Teori Gelombang dan Antena

Saturday, February 2, 2013 - Posted by Nurani Fitriyanti at 7:05 PM
Penguasaan pengetahuan antena perlu dipelajari tersendiri disamping teknik radio, walaupun antena itu sendiri merupakan bagian dari radio. Pesawat radio dalam kondisi baik belum tentu dapat beroperasi secara optimal apabila dalam penginstalasian antenanya tidak sesuai/tidak tepat dan mengabaikan ketentuan-ketentuan sesuai teknik antena. Demikian pula penggunaan antena yang tidak benar akan dapat menyebabkan kerusakan pada pesawat yang bersangkutan. Sehingga penggunaan dan instalasi antena harus sesuai dengan ketentuan teknis serta kepentingan teknis. Seperti diketahui bersama antena mentransfer energi RF yang dihasilkan oleh sebuah pemancar radio, ketempat lain pada jarak tertentu. Energi dipancarkan dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Selama diradiasikan, gelombang bergerak melalui ruang, dan sebagian gelombang tersebut diserap oleh antena radio penerima. Sebuah tegangan diinduksikan ke antena penerima, kuat lemahnya tegangan tersebut tergantung dari intensitas gelombang yang dipancarkan, dan dipengaruhi oleh faktor-faktor lain, misal : jarak penerima ke pemancar, tinggi antena dan gangguan selama perambatan. Antena terbuat dari bahan konduktor, dengan ukuran dan bentuk yang dibuat sedemikian sehingga memiliki pola tertentu, serta berfungsi menangkap dan atau memancarkan sinyal radio.
Parameter Antena. Didalam mempelajari antena kita kenal beberapa istilah/variabel yang erat kaitannya dalam pemilihan dan penggunaan sebuah antena.

a. Panjang antena. Panjang fisik antena dihitung berdasarkan panjang gelombang atau (Lamda) frekuensi kerja pesawat yang menggunakan antena tersebut. Panjang gelombang dihitung dalam satuan meter atau feet.
rumus-panjang-antenaRumusan diatas diperoleh dari kecepatan rambat gelombang radio diruang bebas yaitu 299,793,097 meter dan dibulatkan menjadi 300 meter per detik, atau 983,573, 087 feet per detik, yang dihitung jarak antar cycle atau periode. Oleh karenanya bila ingin menghitung panjang antena setengah panjang gelombang dapat juga langsung menggunakan rumus :
panjang-gel
Sehubungan adanya perbedaan kecepatan rambat gelombang radio diudara dengan disuatu penghantar (conductor) maka dalam menghitung panjang fisik antena pada umumnya masih harus dikurangi faktor kependekan , sebesar ± 5%
Contoh : Carima HF bekerja pada frekwensi : 10 MHZ.
Bila ingin dibuat antena dengan panjang setengah panjang gelombang :
Rumus-panjang-gel
Panjang fisik antena menjadi 15 – (5%.15) = 14,25 meter.
Bila kepada sebuah antena dicatukan energi RF, maka pada panjang antena tersebut terjadi arus dan tegangan.
Contoh :
antena-dan-teori-panjang-gel
Arus dan tegangan mengalami nilai maksimum dan minimum. Pada antena dengan setengah panjang gelombang (half wave lenght) sebagaimana gambar diatas, nilai maksimum dan minimum arus dan tegangan akan terjadi pada setiap panjang kelipatan setengah panjang gelombang.
distribusi-arus-dan-teg-1
Impedansi antena diperoleh dari adanya harga dan tegangan sepanjang antena.
impedansi-antena
Mengingat harga arus dan tegangan yang tidak sama disepanjang konduktor, maka nilai impedansi antena yang diperoleh tidak sama disepanjang antena. Pada ujung antena dengan panjang setengah lamda terdapat impedansi maksimum, sedangkan di titik tengah (center) antena tersebut terdapat impedansi minimum.
Harga impedansi antena perlu dikenali dalam rangka penyesuaian impedansi (impedansi matching) terhadap saluran transmisi yang digunakan. Jadi bila energi RF dari radio pemancar disalurkan melalui saluran transmisi dengan impedansi karakteristik 75 ohm maka titik catu pada antena dicari pada impedansi yang mendekati 75 ohm.
d. Polarisasi.
Polarisasi adalah arah getaran komponen listrik (E) gelombang elektomagnetik yang bersangkutan terhadap bumi. Penerimaan antena akan lebih efektif bila dipasang sesuai polarisasi sinyal yang diterimanya. Sebagai ilustrasi perhatikan gambar di bawah ini.

polarisasi
Sebagaimana telah dikemukaan terdahulu adanya perbedaan pengarahan antena timbul perbedaan intensitas penerimaan pada suatu titik. Gain antena menggambarkan seberapa baik suatu antena memancarkan energi RF nya dan seberapa kuat intenitas penerimaan pada suatu titik dari antena tersebut. Dengan kata lain antena yang radiasinya terarah akan mempunyai faktor penguatan yang lebih baik dibanding yang omnidirectional.

penguatan-gain-antena
G = Gain.
K = efisiensi (power yang diradiasikan dibandingkan power input) antena
P = rapat daya pada titik maksimum.
P av = rata-rata rapat daya.