RANCANGAN DAN ANALISA ANTENA Dl PERMUKAAN
BADAN ROKET
Sri Kliwati, Wahyu Widada Pcneliti Bidang Kendali, LAPAN
ABSTRACT
The a n t e n n a telemetry is usually placed in the body of LAPAN rocket for the l a u n c h i n g campaign, which affected to the quality of radio communication. Especially, such effect increase the a n t e n n a overshadow to the receiver. T h i s paper discussed design a n d analyzed t h e a n t e n n a which patch on the surface of body rocket, which not influenced to t h e aerodynamic of rocket. This a n t e n n a w a s m a d e by using the PCB plate with size of 1 cm width and 1/2 X also 1/4 X length for the frequency of 9 0 0 MHz.
ABSTRAK
P a d a sebagian p e l u n c u r a n roket LAPAN akhir-akhir ini, a n t e n a telemetri b i a s a n y a diletakkan di dalam b a d a n roket. P e n e m p a t a n a n t e n a yang demikian, banyak mengalami h a m b a t a n dan r e d a m a n . Terlebih lagi p a d a waktu a n t e n a membelakangi penerima, m a k a r e d a m a n dan h a m b a t a n yang terjadi a k a n lebih besar.Tulisan ini m e m b a h a s r a n c a n g a n d a n analisa a n t e n a yang menempel di p e r m u k a a n b a d a n roket, n a m u n tidak m e m p e n g a r u h i gerak aerodinamik roket p a d a s a a t terbang. Antena ini d i b u a t dengan m e n g g u n a k a n PCB plat dengan lebar 1 cm s e r t a panjang 1/4 X dan
1/2 X u n t u k frekuensi 9 0 0 MHz.
1 PENDAHULUAN
LAPAN b i a s a n y a m e n g a d a k a n peluncuran roket setiap tahun. Peluncuran ini d i m a k s u d k a n u n t u k m e n g e t a h u i dan meningkatkan kinerja roket, dan j u g a u n t u k t u j u a n - t u j u a n lainnya. U n t u k mengetahui kinerja roket tersebut, sistem telemetri payload mengirim data-d a t a analisa ke s t a s i u n penerima. Dalam sistem payload selain p e n e n t u a n j e n i s radio, daya, d a n j e n i s a n t e n a , p e n e m p a t a n a n t e n a j u g a s a n g a t penting. Pola radiasi a n t e n a telemetri sangat terpengaruh oleh b e n t u k d a n jenis b a h a n t a b u n g roket. Dengan p e n e m p a t a n a n t e n a di dalam b a d a n roket yang selama ini d i g u n a k a n , secara eksperimen radiasi a n t e n a menjadi berkurang s a n g a t signifikan, t e r u t a m a pola radiasi dilihat d a r i a r a h bawah roket. Untuk mengatasi m a s a l a h ini a n t e n a ditempatkan p a d a p e r m u k a a n b a d a n roket.
Dalam tulisan ini d i b u a t rancangan a n t e n a dengan frekuensi 900 28
MHz yang ditempatkan di p e r m u k a a n b a d a n roket. Pola radiasi a n t e n a ini telah d i u k u r dengan m e n g g u n a k a n spectrum analyzer dari radio transmitter aerocomm d e n g a n d a y a m a k s i m u m 1 W. 2 TBORI DASAR ANTENA
Antena adalah rangkaian listrik y a n g berfungsi m e n y a l u r k a n informasi yang b e r u p a sinyal listrik dari s a t u p e m a n c a r ke penerima. U n t u k mendesain d a n m e m b u a t s e b u a h a n t e n a m a k a kita perlu menghitung panjang a n t e n a , b a h a n y a n g optimal, serta b e n t u k yang sesuai kondisi. Secara u m u m panjang s u a t u a n t e n a ad;Uah dihitung dengan perbandingan kecepatan dan frekuensi p e m a n c a r . Panjang tersebut m e n u r u t teori, adalah sesuai dengan kelipatan panjang gelombang agar resonansi dari pemancar — ^ a l a m kondisi stabil. Dalam hal ini
k a r e n a frekuensi p e m a n c a r tetap, m a k a panjang a n t e n a d a p a t dipilih misalnya V* lambda d a n Vi lambda, hal ini s e s u a i dengan gelombang p e m b a w a p a d a saat
Dalam r a n c a n g a n ini, panjang a n t e n n a dipilih dengan u k u r a n setengah d a n seperempat lambda, dengan model dipasang pada badan roket. Karakteristdk pola radiasi dari d e s a i n a n t e n a ini a k a n diukur dengan m e n g g u n a k a n spectrum analyzer.
