Antena parabola

Antena komunikasi parabola besar di Erdfunkstelle Raisting, fasilitas terbesar untuk satelit komunikasi di dunia, di Raisting, Bavaria, Jerman. Ini memiliki jaringan jenis Cassegrain.

Antena parabola adalah antena yang menggunakan reflektor parabola, permukaan melengkung dengan bentuk penampang parabola, untuk mengarahkan gelombang radio. Bentuk paling umum berbentuk seperti piring dan populer disebut antena parabola atau parabola. Keuntungan utama antena parabola adalah ia memiliki directivity tinggi. Fungsinya mirip dengan lampu sorot atau reflektor senter untuk mengarahkan gelombang radio dalam sinar yang sempit, atau menerima gelombang radio dari satu arah saja. Antena parabola memiliki beberapa keuntungan tertinggi, artinya antena dapat menghasilkan lebar pita terkecil dari semua jenis antena. Untuk mencapai beamwidth yang sempit, reflektor parabola harus jauh lebih besar daripada panjang gelombang gelombang radio yang digunakan, sehingga antena parabola digunakan di bagian frekuensi tinggi dari spektrum radio, pada frekuensi UHF dan gelombang mikro (SHF), di mana panjang gelombangnya cukup kecil sehingga reflektor berukuran nyaman dapat digunakan.

Antena parabola didasarkan pada properti geometris parabola yang dilaluinya FP₁Q₁, FP₂Q₂, FP₃Q₃ semuanya memiliki panjang yang sama. Jadi muka gelombang bundar yang dipancarkan oleh antena umpan pada fokus piringan F akan dipantulkan ke gelombang pesawat keluar L yang berjalan paralel dengan sumbu piringan VF.

Antena parabola digunakan sebagai antena tinggi untuk komunikasi titik-ke-titik, dalam aplikasi seperti tautan relai gelombang mikro yang membawa sinyal telepon dan televisi antara kota-kota terdekat, tautan WAN / LAN nirkabel untuk komunikasi data, komunikasi satelit, dan antena komunikasi pesawat ruang angkasa. Mereka juga digunakan dalam teleskop radio.

Sejarah

Antena parabola pertama, dibangun oleh Heinrich Hertz pada tahun 1888.

Gagasan untuk menggunakan reflektor parabola untuk antena radio diambil dari optik, di mana kekuatan cermin parabola untuk memfokuskan cahaya menjadi sinar telah dikenal sejak zaman kuno klasik. Desain dari beberapa jenis antena parabola tertentu, seperti Cassegrain dan Gregorian, berasal dari sejenis teleskop pemantul analog, yang ditemukan oleh para astronom selama abad ke-15.

Fisikawan Jerman Heinrich Hertz membangun antena reflektor parabola pertama di dunia pada tahun 1888. Antena adalah reflektor parabola silindris yang terbuat dari logam lembaran seng yang didukung oleh bingkai kayu, dan memiliki dipol tereksitasi cangkang 26 cm sebagai antena umpan di sepanjang garis fokus. Bukaannya 2 meter dengan lebar 1,2 meter, dengan panjang fokus 0,12 meter, dan digunakan pada frekuensi operasi sekitar 450 MHz. Dengan dua antena tersebut, satu digunakan untuk mentransmisikan dan yang lainnya untuk menerima, Hertz menunjukkan keberadaan gelombang radio yang telah diprediksi oleh James Clerk Maxwell sekitar 22 tahun sebelumnya. Namun, perkembangan awal radio terbatas pada frekuensi yang lebih rendah di mana antena parabola tidak cocok, dan mereka tidak digunakan secara luas sampai setelah Perang Dunia 2, ketika frekuensi gelombang mikro mulai dieksploitasi.

Perintis radio Italia Guglielmo Marconi menggunakan reflektor parabola selama tahun 1930-an dalam penyelidikan transmisi UHF dari kapalnya di Mediterania. Pada tahun 1931, ditunjukkan hubungan telepon relay gelombang mikro 1,7 GHz melintasi Selat Inggris menggunakan piringan berdiameter 10 kaki (3 meter). Antena parabola besar pertama, piringan 9 m, dibangun pada tahun 1937 oleh perintis astronom radio Grote Reber di halaman belakang rumahnya, dan survei langit yang ia lakukan dengannya adalah salah satu peristiwa yang mendirikan bidang astronomi radio.

