Antena parabola: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
MASIH PROSES karena saya capek |
Fitur saranan suntingan: 3 pranala ditambahkan. |
||
| (11 revisi perantara oleh 5 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
[[Berkas:Erdfunkstelle_Raisting_2.jpg|jmpl|250x250px|Antena komunikasi parabola besar di Erdfunkstelle Raisting, fasilitas terbesar untuk [[satelit komunikasi]]
'''Antena parabola''' adalah [[Antena (radio)|antena]] yang menggunakan [[reflektor parabola]], permukaan melengkung dengan bentuk penampang [[parabola]], untuk mengarahkan [[gelombang radio]]. Bentuk paling umum berbentuk seperti [[piring]] dan populer disebut '''antena parabola''' atau '''parabola'''. Keuntungan utama antena parabola adalah ia memiliki directivity tinggi. Fungsinya mirip dengan lampu sorot atau reflektor senter untuk mengarahkan gelombang radio dalam sinar yang sempit, atau menerima gelombang radio dari satu arah saja. Antena parabola memiliki beberapa keuntungan tertinggi, artinya antena dapat menghasilkan lebar pita terkecil dari semua jenis antena.<ref
▲[[Berkas:Erdfunkstelle_Raisting_2.jpg|jmpl|250x250px|Antena komunikasi parabola besar di Erdfunkstelle Raisting, fasilitas terbesar untuk [[satelit komunikasi]] di dunia, di [[Raisting]], [[Bavaria]], [[Jerman]]. Ini memiliki jaringan jenis [[Antena Cassegrain|Cassegrain]].]]
▲'''Antena parabola''' adalah [[Antena (radio)|antena]] yang menggunakan [[reflektor parabola]], permukaan melengkung dengan bentuk penampang [[parabola]], untuk mengarahkan [[gelombang radio]]. Bentuk paling umum berbentuk seperti [[piring]] dan populer disebut '''antena parabola''' atau '''parabola'''. Keuntungan utama antena parabola adalah ia memiliki directivity tinggi. Fungsinya mirip dengan lampu sorot atau reflektor senter untuk mengarahkan gelombang radio dalam sinar yang sempit, atau menerima gelombang radio dari satu arah saja. Antena parabola memiliki beberapa keuntungan tertinggi, artinya antena dapat menghasilkan lebar pita terkecil dari semua jenis antena.<ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=xhZRA1K57wIC&pg=PA838&lpg=PA838&dq=%22partial+gain%22+antenna|title=Antenna Theory and Design|last=Stutzman|first=Warren L.|last2=Thiele|first2=Gary A.|date=2012-05-22|publisher=John Wiley & Sons|isbn=978-0-470-57664-9|language=en}}</ref> Untuk mencapai beamwidth yang sempit, reflektor parabola harus jauh lebih besar daripada panjang gelombang gelombang radio yang digunakan,<ref name=":0">{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=xhZRA1K57wIC&pg=PA838&lpg=PA838&dq=%22partial+gain%22+antenna|title=Antenna Theory and Design|last=Stutzman|first=Warren L.|last2=Thiele|first2=Gary A.|date=2012-05-22|publisher=John Wiley & Sons|isbn=978-0-470-57664-9|language=en}}</ref> sehingga antena parabola digunakan di bagian frekuensi tinggi dari spektrum radio, pada frekuensi UHF dan gelombang mikro (SHF), di mana panjang gelombangnya cukup kecil sehingga reflektor berukuran nyaman dapat digunakan.
[[Berkas:Parabola_with_focus_and_arbitrary_line.svg|jmpl|Antena parabola didasarkan pada properti geometris parabola yang dilaluinya ''FP<sub>1</sub>Q<sub>1</sub>, FP<sub>2</sub>Q<sub>2</sub>, FP<sub>3</sub>Q<sub>3</sub>'' semuanya memiliki panjang yang sama. Jadi muka gelombang bundar yang dipancarkan oleh antena umpan pada fokus piringan ''F'' akan dipantulkan ke gelombang pesawat keluar ''L'' yang berjalan paralel dengan sumbu piringan ''VF''.]]
