Analisis Konduktor Pada Reflektor Antena Pesawat Udara Nir Awak (PUNA) sriti Menggunakan Software CST

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pesawat Udara Nir Awak (PUNA) merupakan teknologi yang saat ini sedang berkembang di beberapa negara termasuk Indonesia. PUNA banyak digunakan untuk kepentingan eksplorasi, pemetaan, penyelamatan, serta pemantauan lewat udara. Pengiriman data hasil pengamatan di udara membutuhkan transmitter yang dipasang pada pesawat dan salah satu komponen penting penyusunnya adalah antena.

Antena yang dipasang pada pesawat harus mempunyai ukuran sebesar 5 cm sampai 10 cm agar dapat digunakan tanpa menggangu payload pesawat, karena PUNA mempunyai payload yang tidak terlalu besar seperti pada kerja praktik ini PUNA yang digunakan merupakan jenis flying wing yang memiliki berat maximum takeoff weight (MTOW) sebesar 9 kilogram [1].

untuk mengurangi drag pada pesawat karena dapat diletakan didalam fuselage, mudah dalam fabrikasi serta biaya pembuatan yang murah karena dapat dibuat dengan menggunakan printed circuit board (PCB) FR4.

Antena mikrostrip juga pernah dibuat oleh Desriansyah Yudha Herwanto, pada penelitian tugas akhirnya yang berjudul “Rancang Bangun Antena Mikrostrip Susun Dengan Pola Radiasi Omnidirectional Untuk Aplikasi Komunikasi Data

Pada Pesawat Udara Nir Awak (PUNA)” . Antena ini digunakan untuk komunikasi data pada PUNA [2].

Antena mikrostrip biasanya memiliki nilai gain untuk single patch sebesar 2 dB. Untuk meningkatkan gain dari antena mikrostrip, pada simulasi ini antena yang dibuat ditambah dengan reflektor yang diharapkan mampu meningkatkan gain antena tersebut. Reflektor juga digunakan untuk mengurangi dampak back radiation yang biasa terjadi pada antena. Pemilihan bahan reflektor harus diperhatikan agar mendapat kualitas gain yang baik.

1.2 Tujuan Kerja Praktik 1.2.1 Tujuan Umum

Adapun tujuan umum dari kerja praktik ini adalah sebagai berikut :

1. Sebagai sarana pengaplikasian teori yang didapatkan saat perkuliahan dalam dunia kerja.

2. Menambah wawasan dan pengalaman mengenai dunia kerja yang sebenarnya.

1.2.2 Tujuan Khusus

Adapun tujuan khusus dari kerja praktik ini adalah sebagai berikut: 1. Mendapatkan nilai gain antena mikrostrip tanpa adanya reflektor 2. Mendapatkan nilai gain antena setelah ditambah reflektor

3. Mendapatkan bahan yang tepat untuk dijadikan bahan reflektor pada antena mikrostrip berdasarkan kenaikan nilai gain.

4. Mengaplikasikan antena mikrostrip pada PUNA sriti.

1.3 Waktu dan Tempat Pelaksanaan Kerja Praktik

1.4 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah yang diangkat pada laporan kerja praktik ini adalah sebagai berikut:

1. Hanya membahas gain antena.

2. Menganalisa kenaikan nilai gain berdasarkan bahan reflektor.

3. Menganalisa perbandingan gain antena mikrostrip dari masing masing bahan reflektor.

4. Menganalisa perbandingan gain sebelum dan sesudah dimasukan ke dalam PUNA.

1.5 Metode Kerja Praktik

Laporan kerja praktik ini ditulis berdasarkan hasil simulasi dan data-data serta teori yang diberikan pada saat melakukan kerja praktik. Adapun metode yang dilakukan dalam penulisan laporan kerja praktik ini adalah sebagai berikut:

1. Mempelajari dasar dasar software CST yang digunakan untuk simulasi yang dijelaskan oleh pembimbing kerja praktik di laboratorium telekomunikasi PTIPK.

2. Mempraktikan apa yang dijelaskan oleh pembimbing kerja praktik ke dalam software CST.

3. Memasukan data hasil perhitungan dan melakukan simulasi dengan software CST.

5. Konsultasi dengan pembimbing akademik di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan laporan kerja praktik ini terdiri dari bab-bab yang dituliskan sebagai berikut:

BAB I. PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang penulisan laporan kerja praktik, tujuan umum dan tujuan khusus penulisan laporan kerja praktik, batasan masalah yang diangkat, metode yang digunakan dalam penulisan laporan kerja praktik serta sistematika penulisan laporan kerja praktik.

