguatan direktif yang tinggi. Antena dalam larik harus diberi jarak dengan benar & dalam fase yang tepat sehingga kontribusi independen dari setiap antena dalam pengaturan dalam arah yang sama akan ditambahkan sementara itu dibatalkan dalam keadaan diam di semua arah lainnya. Pengaturan semacam ini meningkatkan keterarahan sistem. Setelah semua antena dalam suatu sistem disusun dalam garis lurus, itu dikenal sebagai larik antena linier.
Array Antena Bekerja
Susunan antena adalah sekumpulan berbagai elemen antena. Secara umum, array multi-elemen menggunakan antena dipol setengah gelombang. Antena ini memiliki pola radiasi omnidirectional sehingga gelombang dipancarkan di atas sudut lebar. Untuk meningkatkan kemampuan antena ini untuk memancarkan terutama dalam satu arah, antena ini disusun secara sederhana dalam bentuk array dengan jarak yang tepat. Array ini secara bersamaan bersemangat dengan menyediakan arus dengan fase yang tepat.
Umumnya dalam susunan antena, arus dalam elemen antena yang berbeda berada dalam fase jika mencapai nilai tertinggi pada aliran sepanjang arah yang sama pada waktu yang sama. Jadi, setelah elemen antena diumpankan dengan fase yang tepat dari setiap elemen array, gelombang bola ditumpangkan karena interferensi & menghasilkan gelombang radio. Di sini, di sistem, interferensi dapat bersifat konstruktif (atau) destruktif dan sepenuhnya bergantung pada gelombang yang dipancarkan oleh elemen.
Alhasil, jika gelombang yang dipancarkan dari elemen antena sefase, ditambahkan secara berguna, sehingga meningkatkan daya yang dipancarkan. Sedangkan, jika gelombang yang dipancarkan dari masing-masing elemen tidak sefase, maka ditambahkan secara destruktif untuk meniadakan satu sama lain. Sehingga hal ini dapat menyebabkan berkurangnya daya yang dipancarkan.
Seperti ini, radiasi yang dipancarkan dari elemen array sefasa dan dijumlahkan untuk memberikan pancaran arah yang memiliki kekuatan maksimum sehingga dapat menempuh jarak yang sangat jauh. Dengan demikian, pola radiasi yang disediakan oleh antena array memiliki lobus utama yang menentukan pancaran yang kuat dalam satu arah. Ketika jumlah elemen dalam array bertambah, lobus utama menjadi lebih sempit & lobus samping yang lebih kecil menentukan peningkatan penguatan yang disediakan oleh antena.
Jenis Antena Larik
Array antena diklasifikasikan ke dalam empat jenis antena array broadside, end-fire, collinear & parasit dimana masing-masing jenis dibahas di bawah ini.
Susunan Antena Sisi Lebar
Susunan larik antena sisi lebar ditunjukkan di bawah ini di mana berbagai elemen identik disusun secara paralel di sepanjang garis sumbu antena. Dalam jenis pengaturan ini, elemen disusun secara horizontal diatur pada jarak yang setara satu sama lain & setiap elemen dialiri oleh arus dengan fase & besaran yang sama.
Setiap kali elemen dalam susunan ini diberi energi maka radiasi maksimum akan dipancarkan dari sisi lebar yang berarti arah normal ke sumbu susunan sedangkan sejumlah radiasi akan dipancarkan dari arah lain. Jadi itu memberikan pola radiasi dua arah karena memancar dalam kedua arah di sepanjang sisi lebar. Oleh karena itu, dalam pengaturan ini, prinsip arah radiasi adalah sama dengan sumbu susunan & bidang posisi elemen. Pola radiasi susunan antena sisi lebar ditunjukkan di bawah ini.
Pola radiasi larik antena sisi lebar adalah vertikal karena pelurusan elemennya horizontal.
Jika kita ingin mengubah pola radiasi dari dua arah ke satu arah maka susunan yang sama perlu diatur pada jarak λ/4 di belakang susunan antena ini & menarik susunan replika melalui arus yang memiliki lead fasa 90°. Biasanya, jumlah elemen dalam susunan ini bergantung pada ruang yang tersedia dengan kebutuhan biaya & lebar balok sedangkan panjang susunan diambil antara 2 λ hingga 10 λ. Umumnya, susunan antena ini digunakan dalam sistem penyiaran luar negeri.
Susunan Antena End-Fire
Susunan larik antena end-fire sama dengan elemen dalam susunan sisi lebar namun perbedaan utama antara kedua konfigurasi ini adalah cara eksitasi. Dalam susunan ini, elemen umumnya diumpankan keluar fasa dengan 180°, sedangkan dalam susunan sisi lebar setiap elemen diumpankan dengan arus dari fasa yang sama. Dalam pengaturan ini, radiasi maksimum dicapai sepanjang sumbu larik.
Jadi, untuk mendapatkan pola radiasi searah, susunan elemen identik lengkap ini hanya diberi energi dengan arus amplitudo ekuivalen, namun fasa berubah terus menerus sepanjang garis. Jadi, dapat dikatakan bahwa end-fire array menghasilkan pola radiasi unidirectional dengan radiasi tertinggi terjadi melalui sumbu antena array.
Dalam diagram pola radiasi di atas, jarak utama antara elemen-elemen dalam susunan ini biasanya dipahami sebagai λ/4 (atau) 3λ/4. Jadi array ini paling sering digunakan dalam komunikasi point-to-point & cocok untuk rentang frekuensi tinggi, sedang, dan rendah.