Antena parabola digunakan sebagai [[Antena terarah|antena tinggi]] untuk [[Point-to-point (telekomunikasi)|komunikasi titik-ke-titik]], dalam aplikasi seperti tautan [[Transmisi gelombang mikro|relai gelombang mikro]] yang membawa sinyal telepon dan televisi antara kota-kota terdekat, tautan WAN / LAN nirkabel untuk komunikasi data, komunikasi satelit, dan antena komunikasi pesawat ruang angkasa. Mereka juga digunakan dalam teleskop radio.
== Sejarah
[[Berkas:Hertz_spark_gap_transmitter_and_parabolic_antenna.png|jmpl|Antena parabola pertama, dibangun oleh Heinrich Hertz pada tahun 1888.]]
Gagasan untuk menggunakan reflektor parabola untuk antena radio diambil dari [[Optika|optik]], di mana kekuatan cermin parabola untuk memfokuskan cahaya menjadi sinar telah dikenal sejak [[zaman kuno klasik]]. Desain dari beberapa jenis antena parabola tertentu, seperti Cassegrain dan Gregorian, berasal dari sejenis [[teleskop pemantul]] analog, yang ditemukan oleh para [[astronom]] selama abad ke-15.<ref name=":0" />
Fisikawan Jerman [[Heinrich Hertz]] membangun antena reflektor parabola pertama di dunia pada tahun 1888.<ref name=":0" /> Antena adalah reflektor parabola silindris yang terbuat dari logam lembaran seng yang didukung oleh bingkai kayu, dan memiliki dipol tereksitasi cangkang 26
Perintis radio Italia [[Guglielmo Marconi]] menggunakan reflektor parabola selama tahun 1930-an dalam penyelidikan transmisi UHF dari kapalnya di Mediterania.<ref name=":1">{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=soJiuUwevRIC&pg=PA9&dq=how+horns+work+impedance&hl=en|title=Microwave Horns and Feeds|last=Olver|first=A. David|last2=Clarricoats|first2=P. J.|date=1994|publisher=IET|isbn=978-0-7803-1115-2|language=en}}</ref> Pada tahun 1931, ditunjukkan hubungan telepon relay gelombang mikro 1,7
Perkembangan [[radar]] selama [[Perang Dunia II]] memberikan dorongan besar untuk penelitian antena parabola, dan melihat evolusi antena berbentuk balok, di mana kurva reflektor berbeda dalam arah vertikal dan horizontal, yang dirancang untuk menghasilkan balok dengan bentuk tertentu. Setelah perang, parabola yang sangat besar dibangun sebagai [[teleskop radio]]. [[Teleskop Radio Green Bank]] 100 meter di [[Green Bank, Virginia Barat]], versi pertama yang selesai pada tahun 1962, saat ini merupakan parabola yang sepenuhnya dapat dikendalikan sepenuhnya terbesar di dunia.
Selama antena parabola 1960-an menjadi banyak digunakan dalam jaringan komunikasi relai gelombang mikro terestrial, yang membawa panggilan telepon dan program televisi di seluruh benua.<ref name=":1" /> Antena parabola pertama yang digunakan untuk komunikasi satelit dibangun pada tahun 1962 di Goonhilly di Cornwall, Inggris untuk berkomunikasi dengan satelit Telstar. Antena Cassegrain dikembangkan di Jepang pada tahun 1963 oleh [[Nippon Telegraph and Telephone|NTT]], [[KDDI]] dan [[Mitsubishi Electric]].<ref name="Makino">{{cite conference|first=Shigero|last=Makino|authorlink=|title=Historical review of reflector antenna systems developed for satellite communication by MELCO|booktitle=ISAP2006-International Symposium on Antennas and Propagation|pages=|publisher=Mitsubishi Electric Corp.|date=2006|location=|url=http://ap-s.ei.tuat.ac.jp/isapx/2006/pdf/1D2a-1.pdf|doi=|id=|accessdate=2011-12-24|archive-date=2012-04-25|archive-url=https://web.archive.org/web/20120425013716/http://ap-s.ei.tuat.ac.jp/isapx/2006/pdf/1D2a-1.pdf|dead-url=yes}} on ISAP website</ref> Munculnya pada tahun 1970-an alat desain komputer seperti [[Kode Elektromagnetik Numerik|NEC]] yang mampu menghitung pola radiasi antena parabola telah menyebabkan pengembangan desain asimetris, multireflektor dan multifeed canggih dalam beberapa tahun terakhir.