Perkembangan radar selama Perang Dunia II memberikan dorongan besar untuk penelitian antena parabola, dan melihat evolusi antena berbentuk balok, di mana kurva reflektor berbeda dalam arah vertikal dan horizontal, yang dirancang untuk menghasilkan balok dengan bentuk tertentu. Setelah perang, parabola yang sangat besar dibangun sebagai teleskop radio. Teleskop Radio Green Bank 100 meter di Green Bank, Virginia Barat, versi pertama yang selesai pada tahun 1962, saat ini merupakan parabola yang sepenuhnya dapat dikendalikan sepenuhnya terbesar di dunia.

Selama antena parabola 1960-an menjadi banyak digunakan dalam jaringan komunikasi relai gelombang mikro terestrial, yang membawa panggilan telepon dan program televisi di seluruh benua. Antena parabola pertama yang digunakan untuk komunikasi satelit dibangun pada tahun 1962 di Goonhilly di Cornwall, Inggris untuk berkomunikasi dengan satelit Telstar. Antena Cassegrain dikembangkan di Jepang pada tahun 1963 oleh NTT, KDDI dan Mitsubishi Electric. Munculnya pada tahun 1970-an alat desain komputer seperti NEC yang mampu menghitung pola radiasi antena parabola telah menyebabkan pengembangan desain asimetris, multireflektor dan multifeed canggih dalam beberapa tahun terakhir.

Pola sinyal

Pengaruh pola radiasi antena umpan (permukaan berbentuk labu kecil) pada spillover. - Kiri: Dengan antena umpan penguatan rendah, bagian-bagian signifikan dari radiasi berada di luar piringan. - Kanan: Dengan feed penguatan yang lebih tinggi, hampir semua radiasinya dipancarkan dalam sudut piringan.

Pola radiasi antena umpan harus disesuaikan dengan bentuk antena piringan, karena antena ini memiliki pengaruh kuat pada efisiensi bukaan, yang menentukan penguatan antena (lihat Bagian penguatan di bawah). Radiasi dari umpan yang berada di luar tepi piringan disebut "limpahan" dan terbuang, mengurangi penguatan dan meningkatkan backlob, yang mungkin menyebabkan gangguan atau (dalam menerima antena) meningkatkan kerentanan terhadap kebisingan di tanah. Namun, keuntungan maksimum hanya dicapai ketika piringan secara seragam "menyala" dengan kekuatan medan konstan ke tepinya. Jadi pola radiasi yang ideal dari antena umpan adalah kekuatan medan yang konstan di seluruh sudut padat antena, turun secara tiba-tiba ke nol di tepinya. Namun, antena feed praktis memiliki pola radiasi yang turun secara bertahap di tepi, sehingga antena feed adalah kompromi antara spillover rendah yang dapat diterima dan pencahayaan yang memadai. Untuk sebagian besar tanduk feed depan, iluminasi optimal dicapai ketika daya yang dipancarkan oleh tanduk feed adalah 10 dB lebih sedikit di tepi piring daripada nilai maksimumnya di tengah piring

Desain sistem

Untuk instalasi receiver di rumah, sebuah kabel digunakan untuk menghubungkan receiver dengan LNB. Receiver tersebut menggunakan penyedia daya berbeda (14/18V) untuk memilih polarisasi dan pilot tones (22 kHz) untuk menginstruksikan kepada LNB agar memilih satu dari dua gelombang frekuensi yang ada. Untuk instalasi yang lebih besar, setiap gelombang dan polarisasi diberikan kabel masing-masing. Maka, akan ada empat kabel dari LNB ke switching matrix. Switching matrix memungkinkan koneksi dari beberapa receiver berbeda dalam sebuah topologi bintang (star topology) yang menggunakan metode signalisasi signalling yang sama dalam sebuah instalasi receiver.

Tipe-tipe parabola

Jenis utama antena parabola.

Himpunan beberapa tanduk umpan pada antena radar pengawas bandara Jerman untuk mengontrol sudut ketinggian sinar

Piringan dengan motor

Sebuah piringan yang ditegakkan di sebuah tiang dan digerakkan dengan motor atau servo dapat dikendalikan dan diputar atau dirotasikan untuk menghadap berbagai posisi satelit yang berada di angkasa. Piringan-piringan antena parabola yang dapat digerakkan sangat digemari. Antena parabola dengan motor yang bisa digerakkan memiliki tiga standar berbeda, yaitu DiSEqC, USALS, dan 36v positioners. Banyak receiver yang dapat mendukung ketiga standar di atas.

