## PROTOTYPE ANTENA OMNIDIRECTIONAL MIKROSTRIP PATCH ARRAY SEBAGAI PENGUAT TRANSMITTER RADAR PESAWAT TERBANG PADA FREKUENSI 1030MHZ
Arif Fahmi 1 , Dodi Setiabudi 2
1 Mahasiswa Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Jember
2 Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Jember
Email: fahmi03031995@gmail.com

## ABSTRACT
Radar SSR (Secondary Surveillance Radar) is an equipment to detect and determine the position and target  data  around  him  actively,  where  the  plane  took  active  if  it  receives  the  RF  signal  emitted secondary radar. In this study aims (1) to design a prototype omnidirectional microstrip patches array for applications Radar SSR (Secondary Surveillance Radar) according to the characteristics of the antenna by using the software High Frequency Structure Simulator version 13 (HFSS v13) that operate at a frequency of 1030-1090 MHz and get characteristics of the antenna such as Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), the radiation pattern and gain (2) Implement the design of antenna omnidirectional microstrip patches array into physical form and measure VSWR, gain and radiation pattern characteristics of the prototype has been created and analyzed the characteristics Between desaian antenna with the prototype antenna that has been made. This research method using the rectangular microstrip patches dimensional array to determine the size of the microstrip antenna array patches and simulated using HFSS v13 software. The results of the analysis parameters pacth microstrip antenna array in HFSS v13 Software demonstrate the value of Ref. AMPL his 40.950739 dB, the analysis results pacth microstrip antenna array using the software HFSS v13 obtained gain value by achieving -29dB, and the results of the analysis, the value of the radiation pattern reaches the radiation pattern of 33.28dBm.
Keywords:  SSR, HFSS v13, VSWR, gain, radiation pattern, antenna, microstrip pacth array.

## PENDAHULUAN
Radar yang merupakan singkatan dari Radio Detection  and  Ranging sudah  banyak  digunakan dalam banyak konteks termasuk dalam pengendalian  lalu  lintas  udara  maupun  laut  yaitu untuk mendeteksi pesawat terbang atau kapal laut ketika  berada  di  landasan  maupun  di  dermaga. Diperlukan  sebuah  perangkat  untuk  dapat menunjang  dari  fungsi  teknologi  ini.  Perangkat tersebut dinamakan antena. Perangkat ini berpengaruh  pada  kualitas  sinyal  informasi  yang akan dikirim dan diterima. Oleh karena itu penulis mencoba membuat prototype antena omnidirectional  mikrostrip  pacth  array  sebagai penguat  transmitter  radar  pesawat  terbang  pada frekuensi  1030MHz  guna  menunjang  serta meningkatkan kerja transmitter dari radar peswat terbang  tersebut.  Sehingga  penulis  membuat sebuah proposal yang berjudul Prototype antenna omnidirectional  mikrostrip  pacth  array  sebagai penguat transmitter radar  pesawat  terbang  pada frekuansi 1030MHz.

## DASAR TEORI
Antena  adalah  suatu  alat  yang  mengubah gelombang  terbimbing  dari  saluran  transmisi menjadi  gelombang  bebas  di  udara,  dan sebaliknya.  Antena  mikrostrip  adalah  desain single -layer  yang  terdiri  umumnya  dari  empat bagian ( Patch , bidang tanah, substrat, dan ground ). antena patch bisa diklasifikasikan sebagai elemen single antena resonan [1].

## Struktur Dasar Antenna Microstrip
Antena  mikrostrip  dapat  didefenisikan sebagai  salah  satu  jenis  antena  yang  mempunyai bentuk  seperti  bilah/potongan  yang  mempunyai ukuran  sangat  tipis/kecil.  Secara  umum,  antena mikrostrip  terdiri  atas  3  bagian,  yaitu patch , substrat, dan ground plane . Patch terletak di atas substrat,  sementara ground  plane terletak  pada bagian paling bawah.
Dari beberapa paparan diatas dapat diuraikan beberapa struktur dasar antenna microstrip yaitu :
1. Patch ini  berfungsi  untuk  meradiasikan gelombang elektromagnetik  ke udara. Patch dan  saluran  pencatu  biasanya  terletak  diatas
substrat.  Tebal patch dibuat  sangat  tipis  (t <<  λ 0 ; t = ketebalan patch ).
Gambar 1. Struktur dasar antenna microstrip
2. Substrate dielectric
Substrat terbuat dari bahan-bahan dielektrik. Substrat  biasanya  mempunyai  tinggi  ( h ) antara  0,002λ 0 –  0,005λ 0. Berfungsi  sebagai media penyalur GEM dari catuan. Karakteristik  substrat  sangat  berpengaruh pada besar parameter-parameter antena.
3. Ground Ground  plane bisa  terbuat  dari  bahan konduktor. Ukurannaya selebar dan sepanjang  substrat.  Fungsi ground  plane adalah sebagai ground antenna.

