Susunan Antena : Reka Bentuk, Kerja, Jenis & Aplikasinya

Antena ialah peranti khusus yang boleh memancarkan sejumlah tenaga dalam arah tertentu untuk penghantaran keluaran yang lebih baik. Untuk output yang lebih cekap, beberapa lagi elemen antena ditambahkan padanya yang dikenali sebagai tatasusunan Antena. Antena tunggal mempunyai kearah yang baik tetapi agak gagal dalam penghantaran isyarat kepada penerima dengan kehilangan sehingga tatasusunan antena digunakan. Jadi dalam banyak aplikasi, kita perlukan antena dengan ciri arahan yang sangat tinggi yang boleh dipertingkatkan dengan meningkatkan saiz elektrik antena. Untuk meningkatkan dimensi antena tanpa meningkatkan saiz elemen individu adalah untuk membentuk elemen tatasusunan antena. Artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan susunan antena – jenis dan cara kerjanya dengan aplikasi.

Apakah Array Antena?

Definisi tatasusunan antena ialah; sekumpulan antena yang disusun membentuk satu antena untuk menghasilkan corak sinaran tetapi tidak dihasilkan oleh antena individu. Jadi satu set antena akan bekerjasama untuk menghantar atau menerima isyarat radio. Reka bentuk dan penyelenggaraan antena ini adalah kos efektif kerana setiap antena adalah lebih kecil. Gambar rajah tatasusunan antena ditunjukkan di bawah.

Untuk tatasusunan antena, jarak & fasa yang betul mesti diberikan semasa mengkonfigurasi. Sebaik sahaja antena menghantar isyarat ke jarak yang sangat jauh maka ia memerlukan mereka mempunyai keuntungan arahan yang tinggi kerana isyarat berubah bentuk dan herot semasa menghantar dari satu hujung ke hujung yang lain. Walaupun, satu antena menghantar dengan  kearah yang baik, ia gagal menghantar isyarat daripada pemancar ke penerima tanpa kehilangan. Jadi ini adalah sebab utama untuk menggunakan tatasusunan antena.

Reka Bentuk Antena Tatasusunan

Tatasusunan antena direka bentuk dengan menyusun beberapa antena untuk membuat satu sistem untuk memberikan keuntungan arahan yang tinggi. Antena dalam tatasusunan mesti dijarakkan dengan betul & dalam fasa yang betul supaya sumbangan bebas setiap antena dalam susunan dalam arah yang sama ditambah manakala ia dibatalkan dalam keadaan rehat semua arah lain. Susunan jenis ini meningkatkan kearah sistem. Setelah semua antena dalam sistem disusun dalam garis lurus, ia dikenali sebagai tatasusunan antena linear.

Susunan Antena Berfungsi

Tatasusunan antena ialah satu set pelbagai elemen antena. Secara umum, tatasusunan berbilang elemen menggunakan antena dipol separuh gelombang. Antena ini mempunyai corak sinaran omnidirectional supaya gelombang dipancarkan di atas sudut lebar. Untuk meningkatkan keupayaan antena ini untuk memancarkan terutamanya dalam satu arah, antena ini hanya disusun dalam bentuk tatasusunan dengan jarak yang betul. Tatasusunan ini secara serentak teruja dengan menyediakan arus mengikut fasa yang betul.

Secara amnya dalam tatasusunan antena, arus dalam elemen antena yang berbeza berada dalam fasa jika ia mencapai nilai tertinggi apabila mengalir ke arah yang sama pada masa yang sama. Oleh itu, sebaik sahaja elemen antena diberi fasa yang betul dari setiap elemen tatasusunan, gelombang sfera ditindih kerana gangguan & menjana gelombang radio. Di sini dalam sistem, gangguan boleh sama ada membina (atau) merosakkan dan bergantung sepenuhnya pada gelombang yang dipancarkan oleh unsur-unsur.

Akibatnya, jika gelombang yang dipancarkan daripada elemen antena berada dalam fasa, ia ditambah dengan berguna, supaya ia meningkatkan kuasa yang dipancarkan. Manakala, jika gelombang yang dipancarkan daripada unsur-unsur individu tidak dalam fasa, maka ia ditambah secara merosakkan untuk membatalkan satu sama lain. Jadi ini boleh menyebabkan pengurangan kuasa terpancar.

Seperti ini, sinaran yang dipancarkan daripada elemen tatasusunan adalah dalam fasa dan ditambah untuk memberikan pancaran arah yang mempunyai kekuatan maksimum supaya ia boleh bergerak dalam jarak yang sangat jauh. Oleh itu, corak sinaran yang disediakan oleh tatasusunan antena mempunyai lobus utama yang menentukan rasuk yang kuat dalam satu arah. Apabila bilangan elemen dalam tatasusunan ditambah, lobus utama menjadi lebih sempit & lobus sisi yang lebih kecil menentukan peningkatan dalam keuntungan yang disediakan oleh antena.

