88 Karena
nilai wh=6,9280,7 = 10,8 wh 1, maka kita menggunakan persamaaan
⎥ ⎥
⎦ ⎤
⎢ ⎢
⎣ ⎡
⎟ ⎠
⎞ ⎜
⎝ ⎛ +
− +
+ =
2
12 1
2 1
2 1
W h
r r
eff
ε ε
ε
‐ Menghitung lebar groundplane W
= Wpatch + 6h = 6,928 + 6 0,639 = 10,76 mm ‐ Menghitung panjang groundplane
L = Lpatch + 6 h = 5,014 + 6 0,639 = 8,84 mm
‐ Menghitung lebar stripline +
0,39 + = 0,6372 mm
‐ Menghitung panjang stripline
L stripline = =
mm Dari
hasil perhitungan – perhitungan di atas diperoleh data parameter antena mikrostrip:
Tabel‐1. dimensi single antena
No. Parameter
Hasil 1.
W Lebar Patch
6,928 mm
2. L Panjang Patch
5,014 mm
3. W pround plane
10,76 mm
4. L Ground Plane
8,84 mm
5. W Stript Line
0,6372 mm
6. L Stript Line
2,57 mm
Jika di ilustrasikan pada gambar, maka akan seperti :
Gambar
‐5. struktur antena single patch
89 b.
Simulasi 1 modul
Pada tahap awal ini dilakukan simulasi dan optimasi antena 1 modul susunan antena
8 patch menggunakan perangkat lunak CST Microwave 2012, Hasil optimasi dalam 1
modul antena memiliki panjang 92,8 mm dan lebar 15 mm. setiap patch memiliki
panjang 7 mm dan lebar 4,28 mm. Selain itu hasil simulasi S
11
, VSWR, bandwidth,
impedansi, polaradiasi dan gain dapat dilihat pada Gambar‐7 s.d Gambar‐10 dan
tabel ‐2
Gambar ‐6. Tampilan simulasi antena alumina tampak depan
Gambar ‐7. Hasil simulasi Return loss S
11
Gambar ‐8. Hasil simulasi VSWR
Tabel ‐2. VSWR
Parameter VSWR
90 9,3457
GHz 1,5
9.4 GHz
1,055 9,4436
GHz 1,5
Gambar ‐9. Hasil simulasi impedansi
Gambar ‐10. Hasil simulasi gain
Gambar ‐11. Hasil simulasi gain antena 1 modul
91 Gambar
‐12. Hasil simulasi HPBW sudut azimuth
92 Gambar
‐13. Hasil simulasi HPBW sudut elevasi
Gambar ‐14. Hasil simulasi 3dB E – field
Gambar ‐15. Hasil simulasi 3dB H – field
93 Analisa
hasil simulasi S
11
, VSWR, Bandwidth, Impedansi, Polaradiasi, Gain and HPBW
:
•
Keseluruhan antena, Dalam 1 modul antena memiliki panjang 92,8 mm dan
lebar 15 mm. Setiap patch memiliki panjang 7 mm dan lebar 4,28 mm.
•
Nilai Return loss S
11
pada frekuensi 9,4 GHz sebesar ‐31,3 dB.
•
Nilai VSWR yang diperoleh sebesar 1,05.
•
Dari hasil VSWR dapat dilihat bahwa lebar bandwidth 97,9 MHz untuk VSWR
minimum 1,5.
•
Nilai impedansi yang diperoleh untuk frekuensi 9,4 GHz pada 48,050502 ‐
j1.823181 Ohm. Nilai impedansi mendekati 50 Ohm.
•
Gain antena dari 1 modul 12.37 dB.
•
Besar dari HPBW 3 dB sudut azimuth pada frekuensi 9,4 GHz untuk 1 modul
antena menghasilkan 97.9˚ .
•
Besar dari HPBW 3 dB sudut elevasi pada frekuensi 9,4 GHz untuk 1 modul
antena menghasilkan 17.9˚
•
Dari hasil simulasi E – Field and H – Field didapat bahwa arah pancar medan E
dan medan H dari bagian sumber berjalan melalui garis strip menuju ke 8 patch
yang seragam. Hal ini menunjukkan bahwa sedikit delay yang terjadi ketika
antena memancarkan gelombang mikro.
c. Fabrikasi
1 Modul Antena
Pada proses fabrikasi antena ini menggunkan teknologi film tebal, dengan proses
sebagai berikut :
1. Pembuatan
screen negatif film 2.
