Antena adalah salah satu element pada peralatanan komunikasi yang digunakan untuk mengirim dan menerima sinyal elektromagnetik. Antena komunikasi pertama ditemukan oleh orang Jerman pada tahun 1888 dan digunakan untuk keperluan komunikasi nirkabel. Antena ini dapat memancarkan sinyal gelombang radio mikro.
Ada berbagai jenis desain bentuk antena yang dirancang dan dikelompokkan berdasarkan jensi penggunaannya, seperti kawat tembaga, log periodik, aperture, microchip, reflektor, lensa, array, dan traveling wave.
Mengetahui setiap desain antena dan tujuan penggunaanya adalah wajib agar dapat menggunakan antena yang tepat sesuai yang diinginkan. Di artikel ini kita akan membahas tentang salah satu jenis antena, yaitu antena dipole , dan cara kerjanya dengan aplikasinya.
Pengertian antena dipole
Antena dipole adalah jenis antena RF yang mempunyai dua elemen konduktif seperti kabel atau batang, dimana panjang kawat logam adalah setengah panjang gelombang tertinggi frekuensi yang dikirm atau diterimanya. Di bagian tengah antena terdapat isolator yang memisahakn bahan konduktif antena yang disebut elemen antena.
Diagram antena dipole ditunjukkan di bawah ini.
Sumber sinyal RF yang berupa tegagan dan arus ini dihubungkan ke masing masing ujung dua elemen antena yang ada ditengah dan terpisah oleh bahan isolator. Daya tertinggi sinyal RF terdapat pada masing masing ujung kawat antena. Sementara daya minimum ada pada titik sambungan di ujung tengah antena dipole.
Struktur bentuk
Antena dipole terdiri dari dua elemen konduktif seperti kabel atau batang konduktor. Kedua elemen ini merupakan media penerima atau pengirim sinyal RF. Panjang konduktor adalah setengah dari panjang gelombang tertinggi atau setengah lambda.
Material konduktif pada antena dipisah di tengah menjadi dua bagian oleh sebuah isolator. Material konduktif ini disebut sebagai elemen. Kedua ujung konduktor yang ditengah ini terhubung ke kabel koaksial sebagai media transmisi dari antena ke perangkat komunikasi.
Panjang elemen radiasi dapat ditentukan oleh beberapa sifat frekuensi, seperti antena, impedansi umpan, dll. Dalam antena ini, panjang dipole merupakan parameter yang signifikan.
Semua jenis antena seperti ini akan bekerja baik untuk transmisi atau penerimaan. Dalam berbagai aplikasi nirkabel, antena dapat dipakai untuk pemancar maupun penerima gelombang RF.
Antena dipole pemancar
Pada penggunaan antena di perangkat pemancar radio, antena ini akan menghasilkan gelombang radio gelombang radio. Tegangan pada frekuensi yang sesuai diberikan ke antena untuk dipancarkan dalam bentuk gelombang radio.
Tegangan dan arus listrik yang melintasi elemen antena ini akan menciptakan gelombang magnet dan gelombang listrik yang biasa dikenal dengan nama gelombang elektromagnetik atau gelombangn radio.
Pada antena pemanacar terdiri dari elemen dasar yang dibuat dari bahan konduktor, umumnya logam alumunium. Konduktor membawa arus listrik dengan intensitas arus akan berfluktuasi dari waktu ke waktu dan berubah menjadi radiasi RF yang ditransmisikan melalui media ruang terbuka.
Antena dipole penerima
Pada perangkat penerima sinyal RF, gelombang elektromagnetik yang mengalir di atas antena akan menginduksikan tegangan pada konduktor. Akibatnya, antena akan menjadi sumber sinyal untuk input perangkat penerima.
Antena melakukan kerja kebalikan dari sistem pemancar radio. Dimana antena akan menerima radiasi gelombang radio dan mengubahnya menjadi sinyal berupa tegangan dan arus listrik untuk diteruskan ke sirkuit penerima radio.
Cara kerja antena
Ketika sumber sinyal tegangan RF dihubungkan ke bagian tengah dari dua ujung konduktor antena maka aliran tegangan dan arus di seluruh dua elemen konduktif dapat menghasilkan sinyal gelombang elektromagnetik atau radio untuk dipancarkan ke luar antena.
