A. PENGERTIAN ANTENA
PARABOLA
Antena parabola adalah sebuah antena berdaya jangkau
tinggi yang digunakan untuk komunikasi radio, televisi dan data dan juga untuk radiolocation (RADAR), pada bagian UHF and SHF darispektrum gelombang elektromagnetik. Panjang gelombang energi (radio) elektromagnetik yang
relatif pendek pada frekuensi-frekuensi ini menyebabkan ukuran yang digunakan
untuk antena parabola masih dalam ukuran yang masuk akal dalam rangka tingginya
unjuk kerja respons yang diinginkan baik untuk menerima atau pun memancarkan sinyal. Antena parabola berbentuk seperti
piringan. Antena parabola dapat digunakan untuk mentransmisikan berbagai data,
seperti sinyal telepon, sinyal radio dan sinyal televisi, serta beragam data lain yang dapat
ditransmisikan melalui gelombang.
B. DESAIN ANTENA PARABOLA
Prinsip operasi dari antena parabola adalah bahwa titik
sumber gelombang radio pada titik fokus di depan reflektor paraboloidal
berbahan konduktif akan tercermin menjadi sinar gelombang bidang collimated
sepanjang sumbu reflektor. Sebaliknya, gelombang pesawat sejajar yang masuk ke
sumbu akan difokuskan ke titik pada titik fokus . Sebuah antena parabola khas
terdiri dari reflektor parabola logam dengan antena feed kecil tergantung di
depan reflektor pada fokusnya , dan menunjuk kembali ke reflektor. Reflektor
adalah permukaan logam dibentuk menjadi paraboloid revolusi dan biasanya
dipotong di tepi melingkar yang membentuk diameter antena. Dalam antena
pemancar, saat ini frekuensi radio dari pemancar dipasok melalui kabel saluran
transmisi ke antena feed , yang mengubahnya menjadi gelombang radio. Gelombang
radio dipancarkan kembali ke piring oleh antena feed dan mencerminkan dish
menjadi sinar paralel. sebuah antena menerima gelombang radio yang masuk lalu dipantulkan oleh piring dan difokuskan
ke titik di antena feed , yang akan mengubah mereka menjadi arus listrik yang
berjalan melalui jalur transmisi ke penerima radio .
1. Reflektor parabola
Grid kawat - jenis
antena parabola yang digunakan untuk data link MMDS pada frekuensi 2,5-2,7 GHz.
Ini adalah feed dari dipole vertikal di bawah reflektor aluminium kecil pada
boom dan memancarkan gelombang mikro terpolarisasi vertikal. Reflektor dapat
terbuat dari lembaran logam , metal screen, atau wire grill construction , dan
itu dapat berupa circular " dish " atau berbagai bentuk lain untuk
menciptakan bentuk sinar yang berbeda. Layar logam mencerminkan gelombang radio
sama baiknya dengan permukaan metal yang solid selama lubang lebih kecil dari
sepersepuluh dari panjang gelombang , sehingga reflektor layar sering digunakan
untuk mengurangi berat dan angin beban pada dish. Untuk mencapai keuntungan
maksimum , maka perlu bentuk piringan akurat dalam sebagian kecil dari panjang
gelombang , untuk memastikan gelombang dari berbagai bagian antena tiba di
fokus dalam sebuah fasa . Piring besar sering memerlukan struktur rangka
mendukung di belakang untuk memberikan kekakuan yang dibutuhkan. Sebuah
reflektor yang terbuat dari kabel grill paralel atau batang berorientasi pada
satu arah bertindak sebagai filter polarisasi serta reflektor . Ini
mencerminkan gelombang radio terpolarisasi linier , dengan paralel medan
listrik pada elemen grill. Tipe ini sering digunakan dalam antena radar.
Dikombinasikan dengan feedhorn terpolarisasi linier , hal ini membantu
menyaring noise di penerima dan mengurangi kesalahan.
