Apakah Anda Tahu Efisiensi Antena?

Antena adalah komponen listrik yang diperlukan untuk mengirim dan menerima elektromagnetik energi dari ruang yang mengelilinginya untuk membuat koneksi nirkabel antara keduanya atau lebih banyak perangkat. Berbagai perangkat yang menggunakan komunikasi nirkabel sangat besar, misalnya ponsel, stasiun pangkalan, dan koneksi jaringan area lokal nirkabel (WLAN). Karena berbagai macam perangkat yang menggunakan antena, beberapa jenis antena diperlukan dan tersedia. Kinerja antena, secara umum, dicirikan oleh beberapa istilah dasar, seperti antena efisiensi dan keuntungan. Pada artikel ini, karakteristik antena dasar ini dan definisinya diperkenalkan.

Antena memiliki banyak atribut berbeda dan jenis antena yang dibutuhkan tergantung pada banyak karakteristik. Salah satu atribut utama adalah frekuensi atau frekuensi operasi. Beberapa Antena mesin-ke-mesin (M2M) mungkin hanya bekerja pada satu band ISM sementara ponsel modern dongle ponsel atau laptop mungkin memiliki hampir sepuluh pita operasi yang semuanya perlu diimplementasikan dalam satu perangkat. Pemilihan frekuensi operasi untuk antena tertentu sebagian menentukan bahan yang bisa digunakan untuk menghasilkan antena. Bahan termasuk fleksibel, keramik, pelat baja,FR-4, atau beberapa bahan kawat.

Jenis elemen antena adalah atribut penting lainnya. Untuk mengimplementasikan beberapa frekuensi band dalam satu elemen antena, planar inverted-F antena (PIFAs) biasa digunakan, tetapi monopol dengan unsur parasit juga dikenal. Struktur antena dasar ini, bersama-sama dengan antena F-terbalik tradisional (IFA), juga dapat digunakan dalam antena keramik. Dengan yang lebih baru teknologi nirkabel, pemilihan frekuensi operasi adalah pelebaran dan alokasi frekuensi band semakin rendah yang menciptakan permintaan untuk area antena lebih banyak dan volume pada perangkat di saat konsumen menginginkan hal-hal yang lebih kecil, terutama dengan perangkat genggam dan portabel. ini antena yang menerima beban beban untuk batasan ukuran. Karena itu, ukuran fisik sudah semakin penting dalam desain antena.

Atribut lain melibatkan kinerja antena, yang dievaluasi dalam hal resonansi bandwidth. Antena secara alami perlu mencakup semua rentang frekuensi yang dimaksudkan dengan cukup rendah pencocokan impedansi port antena dan kinerja radiasi yang cukup tinggi. Meskipun bandwidth resonansi awalnya dapat diverifikasi dengan penganalisa jaringan (pencocokan impedansi), a evaluasi yang lebih bermakna dilakukan dalam ruang anechoic menggunakan perangkat pasif atau aktif dapatkan pengukuran efisiensi antena yang akurat.

Pengukuran antena pasif dilakukan untuk perangkat pasif selama proses R&D beberapa pedoman untuk kemajuan pengembangan antena. Ini informasi yang sangat berguna selama proses R&D antena karena ini memandu para perancang menuju solusi antena akhir.Perangkat pasif dapat berupa model mock-up dan tidak harus beroperasi karena ide dalam hal ini adalah untuk membandingkan solusi antena yang berbeda satu sama lain. Perangkat terakhir evaluasi kinerja, bagaimanapun, perlu dibuat dengan perangkat aktif yang berfungsi penuh. Ini mengungkapkan jika ada beberapa gangguan yang disebabkan oleh perangkat itu sendiri pada operasi antena. Apa saja masalah secara alami perlu dihilangkan. Dalam pengukuran aktif seseorang mengukur total yang dipancarkan daya (TRP) dan sensitivitas isotropik total (TIS) perangkat. Angka-angka ini menggabungkan kinerja antena dengan kemampuan radio perangkat. Nilai TRP menunjukkan level daya itu radio perangkat dapat mengirimkan melalui antena ke ruang sekitarnya. TIS menunjukkan kemampuan radio untuk merasakan sinyal yang masuk dengan tingkat daya rendah. Keduanya penting parameter ditentukan oleh operator seluler, dan persyaratannya harus dipenuhi sebelumnya ke perangkat yang dirancang dibawa ke pasar. Dengan memastikan bahwa antena bekerja dengan efisiensi yang cukup hebat di seluruh pita operasi atau pita dengan perangkat aktif, memastikan antena dan seluruh radio perangkat berkualitas baik.  

