PENELITIAN TINDAKAN KELAS PENDAHULUAN

Prosiding Seminar Radar Nasional 2008., Jakarta, 30 April 2008., ISSN : 1979-2921. campuran pasir fermagnetik : limbah styrofoam : pasir feromagnetik : bensin = 2 gr : 7 gr : 12 gr. Pandangan bahwa guru dosen sebagai manajer kelas dapat dikembangkan untuk pelaksanaan Tridharma secara manung 2 gal untuk 3 perangkat lunak untuk reka asa antena pita lebar dan ultra lebar, juga untu produk lainnya. kom, terutama kepada para mel 2. to Fahmi ST, MT dan Sdri Elva 4. aikan o yang mengenalkan pen litian ini ke Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional LAPAN Bandung. [4] Lebar Berbahan Limbah Dan Uji Hipotesis Antena, Prosiding Seminar Radar Nasional, 2007 membudayakan pengembang – telitian secara industri manufaktur di pendidikan. Perlu pengembangan y k APRIASI DAN TERIMAKASIH Ucapan terimakasih disampaikan kepada seluruh sivitas akademika IT Tel Pembimbing dan para MahasiswaMahasiswi yang aksanakan penelitian: 1. Sdr. Drs Suwandi Msi dan Sdr Rudi Munarkhi, mengenai isolator dan sirkulator Sdr. Arfian Apulina Sitepu, mengenai antena eksponensiel – ultra lebar. 3. Sdr. Kris Sujatmoko ST, MT dan Fahrudin Heri Susanto, mengenai penyerap elektromagnet. Saudara Ir. Heroe Wijanto, MT dan dua mahasiswi bimbingannya mengenai perb sirkulator dan isolator melalui penelitian dua prototipe lainnya yang berbasis mikrostrip. Juga kepada Ashardi Haryun e DAFTAR PUSTAKA [1] Jasik cs, Antenna Engineering Handbook, MGH, NY, 1984 [2] Kraus JD, Antennas For All Applications, MGH, Singapore, 2002 [3] Pozar DM, Microwave Engineering, JWS, Singapore, 2003 Soetamso, Model Antena Pita 51 Prosiding Seminar Radar Nasional 2008., Jakarta, 30 April 2008., ISSN : 1979-2921. Kajian Perbandingan Distribusi Amplitudo pada Pencatu Antena Susun untuk Aplikasi Radar Maritim Y.K. Ningsih 1 , F.Y. Zulkifli 1 , E.T. Rahardjo 1 , A.A. Lestari 2 1 Antenna propagation and Microwave Research Group AMRG Center for Information and Communication Engineering Research CICER Department of Electrical Engineering, University of Indonesia Kampus Baru UI Depok, West Java,16424, Indonesia Email: yuliee.ui.ac.id, ekoee.ui.ac.id, yuli_knyahoo.com 2 International Research Centre for Telecommunication and Radar – Indonesion Branch IRCTR-IB STEI-ITB, Jln. Ganesha 10 Bandung 40132, Indonesia ABSTRAK Makalah ini membahas tentang kajian perbandingan emapat metode distribusi amplitudo pada pencatu antena susun yang mempengaruhi directivity, beamwidth dan side lobe level untuk aplikasi radar maritim. Hasil analisis menunjukkan, dari keempat distribusi amplitudo, ternyata metode Chebyshev yang memenuhi semua kriteria dari antena radar maritim yang ditentukan dengan jarak antar elemen terkecil. Kata Kunci : antena susun, directivity, beamwidth, side lobe level, distribusi amplitudo

