decibels relative to isotropic (dBi)

Apa itu decibels relative to isotropic (dBi)?

Decibels relative to isotropic (dBi) adalah satuan pengukuran yang digunakan untuk menggambarkan seberapa besar daya sebuah antena dipancarkan ke satu arah tertentu jika dibandingkan dengan isotropic radiator, yaitu antena teoritis yang memancarkan sinyal secara merata ke segala arah. Perbedaan antara keduanya disebut sebagai gain antena, yang direpresentasikan dalam bentuk nilai numerik dengan satuan dBi. Akronim dBi juga sering ditulis dengan variasi lain seperti decibels relative to isotrope, decibels relative to isotropic radiator, decibels over isotropic, decibels over isotropic antenna, atau decibels relative to an isotropic reference antenna.

Apa itu antenna gain?

Gain adalah indikator seberapa efektif sebuah antena dalam mengirim atau menerima sinyal jika dibandingkan dengan antena teoritis. Saat dBi digunakan sebagai acuan, antena teoritis yang dijadikan standar adalah isotropic radiator. Isotropic radiator adalah antena yang memancarkan sinyal secara merata ke semua arah — mirip dengan cara matahari memancarkan energi.

Hal ini berbeda dengan antena pada dunia nyata yang biasanya hanya mendistribusikan energinya ke arah tertentu. Konsentrasi energi tersebut meningkatkan kemampuan antena untuk mengirimkan sinyal ke arah target atau menerima sinyal dari arah tersebut, meskipun pada saat yang sama mengurangi performa di arah lainnya. Konsentrasi ini juga memungkinkan antena directional memiliki performa yang jauh lebih baik dibanding antena isotropic dalam arah target tertentu.

Figure 1 memperlihatkan tampilan cross-section perbedaan antara antena isotropic dan antena directional dalam hal gain serta kekuatan sinyal.

Bagaimana cara menentukan antenna gain?

Dalam menentukan gain, antena directional dibandingkan dengan antena isotropic yang dijadikan baseline dengan nilai 0 dBi. Nilai gain antena directional diukur dalam dBi, yang menunjukkan seberapa besar kekuatan sinyal antena tersebut melebihi isotropic antenna. Perhitungan dilakukan dengan membandingkan intensitas elektromagnetik (atau daya) yang diukur dalam satuan microwatt per meter persegi atau variasi watt antara antena directional dan isotropic pada jarak tertentu.

Formula berikut dapat digunakan untuk menghitung antenna gain:

G_(dBi) = 10 log₁₀ (I_X / I_Z)

Di mana I_X adalah intensitas elektromagnetik antena directional dan I_Z adalah intensitas antena isotropic. Nilai I_X dibagi dengan I_Z, lalu hasilnya dikonversi ke dalam satuan desibel dengan mengalikan 10 log₁₀. Hasil akhir, yaitu G_(dBi), merepresentasikan gain antena directional.

Gain antena memiliki hubungan langsung dengan beamwidth, yaitu sudut pancaran utama daya antena. Beamwidth yang lebih lebar menghasilkan gain yang lebih kecil namun dengan cakupan area yang lebih luas. Sebaliknya, beamwidth yang lebih sempit menghasilkan gain lebih tinggi tetapi cakupan lebih kecil. Oleh karena itu, antena dengan gain tinggi (dan beamwidth sempit) harus diarahkan secara lebih presisi agar dapat mengirim atau menerima sinyal dengan baik.

Figure 2 memperlihatkan tampilan cross-section antara satu isotropic antenna dan tiga antena directional (A, B, dan C) dengan nilai gain serta beamwidth yang berbeda. Antena A memiliki gain terkecil, yaitu 3 dBi, dengan beamwidth paling lebar; sementara Antena C memiliki gain terbesar, yaitu 15 dBi, dengan beamwidth yang sempit.

Apa cara lain untuk mengukur antenna gain?

Gain tidak selalu diukur dengan acuan isotropic antenna.

Salah satu pendekatan umum lainnya adalah menggunakan dipole antenna sebagai baseline. Karena bentuknya, pola radiasi dipole berbeda dengan isotropic antenna, yaitu menyerupai bentuk donat, bukan bola.

Akibatnya, antena dipole memancarkan energi secara tidak merata, sehingga menghasilkan gain sebesar 2.15 dBi lebih tinggi dibanding antena isotropic pada arah tertentu. Jika gain diukur berdasarkan dipole dibanding isotropic, hasil pengukurannya ditulis dalam satuan decibels relative to dipole (dBd), bukan dBi.