Parabola Antene

Parabolic Antena

Antena parabola adalah Antena yang menggunakan reflektor parabola, permukaan meleng kung dengan bentuk penampang parabola, untuk mengarahkan gelombang radio. Bentuk yang paling umum adalah berbentuk seperti piring/Mangkok dan populer disebut antena parabola atau parabola.

Keuntungan utama dari antena parabola adalah bahwa hal itu sangat direktif, Antena parabola mempunyai beberapa keuntungan tertinggi, yaitu mereka dapat menghasilkan sudut sempit beamwidth, dibanding jenis antenna lain. Untuk mencapai beamwidth sempit, reflektor parabola harus jauh lebih besar dari panjang gelombang radio yang digunakan, sehingga antena parabola yang digunakan di bagian frekuensi tinggi dari spektrum radio, di (SHF) frekuensi UHF dan microwave, di mana panjang gelombang cukup kecil bahwa piring berukuran sedang dapat digunakan.

Antena parabola digunakan sebagai high gain antena untuk komunikasi point-to-point, dalam aplikasi seperti microwave link relay seperti telepon dan televisi sinyal, wireless WAN / LAN link untuk komunikasi data, satelit dan antena komunikasi pesawat ruang angkasa, dan teleskop radio. Fungsi kegunaan besar mereka yang lain adalah di antena radar, yang perlu memancarkan sinar sempit gelombang radio untuk menemukan benda seperti kapal dan pesawat terbang. Dengan parabola satelit televisi, antena parabola telah menjadi fitur di mana-mana dari lanskap modern.

Disain

 Prinsip operasi dari antena parabola adalah titik sumber gelombang radio pada titik fokus permuka’an reflektor parabola yang konduktif akan tercermin menjadi sinar gelombang bidang collimated sepanjang sumbu reflektor. Sebaliknya, gelombang sinyal sejajar yang masuk ke sumbu akan di fokuskan ke titik pada titik fokus.

Ciri khas antena parabola terdiri reflektor parabola dari logam dengan antena pakan kecil tergantung di depan reflektor pada fokusnya, mengarah kembali ke reflektor. Reflektor adalah permukaan logam dibentuk menjadi paraboloid revolusi dan biasanya dipotong di tepi melingkar yang membentuk diameter antena. 

Dalam antena pemancar, saat ini frekuensi radio dari pemancar dipasok melalui kabel saluran transmisi ke antena pakan, yang mengubahnya menjadi gelombang radio. Gelombang radio yang dipancarkan kembali ke piring oleh antena pakan dan memantulkanya dari permukaan menjadi sinar paralel. Dalam sebuah antena menerima gelombang radio yang masuk memantul piring dan difokuskan ke titik di antena pakan, yang mengubah mereka untuk arus listrik yang berjalan melalui jalur transmisi ke penerima.

 

Dalam antena dish parabola,gelombang radio parallel

masuk (Q1 - Q3) yang dipantulkan ke titik focus dish

(F), di mana mereka diterima oleh antenna dish kecil.

Reflektor parabola

  Reflektor dapat dari lembaran logam, lembaran logam, atau konstruksi panggangan kawat, dan itu dapat berupa "piring terbang" atau berbagai bentuk lain menciptakan bentuk balok yang berbeda. Lembaran logam memantulkan gelombang radio serta permukaan metal yang solid selama lubang lebih kecil dari 1/10 dari panjang gelombang, sehingga permuka’an reflektor sering digunakan untuk mengurangi beban pisik dan beban dorongan angin pada permukaan. 

Untuk mencapai hasil maksimum, maka perlu bentuk penempatan akurat dalam sebagian kecil dari panjang gelombang, untuk memastikan gelombang dari berbagai bagian antena tiba di fokus dalam fase. Dish besar sering memerlukan struktur rangka mendukung di belakang mereka untuk memberikan kekuatan yang diperlukan.