2. Feed Antena
Feed antena pada
fokus reflektor biasanya bertipe low - gain seperti dipole setengah gelombang
atau lebih sering disebut small horn antenna (feed horn) . Dalam desain yang lebih
kompleks , seperti Cassegrain dan Gregorian , reflektor sekunder digunakan
untuk mengarahkan energi ke reflektor parabola dari feed antena yang terletak
jauh dari titik fokus utama . feed antena terhubung ke radio - frekuensi
terkait ( RF ) transmisi atau peralatan penerima melalui kabel saluran
transmisi koaksial atau waveguide . Keuntungan dari antena parabola adalah
bahwa sebagian besar struktur antena ( semua kecuali feed antenna ) bersifat
nonresonant , sehingga dapat berfungsi melalui berbagai frekuensi , yang
merupakan bandwidth yang lebar . Semua yang diperlukan untuk mengubah frekuensi
operasi adalah untuk mengganti feed antenna dengan satu yang bekerja pada
frekuensi baru . Beberapa antena parabola mengirimkan atau menerima beberapa
frekuensi dengan memiliki beberapa feed antena yang dipasang pada titik fokus,
secara dekat dan bersama-sama .
C. TIPE ANTENA PARABOLA
1. Berdasarkan bentuk
·
Paraboloidal atau
piringan: reflektor yang berbentuk seperti paraboloid terpotong di tepi
melingkar . Ini adalah jenis yang paling umum . Ini memancarkan sinar berbentuk
menyempit sepanjang sumbu piringan.
·
Shrouded dish.
Terkadang perisai logam silinder melekat ke tepi piring, selubung melindungi
antena dari radiasi dari sudut luar sumbu sinar utama, mengurangi side lobes .
Hal ini terkadang digunakan untuk mencegah gangguan di microwave link
terestrial , di mana beberapa antena menggunakan frekuensi yang sama terletak
berdekatan bersama-sama. Selubung bagian dalam dilapisi dengan material
microwave berbahan menyerap. Selubung dapat mengurangi kembali radiasi lobe
sebesar 10 dB.
·
Silinder -
reflektor ini melengkung hanya dalam satu arah dan datar pada yang lainnya . Gelombang radio datang ke
fokus tidak pada suatu titik tapi sepanjang garis . terkadang feed antena
dipole yang terletak di sepanjang garis fokus . Antena parabola Silinder
memancarkan sinar berbentuk kipas , yang menyempit dalam dimensi melengkung ,
dan melebar dalam dimensi yang tidak melengkung. Ujung reflektor yang
melengkung terkadang dibatasi oleh pelat datar , untuk mencegah radiasi keluar,
dan ini disebut pillbox antenna.
·
Shaped-beam
antennas - Antena reflektor modern dapat dirancang untuk menghasilkan sinar
atau banyak sinar dari suatu bentuk tertentu , bukan hanya menyempit seperti
sinar " pensil " atau " kipas " dari piringan sederhana dan
antena silinder di atas. Dua teknik yang digunakandikombinasikan , untuk
mengontrol bentuk sinar.
·
Shaped reflectors
- Reflektor parabola dapat berbentuk noncircular, dan / atau lekukan yang
berbeda dalam arah horisontal dan vertikal , untuk mengubah bentuk sinar . Ini
sering digunakan dalam antena radar . Sebagai prinsip umum , lebih luas antena
dalam arah melintang yang diberikan , semakin sempit pola radiasi yang akan ke
arah itu .
·
"Orange
peel" antenna - Digunakan dalam radar pencarian , ini adalah antena yang
berbentuk panjang dan menyempit seperti huruf " C " . Antena ini
memancarkan sinar yang berbentuk kipas vertikal menyempit.
·
Arrays of feeds -
untuk menghasilkan sinar berbentuk yang kita inginkan, bukan hanya satu feed
horn, dapat menggunakan array feed horn yang berkumpul di sekitar titik fokus.
Array feed antena sering digunakan pada satelit komunikasi , khususnya satelit
siaran langsung , untuk menciptakan pola radiasi downlink untuk mencakup benua
tertentu atau wilayah cakupan. Mereka sering digunakan dengan antena reflektor
sekunder seperti Cassegrain .
2. Berdasarkan jenis feed
§
Axial atau front
feed - Ini adalah jenis yang paling umum dari feed , dengan feed antena yang
terletak di depan fokus piringan, pada sumbu sinar, menunjuk kembali ke
piringan . Kelemahan dari jenis ini adalah bahwa feed dan penunjangnya
memblokir beberapa sinar, yang membatasi efisiensi aperture hanya 55-60 % .
§
Off - axis atau
offset feed - reflektor adalah segmen asimetris paraboloid , jadi fokus dan
feed antenaterletak di salah satu sisi piringan . Tujuan dari desain ini adalah
untuk memindahkan struktur feed dari jalur sinar , sehingga tidak menghalangi
sinar lain . Hal ini banyak digunakan dalam piringan antenna televisi rumah.
