Perancangan dan Realisasi Antena Rolled Dipole untuk Keperluan Ground Penetrating Radar GPR dengan
MenggunakanMetode Finite-Difference Time-Domain FDTD
Yudi Yuliyus Maulana
1
, Yuyu Wahyu
1
, Folin Oktafiani
1
dan , AA Lestari
2
1 Pusat Elektronika dan Telekomunikasi-LIPI Kampus LIPI Gd.20 Lt.4 Jl. Sangkuriang Bandung - INDONESIA
Telp.022-2504660 Fax. 022-2504659 Email : yudippet.lipi.go.id 2 International Research Centre for Telecommunication and Radar - Indonesian Branch
IRCTR-IB , STEI-ITB IRCTR-TU Delft, Jl. Ganesha 10, Bandung 40132 – INDONESIA
ABSTRAK
Antena GPR yang dirancang adalah antena Rolled dipole. Antena rolled dipole adalah sebuah antena dipole yang dibuat melingkar yang diberi pembebanan resistif. Untuk keperluan analisis digunakan metode
Finite Difference Time Domain FDTD dengan software FDTD3D untuk menganailisa sistem antena. Software FDTD3D akan secara langsung menghasilkan bentuk dan amplitudo sinyal transmisi antena rolled dipole.
Dalam pengukuran digunakan network analyzer VNA untuk mengukur impedansi input, VSWR, dan footprint antena. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa hasil simulasi dan realisasi berbeda. Hal ini
disebabkan oleh gejala staircasing yang terjadi dalam mendesain geometri antena
Kata kunci : antena GPR, rolled dipole, FDTD, scattering parameter, network analyzer
1. PENDAHULUAN GPR
Ground Penetrating Radar merupakan device
yang berguna untuk proses pendeteksian objek yang terkubur di bawah permukaan tanah
hingga kedalaman tertentu. Dengan GPR, berbagai kegiatan atau penelitian untuk mengetahui informasi
tentang keadaan di bawah permukaan tanah dapat dilakukan dengan cepat dan mudah. Contohnya
untuk mendeteksi kabel yang ada di bawah permukaan tanah, pondasi dari sebuah tower, dan
masih ada bidang lain dimana aplikasi GPR digunakan. Sehingga jelas bahwa penggunaan GPR
akan terus berkembang seiring dengan pengembangan teknologi yang menggunakan
subsurface
permukaan di bawah tanah sebagai medianya.
Dalam sistem GPR antena memainkan peran yang sangat penting, karena performansi umum dari
GPR yang menggunakan impuls radar sangat ditentukan oleh kemampuan antena untuk
meradiasikan impuls ke tanah dengan tingkat loss dan distorsi yang seminimal mungkin.
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. Antena harus mempunyai kopling yang baik
terhadap tanah untuk memaksimalkan energi yang ditransmisikan dibawah permukaan tanah.
Pada makalah ini akan dibahas perancangan dan realisasi antena rolled dipole untuk keperluan
ground penetrating radar. Antena rolled dipole adalah sebuah antena dipole yang dibuat melingkar
yang diberi pembebanan resistif. Antena dibuat melingkar untuk memperkecil dimensi antena,
sehinggga akan mempermudah penggunaan dilapangan.
Antena tersebut dirancang untuk eksitasi pulsa monocycle dengan durasi 1,6 ns frekuensi
pusat 600 MHz . Frekuensi tersebut cocok untuk aplikasi GPR resolusi menengah, yang digunakan
untuk mendeteksi target yang kedalaman nya kurang dari 1m contohnya ranjau, pipa, dan kabel.
Untuk menganalisa kinerja antena, digunakan pemodelan numerik dengan metode finite-difference
time-domain FDTD dengan menggunakan software FDTD3D. Pemilihan metode ini karena
keunggulan yang dimilikinya, diantaranya : FDTD bekerja pada domain waktu dimana untuk rentang
frekuensi yang lebar dapat diselesaikan hanya dengan sekali simulasi sehingga efektif jika
digunakan pada sistem yang menggunakan pulsa monocycle sebagai sumber eksitasi. Kemudian
FDTD memungkinkan pengguna untuk mendefinisikan sifat material pada semua titik di
dalam domain simulasi, sehingga antena yang di desain lebih nyata atau realistis [3].
2. SIMULASI