Sebuah reflektor yang terbuat dari panggangan kabel paralel atau bar berorientasi pada satu arah bertindak sebagai filter polarisasi serta reflektor. Ini hanya mencerminkan gelombang radio terpolarisasi linier, dengan paralel medan listrik pada elemen grill. Tipe ini sering digunakan dalam antena radar. Dikombinasikan dengan tanduk pakan terpolarisasi linier, hal ini membantu menyaring kebisingan di penerima dan mengurangi pantulan palsu.

 Asupan Antena dish

  Asupan Antena pada fokus reflektor adalah biasanya tipe low-gain seperti dipole setengah gelombang atau lebih sering antena tanduk kecil yang disebut tanduk pakan. Dalam desain yang lebih kompleks, seperti Cassegrain dan Gregorian, reflektor sekunder digunakan untuk mengarahkan energi ke reflektor parabola dari antena pakan terletak jauh dari titik fokus utama. Antena pakan terhubung ke transmisi terkait atau peralatan penerima melalui kabel saluran transmisi koaksial atau waveguide.

Sebuah keuntungan dari antena parabola adalah bahwa sebagian besar struktur antena (semua kecuali Lband) adalah nonresonant, sehingga dapat berfungsi melalui berbagai frekuensi, yang merupakan pelebaran bandwidth. Semua yang diperlukan untuk mengubah frekuensi operasi adalah untuk mengganti Lband dengan satu yang bekerja pada frekuensi baru. Beberapa antena parabola mengirimkan atau menerima pada beberapa frekuensi dengan memiliki beberapa Lband antena dipasang pada titik focus.

Antena parabola yg dibedakan oleh bentuk mereka:

 Paraboloidal Dish - reflektor ini berbentuk seperti paraboloid. Jenis ini yang paling umum. Ini memancarkan gelombang sinyal berbentuk menyempit sepanjang sumbu hidangan.

 Shrouded Dish –

Terkadang perisai logam silinder melekat ke tepi piring. Kanvas melindungi antena dari radiasi sudut luar sumbu bilah utama, mengurangi sidelobes. Hal ini kadang-kadang digunakan untuk mencegah gangguan di microwave link terestrial, di mana beberapa antena menggunakan frekuensi yang sama terletak dekat bersama-sama. Kain kanfas ini dilapisi dengan microwave bahan penyerap. Kafas dapat mengurangi kembali radiasi lobus sebesar 10 dB.

 Silinder –

Reflektor ini melengkung hanya dalam satu arah dan datar beda dg yang lain. Gelombang radio datang ke fokus tidak pada suatu titik tapi sepanjang garis. Pakan kadang-kadang antena dipole yang terletak di sepanjang garis fokus. Antena parabola Silinder memancarkan sinar berbentuk kipas, sempit dalam dimensi melengkung, dan luas dalam dimensi uncurved. Ujung yang melengkung reflektor kadang-kadang dibatasi oleh pelat datar, untuk mencegah radiasi keluar pd ujungnya, dan ini disebut antena kotak pil.

 Shaped-beam antennas -.

Antena parabola modern dapat dirancang untuk menghasilkan sinar atau pantulan dari suatu bentuk tertentu, bukan hanya sempit di ujung standar dish memancar. Dua teknik yang digunakan, kadang-kadang dalam kombinasi, untuk mengontrol beam:

 Shaped Reflektor –

Dengan antena Lband tunggal, satu-satunya pilihan adalah untuk mengubah bentuk reflektor. Reflektor parabola dapat diberikan bentuk bukan lingkaran, dan / atau lekukan yang berbeda dalam arah horisontal dan vertikal, untuk mengubah bentuk beam. Hal ini sering digunakan dalam antena radar.

 Array feed –

Dalam menghasilkan pantulan tak beraturan, Menggunakan lebih dari satu Lban dipasang di ujung sungut titik fokus. Antena Arrayfeed yang sering digunakan pada satelit komunikasi, khususnya satelit siaran langsung, untuk membatasi pola radiasi downlink ke benua tertentu atau daerah cakupan yang diperlukan.

