rancang bangun dan pengukuran antenalib.ui.ac.id/file?file=digital/20307105-s42248-renita...
TRANSCRIPT
UNIVERSITAS INDONESIA
RANCANG BANGUN DAN PENGUKURAN ANTENA
MONOPOLE 145.95 MHZ DAN 436.915 MHZ UNTUK APLIKASI
NANOSATELIT
SKRIPSI
RENITA DANARIANTI
0806331235
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
DEPOK
JUNI 2012
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
HALAMAN JUDUL
UNIVERSITAS INDONESIA
RANCANG BANGUN DAN PENGUKURAN ANTENA
MONOPOLE 145.95 MHZ DAN 436.915 MHZ UNTUK APLIKASI
NANOSATELIT
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana
RENITA DANARIANTI
0806331235
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
DEPOK
JUNI 2012
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
ii
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
iii
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas
segala nikmat, rahmat, dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penulisan
skripsi ini. Penulisan ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat
untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Elektro pada Fakultas
Teknik Universitas Indonesia. Penulis menyadari bahwa, tanpa bantuan dan
bimbingan dari berbagai pihak penulis untuk dapat menyelesaikan skripsi ini.
Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Prof. Dr. Ir. Eko Tjipto Rahardjo M.Sc., selaku dosen pembimbing yang
telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan penulis
dalam penulisan skripsi ini;
2. Dr. Fitri Yuli Zulkifli S.T. M.Sc., Basari S.T. M. Eng, Ph.D., Dr. Ir.
Muhamad Asvial M.Eng., dan Catur Apriono S.T. M.T. atas segala
masukan dan bimbingan yang diberikan kepada penulis mengenai materi
pada skripsi ini;
3. Kedua orang tua serta keluarga penulis atas segala bentuk dukungan yang
diberikan selama proses penulisan skripsi ini;
4. Aditya Inzani, Ahmad Dahlan, Tb Tidra Imanu, Syifa Aulia, Galih
Dewandaru, Annisa Dinda, Puspita, Mega Oktafiani dan seluruh
mahasiswa DTE angkatan 2008 atas segala bantuannya; dan
5. Civitas academica yang turut membantu penulis dalam mengerjakan
penulisan skripsi ini.
Tanpa bantuan dari pihak-pihak yang tersebut maupun tidak di atas, tidaklah
mudah bagi penulis untuk menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan lancar.
Semoga skripsi ini mampu membawa manfaat bagi pengembangan ilmu.
Depok, 14 Juni 2012
Penulis
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
v
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS
AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di
bawah ini :
Nama : Renita Danarianti
NPM : 0806331235
Program Studi : Teknik Elektro
Departemen : Teknik Elektro
Fakultas : Teknik
Jenis Karya : Skripsi
demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive Royalty
Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul :
RANCANG BANGUN DAN PENGUKURAN ANTENA MONOPOLE 145.95
MHZ DAN 436.915 MHZ UNTUK APLIKASI NANOSATELIT
beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti
Noneksklusif ini Universitas Indonesia berhak menyimpan,
mengalihmedia/format-kan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database),
merawat, dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama
saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di : Depok
Pada tanggal :
Yang menyatakan
(Renita Danarianti)
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
vi
vi Universitas Indonesia
ABSTRAK
Nama : Renita Danarianti
Program Studi : Teknik Elektro
Judul : Rancang Bangun Dan Pengukuran Antena Monopole 145.95
Mhz Dan 436.915 Mhz Untuk Aplikasi Nanosatelit
Nanosatelit merupakan jenis satelit yang salah satu aplikasinya digunakan sebagai
broadcasting informasi bencana alam. Skripsi ini membahas perancangan,
fabrikasi dan pengukuran dari dua antena Monopole yang berfungsi sebagai uplink
dan downlink, masing - masing bekerja pada frekuensi 145.95 MHz dan 436.915
MHz untuk aplikasi nanosatelit. Perancangan antena dilakukan dengan
menggunakan software Computer Simulation Technology (CST) 2011. Adanya
keterbatasan dalam dimensi nanosatelit, modifikasi pada antena uplink dilakukan
dengan cara menambahkan loading coil. Hasil fabrikasi dari antena diperoleh dua
antena downlink dan uplink, masing – masing memiliki dimensi 15.3 cm dan 32
cm. Berdasarkan hasil pengukuran, untuk antena uplink 145.95 diperoleh nilai
return loss -10.392 dB dan untuk antena downlink 436.915 diperoleh nilai return
loss -10.371 dB.
Kata kunci:
Antena Monopole, CST, nanosatelit, loading coil.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
vii
vii Universitas Indonesia
ABSTRACT
Name : Renita Danarianti
Study Program : Electrical Engineering
Title : Design And Measurement of Monopole Antennas 145.95 MHz
and 436.915 MHz for Nanosatellite Application
Nanosatellites are a kind of satellites which are mainly used as a natural disaster
broadcaster. This thesis discusses the design, fabrication and measurement of two
Monopole antennas which functions as uplink and downlink, each of them
working in the frequency range of 145.95 MHz to 436.915 MHz for nanosatellite
applications. The antenna is designed using the Computer Simulation Technology
(CST) 2011 software. Due to the limitations in nanosatellite dimensions, the
uplink antenna is modified by adding a loading coil. The fabrication resulted in 2
different kinds of antenna, downlink and uplink, with each having dimensions of
15.3 cm and 32 cm. The measurement resulted in the 145.95 uplink antenna
having a return loss of -10.392 dB and the 436.915 downlink antenna having a
return loss of -10.371 dB.
Key words:
Monopole Antennas, CST, nanosatellite, loading coil
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
viii
viii Universitas Indonesia
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS .................................................. ii
HALAMAN PENGESAHAN .............................. Error! Bookmark not defined.
KATA PENGANTAR ........................................................................................ iv
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ............................................................. v
ABSTRAK ......................................................................................................... vi
ABSTRACT ...................................................................................................... vii
DAFTAR ISI .................................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiii
BAB 1 ................................................................................................................. 1
PENDAHULUAN ............................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang....................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................... 2
1.4 Manfaat Penulisan ................................................................................. 3
1.5 Batasan Masalah .................................................................................... 3
1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................ 3
BAB 2 ................................................................................................................. 5
NANOSATELIT DAN ANTENA MONOPOLE DENGAN LOADING COIL.... 5
2.1 Nanosatelit ............................................................................................. 5
2.2 Pengertian dan Parameter – Parameter Antena ....................................... 6
2.3 Antena Monopole .................................................................................. 9
2.4 Antena Monopole dengan Loading coil ................................................ 10
2.5 Space Diversity Antena ........................................................................ 10
BAB 3 ............................................................................................................... 12
METODOLOGI PERANCANGAN ANTENA .................................................. 12
3.1 Spesifikasi Antena ............................................................................... 12
3.2 Alat dan Bahan yang Digunakan .......................................................... 14
3.3 Diagram Alir Perancangan Antena ....................................................... 15
3.4 Perhitungan Dimensi Antena................................................................ 15
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
ix
ix Universitas Indonesia
3.4.1 Perhitungan Dimensi Antena Monopole untuk Downlink pada Aplikasi
Nanosatelit .................................................................................................. 17
3.4.2 Perhitungan Dimensi Antena Monopole untuk Uplink pada Aplikasi
Nanosatelit .................................................................................................. 17
BAB 4 ............................................................................................................... 19
SIMULASI DAN KARAKTERISASI ANTENA .............................................. 19
4.1 Kondisi Simulasi Antena ..................................................................... 19
4.2 Simulasi Rancang Bangun Awal .......................................................... 21
4.2.1 Hasil Simulasi Rancang Bangun Awal Antena Uplink ........................ 22
4.2.2 Hasil Simulasi Rancang Bangun Awal Antena Downlink ................... 22
4.3 Karakterisasi Rancang Bangun Antena ................................................ 24
4.3.1 Karakterisasi Antena Uplink ............................................................... 25
4.3.2 Karakterisasi Antena Downlink .......................................................... 26
4.4 Simulasi Rancang Bangun Akhir ......................................................... 27
4.5 Simulasi Rancang Bangun Akhir Antena dengan Model Satelit ........... 29
BAB 5 ............................................................................................................... 33
HASIL PENGUKURAN DAN ANALISIS ........................................................ 33
5.1 Kondisi Pengukuran Antena ................................................................. 33
5.1.2 Perhitungan Ketinggian Antena .......................................................... 34
5.2 Peralatan yang Digunakan.................................................................... 35
5.2.1 Perangkat Keras (Hardware) .............................................................. 35
5.2.2 Perangkat Lunak (Software) ............................................................... 35
5.3 Pengukuran Port Tunggal ..................................................................... 36
5.3.1 Pengukuran Antena Uplink ................................................................. 36
5.3.2 Pengukuran Antena Downlink ............................................................ 37
5.4 Pengukuran Port Ganda ....................................................................... 39
5.4.1 Pengukuran Pola Radiasi Antena ........................................................ 39
5.4.1.1 Antena Uplink ........................................................................... 40
5.4.1.2 Antena Downlink ...................................................................... 40
5.4.1.3 Hasil Pengukuran Pola Radiasi Antena ...................................... 41
5.4.2 Pengukuran Pola Radiasi Antena dengan Model Nanosatelit .............. 42
5.4.2.1 Antena Uplink ........................................................................... 42
5.4.2.2 Antena Downlink....................................................................... 43
5.4.2.3 Hasil Pengukuran Pola Radiasi Antena dengan Model Nanosatelit
44
5.4.3 Pengukuran Diversity Gain Antena .................................................... 45
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
x
x Universitas Indonesia
5.4.3.1Pengukuran Diversity Gain Antena Uplink ................................... 45
5.4.3.2Hasil Pengukuran Diversity Gain Antena ...................................... 46
5.4.4 Pengukuran Gain Antena ................................................................... 47
5.5 Analisis Perbandingan Hasil Simulasi dengan Hasil Pengukuran ......... 48
5.5.1 Return Loss Antena Uplink dan Downlink .......................................... 48
5.5.2 Diversity Gain Antena Uplink dan Downlink ...................................... 50
5.5.3 Pola Radiasi Antena Uplink dan Downlink ......................................... 50
5.5.3.1 Perbandingan Pola Radiasi Antena Uplink dan Downlink Pada
Isolated Antenna ..................................................................................... 51
5.5.3.2 Perbandingan Pola Radiasi Antena Uplink dan Downlink Dengan
Keadaan On Body Satellite ...................................................................... 53
5.6 Spesifikasi dan Hasil Simulasi dan Pengukuran ................................... 56
5.7 Analisis Kesalahan Umum ................................................................... 57
BAB 6 ............................................................................................................... 58
KESIMPULAN ................................................................................................. 58
DAFTAR REFERENSI ..................................................................................... 59
LAMPIRAN A : Data Hasil Pengukuran Parameter Return Loss........................ 60
LAMPIRAN B : Data Hasil Pengukuran Pola Radiasi ........................................ 64
LAMPIRAN C. Data Hasil Pengukuran Gain ..................................................... 68
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
xi
xi Universitas Indonesia
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Desain Nano Satelit IiNUSAT-01[5] ................................................ 5
Gambar 3. 1 Rancang Bangun Antena untuk Aplikasi Nanosatelit, (a) Antena
Uplink, (b) Antena Downlink. ............................................................................ 14
Gambar 3. 2 Desain Konektor N- Female Pada Software CST 2011. .................. 15
Gambar 3. 3 Diagram Alir Perancangan Antena untuk Aplikasi Nanosatelit
dengan Frekuensi Kerja 145.95 Mhz dan 436.915 MHz. .................................... 16
Gambar 4. 1 Kondisi Simulasi dan Pengukuran Antena (a) Antena Uplink, (b)
Antena Downlink, (c) Antena Uplink pada Nanosatelit, (d) Antena Downlink pada
Nanosatelit, (e) Antena Downlink dan Antena Uplink pada Nanosatelit. ............. 20
Gambar 4. 2 Grafik Return Loss Terhadap Frekuensi Hasil Simulasi Rancang
Bangun Awal Antena Uplink.............................................................................. 22
