untuk mendapatkan radiasi maksimal pada arah pancaran dari antena, seperti yang telah dijelaskan
di atas. Apabila elemen panjang dioptimasi untuk pulsa 2,4 ns frekuensi tengah 450 MHz,
diasumsikan permitivas relatif efektif dari substrat adalah 2,5 maka panjang optimal dari bagian
unloaded adalah skitar 10 cm. Untuk elemen pendek, yang dioptimasi untuk pulsa 1,2 ns
frekuensi sentral 900 MHz maka panjang bagian tanpa beban adalah duakali lebih pendek dari
elemen panjang. Selain itu, analisa FDTD mengindikasikan bahwa pemisahan angular 70
o
antar bagian tanpa beban, seperti ditunjukkan pada gambar 1, menghasilkan isolasi yang baik antara
kedua elemen tersebut. Pembebanan resistif untuk menekan ringing
ditambahkan pada bagian antena antara tekukan dan bagian akhir antena. Pada masing-masing
elemen antena, bagian dari pembebanan yang terdekat dengan tekukan, dan pada tekukan itu
sendiri menghasilkan diskontinuitas yang berperan sebagai sumber radiasi sekunder untuk
meningkatkan pentransmisian pada arah pancaran. Pada penelitian ini digunakan 25 resistor seri
sebagai pembebanan resistif dengan menggunakan profil pembebanan yang dihasilkan pada [1]. Pada
prakteknya, resistor tersebut disolder melintang diantara gap sepanjang bagian loaded, seperti
ditunjukkan pada Gambar-1.
Gambar-2 menunjukkan realisasi dari antena.
Gambar 2: Realisasi antena GPR yang dicetak diatas
substrat FR-4
3. SIMULASI
Software simulasi yang digunakan adalah FDTD 3D Finite Difference Time Domain 3
Dimensions untuk perancangan antena. Pada saat simulasi hanya 2 pulsa yang digunakan untuk
mengeksitasi antena. Pulsa yang digunakan disini adalah monocycle dengan durasi 1,2 ns dan 2,4 ns.
Gambar 3 : Pulsa untuk eksitasi antena: monocycle 1,2
ns dan 2,4 ns a. Bentuk gelombang b. Spektrum frekuensi
Gambar 3 a menunjukan monocycle 1,2 ns dan 2,4 ns yang merupakan turunan pertama dari
fungsi gausian, sedangkan spektrum frekuensinya ditunjukan pada gambar 3 b dimana dapat dilihat
bahwa nilai frekuensi central adalah sekitar 900 MHz untuk monopulse 1,2 ns dan 450 MHz untuk
monopulse
2,4 ns. Hasil simulasi dari antena GPR dapat dilihat pada gambar dibawah ini
a.
b.
Gambar 4 : Gelombang transmisi dari Antena
GPR, yang dieksitasi dengan monocycle 1,2 dan 2,4 ns
a.
elemen pendek yang dihubungkan
b.
elemen panjang yang dihubungkan
4. HASIL PENGUKURAN
Setelah dilakukan simulasi maka langkah selanjutnya yaitu membuktikan secara eksperimen
kemampuan antena GPR yang telah didesain dan disimulasikan untuk dieksitasi dengan monocycle
0.6ns, 1.2 ns, 2.4 ns dan 4.8 ns. Alat yang digunakan pada perngukuran ini adalah
generator pulsa 30 ps, sampling converter, PC, UWB probe. Setup untuk pengukuran gelombang
yang ditransmisikan ditunjukan pada gambar 5.
126
Gambar 5: Setup untuk pengukuran gelombang yang
ditransmisikan
Sensor elektromagnetik UWB yang diperkenalkan pada [2] digunakan sebagai probe
dan dihubungkan dengan sampling converter yang dikontrol secara keseluruhan oleh PC. Antena yang
diukur dihubungkan dengan generator pulsa yang mengeksitasi monocycle dengan durasi 30ps setelah
mendapat trigger dari sampling converter. Spektrum dari 30ps lebih besar dari pulsa yang
dipertimbangkan disini sehingga dapat diketahui respon antena yg dieksitasi oleh pulsa tersebut.
Antena dan probe dicatu dengan kawat twin semi- rigrid
TSR untuk menghindari kebutuhan dari balun menggunakan teknik yang dibahas pada [3].
Pada pengujian antena GPR ini pengantian antara elemen panjang dan elemen pendek
dilakukan secara manual dengan menghubung pendekkan gap yang dekat dengan titik pencatuan.
Untuk pengukuran kami mempertimbangkan 3 seting elemen yang berbeda,
yaitu: 1 elemen pendek “on”, elemen panjang “off”
2 elemen panjang “on”, elemen pendek “off” 3 semua elemen “on”
dimana “on” kami asumsikan elemen yang sesuai terhubung dengan titik pencatuan dan “off” kami
asumsikan elemen tidak terhubung. Seperti yang kami sebutkan sebelumnya elemen disini
dihubungkan dengan menghubung pendekkan gap yang dekat dengan titik pencatuan.
Untuk masing-masing seting elemen, antena dieksitasi dengan masing-masing pulsa
monocycle 0.6, 1.2, 2.4, 4.8 ns . Bentuk gelombang
dan spektrum frekuensinya ditunjukan pada gambar 6.
Gambar 6: Pulsa untuk eksitasi antena: monocycle 0.6,
1.2, 2.4, 4.8 ns a. Bentuk gelombang b. Spektrum frekuensi
Subjek utama yang menjadi pengamatan pada pengukuran ini adalah besarnya peak-to-peak
amplitudo dari pulsa yang ditransmisikan. Hasil pengujian Antena GPR dapat dilihat
pada gambar dibawah ini
127
Gambar 7: Pengukuran gelombang yang ditransmisikan
oleh antena untuk seting elemen yang berbeda a. 0.6 ns, b. 1.2 ns, c. 2.4 ns, d 4.8 ns
5. ANALISA
