31
b Gambar 2.16
Pola Radiasi Antena dalam Dua Dimensi a Polar plotkoordinat kutub
b Rectangular plot koordinat – xy Pada umumnya, pola radiasi antena mempunyai berkas atau cuping utama
major lobe maupun berkas atau cuping pada arah yang lain minor lobe. Major lobe adalah berkas yang arah radiasinya ke depan arah tujuan. Sedangkan minor
lobe ialah berkas radiasi yang sebenarnya tidak diinginkan, yaitu berkas yang berada di sebelah major lobe disebut side lobe dan berkas yang berlawanan
dengan major lobe disebut back lobe.
2.11 Aplikasi Metoda Numerik pada Antena
Solusi problematika antena, berupa diagram radiasi, gain, faktor refleksi, dsb sangat sulit didapatkan secara eksak, yang dilakukan pada bab-bab sebelum
adalah dengan melakukan berbagai macam asumsi yang secara praktis sering bisa diterima. Yang menjadi pertanyaan adalah, sejauh mana formulasi pendekatan ini
memberikan hasil yang masih bisa diterima akurasinya. Untuk menjawab hal ini, perlu diketahui prosedur pensolusian masalah dengan cara yang lebih akurat,
sehingga didapatkan persentasi kesalahan yang akan muncul. Pensolusian yang
32
lebih akurat dilakukan dengan menggunakan metode komputasi yang berbasiskan pada perhitungan numerik dari Maxwell dan turunannya. Ada banyak metode
numerik yang diperkenalkan selama ini. Misalnya, metode persamaan integral, yang biasanya dijawab dengan metode momen method of momentMoM, metode
elemen hingga finite element methodeFEM, metode diferensi hingga wilayah waktu finite difference time domainFDTD, metode frekuensi tinggi seperti
geometrical opticsGO,
physical opticsPO,
dan uniform
theory of
diffractionUTD dan metode kombinasi beberapa buah metode single diatas yang dikenal dengan metode hybrid.[7]
1. Metode Elemen Hingga Finite Element Method Metode Elemen Hingga adalah metode numerik untuk
mendapatkan solusi persamaan differensial, baik persamaan differensial biasa Ordinary Differential Equation maupun persamaan differensial
parsial Partial Differential Equation. Karena persamaan differensial seringkali digunakan sebagai model permasalahan enjineering maka
penting bagi para insinyur untuk dapat memahami dan mampu menerapkan MEH. Saat ini MEH merupakan salah satu metode numerik
paling versatile
untuk memecahkan
problem dalam
domain kontinuum.[12].
Pada awalnya MEH dikembangkan untuk memecahkan problem di bidang mekanika benda padat solid mechanic, tetapi kini MEH sudah
merambah hampir ke semua problem enjineering seperti mekanika fluida fluid mechanics, perpindahan panas heat transfer, elektromagnetik
33
electro magnetism, getaran vibration, analisis modal modal analysis, dan banyak lagi problem enjineering lainnya[12].
Proses inti MEH adalah membagi problem yang kompleks menjadi bagian-bagian kecil atau elemen-elemen dari mana solusi yang lebih
sederhana dapat dengan mudah diperoleh. Solusi dari setiap elemen jika elemen digabungkan akan menjadi solusi problem secara keseluruhan.
Gambar 2.17 menjelaskan cara kerja MEH dimana solusi suatu problem yang kompleks diaproksimasikan oleh solusi elemen. Untuk mendapatkan
solusi elemental, MEH menggunakan fungsi interpolasi untuk mengaproksimasikan solusi elemen. Untuk contoh ini suatu fungsi linier
yang sederhana dipergunakan sebagai fungsi interpolasi. Setelah solusi setiap elemen diperoleh, dengan menggabungkan solusi-solusi elemen
maka solusi keseluruhan problem dapat diperoleh. Dengan menggunakan fungsi polinomial seperti fungsi kuadratik sebagai fungsi interpolasi,
solusi yang lebih akurat bisa diperoleh [12]. Untuk aplikasi antena secara umum, MEH bisa memodelkan
problem yang memiliki dielektrika yang beraneka-ragam. MEH mendiskretisasikan volume yang dimilikinya ke dalam volume yang kecil-
kecil, biasanya digunakan tetrahedral. Diskritisasi elemen MEH tampak pada Gambar 2.17.
34
Gambar 2.17 Diskretisasi Elemen menggunakan Metode Elemen Hingga
MEH adalah metode yang bekerja pada problem tertutup. Sehingga untuk aplikasi antena, haruslah digunakan batasan fiktif, yang bertugas
untuk menutup ruangan yang akan diamati dan didiskretisasi. Permukaan penutup wilayah kerja ini adalah bidang yang memiliki sifat absorbsing
boundary condition ABC, atau permukaan yang berbentuk lapisan- lapisan yang mampu menyerap gelombang datang perfectly matched
layerPML. Atau sebagai alternatif, MEH dikombinasikan dengan metode persamaan integral sebagai metode hibrida.
Metode komersial yang berbasiskan MEH misalnya program High Frequency Structure Simulator
HFSS yang dikembangkan oleh perusahaan Ansoft www.ansoft.com.
Sedangkan program yang disebarkan secara bebas di internet contohnya ElectroMagnetic Analysis
ProgramEMAP www.cvel.clemson.edu modellingEMAGEMAP.[7]
35
2. Metode Diferensi Hingga Wilayah Waktu Finite Difference Time Domain
Metode diferensi hingga adalah metode yang sangat mudah dimengerti. Dasar dari metode ini adalah penggunaan diferensi
pengurangan sebagai pengganti differensiasi.
Finite-Difference Time-Domain FDTD termasuk dalam metode pemodelan numerik berbasis diferensial berdomain waktu. Persamaan
Maxwell dalam bentuk diferensial parsial yang dimodifikasi menjadi persamaan diferensial center, didiskritisasi, dan diimplementasikan dalam
perangkat lunak. Diskritisasi FDTD dapat dilihat pada Gambar 2.18.
Gambar 2.18 Diskritisasi Elemen pada CST Microwave Studio
Persamaan dipecahkan secara siklik: medan listrik diselesaikan pada suatu saat, lalu medan magnet diselesaikan di detik berikutnya, dan
proses ini diulang lagi dan lagi.
Software komersial yang berbasiskan FDTD misalnya XFDTD yang dikembangkan oleh perusahaan Remcom www.remcom.com.
36
Selain itu CST Microwave Studio Suite yang dapat ditemui di alamat www.cst.com. Empire yang dikembangkan oleh perusahaan IMST
www.empire.de, dan Semcad www.semcad.com [7].
37
BAB III
SIMULATOR DAN SUMBER DATA
3.1 Umum