Gambar 4. 3 Grafik Return Loss Terhadap Frekuensi Hasil Simulasi Rancang
Bangun Awal Antena Downlink. ........................................................................ 23
Gambar 4. 4 Antena Uplink dengan Penambahan Loading coil, (a) Elemen
Vertikal Antena, (b) Loading coil. ...................................................................... 25
Gambar 4. 5 Grafik Frekuensi Terhadap Return Loss Hasil Simulasi Rancang
Bangun Akhir Antena Uplink. ............................................................................ 28
Gambar 4. 6 Grafik Frekuensi Terhadap Return Loss Hasil Simulasi Rancang
Bangun Akhir Antena Downlink. ....................................................................... 29
Gambar 4. 7 Rancang Bangun Antena pada Model Nanosatelit, (a) Antena Uplink,
(b) Antena Downlink. ......................................................................................... 30
Gambar 4. 8 Pola Radiasi Hasil Simulasi, (a) Antena Uplink, (b) Antena
Downlink, (c) Antena Uplink pada Nanosatelit, (d) Antena Downlink pada
Nanosatelit. ........................................................................................................ 31
Gambar 5. 1 Hasil Pengukuran Port Tunggal Antena Uplink, (a) Grafik Return
Loss terhadap Frekuensi, (b)Grafik VSWR dari Network Analyzer. ................... 37
Gambar 5. 2 Hasil Pengukuran Port Tunggal Antena Downlink, (a) Grafik Return
Loss terhadap Frekuensi, (b)Grafik VSWR dari Network Analyzer. ................... 38
Gambar 5. 3 Hasil Pengukuran Pola Radiasi E-Co vs H-Co Antena Uplink dengan
Frekuensi Resonan 145.95 MHz. ....................................................................... 40
Gambar 5. 4 Hasil Pengukuran Pola Radiasi E-Co vs H-Co Antena Downlink
dengan Frekuensi Resonan 436.915 MHz........................................................... 41
Gambar 5. 5 Hasil Pengukuran Pola Radiasi E-Co vs H-Co Antena Uplink pada
Model Nanosatelit dengan Frekuensi Resonan 145.95 MHz. .............................. 43
Gambar 5. 6 Hasil Pengukuran Pola Radiasi E-Co vs H-Co Antena Downlink pada
Model Nanosatelit dengan Frekuensi Resonan 436.915 MHz. ............................ 44
Gambar 5. 7 Metode Pengukuran Gain dengan 3 Antena Referensi. [10]............ 47
Gambar 5. 8 Grafik S11 Hasil Simulasi dan Pengukuran Antena Uplink. ........... 49
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
xii
xii Universitas Indonesia
Gambar 5. 9 Grafik S11 Hasil Simulasi dan Pengukuran Antena Downlink. ...... 49
Gambar 5. 10 Pola Medan E Antena Uplink Hasil Simulasi dengan Hasil
Pengukuran tanpa Model Satelit ......................................................................... 51
Gambar 5. 11 Pola Medan H Antena Uplink Hasil Simulasi dengan Hasil
Pengukuran tanpa Model Satelit ......................................................................... 52
Gambar 5. 12 Pola Medan E Antena Downlink Hasil Simulasi dengan Hasil
Pengukuran tanpa Model Satelit ......................................................................... 52
Gambar 5. 13 Pola Medan H Antena Downlink Hasil Simulasi dengan Hasil
Pengukuran tanpa Model Satelit ......................................................................... 53
Gambar 5. 14 Pola Medan E Antena Uplink Hasil Simulasi dengan Hasil
Pengukuran dengan Model Satelit ...................................................................... 54
Gambar 5. 15 Pola Medan H Antena Uplink Hasil Simulasi dengan Hasil
Pengukuran dengan Model Satelit ...................................................................... 54
Gambar 5. 16 Pola Medan E Antena Downlink Hasil Simulasi dengan Hasil
Pengukuran dengan Model Satelit ...................................................................... 55
Gambar 5. 17 Pola Medan H Antena Downlink Hasil Simulasi dengan Hasil
Pengukuran dengan Model Satelit ...................................................................... 56
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
xiii
xiii Universitas Indonesia
DAFTAR TABEL
Tabel 3. 1 Spesifikasi Parameter Kerja Rancang Bangun Antena Untuk Aplikasi
Nanosatelit. ........................................................................................................ 12
Tabel 4. 1 Parameter Awal Rancang Bangun Antena Uplink dan Downlink untuk
Aplikasi Nanosatelit. .......................................................................................... 21
Tabel 4. 2 Parameter Akhir Rancang Bangun Antena Uplink dan Downlink untuk
Aplikasi Nanosatelit. .......................................................................................... 27
Tabel 5. 1 Hasil Pengukuran Port Tunggal ......................................................... 39
Tabel 5. 2 Hasil Pengukuran Pola Radiasi Antena Tanpa Model Satelit. ............. 41
Tabel 5. 3 Hasil Pengukuran Pola Radiasi.Antena dengan Model Nanosatelit. ... 44
Tabel 5. 4 Hasil Pengukuran Pola Radiasi.Antena dengan Model Nanosatelit. ... 46
Tabel 5. 5 Hasil Simulasi dan Hasil Pengukuran Return Loss (S11) ................... 50
Tabel 5. 6 Perbandingan Spesifikasi Awal Antena dengan Hasil Simulasi dan
Pengukuran ........................................................................................................ 56
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
1 Universitas Indonesia
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sistem komunikasi secara umum terbagi menjadi dua yaitu sistem
komunikasi terestrial dan sistem komunikasi satelit. Kedua sistem komunikasi ini
sama - sama memiliki dasar transmisi nirkabel yang artinya sistem komunikasi
terjadi tanpa menggunakan kabel . Sistem komunikasi terestrial saat ini
berkembang dengan pesat, akan tetapi sistem komunikasi terestrial memiliki
keterbatasan yang dapat dipenuhi oleh sistem komunikasi satelit. Oleh karena itu
sistem komunikasi satelit juga terus dikembangkan. Sistem transmisi nirkabel
tidak akan lepas dari antena sebagai media penghubung antar sistem tersebut.
Berkembangnya sistem komunikasi satelit terutama pada space segment terjadi
dalam bentuk minimalisasi dimensi fisik satelit secara umum. Secara tidak
langsung dibutuhkan pula antena yang dimensi dan karakteristiknya sesuai dengan
dimensi dan karakteristik satelit tersebut.
Perkembangan sistem komunikasi satelit secara spesifik dapat dilihat dari
ukuran fisik satelit. Dimana terdapat satelit kecil yang terbagi menjadi minisatelit
dengan massa 100 – 1000 kg, kemudian mikrosatelit yang memiliki massa 10 –
100 kg dan nanosatelit dengan massa kurang dari 10 kg. Disamping itu, terdapat
berbagai jenis orbit satelit, diantaranya adalah LEO (Low Earth Orbits) yang
memiliki jarak orbit sekitar 160 km diatas bumi, MEO (Medium Earth Orbits)
yang berjarak dari bumi lebih besar dari jarak LEO tetapi kurang dari GEO, GEO
(Geosynchronous Orbits) dimana pergerakan satelit mengikuti rotasi bumi dengan
jarak sekitar 35.786 km dari bumi, dan Sun-Synchronous Orbits dimana satelit
melewati satu bagian permukaan bumi yang sama setiap harinya.[1]
Berbagai jenis antena telah diaplikasikan pada satelit, diantaranya adalah
antena dipole pada SATCOM, antena loop pada ION-F [2], dan penelitian
mengenai antena Quadrifilar Helical yang dapat dijadikan antena dalam sistem
komunikasi satelit [3]. Dan pada penelitian ini, dipilih antena kawat monopole
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
2
Universitas Indonesia
seperti pada satelit KUBESat dan KUTESat yang merupakan jenis pikosatelit [4].
Antena monopole lebih dipilih dibandingkan dengan jenis antena lainnya seperti
antena mikrostrip yang memiliki pola radiasi directional dan antena loop yang
sulit untuk impedance matching sehingga lebih cocok untuk dijadikan antena
penerima saja, karena karakteristiknya yang omnidirectional sesuai dengan orbit
dari nanosatelit ini yaitu Sun-Synchronous Orbit.
Antena kawat monopole merupakan salah satu jenis antena yang dapat
diaplikasikan dalam sistem komunikasi satelit karena bentuknya yang sederhana
sehingga hemat ruang dan karakteristik pola radiasinya yang omnidirectional.
Antena jenis ini relatif mudah dalam pembuatan serta banyak teknik modifikasi
yang dapat dilakukan untuk mendapatkan karakteristik antena yang diinginkan.
Satelit dimana antena akan dipasang merupakan jenis nanosatelit yang
memiliki ukuran sekitar 32x34 cm untuk setiap sisi dengan bentuk segi enam.
Saat akan diluncurkan satelit ditempatkan dalam sebuah kotak peluncuran yang
memiliki ukuran sekitar 80x80 cm untuk setiap sisi, oleh karena itu dilakukan
pengurangan dimensi dari antena agar satelit dan antena bisa diluncurkan ke ruang
angkasa. Pada penelitian ini dipilih metode pembebanan coil yaitu membuat
sebagian dari badan antena menjadi bentuk coil sehingga dimensi antena menjadi
lebih kecil. Metode ini dipilih karena penerapannya mudah dan sederhana.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas maka dapat dirumuskan beberapa
permasalahan, yaitu :
1. Bagaimana merancang antena Monopole dengan proses minimalisasi
dimensi pada frekuensi VHF 145.95 MHz dan tanpa minimalisasi pada
frekuensi UHF 436.915 MHz?
2. Bagaimana pengaruh coil loaded pada frekuensi antena uplink?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian adalah rancang bangun dua buah antena kawat
Monopole yang masing – masing berfungsi sebagai antena uplink dengan
frekuensi kerja 145.95 MHz dan antena downlink dengan frekuensi kerja 436.915
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
3
Universitas Indonesia
MHz. dimana pada frekuensi UHF dilakukan minimalisasi dimensi antena
menggunakan metode coil loaded pada sebagian dari badan antena sehingga
dimensi panjangnya kurang dari 40 cm. Hal ini dikarenakan terbatasnya dimensi
dari kotak peluncur dari nanosatelit.
1.4 Manfaat Penulisan
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut :
1. Mengetahui cara mendesain antena dengan teknik coil untuk pengurangan
dimensi antena.
2. Mengetahui hubungan coil pada antena terhadap parameter S11.
1.5 Batasan Masalah
Agar pembahasan menjadi lebih terarah maka pembahasan akan dibatasi
sebagai berikut :
1. Parameter antena yang menjadi perhatian utama adalah dimensi antena.
2. Karakteristik antena seperti pola radiasi juga diperhitungkan.
1.6 Sistematika Penulisan
Penulisan penelitian ini disajikan dengan sistematika penulisan sebagai berikut
:
Bab 1 Pendahuluan
Bagian ini terdiri dari latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan
penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah serta sistematika penulisan.
Bab 2 Landasan Teori
Bagian ini berisi tentang teori – teori dasar yang digunakan pada
perancangan antena yaitu mengenai antena Monopole, parameter umum antena,
teknik coil pada antena Monopole, serta mengenai nano satelit dan spesifikasinya.
Bab 3 Metodologi Perancangan Antena
Bagian ini berisi mengenai penjelasan perancangan dari kedua antena,
bahan dan perlengkapan yang digunakan serta dimensi dari antena tersebut.
Prosedur perancangan antena juga akan dijelaskan pada subbab ini.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
4
Universitas Indonesia
Bab 4 Simulasi Dan Karakterisasi Antena
Bagian ini berisi pengaplikasian dari desain yang telah dirancang ke dalam
simulator antena yaitu CST 2011 dan proses karakterisasi yang dilakukan
sehingga diperoleh desain antena yang paling optimal.
Bab 5 Hasil Pengukuran Dan Analisis
Bagian ini berisi hasil dari pengukuran antena yang telah difabrikasi serta
analisis perbandingannya dengan hasil simulasi.
Bab 6 Kesimpulan
Bagian ini membahas mengenai kesimpulan.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
5 Universitas Indonesia
BAB 2
NANOSATELIT DAN ANTENA MONOPOLE DENGAN LOADING COIL
2.1 Nanosatelit
Merupakan salah satu jenis satelit kecil yang memiliki berat kurang dari
10 kg. Memiliki fungsionalitas yang sama seperti satelit – satelit besar pada
umunya, yang menjadi perbedaan terletak pada masa hidup satelit. Nano satelit
yang bernama IiNUSAT-01 merupakan nanosatelit buatan mahasiswa –
mahasiswa Indonesia dari berbagai perguruan tinggi negeri. Satelit ini dibuat
dengan tujuan sebagai media pembelajaran bagi mahasiswa dalam bidang
teknologi satelit, disamping itu satelit ini diharapkan dapat menjadi alat bantu
komunikasi darurat saat terjadi bencana. Berikut merupakan desain dari nano
satelit yang berbentuk heksagonal :
Gambar 2. 1 Desain Nano Satelit IiNUSAT-01[5]
Jenis orbit dari Nano Satelit IiNUSAT-01 adalah Sun- Synchronous Orbit.
Orbit ini memungkinkan satelit untuk melewati satu bagian permukaan bumi di
waktu yang sama setiap harinya. Dikarenakan terdapat 365 hari dalam setahun
dan 360 derajat dalam sebuah lingkaran, satelit tersebut harus menggeser orbitnya
sebanyak kurang lebih 1 derajat per hari. Satelit-satelit tersebut mengorbit pada
ketinggian 700 sampai 800 km. Satelit-satelit tersebut memanfaatkan bentuk
Bumi yang tidak sepenuhnya bulat (Bumi agak menonjol di bagian tengah,
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
6
Universitas Indonesia
tonjolan di sekitar khatulistiwa ini menimbulkan adanya tambahan gravitasi yang
bekerja pada satelit. Hal ini menyebabkan timbulnya perubahan pada lintasan
orbit satelit tersebut. Lintasan orbit ini digunakan oleh satelit yang memerlukan
paparan cahaya matahari yang konstan. Jenis satelit yang mengambil gambar
Bumi bekerja paling baik ketika dipaparkan dengan cahaya matahari yang terang,
sedangkan jenis satelit yang mengukur radiasi gelombang panjang bekerja paling
baik di dalam kegelapan total.[1]
2.2 Pengertian dan Parameter – Parameter Antena
Berdasarkan Antenna Research from Miller & Beasley, 2002, antena
merupakan elemen rangkaian yang merubah bentuk gelombang terbimbing pada
saluran kabel (Tx) ke dalam gelombang ruang bebas dan menangkap semua
gelombang elektromagnetik, dan sebaliknya-Rx. Sedangkan pengertian antena
berdasarkan IEEE oleh Stutzman & Thiele, antena merupakan bagian dari sistem
pengiriman maupun penerimaan yang dirancang untuk meradiasi atau menangkap
gelombang elektromagnetik. Berikut merupakan beberapa parameter antena yang
dapat menunjukkan performa kerja dari antena tersebut.
a. Frekuensi Kerja
Merupakan suatu ukuran mengenai seberapa cepat suatu gelombang
berosilasi. Pada antena, parameter frekuensi menunjukkan kemampuan
kerja dari antena. Frekuensi kerja (f) antena berkaitan dengan panjang
gelombang antena tersebut (λ) dan juga kecepatan cahaya di udara (c)
yang dapat dilihat pada persamaan (2.1).
C = f*λ [6](2.1)
b. Bandwidth
Merupakan lebar frekuensi yang merupakan performa kerja antena yang
bergantung pada suatu karakteristik yang ditentukan oleh standar tertentu.