Antena parabola juga diklasifikasikan oleh jenis Lband, yaitu, bagaimana gelombang radio dipasok ke antena:

 Axial or front feed –

Jenis ini yang paling umum dari Lband, dengan Lband yang terletak di depan focus dish, pada sumbu braket. Kelemahan dari jenis ini adalah bahwa Lband dan penunjangnya menghalangi pantulam, yang membatasi efisiensi aperture 55 - 60%.

Offset or off-axis feed –

Reflektor adalah segmen asimetris paraboloid jadi fokus, Lband yang terletak di salah satu sisi piring. Tujuan dari desain ini adalah untuk memindahkan struktur umpan dari jalur balok, sehingga tidak menghalangi pantulan. Hal ini banyak digunakan dalam penyajian televisi satelit rumah, struktur sungut Lband menghalangi pantulan dg presentasi cukup kecil dan tidak signifikan dari sinyal. Pakan Offset juga digunakan dalam beberapa desain reflektor seperti Cassegrain dan Gregorian,

Cassegrain –

Dalam Cassegrain sungut antena terletak pada atau di belakang piring, dan memancarkan ke depan, menerangi reflektor sekunder hiperboloid cembung pada fokus parabola. Gelombang radio dari umpan memantulkan kembali dari reflektor sekunder ke dish, yang membentuk sinyal keluar. Keuntungan dari konfigurasi ini adalah bahwa Lband dan "front end" elektronik tidak harus tergantung di depan piring, sehingga digunakan untuk antena dengan rumit atau besar feed, seperti antena komunikasi satelit besar dan radio teleskop. Efisiensi Aperture adalah di urutan 65-70%

Gregorian –

Serupa dengan desain Cassegrain kecuali bahwa reflektor sekunder cekung, (ellipsoidal) dalam bentuk. Efisiensi aperture lebih dari 70% dapat dicapai.

Feed pattern

Pola radiasi dari Lband antena harus disesuaikan dengan bentuk dish, karena memiliki pengaruh yang kuat pada efisiensi aperture, yang menentukan gain antena (lihat bagian Gain bawah). Radiasi dari umpan yang jatuh di luar tepi permukaan disebut "spillover" terbuang, mengurangi keuntungan dan meningkatkan backlobes, mungkin menyebabkan gangguan atau (dalam menerima antena) meningkatkan kerentanan terhadap kebisingan. Namun, keuntungan maksimum hanya dicapai ketika penyajian rata"diterangi" dengan kekuatan medan konstan untuk ujungnya. Jadi pola radiasi yang ideal dari antena pakan akan menjadi kekuatan medan konstan sepanjang sudut solid sajian, tiba-tiba drop di akhir. Namun, antena pakan praktis memiliki pola radiasi yang drop off secara bertahap di akhiri, sehingga antena Lband kompromi antara spillover rendah yang dapat diterima dan pencahayaan yang me madai. Untuk sebagian besar sungut Lband, pencahayaan optimal dicapai ketika daya yang dipancarkan oleh sungut Lband adalah 10 dB kurang di pinggir dish dari nilai maksimum di tengah dish.

Gain

Rasio Gain antena adalah daya yang diterima oleh antena dari sumber di sepanjang sumbu Lband untuk daya yang diterima oleh antena isotropik hipotetis. Gain dari antena parabola adalah:

•  A adalah luas aperture antena, yaitu, mulut reflektor parabola

•  d adalah diameter reflektor parabola

•  λ adalah panjang gelombang dari gelombang radio.

• eA adalah parameter berdimensi antara 0 dan 1 disebut efisiensi aperture. Efisiensi aperture antena parabola yang khas adalah 0,55-0,70.

Hal ini dapat dilihat bahwa aperture antena, semakin besar aperture adalah, dibandingkan dengan panjang gelombang, semakin tinggi gain. Gain meningkat dengan kuadrat dari rasio lebar aperture dengan panjang gelombang, antena parabola begitu besar, seperti yang digunakan untuk komunikasi radio dan pesawat ruang angkasa teleskop, bisa memiliki keuntungan yang sangat tinggi.