Pencetakan printing
3. Pengeringan
drying 4.
Pembakaran firing
Gambar ‐16. 1 modul antena
c. Pengukuran
1 Modul Antena
Pengukuran menggunakan alat ukur berupa network analyzer yang beroperasi pada
frekuensi 50Mhz– 20GHz, dengan hasil ukur sebagai berikut :
94 Gambar
‐17. Hasil Pengukuran VSWR
Gambar ‐18. Hasil Pengukuran Return loss
95 Gambar
‐19. Hasil Pengukuran Impedansi prototype 1 modul antena
Dari pengukuran VSWR prototype 1 modul antenna didapat nilai VSWR 8,4 GHz ini
berarti bergeser 1 GHz. Hal ini di karenakan pencetakan material konduktor ke
alumina kurang presisi dari ukuran yang sudah di simulasikan. Oleh karena itu pada
proses fabrikasi selanjutnya dilakukan pencetakan dengan ketelitian yang benar‐
benar teliti, sehingga kepresisi sesuai dengan simulasi.
d. Simulasi
8 modul
Pada tahap berikutnya dilakukan simulasi dan optimasi antena 8 modul
menggunakan perangkat lunak CST Microwave 2012, Hasil optimasi dalam 8 modul
adalah sebagai berikut :
Gambar ‐20. Simulasi antena 8 modul
96 Gambar
‐21. Gain antena dari 4 x 8 modul 26,83 dB
Gambar ‐22. HPBW 3 dB sudut azimuth 4 x 8 modul pada frekuensi 9,4 GHz
menghasilkan 26.9˚ .
97 Gambar
‐23. HPBW 3 dB sudut elevasi 4 x 8 modul pada frekuensi 9,4 GHz menghasilkan
2.1˚ .
Gambar ‐24. Gain antena dari 4 x 12 modul 28,65 dB
98 Gambar
‐25. HPBW 3 dB sudut azimuth 4 x 12 modul pada frekuensi 9,4 GHz menghasilkan
26.9˚ .
Gambar ‐26. HPBW 3 dB sudut elevasi 4 x 12 modul pada frekuensi 9,4 GHz
menghasilkan 1˚ .
e. Fabrikasi
dan Hasil Pengukuran 8 Modul Antena
Fabrikasi antena 8 modul di susun array ini bertujuan untuk melihat memper kecil
beamwidth. Untuk pencatuan konektor menggunakan metode insert feed. Hasil
fabrikasi antena dan pengukuran dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
99 Gambar
‐27. 8 modul antena
Gambar ‐28. Hasil Pengukuran VSWR 8 Modul antena
100 Gambar
‐29. Hasil Pengukuran Return loss 8 Modul antena
Gambar ‐30. Hasil Pengukuran Impedansi 8 Modul antena
Dari pengukuran VSWR antena yang dilakukan mendapatkan nilai VSWR yang sesuai
dengan harapan sebesar 1.02 dan bandwidth 73 MHz dengan menghasilkan gain
sebesar 26,83 dB.
OUTPUT rencana sesuai yg tercantum dalam proposal
101
NO. OUTPUT
RENCANA REALISASI
CAPAIAN KETERANGAN
4.
Publikasi Ilmiah e. Jurnal Nasional
‐ ‐
‐ Jelaskan
judul makalah,
penulis, No.
ISSNISBN, tempat
dan tahun diterbitkan
f. Jurnal Internasional ‐
‐ ‐
Jelaskan judul
makalah, penulis,
No. ISSNISBN,
tempat dan tahun
diterbitkan g. Prosiding
Internasional 1
buah 1
100 Seminar
radar ICRAMET
2013 h. Prosiding Nasional
‐ ‐
‐ Jelaskan
judul makalah,
penulis, No.
ISSNISBN, tempat
dan tahun diterbitkan
5.
Contoh Produk jelaskan
spesifikasi lengkapnya
1 unit
1 100
Pembuatan antena
6.