== Pola sinyal ==
[[Berkas:Efecto_spillover_4.png|jmpl|Pengaruh [[pola radiasi]] antena umpan (permukaan berbentuk labu kecil) pada spillover.
- Kiri: Dengan antena umpan penguatan rendah, bagian-bagian signifikan dari radiasi berada di luar piringan.
- Kanan: Dengan feed penguatan yang lebih tinggi, hampir semua radiasinya dipancarkan dalam sudut piringan.]]
[[Pola radiasi]] [[antena umpan]] harus disesuaikan dengan bentuk antena piringan, karena antena ini memiliki pengaruh kuat pada ''efisiensi bukaan'', yang menentukan penguatan antena (lihat Bagian penguatan di bawah). Radiasi dari umpan yang berada di luar tepi piringan disebut "limpahan" dan terbuang, mengurangi penguatan dan meningkatkan backlob, yang mungkin menyebabkan gangguan atau (dalam menerima antena) meningkatkan kerentanan terhadap kebisingan di tanah. Namun, keuntungan maksimum hanya dicapai ketika piringan secara seragam "menyala" dengan kekuatan medan konstan ke tepinya. Jadi pola radiasi yang ideal dari antena umpan adalah kekuatan medan yang konstan di seluruh sudut padat antena, turun secara tiba-tiba ke nol di tepinya. Namun, antena feed praktis memiliki pola radiasi yang turun secara bertahap di tepi, sehingga antena feed adalah kompromi antara spillover rendah yang dapat diterima dan pencahayaan yang memadai. Untuk sebagian besar tanduk feed depan, iluminasi optimal dicapai ketika daya yang dipancarkan oleh tanduk feed adalah 10
=== Polarisasi ===
Baris 40 ⟶ 39:
=== Reflektor parabola ===
[[Berkas:Screen_dish_antenna.jpg|jmpl|Antena parabola tipe kotak kawat yang digunakan untuk tautan data [[Layanan Distribusi Multichannel Multipoint|MMDS]] pada frekuensi 2,5-2,7 GHz. Ini diberi
Reflektor dapat dari lembaran logam, layar logam, atau konstruksi pemanggang kawat, dan dapat berupa "piringan" bundar atau berbagai bentuk lain untuk membuat bentuk pancaran yang berbeda. Layar logam memantulkan gelombang radio serta permukaan logam padat selama lubang lebih kecil dari sepersepuluh dari [[panjang gelombang]], sehingga reflektor layar sering digunakan untuk mengurangi berat dan beban angin pada piringan. Untuk mencapai [[Kecapaian antena|penguatan]] maksimum, perlu bahwa bentuk antena harus akurat dalam fraksi kecil dari panjang gelombang, untuk memastikan gelombang dari berbagai bagian antena mencapai fokus dalam fase. Piring besar sering membutuhkan struktur rangka pendukung di belakangnya untuk memberikan kekakuan yang diperlukan.
Karena reflektor parabola logam mengkilap juga dapat memfokuskan [[sinar matahari]], dan sebagian besar piringan dapat memusatkan energi matahari yang cukup pada struktur umpan untuk membuatnya terlalu panas jika mereka diarahkan ke matahari, reflektor padat selalu diberi lapisan cat datar.
=== Antena pengumpan ===
Baris 93 ⟶ 92:
* '''''Parabola''''' atau '''''piring''''' - Reflektor berbentuk seperti parabola yang terpotong di tepi lingkaran. Ini adalah tipe yang paling umum. Ini memancarkan sinar berbentuk pensil sempit di sepanjang sumbu piring.
