ANALISA GERAKAN BEAM ANTENA. KESIMPULAN

Prosiding Seminar Radar Nasional 2008., Jakarta, 30 April 2008., ISSN : 1979-2921. dan medan dekat dari pancaran sinyal radar sangat penting. Perhitungan power density terhadap pemaparan atau penyinaran lingkungan tergantung dari power density dalam beam antenna. Power density beam antenna berhubungan dengan power radiasi antenna, area fisik antena, gain antena dan jarak antenna. DAFTAR PUSTAKA [1] BYRON EDDE, “ RADAR : principles, technology,application “ , prentice-Hall, Inc, 1993. [2] Louis N. R.DENOUR,” Radar system Engineering, “, Mc Graw-Hill Book Company,INC 1947. [3] RONALD KITCHEN, “ RF MICROWAVE RADIATION SAFTY”, Newnes 2001. [4] J.L. Norman Violette.Ph.D;Donald R.J.White,MSEE; Michael F. Violette.BSEE ,”ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY HANDBOOK”, Van Nostrand Reinhold company,1987. [5] John D.Kraus; Ronald J. Marhefka ,” Antennas” , Tata Mc Graw – Hill 2003. [6] TIM WILLIAMS, “ EMC for Product Designers”, NEWNES, 1996 122 Prosiding Seminar Radar Nasional 2008., Jakarta, 30 April 2008., ISSN : 1979-2921. Antena Adaftif untuk Ground Penetrating Radar GPR Yudi Yuliyus Maulana, Yusuf Nur Wijayanto Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi - LIPI Kampus LIPI Gd. 20 Lt. 4 Jln. Sangkuriang Bandung – INDONESIA Telp. 022-2504660 Fax. 022-2504659 Email : yudippet.lipi.go.id, , ABSTRACT A adaptive Ground Penetrating Radar GPR antenna to input impedance changes has been designed and fabricated, the antenna work at 600 MHz. The adaptive GPR antenna to input impedance change is integration of 8 rolled dipole antennas in bow-tie antenna form. The method used to obtain the adaptive GPR antenna to input impedance change is use change of the flare angle of bow-tie antenna. The measurement result of GPR antenna to input impedance change that decreasing of the flairs angle will be increasing the input impedance of antenna. Keywords : GPR, adaptive antenna, bow-tie antenna ABSTRAK Telah dibuat antena Ground Penetrating Radar yang adaptif terhadap perubahan impedansi input. Pada frekuensi kerja 600 MHz. Antena GPR yang adaptif terhadap perubahan impedansi input merupakan integrasi 8 buah antena rolled dipole yang dibuat dalam bentuk antena bow tie. Metode yang digunakan untuk mendapatkan antena GPR yang adaptif terhadap perubahan impedansi input adalah dengan merubah-ubah sudut flare dari antena wire bow-tie. Hasil pengukuran antenna GPR yang adaptif terhadap perubahan inpuls menunjukkan bahwa penurunan sudut flare akan menaikan impedansi input. Kata Kunci : GPR, antena adaptif, bow-tie antena

