Seputar Antena Transmisi Data

Assalamu'alaykum...
Hemm... setelah kemarin UTS kurang bisa menjawab soal seputar antena, ane jadi pengen posting hal2 seputar antena nih...

Pengertian Antena 

 

Antena adalah alat untuk mengirim dan menerima gelombang elektromagnetik, bergantung kepada pemakaian dan penggunaan frekuensinya, antena bisa berwujud berbagai bentuk, mulai dari seutas kabel, dipole, ataupun yagi, dsb. Antena adalah alat pasif tanpa catu daya(power), yang tidak bisa meningkatkan kekuatan sinyal radio, dia seperti reflektor pada lampu senter, membantu mengkonsentrasi dan memfokuskan sinyal. Kekuatan dalam mengkonsentrasi dan memfokuskan sinyal radio, satuan ukurnya adalah dB. Jadi ketika dB bertambah, maka jangkauan jarak yang bisa ditempuhpun bertambah. Jenis antena yang akan dipasang harus sesuai dengan sistem yang akan kita bangun, juga disesuaikan dengan kebutuhan penyebaran sinyalnya. Secara umum ada dua jenis antena yaitu :

1. Antena Directional 

2. Antena Omni Directional 

Funsi antena

 

Antena berfungsi untuk mengubah sinyal listrik menjadi sinyal elektromagnetik, lalu meradiasikannya (Pelepasan energy elektromagnetik ke udara / ruang bebas). Dan sebaliknya, antena juga dapat berfungsi untuk menerima sinyal elektromagnetik (Penerima energy 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.
Karakter Antena
Ada beberapa karakter penting antena yang perlu dipertimbangkan dalam memilih jenis antena untuk suatu aplikasi , yaitu pola radiasi, directivity, gain, dan polarisasi.
 

Pola Radiasi

Pola radiasi antena adalah plot 3-dimensi distribusi sinyal yang dipancarkan oleh sebuah antena, atau plot 3-dimensi tingkat penerimaan sinyal yang diterima oleh sebuah antena. Pola radiasiantena dibentuk oleh dua buah pola radiasi berdasar bidang irisan, yaitu pola radiasi pada bidang irisan
arah elevasi (pola elevasi) dan pola radiasi pada bidang irisan arah azimuth (pola azimuth).
Kedua pola di atas akan membentuk pola 3-dimensi. Pola radiasi 3-dimensi inilah yang umum disebut sebagai pola radiasi antena dipol. Sebuah antena yang meradiasikan sinyalnya sama besar ke segala arah disebut sebagai antena isotropis. Antena seperti ini akan memiliki pola radiasi berbentuk bola Namun, jika sebuah antena memiliki arah tertentu, di mana pada arah tersebut distribusi sinyalnya lebih besar dibandingkan pada arah lain, maka antena ini akan memiliki directivity Semakin spesifik arah distribusi sinyal oleh sebuah antena, maka directivity antena tersebut.
Antena dipol termasuk non-directive antenna. Dengan karakter seperti ini, antena dipol banyak dimanfaatkan untuk sistem komunikasi dengan wilayah cakupan yang luas. Pada astronomi radio, antena dipol digunakan pada teleskop radio untuk melakukan pengamatan pada rentang High Frekuensi (HF). Bentuk data yang dapat diperoleh adalah variabilitas intensitas sinyal yang dipancarkan oleh sebuah objek astronomi. Namun, karena antena dipol tidak memiliki directivity pada arah tertentu, teleskop radio elemen tunggal yang menggunakan antena jenis ini tidak dapat digunakan untuk melakukan pencitraan.
 

Gain 

 

(directive gain) adalah karakter antena yang terkait dengan kemampuan antena mengarahkan radiasi sinyalnya, atau penerimaan sinyal dari arah tertentu. Gain bukanlah kuantitas yang dapat diukur dalam satuan fisis pada umumnya seperti watt, ohm, atau lainnya, melainkan suatu bentuk perbandingan. Oleh karena itu, satuan yang digunakan untuk gain adalah desibel.
 

