Bagaimana cara kerja antena dan pemancar - Listrik yang mengalir ke antena pemancar membuat elektron bergetar naik turun, menghasilkan gelombang radio. 2) Gelombang radio bergerak di udara dengan kecepatan cahaya. ... Ini menghasilkan arus listrik yang menciptakan kembali sinyal asli. Antena pemancar dan penerima seringkali sangat mirip dalam desain.

Bayangkan mengulurkan tangan Anda dan menangkap kata-kata, gambar, dan informasi yang lewat. Itu kurang lebih apa yang dilakukan antena (kadang-kadang disebut antena): itu adalah batang logam atau piringan yang menangkap gelombang radio dan mengubahnya menjadi sinyal listrik yang memberi makan sesuatu seperti radio atau televisi atau sistem telepon. 
Bagaimana cara kerja antena dan pemancar
Antena seperti ini kadang-kadang disebut penerima. Sebuah pemancar adalah jenis antena yang berbeda yang melakukan pekerjaan yang berlawanan dengan penerima: itu mengubah sinyal listrik menjadi gelombang radio sehingga kadang-kadang mereka dapat melakukan perjalanan ribuan kilometer mengelilingi Bumi atau bahkan ke ruang angkasa dan kembali. Antena dan pemancar adalah kunci untuk hampir semua bentuk telekomunikasi modern. Mari kita lihat lebih dekat apa mereka dan bagaimana mereka bekerja

Cara kerja antena
Misalkan Anda bos stasiun radio dan Anda ingin mengirimkan program Anda ke dunia yang lebih luas. Bagaimana Anda melakukannya? Anda menggunakan mikrofon untuk menangkap suara orang dan mengubahnya menjadi energi listrik. Anda mengambil listrik itu dan, secara longgar, membuatnya mengalir di sepanjang antena logam tinggi (meningkatkannya berkali-kali sehingga akan berjalan sejauh yang Anda butuhkan ke dunia).

Ketika elektron (partikel kecil di dalam atom) dalam arus listrik bergoyang-goyang di sepanjang antena, mereka menciptakan radiasi elektromagnetik yang tidak terlihat dalam bentuk gelombang radio. Gelombang-gelombang ini, sebagian listrik dan sebagian magnetik, bergerak keluar dengan kecepatan cahaya, membawa program radio Anda. Apa yang terjadi ketika saya menyalakan radio di rumah saya beberapa mil jauhnya? Gelombang radio yang Anda kirim mengalir melalui antena logam dan menyebabkan elektron bergoyang-goyang. Itu menghasilkan arus listrik — sinyal bahwa komponen elektronik di dalam radio saya berubah menjadi suara yang bisa saya dengar.

Antena pemancar dan penerima seringkali sangat mirip dalam desain. Misalnya, jika Anda menggunakan sesuatu seperti telepon satelit yang dapat mengirim dan menerima panggilan telepon video ke tempat lain di Bumi menggunakan satelit ruang angkasa, sinyal yang Anda kirim dan terima semuanya melewati satu parabola tunggal — jenis khusus antena berbentuk seperti mangkuk (dan secara teknis dikenal sebagai reflektor parabola, karena antena piringan berbentuk grafik yang disebut parabola). 

Namun, seringkali pemancar dan penerima terlihat sangat berbeda. Antena siaran TV atau radio adalah tiang besar yang kadang-kadang membentang ratusan meter / kaki ke udara, karena mereka harus mengirim sinyal kuat jarak jauh. (Salah satu yang saya tune secara teratur, di Sutton Coldfield di Inggris, memiliki tiang 270,5 meter atau tinggi 887ft, yang kira-kira 150 orang tinggi berdiri di atas satu sama lain.) Tetapi Anda tidak perlu apa pun yang besar pada TV atau radio Anda di rumah: antena yang jauh lebih kecil akan melakukan pekerjaan dengan baik.

Gelombang tidak selalu terbang melalui udara dari pemancar ke penerima. Bergantung pada jenis (frekuensi) gelombang apa yang ingin kita kirim, seberapa jauh kita ingin mengirimnya, dan kapan kita ingin melakukannya, sebenarnya ada tiga cara gelombang dapat melakukan perjalanan:

Seperti yang telah kita lihat, mereka dapat menembak dengan apa yang disebut "garis pandang", dalam garis lurus - seperti seberkas cahaya. Dalam jaringan telepon jarak jauh kuno, gelombang mikro digunakan untuk melakukan panggilan dengan cara ini di antara menara komunikasi yang sangat tinggi (kabel serat optik telah membuat hal ini menjadi usang).