1. PENDAHULUAN

Antena ground penetrating radar GPR adalah bagian yang sangat penting krusial dan sangat menentukan unjuk kerja dari sistem GPR keseluruhan. Secara umum, persyaratan antena GPR dan antena untuk aplikasi lain seperti telekomunikasi secara esensi berbeda. Antena GPR impuls secara umum memerlukan ultra wide band UWB dan dapat memancarkan pulsa-pulsa UWB secara baik. Lebih rinci lagi, untuk aplikasi GPR jarak pendek antena dapat memacarkan pulsa UWB dengan minimal ringing untuk mencegah ringing dari penutup target. Lebih dari itu, antena harus mempunyai kopling yang baik terhadap tanah untuk memaksimalkan energi yang ditransmisikan dibawah permukaan tanah. Bagaimanapun, apabila antena dikopling terhadap tanah, unjuk kerjanya secara kuat dipengaruhi oleh sifat-sifat elektrik tanah. Hal ini telah ditunjukkan apabila antena diletakan sekitar tanah impedansi input secara signifikan berperubahan terhadap jarak antena dan jenis dari tanah contoh : pasir, tanah liat, batu gamping, dll [1]. Keadaan ini membuat kesukaran dalam memelihara kondisi yang sesuai antara antena aliran pencatu untuk elevasi antena dan jenis tanah yang berbeda akibatnya menghasilkan sistem tidak efisien kaitannya dengan rugi-rugi ketidaksesuaian mismatch losses. Pendekatan secara umum untuk menghadapi masalah ini adalah menggunakan antena yang berbeda untuk tanah yang berbeda. Perubahan aplikasi GPR pada umumnya memerlukan penetrasi tanah yang berbeda bergantung pada lokasi target. Sebagai contoh, pada aplikasi hidrologis, target memiliki kedalaman 100 m di bawah tanah. Sementara itu dalam aplikasi lain seperti inspeksi jalan dan deteksi ranjau memiliki target yang dangkal hanya beberapa sentimeter. Beberapa aplikasi lain seperti arkeologi dan teknik sipil memiliki target ditempatkan pada kedalaman ditengah-tengah. Oleh karena itu beberapa sistem GPR dilengkapi dengan pembangkit pulsa untuk transmisi impuls dengan berbagai durasi yang berbeda untuk kedalaman penetrasi yang berbeda. Antena GPR bagaimanapun secara umum dioptimasi hanya untuk durasi pulsa tertentu. Jadi apabila GPR bekerja dengan impuls yang berbeda memerlukan antena yang berbeda. Sebuah GPR menyelidiki untuk mencari sebuah objek dengan kedalaman yang tidak diketahui memerlukan pulsa dengan durasi yang berbeda-beda maka memerlukan sejumlah antena dengan panjang yang berbeda-beda. Penjelasan diatas menetapkan bahwa kebanyakan GPR memerlukan antena untuk menjamin unjuk kerja yang optimal GPR dalam kondisi, lingkungan dan aplikasi yang berbeda. Penggantian antena berulang- ulang adalah tidak efisien, proses yang merepotkan dan bahkan menjadi aktifitas yang mengganggu bagi pengguna khususnya bagi survey yang sering. Oleh sebab itu dalam tulisan ini dibahas perancangan dan memverifikasi secara eksperimen sebuah antena GPR adaptif yang mempunyai impedansi input yang stabil terhadap untuk elevasi dan jenis tanah yang berbeda untuk memeliharamempertahankan kondisi sesuai antara antena dan aliran pencatu. Karena antena ini 123 Prosiding Seminar Radar Nasional 2008., Jakarta, 30 April 2008., ISSN : 1979-2921. dapat beradaptasi terhadap perubahan elevasi dan jenis tanah sehingga dapat mengganti satu set antena yang diperlukan dengan cara yang lain.