Multisatelit

Multisatelit adalah piringan yang dapat menampung sebanyak 16 buah posisi satelit (Ku-band). Beberapa desain memungkinkan beberapa penerimaan sekaligus dari beberapa posisi satelit berbeda tanpa harus mengubah posisi piringan. Sumbu/axis vertikal bekerja sebagai sebuah reflektor Cassegrain off-axis concave parabolic concave hyperbolic. Sumbu/axis horizontal bekerja sebagai concave convex Cassegrain. Titik dari piringan utama bergerak ke piringan sekunder, yang memperbaiki astigmatisme melalui bentuk bengkok/curvature yang bervariasi. Celah yang berbentuk elips yang dimiliki piringan primer didesain untuk menyesuaikan diri dengan iluminasi yang diperkecil oleh horn antena parabola. Karena tumpahan ganda/double spill-over, maka penggunaan piringan besar akan lebih masuk akal.

VSAT

VSAT adalah tipe antena parabola yang paling populer. VSAT adalah singkatan dari very small aperture terminal. Antena parabola jenis VSAT menyediakan komunikasi internet satelit dua arah dan jaringan pribadi untuk berbagai organisasi. Saat ini, sebagian besar VSAT beroperasi di gelombang Ku-band. Hal itu terjadi karena gelombang C-band terbatas hanya untuk beberapa wilayah di dunia. Ada pergerakan yang dilakukan mulai tahun 2005 untuk mendorong adanya satelit Ka-band yang beroperasi di frekuensi lebih tinggi. Jenis satelit tersebut menawarkan kerja yang lebih baik dengan biaya yang lebih rendah. Ukuran antena-antena tersebut bervariasi, dimulai dari antena yang berdiameter 74 hingga 120 cm. Untuk kebanyakan aplikasi, antena parabola VSAT dengan C-band sebesar 4 meter.

model lain

Ada beberapa jenis antena parabola lain yang digunakan, di antaranya:

• Antena parabola individual, yaitu antena parabola yang hanya digunakan untuk satu tempat tinggal. Contohnya Direct to Home (DTH).
• Antena parabola kolektif, yaitu antena parabola yang penggunaannya dibagi ke beberapa tempat tinggal. Contohnya satellite master antenna television (SMAT) dan communal antenna broadcast distribution (CABD).
• Automatic-tracking satellite dish (ATSD). Antena parabola jenis ini adalah antena yang dapat digunakan ketika ditempatkan di sebuah kendaraan yang bergerak, seperti mobil. Ketika kendaraan bergerak, antena parabola akan bergerak mencari gelombang yang dibutuhkan. Proses ini dinamakan automatic tracking. Antena parabola yang menggunakan automatic tracking menggunakan giroskop, sensor GPS, data identifikasi tersendiri untuk satelit, serta dekoder DVB untuk membantu identifikasi satelit yang sedang diarahkan.
• BUD atau big ugly dish adalah antena parabola gelombang C-band. Antena parabola ini adalah antena parabola TVRO yang digunakan untuk menerima sinyal satelit televisi dari satelit tipe FCC dalam gelombang mikro C-band. Diameter big ugly dish sekitar 3.5 meter.

Kelebihan dan kelemahan

Menggunakan antena parabola dan koneksi satelit memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri-sendiri.

Kelebihan menggunakan antena parabola dan koneksi satelit adalah kualitas video dan kualitas audio yang lebih baik jika digunakan untuk menerima siaran dari televisi satelit. Bentuk antena parabola seperti piringan membuat transmisi lebih mudah diterima, sangat cocok untuk menangkap gelombang di tempat-tempat yang jauh dari pusat transmisi. Untuk televisi satelit, antena parabola sangat memudahkan untuk menangkap siaran, bahkan di tempat-tempat yang jauh dibandingkan menggunakan antena televisi biasa.

Kelemahan yang paling memengaruhi antena parabola dan layanan satelit adalah harga yang mahal untuk peralatan yang dibutuhkan. Antena parabola juga tidak bisa langsung membagi saluran jika di dalam satu rumah memiliki dua atau lebih perangkat televisi. Semua televisi di suatu rumah akan menyiarkan program yang sama, karena tidak ada pembagian transmisi. Untuk melakukannya, dibutuhkan peralatan tambahan seperti tuner digital yang dapat membagi transmisi agar televisi berbeda di satu rumah mampu mengakses program yang berbeda. Kelemahan yang juga harus diperhatikan adalah gangguan cuaca. Antena parabola dapat mengalami gangguan dalam menerima transmisi jika cuaca terlalu buruk. Siaran televisi pada antena parabola juga rawan pengacakan, mengingat ada program tertentu yang hanya boleh disiarkan di wilayah negara itu sendiri seperti siaran Piala Dunia FIFA dll, sedangkan beam saluran tersebut mampu meluber ke negara lain.