“Advanced Technology is Indistinguishable from Magic”
Arthur Clarke
Kunci teknologi masa depan terletak pada pemanfaataan gelombang elektromagnetik. Spektrum gelombang elektromagnetik sangat luas, dari sinar gamma, cahaya, hingga gelombang radio. Pada artikel ini akan dibahas gelombang elektromagnetik yang dipakai untuk telekomunikasi, disebut sebagai frekuensi radio (3 Hz – 300 GHz). Pengendalian suatu peralatan yang dilakukan tanpa kabel (melalui frekuensi radio) yang seakan-akan sihir mulai berkembang dengan pesat saat ini. Memang benar kata Arthur Clarke, “Advanced Technology is Indistinguishable from Magic” (teknologi tingkat tinggi tidak ada bedanya dengan sulap/sihir). Tonton video berikut, bagaimana masa depan adalah bagi mereka yang mampu menguasai teknologi berbasiskan gelombang elektromagnetik.
https://www.youtube.com/watch?v=0i24P8Idcfk
Gelombang elektromagnetik (frekuensi radio) dapat dipancarkan dan diterima/ditangkap oleh suatu alat yang disebut antena. Antena adalah alat yang mampu mengubah gelombang elektromagnetik yang ada di udara menjadi arus listrik bolak-balik dan sebaliknya. Tanpa antena, efisiensi pengiriman frekuensi radio sangatlah rendah. Oleh karena itu antena harus ada pada sebuah teleskop radio, TV, radar, handphone dan semua alat komunikasi nirkabel (tanpa kabel) lainnya.
Saat ini bentuk umum antena sangatlah monoton bahkan terkesan mengganggu, bentuknya menyerupai batang besi yang dibubuhkan pada suatu alat (antena monopole). Tidak hanya berbentuk batangan besi, bentuk antena beraneka ragam, berikut adalah macam-macam bentuk dan model antena:
Gambar 1. Bentuk berbagai macam antena
Bentuk antena bias bermacam macam sesuai dengan desain, pola penyebaran/radiasi, frekuensi, dan gain. Panjang antena yang efektif adalah panjang gelombang frekuensi radio yang dipancarkannya. Cara menghitung panjang antena adalah didasarkan pada persamaan :
c = λ x f
Keterangan:
c = kecepatan cahaya (3 x 10^8 m/s)
λ = panjang gelombang yang bisa dipakai sebagai panjang antena efektif (m)
f = frekuensi yeng hendak ditangkap atau dipancarkan (Hz)
Seandainya ingin dibuat antena yang mampu mengirimkan dan menerima gelombang WiFi (2,4 GHz), maka panjang antena efektifnya adalah (3 x 10^8 m/s ) / (2,4 x 10^9 Hz) = 0,125 m (12,5 cm). Itu adalah panjang antena efektif untuk WiFi, sedangkan praktisnya adalah ¼ panjang gelombang, maka panjang antena WiFi yang banyak dipakai adalah (12,5/4) = 3,123 cm.
Dimasa depan sepertinya kita tidak membutuhkan antena dengan model tersebut lagi. Setelah ditemukan oleh Diego Masoti pada tahun 2013, antena yang berbentuk patch (mampu dilekatkan pada medium sehingga seperti sticker) akan mendominasi penggunaan antena kedepannya. Antena patch (mikrostrip) saat ini sangat popular digunakan oleh Hobbyist (penggemar dan penikmat) Elektronika, karena sangat mudah difabrikasi/dibuat, yakni dengan metode etching (nyetak) diatas PCB (Printed Circuit Board) biasa. Bermodalkan setrika, desain yang diprint di kertas HVS, difotocopy, dan disetrika maka jadilah Antena Patch. Aplikasi tingkat tinggi dari antena Patch adalah pada badan roket, karena ringan dan aerodinamis. Apalagi pada penelitian Diego Masoti antena patchnya dioptimasi melalui Genetic Algorithm (Algoritma Genetik). Secara sederhana Algoritma Genetik memilah dan mengkombinasikan kromosom-kromosom mode resonan (pola radiasi) antena yang mungkin, kombinasi yang mungkin kemudian disimulasikan menggunakan software Agilent Advanced Design System. Antena dengan desain yang menghasilkan performa terbaik, yakni gain yang tinggi, efisiensi yang besar, bandwith yang lebar, return loss yang kecil, VSWR yang berada dalam rentang 1 sampai 2, ringan, dan murah akan memasuki tahap fabrikasi. Bentuk patch antena yang dioptimasi dengan Algoritma Genetik hasil penelitian Diego Masoti adalah sebagai berikut:
Gambar 2. Antena buatan Diego Masoti pada tahun 2013, tipe patch yang dioptimasi dengan Algoritma Genetik pada mode resonan TM11, TM21, TM31, dan TM12
Gambar 3. Return loss Antenna Multi-Band yang difabrikasi oleh Diego Masoti, bekerja dengan baik pada saluran 900 MHz (GSM 900), 1800 MHz (GSM 1800), 2,1 GHz (UMTS atau 3G), dan 2,4 GHz (WiFi)
Gambar 4. Efisiensi antena (a) GSM 900 MHz (b) GSM 1800 MHz
Antena Patch tersebut memiliki efisiensi yang tinggi dan bersifat multi-band. Antena multi-band adalah antena yang dapat memancarkan gelombang elektromagnetik pada banyak pita frekuensi (lebih dari 1). Pada antena patch buatan Diego Masoti, memiliki 4 saluran frekuensi, yakni pada GSM 900, GSM 1800, 3G, dan WiFi, jadi 1 antena tersebut dapat menghandle fungsi 4 antena sekaligus.
Dikarenakan bentuknya yang fleksibel (dapat ditempelkan ke body peralatan), memiliki efisiensi tinggi (>40%), ringan, dan bersifat multi-band, maka penulis memprediksi antena dengan model patch antena dan dioptimasi menggunakan Algoritma Genetik akan menjadi model antena primadona dimasa depan.
Sumber:
- https://id.wikipedia.org/wiki/Antena_(radio) diakses pada 18.10 WIB tanggal 8 Agustus 2015
- https://en.wikipedia.org/wiki/Antenna_(radio) diakses pada 18.30 WIB tanggal 8 Agustus 2015
- Diego Masotti, Alessandra Costanzo, Massimo Del Prete, Vittorio Rizzoli. 2013. Genetic-based design of a tetra-band high-efficiency radio-frequency energy harvesting system. IET Microw. Antennas Propag., 2013, Vol. 7, Iss. 15, pp. 1254–1263.
Baca juga Smart Gadget Charger (SMAGER)
