HASIL SIMULASI Prosiding.Seminar.Radar.Nasional.2008

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10 8 -22 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 frequency Hz R ef lec ti on C oef fi s ien dB Gambar 2: Karakteristik koefisien refleksi antenna pada gambar 1 dengan dimensi optimum. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10 8 -100 -50 50 100 150 frequency Hz Input I m pedanc e O hm Real part Imaginary part Gambar 3: Impedansi input antenna pada gambar 1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10 8 -80 -60 -40 -20 20 40 60 80 frequency Hz inpu t i m ped anc e Realfree space Realer=4,mu=0.004 Realer=16,mu=0.03 Realer=25,mu=0.06 Imagfree space Imager=4, mu=0.004 Imager=16,mu=0.03 Imager=25,mu=0.06 Gambar 4: Pengaruh kondisi tanah terhadap impedansi input antena. Penambahan bangun ef meningkatkan gain antena hingga 7dB dan meningkatkan direktivitas kea rah y menjadi lebih dominan dari pada ke arah x, z. Gambar 3menunjukkan pengaruh kondisi tanah terhadap impedansi input anten. Pada simulasi, antenna diletakkan 5 cm diatas tanah. Hasil simulasi menunjukkan bahwa impedansi input antena sangat dipengaruhi kondisi tanah. Simulasi dilakukan pada kondisi tanah dengan a ε r =4, σ=0.004, µ r =1, b ε r =16, σ=0.03, µ r =1, c ε r =25, σ=0.06, µ r =1. Perubahan impedansi input antena karena kondisi tanah akan mempengaruhi kondisi matching pada port input antena seperti ditunjukan pada gambar 4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10 8 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 frequency Hz R e fl e c ti o n C o e ffi c ie n t d B free space er =4, mu=0.004 er=16,mu=0.03 er=25,mu=0.06 Gambar 5: Pengaruh kondisi tanah terhadap kondisi matching pada antenna. Gambar 5, 6, 7, 8, 9 menunjukan hasil simulasi terhadap koefisien refleksi dan impedansi input dari antenna pada kondisi tanah a, b, c dengan variasi nilai beban resistif R. Dari hasil simulasi pada gambar 5, 6 menunjukkan impedansi input dan koefisien refleksi antenna pada kondisi tanah a ε r =4, σ=0.004, µ r =1. Nampak bahwa pengubahan nilai resistor R akan mempengaruhi impedansi input. Kondisi matching dapat diperbaiki dengan menurunkan nilai R. Begitu juga untuk kondisi tanah yang lainb, c. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10 8 -80 -60 -40 -20 20 40 60 80 frequency Hz Inp ut I m pe da nc e o hm RealR=60 RealR=50 RealR=40 ImagR=60 ImagR=50 ImagR=40 Gambar 6: Pengaruh variasi nilai resistor R terhadap impedansi input antenna pada kondisi tanah a ε r =4, σ=0.004, µ r =1. 71 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10 8 -60 -50 -40 -30 -20 -10 frequency Hz R ef lec ti on C oef fi c ient dB R=40 ohm R=50 ohm R=60 ohm Gambar 7: Pengaruh variasi nilai R pada koefisien refleksi pada port input pada kondisi tanah a ε r =4, σ=0.004, µ r =1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10 8 -25 -20 -15 -10 -5 frequency Hz ref lec ti on c oef fi c ient d B R= 50 Ohm R= 60 Ohm R= 40 Ohm R= 30 Ohm Gambar 8: Pengaruh variasi nilai R pada koefisien refleksi pada port input pada kondisi tanah a ε r =16, σ=0.03, µ r =1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10 8 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 frequency Hz R ef le c ti on C oef fi c ient dB R=50 Ohm R=60 Ohm R=40 Ohm Gambar 9: Pengaruh variasi nilai R pada koefisien refleksi pada port input pada kondisi tanah a ε r =25, σ=0.06, µ r =1.