Hal ini menghasilkan berbagai cara untuk mengetahui bandwidth dari
suatu antena. Diantaranya adalah pattern bandwidth dan impedance
bandwidth, pattern bandwith terkait dengan gain, side lobe level,
beamwidth, polarisasi dan arah beam sedangkan impedance bandwidth
terkait dengan input impedance dan efisiensi radiasi[6].
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
7
Universitas Indonesia
c. Pola Radiasi
Merupakan fungsi matematis atau representasi grafik dari sifat radasi
antena sebagai fungsi koordinat ruang. Jenis – jenis pola radiasi antara lain
adalah isotropis, directional, dan omnidirectional. Pola radiasi isotropis
merupakan pola radiasi ideal saat antena secara hipotesa memiliki radiasi
yang besarnya sama pada semua arah. Pola radiasi directional memiliki
sifat meradiasi atau menerima gelombang elektromagnetik lebih efektif
pada suatu arah dibandingkan arah yang lain. Dan pola radiasi
omnidirctional merupakan jenis pola radiasi yang memiliki pola
nondirectional pada bidang azimuth dan pola directional pada bidang
tegak lurusnya (elevation)[6].
d. Directivity
Merupakan rasio antara intensitas radiasi pada suatu arah terhadap
intensitas radiasi rata – rata pada semua arah. Intensitas radiasi rata – rata
sama dengan total daya radiasi antena dibagi dengan 4π.
ad
U
U
UD
r0 P
4 [6](2.2)
e. Gain
Gain dari suatu antena berkaitan dengan directivity dari antena tersebut.
Absolute gain adalah rasio dari intensitas pada arah tertentu
terhadapintensitas radiasi yang dihasilkan jika daya yang diterima oleh
antena yang beradiasi secara isotropis. Dan relative gain adalah rasio dari
daya gain pada arah tertentu terhadap daya gain pada antena referensi pada
arah referensi. [6]
f. Polarisasi
Merupakan polarisasi dari gelombang yang ditransmisikan oleh antena
pada arah tertentu. Jika arah tidak terdefinisi, polarisasi dilihat pada arah
maksimum gain. Terdapat tiga jenis polarisasi yaitu linear, circular dan
eliptical. Pada polarisasi linear, gelombang terpolarisasi secara linear pada
titik tertentu di udara jika vektor medan elektrik pada titik tersebut selalu
berorientasi disepanjang garis lurus yang sama pada setiap waktu. Pada
polarisasi sirkular, pada titik teretentu di udara jika vektor medan elektrik
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
8
Universitas Indonesia
pada titik tersebut membentuk lingkaran berdasarkan fungsi waktu. Dan
pada polarisasi elips, jika ujung dari vektor medan elektrik ataupun
magnetik membentuk lokus elips di udara. [6]
g. Radial atau Kaki Antena
Untuk jenis antena vertikal yang tertanam pada bidang pentanahan dimana
pencatuan dilakukan secara langsung pada dasar antena, agar memperoleh
pentanahan yang sempurna, tegangan (potensial) terhadap pentanahan
harus bernilai nol pada sisi dari titik pencatuan yang terhubung langsung
dengan bidang pentanahannya yang berarti bahwa keseluruhan tegangan
dari sumber dikirimkan semuanya ke antena. Pada kondisi yang sempurna,
bidang pentanahan memiliki nilai resistansi dan reaktansi nol, tidak ada
perbedaan tegangan seberapa besarpun arus yang mengalir dan juga tidak
ada rugi - rugi.Akan tetapi pada kenyataannya tidak adak bidang
pentanahan yang sempurna, terdapat rugi - rugi dan perbedaan tegangan
yang disebabkan arus pada bidang pentanahan disekitar antena. Langkah
pendekatan yang dapat dilakukan diantaranya adalah menambahkan plat
logam atau sejumlah radial pada permukaan bidang pentanahan untuk
mengurangi resitansi dan impedansi pentanahan. Lebih banyak metal yang
ditambahkan, makin baik pula bidang pentanahan yang dihasilkan dan
semakin efisien performa kerja antena.
Pada antena vertikal yang tertanam diatas bidang pentanahan,
antena dicatu pada dasar elemen vertikal, radial tidak terhubung secara
langsung dengan bidang pentanahan. Pada keadaan ini, akan terdapat arus
yang mengalir pada radial dan pada titik pencatu, arus pada elemen
vertikal akan diseimbangkan oleh arus yang mengalir pada seluruh radial.
Ini tetap tidak menghasilkan antena yang seimbang karena arusnya tidak
simetris disekitar titik pencatuan. Pada kenyataannya arus mengalir secara
vertikal pada elemen vertikal dan secara horizontal pada radial.
Dikarenakan adanya arus yang mengalir pada radial, radial akan meradiasi,
akan tetapi radiasi ini akan diminimalisasi untuk menjaga karakteristik
yang diinginkan dari antena vertikal. Cara yang dapat dilakukan untuk
mengurangi radiasi adalah dengan menyusun radial secara simetris
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
9
Universitas Indonesia
terhadap dasar vertikal. Untuk radial yang simetris, arus yang mengalir
pada setiap radial memiliki arah yang berlawanan dengan arus pada radial
yang berlawanan dengannya dan radiasi total pada bidang horizontal akan
lenyap sehingga radial akan memiliki efek yang sedikit terhadap radiasi
sudut rendah (low angle radiation).[7]
2.3 Antena Monopole
Antena monopole merupakan salah satu jenis antena kawat yang terbentuk
dengan cara mengganti atau menghilangkan setengah dari antena dipole dengan
bidang pentanahan (ground plane) pada penempatan yang tepat sesuai dengan
setengan sisa antenanya. Jika bidang pentanahannya cukup besar, antena
monopole akan bekerja seperti antena dipole yang mana pantulan pada bidang
pentanahan akan menggantikan fungsi dari setengah antena dipole yang
dihilangkan tersebut. Oleh karena hal ini, antena monopole dikenal juga sebagai
antena dipole dengan seperempat panjang gelombang (1/4 λ).
Antena monopole biasanya memiliki bentuk geometri yang terdiri dari
elemen vertikal berbentuk silinder yang berada pada bagian tengah dari bidang
pentanahan yang menjadi penghantar (konduktor) sempurna di dalam ruang bebas
(free space). Bentuk antena seperti ini memiliki karakteristik pola radiasi yang
seragam pada arah azimuth yang biasa dikenal dengan jenis pola radiasi
omnidirectional.
Antena monopole merupakan antena yang paling banyak digunakan untuk
sistem komunikasi wireless mobile dengan karakteristik broadband dan konstruksi
yang sederhana yang biasa digunakan pada antena untuk peralatan portable.
Panjang elektrik dari antena behubungan langsung dengan frekuensi resonannya
dan berpengaruh terhadap efisiensi radiasi dan karakteristik gain.
Dimensi dari antena monopole merupakan ¼ dari panjang gelombangnya,
dimana rumus mencari panjang gelombang adalah :
λ = C / f (2.3)
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
10
Universitas Indonesia
maka untuk menghitung panjang (l) dari antena monopole dapat digunakan
persamaan berikut :
l = 4 C / f (2.4)
2.4 Antena Monopole dengan Loading coil
Antena monopole dengan modifikasi loading coil berpengaruh terhadap
perubahan frekuensi resonan frekuensi tersebut. Hubungan antara loading coil
dengan frekuensi resonan dari antena monopole dapat dilihat dari persamaan (2.5)
dan (2.6) berikut.
LCf
LCf
LC
2
1
12
1
[9](2.5)
Zd
NdL
4018
22
[9](2.6)
2.5 Space Diversity Antena
Space diversity merupakan metode yang digunakan dengan memanfaatkan
lebih dari satu antena dalam suatu sistem transmisi. Pada space diversity, terdapat
koefisien yang berpengaruh terhadap kualitas dari sistem transmisi tersebut, yaitu
diversity gain yang nilainya dipengaruhi oleh nilai correlation. Diversity gain
merupakan konsep yang didefinisikan oleh Hodge [1978] untuk sistem
komunikasi bumi dan satelit yang melibatkan dua antena pada jarak tertentu yang
beroperasi pada mode diversity [9]. Correlation yang paling baik bernilai 0 dan
diversity gain yang paling baik bernilai 10. Berikut persamaan untuk menghitung
nilai correlation dan diversity gain.
2
12
2
22
2
21
2
11
2
22211211
11 SSSS
SSSS
env
[10](2.7)
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
11
Universitas Indonesia
envDG 110 [10](2.8)
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
12 Universitas Indonesia
BAB 3
METODOLOGI PERANCANGAN ANTENA
3.1 Spesifikasi Antena
Pada skrispsi ini dibuat rancang bangun dari dua antena yang akan
digunakan pada aplikasi nanosatelit dengan frekuensi kerja termasuk kedalam
Ultra High Frequency (UHF) dan Very High Frequency (VHF). Masing – masing
antena bekerja pada frekuensi berbeda dan fungsi yang berbeda pula. Antena
pertama berfungsi sebagai antena downlink yang fungsinya mengirimkan sinyal
dari satelit ke bumi (ground station), memiliki frekuensi kerja 436.915 MHz
sedangkan antena kedua berfungsi sebagai antena uplink yang bertugas menerima
sinyal yang dikirimkan dari ground station, memiliki frekuensi kerja 145.95 MHz.
Spesifikasi rancang bangun antena monopole dapat dilihat pada tabel 3.1.
Pemilihan frekuensi UHF dan VHF sebagai frekuensi kerja dari
nanosatelit antara lain adalah desain antena yang dihasilkan berupa
omnidirectional, tingkat penyerapan udara terhadap gelombang UHF dan VHF
rendah, gelombang ini mampu mengirimkan data sebesar 1.2 kBps, dan juga pita
gelombang ini telah banyak diaplikasikan dalam sistem komunikasi satelit.
Antena yang akan digunakan pada aplikasi nanosatelit ini berupa antena monopole
yang memiliki karakteristik omnidirectional, low-profile, polarisasi linear serta
kemudahan tuning setelah proses fabrikasi.
Tabel 3. 1 Spesifikasi Parameter Kerja Rancang Bangun Antena Untuk Aplikasi
Nanosatelit.
Antena Parameter Antena Nilai
Antena Uplink Frekuensi Bawah 145.945 MHz
Frekuensi Atas 145.955 MHz
Frekuensi Tengah 145.950 MHz
Bandwidth 10 kHz
Polarisasi Linear
Gain 0 dB
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
13
Universitas Indonesia
Antena Downlink Frekuensi Bawah 436.900 MHz
Frekuensi Atas 436.930 MHz
Frekuensi Tengah 436.915 MHz
Bandwidth 30 kHz
Polarisasi Linear
Gain 0 dB
Terdapat perbedaan rancang bangun antara antena uplink dengan antena
downlink untuk aplikasi nanosatelit ini. Dimensi fisik dari antena monopole yang
memiliki karakteristik panjang elemen vertikal adalah sebesar seperempat lambda,
diperoleh dari persamaan (2.4). Adanya keterbatasan pada ukuran dari nanosatelit
menyebabkan dimensi fisik dari antena harus menyesuaikan dengan spesifikasi
dari ukuran nanosatelit, oleh karena itu pada skripsi ini antena uplink yang
memiliki frekuensi lebih rendah sehingga memiliki dimensi fisik yang lebih besar
dibandingkan antena downlink perlu dimodifikasi dengan tujuan minimalisasi dari
dimensi fisik antena tersebut. Bentuk modifikasi yang dilakukan pada rancang
bangun antena uplink untuk aplikasi nanosatelit adalah dengan penambahan
loading coil sehingga dimensi fisik dari antena dapat dikurangi. Dipilih metode
loading coil untuk minimalisasi dimensi dari antena monopole karena
keunggulannya dalam kesederhanaan proses fabrikasi dan tetap dapat
dipertahankan karakteristik dasar dari antena monopole seperti omnidirectional
dan polarisasi linear. Rancang bangun dari antena downlik dan antena uplink
dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
14
Universitas Indonesia
(a) (b)
Gambar 3. 1 Rancang Bangun Antena untuk Aplikasi Nanosatelit, (a) Antena
Uplink, (b) Antena Downlink.
3.2 Alat dan Bahan yang Digunakan
Alat dan bahan yang digunakan pada saat merancang dan menyimulasikan
antena monopole ini meliputi perangkat lunak simulator, bahan kawat antena,
model dari satelit, serta konektor dari antena.
a. Simulator Antena
Simulator antena termasuk dalam perangkat lunak yang digunakan dalam
mendesain dan menyimulasikan antena. Dilakukan tahapan simulasi agar
diperoleh gambaran dari performa kerja antena yang dirancang sehingga
kemudian antena tersebut dapat difabrikasi. Simulator yang digunakan
adalah Computer Simulation Technology (CST) 2011.
b. Bahan Kawat Antena
Antena monopole ini didesain menggunakan material PEC (Perfect
Electric Conductor) dengan diameter 2mm.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
15
Universitas Indonesia
Pada simulator dirancang pula permodelan dari nanosatelit sehingga dapat
dilihat performa antena setelah diletakkan pada model nanosatelit tersebut.
Model satelit terbuat dari alumunium yang memiliki ketebalan 0.5mm dan
ukuran fisik yaitu tinggi 34cm dan lebar 17cm.
c. Konektor Antena
Dirancang pula konektor antena pada simulator CST 2011 dengan jenis n-
female connector yang memiliki karakteristik impedansi sebesar 50 Ohm.
3.3 Diagram Alir Perancangan Antena
Skema proses dari perancangan antena untuk aplikasi nanosatelit ini dapat
dilihat pada diagram alir yang ditunjukkan pada Gambar 3.3.