BAB II. SEJARAH SINGKAT DAN PROFIL PTIPK BPPT

Bab ini berisi sejarah singkat berdirinya BPPT, PTIPK, Visi dan Misi PTIPK, Tugas Khusus dan Tugas Pokok PTIPK serta jajaran pimpinan dari PTIPK.

BAB III. TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi tentang pengertian antena mikrostrip, susunan antena mikrostrip parameter antena yang berkaitan dengan efisiensi antena, pengertian reflektor dan pengertian konduktor.

BAB IV. PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang perancangan antena mikrostrip rectangular patch berdasarkan perhitungan dan pembahasan hasil simulasi yang dihasilkan ketika antena disimulasikan dengan software CST (Computer Simulation Technology). BAB V. PENUTUP

BAB II

SEJARAH SINGKAT DAN PROFIL PTIPK BPPT

2.1 Sejarah BPPT

Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) merupakan lembaga riset dimana lembaga ini mempunyai tugas untuk melaksanakan tugas pemerintahan di bidang pengkajian dan penerapan teknologi. Sejarah dibentuknya BPPT berawal dari gagasan Presiden RI ke-2, Soeharto kepada Prof Dr. Ing. B.J. Habibie pada tanggal 28 Januari 1974 dan pada tanggal 5 Januari 1974 beliau diangkat menjadi penasehat pemerintah di bidang advance teknologi dan teknologi penerbangan berdasarkan surat keputusan No. 76/M/1974. Beliau bertanggung jawab langsung pada presiden untuk membentuk divisi Advance Teknologi dan Teknologi Penerbangan (ATTP) pertamina.

No.47. Tahun 1991 diubah menjadi Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT).

2.2 Visi dan Misi PTIPK

Visi dari BPPT adalah sebagai berikut:

“Menjadi pusat unggulan teknologi yang mengutamakan inovasi dan layanan teknologi untuk meningkatkan daya saing dan kemandirian bangsa.”

Visi PTIPK adalah sebagai berikut:

“Menjadi pusat unggulan teknologi industri pertahanan dan keamanan yang mengutamakan inovasi dan layanan teknologi untuk meningkatkan daya saing industri dan kemandirian bangsa.”

Misi dari PTIPK adalah sebagai berikut:

1. Melaksanakan pengkajian dan penerapan teknologi yang menghasilkan inovasi dan layanan teknologi di bidang Pertahanan dan keamanan.

2. Melaksanakan tata kelola pemerintahan yang baik melalui reformasi birokrasi dalam rangka mewujudkan inovasi dan layanan teknologi di bidang Pertahanan dan keamanan.

2.3 Tujuan dan Sasaran Strategis PTIPK

Tujuan PTIPK pada tahun 2016-2019 adalah sebagai berikut:

1. Meningkatkan daya saing industri melalui inovasi dan layanan teknologi di bidang pertahanan dan keamanan.

2. Meningkatkan kemandirian bangsa melalui inovasi dan layanan teknologi di bidang pertahanan dan keamanan.

3. Meningkatnya tata kelola pemerintahan yang baik untuk mendukung inovasi dan layanan teknologi dibidang pertahanan dan keamanan.

2.3.2 Sasaran Strategis

Sasaran strategis dari PTIPK di tahun anggaran 2016 adalah “Meningkatnya kemandirian bangsa melalui inovasi serta layanan teknologi di bidang industri pertahanan & keamanan”

Indikator yang mencakup sasaran strategis PTIPK adalah sebagai berikut:

1. Terwujudnya inovasi serta layanan teknologi pesawat tempur nasional (tanpa awak dan berawak) dengan target satu paket prototipe drone alap-alap.

2. Terwujudnya inovasi serta layanan teknologi kapal perang nasional dengan target satu desain standar kapal rudal cepat dan satu desain awal (preliminary desain) kapal selam.

4. Terwujudnya inovasi serta layanan teknologi industri propelan dan bahan peledak dengan target 1 dokumen pendampingan pembangunan pilot project pabrik dan satu basic design unit pemurnian Nac/Sac.

2.4 Struktur Organisasi PTIPK

Pusat Teknologi Industri Pertahanan dan Keamanan (PTIPK) merupakan unit kerja yang berada di Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT), setingkat dengan eselon dua, di bawah Kedeputian bidang Teknologi Industri Rancang Bangun dan Rekayasa (TIRBR) yang tercantum dalam surat keputusan kepala BPPT No. 009 Tahun 2015.

Struktur organisasi dari PTIPK terdiri atas: a. Pejabat eselon II

b. Bagian program dan anggaran c. Kelompok jabatan fungsional

2.5 Daftar Kepala BPPT

Berikut ini merupakan daftar kepala BPPT sejak tahun 1974-sekarang.