3 DATA RANCANGAN
Pada perancangan payload ta hu n -t a h u n -terakhir ini a n -t e n a -teleme-tri selalu diletakkan di dalam b a d a n roket, sehingga k u a l i t a s sinyal yang diterima menjadi terganggu. D a t a - d a t a telemetri tersebut (data GPS d a n sensor-sensor yang lain) tidak d a p a t diterima secara s e m p u r n a s a m p a i misi p e l u n c u r a n berakhir, a t a u s a m p a i roket j a t u h ke b u m i (atau ke laut), sehingga u n t u k mengetahui kinerja roket menjadi t e r h a m b a t . R a n c a n g a n d a n p e n e m p a t a n a n t e n a roket di luar negeri, kecen-d e r u n g a n n y a selalu kecen-ditempatkan kecen-di luar b a d a n roket, b a i k yang b e r b e n t u k b a t a n g (blade) a t a u y a n g b e r b e n t u k belt (melingkar di b a d a n roket), Rancangan a n t e n a s e m a c a m ini tidak h a n y a u n t u k telemetri (downlink) melainkan j u g a a d a GPS yang b e r b e n t u k s a b u k (belt).
4 PROSBDUR RANCANGAN
Antena yang dirancang dan di-analisa pola radiasinya adalah a n t e n a dengan m e n g g u n a k a n b a h a n PCB yang dipotong sesuai dengan u k u r a n panjang gelombang radio, kemudian dipasang pada permukaan b a d a n roket seperti terlihat p a d a Gambar 4 - 1 .
Gambar 4 - 1 : Desain a n t e n a p a d a per-m u k a a n b a d a n roket.
Kemudian a n t e n a yang dibuat adalah d u a b u a h a n t e n a dengan panjang
1 / 2 / 1 a t a u 16,65 cm, lebar 1 cm d a n d u a b u a h a n t e n a dengan panjang 1/4 X a t a u 8,25 cm, lebar 1cm.
B a d a n roket diputar setiap 10° dari 0° s a m p a i dengan 350° p a d a s u m b u z secara vertikal. P e m u t a r a n s u d u t dilakukan dengan m e n g g u n a k a n motor. Pada setiap s u d u t p u t a r a n , daya dari p e m a n c a r radio yang dipancarkan diukur dengan m e n g g u n a k a n spectrum analyzer. Sedangkan daya dari pemancar radio d i u s a h a k a n selalu dalam kondisi daya yang konstan dengan menggunakan catu daya yang stabil. Percobaan dilakukan di luar gedung dengan j a r a k a n t a r a p e m a n c a r dan penerima kira-kira 10 m. S k e m a percobaan terlihat seperti Gambar 4-2.
pemancar penerima
Gambar 4-2: Skema pengukuran pola
radiasi antena
Pengukuran dilakukan dengan
pola putaran pada surabu z. Percobaan
yang dilakukan adalah pengukuran pola
radiasi antena dengan:
1. Dua buah antena dengan panjang
masing-masing 1/2 A
2. Dua buah antena dengan panjang
masing-masing 1/4 A
3. Satu buah antena dengan panjang
1/2 A
4. Satu buah antena dengan panjang
1/4 A
Mula-mula dilakukan pengukuran
pola radiasi antena dengan dua buah
antena yang masing-masing panjangnya
1/2 A . Pengukuran dilakukan pada posisi
vertikal, keadaan ini adalah sudut
putaran 0°. Pada keadaan yang demikian,
kekuatan sinyal yang diterima oleh
penerima (spectrum analyzer) dicatat.