HKI c. Paten
‐ ‐
‐ No.
daftar, tgl d. Merk
‐ ‐
‐ No.
daftar, tgl dst
‐ ‐
‐
12. KENDALA DAN PERMASALAHAN
−
Pemunduran tibanya komponen yang semula dijadwalkan. Namun demikian
proses kegiatan masih sesuai jadwal.
−
Pada proses simulasi membutuhkann waktu lama untuk mempercepat
dilakukan pembelian modul GPU Grafik prosesing Unit
−
Pengeboran lubang menggunakan bor biasa untuk dudukan konektor pada
alumina sering pecah maka mata bornya di ganti dengan mata bor
berliandiamond.
−
Ketebalan konduktor tembaga peradiasi yang susah ditentukan, hal ini
dikarenakan ketebalan screen yang sukar di ketahui. Sehingga apa bila
dilakukan screen sebanyak 1 lapisan, menghasilkan 0.02 mm, dan 2 kali
screen menghasilkan ketebalan 0.04 mm. sedangkan dalam perhitungan
perancangan dan simulasi 0.035 mm. hal tersebut mengakibatkan pergeseran
frekuensi.
102
13. KESIMPULAN
• Telah
dilakukan simulasi menggunakan perangkat lunak CST Microwave 2012 dan
direlisasi menggunakan teknologi film tebal berupa antena 1 modul, dengan
hasil ukur sebagai berikut : 9
Nilai Return loss S11 pada frekuensi 9,31 GHz pada ‐33,3 dB.
9 Nilai
VSWR pada frekuensi 9,31 GHz yang diperoleh dalam simulasi, sebesar
1,021. 9
Nilai impedansi yang diperoleh dari hasil simulasi untuk frekuensi 9,31
GHz pada 43,32 ‐ j1.8 Ohm.
• Telah
direalisasikan antena 8 modul dengan hasil pengukuran antena adalah gain
sebesar 26,83 dB, VSWR sebesar 1.02 dan bandwidth 73 MHz. •
Tidak terpengaruh terhadap temperature tinggi yang di akibatkan oleh
lingkungan, hal ini dikarenakan material Alumina tersebut diproses pada
pembakaran bersuhu 850°C.
14. DAFTAR PUSTAKA
[1]. M.I. Skolnik, ’Radar Handbook’, McGraw‐Hill, 1990.
[2]. M.I. Skolnik, ’Introduction to Radar Systems’, McGraw‐Hill, 2002.
[3]. S. Kingsley and S. Quegan, ’Understanding Radar Systems’, CHIPS.
[4]. Leo P. Ligthart, ’Short Course on Radar Technologies’, International Research
Centre for Telecommunications‐transmission and Radar, TU Delft, September
2005. [5].
Balanis, Constantine A, 2005, Antena Theory Analysis and Design, 3rd edition, Willey
Inc, hal 1–84. [6].
Garge Ramesh, 2000, Microstrip Antena Design Handbook, Artech House, hal. 1
‐30. [7].
Kumar Girish, 2003, Broadband Microstrip Antenas, Artech House, hal. 1‐45. [8].
James JR dan Hall PS, 1989, Handbook of Microstrip Antenas, 1st edition, Peter Peregrinus
Ltd, hal. 58‐82. [9].
Venkataraman, Jayanti, 26 Oktober 2009, Rectangular Microstrip Patch antena with
Designer, http:www.rit.edukgcoeetadocsDesigner
‐EMPlanar‐ Tutorial.pdf.