** '''''Piringan tertutup''''' - Kadang-kadang pelindung logam berbentuk silinder menempel pada tepi piring.<ref name=":2">{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=-kiH5WZy88UC&pg=PA263&dq=%22beamwidth%22+%22parabolic+antenna%22#v=onepage&q=%22beamwidth%22%20%22parabolic%20antenna%22&f=false|title=Microwave Transmission Networks, Second Edition|last=Lehpamer|first=Harvey|date=2010-06-22|publisher=McGraw Hill Professional|isbn=978-0-07-170123-5|language=en}}</ref> Kain kafan melindungi antena dari radiasi dari sudut di luar sumbu sinar utama, mengurangi [[sidelob]]. Kadang-kadang digunakan untuk mencegah interferensi dalam hubungan gelombang mikro terestrial, di mana beberapa antena menggunakan frekuensi yang sama terletak berdekatan. Kain kafan dilapisi bagian dalamnya dengan bahan penyerap gelombang mikro. Selubung dapat mengurangi radiasi lobus belakang hingga 10
* '''''Silinder''''' - Reflektor melengkung hanya dalam satu arah dan datar di yang lain. Gelombang radio menjadi fokus bukan pada titik tetapi sepanjang garis. Umpan terkadang adalah antena dipol yang terletak di sepanjang garis fokus. Antena parabola silinder memancarkan sinar berbentuk kipas, menyempit dalam dimensi melengkung, dan lebar dalam dimensi tidak meluruskan. Ujung melengkung dari reflektor kadang-kadang ditutup oleh pelat datar, untuk mencegah radiasi dari ujungnya, dan ini disebut antena kotak pil.
* '''''Antena berbentuk balok''''' - Antena reflektor modern dapat dirancang untuk menghasilkan balok atau balok dengan bentuk tertentu, bukan hanya balok "pensil" atau "kipas" sempit antena parabola dan silinder sederhana di atas.<ref name=":1" /> Dua teknik digunakan, seringkali dalam kombinasi, untuk mengontrol bentuk balok:
** '''''Antena "Kulit jeruk"''''' - Digunakan dalam radar pencarian, ini adalah antena panjang sempit yang berbentuk seperti huruf "C". Ini memancarkan sinar berbentuk kipas vertikal sempit.
* '''''Susunan umpan'''''- Untuk menghasilkan balok berbentuk sewenang-wenang, alih-alih satu tanduk feed, array tanduk feed yang berkerumun di sekitar titik fokus dapat digunakan. Antena yang diberi makan array sering digunakan pada satelit komunikasi, khususnya [[satelit siaran langsung]], untuk membuat pola radiasi downlink untuk mencakup benua atau area cakupan tertentu. Mereka sering digunakan dengan antena reflektor sekunder seperti Cassegrain.
Antena parabola juga diklasifikasikan berdasarkan jenis umpan, yaitu, bagaimana gelombang radio disuplai ke antena:<ref name=":2" />
Baris 106 ⟶ 105:
* '''''Gregorian''''' - Mirip dengan desain Cassegrain kecuali reflektor sekunder berbentuk cekung ([[ellipsoidal]]). Efisiensi bukaan di atas 70% dapat dicapai.<ref name=":2" />
==
Kualitas direktif antena diukur dengan parameter berdimensi yang disebut gain, yang merupakan rasio daya yang diterima antena dari sumber sepanjang sumbu sinar dengan daya yang diterima oleh [[Radiator isotropik|antena isotropik]] hipotetis.
: <math>G = \frac{4 \pi A}{\lambda^2}e_A = \left(\frac{\pi d}{\lambda}\right)^2 e_A</math>
Baris 114 ⟶ 113:
Yang dimana:
* <math>A </math> adalah area bukaan antena, yaitu mulut reflektor parabola. Untuk antena parabola, <math>A = \pi d^2/4</math>, memberikan formula kedua di atas.
* <math>d</math> adalah diameter reflektor parabola, jika melingkar
* <math>\lambda</math> adalah panjang gelombang dari gelombang radio.
* <math>e_A</math> adalah parameter tanpa dimensi antara 0 dan 1 yang disebut ''[[efisiensi apertur]]''. Efisiensi bukaan antena parabola tipikal adalah 0,55 hingga 0,70.