Polarisasi

Polarisasi didefinisikan sebagai arah rambat dari medan listrik. Antena dipol memiliki polarisasi linear vertikal . Mengenali polarisasi antena amat berguna dalam sistem komunikasi, khususnya untuk mendapatkan efisiensi maksimum pada transmisi sinyal. Pada astronomi radio, tujuan mengenali polarisasi sinyal yang dipancarkan oleh sebuah objek astronomi adalah untuk mempelajari medan magnetik dari objek tersebut. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pola radiasi, yang pertama adalah Half-power Beamwidth (HPBW), atau yang biasa dikenal sebagai beanwidth suatu antena. Dalam astronomi radio, beamwidth adalah resolusi spasial dari sebuah teleskop radio, yaitu diameter sudut minimun dari dua
buah titik yang mampu dipisahkan oleh teleskop radio tersebut. Secara teori, beamwidth untuk antena yang berbentuk parabola dapat ditentukan.

 

Antena Omnidirectional

Antena Omni memiliki pola radiasi yang menyebar sama rata ke segala arah, sehingga cocok digunakan sebagai antena access point. Jarak bagian bawah dekat connector coax adalah setengah panjang gelombang, jarak bagian tengah adalah tiga per empat panjang gelombang, dan panjang bagian ujung (whip) sedikit lebih pendek dari tiga per empat panjang gelombang, untuk mengurangi efek capacitance.antenna Omnidirectional dapat memancarkan gelombang ke segala arah.Yang termasuk Antenna Directional adalah antena model Yagi seperti kebanyakan yang dipakai sebagai antena penerima siaran TV.Contoh antena omnidirectional adalah antena model groundplane.

 

Antena Sectoral 

Antena Sectoral hampir mirip dengan antena omnidirectional. Yang juga digunakan untuk Access Point to serve a Point-to-Multi-Point (P2MP) links. Beberapa antenna sectoral dibuat tegak lurus , dan ada juga yang horizontal.

Antena sectoral mempunyai gain jauh lebih tinggi dibanding omnidirectional antena di sekitar 10-19 dBi. Yang bekerja pada jarak atau area 6-8 km. Sudut pancaran antenna ini adalah 45-180 derajat dan tingkat ketinggian pemasangannya harus diperhatikan agar tidak terdapat kerugian dalam penangkapan sinyal.

Pola pancaran yang horisontal kebanyakan memancar ke arah mana antenna ini di arahkan sesuai dengan jangkauan dari derajat pancarannya, sedangkan pada bagian belakang antenna tidak memiliki sinyal pancaran.

Antenna sectoral ini jika di pasang lebih tinggi akan menguntungkan penerimaan yang baik pada suatu sector atau wilayah pancaran yang telah di tentukan.

Antena Grid

 

 

Antena ini merupakan salah satu antena wifi yang sering digunakan karena pola pancar yang dimilikinya fokus pada titik tertentu sehingga sinyal yang dikirimkan dapat dilakukan dengan baik.

Antena Parabolic

 

 

 

 

Antena parabola adalah sebuah antena berdaya jangkau tinggi yang digunakan untuk komunikasi radio, televisi dan data dan juga untukradiolocation (RADAR).

antena gamma match 

 

 

 

 

Untuk driven elemen, disamping menggunakan dipole seperti yang diuraikan di atas, dapat pula menggunakan driven elemen dengan Gamma Match. Pada elemen dengan gamma match ini elemen tidak dibagi dua akan tetapi utuh dan pada feed point diberikan suatu matching device tersebut. Pada prinsipnya gamma match merupakan L-C circuit.

Peralatan yang merupakan bagian-bagian untuk membuat gamma matching device bisa didapatkan di pasaan. Panjang a sekitar 50 CM dan panjang c sekitar 10 CM sedangkan panjang b dicari pada saat kita melakukan matching ( antara 100-120 CM) sehingga didapatkan SWR yang baik. Ukuran gamma matching device tersebut di atas dapat dipergunakan pada driven element untuk band dari 10 sampai 20 meter. 

