Antena (radio)

Pertanyaan: Apakah fungsi utama dari antena ?



Di bidang elektronika, definisi antena adalah transformator/struktur transmisi antara gelombang terbimbing (saluran transmisi) dengan gelombang ruang bebas atau sebaliknya. Antena adalah salah satu elemen penting yang harus ada pada sebuah teleskop radio, TV, radar, dan semua alat komunikasi nirkabel lainnya. Sebuah antena adalah bagian vital dari suatu pemancar atau penerima yang berfungsi untuk menyalurkan sinyal radio ke udara.Bentuk antena bermacam macam sesuai dengan desain, pola penyebaran dan frekuensi dan gain. Panjang antena secara efektif adalah panjang gelombang frekuensi radio yang dipancarkannya. Antena dipol setengah gelombang adalah sangat populer karena mudah dibuat dan mampu memancarkan gelombang radio secara efektif.
Fungsi
Fungsi antena adalah untuk mengubah sinyal listrik menjadi sinyal elektromagnetik, lalu meradiasikannya (pelepasan energi 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 (termasuk untuk digunakan pada sebuah teleskop radio), yaitu pola radiasi, direktivitas, gain, dan polarisasi. Karakter-karakter ini umumnya sama pada sebuah antena, baik ketika antena tersebut menjadi peradiasi atau menjadi penerima, untuk suatu frekuensi, polarisasi, dan bidang irisan tertentu.
Pola radiasi
Pola radiasi antena adalah plot 13-dimensi distribusi sinyal yang dipancarkan oleh sebuah antena, atau plot 3-dimensi tingkat penerimaan sinyal yang diterima oleh sebuah antena. Pola radiasi antena dibentuk oleh dua buah pola radiasi berdasar bidang irisan, yaitu pola radiasi pada bidang irisan arah elevasi (pola elesi. 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 semakin 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.
Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pola radiasi, yang pertama adalah Half-power Beamwidth (HPBW), atau yang biasa dikenal sebagai beamwidth suatu antena. Dalam astronomi radio, beamwidth adalah resolusi spasial dari sebuah teleskop radio, yaitu diameter sudut minimum dari dua buah titik yang mampu dipisahkan oleh teleskop radio tersebut. Secara teori, beamwidth untuk antena yang berbentuk parabola dapat ditentukan.
Gain
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.
Gain antena adalah tetap, dua pengertian yang berbeda antara gain antena, transmit power dan EIRP atau daya terpancar, dengan menurunkan transmit power tidak akan mengubah gain antena dan pola radiasinya, hanya menurunkan EIRP atau daya terpancar ke udara,
Antena dengan gain rendah mempunyai pola radiasi yang berbeda dengan antena sejenis yang punya gain besar. Pola radiasi antena dengan gain rendah bersifat melebar sehingga energi yang dipancarkan terdistribusi luas secara sektoral (sudut). Sedangkan antena dengan gain besar memiliki pola pancar yang sempit, energi yang dipancarkan tidak melebar, tetapi pada arah pancaran utamanya, energi ini bisa menjangkau tempat yang lebih jauh.
Besar gain dari suatu antena menentukan kemampuan antena tersebut untuk memfokuskan energi yang dipancarkannya kesuatu arah. Contoh: antena dengan gain 20dB lebih fokus dibandingkan antena dengan gain 10dB.
Polarisasi
Polarisasi didefinisikan sebagai arah orientasi dari medan listrik. Antena dipol memiliki polarisasi linear (vertikal atau horisontal). Mengenali polarisasi antena amat berguna dalam sistem komunikasi, khususnya untuk mendapatkan efisiensi maksimum pada transmisi sinyal. Pada aplikasi radio, WLAN dan radio seluler, polarisasi yang digunakan adalah polarisasi linier vertikal. Antena pemancar dan penerima harus diorientasikan vertikal. Sedangkan pada aplikasi TV broadcast, polarisasi yang digunakan adalah polarisasi linier horisontal. Sedangkan pada aplikasi RFID (radio frequency identification), polarisasi yang digunakan adalah polarisasi sirkuler.
Pada astronomi radio, tujuan mengenali polarisasi sinyal yang dipancarkan oleh sebuah objek astronomi adalah untuk mempelajari medan magnetik dari objek tersebut.
Penggunaan antena
Penggunaan antena pada radio
Antena adalah salah satu elemen penting yang harus ada pada sebuah teleskop radio. Fungsinya adalah untuk mengubah sinyal listrik menjadi sinyal elektromagnetik, lalu meradiasikannya. Dan sebaliknya, antena juga dapat berfungsi untuk menerima sinyal elektromagnetik dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Sehingga sinyal radio yang dipancarkan oleh stasiun radio dapat ditangkap oleh radio.
Penggunaan antena pada televisi