Dapat dilihat bahwa, seperti halnya ''antena aperture'', semakin besar aperture, dibandingkan dengan [[panjang gelombang]], semakin tinggi jangkauan. Jangkauan meningkat dengan kuadrat rasio lebar bukaan terhadap panjang gelombang, antena parabola yang sangat besar, seperti yang digunakan untuk komunikasi pesawat ruang angkasa dan [[teleskop radio]], dapat memiliki jangkauan yang sangat tinggi. Menerapkan rumus di atas pada antena berdiameter 25 meter yang sering digunakan dalam susunan [[teleskop radio]] dan antena ground satelit pada panjang gelombang 21
== Pola radiasi ==
[[Berkas:Uplink3.png|jmpl|[[Pola radiasi]] antena parabola Jerman. Lobus utama (atas) hanya beberapa derajat lebarnya. Sidelobes semua setidaknya 20 dB di bawah (1/100 kepadatan daya) lobus utama, dan sebagian besar adalah 30 dB di bawah. (Jika pola ini digambar dengan tingkat daya linier alih-alih tingkat dB logaritmik, semua lobus selain lobus utama akan terlalu kecil untuk dilihat.)]]
Dalam antena parabola, hampir semua daya yang dipancarkan terkonsentrasi di [[lobus utama]] yang sempit di sepanjang sumbu antena. Kekuatan residual terpancar dalam [[sidelob]], biasanya jauh lebih kecil, ke arah lain. Karena dalam antena parabola bukaan reflektor jauh lebih besar daripada panjang gelombang, karena difraksi biasanya ada banyak sidelob sempit, sehingga pola sidelobe menjadi kompleks. Biasanya juga ada [[backlobe]], berlawanan dengan lobus utama, karena radiasi spillover dari antena feed yang melewatkan reflektor.
=== Lebar pancaran ===
Lebar sudut balok yang dipancarkan oleh antena gain tinggi diukur dengan ''[[lebar sinar setengah daya]]'' (HPBW), yang merupakan pemisahan sudut antara titik-titik pada [[pola radiasi]] antena di mana daya turun menjadi satu-setengah (-3). dB) nilai maksimumnya. Untuk antena parabola, HPBW θ diberikan oleh:<ref name=":3">{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=4yJi1UQDPp8C&pg=PA80&dq=%22beamwidth%22+%22parabolic+antenna%22#v=onepage&q=%22beamwidth%22%20%22parabolic%20antenna%22&f=false|title=Satellite Systems Engineering in an IPv6 Environment|last=Minoli|first=Daniel|date=2009-02-03|publisher=CRC Press|isbn=978-1-4200-7869-5|language=en}}</ref>
:<math>\theta = k\lambda / d \,</math>
Yang dimana ''k'' adalah faktor yang sedikit bervariasi tergantung pada bentuk reflektor dan pola iluminasi pakan. Untuk reflektor parabola yang seragam dan ideal dengan θ dalam derajat, ''k'' akan menjadi 57,3 (jumlah derajat dalam radian). Untuk antena parabola "tipikal" ''k'' adalah sekitar 70.<ref name=":3" />
Untuk antena [[parabola satelit]] 2 meter yang beroperasi pada pita C (4 GHz), rumus ini memberikan lebar pita sekitar 2,6 °. Untuk antena Arecibo pada 2,4 GHz beamwidth adalah 0,028 °. Dapat dilihat bahwa antena parabola dapat menghasilkan sinar yang sangat sempit, dan membidiknya dapat menjadi masalah. Beberapa parabola dilengkapi dengan [[Antena boresight|boresight]] sehingga mereka dapat diarahkan secara akurat pada antena lainnya.
Dapat dilihat ada hubungan terbalik antara gain dan lebar balok. Dengan menggabungkan persamaan beamwidth dengan persamaan jangkauan, relasinya adalah:<ref name=":3" />
:<math>G = \left ( \frac{\pi k}{\theta} \right )^2 \ e_A </math>
:[[Berkas:Singleslithuygens.jpg|jmpl|Sudut theta normal untuk aperture.]]