Mereka dapat mempercepat kelengkungan Bumi dalam apa yang dikenal sebagai gelombang tanah. Radio AM (gelombang menengah) cenderung bergerak seperti ini untuk jarak pendek ke sedang. Ini menjelaskan mengapa kita dapat mendengar sinyal radio di luar cakrawala (ketika pemancar dan penerima tidak saling berhadapan).

Mereka dapat menembak ke langit, memantul ionosfer (bagian bermuatan listrik dari atmosfer atas Bumi), dan kembali turun ke tanah lagi. Efek ini bekerja paling baik di malam hari, yang menjelaskan mengapa stasiun radio AM (asing) jauh lebih mudah untuk mengambil di malam hari. Pada siang hari, gelombang yang melesat ke langit diserap oleh lapisan ionosfer yang lebih rendah. Di malam hari, itu tidak terjadi. Sebaliknya, lapisan ionosfer yang lebih tinggi menangkap gelombang radio dan melemparkannya kembali ke Bumi — memberi kita "cermin langit" yang sangat efektif yang dapat membantu membawa gelombang radio dalam jarak yang sangat jauh.

Berapa lama antena harus?
Antena paling sederhana adalah sepotong kawat logam yang terpasang pada radio. Radio pertama yang saya buat, ketika saya berusia 11 atau 12 tahun, adalah satu set kristal dengan loop panjang kawat tembaga yang bertindak sebagai antena. Saya menjalankan antena tepat di langit-langit kamar saya, jadi panjangnya sekitar 20–30 meter (60-100 kaki)!

Kebanyakan radio transistor modern memiliki setidaknya dua antena. Salah satunya adalah batang teleskopik panjang dan mengkilap yang menarik keluar dari kasing dan memutar untuk mengambil sinyal FM (modulasi frekuensi). Yang lainnya adalah antena di dalam kasing, biasanya dipasang di papan sirkuit utama, dan menerima sinyal AM (modulasi amplitudo). (Jika Anda tidak yakin tentang perbedaan antara FM dan AM, lihat artikel radio kami.)

Mengapa Anda membutuhkan dua antena di radio? Sinyal pada pita gelombang yang berbeda ini dibawa oleh gelombang radio dengan frekuensi dan panjang gelombang yang berbeda. Sinyal radio AM tipikal memiliki frekuensi 1000 kHz (kilohertz), sedangkan sinyal FM tipikal adalah sekitar 100 MHz (megahertz) —sehingga mereka bergetar sekitar seratus kali lebih cepat. 

Karena semua gelombang radio bergerak dengan kecepatan yang sama (kecepatan cahaya, yaitu 300.000 km / detik atau 186.000 mil per detik), sinyal AM memiliki panjang gelombang sekitar seratus kali lebih besar daripada sinyal FM. Anda memerlukan dua antena karena antena tunggal tidak dapat mengambil rentang panjang gelombang yang sangat berbeda.

Itu adalah panjang gelombang (atau frekuensi, jika Anda suka) dari gelombang radio yang Anda coba deteksi yang menentukan ukuran dan jenis antena yang perlu Anda gunakan. Secara umum, panjang antena sederhana (jenis batang) harus sekitar setengah panjang gelombang radio yang Anda coba terima (juga dimungkinkan untuk membuat antena yang seperempat dari panjang gelombang, antena miniatur ringkas yang sekitar sepersepuluh panjang gelombang, dan antena membran yang bahkan lebih kecil, meskipun kita tidak akan membahasnya di sini).

Panjang antena bukan satu-satunya hal yang memengaruhi panjang gelombang yang akan Anda ambil; jika ya, radio dengan antena tetap akan hanya dapat menerima satu stasiun. Antena memasukkan sinyal ke sirkuit tuning di dalam penerima radio, yang dirancang untuk "mengunci" satu frekuensi tertentu dan mengabaikan sisanya. 

Sirkuit penerima yang paling sederhana (seperti yang akan Anda temukan di radio kristal) tidak lebih dari sebuah gulungan kawat, dioda, dan kapasitor, dan itu memasukkan suara ke lubang suara. Sirkuit merespons (secara teknis, beresonansi, yang berarti berosilasi secara elektrik) pada frekuensi yang Anda gunakan dan membuang frekuensi yang lebih tinggi atau lebih rendah dari ini.