BAB III

TINJAUAN PUSTAKA

3.1 Antena Mikrostrip

Gambar 3.1 struktur antena mikrostrip [3].

3.1.1 Patch (elemen peradiasi)

Gambar.3.2 patch antena mikrostrip[3].

3.1.2 Substrat Dielektrik

Substrat merupakan bagian dari antena mikrostrip yang menjadi pemisah antara elemen patch dan ground. Bagian ini memiliki konstata dielektrik (εr ) serta memiliki ketebalan tertentu, fungsi dari substrat sendiri adalah sebagai elemen yang berfungsi untuk menyalurkan gelombang elektromagnetik dari titik pencatuan. Karakteristik dari sebuah substrat mempengaruhi parameter-parameter yang ada pada sebuah antena. Konstanta dielektrik yang terkandung di dalam substrat akan mempengaruhi nilai gain dari antena dan ketebalan dari substrat akan mempengaruhi nilai bandwidth antena, semakin tebal suatu substrat maka akan semakin lebar bandwidth yang dihasilkan. Hal ini juga yang akan mengakibatkan bertambahnya gelombang permukaan (surface wave) pada antena[3].

3.1.3 Ground Plane (Elemen Pentanahan)

Ground plane merupakan komponen yang dibuat dari bahan yang memiliki sifat konduktor juga memiliki fungsi seperti reflektor yaitu dapat memantulkan gelombang elektromagnetik. Antena mikrostrip banyak digunakan karena memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan antena lain yaitu[3].

a. Low profile

b. Mudah dalam fabrikasi

c. Dapat berdiri dengan kuat saat diletakan pada benda yang rigid d. Polarisasi linier dan melingkar lebih mudah dicapai

f. Feed line dan matching network dapat difabrikasi langsung dengan struktur antena

g. Bahan penyusun yang mudah didapat dan murah

Antena mikrostrip juga memiliki beberapa kekurangan diantaranya: a. Memiliki nilai gain yang rendah

b. Kemurnian polarisasi antena rendah. c. Bandwidth yang sempit

d. Dapat terjadi radiasi yang tidak diinginkan pada bagian feedline-nya e. Memiliki nilai efisiensi yang rendah

3.2 Antena Mikrostrip Rectangular Patch

Antena mikrostrip rectangular patch adalah antena mikrostrip dimana patch antena ini berbentuk persegi panjang. Bentuk ini paling umum digunakan karena mudah untuk dianalisa. Panjang dan lebar dari patch antena mikrostrip dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.1)[3].

Untuk menentukan lebar patch

W=_2fr 1

fr = frekuensi kerja antena (GHz)

v0=kecepatan cahaya( 3x108 m/s)

Sebelum menghitung panjang patch terlebih dahulu menghitung nilai perubahan panjang akibat adanya fringing effect yang dihitung menggunakan persamaan

∆ Leff=perubahan panjang(mm)

εreff=nilai efektif dari konstanta dielektrik

h = tinggi / tebal substrat (mm)

Nilai konstanta dielektrik efektif (εreff¿dapat dihitung menggunakan persamaan (3.3) .

εr=konstanta dielektriksubstrat

Persamaan untuk menentukan panjang patch adalah sebagai berikut:

lp=_2frv0 √εreff

−2∆ Leff

3.3 Teknik Pencatuan

Teknik pencatuan yang biasa digunakan ketika mendesain sebuah antena mikrostrip ada beberapa jenis diataranya : microstrip coplanar feed, coaxial feed, proximity couple microstrip feed dan aperture-couple microstrip feed. Ketika memilih teknik pencatuan untuk sebuah antena, hal yang harus diperhatikan adalah transfer daya yang efisien antara struktur peradiasi dengan struktur feeding, sehingga akan tercapai kondisi yang dinamakan matching impedance antara keduanya[3].

Gambar 3.3 (a).microstrip coplanar feed, (b). coaxial feed (c).proximity coupled (d).aperture-coupled microstrip feed[3].

Sistem pencatuan seperti Gambar 3.3 diatas mempunyai kelebihan dan kekurangan seperti yang terlihat pada Tabel 3.1 berikut:

Tabel 3.1 Perbandingan beberapa teknik pencatuan pada antena mikrostrip[3].

Karakteristik Microstrip Coaxial Feed Proximity Aperture .

a.

Line Feed Coupled Feed Coupled Feed

Radiasi feed Banyak Banyak Minimum Sedikit

Bandwidth 2-5% 2-5% Dapat > 10 % Dapat > 10 % diperhatikan, yakni apakah antena yang di desain memenuhi parameter-parameter dasar yang dimiliki oleh antena. Parameter-parameter inilah yang menentukan kinerja dari sebuah antena yang didesain. Beberapa parameter yang biasa digunakan untuk mengetahui kinerja dari sebuah antena diantaranya, S parameter, VSWR, bandwidth, pola radiasi dan gain[3].

