Signifikansi Impedansi Antena
Untuk memudahkan aplikasi di bidang teknik, bagian nyata dan imajiner dari impedansi antena sering diamati dan disetel menggunakan diagram Smith (smith chart) yang terpadu. Selain itu, rasio gelombang berdiri (VSWR) dan rugi-rugi pantulan (return loss) juga merupakan parameter indikator penting yang biasa kami gunakan untuk mengamati impedansi. Kami akan membahas indikator-indikator ini secara rinci di kesempatan mendatang, tidak akan diuraikan hari ini.
Kembali ke impedansi, seperti diketahui, untuk sistem RF, transmisi sinyal RF antara berbagai modul sistem RF memerlukan pencocokan impedansi. Ketidakcocokan akan menyebabkan sinyal RF yang ditransmisikan mengalami pantulan besar. Di satu sisi, hal ini menyia-nyiakan banyak energi, di sisi lain, energi yang dipantulkan dapat memengaruhi kerja normal sistem RF.
Untuk sistem RF, antena dapat dianggap sebagai beban dalam sistem. Oleh karena itu, impedansi masukan antena sangatlah penting. Jika impedansi antena tidak cocok dengan impedansi karakteristik feeder RF, energi yang ditransmisikan di sepanjang feeder akan terpantul. Akibatnya, energi tidak dapat ditransmisikan sebanyak mungkin di sistem RF, menimbulkan masalah pemborosan energi seperti yang disebutkan sebelumnya. Semakin parah ketidakcocokan impedansi antena, semakin banyak energi yang dipantulkan. Inilah alasan mengapa pencocokan impedansi antena perlu dilakukan.
Kondisi idealnya adalah impedansi masukan antena murni resistif dan sama dengan impedansi karakteristik feeder. Pada saat ini, tidak ada pantulan daya antara antena dan feeder, sehingga tidak ada kehilangan energi dalam transmisi antara keduanya. Tentu saja, kondisi ideal ini tidak ada karena dalam rekayasa, baik impedansi antena maupun impedansi feeder hanya dapat mendekati impedansi karakteristik yang kita harapkan, namun pasti akan ada sedikit perbedaan dengan impedansi ideal. Untuk menjaga keseragaman agar sistem RF dan antena yang berbeda dapat bekerja secara normal dan efisien, produk elektronik komunikasi seluler biasanya mendefinisikan impedansi karakteristik modul RF dan antena sebesar 50Ω. Inilah sebabnya antena umumnya dirancang dengan impedansi 50Ω.
Jika impedansi antena itu sendiri tidak terlalu baik, apakah tidak ada cara untuk mencapai pencocokan impedansi? Jawabannya bukan demikian. Ketika impedansi intrinsik antena tidak baik, kita dapat menggunakan kapasitor dan induktor yang disusun secara seri atau paralel untuk menyetel dan memperbaiki impedansi antena. Pada saat ini, kita menganggap antena itu sendiri dan komponen kapasitor/induktor yang digunakan untuk pencocokan sebagai satu kesatuan. Kesatuan ini dikatakan cocok impedansinya ketika impedansi keseluruhannya sesuai (mendekati 50Ω).
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Impedansi Antena
Lalu, faktor apa saja yang menentukan impedansi masukan antena? Secara umum, ada 3 faktor yang menentukan impedansi masukan antena:
１、Bentuk struktur dan dimensi fisik antena itu sendiri;
２、Frekuensi kerja antena;
３、Lingkungan di sekitar antena.
Perubahan pada salah satu dari ketiga faktor ini akan mengubah impedansi masukan antena, yang berarti kinerja antena juga berubah. Faktor 1 menjelaskan bahwa bentuk antena itu sendiri dapat mengubah impedansinya. Faktor 2 menjelaskan bahwa impedansi antena yang sama akan berbeda pada frekuensi kerja yang berbeda.
Kedua faktor di atas pada dasarnya sudah diketahui, tetapi di sini perlu diperhatikan Faktor 3: lingkungan di sekitar antena. Artinya, antena yang identik pada frekuensi kerja yang sama akan memiliki impedansi yang sangat berbeda ketika lingkungan sekitarnya tidak sama. Inilah sebabnya banyak antena internal yang diklaim berkinerja baik, ketika kami beli dan gunakan dalam produk elektronik aktual kami, sering ditemukan kinerjanya sangat buruk atau bahkan tidak dapat digunakan sama sekali. Ini disebabkan oleh lingkungan sekitar antena yang berbeda antara penggunaan aktual dan pengembangan antena tersebut. Oleh karena itu, ketika lingkungan sekitar antena cukup kompleks, sangat penting untuk merancang antena secara khusus dan disesuaikan (custom design), terutama untuk antena internal.