Jenis Antena Tatasusunan

Antena tatasusunan dikelaskan kepada empat jenis tatasusunan antena sisi lebar, api hujung, kolinear & parasit di mana setiap jenis dibincangkan di bawah.

Susunan Antena Broadside

Susunan tatasusunan antena sisi lebar ditunjukkan di bawah di mana pelbagai elemen yang serupa disusun secara selari di sepanjang garisan kapak antena. Dalam susunan jenis ini, unsur-unsur disusun secara mendatar pada jarak yang setara antara satu sama lain & setiap elemen disuap oleh arus fasa & magnitud yang serupa.

Apabila unsur-unsur dalam susunan ini ditenagakan maka sinaran maksimum akan dipancarkan dari sisi lebar yang bermaksud arah biasa ke paksi tatasusunan manakala beberapa jumlah sinaran akan dipancarkan dari arah yang lain. Jadi ia menyediakan corak sinaran dua arah kerana ia memancar dalam kedua-dua arah di sepanjang sisi lebar. Oleh itu, dalam susunan ini, arah prinsip sinaran adalah biasa kepada paksi tatasusunan & satah kedudukan unsur. Corak sinaran tatasusunan antena sisi lebar ditunjukkan di bawah.

Corak sinaran tatasusunan antena sisi lebar adalah menegak kerana penjajaran elemen adalah mendatar.

Jika kita ingin menukar corak sinaran daripada dwiarah kepada satu arah maka tatasusunan yang serupa perlu disusun pada jarak λ/4 di belakang tatasusunan antena ini & mengujakan tatasusunan replika melalui arus yang mempunyai petunjuk fasa 90°. Biasanya, bilangan elemen dalam susunan ini bergantung pada ruang yang ada dengan keperluan kos & lebar rasuk manakala panjang tatasusunan diambil antara 2 λ hingga 10 λ. Secara amnya, tatasusunan antena ini digunakan dalam sistem penyiaran luar negara.

Susunan Antena Tamat Api

Susunan tatasusunan antena api akhir adalah sama seperti elemen dalam susunan sisi lebar namun perbezaan utama antara kedua-dua konfigurasi ini ialah cara pengujaan. Dalam susunan ini, unsur-unsur biasanya disuap keluar fasa dengan 180°, manakala dalam susunan sisi lebar setiap elemen disuap dengan arus fasa yang serupa. Dalam susunan ini, sinaran maksimum dicapai sepanjang paksi tatasusunan.

Oleh itu, untuk mendapatkan corak sinaran satu arah, susunan unsur serupa yang lengkap ini hanya ditenagakan dengan arus amplitud yang setara, namun, fasa berubah secara berterusan di sepanjang garisan. Jadi, boleh dinyatakan bahawa tatasusunan api akhir menjana corak sinaran satu arah dengan sinaran tertinggi yang berlaku melalui paksi tatasusunan antena.

Dalam rajah corak sinaran di atas, jarak utama antara unsur dalam susunan ini biasanya difahami sebagai λ/4 (atau) 3λ/4. Jadi tatasusunan ini paling kerap digunakan dalam komunikasi titik ke titik & sesuai untuk julat frekuensi tinggi, sederhana dan rendah.

Tatasusunan Kolinear

Dalam tatasusunan kolinear, elemen antena hanya disusun dalam satu baris dari satu hujung ke hujung yang lain yang bermaksud satu demi satu. Jadi susunan ini boleh sama ada orientasi mendatar atau menegak. Tatasusunan kolinear dengan susunan mendatar ditunjukkan di bawah.

Kepada semua elemen antena, pengujaan disediakan oleh arus fasa & magnitud yang sama kepada semua elemen. Sama seperti tatasusunan sisi lebar, ini juga memberikan sinaran dalam arah biasa kepada paksi tatasusunan antena. Oleh itu, corak sinaran tatasusunan kolinear agak berkaitan dengan tatasusunan antena sisi lebar.

Susunan ini hanya menawarkan keuntungan tertinggi apabila elemen dijarakkan pada jarak 0.3 hingga 0.5λ tetapi ini boleh menyebabkan masalah pembinaan serta penyusuan dalam tatasusunan antena. Jadi, unsur-unsur itu disusun lebih rapat antara satu sama lain.

Corak sinaran tatasusunan kolinear ditunjukkan di atas. Perlu diingatkan di sini bahawa dengan pertambahan panjang tatasusunan kearaharah juga meningkat. Secara amnya, tatasusunan kolinear dua elemen biasanya digunakan kerana ia menyokong operasi berbilang jalur tetapi kadangkala, sesetengah aplikasi menggunakan gabungan tatasusunan sisi lebar, api akhir & kolinear kerana ini meningkatkan kehalatan & keuntungan kepada julat yang sangat tinggi.