4. KESIMPULAN

Pengaturan beban resistif terhadap antenn printed UWB monopole berpengaruh terhadap impedansi input antena. Hal ini dapat digunakan sebagai metode untuk mengkompensasi perubahan kondisi matching pada port input antenna akibat perubahan kondisi tanah. Hasil simulasi menunjukan bahwa pengaturan beban resistif pada antenna dapat digunakan sebagai metode untuk mengatur impedansi input antenna dalam tujuan untuk memperbaiki kondisi matching pada kondisi tanah yang berbeda-beda. DAFTAR PUSTAKA [1] D.J. Daniel, Ground Penetrating Radar 2 nd Edition, IEE Radar Sonar, Navigation And Avionics Series 15, 2004. [2] A.G.Yarovoy, P.Meincke, J.Dauvignac,’’ Development of Antennas for Subsurface Radars within ACE’’, Proceeding of IEEE International Conference On Ultrawideband,Singapore, Sept 2007. [3] A.A. Lestari, Antennas for Improved Ground Penetrating Radar: Modeling Tools, Analysis and Design, Ph.D. dissertaion, Delft University of Technology, The Netherlands, 2003. [4] A.A. Lestari, A.G. Yarovoy, L.P. Ligthart, “Adaptive wire bow-tie antenna for GPR applications”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation. [4] A.A. Lestari, A.G. Yarovoy, L.P. Ligthart, “A novel RC loaded bow-tie antenna for improved pulse radiation”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation. [5] Kwan-Ho Lee, Chi Chin Chen, Fernando L, “Modeling And Investigation For a Geometrically Complex UWB GPR Antena Using FDTD”, IEEE Transactions On Antennas And Propagation, Vol.52, No.8, August 2004 [6] Kin Lu Wong, Compact and Broadband Microstrip Antennas, Wiley Series. 72 Prosiding Seminar Radar Nasional 2008., Jakarta, 30 April 2008., ISSN : 1979-2921. Analisa Spektral Curah Hujan Tropis Menggunakan Data Surabaya Untuk Evaluasi Sistem Radar Dan Komunikasi Radio Di Atas 10 Ghz Achmad Mauludiyanto, Gamantyo Hendrantoro Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya 60111 Indonesia {maulud,gamantyo}ee.its.ac.id ABSTRACT This paper describes the simulation result from rainfall rate spectral related to millimeter wave radio system evaluation . This simulation uses rainfall measurement data made in Surabaya by disdrometer. Spectral analysis of the simulation result indicates the tendency of slope of -0.9750 and -0.9407 for simulation and measurement respectively. Spectrum generated shows result of fitting coefficient b is close to measurement with the difference equal to 0,034 3,6 . This rainfall generation model can be used for other applications, for example rain attenuation, fade duration, and fade slope in millimeter wave radio system and high frequency radar. Keywords : rainfall rate, rainfall rate spectral, rainfall rate generation. ABSTRAK Makalah ini menyampaikan hasil simulasi dari spektral curah hujan rainrate terkait dengan evaluasi sistem radio gelombang milimeter. Simulasi ini menggunakan data pengukuran hujan di Surabaya dengan disdrometer. Hasil spektral yang disimulasikan menunjukkan kemiringan -0.9750 dan -0.9407 berturut-turut untuk hasil simulasi dan pengukuran. Spektral pembangkitan menunjukkan hasil yang hampir sama yang ditunjukkan dengan koefisien hasil fitting b yang mendekati dengan selisih sebesar 0,034 3,6 . Model pembangkitan curah hujan ini dapat dipakai untuk aplikasi berikutnya, misalnya menentukan redaman hujan, fade duration, dan fade slope pada sistem radio milimeter dan radar frekuensi tinggi. Katakunci : curah hujan, spektral curah hujan, pembangkitan curah hujan.

1. PENDAHULUAN

Dalam konteks penggunaan gelombang radio milimeter, curah hujan penting untuk diteliti. Khusunya di daerah tropis dimana curah hujan sangat tinggi, sehingga pengaruh redaman hujan tropis sangat besar. Untuk itu akan diteliti bagaimana karakteristik curah hujan topis dan pembangkitan curah hujan kaitannya dengan evaluasi penggunaan gelombang milimeter. Pendekatan pertama dari penelitian ini menggunakan power spectral density PSD lograinrate. Sebagai acuan untuk penelitian ini dalam paper [1, 2], disebutkan bahwa kerapatan temporal spectral hasil fitting mempunayi koefisien kemiringan -1,61. Ini sesuai dengan teori yang mencapai -53 yang disampaikan oleh Veneziano et.al. Power spectral density merupakan karakteristik orde satu, artinya PSD dari curah hujan mempunyai karakteristik low- pass orde satu. Ditunjukkan dalam paper [1] suatu temporal spectral density dari log rainrate untuk event 1 Mei 2001 hasil scan radar di Hamshire. Hasilnya menujukkan bahwa pada frekuensi tinggi PSD curah hujan cenderung ke f -53 . PSD yang ditunjukkan pada makalah [1] masih ada kelemahannya yaitu curah hujan di Hamshire R 0,01 =22,5 mmh lebih rendah jika dibandingkan dengan daerah tropis seperti misalnya di Surabaya R 0,01 =125,204 mmh [3]. Karena itu jika sistem radio millimeter tersebut bekerja baik di Hamshire, belum tentu bekerja baik di Surabaya khsusunya. Untuk itu penelitian ini perlu melihat bagaimana sesungguhnya pengaruh curah hujan terhadap gelombang millimeter jika digunakan di Indonesia. Data pengukuran menggunakan data intensitas curah hujan [4], yang terukur di Surabaya. Data intensitas curah hujan hasil rekaman pengukuran online di kampus ITS. Makalah ini akan menyampaikan suatu hasil karakteristik spektral log rainrate daerah tropis menggunakan data pengukuran curah hujan di Surabaya. Kemudian disampaikan hasil pembangkitan curah hujan hasil simulasi. Maksud dari penelitian ini adalah mendapatkan gambaran dari curah hujan tropis untuk mengevaluasi penggunaan sistem radio gelombang milimeter di daerah tropis Indonesia.

2. DEFINISI MODEL

2.1. Log Rainrate Rainfall rate atau curah hujan adalah tingkat turun hujan pada waktu tertentu, dalam satuan mmh. Log rainfall rate artinya nilai logaritma dari curah hujan. Maksud mencari nilai log rainfall rate adalah untuk mendapatkan bahwa data curah hujannya berdistribusi 73