=== Formula pola radiasi ===
Radiasi dari [[Paraboloida|paraboloid]] besar dengan bukaan bercahaya seragam pada dasarnya setara dengan bukaan melingkar dengan diameter yang sama D pada pelat logam tak terbatas dengan insiden gelombang bidang datar pada pelat.<ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=NRxTAAAAMAAJ&hl=en|title=Antennas for all applications|last=Kraus|first=John Daniel|last2=Marhefka|first2=Ronald J.|date=2002|publisher=McGraw-Hill|isbn=978-0-07-232103-6|language=en}}</ref>
Pola medan radiasi dapat dihitung dengan menerapkan [[prinsip Huygens]] dengan cara yang mirip dengan bukaan persegi panjang. Pola [[medan listrik]] dapat ditemukan dengan mengevaluasi integral [[difraksi Fraunhofer]] di atas apertur melingkar. Itu juga dapat ditentukan melalui [[Zona Fresnel|persamaan zona Fresnel]].<ref>{{Cite book|url=http://archive.org/details/IntroductionToTheoreticalPhysics|title=Introduction to Theoretical Physics|last=John C. Slater & Nathaniel H. Frank|language=English}}</ref>
<math>E=\int \int \frac {A}{r_1} e^{j (\omega t - \beta r_1)} dS=\int \int e^{2\pi i(lx+my)/\lambda} dS</math>
yang dimana:
* <math>\beta=\omega/c=2\pi /\lambda</math>. Menggunakan koordinat kutub <math>x=\rho \cdot \cos \theta,\quad y=\rho \cdot \sin \theta</math>. Memperhatikan simetri,
<math>E=\int\limits_{0}^{2\pi}d\theta \int\limits_{0}^{\rho_0}e^{2\pi i\rho \cos \theta l/\lambda} \rho d\rho </math>
dan menggunakan [[fungsi Bessel orde]] pertama memberi pola medan listrik <math>E(\theta) </math>,
{{Equation box 1|equation=<math>E(\theta)=\frac{2\lambda}{\pi D} \frac{J_1[(\pi D/\lambda)\sin\theta]}{\sin\theta} </math>}}
Yang dimana:
* <math>D</math> adalah diameter bukaan antena dalam meter,
* <math>\lambda</math> adalah panjang gelombang dalam meter,
* <math>\theta</math> adalah sudut dalam radian dari sumbu simetri antena seperti yang ditunjukkan pada gambar, dan
* <math>J_1 </math>adalah [[fungsi Bessel orde pertama]]. Menentukan [[Null (radio)|nol]] pertama dari pola radiasi memberikan lebar pancaram <math>\theta_0</math>.
Syarat <math>J_1(x)=0</math> kapanpun <math>x=3.83</math>. Jadi, <math>\theta_0=\arcsin \frac {3.83 \lambda}{\pi D} = \arcsin \frac {1.22 \lambda}{D} </math>.
Saat aperture besar, sudutnya <math>\theta_0</math> sangat kecil, jadi <math>\arcsin (x)</math> kira-kira sama dengan <math>x</math>. Ini memberikan rumus lebar pancaran umum,<ref name=":02" />
{{Equation box 1|equation=<math>\theta_0 \approx \frac {1.22 \lambda}{D}\,\text{(dalam radian)} = \frac {70 \lambda}{D}\,\text{(dalam derajat)}</math>}}
== Lihat juga ==
* [[Antena Cassegrain]]
* [[Piringan antena]]
* [[Reflektor parabola]]
* [[Teleskop radio]]
* [[Parabola satelit]]
* [[Televisi satelit]]
* [[Simulsat]] (Antena parabola kuasi yang berbentuk [[Cermin lengkung|bola]] di satu bidang dan parabola di bidang lain)
== Referensi ==
{{Reflist|30em}}
== Pranala luar ==
{{commons category-inline|Antena parabola}}
* [http://urbanwireless.info/antennas/dish-with-biquad-feed WiFi: Parabola dengan pengumpan BiQuad]
* [http://www.sat-direction.com/ Pencari Satelit Online Berbasis Google Maps]
* [http://www.freeantennas.com/projects/template2/index.html Jenis antena: Antena Parabola untuk WiFi]
* [http://www.dishpointer.com/ Utilitas penunjuk online menggunakan google maps, dan setiap daftar saluran satelit]
* [https://www.youtube.com/watch?v=785kRIZ7aeI Animasi Propagasi dari Antena Parabola] Dari Youtube
* [http://www.radio-electronics.com/info/antennas/parabolic/parabolic_reflector.php Tutorial antena reflektor parabola] Teori dan latihan{{Telekomunikasi}}
[[Kategori:Siaran satelit]]
| |||