3.4 Perhitungan Dimensi Antena
Elemen vertikal dari suatu antena monopole menjadi parameter utama
yang menentukan frekuensi resonan dari antena tersebut. Saluran transmisi
memiliki impedansi sebesar 50 Ohm sehingga konektor yang digunakan sebagai
pencatu antena monopole harus didesain sehingga memiliki nilai impedansi yang
sama atau paling tidak mendekati 50 Ohm sehingga diperoleh kondisi matching.
Desain dari konektor yang digunakan adalah konektor N female, dapat dilihat
pada Gambar 3.2, yang memiliki nilai impedansi 49.55 Ohm yang diketahui dari
perhitungan impedansi saluran pada software CST 2011.
Gambar 3. 2 Desain Konektor N- Female Pada Software CST 2011.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
16
Universitas Indonesia
Gambar 3. 3 Diagram Alir Perancangan Antena untuk Aplikasi Nanosatelit
dengan Frekuensi Kerja 145.95 Mhz dan 436.915 MHz.
MULAI
Menentukan spesifikasi
dari antena (frekuensi,
bandwidth, return loss,
dan VSWR)
Menghitung dimensi
elemen vertikal dari
kedua antena, uplink
dan downlink
Dimensi antena
sudah sesuai
dengan dimensi
nanosatelit
(<40cm)?
Simulasi antena
menggunakan software
CST 2011
Rancang ulang
antena dengan
menambahkan
loading coil
RL ≤ -10dB pada
frekuensi resonan
yang diinginkan ?
Mengatur
kembali elemen
vertikal dari
antena
A
Simulasi pola
radiasi dan
polarisasi antena
Simulasi antena
pada model
nanosatelit
Melihat pola radiasi
dan polarisasi dua
antena
SELESAI
A B
B
Tidak
Ya
Tidak
Ya
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
17
Universitas Indonesia
3.4.1 Perhitungan Dimensi Antena Monopole untuk Downlink pada Aplikasi
Nanosatelit
Dengan menggunakan persamaan (2.3) dapat dihitung panjang gelombang
dari antena monopole, besar dari panjang gelombang dipengaruhi langsung oleh
frekuensi resonan dari antena. Perhitungan untuk panjang gelombang dari antena
downlink adalah sebagai berikut.
mx
x6866.0
1036915.4
103
8
8
Panjang elemen vertikal dari antena monopole adalah seperempat dari panjang
gelombang antena tersebut.
4
l
4
6866.0 m
cm
m
165.17
17165.0
Maka panjang dari elemen vertikal untuk antena downlink untuk aplikasi
nanosatelit adalah 17.165 cm.
3.4.2 Perhitungan Dimensi Antena Monopole untuk Uplink pada Aplikasi
Nanosatelit
Seperti perhitungan pada antena downlink, untuk mengetahui panjang
elemen vertikal dari antena uplink dilakukan metode yang sama. Berikuta
perhitungan untuk panjang gelombang dari antena downlink.
mx
x0555.2
104595.1
103
8
8
Panjang elemen vertikal dari antena monopole adalah seperempat dari panjang
gelombang antena tersebut.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
18
Universitas Indonesia
4
l
4
055.2 m
cm
m
375.51
51375.0
Maka panjang dari elemen vertikal untuk antena downlink untuk aplikasi
nanosatelit adalah 51.375 cm. Adanya keterbatasan pada ukuran dari nanosatelit
maka dilakukan modifikasi pada elemen vertikal tersebut dengan tujuan
mengurangi total dari elemen vertikal. Metode yang dilakukan adalah dengan
penambahan coil pada sebagian elemen vertikal.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
19 Universitas Indonesia
BAB 4
SIMULASI DAN KARAKTERISASI ANTENA
4.1 Kondisi Simulasi Antena
Pengaruh keberadaan nanosatelit terhadap performa kerja antena akan
dibandingkan dengan performa kerja antena tersebut tanpa adanya nanosatelit,
oleh karena itu akan disimulasikan antena tanpa adanya model nanosatelit dan
antena yang diletakkan pada model nanosatelit. Terdapat dua jenis antena, uplink
dan downlink, maka terdapat lima jenis kombinasi kondisi simulasi antena yang
dapat dilihat pada Gambar 4.1. Kondisi – kondisi tersebut juga berlaku pada saat
pengukuran antena yang telah difabrikasi.
(a) (b)
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
20
Universitas Indonesia
(c) (d)
(e)
Gambar 4. 1 Kondisi Simulasi dan Pengukuran Antena (a) Antena Uplink, (b)
Antena Downlink, (c) Antena Uplink pada Nanosatelit, (d) Antena Downlink pada
Nanosatelit, (e) Antena Downlink dan Antena Uplink pada Nanosatelit.
Berikut merupakan penjelasan dari kelima kondisi diatas.
a. Kondisi pertama adalah simulasi dari performa kerja antena uplink dengan
kondisi ruang disekeliling antena merupakan udara terbuka.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
21
Universitas Indonesia
b. Kondisi kedua adalah simulasi dari antena downlink dengan kondisi batas
yang diberlakukan sama seperti pada antena uplink.
c. Kondisi ketiga adalah simulasi dari antena uplink saat diletakkan pada
model nanosatelit. Pada kondisi ini, ukuran dari nanosatelit dibuat sesuai
dengan dimensi asli dari nanosatelit. Karena digunakan dua buah antena
yang berfungsi sebaga space diversity, jarak dari kedua antena juga
disimulasikan sama seperti pada kondisi sebenarnya.
d. Kondisi keempat dilakukan pada antena downlink saat diletakkan pada
model nanosatelit dengan kondisi yang sama yang diberlakukan seperti
pada kondisi ketiga.
e. Kondisi kelima dilakukan pada antena downlink dan uplink saat kedua
jenis antena tersebut diletakkan pada model satelit. Parameter yang ingin
diketahui adalah diversity gain sebagai acuan dari coverage dari antena
dan pola radiasi dari antena – antena tersebut.
4.2 Simulasi Rancang Bangun Awal
Parameter awal dari rancang bangun antena uplink dan downlink untuk
aplikasi nanosatelit dapat dilihat pada Tabel 4.1 berikut.
Tabel 4. 1 Parameter Awal Rancang Bangun Antena Uplink dan Downlink untuk
Aplikasi Nanosatelit.
Parameter Antena Nilai
Elemen Vertikal Uplink 51.387 cm
Downlink 17.175cm
Konektor Uplink N- female
Downlink N- female
Nilai dari parameter antena diperoleh dari hasil perhitungan dan
perancangan antena seperti telah dijelaskan pada Bab 3. Dengan beberapa kondisi
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
22
Universitas Indonesia
yang telah disebutkan sebelumya, antena kemudian disimulasikan untuk
mengetahui parameter kerja dari antena tersebut. Berdasarkan hasil simulasi
rancang bangun antena awal, ternyata diperlukan karakterisasi dari parameter
antena untuk memperoleh spesifikasi yang diinginkan dari antena yang telah
dirancang.
4.2.1 Hasil Simulasi Rancang Bangun Awal Antena Uplink
Hasil simulasi rancang bangun awal antena uplink dapat dilihat dari grafik
return loss yang terdapat pada Gambar 4.2. Berdasarkan grafik tersebut, terlihat
bahwa antena uplink belum beresonansi pada frekuensi kerja yang diharapkan
pada spesifikasi antena, selain itu spesifikasi dimensi antena yang diharapkan
belum terpenuhi. Maka dilakukan karakterisasi pada parameter antena untuk
dapat memenuhi spesifikasi yang diinginkan. Parameter dari antena yang dapat
dikarakterisasi adalah mengubah panjang dari elemen vertikal serta menambahkan
loading coil pada elemen vertikal tersebut.
Gambar 4. 2 Grafik Return Loss Terhadap Frekuensi Hasil Simulasi Rancang
Bangun Awal Antena Uplink.
4.2.2 Hasil Simulasi Rancang Bangun Awal Antena Downlink
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
23
Universitas Indonesia
Hasil simulasi rancang bangun awal dari antena downlink berupa
parameter return loss atau dikenal dengan S11 dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Berdasarkan grafik return loss tersebut dapat diketahui frekuensi resonan dari
rancang bangun antena.
Gambar 4. 3 Grafik Return Loss Terhadap Frekuensi Hasil Simulasi Rancang
Bangun Awal Antena Downlink.
Terlihat pada Gambar 4.3 bahwa antena bekerja pada frekuensi tengah 593
MHz pada batas RL ≤ -10dB. Hal ini menunjukkan bahwa performa kerja antena
belum sesuai dengan spesifikasi antena yang diharapkan. Oleh karenanya
dilakukan karakterisasi untuk memenuhi spesifikasi kerja yang diinginkan.
Parameter dari antena downlink yang dapat dikarakterisasi adalah dengan
mengubah panjang dari elemen vertikal antena dan dengan penambahan radial
pada antena tersebut.
Simulasi rancang bangun awal pada kedua antena berdasarkan hasil
perhitungan menunjukkan hasil yang tidak sesuai dengan spesifikasi kerja yang
diinginkan. Pada antena uplink dan downlink, grafik return loss terhadap frekuensi
menunjukkan frekuensi kerja dari antena yang lebih tinggi dari spesifikasi
frekuensi kerja yand diinginkan. Agar spesifikasi kerja dari antena dapat
terpenuhi, pada antena downlink, panjang elemen vertikal pada antena harus
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
24
Universitas Indonesia
ditambahkan agar frekuensi kerja dapat menjadi lebih rendah. Sedangkan untuk
antena uplink, dapat dilakukan beberapa metode untuk membuat frekuensi kerja
antena menjadi lebih rendah, yaitu dengan mengurangi bagian lurus dari elemen
vertikal, mengurangi panjang dari kaki radial atau dengan mengubah parameter
dari loading coil seperti mengurangi jumlah putaran coil, memperkecil diameter
dari putaran coil atau memperbesar jarak antar putaran coil. Hasil simulasi tidak
sesuai dengan hasil perhitungan disebabkan karena pada saat perhitungan elemen
vertikal antena, diameter antena tidak diikut sertakan serta nilai konduktivitas
elektrik dari bahan konduktor sebagai elemen peradiasi juga tidak diperhitungkan.
4.3 Karakterisasi Rancang Bangun Antena
Karakterisasi dari rancang bangun antena dilakukan agar performa kerja
antena hasil simulasi dapat memenuhi spesifikasi antena seperti yang diinginkan.
Tujuan dari karakterisasi antena adalah untuk mengetahui pengaruh dari
perubahan parameter antena terhadap performa kerja antena sehingga dapat
diperoleh nilai dari parameter antena yang menghasilkan performa kerja dari
antena yang paling optimal.
Sesuai dengan persamaan (2.1) dan persamaan (2.2), semakin panjang
dimensi fisik dari antena maka panjang gelombang antena tersebut akan semakin
besar yang berarti frekuensi resonannya akan menjadi lebih rendah, begitupun
sebaliknya jika panjang dimensi fisik dari antena dikurangi maka panjang
gelombang dari antena tersebut akan semakin kecil sehingga frekuensi resonan
antena menjadi lebih tinggi. Hal tersebut berlaku untuk antena monopole dengan
elemen vertikal berupa kawat lurus sebagai elemen peradiasi, sedangkan untuk
antena uplink yang memiliki coil loading, parameter – parameter lain yang
terdapat dicoil juga dapat mempengaruhi frekuensi resonan dari antena seperti
terdapat pada persamaan 2.. Parameter – parameter pada antena uplink dengan
loading coil akan dibahas lebih lanjut pada karakterisasi antena uplink.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
25
Universitas Indonesia
4.3.1 Karakterisasi Antena Uplink
Penambahan loading coil pada antena uplink menyebabkan bertambahnya
parameter antena yang dapat dikarakterisasi untuk memperoleh performa kerja
antena hasil simulasi seperti yang diinginkan. Gambar 4.4 memberikan rancang
bangun dari antena uplink yang telah diberikan loading coil beserta parameter –
parameternya.
(a) (b)
Gambar 4. 4 Antena Uplink dengan Penambahan Loading coil, (a) Elemen
Vertikal Antena, (b) Loading coil.
Parameter – parameter antena yang dapat dikarakterisasi yaitu jumlah
putaran coil (N), jari – jari putaran coil (r), jarak antar putaran coil (d), serta
panjang elemen vertical atau bagian antena monopole yang berupa kawat lurus.
Berdasarkan simulasi dari karakterisasi parameter – parameter antena yang telah
dilakukan, diketahui bahwa setiap parameter – parameter tersebut memiliki
pengaruh terhadap frekuensi resonan dari antena. Ketika diperoleh simulasi antena
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
26
Universitas Indonesia
dengan frekuensi kerja yang sesuai, nilai dari return loss atau S11 tidak lebih
besar dari -10 dB, hal ini berarti bahwa keadaan matching dari antena kurang
terpenuhi. Oleh karena itu ditambahkan radial atau kaki antena sebagai metode
untuk memperbaiki matching dari antena. Setelah dilakukan simulasi dengan
karakterisasi panjang radial, ternyata penambahan dari radial tidak hanya
meningkatkan kondisi matching dari antena tetapi juga mengubah frekuensi
resonannya. Maka dilakukan karakterisasi – karakterisasi terhadap parameter dari
antena sampai diperoleh performa kerja antena yang sesuai dengan spesifikasi
yang diharapkan.
Dimensi fisik dari antena uplink berupa antena monopole yang memiliki
elemen vertikal yang terdiri dari kawat lurus dan loading coil. Dengan panjang
kawat lurus yang terletak sebelum loading coil (L1) adalah 5 cm, panjang kawat
lurus yang terletak setelah loading coil (L2) adalah 20 cm, jumlah putaran coil (N)
adalah 6, jari – jari dari putaran coil (r) adalah 1.5 cm, jarak antar putaran coil (s)
adalah 1 cm, dan panjang radial (L3) adalah 3.5 cm. Dari spesifikasi antena
tersebut, ternyata diperoleh performa kerja yang paling optimal dari antena uplink.