Antena Feeder Lines

Feeder line atau transmission line adalah penghubung antara antena dan transceiver, ia berfungsi untuk meneruskan getaran listrik dari transceiver ke antena dan sebaliknya. Berbagai macam feeder line yang dapat digunakan oleh rekan-rekan amatir radio.

Coaxial cable banyak dipakai oleh rekan-rekan karena mudah didapatkan di pasaran serta mudah handlingnya, misalnya coaxial cable nomor RG-8/U atau RG-58/U mempunyai impedansi 50 OHM.

Twin lead agak sulit ditemukan di pasaran, jenis ini terkenal dengan nama feeder TV, umumnya mempunyai impedansi 300 OHM. Sedangkan open wire feeder atau terkenal dengan julukan tangga monyet dapat dibuat sendiri, impedansinya dapat diatur sesuai kebutuhan, umumnya sampai 600 OHM.

Characteristic impedance dari open wire feeder ( Ζo) adalah fungsi dari diameter kawat (d) dan jarak antara kedua kawat (D)

 

Antena Dipole

 

Salah satu bagian penting dari suatu stasiun radio adalah antena, ia adalah sebatang logam yang berfungsi menerima getaran listrik dari transmitter dan memancarkannya sebagai gelombang radio. Ia berfungsi pula sebaliknya ialah menampung gelombang radio dan meneruskan gelombang listrik ke receiver.

Kuat tidaknya pancaran kita yang sampai di pesawat lawan bicara, sebaliknya baik buruknya penerimaan kita tergantung dari beberapa faktor. Faktor pertama adalah kondisi propagasi, faktor kedua adalah posisi stasiun (posisi antena) beserta lingkungannya, faktor ketiga adalah kesempurnaan antena. Untuk pancaran ada faktor ke-empat ialah kelebaran bandwidth pancaran kita dan faktor kelima adalah power.
Seringkali agar pancaran kita cukup besar diterima setasiun lawan bicara, kita berusaha menaikkan power dengan tanpa memperhatikan faktor-faktor lain tersebut di atas. Memang usaha memperbesar power secara teknis merupakan usaha yang paling mudah, akan tetapi rasanya ini adalah usaha yang kurang efektif dan cenderung merupakan suatu pemborosan.
Mengenai propagasi dan posisi stasiun, kita cenderung tidak dapat berbuat banyak. Faktor bandwidth pancaran dapat dikatakan bahwa makin sempit bandwidth makin kuatlah pancaran kita, ini ada batasnya mengingat faktor readibility.  

Antena Polarisasi

 

Gelombang elektromagnet yang melaju di udara atau di angkasa luar terdiri atas komponen gaya listrik dan komponen gaya magnet yang tegak lurus satu sama lain. Gelombang radio yang memancar dikatakan terpolarisasi sesuai arah komponen gaya listriknya. Untuk antena dipole maka polarisasinya searah dengan panjang bentangannya, bila antena tersebut dipasang horizontal, maka polarisasinya horizontal pula.

Agar dapat menerima gelombang radio secara baik, maka antena harus mempunyai polarisasi yang sama dengan polarisasi gelombang radio yang datang. Arah polarisasi ini akan tetap sepanjang lintasan gelombang radio kecuali bila gelombang tersebut sudah dipantulkan oleh ionosphere, maka polarisasinya bisa berubah. Untuk itu, maka antena untuk keperluan komunikasi jarak jauh pada HF atau MF dapat dibuat vertikal atau horizontal.

Pada band MF dan HF, biasanya kita gunakan polarisasi horizontal sedangkan untuk VHF (pada radio 2 meteran) biasa digunakan polarisasi vertikal. Kita tahu bahwa pancaran VHF tidak menggunakan pantulan ionosphere sehingga polarisasinya sampai ke antena pesawat lawan bicara masih tetap vertikal. Sedangkan pesawat 2 meteran banyak dipasang pada mobil dan antena mobil hanya bisa vertikal saja. 

