by mazzofa
Bagi Ham Radio Antenna merupakan komponen sangat penting pada satsiun radionya, antena adalah suatu perangkat yang dipergunakan untuk mentransfer sinyal RF (Radio Frekwensi) melewati bahan material konduktor ke gelombang elektro magnetik untuk mengudara (on the air).
Antena dapat digunakan untuk transmit dan receive dengan karakteristik yang berbeda dari setiap jenis antena. Apabila antena resonan (Match) dan juga efesien dalam operasi, bisa dipastikan antenna tersebut baik dalam penggunaan frekwensi. Antenna harus di set atau di Tune pada frekwensi yang sama dengan radio yang terkoneksi, bila tidak Match maka transmision akan tertahan dan berpengaruh terhadap radiasi yang dipancarkan.
Bila sinyal di disalurkan ke antenna untuk selanjutnya antenna yang telah sesuai dengan panjang gelombang dan Match antena tersebut mendistribusikan radiasi ke udara. Saat di pancarkan memang tidak terlihat dengan mata kepala sendiri namun kita ingin tahu, pola seperti apa yang terpancar, tetapi dibutuhkan alat tertentu untuk memonitor pancaran sinyal tersebut, alat yang dibutuhkan antara lain seperti Field strengh meter atau Scope dapat melihat pada layarnya gambar grafik yang dinamakan Radiasi Patern.
Gambar Grafik tersebut polanya berbeda dari setiap jenis antenna juga karakteristiknya sehingga memungkinkan untuk memilih yang paling sesuai untuk kebutuhan Ham radio.
Prinsip dasar Antenna
Sebelum membicarakan tentang antenna yang lebih spesifik lagi ada beberapa hal yang harus dimengerti untuk lebih jelas mari kita telusuri aspek aspek yang lebih mendasar tentang antenna :
Input impedance
Untuk material elektrik guna mentransfer energi, impedance dari perangkat transmiter antenna dan kabel coax sebagai kabel transmisi terkoneksi harus sama impedansinya. Transmiter di rancang untuk Q impedance 50 Ohm, apabila antenna transmision line (kabel coax) dan transmitter berbeda Q impedancenya berarti antenna tersebut membutuhkan penyelaras sirkuit untuk menyesuaikan Q impedance yang boleh juga kita sebut Q Matching Circuit. Ada beberapa jenis matching cirkuit yang dapat dipakai sebagai penyelaras antenna diantaranya “T” Match; Gamma Match, Delta Match, Omega match, Balluns dll.
Power Loses
Power loss atau return loss adalah cara lain untuk mengekspresikan terjadinya miss match (impedance tidak sesuai). Power Loss merupakan rasio perhitungan logaritma dengan satuan dB (Decibel) ditambah dengan perhitungan reflected power dari antenna ke power energi yang di pancarkan ke antenna melalui transmission line (coax kabel). Hubungan perhitungan antara SWR (Standing Wave Ratio dan Reflected Power (Return Loss) sbb:
SWR
Return Loss (dB) 20 Log 10 = ————–
SWR-1
Power Loss mungkin juga dapat disebabkan oleh matching section (penyelaras impedance antenna); transmission line (Coax) dan dimensi antenna yang tidak sesuai.
Yang dimaksud dengan bandwidth dari antena adalah kemampuan antenna tersebut beroperasi dan bekerja dalam lingkup frekwensi dan selalu match antara transmitter coax dan antenna memancar secara benar (Match). Bandwidth antenna adalah dalam satuan Hertz dengan ketentuan SWR (Standing Wave Ratio) dibawah 2:1. untuk sebagai contoh jika anda membuat antenna dipole untuk 7 Mhz band dan di ukur dengan alat SWR langkah pertama dial transmitter pada freq terbawah dari 7 mhz, lihat SWR meter pastikan SWR menunjuk ke angka 2:1 lalu catat frekwency nya (7.000Mhz) selanjutnya dial transmitter pada freq teratas dari 7 Mhz pastikan SWR Meter menunjukan 2:1 dan catat frekwencynya (7.150Mhz).
Dengan demikian bisa dipastikan bahwa antenna dipole tersebut dapat bekerja pada range freq 7.000 – 7.150 Mhz dengan center Freq 7..075 Mhz selanjutnya bisa disimpulkan Bandwidth dari antenna tersebut adalah 150 Khz. Bandwidth antenna sangat bervariasi terhadap jenis antenna, ukuran diameter kabel atau tubing yang digunakan secara fisik serta kemampuan daya rambat (Velocity) material juga mempunyai karakteristik limitasi yang berbeda pula sehingga mengubah kelebaran bandwidth frequency dari frekwensi kerja.