Efisiensi Aperture eA adalah variabel mencakup semuanya yang menunjang berbagai kerugian mengurangi keuntungan dari antena maksimum dicapai dengan aperture dicukupi. 

Faktor utama mengurangi efisiensi aperture dalam antena parabola adalah:

Feed spillover- Beberapa radiasi dari Lband antena jatuh di luar pinggir dish dan jadi tidak berkontribusi pada balok utama.

Feed illumination taper - Keuntungan maksimum untuk setiap antena aperture hanya dicapai bila intensitas sinar radiasi adalah konstan di seluruh wilayah aperture. Namun pola radiasi dari Lband antena biasanya berangsur-angsur berkurang ke arah bagian luar dish, sehingga bagian luar dish "dipancarkan" dengan intensitas yang lebih rendah dari radiasi. Bahkan jika Lband yang diberikan pencahayaan konstan di sudut subtended oleh sajian, bagian luar dish yang lebih jauh dari antena umpan dari bagian dalam, sehingga intensitas akan drop off dengan jarak dari pusat. Jadi intensitas sinar yang dipancarkan oleh antena parabola adalah maksimum di pusat sajian dan jatuh dengan jarak dari sumbu, mengurangi efisiensi.

Aperture blockage - Dalam Dish parabola front-feed di mana Lband antena terletak di depan dish di jalur sumbu (dan di Cassegrain dan desain Gregorian juga), struktur Lband dan penunjangnya menghalangi. Dalam dish kecil seperti dish satelit rumah, di mana ukuran struktur Lband sebanding dengan ukuran sajian, ini serius dapat mengurangi gain antena. Untuk mencegah masalah ini jenis antena sering menggunakan offset feed, di mana Lband antena terletak ke satu sisi, di luar area sumbu. Efisiensi aperture untuk jenis antena bisa mencapai 0,7-0,8.

Shape errors- Kesalahan acak permukaan reflektor mengurangi efisiensi. Kerugian diper kirakan dengan Ruze Persamaan. Untuk pertimbangan teoritis saling interferensi (pada frekuensi antara 2 dan 30 GHz c -. Biasanya dalam Layanan satelit Tetap) di mana kinerja antena tertentu belum ditetapkan, antena referensi berdasarkan Rekomendasi ITU-R S.465 digunakan untuk menghitung gangguan yang akan mencakup kemungkinan sidelobes untuk efek off-axis.

Penampang horisontal dari pola radiasi nyata diukur dari antena parabola dalam skala logaritmik

Beamwidth

Lebar sudut sinar yang dipancarkan oleh antena high-gain diukur dengan balok lebar setengah daya (HPBW), yang merupakan pemisahan sudut antara titik-titik pada pola radiasi antena di mana kekuasaan turun menjadi satu-setengah (-3 dB) nilai maksimum. Untuk antena parabola, yang θ HPBW diberikan oleh 

di mana k adalah faktor yang bervariasi sedikit tergantung pada bentuk reflektor dan pola pencahayaan pakan.Untuk "khas" parabola antena k = 70 ketika θ adalah dalam derajat. [10]

Untuk parabola 2 meter yang khas beroperasi pada C band (4 GHz), seperti yang ditunjukkan di sebelah kanan, formula ini memberikan beamwidth sekitar 2,6 °. Untuk antena Arecibo di 2,4 GHz beamwidth adalah 0,028 °. Hal ini dapat dilihat bahwa antena parabola dapat menghasilkan sinar yang sangat sempit, dan bertujuan mereka dapat menjadi masalah. Beberapa hidangan parabola dilengkapi dengan boresight sehingga mereka dapat ditujukan secara akurat pada antena lainnya.

Hal ini dapat dilihat ada hubungan terbalik antara gain dan lebar balok. Dengan menggabungkan persamaan beamwidth dengan persamaan gain, relasi adalah