Berdasarkan peraturan internasional yang berkaitan dengan pengaturan penggunaan frekuensi (Radio Regulation) untuk penyiaran televisi pada pita frekuensi VHF dan UHF. Sejarah pertelevisian di Indonesia diawali pada tahun 1962 oleh TVRI di Jakarta dengan menggunakan pemancar televisi VHF. Pembangunan pemancar TVRI berjalan dengan cepat terutama setelah diluncurkannya satelit palapa pada tahun 1975. Pada tahun 1987, yaitu lahirnya stasiun penyiaran televisi swasta pertama di Indonesia, stasiun pemancar TVRI telah mencapai jumlah kurang lebih 200 stasiun pemancar yang keseluruhannya menggunakan frekuensi VHF, dan pemancar TV swasta pertama tersebut diberikan alokasi frekuensi pada pita UHF. Kebijaksanaan penggunaan pita frekuensi VHF untuk TVRI dan UHF untuk swasta. Sehingga untuk menagkap siaran TV digunakan antena VHF dan UHF.
Penggunaan antena pada radar
Radar atau Radio Detection and Ranging adalah suatu alat yang sistemnya memancarkan gelombang elektromagnetik berupa gelombang radio dan gelombang mikro. Pantulan dari gelombang yang dipancarkan tadi digunakan untuk mendeteksi objek. Radar menggunakan spektrum gelombang elektromagnetik pada rentang frekuensi 300 MHz hingga 30 GHz atau panjang gelombang 1 cm hingga 1 meter. Komponen sistem radar:
Transmiter untuk membangkitkan sinyal radio dari osilator.
Waveguide adalah penghubung antara Transmiter dan Antena.
Receiver adalah penerima pantulan sinyal radio
Signal processor adalah peralatan yang mengubah sinyal analog ke sinyal digital.
Radar Controller adalah penghubung yang akan mengantarkan informasi ke user
Jenis
Berdasarkan fungsi
Berdasarkan fungsinya antena dibedakan menjadi antena pemancar, antena penerima, dan antena pemancar sekaligus penerima. Di Indonesia antena pemancar banyak dimanfaatkan pada stasiun-stasiun radio dan televisi. Selanjutnya antena penerima, antena penerima ini bisanya digunakan pada alat-alat seperti radio, tv, dan alat komunikasi lainnya.
Berdasarkan gainnya
Berdasarkan besarnya gainnya antena dibedakan menjadi antena VHF dan UHF yang biasanya digunakan pada TV. Kiranya semua orang tahu bahwa besarnya daya pancar, akan memengaruhi besarnya sinyal penerimaan siaran televisi di suatu tempat tertentu pada jarak tertentu dari stasiun pemancar televisi. Semakin tinggi daya pancar semakin besar level kuat medan penerimaan siaran televisi. Namun besarnya penerimaan siaran televisi tidak hanya dipengaruhi oleh besarnya daya pancar. Untuk memperbesar daya pancar pada stasiun TV dan daya terima pada TV maka perlu digunakan antena.
Besarnya gain antena dipengaruhi oleh jumlah dan susunan antena serta frekuensi yang digunakan. Antena pemancar UHF tidak mungkin digunakan untuk pemancar TV VHF dan sebaliknya, karena akan menimbulkan VSWR yang tinggi. Sedangkan antena penerima VHF dapat saja untuk menerima signal UHF dan sebaliknya, namun gain antenanya akan sangat mengecil dari yang seharusnya. Kualitas hasil pencaran dari pemancar VHF dibandingkan dengan kualitas hasil pancaran dari pemancar UHF adalah sama asalkan keduanya memenuhi persyaratan dan spesifikasi yang telah ditentukan.
Berdasarkan polarisasinya
Berdasarkan polarisasinya, antena dibedakan menjadi 2 yaitu antena dipol dan monopol. Antena dipol memiliki polarisasi linear vertikal, sedangkan antena monopol polarisasinya hanya pada satu arah. Dengan karakter seperti ini, antena dipol banyak dimanfaatkan untuk sistem komunikasi dengan wilayah cakupan yang luas.
Antena Directional dan Antena Omnidirectional
Antena directional adalah antena yang pola radiasi pancarannya terarah sehingga efektifitas pancaran radio hanya ke satu arah saja, sedangkan antena omnidirectional dapat memancarkan gelombang ke segala arah. Yang termasuk antena directional adalah antena model Yagi seperti kebanyakan yang dipakai sebagai antena penerima siaran TV. Contoh antena omnidirectional adalah antena model groundplane.
Berdasarkan bentuknya
Antena berdasarkan bentuknya antara lain: mikrostrip, parabola, vee, horn, helix, dan loop. Walaupun amat sering dijumpai teleskop radio yang menggunakan antena berbentuk parabola, ada beberapa jenis antena lainnya yang juga sering digunakan pada sebuah teleskop radio atau interferometer. Misalnya, Mauritius Radio Telescope (MRT) yang menggunakan 1084 buah antena berbentuk helix. Contoh lainnya adalah teleskop radio yang menggunakan antena berbentuk horn, yang digunakan oleh Arno Penzias dan Robert Woodrow Wilson ketika menemukan Cosmic Microwave Background (CMB). Contoh antena berdasarkan bentuknya adalah antena parabola, Antena parabola merupakan antena yang berbentuk parabola, pancaran sinyal akan dikonsentrasikan pada titik tengah antena. Antena parabola biasanya didesain untuk Frekuensi Ultra Tinggi (UHF), penerima siaran TV Satelit, dan transmisi gelombang mikro.
Lihat Pula
Antena Yagi
Antena Dipol
Referensi
Mufti, Nachwan A, ST. Edisi Revisi (2001). Modul Sistem Antena. Jakarta: Mobile Communication Laboratory.


Mudrik Alaydrus, Antena: Prinsip dan Aplikasi, Graha Ilmu, Jogjakarta, 2011
Pranala luar