3.4.1 S Parameter

pada port satu. Besarnya nilai dari S parameter yang dihasilkan harus dibawah -10 dB, karena jika tidak maka semua daya akan dipantulkan dari antena dan tidak ada yang terpancar[4].

Return loss pada antena mikrostrip merupakan perbandingan antara amplitudo dan gelombang yang direfleksikan dengan besarnya amplitudo gelombang yang dikirimkan. Terjadinya diskontinuitas antara saluran transmisi dan impedansi masukan beban (antena) dapat menimbulkan return loss. Selain itu, return loss juga dapat didefinisikan sebagai nilai peningkatan amplitudo dari energi yang direfleksikan dibandingkan terhadap energi yang terkirim. Rangkaian gelombang mikro yang mempunyai nilai diskontinuitas (mismatched), memiliki nilai return loss bervariasi tergantung pada frekuensi saluran transmisi. Menghitung besarnya nilai return loss dapat menggunakan persamaan (3.5) .

region dan direpresentasikan sebagai suatu fungsi dari koordinat arah. Sifat radiasi mencakup densitas dari daya fluks, intensitas radiasi, kekuatan area, keterarahan (directivity), fasa atau polarisasi. Pola radiasi sendiri merupakan salah satu parameter antena yang penting karena setiap jenis antena memancarkan radiasi tetapi memiliki pola radiasi yang berbeda-beda.

Ada tiga jenis pola radiasi yaitu isotropik, directional dan omnidirectional[3].

a. Isotropik

Pola radiasi isotropik dapat didefinisikan sebagai suatu hipotetis lossless antena yang memiliki radiasi yang sama di semua arah. Jadi, pola radiasi isotropik hanya bisa terjadi pada antena yang tidak memiliki rugi-rugi dan ini sangat sulit di implementasikan dalam dunia nyata. Ini merupakan pola ideal yang digunakan sebagai acuan untuk melihat pola radiasi antena lainya.

b. Directional

Pola radiasi directional dapat didefinisikan sebagai pola radiasi yang dengan efektif menerima atau memancarkan gelombang elektromagnetik di beberapa arah tetapi tidak di arah-arah yang lain. Pola ini dapat ditemukan pada antena horn dan yagi.

c. Omnidirectional

merupakan tipe spesial dari pola radiasi directional. Pola radiasi omnidirectional berbentuk seperti donat dapat dilihat pada Gambar 3.4 berikut ini:

Gambar 3.4 pola radiasi omnidirectional[3].

3.4.3 Penguatan (Gain)

Parameter penguatan (gain) terbagi menjadi dua jenis yaitu absolute gain dan relative gain, berikut ini adalah penjelasan kedua jenis gain tersebut[3].

a. Absolute gain

Absolut gain diartikan sebagai perbandingan antara intensitas pada arah tertentu dengan intensitas radiasi yang diperoleh jika daya yang diterima oleh antena teradiasi secara isotropik. Intensitas radiasi yang berhubungan dengan daya yang diradiasikan secara isotropik sama dengan daya yang diterima oleh antena (Pin) dibagi dengan 4π.

b. Relative gain

3.4.4 Bandwidth

Bandwidth dari antena dapat diartikan sebagai jarak antara frekuensi yang paling rendah ke frekuensi yang paling tinggi dimana antena tersebut sudah memenuhi parameter-parameter yang sesuai dengan standar yang ditetapkan. Selain itu, bandwidth suatu antena juga didefinisikan sebagai rentang jarak frekuensi di mana spesifikasi antena yang berhubungan dengan beberapa parameter dasar antena seperti impedansi masukan, pola radiasi, beamwidth, polarisasi, gain, efisiensi, VSWR, return loss yang telah memenuhi spesifikasistandar yang ditetapkan[4].

3.5 Reflektor

Reflektor merupakan sebuah alat yang dapat memantulkan cahaya, suara atau radiasi elektro-magnetis. Fungsi reflektor pada antena adalah untuk mengarahkan energi elektro-magnetik (EM), umumnya dalam rentang panjang gelombang radio spektrum elektromagnetik. Reflektor datar flat reflector merupakan reflektor yang dapat mencerminkan sinyal seperti cermin dan sering digunakan sebagai repeater pasif [4]. Penelitian tentang penggunaan reflektor pada antena mikrostrip pernah dilakukan oleh Richa Sharma dalam Thesis nya pada tahun 2013, dimana penelitian tersebut berjudul “Back Radiation Suppression In Microstrip Antenna Using Different Techniques”[5].