103
Lampiran
Seminar Radar ICRAMET 2013
27 28 Maret 2013
Array Planar Antena Using Thick Film on Alumina Substrate for X band Radar
Yuyu Wahyu
1
, Yussi Perdana Saputera
2
I Dewa Putu Hermida
3
123 Research Centre for Electronics and Telecommmunications
of the Indonesian Institute of Sciences PPET‐LIPI
Email : yuyuppet.lipi.go.id, yussipsgmail.com, idewaputugmail.com
123Kampus LIPI Jl. Sangkuriang Bandung – Indonesia
Abstract— We conducted a research of the radar antena. This research focuses on
the manufacturing of microstrip antena using thick film as part of the patch
conductor material in paste on alumina Al203. This antena is designed at a
frequency of 9.4 GHz. Alumina material is used because these materials can produce
small dimensions, so the overall planar antena radar system dimension is smaller
than previous research. This is because the sufficiently large relative permittivity
insulation, namely the use of dielectric materials
εr = 9.6. Antena design aims to x band
radar applications. The designed antena has 8 square patch array in the first module,
and structured planar 8 ‐ 12 modules sideways and 4 modules down, both for
the transmitter and receiver. Antena design and simulation results illustrate that the
antena Rectangular Patch Array for Radar Applications has characteristics that work
on frequencies 9.4 GHz, 97.9 MHz for Bandwidth at VSWR 1.5, 12 dBi for gain, linear
polarization and unidirectional radiation pattern. Keywords
: Radar; Array; Planar and Alumina
104
Pemanfaatan dan Pemasangan Radar
Pengawas Pantai
Ir. Mashury, M.Eng
105
LEMBAR PENGESAHAN
1. Judul
Kegiatan Penelitian :
Pemanfaatan dan Pemasangan Radar
Pengawas Pantai
2. Kegiatan
Prioritas :
Penelitian, Penguasaan, dan Pemanfaatan
Iptek P3‐IPTEK
3. Peneliti
Utama Nama
: Ir.
Mashury, M.Eng Jenis
Kelamin :
Laki ‐laki
4. Sifat
Penelitian :
BaruLanjutan Tahun ke 3
5. Lama
Penelitian :
1 Satu Tahun SBK, diulangi setiap tahun
6. Biaya
Total 2013 :
Rp. 1.127.115.000,‐
Bandung, 20 Desember 2013
Ketua PME PPET LIPI,
Peneliti Utama
Dr. Purwoko Adhi, DEA
NIP. 1967 0911198701 1 001
Dr. Mashury
NIP. 19680408 199303 1 007
106
ABSTRAK
Rancang bangun sebuah prototip radar pengawas pantai Coastal Surveillance Radar
yang dinamakan ISRA Indonesian Surveillance Radar dilakukan dalam kegiatan
penelitian ini. Setelah dilakukan rancang bangun, maka dilakukan pengetesan Radar
ISRA di dalam laboratorium dan di lapangan yang berdekatan dengan wilayah pantai.
Setelah dilakukan perbaikan kinerja berdasarkan hasil pengetesan, selanjutnya
dilaksanakan sertifikasi radar oleh pihak‐pihak berwenang di dalam negeri. Radar
pengawas pantai ISRA ini akan terkoneksi dalam suatu jaringan sehingga bisa
dimonitor secara jarak jauh dari Jakarta atau Bandung. Pemanfaatan dan
pemasangan Radar ISRA ini akan membantu pemerintah dalam pengawasan wilayah
perairan Negara Kesatuan Republik Indonesia NKRI karena Indonesia memiliki
panjang pantai lebih dari 80.000 km. Tindakan ilegal di wilayah perairan NKRI dapat
dikurangi melalui pengawasan menggunakan Radar ISRA ini.
Kata kunci: Jaringan radar, radar pengawas pantai ISRA, sertifikasi, wilayah perairan.
15. PENDAHULUAN
15.1 Latar Belakang Masalah
Pengamanan dan pengawasan wilayah Negara Kesatuan Republik Indonesia NKRI
yang terdiri dari lebih 17.000 pulau dengan 23 wilayah terdiri dari lautan akan
memerlukan aparat dan peralatan yang berjumlah sangat besar. Indonesia juga
merupakan salah satu negara dengan panjang pantai terbesar didunia yaitu lebih
dari 80.000 Km. Pada kenyataannya, kemampuan TNI‐AL dan POLRI untuk
mengawasi wilayah RI sangat terbatas sehingga wilayah perairan Indonesia rawan
akan pencurian ikan, pelanggaran wilayah oleh kapal‐kapal asing, pembajakan kapal
laut dan penyelundupan. Salah satu cara untuk meningkatkan kemampuan aparat
pemerintah dalam mengawasi dan mengamankan wilayah adalah dengan
menggunakan radar pengawas pantai untuk mengawasi pergerakan kapal laut
sehingga dapat dicegah tindakan‐tindakan yang dapat merugikan NKRI dan juga
tabrakan kapal apabila hendak merapat ke pelabuhan. Pemasangan radar pengawas
pantai daya besar high power di kapal atau dipinggir daratan sekitar pantai dapat
digunakan untuk mengawasi wilayah laut yang luas sampai beberapa puluh mil laut.