Susunan Kolinear
Dalam array collinear, elemen antena hanya disusun dalam satu baris dari satu ujung ke ujung lainnya yang berarti satu demi satu. Jadi pengaturan ini dapat berupa orientasi horizontal atau vertikal. Array collinear dengan susunan horizontal ditunjukkan di bawah ini.
Untuk semua elemen antena, eksitasi disediakan oleh arus dengan fase & besaran yang sama ke semua elemen. Mirip dengan array sisi lebar, ini juga memberikan radiasi dalam arah normal ke sumbu antena array. Dengan demikian, pola radiasi dari larik collinear agak terkait dengan larik antena sisi lebar.
Pengaturan ini hanya menawarkan keuntungan tertinggi setiap kali elemen diberi jarak pada jarak 0,3 hingga 0,5λ tetapi hal ini dapat menyebabkan masalah konstruksi serta pengumpanan dalam susunan antena. Jadi, elemen disusun lebih dekat satu sama lain.
Pola radiasi collinear array ditunjukkan di atas. Perlu dicatat di sini bahwa dengan peningkatan panjang array, directivity juga meningkat. Secara umum, array collinear dua elemen umumnya digunakan karena mendukung operasi multi-band tetapi kadang-kadang, beberapa aplikasi menggunakan kombinasi array broadside, end-fire & collinear karena ini meningkatkan directivity & gain ke rentang yang sangat tinggi.
Array Parasit
Array multi-elemen seperti elemen antena parasit disusun secara parasit yang memberikan penguatan arah maksimum tanpa memberi makan setiap elemen array. Susunan semacam ini hanya membantu dalam menangani masalah feed line dengan tidak memberikan eksitasi langsung ke setiap elemen larik antena. Susunan antena parasit ditunjukkan di bawah ini.
Elemen yang tidak diberi makan secara langsung dikenal sebagai elemen parasit & mereka hanya menarik kekuatannya dari radiasi yang dipancarkan oleh elemen penggerak yang ada di dekatnya. Akibatnya, elemen parasit diaktifkan oleh kopling elektromagnetik karena elemen penggerak berada di dekatnya.
Elemen parasit array antena tidak langsung tereksitasi tetapi bergantung pada eksitasi yang dikirim ke elemen penggerak. Jadi, arus induksi dalam elemen parasit yang disebabkan oleh elemen penggerak ditentukan oleh jarak antara kedua elemen ini & penyetelannya.
Dengan demikian, pola radiasi searah dihasilkan dengan jarak pemisahan 'λ/4' & perbedaan fasa 90° antara elemen penggerak dan elemen parasit. Dengan demikian, pola radiasi larik ini hanya dibuat oleh reflektor yang diatur setelah elemen penggerak, yang meliputi gelombang pantulan balik menuju gelombang maju. Rentang frekuensi untuk jenis susunan antena ini berkisar antara 100 – 1000 MHz.
Apa itu Antena Array Gain?
Penguatan susunan antena dapat didefinisikan sebagai rasio intensitas dalam arah tertentu dengan intensitas radiasi yang diperoleh jika daya yang sama dipancarkan dengan radiator isotropik tunggal.
Apa tujuan dari susunan antena?
Tujuan dari susunan antena adalah untuk mengirim/menerima gelombang radio dengan bekerja sebagai antena tunggal.
Apa keuntungan antena yang baik?
Yang baik penguatan antena adalah 3 dB, 6dB, dll.
Apa itu array dalam antena?
Susunan dalam sebuah antena adalah sekelompok antena yang terhubung membentuk satu antena.
Apa faktor array dari array antena?
Faktor larik antena adalah fungsi dari posisi antena dalam larik & bobot yang digunakan. Jadi faktor ini secara signifikan dapat mengubah sifat directivity dari elemen antena tertentu. Jadi fenomena ini terutama diamati setelah antena dihubungkan bersama.
Keuntungan dan kerugian
Keuntungan susunan antena termasuk berikut ini.
- Kekuatan sinyal meningkat sangat kuat.
- Direktivitas tinggi dapat dicapai.
- Ukuran lobus minor berkurang drastis.
- Memperoleh rasio S/N yang tinggi adalah mungkin.
- Keuntungan besar bisa didapatkan.
- Jumlah pemborosan daya berkurang.
- Mencapai hasil yang lebih baik adalah mungkin.
- Desain susunan antena hanya mendukung kinerja antena yang lebih baik.
Kerugian susunan antena meliputi yang berikut ini.
- Array antena mahal.
- Kerugian resistif akan meningkat.
- Itu membutuhkan perawatan yang tinggi.
- Pemasangannya sulit.
- Ini menempati ruang eksternal yang sangat besar.
Aplikasi
Aplikasi susunan antena meliputi yang berikut ini.
- Array antena sangat membantu dalam meningkatkan penguatan keseluruhan, meningkatkan SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio), membatalkan interferensi, memberikan penerimaan keragaman, memindahkan array dalam arah tertentu, mengukur kedatangan arah sinyal yang masuk, dll.
- Array antena digunakan dalam nirkabel, militer radar , dan komunikasi satelit .
- Ini digunakan dalam pengamatan astronomi.
- Ini sebagian besar berlaku dalam komunikasi jarak jauh & juga komunikasi seluler.
- Ini digunakan di mana pun kekuatan sinyal tinggi diperlukan untuk transmisi & penerimaan jarak jauh.
Jadi, ini gambaran umum tentang antena array – bekerja dengan aplikasi. Array antena hanya menggunakan beberapa antena untuk menangkap & mengirimkan sinyal ke arah yang berbeda. Jadi susunan antena terutama digunakan untuk meningkatkan kualitas & jangkauan sinyal kami. Berikut adalah pertanyaan untuk Anda, apa fungsi antena?