3.6 Konduktor

Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan jenis yang kecil. Pada umumnya logam bersifat konduktif. Emas, perak, tembaga, alumunium, zink, besi berturut-turut memiliki tahanan jenis semakin besar. Jadi sebagai penghantar emas adalah sangat baik, tetapi karena sangat mahal harganya, maka secara ekonomis tembaga dan alumunium paling banyak digunakan[6]. Daftar nilai konduktivitas listrik (el-cond) dari beberapa bahan yang bersifat konduktor dapat dilihat pada tabel 3.2 berikut ini:

Tabel 3.2 Nilai konduktivitas listrik (el-cond) bahan yang bersifat konduktor[7].

Bahan El-Cond [S/m]

Aluminum 3,56 x 107

Brass 65% 1,59 x 107

Copper 5,80 x 107

Gold 4,56 x 107

Iron 1,04 x 107

Platinum 9,52 x 106

Silver 6,30 x 107

BAB IV PEMBAHASAN

4.1 Umum

Pada kerja praktik kali ini penulis mengambil masalah mengenai Analisis Konduktor Pada Reflektor Antena Pesawat Udara Nir Awak (PUNA) Menggunakan software CST (Computer Simulation Technology). Adapun tahapan pertama yang dilakukan adalah, menentukan frekuensi kerja antena yang akan dibuat, kemudian memilih spesifikasi substrat antena, lalu melakukan perhitungan untuk menentukan dimensi patch dan lebar pencatu yang tepat untuk antena yang akan dibuat, kemudian mendesain sebuah reflektor untuk antena, membandingkan nilai gain antena sebelum menggunakan reflektor dan sesudah menggunakan reflektor, lalu melakukan perbandingan kenaikan gain berdasarkan bahan reflektor yang digunakan, setelah itu memilih bahan yang tepat untuk dijadikan reflektor, setelah dipilih bahan yang tepat untuk dijadikan reflektor barulah antena mikrostrip yang dibuat dapat disimulasikan kedalam fuselage PUNA, lalu dilakukan perbandingan nilai gain yang dihasilkan sebelum dan setelah berada di dalam fuselage PUNA.

menggunakan menu parameter-sweap untuk menentukan nilai dimensi patch dan dimensi pencatu (feed) yang paling baik agar antena dapat berfungsi dengan optimal. Perancangan Simulasi antena mikrostrip rectangular patch ini dapat digambarkan sesuai dengan tahapan pada diagram alir berikut ini.

25

Gambar 4.1 Diagram alirsimulasi pembuatan antena mikrostrip

4.2 Perencanaan Antena Mikrostrip Rectangular patch

yang diinginkan. Pada simulasi ini hasil yang diharapkan adalah

1. Frekuensi kerja antena : 2.4 GHz 2. Keluaran S.1.1 : < -10 dB

3. Gain : > 2 dB

Setiap substrat memiliki parameter yang berbeda – beda,oleh karena itu perlu ditentukan terlebih dahulu jenis substrat yang akan digunakan sebagai antena mikrostrip. Jenis substrat yang digunakan pada simulasi ini adalah PCB jenis FR-4 yang memiliki parameter sebagai berikut:

Tabel 4.1 Spesifikasi substrat yang digunakan

Konstanta dielektrik relatif (εr) 4,24 Dielektrik loss tangent (tan δ) 0.025

Ketebalan substrat (h) 1.6 mm

4.3 Menentukan Dimensi Antena

Setelah menentukan jenis substrat, selanjutnya menentukan dimensi dari patch antena berdasarkan persamaan (3.1), (3.2), (3.3) dan (3.4).

a. Menghitung lebar patch dengan persamaan (3.1)

¿38.61263mm(dibulatkan ke 38.6 mm)

b. Menghitung panjang patch berdasarkan persamaan (3.2), (3.3) dan (3.4)

∆ Leff

1.6mm=0.412103.391.68mmmm

∆ Leff=0.46mm x1.6mm

= 0.74 mm

sehingga nilai L patch adalah :

L= v0

Gambar 4.2 hasil simulasi antena awal hasil perhitungan

Gambar 4.2 memperlihatkan hasil dari simulasi antena awal berdasarkan hasil perhitungan. Sumbu x pada grafik diatas menunjukan nilai frekuensi dari antena yang dibuat sedangkan sumbu y menunjukan besarnya nilai return loss yang dihasilakan oleh antena dan titik nomor satu menunjukan nilai frekuensi dan nilai return loss yang dihasilkan antena yang disimbolkan dengan s 1 1 yang berarti bahwa hasil yang didapat pada simulasi ini merupakan hasil dari port satu dan berada di port satu. Gambar 4.2 menunjukan bahwa frekuensi antena sudah resonant, tetapi nilainya belum tepat di frekuensi 2.4 GHz. Sehingga, dilakukan parameterisasi untuk mengetahui karakteristik dari antena tersebut.