1. PENDAHULUAN

Indonesia sebagai negara kepulauan terbesar di dunia yang terletak di Asia Tenggara, melintang di khatulistiwa antara benua Asia dan Australia serta antara Samudra Pasifik dan Samudra Hindia, mempunyai panjang garis pantai sebesar 81.000 km yang merupakan negara berpantai terpanjang kedua di dunia setelah Kanada. Kondisi ini merupakan potensi yang dapat memberikan sumber devisa yang besar bagi Negara, namun tentunya memerlukan pengamanan di sepanjang wilayah perairan laut Kepulauan Indonesia untuk menjaga kedaulatan dan kekayaan alam Negara Indonesia. Luasnya wilayah perairan Indonesia menyulitkan pengawasan secara langsung bila tidak didukung dengan peralatan teknologi tinggi yang dapat mendeteksi benda-benda objek dari jarak jauh di sepanjang perairan Indonesia. Alat yang dapat mendukung hal tersebut adalah radar radio detection and ranging. Radar yang digunakan untuk pengawasan wilayah perairan dapat berupa radar yang dapat mendeteksi kapal marineship radar dan radar untuk pengawasan daerah pantai coastal surveillance radar [1]. Radar marine atau ship radar harus memiliki beberapa kriteria sehingga mempunyai kemampuan mendeteksi objek pada jangkauan yang cukup panjang dengan akurasi yang tinggi dan dapat mendeteksi objek yang berkecepatan rendah maupun yang tinggi sesuai dengan spesifikasi yang ditentukan. Kriteria radar ini harus didukung dengan karakteristik kinerja antena yang tepat. Antena radar maritim harus memiliki rasio daya antara side lobe dan main lobe mendekati 0 atau side lobe level dibuat serendah mungkin di bawah - 25dB. Selain itu antena radar juga memerlukan directivity yang tinggi untuk menjangkau jarak yang jauh dengan beamwidth yang sempit untuk ketepatan dalam mendeteksi objek [2]. Untuk mendukung kriteria tersebut, antena mikrostrip menjadi salah satu pilihan yang tepat karena antena mikrostrip mempunyai kelebihan bentuk yang kompak dan mudah disusun menjadi antena yang mempunyai performa tinggi, mudah untuk dikombinasikan dengan komponen aktifMMIC Miniaturized Microwave Integrated Circuit sehingga dapat diintegrasikan dengan sistem kontrol dan signal processing. Pada saat ini sedang dikembangkan radar maritim untuk Indonesia yang disebut dengan INDRA Indonesia Radar. Radar yang dikembangkan bekerja pada frekuensi 9.4 GHz, dengan kriteria horizontal beamwidth sebesar 2.5 ° dan penekanan Side Lobe Level SLL sebesar -25 dB. Antena radar yang telah dikembangkan saat ini berupa antena susun 32 elemen yang amplitudonya terdistribusi secara uniform. Antena susun yang amplitudo pada pencatunya terdistribusi uniform cenderung belum dapat menghasilkan SLL yang rendah. Salah satu cara agar dapat menekan SLL serendah mungkin adalah dengan menggunakan distribusi amplitudo yang mengecil ke arah tepi tapering atau memberikan pembobotan pada masing-masing elemen antena [2-4]. Terdapat beberapa metode yang digunakan untuk mendapatkan amplitudo yang terdistribusi nonuniform, yaitu metode yang menggunakan polinomial Chebyshev, Taylor dan Cosine on Pedestal. Pada makalah ini akan dibahas keempat metode distribusi amplitudo pada pencatu dengan memperhatikan karakteristik antena berupa direktivitas, beamwidth dan SLL. Hasil analisis pada makalah ini merupakan penelitian awal yang akan dikembangkan ke arah fabrikasi. 52 Prosiding Seminar Radar Nasional 2008., Jakarta, 30 April 2008., ISSN : 1979-2921.

