Pada tahun 1830-an, eksperimen Michael Faraday yang melibatkan penggabungan antara elektrik dan magnet telah menunjukkan perkaitan yang tepat dan telah menghasilkan penciptaan medan magnet pada waktu yang berbeza. Gegelung wayar yang terpasang pada galvanometer bertindak sebagai antena gelung dan menerima sinaran elektromagnetik yang dikesan oleh galvanometer. Kemudian, Heinrich Hertz mengemukakan idea untuk mengembangkan sistem komunikasi tanpa wayar di mana percikan elektrik telah berlaku di celah antena dipol pada tahun 1886. Terdapat banyak penyelidikan mengenai antena yang melibatkan metamaterial yang telah menghasilkan pemalar dielektrik dan magnet. Sebagai contoh, beberapa kajian telah menumpukan perhatian pada pembinaan antena yang lebih kecil dan berguna untuk peranti komunikasi tanpa wayar seperti telefon bimbit. Oleh itu, banyak kerja yang harus dilakukan dalam pemodelan antenaa supaya ciri-cirinya dapat diramalkan dengan melakukan simulasi sebelum dibina dan diuji.

Antena adalah struktur peralihan antara ruang bebas dan alat panduan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Antena akan menerima isyarat elektrik dan memancarkannya sebagai gelombang elektromagnetik dan sebaliknya. Dinasihatkan untuk menggunakan konduktor tertutup dan dengan bantuan prinsip aruhan elektromagnetik, medan magnet dan medan elektrik di sekitarnya dapat dihasilkan. Gelombang elektromagnetik mesti dipisahkan dari sumbernya. Oleh itu, penyebaran permukaan gelombang akan wujud. Tambahan pula, panjang gelombang penyebaran yang dihasilkan adalah dua kali ganda dari panjang dipol (λ = 2L). Antena bertindak sebagai transduser yang menghantar atau menerima gelombang elektromagnetik. Terdapat dua jenis antena tampalan yang banyak digunakan iaitu antena tampalan segi empat dan bulat. Selanjutnya, dalam sistem teknologi tanpa wayar, antena sangat diperlukan untuk mengoptimumkan dan memfokuskan tenaga radiasi dalam beberapa arah dan menekannya pada yang lain.

 

Gambar 1: Antena sebagai struktur peralihan

(Sumber: Antenna Theory: Analysis and Design)

 

Pada masa kini, antena adalah salah satu teknologi canggih yang boleh dijumpai di mana-mana untuk tujuan awam dan ketenteraan dan ia pertama kali diperkenalkan pada tahun 1950. Kemudian, selama lebih kurang 20 tahun teknologi ini telah dinaik taraf kepada teknologi papan litar bercetak (PCB) dan ia  menjadi lebih popular di industri kerana boleh mencetak ke papan litar dengan mudah. Antena tampalan mikrostrip ini dilengkapi dengan berbagai aplikasi kerana ringan, berprofil rendah, kos yang rendah, konfigurasi planar, kemudahan konformal, mudah alih yang unggul, sesuai untuk susunan dengan kemudahan pembuatan dan penyatuan dengan rangkaian bersepadu monolitik gelombang mikro (MMIC). Antena tampalan mikrostrip ini mempunyai banyak aplikasi seperti pengenalan frekuensi radio (RFID), radio siaran, sistem mudah alih, sistem kedudukan global (GPS), televisyen, sistem multi-input multi-output (MIMO), sistem penghindaran perlanggaran kenderaan, komunikasi satelit, sistem pengawasan, penginderaan jauh, panduan peluru berpandu, dan sebagainya.

Terdapat banyak jenis unsur aktif yang boleh digunakan untuk menghasilkan pes filem tebal. Sebagai contoh, konduktif yang terdiri daripada perak, nanotube karbon (CNT), resistif seperti karbon, penebat seperti seramik, dan magnet yang terdiri daripada ferit. Setiap jenis elemen aktif memerlukan nisbah berat tertentu bergantung pada ketumpatannya. Untuk kenderaan organik, minyak biji rami digunakan sebagai bahan utama kerana kemampuannya untuk berpolimerisasi walaupun pada suhu bilik. Minyak biji rami sesuai digunakan untuk suhu pembakaran yang lebih rendah dan mempunyai kelikatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan minyak biji rami mentah. Kenderaan organik pertama kali disiapkan dengan mencampurkan minyak biji rami dengan m-xilen dan - terpineol dengan menggunakan pengaduk magnetik dan proses ultrasonikasi setelah beberapa jam untuk mendapatkan pes yang homogen. Seterusnya, serbuk nano seperti CNT ditambahkan pada kenderaan organik dengan menggunakan proses ultrasonikasi. Selepas itu, jalur suapan konduktif dan mikrostrip kemudian dicetak ke substrat, dikeringkan dan dibakar pada suhu yang tinggi. Akhirnya, antena tampalan filem tebal siap diperhatikan dan diukur menggunakan penganalisis rangkaian vektor.

Kesimpulannya, kemajuan teknologi antena patch mikrostrip semakin meningkat dari hari ke hari. Banyak kerja penyelidikan masih dalam proses untuk penggunaannya yang lebih baik di masa depan. Selanjutnya, banyak teknik yang wujud dengan mengimbangi keuntungan dan jalur lebar antena tampalan mikrostrip. Oleh itu, belajar sedikit atau banyak mengenai antena tidak akan merugikan kerana sumbangannya yang diketahui untuk pemahaman keseluruhan seseorang mengenai dunia moden.

 

Rujukan:
Balanis, C. A. (2016). Antenna Theory: Analysis and Design. John Wiley & Sons, Inc.

Microstrip patch antennas: An historical perspective of the development. (2011). Retrieved from Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE): Microstrip patch antennas: An historical perspective of the development

 

Oleh: Hamizahtul Nurul 'Izzah Binti Zainuddin, Laboratori Peranti Fungsian, Institut Teknologi Maju (ITMA), UPM.

Untuk maklumat lanjut boleh menghubungi:

Dr. Intan Helina Hasan
Pegawai Penyelidik
Laboratori Peranti Fungsian (FDL)
Institut Teknologi Maju, UPM
i_helina@upm.edu.my

Tarikh Input: 29/06/2022 | Kemaskini: 29/06/2022 | roslina_ar