4.3.2 Karakterisasi Antena Downlink
Perubahan dari parameter antena pada antena downlink untuk memperoleh
frekuensi resonan antena seperti yang diinginkan terbatas pada perubahan panjang
dari elemen vertikal antena dan penambahan radial atau kaki antena. Berdasarkan
simulasi rancang bangun awal, diperoleh frekuensi kerja antena yaitu 593 MHz.
Frekuensi ini lebih tinggi dibandingkan spesifikasi dari antena. Maka untuk
menurunkan frekuensi resonan dari antena menjadi 436.915 MHz, panjang dari
elemen vertikal ditambahkan dengan melakukan iterasi panjang dari 18 cm
sampai 25 cm. Selain itu ditambahkan radial atau kaki antena. Iterasi panjang
radial juga dilakukan antara 2cm sampai 8cm.
Berdasarkan hasil simulasi dari iterasi – iterasi yang telah dilakukan, terlihat
hubungan antara panjang elemen vertikal terhadap frekuensi kerja antena tanpa
adanya tambahan radial atau kaki antena. Pola perubahannya adalah semakin
panjang elemen vertikal antena, frekuensi kerja antena akan semakin rendah. Dan
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
27
Universitas Indonesia
semakin rendah frekuensi kerja grafik return loss akan semakin naik atau tidak
melewati batas return loss ≤ -10 dB. Oleh karenanya ditambahkan radial pada
antena. Semakin besar nilai dari panjang radial antena, frekuensi kerja akan
semakin rendah dan nilai return loss akan melewati batas nilai –10 dB. Iterasi
dilakukan dengan nilai panjang radial dari 3 cm sampai 7 cm. Sedangkan pada
iterasi dimana nilai dari radial antena dibuat tetap dengan variasi pada panjang
elemen vertikal. Nilai radial antena dibuat sebesar 6 cm dan panjang elemen
vertikal dilakukan iterasi antara 17 cm sampai dengan 25 cm. Ternyata dengan
adanya radial antena dengan panjang elemen vertikal yang sama dibandingkan
dengan tanpa adanya radial, frekuensi yang dihasilkan menjadi lebih rendah.
Maka dicari nilai dari kedua parameter antena ini dengan metode iterasi hingga
diperoleh hasil yang paling optimal.
4.4 Simulasi Rancang Bangun Akhir
Rancang bangun antena monopole untuk uplink dan downlink pada
aplikasi nanosatelit dengan parameter yang terdapat pada Tabel 4.2 telah
disimulasikan dan diperoleh hasil simulasi yang sesuai dengan spesifikasi dari
antena.
Tabel 4. 2 Parameter Akhir Rancang Bangun Antena Uplink dan Downlink untuk
Aplikasi Nanosatelit.
Antena Parameter Nilai
Uplink L1 5 cm
L2 20 cm
N 6
R 1.5 cm
D 1 cm
L3 3.5 cm
Downlink L1 23.2 cm
L2 6 cm
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
28
Universitas Indonesia
Untuk hasil simulasi antena uplink, diperoleh frekuensi kerja sesuai
dengan spesifikasi yaitu 145.95 MHz dengan return loss sebesar -14.21 dB. Grafik
hasil simulasi yang merupakan perbandingan antara frekuensi terhadap nilai S11
(return loss) dari antena uplink dapat dilihat pada Gambar 4.5. Sedangkan untuk
antena downlink, diperoleh nilai return loss sebesar -12.8 dB pada frekuensi
resonan 436.915 MHz, grafik hasil simulasi dapat dilihat pada Gambar 4.6.
Gambar 4. 5 Grafik Frekuensi Terhadap Return Loss Hasil Simulasi Rancang
Bangun Akhir Antena Uplink.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
29
Universitas Indonesia
Gambar 4. 6 Grafik Frekuensi Terhadap Return Loss Hasil Simulasi Rancang
Bangun Akhir Antena Downlink.
4.5 Simulasi Rancang Bangun Akhir Antena dengan Model Satelit
Rancang bangun akhir antena seperti telah disebutkan pada subbab
sebelumnya yang telah memiliki peforma kerja sesuai dengan spesifikasi antena
kemudian disimulasikan dengan model dari nanosatelit. Pada simulasi, antena
diletakkan pada bagian atas dari model nanosatelit. Simulasi ini dilakukan untuk
mengetahui pengaruh dari model nanosatelit terhadap performa kerja dari antena,
baik antena uplink maupun antena downlink. Pengaruh ini dilihat dari pola radiasi
yang dihasilkan antena tersebut. Pada simulasi yang dilakukan dengan software
CST 2011, dapat dilihat penggambaran medan E dan medan H dari antena.
Rancang bangun dari antena yang diletakkan pada model nanosatelit dapat dilihat
dari Gambar 4.7.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
30
Universitas Indonesia
(a) (b)
Gambar 4. 7 Rancang Bangun Antena pada Model Nanosatelit, (a) Antena Uplink,
(b) Antena Downlink.
Hasil pola radiasi yang dapat terlihat berupa medan E dan medan H
dengan keadaan antena disimulasikan tanpa adanya model dari nanosatelit dan
dengan diletakkan pada model nanosatelit dapat dilihat pada Gambar 4.8.
Berdasarkan Gambar 4.8, terlihat bahwa antena masih memiliki pola radiasi yang
berbentuk seperti angka delapan pada medan E dan berbentuk lingkaran pada
medan H, atau dapat dikatakan bahwa antena monopole ini omnidirectional.
(a)
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
31
Universitas Indonesia
(b)
(c)
(d)
Gambar 4. 8 Pola Radiasi Hasil Simulasi, (a) Antena Uplink, (b) Antena
Downlink, (c) Antena Uplink pada Nanosatelit, (d) Antena Downlink pada
Nanosatelit.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
32
Universitas Indonesia
Selain pola radiasi, terdapat diversity gain yang dapat dijadikan sebagai
parameter acuan untuk menentukan coverage dari antena. Metode untuk
menghitung nilai diversity gain berdasarkan nilai S-parameter seperti pada
persamaan (2.8) menghasilkan nilai diversity gain sebesar 9.86 pada frekuensi
kerja antena uplink 145.95 MHz dan diversity gain sebesar 9.97 pada frekuensi
kerja antena downlink 436.915 MHz. Dengan nilai maksimum dari diversity gain
yaitu 10, nilai yang diperoleh dari hasil simulasi pada antena uplink dan antena
uplink seperti telah disebutkan sebelumnya menunjukkan bahwa antena pada hasil
simulasi telah menghasilkan performa kerja yang paling optimum saat
dikondisikan sebagai antena diversity.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
33 Universitas Indonesia
BAB 5
HASIL PENGUKURAN DAN ANALISIS
5.1 Kondisi Pengukuran Antena
Berdasarkan proses perancangan dan simulasi, diperoleh rancang bangun
akhir antena dengan performa yang sesuai dengan karakteristik yang diinginkan.
Hasil rancangan tersebut kemudian difabrikasi dan diukur di dalam ruang anti
gema (anechoic chamber) untuk mengetahui performa kerja dari antena tersebut.
Pengukuran antena dilakukan pada jarak far-field dan untuk mengetahui performa
antena saat antena diletakkan pada satelit juga dilakukan pengukuran antena
dengan menggunakan model satelit.
5.1.1 Perhitungan Jarak Far-Field
Pengukuran yang dilakukan di dalam ruang anti gema (anechoic chamber)
dilakukan pada daerah medan far – field, dimana pada daerah medan ini, antena
sudah beradiasi dengan stabil. Jarak dari far – field bergantung pada dimensi linier
terbesar dari antena dan panjang gelombang antena tersebut, sesuai dengan
persamaan 2.. Antena yang akan diukur di dalam ruang anti gema (anechoic
chamber) pada jarak far – field biasa disebut dengan AUT (Antenna Under Test).
Dimensi linier terbesar dari antena untuk nanosatelit adalah panjang dari
elemen vertikalnya. Untuk antena downlink yang memiliki dimensi terbesar
adalah 15.3 cm dengan frekuensi kerja 436.915 Mhz sehingga diperoleh panjang
gelombang sebesar 0.686 m, maka perhitungan jarak far – fieldnya adalah sebagai
berikut.
cm
m
m
m
DR
82.6
068.0
686.0
153.02
2
2
2
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
34
Universitas Indonesia
Sedangkan untuk antena uplink, dimensi linear terbesarnya adalah total
panjang dari elemen vertikal dari antena yaitu sebesar 32 cm. Dengan frekuensi
resonan antena 145.95 MHz dan panjang gelombang sebesar 2.055 m,
perhitungan far – field adalah sebagai berikut.
cm
m
m
m
DR
9.9
099.0
055.2
32.02
2
2
2
Dengan jarak far – field sebesar 9.9 cm untuk antena uplink dan 6.82 m
untuk antena downlink, maka perhitungan dari jarak far-field diganti berdasarkan
rumus 3 λ. Diperoleh jarak far – field 2.058m untuk antena downlink dan 6.165 m
untuk antena uplink. Karena jarak far – field pada antena uplink tidak
memungkinkan pengukuran dilakukan di dalam anechoic chamber, jarak far –
field untuk antena uplink disamakan dengan antena downlink dengan asumsi
bahwa jarak far – field pengukuran berada pada kondisi dimana antena sudah
dapat beradiasi dengan stabil hingga hasil pengukuran menjadi lebih akurat.
5.1.2 Perhitungan Ketinggian Antena
Ketinggian dari antena dihitung berdasarkan rumus Fresnel Zone yang
nilainya akan dipengaruhi oleh jarak far – field antena dan frekuensi resonan
antena. Perhitungan dari Fresnel zone ini dilakukan untuk mengkondisikan agar
antena berada didalam Fresnel 1 dimana kondisi tersebut berarti bahwa antena
dapat beradiasi dengan optimal. Akan tetapi pengukuran dari antena uplink dan
antena downlink dilakukan didalam ruang anti gema, perhitungan Fresnel zone
tidak perlu dilakukan karena didalam ruang anti gema tersebut sudah dikondisikan
seperti pada Fresnel 1. Maka ketinggian antena selama pengukuran dapat
ditentukan sendiri. Pada pengukuran ini ditentukan ketinggian antena adalah 1.1
m.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
35
Universitas Indonesia
5.2 Peralatan yang Digunakan
Pada pengukuran, dibutuhkan perangkat – perangkat untuk mendukung
proses pengukuran dan analisis hasil pengukuran tersebut. Perangkat – perangkat
yang dibutuhkan terbagi menjadi perangkat keras dan perangkat lunak.
5.2.1 Perangkat Keras (Hardware)
Perangkat keras yang digunakan pada pengukuran adalah sebagai berikut.
a. Connector N 50 Ohm
Konektor digunakan untuk memberikan port pada antena yang akan
menghubungkan feed line antena dengan saluran transmisi alat ukur network
analyzer.
b. Kabel coaxial RG-55/U Fujikura
Kabel ini digunakan sebagai penghubung antara port pada network analyzer
dan port pada antena.
c. Calibration Kit Agilent 85052D
Peralatan kalibrasi digunakan saat mengkalibrasi network analyzer sebelum
melakukan pengukuran.
d. Network Analyzer Agilent N5230C (300 kHz – 13,5 GHz)
Network analyzer (NA) digunakan pada pengukuran port tunggal dimana
yang diukur adalah return loss dan VSWR dan pada pengukuran port ganda
untuk pengukuran pola radiasi, diversity gain dan gain antena.
5.2.2 Perangkat Lunak (Software)
Perangkat lunak yang digunakan pada proses pengukuran adalah sebagai
berikut.
a. Microsoft Excel 2007
Perangkat lunak ini digunakan saat mengolah data hasil pengukuran
sehingga dapat ditampilkan pada skripsi ini.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
36
Universitas Indonesia
5.3 Pengukuran Port Tunggal
Pengukuran antena pada port tunggal meliputi return loss, VSWR, dan
input impedance. Pengukuran dilakukan dengan cara menghubungkan port antena
ke salah satu port pada network analyzer. Pengukuran port tunggal cukup
dilakukan di dalam ruangan, tidak di dalam ruang anti gema seperti pada
pengukuran port ganda.
5.3.1 Pengukuran Antena Uplink
Pada Gambar 5.1 terlihat hasil pengukuran dari antena uplink berupa nilai
return loss atau S11 dan VSWR.
(a)
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
37
Universitas Indonesia
Gambar 5. 1 Hasil Pengukuran Port Tunggal Antena Uplink, (a) Grafik Return
Loss terhadap Frekuensi, (b)Grafik VSWR dari Network Analyzer.
Berdasarkan gambar diatas, antena uplink dapat dikatakan beresonan pada
frekuensi 145.95 MHz dengan nilai return loss sebesar -10.61 dB (lebih dari -
10dB), VSWR 1.66.
5.3.2 Pengukuran Antena Downlink
Pada Gambar 5.2 terlihat hasil pengukuran dari antena downlink berupa
nilai return loss atau S11 dan VSWR.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
38
Universitas Indonesia
(a)
Gambar 5. 2 Hasil Pengukuran Port Tunggal Antena Downlink, (a) Grafik Return
Loss terhadap Frekuensi, (b)Grafik VSWR dari Network Analyzer.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
39
Universitas Indonesia
Berdasarkan gambar diatas, antena downlink dapat dikatakan beresonan
pada frekuensi 436.915 MHz dengan nilai return loss sebesar -10.5 dB (lebih dari
-10dB), VSWR 1.85.
5.3.3 Hasil Pengukuran Port Tunggal Antena
Hasil pengukuran menunjukkan bahawa sistem antena, baik antena
downlink dan antena uplink bekerja sesuai dengan spesifikasi frekuensi kerja yang
diharapkan.
Tabel 5.1 menunjukkan hasil pengukuran port tunggal dari antena uplink
dan downlink untuk aplikasi nanosatelit.