Gambar 4.3 hasil simulasi antena ketika di parameterisasi lebar patch (wp)

Gambar 4.3 memperlihatkan hasil simulasi antena ketika diparameterisasi lebar patch. Sumbu x pada grafik diatas menunjukan nilai frekuensi dari antena yang dibuat sedangkan sumbu y menunjukan besarnya nilai return loss yang dihasilakan oleh antena. Titik nomor satu menunjukan nilai frekuensi dan nilai return loss yang dihasilkan antena saat wp bernilai 35.6 mm, titik nomor dua menunjukan nilai frekuensi dan nilai return loss yang dihasilkan antena saat wp bernilai 38.6 mm dan titik nomor tiga menunjukan nilai frekuensi dan nilai return loss yang dihasilkan antena saat wp bernilai 40.6 mm pada Gambar 4.3 terlihat ketika dilakukan parameterisasi pada lebar patch (wp) antena, semakin kecil wp (dibawah 38.6 mm) frekuensi antena semakin bergeser ke kanan (tinggi) sebaliknya ketika nilai wp semakin besar (diatas 38.6 mm) frekuensi semakin bergeser ke kiri (rendah), dari sini ditarik kesimpulan bahwa nilai wp tetap 38.6 mm.

Gambar 4.4 hasil simulasi antena hasil parameterisasi panjang patch (lp)

Gambar 4.4 memperlihatkan hasil simulasi antena ketika diparameterisasi panjang patch (lp). Sumbu x pada Gambar 4.4 menunjukan nilai frekuensi dari antena yang dibuat sedangkan sumbu y menunjukan nilai return loss yang dihasilakan oleh antena. Garis berwarna merah menunjukan nilai frekuensi dan nilai return loss yang dihasilkan antena saat lp bernilai 29.8 mm, garis berwarna orange menunjukan nilai frekuensi dan nilai return loss yang dihasilkan antena saat lp bernilai 29 mm dan garis berwarna biru menunjukan nilai frekuensi dan nilai return loss yang dihasilkan antena saat lp bernilai 29.3 mm dari Gambar 4.4 terlihat ketika dilakukan parameterisasi pada panjang patch (lp) antena, ketika nilai lp semakin kecil (dibawah 29.8 mm) frekuensi makin bergeser ke kanan (tinggi). Didapat nilai lp yang baik yaitu sebesar 29.3 mm sehingga pada penelitian ini nilai lp diubah menjadi 29.3 mm.

Gambar 4.5 hasil simulasi antena dengan panjang patch (lp) 29.3 mm

Gambar 4.5 memperlihatkan hasil simulasi antena ketika panjang patch diubah menjadi 29.3 mm. Sumbu x pada grafik diatas menunjukan nilai frekuensi dari antena yang dibuat sedangkan sumbu y menunjukan besarnya nilai return loss yang dihasilakan oleh antena. Titik nomor satu menunjukan nilai frekuensi dan nilai return loss yang dihasilkan antena saat lp bernilai 29.3 mm. Hasil S parameter yang didapat ketika nilai lp diganti menjadi 29.3 mm yaitu frekuensi tepat di 2.4 GHz dengan nilai return loss nya sebesar -14.844 dB.

Gambar 4.6 hasil simulasi antena akhir tanpa reflektor

Gambar 4.6 menunjukan hasil akhir antena tanpa menggunakan reflektor, dari gambar tersebut terlihat nilai gain (reliazed gain) antena yang dihasilkan adalah sebesar 2.990 dB. Lingkaran berwarna hijau diatas merupakan bentuk pola radiasi dari antena mikrostrip yang dibuat. Garis melingkar yg melingkari pola tersebut menunjukan sumbu dari antena, garis lingkaran yang berwarna biru merupakan sumbu x, yang berwarna hijau merupakan sumbu y dan yang berwarna merah merupakan sumbu z dari antena. Kemudian bentuk benda kotak yang berada di belakang pola radiasi antena diatas merupakan bentuk asli dari antena yang disimulasikan. Pada gambar diatas juga terlihat daftar parameter antena lainya yang didapat ketika antena tersebut disimulasikan. Hasil akhir yang didapat pada antena mikrostrip rectangular patch sebelum menggunakan reflektor dapat dilihat pada Tabel 4.2 berikut ini:

Parameter Hasil Simulasi Keterangan

Frekuensi tengah 2,4 GHz

S-Parameter -14,844 dB

Frekuensi kerja (<-10 dB)

2,348 s.d. 2,45 GHz

Bandwidth 101,9 MHz

Gain 2,990 dBi

Beamwidth phi 00 _& phi 900

103,1 & 96,6 Deg

Impedansi Saluran 50,67 Ohm

4.9 Perancangan Reflektor Antena

Gambar 4.7 desain rancangan reflektor antena

Gambar 4.7 diatas merupakan desain rancangan reflektor yang akan digunakan pada antena mikrostrip yang telah dibuat sebelumnya. Desain reflektor antena yang akan dibuat berdasarkan gambar diatas yakni memiliki dimensi panjang dan lebar reflektor sebesar 100 x 100 mm. Kemudian jarak peletakan reflektor (rl) pada antena mikrostrip adalah sebesar 10 mm, dan bahan penyusun reflektor tersebut merupakan bahan yang bersifat konduktor. Spesifikasi reflektor dapat dilihat pada Tabel 4.3 berikut ini:

Tabel 4.3 Spesifikasi reflektor

Parameter Nilai Keterangan

Panjang 50 mm

Jarak dengan antena 10 mm

Tabel 4.5 Hasil simulasi antena dengan reflektor

Bahan Konduktor Gain Awal (dB) Gain Akhir (dB)

Berdasarkan hasil simulasi antena dengan reflektor berbahan konduktor nilai gain terbaik ada pada bahan copper, gold dan silver sedangkan dengan bahan non konduktor (alumina dan rubber) nilai gain antena menjadi turun.

Cara untuk membuktikan bahwa bahan konduktor merupakan bahan yang baik untuk dijadikan bahan reflektor, maka dilakukan simulasi pada reflektor dengan mengganti nilai el-cond pada bahan penyusun reflektor sebesar 0.1 Siemens/meter sampai 1x107 _{Siemens/meter seperti yang terlihat pada Tabel 4.6} berikut ini:

Tabel 4.6 Bahan reflektor dengan El-cond sebesar 0.1 sampai 1x107 Siemens/meter

Bahan El-Cond [Siemens/meter]

Bahan 1 0.1

Bahan 2 1

Bahan 3 10

Bahan 4 100

Bahan 5 1000

Bahan 6 10000

Bahan 7 1x106

Bahan 8 1x107

Gambar 4.8 hasil simulasi antena dengan reflektor bahan sendiri

Gambar 4.8 memperlihatkan hasil simulasi antena ketika menggunakan reflektor berbahan konduktor dengan nilai el-cond sebesar 0.1 Siemens/meter sampai 1x107 Siemens/meter. Sumbu x pada grafik diatas menunjukan nilai frekuensi dari antena yang dibuat sedangkan sumbu y menunjukan besarnya nilai return loss yang dihasilakan oleh antena. Titik nomor satu menunjukan nilai frekuensi dan nilai return loss yang dihasilkan antena saat menggunkan reflektor berbahan konduktor dengan nilai el-cond sebesar 0.1 Siemens/meter dan titik nomor dua menunjukan nilai frekuensi dan nilai return loss yang dihasilkan antena menggunakan reflektor berbahan konduktor dengan nilai el-cond sebesar 1x107 Siemens/meter. Berdasarkan grafik dapat dilihat ketika nilai konduktivitas listrik bahan reflektor kecil yaitu pada bahan1 nilai return loss yang dihasilkan semakin besar, sedangkan ketika nilai konduktivitas listrik bahan semakin tinggi nilai return loss yang dihasilkan semakin rendah. Hasil keseluruhan simulasi antena denga reflektor

bahan sendiri dapat dilihat pada Tabel 4.7 berikut ini:

4.10

Simulasi Antena Akhir dengan Reflektor

Bahan El-Cond

[Siemens/meter ]

Gain Awal

(dB)

Gain Akhir

(dB)

Bahan 1 0.1 2.990 2.276

Bahan 2 10 2.990 2.691

Bahan 3 100 2.990 4.831

Bahan 4 1000 2.990 5.397

Bahan 5 10000 2.990 5.564

Bahan 6 100000 2.990 5.614

Bahan 7 1x106 _{2.990 5.628}

Gambar 4.9 antena mikrostrip dengan reflektor copper

Gambar 4.10 fuselage PUNA sriti

Gambar 4.10 diatas merupakan bentuk fuselage dari Pesawat Udara Nir Awak (PUNA) sriti yang digunakan untuk mensimulasikan antena.

