Antena Isotropik, Antena Referensi
Antena ini hanyalah antena teoritik atau antena hipotetik yang tidak pernah direalisasi. Antena isotropik adalah antena ideal, yang berujud titik, yang pancarannya benar-benar merata ke segala arah. Dengan demikian pola (pattern) pancarannya berupa bola sempurna.
Antena ini digunakan sebagai referensi bagi antena-antena praktis. Faktor penguatan atau antenna gain dari antena isotropik adalah 1 atau 0 dB. Dan ini digunakan sebagai satuan gain antena praktis, yaitu dBi , singkatan dari decibel isotropic.
Antena Praktis
Tujuan pembuatan antena praktis adalah untuk menghasilkan pancaran gelombang EM dengan intensitas pancar yang semaksimal mungkin ke arah yang diinginkan. Pelbagai cara diupayakan untuk mencapai tujuan tersebut. Pengarahan dapat dilakukan dengan menggunakan corong (horn), lensa e/m ataupun menggunakan reflektor. Pada radar yang beroperasi di atas 1 GHz (microwave), sebagai pengarah umumnya digunakanlah horn maupun reflektor parabolik. Sedangkan untuk radar yang frekuensi kerjanya yang lebih rendah, atau untuk keperluan yang tidak memerlukan ketajaman pengarahan yang sangat tinggi, sering lebih praktis dan murah kalau menggunakan reflektor dan pengarah semacam Yagi-Uda. Bahkan pada radar yang beroperasi di daerah HF dan VHF, sering hanya digunakan antena dipole yang sederhana.
Ilustrasi 1 :
Sebuah antena hipotetik ( isotropik ) diumpan dengan daya sebesar 10 watt. Hitunglah intensitas daya pada titik sejauh 10 km dari antena tersebut !
Fiso = Pt / ( 4 π R2 )
Pada titik sejauh 10000m, akan terukur intensitas pancaran :
F10km = [ 10 W ] / [ 4 π (10000m)2 ]
= 10 W / [ 4 π 108 m2 ]
= 7.96 nanowatt / m2
Ilustrasi 2 :
Seandainya antena isotropik tadi dipasangi reflektor sehingga titik pada jarak 10 km tadi terukur intensitas daya pancaran sebesar 7.96 microwatt / m2, berapakah Gain dari antena dengan reflektor tersebut ?
FX = 7.96 uW/m2
Berarti terjadi penguatan dibanding isotropik sebesar GX ,
GX = [ 7.96 uW / m2 ] / [ 7.96 nW / m2 ]
= 10^3 = 1000 kali
= 10 log (103) decibel terhadap isotropik
= 30 dBi
Rangkuman dari ilustrasi di atas dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Ilustrasi 3 :
Sebuah radar dengan gain 47 dBi dan power input antena sebesar 1 megawatt sedang menyorot pesawat terbang yang berjarak 100 km. Cross section area ( luas irisan bidang yang menghadap radar ) dari pesawat tersebut 5 m2 . Hitunglah intensitas daya yang mengenai ( menyinari, iluminate) pesawat dan total daya yang diterima pesawat dari radar tadi.
Gain antena GT = 47 dBi
= 1047/10
= 104.7
= 50119 kali terhadap isotropik
Intensitas daya pada jarak 100 km akan sebesar :
FR = [ 50119 ] * [ 106 watt ] / [ 4 π ( 105 m)2 ]
= 50119 * 106 / 125663706143.6 watt/m2
= 0.399 watt /m2
Total daya dari pancaran radar yang diterima pesawat terbang :
PX = FR x Cross Section Area
= 0.399 watt / m2 * 5 m2
= 1.99 watts
Catatan Penutup :
Foto : Horn, Lensa, Parabola untuk microwave.