2. SINTESA ANTENA SUSUN

Medan total dari antena susun ditentukan oleh penjumlahan vektor dari medan yang diradiasikan oleh elemen tunggal. Medan total dari antena susun adalah sama dengan medan dari elemen tunggal dikalikan dengan faktor yang disebut sebagai faktor array array factor. Pada antena susun N-elemen, Array Factor AF dapat di tulis dalam bentuk : [ ] [ ] ∑ ∑ + = + = − = − = 1 1 1 2 1 2 1 2 cos 1 2 cos M n n M M n n M u n a ganjil AF u n a genap AF 1 dimana θ λ π cos d u = a n = koefisien eksitasi dari antena susun λ = panjang gelombang d= jarak antar elemen θ= sudut phasa Antena susun yang memiliki amplitudo dan phase yang uniform maka antena tersebut akan menghasilkan pola radiasi yang terdistribusi secara uniform. Distribusi yang uniform tersebut akan menghasilkan direktivity yang paling besar sehingga beamwidth yang dihasilkan sempit dengan Side Lobe Level SLL yang dihasilkan juga besar. Besarnya eksitasi amplitudo dapat dibuat berbeda untuk setiap elemen, jenis antena ini dinamakan antena dengan amplitudo yang tidak uniform. S.A Schelkunoff [1] telah berhasil menerapkan teori polinomial terhadap Array Factor. Dengan distribusi amplitudonya yang tidak sama sesuai dengan polinomialnya akan dihasilkan karakteristik yang berbeda. Berdasarkan [2] , apabila distribusi amplitudonya mengecil ke arah elemen yang berada pada tepi tapered distribution , maka kecenderungan SLL nya menurun dan beamwidthnya meningkat atau sebaliknya bila distribusi amplitudo meningkat ke arah pinggir maka SLL nya meningkat, beamwidthnya menurun. Dengan kata lain , pembentukan beam dan pengontrolan level dari minor lobe dapat dilakukan dengan memberikan distribusi amplitudo yang sesuai dengan pola radiasi yang diinginkan. Terdapat beberapa metode tapered distribution yang dapat digunakan bila diinginkan antena yang memiliki SLL yang rendah dan beamwidth yang sempit, diantaranya adalah metode Dolph Chebyshev, metode Taylor dan metode Cosine on pedestal. Distribusi Chebyshev akan menghasilkan beamwidth yang lebih besar dengan SLL yang kecil karena distribusi Chebyshev merupakan hasil kompromi antara distribusi uniform yang menghasilkan beamwidth yang baik dan distribusi binomial yang menghasikan SLL yang paling kecil. Pola antena susun yang terdistribusi Chebyshev dibentuk sesuai dengan fungsi hyperbolic fungsi cosine dari polynomial Chebysev [4] , yaitu : 2 2 1 z T z zT z T m m m − − − = 2 dimana bila a. -1 ≤ z ≤ + 1 maka ] cos cos[ 1 z m T m − = b. z ≤ -1 , z +1 , maka ] cosh cosh[ 1 z m T m − = Array factor pada polynomial Chebysev [3] : ψ ψ m i i f N m m o cos 2 1 ∑ = + = untuk P ganjil 3a ∑ = ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ − = N m m m i f 1 2 1 2 cos 2 ψ ψ untuk P genap 3b Pada Distribusi Taylor, inner minor lobes dijaga agar levelnya selalu sama, konstan dan spesifik yaitu dengan adanya factor scaling σ . Oleh karena itu beamwidth yang dihasilkan pada antena ini lebih besar daripada antena dengan distribusi amplitudo Chebyshev. Pola array yang terdistribusi Taylor berdasarkan persamaan 4 di bawah ini [4] ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + = ∑ − = l z p n A p SF s l z I n p 2 cos , , 1 1 1 π λ 4 [ ] ⎪⎭ ⎪ ⎬ ⎫ ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ − − − + − − = ∏ − = 1 1 2 1 2 1 1 1 1 , , n m m u p p n p n n n A p SF π untuk p n , untuk p ≥ n , , , n A p SF =0 dimana SF = space factor pada pola Taylor l = panjang sumber u m = lokasi null Distribusi Cosine on Pedestal diperoleh melalui superposisi dari distribusi uniform dan cosine. Distribusi Cosine on Pedestal sesuai dengan distribusi pada persamaan 5 : ⎭ ⎬ ⎫ ⎩ ⎨ ⎧ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = cos 2 z l I I z I o n π -l2 ≤ z’≤ +l2 5 = z I n kondisi lainnya dimana l = panjang sumber

