Antena Array Electronic Switch Beam untuk Pengarahan Beam Antena pada Sistem Radar
Yoko Wasis
1
, Bambang Edhie Sahputra
1
, Iswahyudi
1
, Yogi Koswara
1
, A.A Pramudita
2
1
Dislitbang TNI AU STEI - ITB, Jl. Ganesha 10 Bandung 40132, Indonesia
2
Unika Atmajaya Jakarta Indonesia
ABSTRAK
Sistem radar konvensional menggunakan sistem mekanik untuk mengarahkan beam antena pada saat melakukan proses scanning. Pada penelitian ini diusulkan suatu metode untuk mengatur pengarahan beam antena untuk
proses scanning dengan menggunakan sistem antena array dengan electronic switch beam. Metode ini diharapkan dapat menjadi suatu alternatif metode scanning yang lebih effisien. Pada paper ini dijelaskan
tentang konsep metode scanning dengan antena array elektronik switch beam dan hasil kajian simulasi penerapan antena mikrostrip persegi sebagai elemen array sirkular. RF relay G6Z telah diukur dan dipilih
sebagai komponen switching. Kata Kunci
: scanning, array, microstrip ,RF switch
1. PENDAHULUAN
Teknologi radar dan navigasi merupakan teknologi yang memiliki peran penting dalam bidang
militer. Teknologi radar juga memiliki potensi untuk dikembangkan sebagai metode pengidraan dan
pencitraan pada bidang-bidang lain. Pengamanan dan pengawasan wilayah NKRI yang terdiri dari kurang
lebih 17.504 pulau dengan 23 wilayah terdiri dari lautan memerlukan sumberdaya baik aparat ataupun
peralatan yang sangat besar [1].
Sistem radar konvensional menggunakan sistem mekanik untuk mengarahkan beam antena pada saat
melakukan proses scanning. Sistem mekanik tersebut memerlukan usaha yang besar dan dimensi sistem
yang besar. Antena array dapat dikembangan untuk pengaturan beam antena dengan suatu mekanisme
elektrik tertentu baik pengaturan distribusi arus, fasa atau dengan electronic switch.
Electronic switch beam antena telah diusulkan untuk beberapa aplikasi komunikasi. Four sectoral
switch beam antena telah dikaji penerapannya untuk WLAN [2]. Penggunakan array circular dengan PIN
dioda sebagai komponen switching telah dikembangkan sebagai sistem smart antena untuk
komunikasi ISM band [3].
Pada penelitian ini diusulkan suatu metode untuk mengatur pengarahan beam antena untuk proses
scanning dengan menggunakan sistem antena array dengan electronic beam. Pengaturan beam secara
elektronik ini diharapkan dapat menjadi suatu alternatif metode scanning yang lebih effisien. Tujuan
dari penelitian ini adalah merancang dan membuat suatu antena array dengan sistem elektronik switch
yang dapat dikendalikan dengan software untuk proses scanning pada sistem radar. Kegiatan penelitian ini
untuk mendorong tercapainya kemampuan nasional dalam penguasaan perekayasaan dan pembuatan
teknologi untuk pertahanan dalam rangka kemandirian, kemudian juga tercapainya peningkatan dan
terpeliharanya kemampuan pertahanan aspek matra udara, khususnya Radar.
Penelitian ini akan dilaksanakan diawali dengan melakukan kajian konsep-konsep operasi dan
permasalahan sistem antena untuk sistem radar. Kemudian dilakukan perancangan sistem antena dan
rangkaian elektronik switch yang dikendalikan dengan basis suatu mikrokontroler. Perancangan dilakukan
dengan kegiatan simulasi software untuk mendapatkan suatu desain sistem array yang diharapkan. Antena
disusun secara sirkular untuk mendapatkan kemampuan scanning. Pada paper ini dilaporkan hasil
simulasi penerapan elemen mikrostrip persegi sebagai elemen array. Elemen antena mikrostrip dipilih karena
karakterisitik pancarannya yang bersifat direksional.
2. DESAIN ANTENA
Setiap elemen pada array harus memiliki karakteristik radiasi yang directional, sehingga
penyusunan antena secara circular dapat diterapkan untuk mencakup seluruh area scanning radar. Pada
penelitian ini dipilih antena mikrostrip sebagai elemen array sirkular. Pemilihan antena mikrostrip sebagai
elemen array didasarkan atas karakteristik pola radiasinya yang bersifat direksional. Alasan lainnya
adalah karena bentuk antena mikrostrip yang kompak dan konformal sehingga mudah untuk disusun dengan
berbagai bentuk [6].
Rangkaian elektronik switch digunakan untuk mengaktifkan setiap elemen array secara berurutan.
39
Rangkaian elektronik switch ini dikendalikan dengan mikrokontroler sehingga pemrograman mikrokontroler
menjadi bagian dari kegiatan penelitian ini. Rangkaian elektronik switch akan dirancang dengan suatu
komponen RF switch yang aktivasinya dikendalikan oleh suatu masukan DC.
Gambar 1: Pengarahan beam pada Sistem antena radar konvensional dengan sistem mekanik.
Gambar 2: Ilustrasi Antena array sirkular
Rangkaian RF switch pada gambar 3, terdiri dari RF relay G6Z Omron yang diaktivkan dengan tegangan
5v dc dan memiliki rentang frekuensi hingga 3 GHz. Kemampuan RF relay telah dikaji dengan suatu
kegiatan pengukuran dan hasil pengukuran ditunjukan pada gambar 4. Antena mikrostrip persegi dipilih
sebagai elemen array usulan. Selain pertimbangan pola radiasi yang dimiliki, antena mikrostrip persegi
lebih sederhana untuk dianalisa dan proses pembuatannya lebih mudah. Pada penelitian ini antena
didesain untuk sistem radar frekuensi 2 GHz. Array usulan memiliki 36 elemen, sehingga dengan dimensi
antena sekitar 3.5 cm maka diameter array sekitar 40 cm. Pada tahap ini telah dikaji dua desain antena
mikrostrip persegi pada substrat FR-4
ε
r
=4.4 dengan tebal substrate 1.6 mm dan 0.8 mm. Pencatuan
koaksial dipilih untuk mendukung struktur antena array. Dimensi kedua antena ditunjukkan pada tabel 1.
Gambar 3: Rangkaian RF switch
0.5 1
1.5 2
2.5 3
x 10
8
-80 -70
-60 -50
-40 -30
-20 -10
off on
Frekuensi GHz S
21
dB
Gambar 4: Karakterisik transfer RF relay G6Z Tabel 1: Dimensi antena mikrostrip persegi
antena h
p x l
a b
1 elemen
1 0.8
35.57 x 18
16.1 9
1.6 36.13
x 18 15.5
9 2
elemen 2
0.8 35.48
x 35.48 14
17.74 1.6
35.2 x 35.2
14 17.6
p Feed point b
l h
Ground plane a
pacth
Gambar 5: Struktur antena mikrostrip persegi
3. HASIL SIMULASI