Beberapa metrik evaluasi antena tambahan, seperti nilai rasio gelombang berdiri (SWR), isolasi antara elemen antena, dan pencocokan impedansi antena ke saluran pengisian, adalah karakteristik itu diverifikasi dengan penganalisa jaringan. Dalam beberapa kasus mendapatkan (directivity) dan polarisasi antena adalah atribut penting. Metrik untuk ini dapat ditentukan dalam ruang anechoic.Untuk perangkat multi-radio, isolasi antara elemen antena memainkan peran yang sangat penting isolasi antara antena harus dijaga setinggi mungkin. Dalam aplikasi 4G modern itu mungkin termasuk beberapa antena yang beroperasi pada rentang frekuensi yang sama (MIMO), yang korelasi antara elemen antena harus diminimalkan. Korelasi antena bisa dihitung menggunakan data yang dikumpulkan dari pengukuran efisiensi antena. Dengan perangkat seluler yang memiliki operator manusia, laju penyerapan spesifik (SAR) ditentukan untuk mengukur laju tersebut di mana energi diserap oleh tubuh pengguna ketika terkena medan elektromagnetik. SAR
pengukuran dilakukan oleh laboratorium uji resmi yang dilengkapi dengan perangkat khusus dan pengetahuan untuk pengukuran yang sangat terkontrol ini. 


Efisiensi terpancar

Efisiensi radiasi adalah ukuran daya yang dipancarkan melalui antena sebagai elektromagnetik gelombang ke catu daya ke terminal antena. Jika antena bisa dibuat menjadi total komponen listrik yang ideal, itu akan mengubah semua daya yang diumpankan ke terminalnya menjadi memancar energi elektromagnetik yang merambat ke ruang sekitarnya. Ini hanya mungkin di teori, dan dengan demikian dalam kehidupan nyata beberapa daya yang diumpankan ke terminal antena selalu hilang. Untuk Misalnya, ketidakcocokan antara elemen antena dan jaringan makan menyebabkan daya kerugian. Juga bahan antena yang sebenarnya kehilangan energi hanya karena sifatnya dan menciptakan yang tidak diinginkan panas. Secara keseluruhan kerugian ini mengarah pada situasi di mana antena memancarkan efisiensi aktual operasi selalu di bawah 100% (sama dengan 0 dB). Efisiensi antena diukur dalam ruang anechoic dengan memberi makan beberapa daya ke bantalan umpan antena dan mengukur kekuatan dari medan elektromagnetik yang terpancar di ruang sekitarnya. Antena yang baik, secara umum, memancarkan 50 - 60% dari energi yang diberikan padanya (-3 ke -2.2dB).

Efisiensi antena adalah ukuran antena yang berguna dan informatif "efisiensi ekonomis." Dengan pandangan sekilas, kemampuan antena untuk menggunakan daya yang diumpankan ke bantalan koneksi bisa dievaluasi dan jumlah daya yang diperlukan dari modul radio dapat ditentukan dalam untuk mencapai tingkat kinerja tertentu. Efisiensi antena tidak mempertimbangkan radiasi arah dan karenanya merupakan metrik kinerja yang berguna untuk mengukur efisiensi seluler perangkat, yang memiliki pola radiasi omni-directional. Di perangkat seluler, tidak ada yang spesifik arah radiasi ditekankan. Di sisi lain, jika antena seharusnya memancarkan dalam arah tertentu, (yaitu antena dirancang untuk memiliki beberapa karakteristik direktif di dalamnya pola radiasi) maka penguatan antena adalah metrik kinerja yang lebih baik.

Ada kemungkinan bahwa antena memiliki efisiensi yang baik, tetapi dalam beberapa arah tertentu atau arah pola radiasi memiliki nol dan karenanya tidak ada radiasi yang direkam dalam arah tertentu. 