// end of article
Gain Antena Isotropik = 0 dBi
Antena Praktis
Tujuan pembuatan antena praktis adalah untuk menghasilkan pancaran gelombang EM dengan intensitas pancar yang semaksimal mungkin ke arah yang diinginkan. Pelbagai cara diupayakan untuk mencapai tujuan tersebut. Pengarahan dapat dilakukan dengan menggunakan corong (horn), lensa e/m ataupun menggunakan reflektor. Pada radar yang beroperasi di atas 1 GHz (microwave), sebagai pengarah umumnya digunakanlah horn maupun reflektor parabolik. Sedangkan untuk radar yang frekuensi kerjanya yang lebih rendah, atau untuk keperluan yang tidak memerlukan ketajaman pengarahan yang sangat tinggi, sering lebih praktis dan murah kalau menggunakan reflektor dan pengarah semacam Yagi-Uda. Bahkan pada radar yang beroperasi di daerah HF dan VHF, sering hanya digunakan antena dipole yang sederhana.
Ilustrasi 1 :
Sebuah antena hipotetik ( isotropik ) diumpan dengan daya sebesar 10 watt. Hitunglah intensitas daya pada titik sejauh 10 km dari antena tersebut !
Fiso = Pt / ( 4 π R2 )
Pada titik sejauh 10000m, akan terukur intensitas pancaran :
F10km = [ 10 W ] / [ 4 π (10000m)2 ]
= 10 W / [ 4 π 108 m2 ]
= 7.96 nanowatt / m2
Ilustrasi 2 :
Seandainya antena isotropik tadi dipasangi reflektor sehingga titik pada jarak 10 km tadi terukur intensitas daya pancaran sebesar 7.96 microwatt / m2, berapakah Gain dari antena dengan reflektor tersebut ?
FX = 7.96 uW/m2
Berarti terjadi penguatan dibanding isotropik sebesar GX ,
GX = [ 7.96 uW / m2 ] / [ 7.96 nW / m2 ]
= 10^3 = 1000 kali
= 10 log (103) decibel terhadap isotropik
= 30 dBi
Rangkuman dari ilustrasi di atas dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Ilustrasi 3 :
Sebuah radar dengan gain 47 dBi dan power input antena sebesar 1 megawatt sedang menyorot pesawat terbang yang berjarak 100 km. Cross section area ( luas irisan bidang yang menghadap radar ) dari pesawat tersebut 5 m2 . Hitunglah intensitas daya yang mengenai ( menyinari, iluminate) pesawat dan total daya yang diterima pesawat dari radar tadi.
Gain antena GT = 47 dBi
= 1047/10
= 104.7
= 50119 kali terhadap isotropik
Intensitas daya pada jarak 100 km akan sebesar :
FR = [ 50119 ] * [ 106 watt ] / [ 4 π ( 105 m)2 ]
= 50119 * 106 / 125663706143.6 watt/m2
= 0.399 watt /m2
Total daya dari pancaran radar yang diterima pesawat terbang :
PX = FR x Cross Section Area
= 0.399 watt / m2 * 5 m2
= 1.99 watts
Catatan Penutup :
- Pembicaraan antena praktis dalam tulisan ringkas ini belum melibatkan aspek-aspek realisasi teknis kontruksi antena. Sehingga antena praktis dalam contoh di atas juga masih teoritik. Dalam prakteknya ada aspek penting yang harus dibicarakan, yaitu aspek efisiensi antena. Efisiensi antena berkisar dari 10% hingga sekitar 70%. Masalah efisiensi antena cukup kompleks yang menyangkut side-lobes dan feeding technique. Pembahasan mengenai hal ini akan diberikan pada tulisan terpisah.
- Hal lain yang juga perlu dibicarakan secara terpisah, mengingat kompleksitas permasalahannya, yaitu mengenai target radar itu sendiri. Pada teknologi radar secara garis besar ada dua jenis target, yaitu single point target (misal pesawat terbang, roket dan kapal ) dan distributed target ( misal hidrometeor / awan, permukaan air laut / sungai / danau, debu, abu vulkanik, fluktuasi termal udara, rombongan serangga dan migrasi burung ).
Foto : Horn, Lensa, Parabola untuk microwave.
 |
Bell Labs Horn Antenna Crawford Hill NJ |
 |
Cross Polarized Feedhorn |
 |
| Antenna Lenses Array ( Rotman Inc. ) |
 |
| C Band Weather Radar, EEC - Enterprise Alabama |
| Arecibo Radio Telescope Parabolic Antenna ( diameter 305 m ) |
// end of article
Komentar
Posting Komentar