sebab pasir adalah absorber yang mengakibatkan perubahan karakteristik antena. Pasir ini akan
menyerap daya yang ditransmisikan antena. Pada bagian antara dua medium pasir dan udara akan
terjadi juga efek kopling, dimana efek kopling yang ada berupa pemantulan daya. Efek ini sering juga
disebut clutter untuk sisyem GPR. Efek kopling ini dapat diatasi dengan mendekatkan antena dengan
pasir. Pada simulasi ini antena dibuat menempel ke tanah.
Pada simulasi VSWR ini digunakan durasi pulsa 1.6 ns yang dalam spektrum frekuensinya
mempunyai center frequency pada 600 MHz. Pada makalah ini akan dianilisis nilai VSWR pada nilai
600 MHz ini. Antena yang baik untuk transmisi durasi pulsa 1.6 ns memiliki nilai VSWR yang
rendah pada frekuensi tersebut.
a
b
Gambar 4 : VSWR antena rolled dipole saat simulasi.
a udara, b pasir
Pada gambar 4 a dan b terlihat bahwa antena rolled dipole memiliki nilai VSWR yang
cukup baik rendah terhadap frekuensi . Hal ini sesuai dengan karakteristik VSWR yang diharapkan
dalam mendesain sebuah antena GPR dimana antena GPR harus memiliki nilai yang baik renda untuk
range frekuensi yang besar.
Pada gambar 4 a dan b terdapat sedikit perbedaan dalam nilai VSWR. VSWR yang rendah
pada gambar 4 a didapat pada frekuensi 825 Mhz dengan nilai VSWR 1,2 sedangkan pada 600 MHz
didapat VSWR 2,8. Pada gambar 4 b didapat VSWR yang rendah pada 667 MHz sebesar 1,5
sedangkan pada 600 MHz didapat VSWR 1,9. Sesuai dengan desain awal, diharapkan didapatkan
sebuah antena yang memiliki VSWR yang rendah pada 600MHz, hal ini dapat terbukti dari data diatas.
Hal ini membuktikan antena ini layak digunakan untuk transmisi pulsa dengan frekuensi center 600
MHz.
Gambar 5: Footprint antenna Rolled dipole disimulasikan
pada kedalaman 10 cm di pasir dalam desibel berdasarkan amplitude peak to peak
Pada gambar 5 terlihat footprint antena rolled dipole pada permukaan tanah. Footprint yang digunakan
pada percobaan ini menggunakan peak to peak amplitudo. Tabel 2 menunjukkan besar daerah -3 dB
dan -10 dB footprint antena. Nilai penurunan -3dB dan -10 dB adalah nilai yang paling banyak
digunakan dalam aplikasi GPR.
Tabel 2 : Nilai footprint antenna rolled dipole pada
simulasi 10 cm dibawah pasir dalam dB Level dB
X cm Y cm
-3 30 50 -10 40 90
3. PENGUKURAN DAN ANALISA
- Bentuk Gelombang Yang Ditransmisikan
Gambar 6: Sinyal transmisi antena GPR Rolled dipole
Pada gambar 6 terlihat bahwa antena memiliki ringing yang rendah sebear -18dB. Gejala
ringing yang rendah menunjukkan antena GPR yang kita desain yaitu antena rolled dipole dapat
digunakan untuk keperluan GPR. Durasi sinyal pulsa utama pada gambar 6 sebesar 1,6 ns. Hal ini
sesuai dengan durasi pulsa yang ditransmisikan pada percobaan ini.
121
Bentuk gelombang yang ditransmisikan pada gambar 6 menunjukkan hasil yang menyerupai
dengan simulasi. Nilai ringing pada simulasi 10 cm pada tabel sebesar 17,8. Hal ini menunjukkan
realisasi antena berhasil. Terdapat perbedaan hasil simulasi dan pengukuran, Hal ini antara lain
disebabkan oleh : gejala staircasing pada geometri antena simulasi, perbedaan jarak spasi resistor dan
celah pengisian resistor dalam simulasi dan realisasi, perbedaan nilai resistor simulasi dan realisasi,
material pasir yang tidak sama antara simulasi dan realisasi, dan faktor pembulatan perhitungan.
- Impedansi Input Antena Rolled Dipole
a
b
Gambar 7: Impedansi input antena Rolled dipol pada
perhitungan audara b pasir
Pada gambar 7 terdapat hasil impedansi input dalam medium pasir yang lebih flat
dibandingkan udara. Hal ini terjadi sebab pasir merupakan medium absorber, sehingga terjadi
bentuk yang lebih flat. Dalam perhitungan terdapat masih adanya impedansi input yang tinggi, hal ini
disebabkan refleksi antena yang terjadi. Hal ini terjadi sebab tidak mungkin membuat pembebanan
dengan panjang yang tak terbatas.