Gambar 4.11 penempatan antena pada fuselage PUNA sriti

Gambar 4.11 merupakan bentuk skema peletakan antena pada fuselage PUNA sriti, dari Gambar 4.11 terlihat bahwa antena diletakkan dengan posisi terbalik, hal ini dikarenakan antena yang dibuat memiliki pola radiasi directional dengan arah pancaran radiasinya mengarah ke bawah pada fuselage PUNA sriti.

Gambar 4.12 hasil simulasi antena dalam fuselage

Gambar 4.12 menunjukan hasil simulasi antena ketika berada di dalam fuselage. Sumbu x pada grafik diatas menunjukan nilai frekuensi dari antena yang dibuat sedangkan sumbu y menunjukan besarnya nilai return loss yang dihasilakan oleh antena. Titik nomor satu menunjukan nilai frekuensi dan nilai return loss yang dihasilkan antena saat berada didalam fuselage, dua garis yang mengapit frekuensi 2.4 GHz merupakan rentang bandwidth antena yang dihasilkan yang ditunjukan oleh simbol d. Berdasarkan Gambar 4.12 diatas ketika antena mikrostrip diletakkan di dalam fuselage, frekuensi kerja antena tetap di 2.4 GHz dengan nilai return loss sebesar -15.362 dB dan nilai bandwidth sebesar 101 MHz.

Setelah dilakukan simulasi antena pada fuselage PUNA, bentuk pola radiasi dari antena yang dihasilkan seperti pada Gambar 4.13 berikut:

Gambar 4.13 pola radiasi 3d antena dalam fuselage bidang x’z’ phi 0

Gambar 4.13 merupakan hasil pola radiasi antena di dalam fuselage PUNA pada bidang X’Z’. Gambar 4.13 tersebut memperlihatkan bahwa pola radiasi yang tebentuk dari antena adalah directional dimana pancaran radiasinya hanya ke satu arah saja.

Gambar 4.14 merupakan hasil pola radiasi antena di dalam fuselage PUNA pada bidang X’Z’ dalam bentuk diagram polar. Gambar 4.14 tersebut memperlihatkan bahwa pola radiasi yang tebentuk dari antena adalah directional dimana pancaran radiasinya hanya ke satu arah saja yang diperlihatkan oleh garis yang berwarna merah, garis yang berwarna biru muda menunjukan lebar pancaran efektif (beamwidth) antena yaitu sebesar 77.8o _{dan garis yang berwarna biru tua} menunjukan arah pancaran efektif (main lobe direction) antena yaitu sebesar 180.0o_.

Gambar 4.15 pola radiasi 3D antena dengan fuselage bidang Y’Z’ phi 90.

Ga mbar 4.16 pola radiasi polar antena dengan fuselage bidang Y’Z’ phi 90

Gambar 4.16 memperlihatkan hasil pola radiasi antena di dalam fuselage PUNA pada bidang X’Z’ dalam bentuk diagram polar. Gambar 4.16 tersebut memperlihatkan bahwa, pola radiasi yang tebentuk dari antena adalah directional dimana pancaran radiasinya hanya ke satu arah saja yang diperlihatkan oleh garis yang berwarna merah, garis yang berwarna biru muda menunjukan lebar pancaran efektif (beamwidth) antena yaitu sebesar 73.8o _{dan garis yang berwarna biru tua} menunjukan arah pancaran efektif (main lobe direction) antena yaitu sebesar 173.0o_{. Perbandingan nilai gain sebelum dan sesudah dimasukan ke dalam} fuselage PUNA seperti pada Tabel 4.8 berikut

Tabel 4.8 Perbandingan nilai gain sebelum dan sesudah di dalam fuselage

Gain sebelum di dalam fuselage (dB) Gain sesudah di dalam fuselage (dB)

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang diperoleh dari laporan kerja praktik ini adalah sebagai berikut :

1. Nilai gain antena yang dihasilkan sebelum ditambah reflektor adalah sebesar 2.990 dB dan setelah ditambah reflektor berbahan copper nilainya menjadi 5.638 dB. Penambahan reflektor dengan bahan konduktor dapat meningkatkan nilai gain antena mikrostrip.

2. Nilai gain antena saat menggunakan reflektor dengan konduktivitas listrik 0.1 (S/m) adalah sebesar 2.276 dB dan ketika konduktivitas listrik bahan reflektor sebesar 1 x 107 _{(S/m), nilai gain nya menjadi 5.636 dB. Semakin tinggi nilai} konduktivitas listrik bahan reflektor, maka semakin baik nilai gain antena yang dihasilkan.

3. Nilai gain tertinggi didapat ketika menggunakan reflektor dengan bahan gold, silver dan copper sehingga bahan tersebut sangat tepat dipilih untuk dijadikan bahan reflektor.

5.2 Saran