Berdasarkan uraian diatas maka penggunaan radar sangat penting untuk
pengawasan dan pengamanan wilayah perairan NKRI. Kemandirian bangsa dalam
pembuatan radar akan sangat membantu dalam penyediaan radar didalam negeri.
Hal ini didukung oleh kenyataan bahwa kondisi perekonomian bangsa yang sedang
terpuruk ini tidak memungkinkan pemerintah untuk membeli peralatan radar dari
luar negeri yang umumnya bernilai sangat mahal dari U100.000 sampai dengan
jutaan U dollar. Hal ini ditambah dengan sulitnya mekanisme pembelian radar yang
sifatnya strategis dibidang pertahanan dan keamanan.
Gambar ‐1 memperlihatkan contoh radar pengawas pantai dan aplikasinya dalam
pengawasan pelabuhan pengaturan lalu lintas kapal, pencegahan perusakan
terhadap laut, penanggulangan kecelakaan diperairan, pencegahan penyelundupan,
pencegahan pencurian ikan, dll
107 Gambar
1. Berbagai fungsi dari Radar pengawas pantai Ilustrasi
pemakaian radar pengawas pantai untuk pengawasan wilayah perairan sekitar
Selat Sunda ditunjukkan pada Gambar‐2. Diasumsikan ada tiga buah Radar yang
terhubung melalui satu jaringan. Dalam gambar ini, daerah jangkauan Radar ditentukan
oleh kemampuan daya pancar, ketinggian menara dan polarisasi dari antena
[1, 2, 3, 4]. Penggunaan jaringan Radar Pengawas Pantai memungkinkan lalu lintas
kapal disekitar Selat Sunda dan yang menuju atau dari Pelabuhan Tanjung Priok
dapat diamati. Pusat
Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi LIPI telah membuat satu prototip Radar
Pengawas Pantai pada kurun waktu tahun 2009‐2011. Pada tahun 2010, telah dibuat
prototip ke 2 yang merupakan prototip versi komersialproduksi, sementara prototip
I adalah untuk demo sedangkan prototip III untuk versi transportable. Blok
diagram Radar frequency modulated‐continuous wave FM‐CW yang digunakan pada
prototip radar PPET‐LIPI diperlihatkan pada Gambar‐3 [1, 4]. Sistem Radar FM‐ CW
ini terbagi atas dua bagian utama yaitu transmitter pemancar dan receiver penerima.
Hasil deteksi Radar akan ditampilkan oleh Display unit yang mengolah sinyaldata
yang diterima dari bagian Receiver menjadi suatu gambar yang dapat diinterpretasikan
dengan mudah oleh pengguna [5, 6, 7‐18]. Pengolahan sinyal Radar ini
dilakukan oleh sebuah komputer yang berkemampuan tinggi sehingga semua proses
dilakukan secara real time untuk menghindari adanya penundaan delay. Seiring
dengan kemajuan teknologi Radar, peranan perangkat lunak untuk pengolahan
sinyal menjadi semakin penting vital [5, 6, 7‐18]. Tampilan dari Radar akan
disesuaikan dengan kelaziman yang berlaku pada Radar Pengawas Pantai yang telah
dijual dipasaran, yaitu antara lain mengikuti regulasi International Maritime Organization
IMO dan menampilkan parameter‐parameter penting dari Radar sebagai
informasi untuk pengguna. Terdapat dua antena yang masing‐masing digunakan
untuk memancarkan sinyal Radar ke obyek yang ingin diamati dan untuk menerima
sinyal Radar yang dipantulkan oleh obyek. Antenna control yang berfungsi untuk
mengatur agar gerakan antenna sesuai dengan tampilan dilayar dari Display
108 unit.
Pembangkit frekuensi frequency generator berfungsi untuk membangkitkan sinyal
sweep, memberikan input sinyal osilator local oscillator frekuensi rendah dan tinggi
ke bagian pemancar dan penerima, serta menghasilkan sinyal dengan frekuensi
referensi.