Kemampuan arah pancar dari sebuah antenna untuk memfokus energi gelombang elektro magnetik untuk dipancarkan kesemua arah atau arah tertentu, atau kemampuan menerima energi gelombang elektro magenetik lebih baik dari segala arah atau arah tertentu pada saat menerima dinamakan arah pancar (Directifity). Ada Jenis antenna yang dibuat secara khusus untuk mekonsentrasi atau fokus energi arah radiasi dari antenna ke arah yang dikehendaki (Beam Direction) atau ada pula jenis antenna yang memikiki pancaran menyebar kesemua arah atau lebih dikenal dengan Omni directional.
Kemampuan Pancaran (Gain) secara keseluruhan tidak seperti menghitung suatu rumus satuan secara phisik seperti menghitung watt, impedance dan ohm namun perhitungan rasio dari panjang phisik antenna terhadap kemampuan pancaran dari standard antenna dalam hal ini untuk jenis Vertikal 1/4 Lamda antena (Isotropic) dan 1/2 Lamda Dipole yang telah resonant (Match). Bila ingin bereksperimen sejauh mana kemampuan rancangan antenna yang dibuat untuk kategory vertikal antenna, haruslah menjadi patokan antenna 1/4 lamda menjadi perbandingan kemampuan pancaran dan penerimaan dalam kondisi power serta ketinggian yang seimbang. Begitu pula jika melakukan eksperimen untuk jenis Dipole.
Kelebaran Arah Pancaran (Beam width)
Yang dimaksud dengan Beamwidth (Kelebaran arah pancaran) atau Sudut pancar maximum (satuan degree/derajat) dengan polarisasi vertikal atau horizontal. Gain antenna makin tinggi, kemampuan antenna dalam memfokuskan gelombang elektromagnetis akan makin sempit dan fokus ke objeknya. Antenna yang besar akan membangkitkan gain (kemampuan memancarkan radiasi) yang besar dan sudut pancar yang sempit seperti unjung pensil di sisi lain arah antenna harus tepat kepada objek yang di tuju untuk lebih jelasnya antenna berukuran kecil akan memancarkan sudut pancar (Beam) yang lebar dan juga gain (kemampuan memancarkan radiasi) yang lebih kecil.
Untuk menciptakan Gain (kemampuan memancarkan radiasi) yang besar dari sebuah antenna, Sudut pancar yang sempit akan lebih menguntungkan dan lebih baik, jauh dari gangguan radiasi stasiun lain dan QRM QRN dll, karena energi radiasi pancaran dan penerimaan terbesar yang difokuskan hanya tepat di depan antenna tersebut. Disini menjadi faktor pilihan untuk memilih sesuai dengan kebutuhan dan ukuran antenna.
Untuk di HF jika menggunakan yagi beam antenna terpengaruh oleh jarak antara elemen, terutama antara Driven elemen dan reflektor begitu pula Director. Sedangkan pada UHF band atau lebih tinggi lagi frekwensinya, ukuran dari dish Parabola atau reflektor diameter dan freq kerja menjadi patokan untuk titik fokus pancaran. Jadi bisa kita ekspresikan sudut antara arah radiasi maximum adalah setengah dari nilai maksimum, ini menjadikan patokan Beam width!.
Agar lebih jelas, apabila kita membuat sebuah antenna reflektor sebesar 6 meter diameternya , kelebaran beamwidth kira kira 0.25 derajat, dan transmit pada freq 14 Ghz. Jika kita ubah ukuran antenna reflektor menjadi 60 cm maka sudut pancar antenna (Beam width) akan membesar sepuluh kali lipat atau kurang lebih 2.5 derajat. Begitulah yang terjadi pada sudut pancar (Beam width) untuk selanjutnya jika ada waktu mungkin dapat dibuktikan dalam suatu objek eksperimen dengan jarak dan ukuran yang sangat dinamis disesuaikan dengan kebutuhan.
-Side lobes
Mungkin sangat sedikit jenis antenna pengarah yang dapat memancarkan energi radiasi secara sempurna ke satu titik arah dan fokus, karena banyak terpengaruh oleh letak elemen, jarak elemen matching section dll.
Arah radiasi maksimum dari penerimaan dan pancaran suatu antenna pengarah dinamakan Major Lobe, sedangkan sisi lain jika antenna pengarah tersebut diputar kekanan sesuai arah jarum jam pada titik tertentu terdapat penerimaan atau pancaran maksimum tetapi tidak sekuat radiasi energi yang tepat di depan antenna pengarah dinamakan minor Lobe atau Side lobe. Antenna yang banyak minor lobe atau Side Lobe akan mengurangi radiasi utama (Major Lobe) sehingga menimbulkan pengurangan kemampuan memancarkan radiasi (Gain) antenna pengarah tersebut secara keseluruhan.
Nulls
Saat sebuah antenna beam diputar ke kanan sesuai arah jarun jam atau bahkan arah sebaliknya Energi arah pancaran radiasi (Radiation pattern) dari antenna pada saat penerimaan pancaran minimal dinamakan Null Direction, Biasanya Null direction sangat sempit sekali bisa jadi hanya 1 derajad. Null Direction sangat baik jika dipakai untuk antenna direction finder karna memanfaatkan titk Null yang sempit sekali agar dapat menentukan arah lebih akurat.