Kemudian tabung diputar sebesar 10°
dengan menggunakan motor, sedangkan
kekuatan sinyal yang diterima oleh
spectrum analyzer dicatat lagi. Demikan
seterusnya kekuatan sinyal yang
diterima oleh spectrum analyzer dicatat
setiap putaran sudut naik 10°.
Pemutaran ini dilakukan sampai satu
putaran penuh (360°). Adapun hasil
pengukuran yang diperoleh terlihat pada
Gambar 4-3. Dengan cara yang sama
dilakukan pengukuran pola radiasi dua
buah antena dengan panjang
masing-masing 1/4 A, satu buah antena dengan
panjang 1/2 A , satu buah antena dengan
panjang 1/4 A. Hasil pengukuran yang
diperoleh terlihat berturut-turut pada
Gambar 4-4, 4-5, dan 4-6.
5 PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
Dari hasil pengukuran diperoleh
rata-rata besarnya sinyal yang diterima
oleh:
• 2 buah antena dengan panjang 1/2/1
adalah 24,83 dBm
• 2 buah antena dengan panjang 1/4 A
adalah 24,64 dBm
• 1 buah antena dengan panjang 1/2 A
adalah 26,70 dBm
• 1 buah antena dengan panjang 1/4 A
adalah 23,97 dBm
Adapun maksimum besarnya
sinyal yang diterima oleh:
• 2 buah antena dengan panjang 1/2 A
adalah 28 dBm
• 2 buah antena dengan panjang 1/4/1
adalah 30 dBm
• 1 buah antena dengan panjang 1/2/1
adalah 32 dBm
• 1 buah antena dengan panjang 1/4/1
adalah 35 dBm
Banyak hal-hal yang mempengaruhi
pengukuran, sehingga hasil pengukuran
kurang akurat. Hal tersebut mungkin
disebabkan oleh matching impedance
yang kurang sesuai. Juga lingkungan
dalam pengukuran, antara lain banyaknya
obyek yang bergerak (orang) yang
mem-pengaruhi sinyal pada spectrum analyzer.
Terhalangnya sinyal dari pemancar ke
penerima {spectrum analyzer). Dan
kemungkinan terjadi pada human error,
sebab penunjukan pada spectrum analyzer
selalu berubah-ubah, tidak menunjukkan
angka yang konstan.
Selain itu, perlu diadakan
pengukuran pola radiasi antena dengan
sumbu putar adalah sumbu y. Hal ini
belum dilakukan karena keterbatasan
alat pengukur sudut putaran.
Gambar 4-3: Pola radiasi 2 buah antena dengan panjang 1/2/1
Gambar 4-4: Pola radiasi 2 buah antena dengan panjang 1/4 X .
Gambar 4-5:Pola radiasi lbuah antena dengan panjang 1/2/1
6 KESIMPULAN
• Dari hasil percobaan terlihat b a h w a pengaruh t a b u n g roket sangat signifi-kan, apabila a n t e n a d i t e m p a t k a n di dalam b a d a n roket.
• P e n e m p a t a n a n t e n a p a d a p e r m u k a a n t a b u n g roket lebih optimal dari p a d a d i d a l a m b a d a n roket.
• Rancangan a n t e n a y a n g b e r b e n t u k belt perlu d i b u a t dan dicoba u n t u k m e m b a n d i n g k a n pola radiasi dari
r a n c a n g a n d a n hasil percobaan p a d a tulisan ini.
DAFTAR RUJUKAN
The ARRL, 1974. Antena Book, published by The American Radio Relay
Manual Spectrum analyzer.
Michael D. Foegelle, Antenna Pattern Measurement: Concepts and Techniques www.ce-mag.com.