Offset feed juga digunakan dalam beberapa desain reflektor seperti Cassegrain
dan Gregorian
§
Cassegrain - Dalam
sebuah antena Cassegrain , feed terletak pada atau di belakang piringan, dan
memancarkan ke depan , menerangi reflektor sekunder hiperboloid cembung pada
fokus parabola . Gelombang radio dari feed dicerminkan kembali dari reflektor
sekunder ke piringan, yang membentuk sinar keluar . Keuntungan dari konfigurasi
ini adalah bahwa feed , dengan waveguides dan " front end "
elektronik tidak harus tergantung di depan piringan , sehingga digunakan untuk
antena dengan feed yang rumit atau besar , seperti antena komunikasi satelit
besar dan teleskop radio . Efisiensi Aperture adalah pada urutan 65-70 %.
§ Gregorian - Serupa dengan desain Cassegrain kecuali reflektor
sekunder yang berbentuk cekung , ( ellipsoidal ) . Efisiensi aperture lebih
dari 70 % dapat dicapai .
D. FEED
PATTERN
Pola
radiasi dari antena feed harus disesuaikan dengan bentuk piringan, karena memiliki
at pada efisiensi aperture, yang menentukan gain antena (lihat bagian Gain
bawah). Radiasi dari feed yang jatuh di luar tepi piringan disebut
"spillover" dan yang terbuang, mengurangi keuntungan dan meningkatkan
backlobes, mungkin menyebabkan gangguan atau (dalam menerima antena)
meningkatkan kerentanan terhadap ground noise. Namun, keuntungan maksimum hanya
dicapai ketika piringan seragam "menerangi" dengan kekuatan medan
konstan untuk ujungnya. Jadi pola radiasi yang ideal dari antena feed akan menjadi
kekuatan medan konstan sepanjang sudut solid piringan, mendadak menurun ke nol
pada tepi. Namun, antena feed praktis memiliki pola radiasi yang menurunkan
secara bertahap di tepi, sehingga antena feed adalah kompromi antara rambatan
rendah yang dapat diterima dan pencahayaan yang memadai. Untuk sebagian besar
feedhorn depan, pencahayaan optimal dicapai ketika daya yang dipancarkan oleh
feedhorn adalah 10 dB kurang di tepi piring dari nilai maksimum di tengah
piring.
E. GAIN
Gain
(directive gain) adalah karakter antena yang terkait dengan kemampuan antena
mengarahkan radiasisinyalnya,
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.
F. POLA
RADIASI
Dalam antena parabola, hampir semua daya radiasi
terkonsentrasi di lobus utama yang sempit sepanjang sumbu antena. Kekuatan
residu dipancarkan di dalam sidelobes, biasanya jauh lebih kecil, di arah lain.
Karena dalam antena parabola aperture reflektor jauh lebih besar daripada
panjang gelombang, karena difraksi biasanya ada banyak sidelobes menyempit,
sehingga pola sidelobe kompleks. Ada juga biasanya backlobe, dalam arah yang berlawanan
dengan lobus utama, karena radiasi spillover dari antena feed yang menghilankan reflektor.
G. Dasar-dasar dipole setengah
gelombang
Setengah gelombang dipol terbentuk dari elemen konduktif yang berupa kawat atau tabung logam yang merupakan setengah panjang gelombang listrik. Hal ini biasanya diberi di pusat di mana impedansi jatuh ke titik terendah. Dengan cara ini, antena terdiri dari feeder terhubung ke dua elemen seperempat panjang gelombang sejalan dengan satu sama lain.
1. Half wave dipole antenna
Tegangan
dan arus saat ini bervariasi sepanjang bagian memancar dari antena. Hal ini
terjadi karena gelombang berdiri ditetapkan sepanjang elemen yang memancar.
Bagian
ujung adalah sirkuit terbuka pada titik-titik tersebut adalah nol, tetapi
tegangannya pada nilai maksimum.
Sebagai titik di mana jumlah ini diukur bergerak menjauh dari ujung, ditemukan bahwa itu bervariasi sinusoidal: tegangan jatuh, tetapi arus meningkat. Arus kemudian mencapai maksimum dan tegangan minimum pada panjang sama dengan seperempat panjang gelombang listrik dari ujung. Karena setengah gelombang dipole, titik ini terjadi di tengah.