Di bagian tengah antena ini, terdapat aliran arus dan tegangan minimum. Sementara di ujung dari elemen antena terdapat aliran arus dan tegangan yang maksimal. Demiian karakteristik aliran arus dan tegangan pada desain antena dipole.
Diagram pola radiasi antena jenis ini ditunjukkan pada gambar diatas yang berupa pola radiasi vertikal terhadap sumbu antena. Pola radiasi adalah penggambaran grafis dari sifat radiasi antena. Pola radiasi antena akan menggambarkan bagaimana antena akan memancarkan energi ke luar angkasa.
Jenis jenis antena dipole
Terdapat beberapa jenis antena model dipole berdasarkan rumus panjang elemen antena yang digunakan :
Jenis setengah panjang gelombang
Jenis antena ini mempunyai panjang dipole atau elemen konduktor setengah dari panjang gelombang pada frekuensi operasi antena tersebut digunakan. Terkadang antena ini juga disebut sebagai antena Hertz .
Antena ini memiliki struktur resonansi sederhana dibandingkan dengan jenis antena lain, sehingga banyak digunakan untuk tujuan transmisi dan penerimaan sinyal RF dalam aplikasi yang berbeda. Frekuensi operasi antena model seperti ini berkisar antara 3 kHz hingga 300 GHz.
Keuntungan dari antena dipole setengah gelombang adalah, tidak berat, hemat biaya, impedansi inputnya mirip dengan impedansi input saluran transmisi. Namun salah satu kerugian jenis antena setengah gelombang adalah berupa antena independen.
Antena setengah gelombang tipe dipole dapat digunakan sebagai elemen dasar untuk jenis antena lain yang bekerja pada frekuensi yang sangat tinggi dengan sifat pola radiasinya adalah omnidirectional. Antena ini banyak digunakan untuk penerima sinyal TV dan radio.
Jenis folded (dipole terlipat)
Jenis folded adalah gabungan beberapa antena dipole yang terpisah dan membentuk jaringan loop antena. Seperti namanya, jenis antena dipol dilipat ke belakang dan mencakup dua dipole setengah gelombang di mana satu kontinu dan yang lainnya terbelah di tengah. Antena ini bisa dihubungkan secara paralel bersama di kedua ujungnya.
Pola radiasi antena jenis ini mirip dengan dipole normal kecuali impedansi input yang lebih tinggi dan directivity antena adalah dua arah. Alasan utama untuk menggunakan antena ini adalah nilai impedansi feed yang tinggi dan bandwidth yang lebar.
Jadi antena ini digunakan sendiri, sebagai bagian mendasar dari antena lain dan juga untuk menyediakan bandwidth yang tinggi. Antena ini tersedia dalam tipe dua kabel dan tiga kabel.
Jenis dipole pendek
Jenis dipole pendek adalah antena dipole yang memiliki panjang lebih pedek dibandingkan dengan setengah panjang gelombang. Bentuk antena ini adalah berupa kawat atau konduktor sederhana yang salah satu ujungnya dihubung terbuka dan ujung lainnya diumpankan melalui sumber sinyal.
Rentang frekuensi antena ini berkisar antara 3 KHz – 30MHz. sehingga dapat diterapkan pada penerima RF berbasis frekuensi rendah.
Panjang antena ini lebih kecil dari panjang gelombang. Sumber sinyal disambungkan pada salah satu ujungnya dengan membuat bentuk dipole berupa garis-garis yang diakhiri pada ujung yang lain.
Jenis dipole FM
Antena jenis dipole FM sangat mudah dibuat dengan berbagai cara dengan biaya lebih murah. Antena ini adalah solusi ideal di ruang atap atau loteng sebagai antena FM internal.
Desain bentuk antena ini adalah antena setengah gelombang setengah dipole vertikal terpolarisasi yang paling sering digunakan untuk memberikan penerimaan yang lebih baik dari siaran gelombang FM VHF. Umumnya antena ini digunakan terutama untuk siaran FM yang frekuensinya berkisar antara 88 MHz – hingga 108 MHZ.