Gambar ‐2. Ilustrasi jangkauan radar untuk Selat Sunda.
Gambar ‐3. Blok Diagram Sistem Radar FM‐CW.
15.2 Perumusan Masalah
•
Melakukan rancang bangun radar pengawas pantai coastal surveillance
Radar.
•
Pemanfaatan dan pemasangan radar pengawas pantai.
Pembangkit Frekuensi
Frequency Generator
Pemancar TX
Penerima RX
Antena TX
Antena RX
Personal Computer
+ Display
Antena Control
109
16. TUJUAN
DAN SASARAN 16.1
Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan perancangan dan implementasi
dari radar pengawas pantai ISRA yang akan dipasang dan dimanfaatkan untuk
memonitor wilayah perairan strategis di wilayah NKRI. Prototip radar
pengawas pantai ini juga akan dites secara keseluruhan dalam rangka
mendapatkan sertifikasi dari lembaga‐lembaga yang berwenang. Serangkaian
tes akan dilakukan yang melibatkan pihak pengguna seperti TNI‐AL, dan
Direktorat Kenavigasian Ditjen Hubla Dephub.
16.2 Sasaran
Sasaran kegiatan penelitian pada tahun 2013 adalah perangkat lunak
software untuk pengolahan sinyal dan jaringan radar, modul‐modul
perangkat keras, sistem antena radar, sistem mekanik radar, pengetesan
modul ‐modul yang sudah dibuat dan mendapatkan sertifikasi dari lembaga‐
lembaga yang berwenang di Indonesia yang menyatakan bahwa radar
pengawas pantai layak digunakan oleh pemakai dan memenuhi standar‐
standar yang ada. Satu revisi atas Standar Operational Procedure SOP yang
telah dibuat dapat dilakukan berdasarkan pengetesan dan pengujian Radar
yang dihasilkan melalui kegiatan ini.
17. METODE
Dalam kegiatan penelitian ini, metodologi yang digunakan adalah:
a. Pembuatan
Perangkat Keras Radar ISRA Indonesian Surveillance Radar Pada
tahap ini dilakukan desain dari perangkat keras yang melibatkan banyak
komponenmodul dari frekuensi rendah sampai tinggi termasuk komponen
aksesorisnya. Dikarenakan kompleks‐nya pekerjaan maka diperlukan
sejumlah peneliti dan teknisi. Setelah desain, maka dilakukan implementasi
perangkat keras termasuk pemasangan kabel dan konektor. Setelah
implementasi, dilakukan pengetesan baik per‐sub bagian maupun keseluruhan
perangkat keras. b.
Rancang
Bangun Perangkat Lunak Radar ISRA dan jaringan Radar
Dalam tahap ini dilakukan desain dari perangkat lunak yang terdiri
dari perangkat lunak untuk pergerakan motor, tampilan Radar, pengolahan
sinyal Radar, setting pada ADC dan sweep synthesizer. Setelah desain
dilakukan maka dilakukan implementasi dari perangkat lunak tersebut.
Dikarenakan banyaknya pekerjaan maka diperlukan banyak personil dengan
latar belakang perangkat keras, pengolahan sinyal, elektronika dan
programming. c.
Pengujian Radar ISRA Indonesian Surveillance Radar
Pengetesan Radar dilapangan akan dilakukan di Kampung Padi Dago,
Bandung, untuk tes pola radiasi antena, dan juga tes di site Radar ISRA di
Anyer, Cilegon dan PLTU Suralaya Merak, Cilegon. Pengetesan ini melibatkan
banyak orang karena banyaknya hal yang harus dilakukan dan ukuran Radar
yang besarberat serta harus dilakukan beberapa kali.
d. Evaluasi
dan Perbaikan
110 Berdasarkan
hasil pengujian, dan pengetesan maka dilakukan peningkatan
unjuk kerja melalui perbaikan setting, tuning, penggantian komponenmodul,
perbaikan perangkat lunak dan pengaturan lain‐lain. e.
Publikasi ilmiah
Sebagai salah satu output hasil penelitian maka harus dilakukan
publikasi ilmiah baik diterbitkan di konferensi nasionalinternasional maupun
di jurnal nasionalinternasional.
4. RENCANA