Dengan menyesuaikan nilai kapasitor, Anda mengubah frekuensi resonansi — yang menyetel radio Anda ke stasiun lain. Tugas antena adalah mengambil energi yang cukup dari melewati gelombang radio untuk membuat sirkuit beresonansi pada frekuensi yang tepat.

Mari kita lihat cara kerjanya untuk FM. Jika saya mencoba mendengarkan siaran radio pada frekuensi FM 100 MHz (100.000.000 Hz), gelombang yang membawa program saya panjangnya sekitar 3m (10ft). Jadi antena yang ideal adalah sekitar 1,5 m (4 kaki) atau lebih, yang kira-kira panjang antena radio FM teleskopik ketika itu sepenuhnya diperluas.

Sekarang untuk AM, panjang gelombang sekitar 100 kali lebih besar, jadi kenapa Anda tidak membutuhkan antena yang panjangnya 300 m (0,2 mil) untuk mengambilnya? Yah Anda memang membutuhkan antena yang kuat, Anda tidak tahu itu ada di sana! Antena AM di bagian dalam radio transistor bekerja dengan cara yang sangat berbeda dengan antena FM di luar.

Ketika antena FM mengambil bagian listrik dari gelombang radio, antena AM berpasangan dengan bagian magnetik. Itu adalah kawat yang sangat tipis (biasanya beberapa puluh meter) melingkari apa pun dari beberapa lusin hingga beberapa ratus kali di sekitar inti ferit (magnet berbasis besi), yang sangat memusatkan bagian magnetik sinyal radio dan menghasilkan (" menginduksi ") arus yang lebih besar di kawat melilit mereka.

Itu berarti antena seperti ini bisa sangat kecil dan masih mengepak. Tanpa batang ferit, antena loop membutuhkan lebih banyak lilitan kawat (jadi ribuan, bukannya ratusan atau lusinan) atau lilitan kawat harus jauh lebih besar. Itulah sebabnya antena FM eksternal untuk perangkat radio terkadang berbentuk lingkaran besar, mungkin berdiameter sekitar 10-20 cm (sekitar 4-8in).

Sejauh ini bagus, tapi bagaimana dengan ponsel? Kenapa mereka hanya membutuhkan antena pendek dan gemuk seperti yang ada di foto ini? Ponsel juga menggunakan gelombang radio, juga bergerak dengan kecepatan cahaya, dan dengan frekuensi tipikal 800 MHz (kira-kira sepuluh kali lebih besar dari radio FM). Itu berarti panjang gelombang mereka sekitar 10 kali lebih pendek dari radio FM, sehingga mereka membutuhkan antena kira-kira sepersepuluh ukuran.

Di smartphone, biasanya antena membentang di bagian dalam case. Mari kita lihat bagaimana menghitungnya: jika frekuensinya 800MHz, panjang gelombangnya adalah 37.5cm (14.8in), dan setengah panjang gelombangnya adalah 18cm (7.0in). Smartphone LG saya saat ini panjangnya sekitar 14cm (5.5in), jadi Anda bisa melihat kami berada di jenis ballpark yang tepat.

Lebih banyak jenis antena
Antena radio yang paling sederhana hanyalah batang lurus yang panjang. Banyak antena TV dalam ruangan berbentuk dipol: batang logam terbelah menjadi dua bagian dan dilipat secara horizontal sehingga terlihat seperti seseorang yang berdiri tegak dengan tangan terentang horizontal. Antena TV luar ruang yang lebih canggih memiliki sejumlah dipol ini disusun di sepanjang batang pendukung pusat.

Desain lain termasuk loop melingkar dari kawat dan, tentu saja, parabola parabola. Mengapa banyak sekali desain yang berbeda? Jelas, gelombang yang datang pada antena dari pemancar persis sama, tidak peduli apa bentuk dan ukuran antena. Pola dipol yang berbeda akan membantu memusatkan sinyal sehingga lebih mudah dideteksi.

Efek itu dapat ditingkatkan lebih banyak lagi dengan menambahkan dipol "dummy" yang tidak terhubung, yang dikenal sebagai direktur dan reflektor, yang memantulkan lebih banyak sinyal ke dipol aktual yang menerima. Ini setara dengan meningkatkan sinyal — dan mampu mengambil sinyal yang lebih lemah daripada antena yang lebih sederhana.