Antena Multiband Vertical 

 

 

Apabila ruangan yang tersedia begitu sempitnya sehingga untuk membentangkan antena trap monopole secara horizontal tidak cukup, maka antena trap monopole dapat dipasang dengan konfiguasinya vertikal. Tentu saja antena ini tidak dapat lagi dibuat dari kawat akan tetapi harus dari pipa aluminium seperti halnya dengan rotary dipole.
Antena vertikal semacam ini agar bisa bekerja dengan baik diperlukan sejumlah ground plane yang dipasang pada pangkal antena dan dihubungkan dengan outer dari coaxial cable. Ground plane dibuat untuk masing-masing band, dihubungkan dengan outer coaxial cable dan dipasang horizontal. Ground plane dibuat juga dengan trap, akan tetapi lilitan trap dibuat lebih banyak sedemikian sehingga ground plane bisa pendek.

Antenna Balun

 

 

Balun adalah alat yang digunakan untuk menyesuaikan impedansi antara antena dengan coaxial cable ia digunakan juga untuk menghubungkan antara feeder line yang unbalance misalnya coaxial cable dengan antena yang balance misalnya antena dipole.

Balun dapat dipandang sebagai suatu transformator untuk link kopling antara feeder line dengan antena. Ia terdiri atas gulungan kawat diatas ferrite ( batangan atau toroidal) atau dapat juga inti udara. Balun dengan inti ferrite, harus diperhatikan pemilihan jenis ferritenya.

Di pasaran terdapat berbagai jenis toroid, jenis-jenis tersebut mempunyai sifat yang berbeda ialah response-nya terhadap frekuensi. Ada toroid untuk frekuensi audio dan toroid untuk flter AC (frekuensi rendah), ini tidak cocok untuk balun. Ferrite batangan digunakan untuk antena radio MW (frekuensi tinggi) bisa digunakan. 

Antenna Yagi

 Sebelum kita berbicara tentang antena Yagi atau antena pengarah marilah kita menengok terlebih dahulu antena isotropic. Antena isotropic adalah antena yang memancarkan radiasi ke segala jurusan ke samping, ke atas dan ke bawah dengan kuat pancaran yang sama. Apabilka kita gambarkan pola radiasinya maka akan berbentuk bola. Antena ini tidak pernah ada, ini hanya digunakan untuk pembicaraan theoritis.
Antena isotropic ini berbeda dengan antena omni directional, antena omni directional mempunyai kuat pancar yang sama ke segala penjuru mata angin akan tetapi ke atas dan ke bawah tidak sama. Antena vertikal 1⁄4 Lambda mempunyai sifat ini.
Untuk keperluan terutama komunikasi jarak jauh dan tidak diperlukan QSO dengan stasiun-stasiun yang berada di berbagai jurusan, maka sering diperlukan antena pengarah agar pancaran pada arah yang dikehendaki menjadi lebih besar. Tentu saja mengandung konsekuensi bahwa pancaran ke arah yang lain menjadi relatif mengecil. 

Kita perhatikan gambar, pola 1 adalah pola pancaran antena dipole. Bila pada antena dipole diberikan sebuah reflektor dan director, maka akan kita peroleh pola pancaran seperti tergambar pada sebagai pola 2. Pancaran ke satu arah akan menjadi lebih jauh sedangkan pancaran ke jurusan lainnya akan menjadi jauh lebih kecil.
Antena pengarah dikatakan mempunyai gain, yang dinyatakan dalam dB. Gain adalah perbandingan logarithmik antara power antena dibandingkan dengan dipole 1⁄2 Lambda. Apabila sebagai pembanding digunakan antena isotropic, maka gain dinyatakan dalam dBi. Misalnya antena dipole 1⁄2 Lambda mempunyai gain sebesar +2.1 dBi terhadap isotropic. Akan tetapi pada umumnya gain suatu antena yang digunakan pembanding adalah dipole 1⁄2 Lambda.
Misalnya power suatu antena pada titik A (periksa gambar 1) adalah Pa sedangkan power dipole 1⁄2 Lambda di tempat itu sebesar Pd, maka gain antena :

Antenna Dummy Load