Susunan Parasit

Tatasusunan berbilang elemen seperti elemen antena parasit disusun secara parasit yang memberikan keuntungan arah maksimum tanpa memberi makan setiap elemen tatasusunan. Susunan jenis ini hanya membantu dalam menangani masalah saluran suapan dengan tidak memberikan pengujaan langsung kepada setiap elemen tatasusunan antena. Susunan antena parasit ditunjukkan di bawah.

Unsur-unsur yang tidak diberi makan secara langsung dikenali sebagai unsur parasit & ia hanya menarik kuasanya daripada sinaran yang dipancarkan oleh unsur terdorong yang terdapat berdekatan. Akibatnya, unsur-unsur parasit diaktifkan oleh gandingan elektromagnet memandangkan unsur pemacu berada berdekatan.

Elemen parasit tatasusunan antena tidak teruja secara langsung tetapi ia bergantung pada pengujaan yang dihantar ke arah elemen pemacu. Jadi, arus teraruh dalam unsur parasit yang disebabkan oleh unsur terdorong ditentukan oleh jarak antara dua unsur ini & penalaannya.

Oleh itu, corak sinaran satu arah dihasilkan dengan jarak pemisahan 'λ/4' & perbezaan fasa 90° antara pemanduan serta unsur parasit. Oleh itu, corak sinaran tatasusunan ini hanya dicipta oleh pemantul yang disusun selepas elemen pemacu, yang merangkumi gelombang pantulan belakang ke arah gelombang hadapan. Kekerapan julat untuk jenis tatasusunan antena ini berjulat dari 100 – 1000 MHz.

Apakah Keuntungan Array Antena?

Keuntungan tatasusunan antena boleh ditakrifkan sebagai nisbah keamatan dalam arah tertentu kepada keamatan sinaran yang diperolehi jika kuasa yang serupa dipancarkan dengan radiator isotropik tunggal.

Apakah tujuan tatasusunan antena?

Tujuan tatasusunan antena adalah untuk menghantar/menerima gelombang radio dengan berfungsi sebagai antena tunggal.

Apakah keuntungan antena yang baik?

yang baik keuntungan antena ialah 3 dB, 6dB, dsb.

Apakah tatasusunan dalam antena?

Tatasusunan dalam antena ialah sekumpulan antena yang disambungkan untuk membentuk satu antena.

Apakah faktor tatasusunan tatasusunan antena?

Faktor tatasusunan antena ialah fungsi kedudukan antena dalam tatasusunan & pemberat yang digunakan. Jadi faktor ini boleh mengubah sifat directivity elemen antena tertentu dengan ketara. Jadi fenomena ini terutamanya diperhatikan sebaik sahaja antena disambungkan bersama.

Kelebihan dan kekurangan

Kelebihan susunan antena termasuk yang berikut.

• Kekuatan isyarat meningkat dengan sangat kuat.
• Directivity tinggi boleh dicapai.
• Saiz cuping kecil dikurangkan secara drastik.
• Mendapatkan nisbah S/N yang tinggi adalah mungkin.
• Keuntungan besar boleh diperolehi.
• Jumlah pembaziran kuasa dikurangkan.
• Mencapai keputusan yang lebih baik adalah mungkin.
• Reka bentuk tatasusunan antena hanya menyokong prestasi antena yang lebih baik.

Kelemahan tatasusunan antena termasuk yang berikut.

• Susunan antena mahal.
• Kerugian rintangan akan meningkat.
• Ia memerlukan penyelenggaraan yang tinggi.
• Pemasangan adalah sukar.
• Ia menduduki ruang luaran yang besar.

Aplikasi

Aplikasi tatasusunan antena termasuk yang berikut.

• Tatasusunan antena sangat membantu dalam meningkatkan keuntungan keseluruhan, meningkatkan SINR (Isyarat kepada Gangguan ditambah Nisbah Bunyi), membatalkan gangguan, menyediakan penerimaan kepelbagaian, menggerakkan tatasusunan dalam arah tertentu, mengukur ketibaan arah isyarat masuk, dsb.
• Tatasusunan antena digunakan dalam wayarles, ketenteraan radar , dan komunikasi satelit .
• Ini digunakan dalam pemerhatian astronomi.
• Ini kebanyakannya boleh digunakan dalam komunikasi jarak jauh & juga komunikasi mudah alih.
• Ini digunakan di mana sahaja kekuatan isyarat tinggi diperlukan untuk penghantaran & penerimaan jarak jauh.

Oleh itu, ini adalah gambaran keseluruhan antena tatasusunan – bekerja dengan aplikasi. Tatasusunan antena hanya menggunakan beberapa antena untuk menangkap & menghantar isyarat dalam arah yang berbeza. Jadi tatasusunan antena digunakan terutamanya untuk meningkatkan kualiti & julat isyarat kami. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah fungsi antena?