Tabel 5. 1 Hasil Pengukuran Port Tunggal
Antena Frekuensi
Resonan
(MHz)
Return
Loss (dB)
VSWR
Uplink 145.95 -10.61 1.66
Downlink 436.915 -10.5 1.85
5.4 Pengukuran Port Ganda
Pengukuran dilakukan dengan menggunakan dua port yang terdapat pada
network analyzer terhubung dengan antena yang akan diukur atau biasa disebut
AUT (Antenna Under Test) dan antena penguji dimana antena yang digunakan
pada pengukuran ini adalah antena yang sama dengan AUT, bekerja pada
frekuensi resonan 145.95 MHz untuk antena uplink dan 436.915 MHz untuk
antena downlink. Parameter yang diukur pada pengukuran port ganda meliputi
parameter pola radiasi, dan diversity gain.
5.4.1 Pengukuran Pola Radiasi Antena
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
40
Universitas Indonesia
Pengukuran pola radiasi dari antena dilakukan dengan dua buah antena
dimana satu antena sebagai antena yang diuji dihubung ke port 1 dan antena
lainnya sebagai antena penguji terhubung ke port 2 pada network analyzer. Data
yang diambil yaitu nilai S12 yang terbaca pada frekuensi resonan dari antena yang
diuji. Proses pengukurannya adalah antena yang diuji diputar satu lingkaran penuh
terhadap sumbu putar vertikal dimana antena penguji berada pada posisi tetap dan
berhadapan dengan antena yang diuji. Data dari S12 diambil tiap interval 10° dari
total satu putaran penuh 360°.
5.4.1.1 Antena Uplink
Gambar 5.3 menunjukkan grafik normalisasi hasil pengukuran pola radiasi
dari antena uplink yang bekerja pada frekuensi 145.95 MHz. Hasil pengukuran
pola radiasi menunjukkan bahwa pola radiasi memiliki bentuk lingkaran pada
bidang H dan bentuk seperti angka delapan pada bidang E, atau dapat dikatakan
pola radiasi omnidirectional.
Gambar 5. 3 Hasil Pengukuran Pola Radiasi E-Co vs H-Co Antena Uplink dengan
Frekuensi Resonan 145.95 MHz.
5.4.1.2 Antena Downlink
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
41
Universitas Indonesia
Gambar 5.4 menunjukkan grafik normalisasi hasil pengukuran pola radiasi
dari antena uplink yang bekerja pada frekuensi 436.915 MHz. Hasil pengukuran
pola radiasi menunjukkan bahwa pola radiasi memiliki bentuk lingkaran pada
bidang H dan bidang E, sehingga pola radiasi tidak omnidirectional.
Gambar 5. 4 Hasil Pengukuran Pola Radiasi E-Co vs H-Co Antena Downlink
dengan Frekuensi Resonan 436.915 MHz.
5.4.1.3 Hasil Pengukuran Pola Radiasi Antena
Hasil pengukuran pola radiasi antena ditunjukkan pada Tabel 5.2 di
bawah.
Tabel 5. 2 Hasil Pengukuran Pola Radiasi Antena Tanpa Model Satelit.
Antena Frekuensi Resonan Omnodorectional
(Ya/Tidak)
Uplink 145.95 MHz Ya
Downlink 436.915 MHz Ya
Berdasarkan hasil pengukuran pola radiasi, terlihat bahwa antena
downlink dan uplink memiliki jenis pola radiasi omnidirectional yang dapat
terlihat dari bentuk medan E seperti bentuk angka delapan dan medan H yang
menyerupai lingkaran meskipun tidak sempurna. Hal ini disebabkan oleh faktor
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
42
Universitas Indonesia
eksternal selama pengukuran seperti bending kabel yang digunakan pada
pengukuran yang menyebabkan ketidaksempuranaan bentuk pola radiasi antena.
5.4.2 Pengukuran Pola Radiasi Antena dengan Model Nanosatelit
Pengukuran pola radiasi dengan model nanosatelit dilakukan dengan
menggunakan mock-up dari nanosatelit yang berbahan alumunium dengan
dimensi fisik yang sama dengan satelit asli. Pengukuran pola radiasi dari antena
menggunakan model satelit ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh dari satelit
terhadap performa antena. Seperti pada pengukuran pola radiasi antena saja,
pengukuran ini dilakukan pada satu putaran penuh dengan interval pengambilan
data tiap 10°.
5.4.2.1 Antena Uplink
Gambar 5.5 menunjukkan grafik normalisasi hasil pengukuran pola radiasi
dari antena uplink yang diletakkan pada model nanosatelit dengan frekuensi kerja
145.95 MHz. Hasil pengukuran pola radiasi menunjukkan bahwa pola radiasi
memiliki bentuk lingkaran pada bidang H dan bidang E, atau dapat dikatakan pola
radiasi tidak omnidirectional. Medan E maksimum berada pada sudut 260°
dengan level daya –56.45 dB dan medan H maksimum berada pada sudut 10°
dengan level daya –-27.54 dB.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
43
Universitas Indonesia
Gambar 5. 5 Hasil Pengukuran Pola Radiasi E-Co vs H-Co Antena Uplink pada
Model Nanosatelit dengan Frekuensi Resonan 145.95 MHz.
5.4.2.2 Antena Downlink
Gambar 5.6 menunjukkan grafik normalisasi hasil pengukuran pola radiasi
dari antena downlink yang diletakkan pada model nanosatelit dengan frekuensi
kerja 436.915MHz. Hasil pengukuran pola radiasi menunjukkan bahwa pola
radiasi memiliki bentuk lingkaran pada bidang H dan bentuk menyerupai angka
delapan pada bidang E, atau dapat dikatakan pola radiasi omnidirectional.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
44
Universitas Indonesia
Gambar 5. 6 Hasil Pengukuran Pola Radiasi E-Co vs H-Co Antena Downlink pada
Model Nanosatelit dengan Frekuensi Resonan 436.915 MHz.
5.4.2.3 Hasil Pengukuran Pola Radiasi Antena dengan Model Nanosatelit
Hasil pengukuran pola radiasi antena ditunjukkan pada Tabel 5.3 di
bawah.
Tabel 5. 3 Hasil Pengukuran Pola Radiasi.Antena dengan Model Nanosatelit.
Antena Frekuensi Resonan Omnodorectional
(Ya/Tidak)
Uplink 145.95 MHz Ya
Downlink 436.915 MHz Ya
Berdasarkan hasil pengukuran pola radiasi, terlihat bahwa antena downlink
dan uplink memiliki jenis pola radiasi omnidirectional yang dapat terlihat dari
bentuk medan E seperti bentuk angka delapan dan medan H yang menyerupai
lingkaran meskipun tidak sempurna. Hal ini disebabkan oleh faktor eksternal
selama pengukuran seperti bending kabel yang digunakan pada pengukuran yang
menyebabkan ketidaksempuranaan bentuk pola radiasi antena.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
45
Universitas Indonesia
5.4.3 Pengukuran Diversity Gain Antena
Pengukuran diversity gain dilakukan dengan cara mengukur S- parameter
dari antena yang diletakkan pada model nanosatelit. Kemudian dari nilai S-
parameter tersebut dengan menggunakan perumusan yang terdapat pada software
CST diperoleh nilai correlation yang dapat digunakan untuk menghitung diversity
gain. Pengukuran dari S-parameter tidak dilakukan pada jarak far – field
melainkan pada jarak nyata dari kedua antena yang bertindak sebagai antena
diversity. Jarak kedua antena tersebut adalah sebesar 30 cm. Data yang diambil
adalah S11, S22, S12, dan S21 pada frekuensi resonan antena tersebut.
5.4.3.1Pengukuran Diversity Gain Antena Uplink
Pengukuran dilakukan dengan mencari nilai dari S-parameter. Berdasarkan
nilai S- parameter tersebut, maka nilai correlation dan diversity gain adalah
sebagai berikut.
0015.0
11
11
**
11
2
2222
2
2
12
2
22
2
21
2
11
2
22211211
b
a
nm
yx
bdca
dcba
SSSS
SSSS
env
9.9
10
110
110
b
a
DGenv
Dari perhitungan diatas, diperoleh nilai correlation sebesar 0.0015 dan nilai
diversity gain sebesar 9.9.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
46
Universitas Indonesia
5.4.3.1 Pengukuran Diversity Gain Antena Downlink
Berdasarkan nilai S- parameter yang didapat dari pengukuran, maka nilai
correlation dan diversity gain adalah sebagai berikut.
282.0
11
11
**
11
2
2222
2
2
12
2
22
2
21
2
11
2
22211211
b
a
nm
yx
bdca
dcba
SSSS
SSSS
env
47.8
10
110
110
b
a
DGenv
Dari perhitungan diatas, diperoleh nilai correlation sebesar 0.282 dan nilai
diversity gain sebesar 8.47.
5.4.3.2Hasil Pengukuran Diversity Gain Antena
Hasil pengukuran pola radiasi antena ditunjukkan pada Tabel 5.4 di
bawah.
Tabel 5. 4 Hasil Pengukuran Pola Radiasi.Antena dengan Model Nanosatelit.
Antena Frekuensi
Resonan
Correlation Diversity Gain
Uplink 145.95 MHz 0.0015 9.99
Downlink 436.915 MHz 0.282 8.47
Berdasarkan hasil pengukuran pola radiasi, terlihat bahwa nilai dari
correlation yang mendekati no dan nilai dari diversity gain yang mendekati 10,
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
47
Universitas Indonesia
menunjukkan bahwa dua antena diversity tersebut mampu mengcoverage daerlah
disekitarnya.
5.4.4 Pengukuran Gain Antena
Pengukuran gain dilakukan dengan metode tiga buah antena referensi yang
mana dari ketiga antena tersebut tidak ada yang diketahui nilai gainnya. Dari
Gambar 5.7 dapat dilihat metode pengukuran gain yang dilakukan.
Gambar 5. 7 Metode Pengukuran Gain dengan 3 Antena Referensi. [11]
Dari pengukuran diperoleh nilai S21, S31, S32, R21, R31, dan R32. Nilai dari
R21, R31, dan R32 adalah sama yaitu 1.48 m, karena digunakan tiga buah antena
yang memiliki dimensi yang sama. Berdasarkan nilai – nilai tersebut, besarnya
gain diperoleh dari perhitungan rumus berikut.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
48
Universitas Indonesia
2
2
2
4log20
4log20
4log20
231312
3
231312
2
231312
1
2332
0
32
1032
1331
0
31
1031
1221
0
21
1021
AAAG
AAAG
AAAG
ASR
GG
ASR
GG
ASR
GG
dB
dB
dB
dBdBdB
dBdBdB
dBdBdB
[10](5.1)
Setelah dilakukan perhitungan menggunakan persamaan (5.1), untuk
antena uplink diperoleh gain sebesar -0.252 dB dan untuk antena downlink
diperoleh nilai gain 0.398 dB.
5.5 Analisis Perbandingan Hasil Simulasi dengan Hasil Pengukuran
5.5.1 Return Loss Antena Uplink dan Downlink
Gambar 5.8 menunjukkan perbandingan antara grafik S11 dari antena
uplink hasil simulasi dengan hasil pengukuran. Dapat terlihat bahwa keduanya
memiliki frekuensi tengah yang sama yaitu pada 145.95 MHz dengan nilai return
loss yang berbeda.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
49
Universitas Indonesia
Gambar 5. 8 Grafik S11 Hasil Simulasi dan Pengukuran Antena Uplink.
Gambar 5.9 menunjukkan perbandingan antara grafik S11 dari antena
downlink hasil simulasi dengan hasil pengukuran. Dapat terlihat bahwa terdapat
pergeseran frekuensi dari hasil simulasi ke hasil pengukuran menjadi lebih rendah
pada frekuensi tengahya.
Gambar 5. 9 Grafik S11 Hasil Simulasi dan Pengukuran Antena Downlink.
Tabel 5.5 menunjukkan nilai dari return loss hasil simulasi dan hasil
pengukuran untuk antena uplink dan antena downlink.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
50
Universitas Indonesia
Tabel 5. 5 Hasil Simulasi dan Hasil Pengukuran Return Loss (S11)
Antena Frekuensi S11
Uplink Pengukuran 145.95 MHz -10.61dB
Simulasi 145.95 MHz -14.2 dB
Downlink Pengukuran 436.915 MHz -10.58 dB
Simulasi 436.915 MHz -12.8 dB
Berdasarkan hasil pengukuran, terlihat bahwa nilai return loss kedua
antena tersebut sama – sama melebihi -10 dB dengan nilai return loss dari hasil
simulasi dapat dikatakan lebih baik dari hasil pengukuran. Hal ini disebabkan oleh
kondisi fisik dari pembentukan antena yang tidak sempurna sehingga keadaan
matching dari antena tersebut tidak sempurna sehingga grafik return loss
cenderung naik jika dibandingkan dengan grafik return loss hasil simulasi.
5.5.2 Diversity Gain Antena Uplink dan Downlink
Berdasarkan Tabel 5.4 diketahui bahwa nilai dari diversity gain untuk
hasil pengukuran untuk masing – masing antena uplink dan downlink. Sedangkan
untuk hasil simulasi, diperoleh nilai diversity gain sebesar 9.77 untuk antena
downlink dan 9.88 untuk antena uplink. Nilai diversity gain dari hasil simulasi
lebih mendekati nilai 10 dibandingkan hasil pengukuran disebabkan kondisi
mendekati ideal yang dapat diatur selama proses simulasi, sedangkan pada proses
pengukuran, faktor eksternal seperti benda – benda disekitar dan bahkan faktor
internal dari dalam diri antena tersebut dapat mempengaruhi nilai dari diversity
gain. Akan tetapi secara umum, nilai dari diversity gain yang diperoleh dari hasil
simulasi maupun pengukuran membuktikan bahwa keadaan dari dua antena
diversity tersebut sudah optimal.