2. TEORI

Pada aplikasi GPR, pulsa transien ditransmisikan ke dalam permukaan tanah dan informasi yang terkandung dalam radar yang kembali diproses untuk melihat target. Secara khusus, dalam apikasi GPR untuk memdeteksi objek yang terkubur pada kedalaman yang dangkal, sangat penting sekali untuk meradiasikan pulsa dengan late-time ringging yang minimal untuk menghindari efek masking pada target, karena pada kasus ini biasanya radar yang kembali mengandung ringing di sepanjang interval waktunya. Late-time ringing , yang mengindikasikan karakteristik alami pada antena narow-band, umumnya disebabkan oleh multiple reflection antara ujung antena dan feed point. Teknik yang paling bayak digunkan untuk memperbesar bandwidth antena sehingga memperkecil late-time ringing adalah aplikasi pembebanan resistif, yang disebut Wu-King profile [Wu, 1965], dapat digunakan untuk menentukan distribusi pembebanan di sepanjang antena. Berdasarkan teorema Wu-King [Wu-King,1965], untuk grafis profile pembebanan resisitif berkelanjutan digambarkan oleh gambar 1. 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 |zh| R0 R z Gambar 1. profile pembebanan resisitif berkelanjutan Kerugian utama diterapkannya pembebanan resistif adalah bahwa pembebanan resistif ini menurunkan efisiensi radiasi sampai 23 bahkan bisa lebih rendah lagi [Maloney, 1993]. Untuk menghindari kekurangan ini penggunaan pembebanan reaktif yang non-dissipative telah diusulkan. Nyquist dan Chen [1968] mengusulkan menyisipkan pasangan elemen lumped reaktif untuk memperlebar bandwidth antena pada frekuensi tertentu dengan menempatkan elemen pada jarak yang optimal dari ujung antena. Beberapa peneliti telah mengusulkan metode yang lebih baik menggunakan pembebanan kapasistif yang terdistribusi dengan profile pembebanan yang berbeda, termasuk profile konstan [Mushieke,1956], linear [Hallen,1962],dan eksponensial [Rao,1969]. Selain itu, kombinasi pembebanan resistif dan kapasitif dengan Wu-King [Kanda,1983] penentuan profile secara empiris [Paunovic,1977] juga telah diperkenalkan. Ini telah dibuktikan bahwa secara teoretis pembebanan kapasitif menjaga efisiensi tetap 100, kombinasi antara pembebanan resistif dan kapasitif memberikan efisiensi radiasi antara 40 sampai 60 tergantung profile yang digunakannya, dan pembebanan resistif menurunkan efisiensi radiasi sampai 30 [Montoya,1996-a]. Namun demikian, telah ditunjukkan bahwa pembebanan resistive merupakan salah satu teknik yang paling efektif untuk menekan late-time ringging, sedangkan pembebanan kapasitif sendiri ataupun dalam kombnasi dengan pembebanan resistif masih menghasilkan level ringging yang relatif tinggi [Montoya,1996-a]. Selanjutnya, kesulitan dalam praktik realisasinya profile pembebanan non-linear seperti, Wu-King pada struktur planar seperti antena bowtie telah ditunjukkan [Shlager,1994].

3. PERANCANGAN ANTENA

Pada tahap awal bentuk antena yang kami rancang adalah tipe dipol yang bekerja pada frekuensi 600 MHz. Penggunaan dipol tidak lain adalah karena dipol merupakan antena yang paling sering digunakan untuk aplikasi GPR terutama dikarenakan kesederhanannya [2]. Permasalahan utama dipol untuk aplikasi ini adalah sifat alamiahnya yang narowband padahal aplikasi GPR membutuhkan antena dengan karakteristik ultra wideband. Untuk mengatasi hal tersebut maka digunakan teknik pembebanan resistif yang dapat meningkatkan bandwidth antena dipol secara signifikan dengan cara menekan ringing yang terjadi akibat multiple reflection antara ujung antena dan feed point [3]. Pada penelitian ini antena didesain untuk eksitasi pulsa monocycle dengan frekuensi rendah yang cocok untuk aplikasi-aplikasi GPR resolusi rendah. Karena frekuensi rendah maka dimensi antena menjadi panjang sehingga tidak efektif untuk digunakan di lapangan, oleh karena itu kami mencoba memperkecil dimensi antena dengan cara memutar atau menggulung kawat. Geometri antena rolled dipol yang telah mempergunakan teknik tersebut ditunjukkan pada gambar 2. Panjang keseluruhan kawat untuk frekuensi 600 Mhz adalah 98 cm dan dengan menggulung kawat seperti pada gambar panjang antena berkurang hingga menghasilkan panjang antena 25 cm. Pemecahan kawat dimulai dari 6,7 cm dari feed point yaitu untuk pembebanan resistif dengan resistor berdasarkan profil Wu-King. Pada masing-masing lengan dipol kami menggunakan 65 resistor dengan jarak pemisahan 1 cm. Jumlah resistor ini harus cukup untuk implementasi yang tepat dari profil Wu-King. 124