Jenis dipole kipas
Antena jenis ini disebut juga dipole berkipas atau paralel. Ini adalah antena kawat multi-band, sehingga desainnya sangat sederhana. Umumnya, antena ini terdiri dari beberapa antena dipole yang berbagi saluran umpan koaksial yang serupa.
Setiap dipol harus dipotong untuk titik pusat frekuensi bandwidth di mana Anda ingin antena ini beresonansi.
Setelah sinyal ditransmisikan, maka hanya elemen beresonansi untuk band tertentu saja yang akan diamati melalui radio Anda, karena dipol yang tersisa hadir pada impedansi yang lebih tinggi. Desain mekanis antena ini tidak kritis karena dapat diatur sebagai bentuk V terbalik bahkan secara horizontal.
Beberapa pengaturan memanfaatkan penyebaran kabel yang berdekatan ke arah yang berbeda. Umumnya, beberapa elemen di dekatnya dapat saling mengganggu terutama yang bersatu erat. Umumnya, penyetelan antena ini membutuhkan pemangkasan elemen yang hati-hati untuk mencapai resonansi pada pita yang berbeda.
Kelebihan antena dipole
- Bentuk lebih sederhana dan mudah dibuat
- Sangat efisien digunakan pada frekuensi resonansi.
- Ukuran celah dipol tidak mempengaruhi kinerja antena.
- Termasuk jenis Omnidirectional saat mengirim atau menerima sinyal.
- Dibandingkan dengan antena monopole telescoping, dipole telescoping memungkinkan Anda untuk mendapatkan rentang frekuensi yang lebih luas.
- Pola pancaran antena ini berbentuk donat dengan antena yang berada di tengah lubang.
- Antena ini mudah dirancang dan dipasang dalam konfigurasi yang berbeda seperti miring atau V terbalik
- Sinyal apa pun dapat diterima dari berbagai arah
- Antena ini dapat direduksi dan beresonansi dengan koil pemuatan. Ketika kumparan ini disusun di tengah maka kita bisa mendapatkan hasil yang baik.
Kekurangan
- Panjang gelombangnya panjang untuk frekuensi pendek akan menyulitkan saat pembuatan elemen antena
- Antena tipe lipat agak rumit dibandingkan dengan antena monopole, meskipun tidak rumit seperti antena quad patch atau yagi UDA .
- Untuk frekuensi di bawah 27 MHz, efisiensi antena akan mulai berkurang ketika panjang antena berkurang.
- Dibandingkan dengan antena biasa, efisiensi antena tipe V-Terbalik telah berkurang.
- Ukuran antena indoor sangat kecil dibandingkan dengan outdoor.
- Antena luar ruangan berukuran besar, sehingga pemasangan dan pengangkutan sangat sulit untuk ditangani.
Contoh penggunaan
- Antena ini digunakan sebagai bagian dasar dalam pembuatan antena yang lebih rumit dan juga digunakan di berbagai area.
- Antena ini bisa digunakan untuk radio dan telekomunikasi.
- Antena yang sama digunakan dalam komunikasi dua arah, baik untuk transmisi & penerimaan.
- Antena tipe setengah gelombang dapat digunakan di penerima TV & radio.
- Secara umum, antena digunakan sebagai antena pengirim atau penerima karena antena pengirim mengubah sinyal dari listrik menjadi elektromagnetik & memancarkannya sedangkan antena penerima dapat digunakan untuk mengubah sinyal dari elektromagnetik menjadi listrik.
- Antena tipe reflektor parabola digunakan dalam astronomi radio, komunikasi satelit & untuk beberapa jenis tautan komunikasi radio.
- Antena tipe VHF & UHF terutama digunakan dalam komunikasi seluler darat dalam keselamatan publik, wilayah pesisir, aplikasi komunikasi industri & publik.
- Antena tipe lipat dapat digunakan di dalam antena Yagi-Uda untuk penerimaan TV global melalui saluran seimbang seperti Z0 = 300 karena impedansi input antena ini tinggi, sehingga cocok hanya melalui impedansi saluran transmisi.
- Antena jenis FM terutama digunakan sebagai antena penerima siaran FM, terutama untuk pita siaran FM yang berkisar antara 88 MHz – hingga 108 MHz.