5.5.3 Pola Radiasi Antena Uplink dan Downlink
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
51
Universitas Indonesia
Dibandingkan antara hasil pengukuran dengan hasil simulasi dari pola
radiasi antena uplink maupun antena downlink. Perbandingan dilakukan untuk
masing – masing antena pada keadaan isolated antenna maupun on body satellite.
5.5.3.1 Perbandingan Pola Radiasi Antena Uplink dan Downlink Pada Isolated
Antenna
Pada Gambar 5.10 dapat terlihat perbandingan antara medan E hasil
simulasi dan pengukuran dari antena uplink. Terjadi pergeseran beamwidth antara
hasil simulasi dengan hasil pengukuran.
Gambar 5. 10 Pola Medan E Antena Uplink Hasil Simulasi dengan Hasil
Pengukuran tanpa Model Satelit
Pada Gambar 5.11, terlihat medan H yang diperoleh dari hasil pengukuran
menyerupai dengan medan H hasil simulasi.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
52
Universitas Indonesia
Gambar 5. 11 Pola Medan H Antena Uplink Hasil Simulasi dengan Hasil
Pengukuran tanpa Model Satelit
Pada Gambar 5.12 dapat terlihat perbandingan antara medan E hasil
simulasi dan pengukuran dari antena downlink. Terjadi pergeseran beamwidth
antara hasil simulasi dengan hasil pengukuran.
Gambar 5. 12 Pola Medan E Antena Downlink Hasil Simulasi dengan Hasil
Pengukuran tanpa Model Satelit
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
53
Universitas Indonesia
Pada Gambar 5.13, terlihat medan H yang diperoleh dari hasil pengukuran
yang lebih kecil daripada hasil simulasi.
Gambar 5. 13 Pola Medan H Antena Downlink Hasil Simulasi dengan Hasil
Pengukuran tanpa Model Satelit
Perbedaan yang terjadi antara hasil simulasi dengan hasil pengukuran
disebabkan oleh faktor - faktor eksternal selama pengukuran antara lain kabel
konektor yang terhubung ke Network Analyzer, kondisi lingkungan dalam ruang
anti gema seperti keberadaan benda – benda diluar yang dibutuhkan selama
pengukuran
5.5.3.2 Perbandingan Pola Radiasi Antena Uplink dan Downlink Dengan Keadaan
On Body Satellite
Pada Gambar 5.14 dapat terlihat perbandingan antara medan E hasil
simulasi dan pengukuran dari antena uplink. Terjadi pergeseran beamwidth antara
hasil simulasi dengan hasil pengukuran.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
54
Universitas Indonesia
Gambar 5. 14 Pola Medan E Antena Uplink Hasil Simulasi dengan Hasil
Pengukuran dengan Model Satelit
Pada Gambar 5.15, terlihat medan H yang diperoleh dari hasil pengukuran
lebih kecil daripada hasil simulasi.
Gambar 5. 15 Pola Medan H Antena Uplink Hasil Simulasi dengan Hasil
Pengukuran dengan Model Satelit
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
55
Universitas Indonesia
Pada Gambar 5.16 dapat terlihat perbandingan antara medan E hasil
simulasi dan pengukuran dari antena downlink. Terjadi pergeseran beamwidth
antara hasil simulasi dengan hasil pengukuran.
Gambar 5. 16 Pola Medan E Antena Downlink Hasil Simulasi dengan Hasil
Pengukuran dengan Model Satelit
Pada Gambar 5.17, terlihat medan H yang diperoleh dari hasil pengukuran
lebih besar daripada hasil simulasi.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
56
Universitas Indonesia
Gambar 5. 17 Pola Medan H Antena Downlink Hasil Simulasi dengan Hasil
Pengukuran dengan Model Satelit
Perbedaan yang terjadi antara hasil simulasi dengan hasil pengukuran
disebabkan oleh faktor - faktor eksternal selama pengukuran antara lain kabel
konektor yang terhubung ke Network Analyzer yang ikut terputar saat pengukuran
dan kondisi lingkungan dalam ruang anti gema seperti keberadaan benda – benda
diluar yang dibutuhkan selama pengukuran.
5.6 Spesifikasi dan Hasil Simulasi dan Pengukuran
Tabel 5.6 menunjukkan spesifikasi awal dari antena yang diinginkan
dengan hasil simulasi dan pengukuran.
Tabel 5. 6 Perbandingan Spesifikasi Awal Antena dengan Hasil Simulasi dan
Pengukuran
Antena Parameter Antena Spesifikasi
Awal
Hasil
Pengukuran
Antena Uplink Frekuensi Bawah 145.90 MHz 142 MHz
Frekuensi Atas 146.00 MHz 147 MHz
Frekuensi Tengah 145.95 MHz 145 MHz
Bandwidth 10 kHz 5 MHz
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
57
Universitas Indonesia
Polarisasi Linear Linear (dari
simulasi)
Pola Radiasi Omni Omni
Gain 0 dB -0.99
Antena Downlink Frekuensi Bawah 436.900 MHz 403 MHz
Frekuensi Atas 436.930 MHz 439 MHz
Frekuensi Tengah 436.915 MHz 418 MHz
Bandwidth 30 kHz 36 MHz
Polarisasi Linear Linear (dari
simulasi)
Pola Radiasi Omni Omni
Gain 0 dB -1.15
5.7 Analisis Kesalahan Umum
Dari perbandingan yang telah dilakukan pada hasil simulasi dan hasil
pengukuran, terdapat perbedaan hasil yang diperoleh yang disebabkan oleh faktor
– faktor yang memperngaruhi selama proses pengukuran berlangsung sehingga
hasil pengukuran memiliki keterbatasan dan berbeda atau mungkin juga tetap
sama dengan hasil simulasi. Beberapa faktor yang mempengaruhi proses dan hasil
pengukuran adalah sebagai berikut.
a. Fabrikasi antena yang dihasilkan tidak sama persis dengan rancang bangun
antena pada simulasi.
b. Kondisi ruangan yang tidak ikut diperhitungkan di dalam proses simulasi
seperti suhu dan kelembapan udara.
c. Proses penyolderan konektor ke kawat yang kurang baik sehingga hasil
pengukuran kurang akurat.
d. Terdapat rugi – rugi daya dari kabel coaxial dan juga konektor yang
digunakan selama proses pengukuran.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
58
Universitas Indonesia
BAB 6
KESIMPULAN
1. Antena uplink untuk aplikasi nanosatelit beresonansi pada frekuensi 145.95 MHz
dengan nilai return loss dibawah – 10.39 dB.
2. Antena downlink untuk aplikasi nanosatelit beresonansi pada frekuensi 436.915 MHz
dengan nilai return loss dibawah – 10.36 dB.
3. Minimalisasi dimensi untuk antena uplink yang dilakukan dengan metode loading coil
mengurangi dimensi antena dari 51 cm menjadi 32 cm.
4. Pola radiasi dari antena uplink dan downlink berbentuk omnidirectional. Pada saat
antena diletakkan pada model nanosatelit terdapat pengaruh dari nanosatelit tersebut
terhadap pola radiasi sehingga bentuk dari pola radiasi kedua antena tidak terlalu
sempurna.
5. Diversity gain untuk antena uplink dan downlink masing – masing adalah 8.47 dan
9.99.
6. Gain antena yang diperoleh dari hasil pengukuran adalah -0.252 untuk antena uplink
dan 0.398 untuk antena downlink.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
59 Universitas Indonesia
DAFTAR REFERENSI
[1] Institute of Marine and Coastal Sciences. Types of Orbits. Available :
http://marine.rutgers.edu/mrs/education/class/paul/orbits2.html#2.
[2] Christian W. Hearn, Electrical Design and Testing of an Uplink Antenna for
Nanosatellite Applications, Blacksburg : Faculty of the Virginia Polytechnic Institute
and State University, 2001.
[3] Jing Hou, Xin Sun, Hongchun Yang, Design of a High Gain Quadrifilar Helix
Antenna for Satellite Mobile Communication, In Proceedings of China – Japan Joint
Microwave Conference (CJMW), 20-22 April 2011.
[4] Nikhil Paruchuri, The Kuhabs,Kubesat & Kutesat-1 Technical Report, Design of a
Modular Platform forPicosatellite, University of Kansas, 2006.
[5] T. K. Priyambodo, A. E. Putra, M. Asvial, R. E. Putro, Gamantyo, E. Pitowarno, S.
Kuswadi dan G. S. Prabowo, IiNuSat-1 Satelit-Nano Perdana Di Indonesia Untuk
Penelitian Dan Pendidikan, Jurnal Ilmiah KURSOR, vol. 6, n0. 1, pp 6. Januari 2011.
[6] Constantine A. Balanis, Antenna Theory Analysis and Design (2nd
ed), New York:
John Wiley & Sons, Inc, 2003.
[7] Walt Fair, Jr., Antenna Notes For A Dummy, Restricted Space Antennas, Available :
http://www.comportco.com/~w5alt/antennas/notes/ant-notes.php?pg=21].
[8] Kirt Blattenberger Erie. RF Cafe. Available :
http://www.rfcafe.com/references/electrical/inductance.htm.
[9] J. Goldhirsh and W. J. Vogel, Handbook of Propagation Effects for Vehicular and
Personal Mobile Satellite Systems, Chapter 6: Polarization, Antenna Gain and
Diversity Considerations, EERL-98-12A. Austin, TX: Elect. Eng. Res. Lab., 1998. RS
Elliot, Antenna Theory and Design, Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, pp 290–291.
1981.
[10] Kyohei Fujimoto, Mobile Antenna Systems Handbook, Artech House, June 2008.
[11] Nozonii Ishii,
Antenna Basic Measurement Method, Korona, 2011.
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
60
Universitas Indonesia
LAMPIRAN A : Data Hasil Pengukuran Parameter Return Loss
Tabel Lampiran A.1 Data Hasil Pengukuran Return Loss Antena Uplink pada
Frekuensi 145.95 MHz
Frek (MHz) S11 (dB)
100 -1.1511
101 -1.1588
102 -1.1757
103 -1.1946
104 -1.2215
105 -1.2591
106 -1.3063
107 -1.3533
108 -1.4080
109 -1.4630
110 -1.5261
111 -1.5889
112 -1.6649
113 -1.7400
114 -1.8210
115 -1.9004
116 -1.9840
117 -2.0795
118 -2.1820
119 -2.3010
120 -2.4362
121 -2.5912
122 -2.7652
123 -2.9705
124 -3.1982
125 -3.4595
126 -3.7505
127 -4.0804
128 -4.4427
129 -4.8352
130 -5.2604
131 -5.7024
132 -6.1516
133 -6.5948
134 -7.0146
135 -7.4205
136 -7.8216
137 -8.2276
138 -8.6380
139 -9.0647
140 -9.4654
141 -9.8246
142 -10.1590
143 -10.4483
144 -10.6445
145 -10.7144
146 -10.6081
147 -10.3255
148 -9.8918
149 -9.3727
150 -8.7917
151 -8.1970
152 -7.5944
153 -7.0082
154 -6.4398
155 -5.8985
156 -5.3908
157 -4.9193
158 -4.4916
159 -4.0983
160 -3.8020
161 -3.4839
162 -3.2006
163 -2.9521
164 -2.7257
165 -2.5265
166 -2.3508
167 -2.1880
168 -2.0434
169 -1.9169
170 -1.7956
171 -1.6917
172 -1.5926
173 -1.5013
174 -1.4251
175 -1.3540
176 -1.2893
177 -1.2298
178 -1.1750
179 -1.1244
180 -1.0780
181 -1.0366
182 -0.9968
183 -0.9592
184 -0.9234
185 -0.8919
186 -0.8677
187 -0.8419
188 -0.8210
189 -0.7949
190 -0.7768
191 -0.7572
192 -0.7404
193 -0.7217
194 -0.7063
195 -0.6892
196 -0.6767
197 -0.6611
198 -0.6478
199 -0.6353
200 -0.6275
201 -0.6152
202 -0.6066
203 -0.5961
204 -0.5872
205 -0.5809
206 -0.5718
207 -0.5639
208 -0.5598
209 -0.5525
210 -0.5413
211 -0.5391