3. HASIL SINTESA DISTRIBUSI AMPLITUDO

Tabel 1, 2 dan 3 merupakan hasil sintesa antena susun dengan menggunakan formula-formula 2 – 5 dengan berbagai variasi jarak antara elemen Antena susun yang di sintesa terdiri dari 8, 16 dan 32 elemen dengan jarak antara elemen yang digunakan adalah 0.5 λ dan 0.75 λ. Hal ini diteliti 53 Prosiding Seminar Radar Nasional 2008., Jakarta, 30 April 2008., ISSN : 1979-2921. untuk melihat hubungan antara jumlah elemen dengan pola distribusi amplitudonya. Tabel 1. Hasil perhitungan Sintesa Amplitudo 32 elemen elemen Uniform Chebyshev Taylor Cosine UniformChebyshev Taylor Cosine 1 1 1.5261 0.5185 0.1442 1 0.8085 0.4042 0.1026 2 1 0.4383 0.5277 0.2322 1 0.3296 0.4156 0.1949 3 1 0.4952 0.5459 0.3189 1 0.3902 0.4381 0.2858 4 1 0.5524 0.5722 0.4036 1 0.4533 0.4707 0.3746 5 1 0.6092 0.6058 0.4853 1 0.5176 0.5122 0.4602 6 1 0.6648 0.6452 0.5633 1 0.5822 0.561 0.542 7 1 0.7185 0.689 0.6368 1 0.6459 0.6152 0.6191 8 1 0.7694 0.7355 0.7051 1 0.7076 0.6727 0.6908 9 1 0.8168 0.7829 0.7677 1 0.766 0.7314 0.7564 10 1 0.86 0.8295 0.8238 1 0.8201 0.789 0.8152 11 1 0.8984 0.8733 0.8729 1 0.8667 0.8432 0.8667 12 1 0.9314 0.9127 0.9146 1 0.9109 0.892 0.9104 13 1 0.9584 0.9462 0.9484 1 0.9458 0.9335 0.9459 14 1 0.979 0.9726 0.9741 1 0.9726 0.9661 0.9728 15 1 0.993 0.9907 0.9913 1 0.9908 0.9886 0.9909 16 1 1 1 1 1 1 1 1 17 1 1 1 1 1 1 1 1 18 1 0.993 0.9907 0.9913 1 0.9908 0.9886 0.9909 19 1 0.979 0.9726 0.9741 1 0.9726 0.9661 0.9728 20 1 0.9584 0.9462 0.9484 1 0.9458 0.9335 0.9459 21 1 0.9314 0.9127 0.9146 1 0.9109 0.892 0.9104 22 1 0.8984 0.8733 0.8729 1 0.8667 0.8432 0.8667 23 1 0.86 0.8295 0.8238 1 0.8201 0.789 0.8152 24 1 0.8168 0.7829 0.7677 1 0.766 0.7314 0.7564 25 1 0.7694 0.7355 0.7051 1 0.7076 0.6727 0.6908 26 1 0.7185 0.689 0.6368 1 0.6459 0.6152 0.6191 27 1 0.6648 0.6452 0.5633 1 0.5822 0.561 0.542 28 1 0.6092 0.6058 0.4853 1 0.5176 0.5122 0.4602 29 1 0.5524 0.5722 0.4036 1 0.4533 0.4707 0.3746 30 1 0.4952 0.5459 0.3189 1 0.3902 0.4381 0.2858 31 1 0.4383 0.5277 0.2322 1 0.3296 0.4156 0.1949 32 1 1.5261 0.5185 0.1442 1 0.8085 0.4042 0.1026 Amplitudo d = 0.5 λ d = 0.75 λ Tabel 2 . Hasil perhitungan Sintesa Amplitudo 16 elemen elemen Uniform Chebyshev Taylor Cosine Uniform Chebyshev Taylor Cosine 1 1 0.8668 0.522 0.1886 1 0.4907 0.4083 0.1492 2 1 0.5043 0.5584 0.3625 1 0.4018 0.4533 0.3315 3 1 0.6217 0.6257 0.5263 1 0.5334 0.5365 0.5033 4 1 0.7334 0.7135 0.6737 1 0.6651 0.6453 0.6578 5 1 0.8327 0.8086 0.7991 1 0.7867 0.763 0.7893 6 1 0.9135 0.8964 0.8976 1 0.8884 0.8717 0.8926 7 1 0.9705 0.9636 0.9654 1 0.9617 0.955 0.9637 8 1 1 1 1 1 1 1 1 9 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 0.9705 0.9636 0.9654 1 0.9617 0.955 0.9637 11 1 0.9135 0.8964 0.8976 1 0.8884 0.8717 0.8926 12 1 0.8327 0.8086 0.7991 1 0.7867 0.763 0.7893 13 1 0.7334 0.7135 0.6737 1 0.6651 0.6453 