2. Half-wave dipole antenna current & voltage
waveforms
Sebagai
titik pusat adalah di mana arus maksimum dan tegangan minimum , ini membuat
titik nyaman untuk memberi antena seperti menimbulkan impedansi rendah . Ini
jauh lebih mudah untuk memberikan sebagai tegangan RF yang tinggi dapat
menimbulkan banyak masalah bagi feeder dan maching unit
Sebagai
titik pusat adalah di mana arus adalah maksimum dan tegangan minimum , ini
membuat titik nyaman untuk memberi
antena karena menimbulkan impedansi rendah . Ini jauh lebih mudah untuk
memberi sebagai tegangan RF yang tinggi dapat menimbulkan banyak masalah bagi
feeder dan maching unit.
Untuk
antena dipole yang setengah panjang gelombang listrik , reaktansi induktif dan
kapasitif menghilangkan satu sama lain dan antena menjadi resonan . Dengan
tingkat reaktansi induktif dan kapasitif menghilangkan satu sama lain , beban
menjadi murni resistif dan ini membuat setengah gelombang antena dipole jauh
lebih mudah . Feeder Coaxial dapat dengan mudah digunakan sebagai gelombang
berdiri tidak ada , dan juga lebih mudah untuk mencocokkan dengan output
pemancar yang mungkin hanya ingin melihat beban resistif . Beban yang mencakup
reaktansi menyebabkan tegangan yang lebih tinggi dari level saat ini bahwa
pemancar mungkin tidak dapat mentolerir .
Impedansi
untuk setengah gelombang antena dipole dalam ruang bebas adalah dipole 73 Ω
yang cocok untuk 70Ω feeder coaxial dan ini adalah salah satu alasan mengapa
coax dengan impedansi ini dipilih untuk banyak aplikasi ..
Setengah
gelombang panjang dipol
Seperti namanya panjang dipole adalah setengah panjang
gelombang. Panjang sebenarnya sedikit lebih pendek dari setengah panjang
gelombang dalam ruang bebas karena sejumlah efek.
Perhitungan untuk untuk panjang setengah gelombang antena
dipole memperhitungkan unsur-unsur seperti rasio ketebalan atau diameter
konduktor dengan panjang, konstanta dielektrik medium sekitar elemen memancar
dan sebagainya.
Hal ini dimungkinkan untuk memperpendek panjang antena
setengah gelombang dipole, atau antena yang memancarkan elemen dalam hal ini
dengan menambahkan pemuatan induktor. Ini ditempatkan dalam elemen memancar. Ia
bekerja karena antena dipole dapat dianggap sebagai sebuah rangkaian resonan
yang terdiri dari sebuah kapasitor dan induktor. Menambahkan induktansi
tambahan akan menurunkan frekuensi resonansi, yaitu panjang antena yang
diberikan akan beresonansi pada frekuensi yang lebih rendah daripada yang mungkin telah ada induktor . Dengan cara ini
mungkin untuk memperpendek panjang antena.
Kekuatan medan Dipole setengah
gelombang
Hal ini dimungkinkan untuk plot kekuatan medan untuk antena pada jarak dari elemen memancar untuk melihat pola radiasi. Untuk tampilan 3D lengkap pola radiasi baik φ dan θ sudut diperlukan. Namun untuk menyederhanakan matematika secara keseluruhan di balik perhitungan adalah mungkin untuk mengekspresikan tingkat kekuatan medan. Biasanya ini dipandang sebagai penampang melalui pola 3D secara keseluruhan. Yang paling sering digunakan adalah horisontal di mana φ = 90 ° dan pesawat vertikal.
Dengan menggunakan rumus setengah gelombang dipole yang
diberikan di atas adalah mungkin untuk menentukan pola radiasi dari setengah
gelombang antena dipole dari medan jauh E vektor.
Setengah gelombang dipol pola
radiasi & pengarahan
Dengan menggunakan rumus setengah gelombang dipole, adalah
mungkin untuk menghitung pola radiasi dan karenanya menentukan pengarahan.
Seperti yang diharapkan pengarahan maksimum dipole setengah
gelombang menunjukkan radiasi maksimum pada sudut yang benar ke radiator utama.
Di sudut lain, θ sudut pada setengah gelombang dipole rumus di atas dapat digunakan untuk menentukan kekuatan medan.
3. Half-wave dipole radiation pattern
Tidak ada komentar:
Posting Komentar