212 -0.5347
213 -0.5282
214 -0.5230
215 -0.5146
216 -0.5092
217 -0.5043
218 -0.4959
219 -0.3781
220 -0.3720
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
61
Universitas Indonesia
221 -0.3706
222 -0.3685
223 -0.3661
224 -0.3630
225 -0.3597
226 -0.3597
227 -0.3581
228 -0.3552
229 -0.3521
230 -0.3530
231 -0.3538
232 -0.3478
233 -0.3479
234 -0.3488
235 -0.3484
236 -0.3454
237 -0.3441
238 -0.3434
239 -0.3427
240 -0.3421
241 -0.3391
242 -0.3368
243 -0.3388
244 -0.3373
245 -0.3370
246 -0.3359
247 -0.3355
248 -0.3344
249 -0.3320
250 -0.3336
251 -0.3289
252 -0.3298
253 -0.3296
254 -0.3304
255 -0.3281
256 -0.3285
257 -0.3289
258 -0.3274
259 -0.3261
260 -0.3266
261 -0.3256
262 -0.3238
263 -0.3260
264 -0.3264
265 -0.3273
266 -0.3255
267 -0.3276
268 -0.3275
269 -0.3257
270 -0.3281
271 -0.3274
272 -0.3290
273 -0.3329
274 -0.3315
275 -0.3331
276 -0.3383
277 -0.3397
278 -0.3400
279 -0.4589
280 -0.4671
281 -0.4696
282 -0.4769
283 -0.4833
284 -0.4883
285 -0.4958
286 -0.5056
287 -0.5112
288 -0.5229
289 -0.5276
290 -0.5344
291 -0.5405
292 -0.5487
293 -0.5522
294 -0.5581
295 -0.5649
296 -0.5713
297 -0.5733
298 -0.5761
299 -0.5787
300 -0.5836
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
62
Universitas Indonesia
Tabel Lampiran A.2 Data Hasil Pengukuran Return Loss Antena Downlink pada
Frekuensi 436.915 MHz
Frek (MHz) S11 (dB)
100 -0.4375
103 -0.4512
106 -0.4586
109 -0.4676
112 -0.4720
115 -0.4768
118 -0.4822
121 -0.4546
124 -0.4107
127 -0.3917
130 -0.3947
133 -0.4279
136 -0.4924
139 -0.5892
142 -0.7701
145 -0.9312
148 -1.0178
151 -0.9892
154 -0.8807
157 -0.7822
160 -0.7275
163 -0.7136
166 -0.7336
169 -0.7599
172 -0.7934
175 -0.8259
178 -0.8482
181 -0.8753
184 -0.8991
187 -0.9311
190 -0.9591
193 -0.9916
196 -1.0288
199 -1.0803
202 -1.1436
205 -1.1690
208 -1.1817
211 -1.2179
214 -1.2625
217 -1.3144
220 -1.3741
223 -1.4438
226 -1.5288
229 -1.6277
232 -1.7480
235 -1.8820
238 -2.0345
241 -2.1988
244 -2.3792
247 -2.5585
250 -2.7331
253 -2.9035
256 -3.0748
259 -3.2315
262 -3.3613
265 -3.4676
268 -3.5484
271 -3.5974
274 -3.6083
277 -3.5904
280 -3.5585
283 -3.5190
286 -3.4895
289 -3.4662
292 -3.4482
295 -3.4411
298 -3.4545
301 -3.4815
304 -3.5057
307 -3.5335
310 -3.5775
313 -3.6347
316 -3.7083
319 -3.7956
322 -3.8876
325 -3.9695
328 -4.0413
331 -4.1121
334 -4.1876
337 -4.2724
340 -4.3585
343 -4.4623
346 -4.5749
349 -4.7073
352 -4.8536
355 -5.0171
358 -5.1845
361 -5.3827
364 -5.5904
367 -5.8033
370 -6.0265
373 -6.2419
376 -6.4759
379 -6.7237
382 -6.9885
385 -7.2849
388 -7.6136
391 -7.9992
394 -8.4418
397 -8.9747
400 -9.5857
403 -10.2913
406 -11.0941
409 -11.9983
412 -12.8944
415 -13.6187
418 -13.9917
421 -13.9332
424 -13.5017
427 -12.8059
430 -12.0136
433 -11.2406
436 -10.5878
439 -10.1449
442 -9.7882
445 -9.3586
448 -8.8952
451 -8.4757
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
63
Universitas Indonesia
454 -8.1339
457 -7.9229
460 -7.9989
463 -8.4582
466 -9.0689
469 -9.5683
472 -9.8716
475 -9.9837
478 -9.9565
481 -9.7515
484 -9.2141
487 -8.5308
490 -7.9825
493 -7.6172
496 -7.4338
499 -7.4368
502 -7.6224
505 -7.8533
508 -8.0105
511 -8.0211
514 -7.8471
517 -7.5490
520 -7.2085
523 -6.8860
526 -6.6227
529 -6.4227
532 -6.2109
535 -5.9943
538 -5.8017
541 -5.6065
544 -5.4281
547 -5.2723
550 -5.1343
553 -5.0216
556 -4.9398
559 -4.8832
562 -4.8428
565 -4.8063
568 -4.7828
571 -4.7369
574 -4.6641
577 -4.6208
580 -4.5967
583 -4.5603
586 -4.5181
589 -4.4707
592 -4.4197
595 -4.3764
598 -4.3438
601 -4.3164
604 -4.3087
607 -4.3059
610 -4.2986
613 -4.2838
616 -4.2690
619 -4.2487
622 -4.2408
625 -4.2264
628 -4.2003
631 -4.1635
634 -4.1041
637 -4.0399
640 -3.9751
643 -3.9135
646 -3.8621
649 -3.8041
652 -3.7501
655 -3.6853
658 -3.6345
661 -3.5969
664 -3.5578
667 -3.5070
670 -3.4521
673 -3.3985
676 -3.3583
679 -3.3166
682 -3.2844
685 -3.2460
688 -3.2108
691 -3.1672
694 -3.1268
697 -3.0844
700 -3.0515
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
64
Universitas Indonesia
LAMPIRAN B : Data Hasil Pengukuran Pola Radiasi
Intensitas Daya Relatif Antena Uplink pada Frekuensi 145.95 MHz tanpa Model Satelit
Tabel Lampiran B.1 Intensitas Daya Relatif untuk Bidang E dan Bidang H Antens Uplink
Sudut (°)
E-Co 145.5 MHz H-Co 145.95 MHz
E (dB) E Normalisasi H (dB) H Normalisasi
0 -63.3 -6.85 -27.79 -0.25
10 -62.5 -6.05 -27.54 0
20 -61.62 -5.17 -27.61 -0.07
30 -60.48 -4.03 -27.72 -0.18
40 -59.72 -3.27 -27.73 -0.19
50 -58.4 -1.95 -27.77 -0.23
60 -57.84 -1.39 -27.78 -0.24
70 -57.45 -1 -27.76 -0.22
80 -57.21 -0.76 -27.82 -0.28
90 -59.32 -2.87 -27.9 -0.36
100 -60.43 -3.98 -27.92 -0.38
110 -62.33 -5.88 -27.96 -0.42
120 -63.37 -6.92 -28.02 -0.48
130 -63.5 -7.05 -28.09 -0.55
140 -63.69 -7.24 -28.12 -0.58
150 -63.41 -6.96 -28.16 -0.62
160 -63.2 -6.75 -28.17 -0.63
170 -63.56 -7.11 -28.24 -0.7
180 -63.72 -7.27 -28.29 -0.75
190 -63.85 -7.4 -28.3 -0.76
200 -63.69 -7.24 -28.32 -0.78
210 -62.75 -6.3 -28.33 -0.79
220 -61.34 -4.89 -28.75 -1.21
230 -59.45 -3 -29.3 -1.76
240 -57.92 -1.47 -28.54 -1
250 -56.89 -0.44 -28.24 -0.7
260 -56.45 0 -28.21 -0.67
270 -58.73 -2.28 -28.19 -0.65
280 -59.13 -2.68 -28.17 -0.63
290 -61.34 -4.89 -28.07 -0.53
300 -62.35 -5.9 -28.05 -0.51
310 -62.15 -5.7 -27.96 -0.42
320 -62.14 -5.69 -27.97 -0.43
330 -61.9 -5.45 -27.87 -0.33
340 -61.78 -5.33 -27.78 -0.24
350 -62.34 -5.89 -27.74 -0.2
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
65
Universitas Indonesia
Intensitas Daya Relatif Antena Downlink pada Frekuensi 436.915 MHz tanpa Model Satelit
Tabel Lampiran B.2 Intensitas Daya Relatif untuk Bidang E dan Bidang H Antena Downlink
Sudut (°)
E-Co 436.925 MHz H-Co 436.915 MHz
E (dB) E Normalisasi H (dB) H Normalisasi
0 -42.98 0 -44.35 -3.76
10 -42.86 0.12 -43.89 -3.3
20 -41.73 1.25 -43.39 -2.8
30 -41.25 1.73 -43.1 -2.51
40 -41.24 1.74 -42.9 -2.31
50 -41.27 1.71 -42.65 -2.06
60 -41.39 1.59 -42.35 -1.76
70 -42.29 0.69 -42.21 -1.62
80 -42.55 0.43 -42.09 -1.5
90 -43.9 -0.92 -41.89 -1.3
100 -44.42 -1.44 -41.63 -1.04
110 -47.64 -4.66 -41.55 -0.96
120 -48.33 -5.35 -41.34 -0.75
130 -51.87 -8.89 -41.18 -0.59
140 -56.63 -13.65 -41.1 -0.51
150 -51.55 -8.57 -41.08 -0.49
160 -49.34 -6.36 -40.97 -0.38
170 -48.46 -5.48 -40.85 -0.26
180 -45.88 -2.9 -40.75 -0.16
190 -45.69 -2.71 -40.74 -0.15
200 -45.3 -2.32 -40.7 -0.11
210 -44.82 -1.84 -40.62 -0.03
220 -42.45 0.53 -40.59 0
230 -42.21 0.77 -40.61 -0.02
240 -41.23 1.75 -40.65 -0.06
250 -41.27 1.71 -40.72 -0.13
260 -41.26 1.72 -40.76 -0.17
270 -41.92 1.06 -41.02 -0.43
280 -42.36 0.62 -41.18 -0.59
290 -42.85 0.13 -41.65 -1.06
300 -43.89 -0.91 -41.85 -1.26
310 -44.76 -1.78 -42.37 -1.78
320 -45.63 -2.65 -42.84 -2.25
330 -46.28 -3.3 -43.68 -3.09
340 -46.79 -3.81 -43.79 -3.2
350 -48.82 -5.84 -44.25 -3.66
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
66
Universitas Indonesia
Intensitas Daya Relatif Antena Uplink pada Frekuensi 145.95 MHz dengan diatas Model Satelit
Tabel Lampiran B.3 Intensitas Daya Relatif untuk Bidang E dan Bidang H Antens Uplink
Sudut (°)
E-Co 145.95 MHz H-Co 145.95 MHz
E (dB) E Normalisasi H (dB) H Normalisasi
0 -33.24 -2 -39.73 -1.83
10 -32.85 -1.61 -39.75 -1.85
20 -31.74 -0.5 -39.8 -1.9
30 -31.56 -0.32 -40.1 -2.2
40 -31.26 -0.02 -40.52 -2.62
50 -31.28 -0.04 -40.89 -2.99
60 -31.37 -0.13 -41.45 -3.55
70 -32.28 -1.04 -41.5 -3.6
80 -32.54 -1.3 -41.75 -3.85
90 -33.86 -2.62 -41.58 -3.68
100 -34.43 -3.19 -41.45 -3.55
110 -37.65 -6.41 -41.02 -3.12
120 -38.34 -7.1 -40.98 -3.08
130 -41.89 -10.65 -40.5 -2.6
140 -46.62 -15.38 -40.3 -2.4
150 -41.54 -10.3 -40.05 -2.15
160 -39.33 -8.09 -40 -2.1
170 -38.43 -7.19 -39.75 -1.85
180 -35.87 -4.63 -39.5 -1.6
190 -35.67 -4.43 -39.1 -1.2
200 -35.32 -4.08 -38.78 -0.88
210 -34.85 -3.61 -38.25 -0.35
220 -32.44 -1.2 -38.09 -0.19
230 -32.24 -1 -37.9 0
240 -31.24 0 -37.93 -0.03
250 -31.26 -0.02 -37.9 0
260 -31.26 -0.02 -37.92 -0.02
270 -31.93 -0.69 -37.93 -0.03
280 -32.38 -1.14 -37.93 -0.03
290 -32.88 -1.64 -38.02 -0.12
300 -33.87 -2.63 -38.23 -0.33
310 -34.78 -3.54 -38.33 -0.43
320 -35.65 -4.41 -38.43 -0.53
330 -36.29 -5.05 -38.88 -0.98
340 -36.78 -5.54 -39.03 -1.13
350 -38.85 -7.61 -39.21 -1.31
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
67
Universitas Indonesia
Intensitas Daya Relatif Antena Downlink pada Frekuensi 436.915 MHz dengan diatas Model Satelit
Tabel Lampiran B.4 Intensitas Daya Relatif untuk Bidang E dan Bidang H Antena Downlink
Sudut (°)
E-Co 145.5 MHz H-Co 145.95 MHz
E (dB) E Normalisasi H (dB) H Normalisasi
0 -55.57 -17.51 -39.73 -1.83
10 -48.69 -10.63 -39.75 -1.85
20 -40.98 -2.92 -39.8 -1.9
30 -41.06 -3 -40.1 -2.2
40 -40.24 -2.18 -40.52 -2.62
50 -40.26 -2.2 -40.89 -2.99
60 -40.47 -2.41 -41.45 -3.55
70 -43.89 -5.83 -41.5 -3.6
80 -44.2 -6.14 -41.75 -3.85
90 -56.76 -18.7 -41.58 -3.68
100 -55.87 -17.81 -41.45 -3.55
110 -53.69 -15.63 -41.02 -3.12
120 -52.48 -14.42 -40.98 -3.08
130 -46.78 -8.72 -40.5 -2.6
140 -45.53 -7.47 -40.3 -2.4
150 -44.31 -6.25 -40.05 -2.15
160 -41.16 -3.1 -40 -2.1
170 -39.25 -1.19 -39.75 -1.85
180 -38.29 -0.23 -39.5 -1.6
190 -38.65 -0.59 -39.1 -1.2
200 -38.45 -0.39 -38.78 -0.88
210 -38.43 -0.37 -38.25 -0.35
220 -38.42 -0.36 -38.09 -0.19
230 -38.29 -0.23 -37.9 0
240 -38.06 0 -37.93 -0.03
250 -38.91 -0.85 -37.9 0
260 -38.98 -0.92 -37.92 -0.02
270 -38.75 -0.69 -37.93 -0.03
280 -39.77 -1.71 -37.93 -0.03
290 -40.52 -2.46 -38.02 -0.12
300 -41.78 -3.72 -38.23 -0.33
310 -42.64 -4.58 -38.33 -0.43
320 -43.66 -5.6 -38.43 -0.53
330 -47.24 -9.18 -38.88 -0.98
340 -47.69 -9.63 -39.03 -1.13
350 -48.52 -10.46 -39.21 -1.31
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012
68
Universitas Indonesia
LAMPIRAN C. Data Hasil Pengukuran Gain
Tabel C.1 Nilai Gain dari Antena Uplink
Antena Gain
1 -0.252
2 -1.022
3 -1.702
Tabel C.2 Nilai Gain dari Antena Downlink
Antena Gain
1 0.398
2 -1.982
3 -0.452
Rancang bangun..., Renita Danarianti, FT UI, 2012