0.6578 14 1 0.6217 0.6257 0.5263 1 0.5334 0.5365 0.5033 15 1 0.5043 0.5584 0.3625 1 0.4018 0.4533 0.3315 16 1 0.8668 0.522 0.1886 1 0.4907 0.4083 0.1492 d = 0.75 λ Amplitudo Amplitudo d = 0.5 λ Tabel 3 . Hasil perhitungan Sintesa Amplitudo 8 elemen Elemen Uniform Chebyshev Taylor Cosine Uniform Chebyshev Taylor Cosine 1 1 0.5799 0.5368 0.279 1 0.3778 0.4255 0.244 2 1 0.6603 0.6725 0.6098 1 0.5843 0.5937 0.5908 3 1 0.8751 0.8643 0.863 1 0.8424 0.8317 0.8563 4 1 1 1 1 1 1 1 5 1 1 1 1 1 1 1 6 1 0.8751 0.8643 0.863 1 0.8424 0.8317 0.8563 7 1 0.6603 0.6725 0.6098 1 0.5843 0.5937 0.5908 8 1 0.5799 0.5368 0.279 1 0.3778 0.4255 0.244 d = 0.5 λ d = 0.75 λ Amplitudo Tabel 4 dan 5 menunjukkan hasil sintesa karakteristik directivity, beamwidth dan SLL pada masing-masing distribusi amplitudo untuk 8, 16 dan 32 elemen dengan jarak antar elemen, d = 0.5 λ dan 0.75 λ. Tabel 4. Karakteristik Antena pada 4 jenis distribusi dengan d = 0.5 λ Jumlah elemen Jenis distribusi Directivity dB Beamwidth º SLL dB Uniform 15.9 12.6 -13.3 8 Chebyshev 15.4 15.1 -25.7 Taylor 15.4 13.1 -15.3 Cosine 15.1 16.1 -24.5 Uniform 18.9 6.3 -13.3 16 Chebyshev 18.5 7.3 -25.6 Taylor 18.5 7.4 -25.2 Cosine 18.1 8.2 -23.3 Uniform 21.9 2.9 -13.3 32 Chebyshev 21.5 3.5 -26.1 Taylor 21.5 3.6 -24.1 Cosine 21.1 4.1 -23.8 Tabel 5. Karakteristik Antena pada 4 jenis distribusi dengan d = 0.75 λ Jumlah elemen Jenis distribusi Directivity dB Beamwidth º SLL dB Uniform 15.9 12.6 -13.3 8 Chebyshev 15.7 14 -20.6 Taylor 15.7 14.2 -20.8 Cosine 15.2 15.8 -24 Uniform 18.9 6.3 -13.3 16 Chebyshev 18.7 6.7 -20.5 Taylor 18.7 7 -20.7 Cosine 18.2 8 -23 Uniform 23.8 2.1 -17.9 32 Chebyshev 23.3 2.3 -30.1 Taylor 23.4 2.3 -25.2 Cosine 22.9 2.5 -31 Tabel 6 merupakan hasil sintesa dengan beamwidth sebesar 2.5 º sesuai dengan kriteria yang ditentukan Tabel 6. Karakteristik antena bila beamwidth = 2.5º Distribusi amplitudo jarak antar elemen Direktivity SLL Uniform 1.9 22.7 -13.7 Chebyshev 2.1 22.7 -26.7 Taylor 2.2 22.9 -25.3 Cosine 2.4 23 -33.8

4. ANALISIS DISTRIBUSI AMPLITUDO ANTENA SUSUN

Dari hasil sintesa dapat dilakukan analisis terhadap pola distribusi amplitudo, pola radiasi dan karakteristik antena yang dihasilkan oleh keempat distribusi amplitudo tersebut. Hal ini dianalisis lebih lengkap sebagai berikut: 4.1. Analisis Pola Distribusi Amplitudo Pola distribusi amplitudo yang dilakukan pada antena susun 8, 16, dan 32 elemen diperlihatkan pada gambar 1, 2 dan 3. Walaupun berbeda jarak dan jumlah elemennya namun dari ketiga gambar tersebut terlihat bahwa pola distribusi cenderung sama bentuknya. Dari ketiga distribusi yang non uniform terlihat bahwa pola radiasi Cosine memiliki amplitudo ke arah tepi yang lebih kecil dibandingkan Chebyshev dan Taylor. Dengan bentuknya yang semakin kecil ke arah elemen tepinya akan dapat diperoleh hasil SLL yang lebih baik. 54