Mendapatkan

Gain adalah ukuran antena yang menggabungkan efisiensi antena dan directivity menjadi satu angka. Direktivitas berarti bahwa antena memancarkan dengan efisiensi yang lebih besar untuk satu tertentu arah di ruang sekitarnya daripada yang lain. Gain absolut antena didefinisikan sebagai rasio dari intensitas radiasi dalam arah tertentu dengan intensitas radiasi yang akan diperoleh jika daya yang diterima oleh antena dipancarkan secara merata ke semua arah ruang di sekitarnya (yaitu isotropis). Jika tidak ada arah spesifik yang dinyatakan, arah radiasi maksimum digunakan untuk menentukan keuntungan. Direktivitas saja sudah cukup dekat dengan ini, tetapi sebenarnya itu hanya menggambarkan sifat directional antena dan karena itu hanya dikendalikan oleh pola. Syarat "Gain antena" sebenarnya agak menyesatkan, karena antena adalah komponen pasif yang melakukannya
tidak memiliki karakteristik penguatan.

Pola radiasi antena kadang-kadang sengaja diarahkan ke beberapa arah tertentu. Ini antena directional disebut digunakan secara umum di BTS, tetapi juga di beberapa lainnya aplikasi seperti GPS di mana beberapa karakteristik arah diinginkan. Karena GPS satelit di langit, antena harus memiliki efisiensi pancaran terbesar ke arah belahan atas. Gain diukur dalam ruang anechoic dengan memberi makan beberapa daya ke antena dan kemudian mengukur kekuatan medan elektromagnetik yang terpancar di berbagai sudut dari ruang sekitarnya. Dari data ini arah radiasi maksimum ditentukan. 

Menggunakan gain sebagai ukuran kinerja, bahkan untuk antena terarah, memiliki beberapa kelemahan. Untuk sebagian besar terminal seluler, orientasinya terhadap stasiun pangkalan terdekat adalah kebetulan. Sinyal menyebar dan memantulkan beberapa kali dari objek apa pun yang sedang berjalan dari stasiun pangkalan ke terminal seluler. Dari sudut pandang antena ini berarti bahwa sinyal yang datang ke penerima dapat cukup banyak datang dari segala arah ruang sekitarnya dan tidak ada arah optimal untuk menerima sinyal dapat ditentukan sebelumnya. Demikian di ponsel antena, pola radiasi antena harus dirancang sebagai omni-directional mungkin, menjadikannya sama efektifnya ke segala arah. Faktanya adalah antena dengan nilai gain besar dalam beberapa arah tertentu mungkin tidak menerima sinyal yang datang dari arah lain dengan sangat baik. 

Kesimpulan

Gain adalah cara paling umum untuk mengukur efisiensi antena dan, karenanya, kinerja antena. Namun, gain tidak mengukur efisiensi antena secara keseluruhan. Ini hanya menentukan efisiensi output terpancar dalam satu arah pada suatu waktu. Ia tidak mengatakan apa-apa tentang tingkat efisiensi yang dicapai antena di semua arah lain di sekitarnya antena. Itu bagus jika itu adalah aplikasi di mana semua atau sebagian besar output dari antena perlu untuk diarahkan ke lokasi tertentu dan lokasi antena pengirim diperbaiki sehubungan dengan antena penerima. Di lain pihak, seperti di banyak aplikasi nirkabel lainnya termasuk penggunaan ponsel, sinyal yang dipancarkan dari antena harus sama kuat di lebih dari satu arah, maka gain adalah ukuran kinerja yang buruk. Meskipun kinerja mungkin baik ketika sinyal menghadap ke arah kinerja maksimum, itu bisa lemah, tidak ada, dan / atau terdegradasi di daerah lain. Bahkan jika sinyalnya sama
kuat di segala arah, gain tidak memberikan ukuran untuk menentukan itu.

Karena semakin banyak aplikasi yang membutuhkan sinyal non-diarahkan, perusahaan menggunakan efisiensi yang dipancarkan sebagai metode uji yang disukai. Dengan efisiensi terpancar, seseorang dapat menentukan efisiensi dan kinerja untuk semua area di sekitar antena. Ini pengetahuan memungkinkan insinyur untuk menilai apakah antena akan memenuhi parameter kinerja atau jika perlu untuk merancang antena yang memberikan kinerja antena maksimum secara seragam atau ke berbagai arah, bukan hanya dalam satu arah. Antena harus memiliki pola radiasi yang omnidirectional karena kemungkinan sudut kedatangan sinyal didistribusikan secara merata di seluruh ruang. 

Tinggalkan pesan 

Daftar pesan