Polarisasi
Polarisasi adalah arah medan magnet elektrik dari gelombang elektromagnetik . Polarisasi bisa kita visualisasikan dalam bentuk elipse atau lonjong. Elipse secara vertical dinamakan polarisasi vertikal sedangkan elipse dalam pandang horizontal dinamakan polarisasi horizontal. Jenis lain plarisasi adalah circular dan linear polarisasi ataupun diagonal. Polarisasi terbentuk berdasarkan jenis antena yang dipakai seperti omnidirectonal antenna (Memancar ke semua arah) selalu memancarkan vertikal polarisasi, sedangkan Yagi, Dipole antenna jenis ini dapat diletakan secara vertikal maupun horizontal polarisasi. Circular polarisasi aliran elektriknya berputar kekanan atau kekiri dalam satu panjang gelombang yang dipancarkan sesuai kebutuhan pemakai antenna dengan circular polarisasi.
Salah Polarisasi
Untuk mentransfer maksimum power antara transmitter dan receiver antenna, kedua antenna harus memakai polarisasi yang sama. Bila antenna polarisasi pemancar dan penerima tidak sama polarisasinya akan mengakibatkan pengurangan daya penerimaan efesiensi dan kemungkinan gangguan penerimaan pada receiver.
Boleh di coba pakai formula sbb:
Polarization Mismatch Loss (dB) = 20 log (cos #)
Jika antena pemancar dan antenna penerima mengalami pergeseran polarisasi 15° maka radiasi akan berkurang 0.3 dB, dan jika 30° radiasi akan berkurang 1.25 dB, lalu jika 45° radiasi akan berkurang 3dB dan jika 90° radiasi akan berkurang >40 dB atau total loss. Kesalahan polarisasi pada antenna pemancar dan penerima menyebabkan pengurangan daya receive cukup drastis dan mungkin akan membuat komunikasi tidak berjalan lancar.
- Front-to-back ratio
Front To Back Ratio sangat berguna untuk diketahui agar kita mampu mengetahui sejauh mana kemampuan antenna yang kita pergunakan. Antenna pengarah (directional) tepat di didepan antenna tersebut adalah Major Lobe sedangkan di samping atau pada kedua sisi dari yangi antenna disebut side lobe atau minor lobe sedangkan dibelakang tepatnya 180 derajad antenna dinamakan Back lobe.
Front to Back ratio dimaksudkan adalah perbandingan energi yang dipancarkan atau di terima pada tepat di depan antenna Yagi atau jenis lainnya dan bagian belakang antenna tersebut, perbandingan tersebut dapat dihitung dalam satuan dB, peralatan yang dibutuhkan adalah field strength meter yang telah di kalibrasi.
Antenna pengarah yang mempunyai perbandingan radiasi pancaran pada bagian muka antenna dan pada bagian belakang antenna mendapatkan nilai selisih angka sangat drastis pada skala field strength adalah termasuk antenna yang mempunyai rancangan perhitungan mendekati sempurna.(de YC0VM)
eutlesat;
D. S. Bond, Radio Direction Finders, 1st ed. (New York: McGraw-Hill Book Co). W. N. Caron, Antenna Impedance Matching (Newington: ARRL, 1989).R. S. Elliott, Antenna Theory and Design (Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1981).E. C. Jordan and K. G. Balmain, Electromagnetic Waves and Radiating Systems, 2nd ed. (Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, Inc, 1968).King, Mack and Sandier, Arrays of Cylindrical Dipoles (London: Cambridge Univ Press, 1968). J. D. Kraus, Electromagnetics (New York: McGraw-Hill Book Co). J. D. Kraus, Antennas, 2nd ed. (New York: McGraw-Hill Book Co, 1988).E. A. Laport, Radio Antenna Engineering (New York: McGraw-Hill Book Co, 1952). J. L. Lawson, Yagi-Antenna Design, 1st ed. (Newington: ARRL, 1986).M. W. Maxwell, Reflections-Transmission Lines and Antennas (Newington: ARRL, 1990).S. A. Schelkunoff, Advanced Antenna Theory (New York: John Wiley & Sons, Inc, 1952). S. A. Schelkunoff and H. T. Friis, Antennas Theory and Practice (New York: John Wiley & Sons, Inc, 1952). J. Sevick, Transmission Line Transformers, 3rd ed. (Atlanta: Noble Publishing, 1996).F. E. Terman, Radio Engineers’ Handbook, 1st ed. (New York, London: McGraw-Hill Book Co, 1943). F. E. Terman, Radio Engineering, 3rd ed. (New York: McGraw-Hill, 1947).The ARRL Antenna Book, 19th Ed. (Newington, CT: ARRL, 2000) Radio Communication Handbook, 5th ed. (London: RSGB, 1976). Vertical Antenna Classics (Newington, CT: ARRL, 1996) Wire Antenna Classics (Newington, CT: ARRL, 1999