Kembali ke impedansi, seperti diketahui, untuk sistem RF, transmisi sinyal RF antara berbagai modul sistem RF memerlukan pencocokan impedansi. Ketidakcocokan akan menyebabkan sinyal RF yang ditransmisikan mengalami pantulan besar. Di satu sisi, hal ini menyia-nyiakan banyak energi, di sisi lain, energi yang dipantulkan dapat memengaruhi kerja normal sistem RF.
Untuk sistem RF, antena dapat dianggap sebagai beban dalam sistem. Oleh karena itu, impedansi masukan antena sangatlah penting. Jika impedansi antena tidak cocok dengan impedansi karakteristik feeder RF, energi yang ditransmisikan di sepanjang feeder akan terpantul. Akibatnya, energi tidak dapat ditransmisikan sebanyak mungkin di sistem RF, menimbulkan masalah pemborosan energi seperti yang disebutkan sebelumnya. Semakin parah ketidakcocokan impedansi antena, semakin banyak energi yang dipantulkan. Inilah alasan mengapa pencocokan impedansi antena perlu dilakukan.
Kondisi idealnya adalah impedansi masukan antena murni resistif dan sama dengan impedansi karakteristik feeder. Pada saat ini, tidak ada pantulan daya antara antena dan feeder, sehingga tidak ada kehilangan energi dalam transmisi antara keduanya. Tentu saja, kondisi ideal ini tidak ada karena dalam rekayasa, baik impedansi antena maupun impedansi feeder hanya dapat mendekati impedansi karakteristik yang kita harapkan, namun pasti akan ada sedikit perbedaan dengan impedansi ideal. Untuk menjaga keseragaman agar sistem RF dan antena yang berbeda dapat bekerja secara normal dan efisien, produk elektronik komunikasi seluler biasanya mendefinisikan impedansi karakteristik modul RF dan antena sebesar 50Ω. Inilah sebabnya antena umumnya dirancang dengan impedansi 50Ω.
Jika impedansi antena itu sendiri tidak terlalu baik, apakah tidak ada cara untuk mencapai pencocokan impedansi? Jawabannya bukan demikian. Ketika impedansi intrinsik antena tidak baik, kita dapat menggunakan kapasitor dan induktor yang disusun secara seri atau paralel untuk menyetel dan memperbaiki impedansi antena. Pada saat ini, kita menganggap antena itu sendiri dan komponen kapasitor/induktor yang digunakan untuk pencocokan sebagai satu kesatuan. Kesatuan ini dikatakan cocok impedansinya ketika impedansi keseluruhannya sesuai (mendekati 50Ω).
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Impedansi Antena
Lalu, faktor apa saja yang menentukan impedansi masukan antena? Secara umum, ada 3 faktor yang menentukan impedansi masukan antena:
１、Bentuk struktur dan dimensi fisik antena itu sendiri;
２、Frekuensi kerja antena;
３、Lingkungan di sekitar antena.
Perubahan pada salah satu dari ketiga faktor ini akan mengubah impedansi masukan antena, yang berarti kinerja antena juga berubah. Faktor 1 menjelaskan bahwa bentuk antena itu sendiri dapat mengubah impedansinya. Faktor 2 menjelaskan bahwa impedansi antena yang sama akan berbeda pada frekuensi kerja yang berbeda.
Kedua faktor di atas pada dasarnya sudah diketahui, tetapi di sini perlu diperhatikan Faktor 3: lingkungan di sekitar antena. Artinya, antena yang identik pada frekuensi kerja yang sama akan memiliki impedansi yang sangat berbeda ketika lingkungan sekitarnya tidak sama. Inilah sebabnya banyak antena internal yang diklaim berkinerja baik, ketika kami beli dan gunakan dalam produk elektronik aktual kami, sering ditemukan kinerjanya sangat buruk atau bahkan tidak dapat digunakan sama sekali. Ini disebabkan oleh lingkungan sekitar antena yang berbeda antara penggunaan aktual dan pengembangan antena tersebut. Oleh karena itu, ketika lingkungan sekitar antena cukup kompleks, sangat penting untuk merancang antena secara khusus dan disesuaikan (custom design), terutama untuk antena internal.