Dalam perhitungan pada gambar 7 terdapat pola impedansi input yang mirip antara impedansi
input di udara dengan di pasir, Hal ini menunjukkan antena yang didesain sudah adaptif untuk pemakaian
di udara maupun pasir dan dapat digunakan untuk keperluan GPR. Impedansi input di pasir lebih flat
dari udara, hal ini terjadi sebab pasir adalah absorber
yang mengakibatkan perubahan karakteristik antena. Pasir ini akan menyerap daya
yang ditransmisikan antena. Pada bagian antara dua medium pasir dan udara akan terjadi juga efek
kopling , dimana efek kopling yang ada berupa efek
yang diakibatkan pemantulan daya. Efek ini sering juga disebut clutter untuk sisyem GPR. Efek kopling
ini dapat diatasi dengan mendekatkan antena dengan pasir.
Perbedaan perkiraan nilai impedansi input hasil simulasi gambar 3 dan hasil realisasi gambar
7 disebabkan oleh perbedaan nilai permitivitas dan ketebalan substrat yang digunakan dalam
perealisasian antena dan dalam simulasi. Perbedaan ini juga disebabkan gejala staircasing dalam
simulasi antena rolled dipole dengan metode FDTD. Perbedaan nilai permitivitas akan mempengaruhi
scattering parameter antena yang selanjutnya mempengaruhi karakteristik impedansi input antena.
- VSWR Antena Rolled Dipole
a
b
Gambar 8: VSWR antena rolled dipole pada pengukuran
di pasir a frekuensi center b umum
Pada gambar 8 terlihat antena rolled dipole ini memilki karakteristik VSWR yang baik pada
frekuensi 600 MHz. Pada pengukuran didapat nilai VSWR 1,55. Hal ini sesuai dengan desain awal
antena, dimana pulsa yang dikirimkan menggunakan center frekuensi 600MHz.
Terdapat perbedaan antara VSWR hasil simulasi gambar 4 dan pengukuran realisasi
gambar 8. Perbedaan ini terutama disebabkan oleh perbedaan nilai substrat material FR-4 pada simulasi
dan realisasi. Dalam proses realisasi ini penulis menggunakan medium dilektrik FR-4 dengan
permitivitas relatif 4,4 . Hal ini berbeda dengan
122
simulasi yang menggunakan permitivitas relatif sebesar 3,55. Hal ini akan menggeser nilai frekuensi
center. Nilai frekunsi center yang didaptkan dari hasil perhitungan dengan permitivitas relatif 4,4
menjadi 538 MHz. Pergeseran yang dicapai mencapai 62 MHz.
- Footprint Antena Rolled Dipole
-3 -3
-3 -30
-30
-3 -3
-3 -2
-2 -20
-2
-2 -20
-2 -1
-10 -1
-1 -1
X cm Y
c m
Normalised peak to peak voltage in dB
-60 -40
-20 20
40 60
-60 -40
-20 20
40 60
Gambar 9: Footprint antena Roll Dipole berdasarkan
peak to peak amplitudo diukur pada pasir real eps = 4
Tabel 3: Ukuran footprint antenna rolled dipole pada pengukuran di pasir
Level dB Xcm
Ycm 0 30
60 -3 34
48 -10 48
80
Tabel 3 : Menunjukkan ukuran footprint antenna rolled
dipole pada pengukuran di pasir.
Gambar 10: Footprint antena rolled dipole berdasarkan
spektrum magnitude diukur pada pasir real eps =4 dalam dB
Dari gambar 10 terlihat footprint spektrum frekuensi dari antena saat digunakan pada frekuensi
yang berbeda-beda. Frekuensi yang digunakan pada antena ini, yaitu : 400MHz, 600 MHz, 1 GHz, 2
GHz, 3GHz dan 4 GHz. Dari gambar terlihat intensitas spektrum yang terbaik didapat saat
digunakan pulsa 600 MHZ. Dimana saat penggunaan 600 MHZ, didapat spektrum yang
terbesar dengan magnitude yang tinggi. Hal ini menunjukkan antena ini dapat digunakan untuk
pulsa dengan frekuensi center 600 MHz.
Gambar footprint hasil simulasi menunjukkan hasil yang berbeda dengan footprint
hasil pengukuran realisasi antena. Hal ini terutama disebabkan penggunaan medium pasir yang berbeda
dalam simulasi dan realisasi dan perbedaan dalam geometri simulasi dan realisasi antena. Perbedaan
pasir ini akan mengakibatkan perbedaan absorbing dan pemantulan pasir faktor kopling yang
selanjutnya juga mengakibatkan perbedaan hasil simulasi dan pengukuran. Perbedaan footprint ini
juga disebabkan kedalaman Tx loop yang berbeda antara simulasi dan realisasi. Tx loop dalam realisasi
tak dapt ditentukan secara pasti. Perbedaan kedalaman Tx loop ini mengakibatkan perbedaan
footprint simulasi dan pengukuran. Hal ini disebabkan adanya penurunan medan listrik pada
kedalaman yang berbeda secara eksponensial dan redaman yang berbeda untuk jenis pasir yang
berbeda.
4. KESIMPULAN