## Antenna Omni Directional
Antena omnidirectional memancarkan  dan menerima  sinyal  dari  segala  arah  dengan  daya yang  sama.  Untuk  menghasilkan  cakupan  area yang  luas, gain antena omnidirectional harus memfokuskan  dayanya  secara  horizontal,  dengan mengabaikan pola pancaran ke atas dan ke bawah. Antena jenis ini biasanya digunakan  untuk posisi pelanggan  yang  melebar.  Direktivitas  antena omnidirectional berada dalam arah vertikal [2].

## METODE PERANCANGAN
Adapun  metode  yang  akan  diterapkan pembuatan  prototype  antenna omnidirectional mikrostrip pacth  array ini  adalah  yang  pertama dengan membuat kerangka kerja, dimana kerangka kerja tersebut akan menjelaskan secara garis besar urutan mekanisme yang akan dilaksanakan.
Gambar 2. Kerangka Kerja pembuatan prototype antenna omnidirectional mikrostrip pacth array
Perancangan  pacth  mikrostrip  menggunakan calculator microstrip
Pada  perancangan  ini  dimaksudkan  untuk mempermudah dalam malkukan pengukuran serta menentukan  parameter pacth antena  mikrostrip dengan  mudah    adapun  formula  yang  digunakan pada software calculator ini sedikit berbeda dalam menentukan baik panjang maupun lebar dari patch antenna mikrostrip (pasternack, 2016).
Gambar 3. Formula patch microstrip
Adapun  hasil  dari  perhitungan calculator pacth  microstip mengahasilkan  analisa  nilai panjang  dan  lebar pacth yang  berbeda  dengan pengukuran matematis.
Gambar 4. Calculator microstrip
Adapun  perhitungan  selanjutnya  pada  rasio dan  impedansi  antena  microstrip  dengan  formula yang dirancang.
Gambar 5. Formula rasio dan impedansi
Selanjutnya  perhitungan  pada  panjang gelombang  pada  antenna  mikrostrip  dengan menggunkan calculator microstrip dengan formula yang dirancang.
Gambar 6. Formula panjang gelombang microstrip
Adapun  hasil  dari  perhitungan calculator pacth  microstip mengahasilkan  analisa  nilai panjang gelombang yaitu sebesar lebar 88.57 mm dan tinggi 1.6 mm.

## Gambar 7. Panjang gelombang mikrostrip

## Perancangan  Model  Antena  Mikrostrip  Patch Rectangular Mengunakan HFSS
Pada  perancangan  ini,  perlunya  sebuah program  simulator  untuk  membantu  proses rancang bangun antena mikrostrip patch Rectangular .  Simulasi  dilakukan  untuk  melihat apakah  perhitungan  yang  dilakukan  telah  cocok dengan VSWR yang diinginkan atau tidak dengan frekuensi 1.030 GHz. Simulasi dilakukan dengan perangkat lunak simulator Ansoft High Frequency Structure Simulator v13. 1. Memulai HFSS v13 Pada  perancangan  antenna  microstrip  pacth array ini menggunakan software HFSS v13.
Gambar 8. Tampilan HFSS v13
2. Perancangan subtract
Untuk  membuat substrate ,  pada  item Draw pilih box atau dengan langsung memilih Draw Box pada toolbar kemudian data diisi dengan memilih bahan FR4 – epoxy kemudian mengganti nama box tersebut dengan Substrate.
Gambar 9. Desain Subtract
3. Perancangan Pacth array Untuk membuat rancangan pacth array pada software HFSS  v13.  Adapun  langkah  dalam
perancangannya yaitu dengan memilih icon Draw kemudian  memilih  icon Box kemudian  desain sesuai ukuran yang telah dirancang. Adapun bahan yang digunkan ialah copper (tembaga).
Gambar 10. Desain pacth microstrip array
4. Perancangan Waveport
Untuk  langkah  selanjutnya  yaitu  proses perancangan  impedansi  masukan  atau Waveport. Adapun  langkah  perancangan  dengan  memilih icon Draw kemudian pilih icon circle.
Gambar 11. Desain Waveport
5. Konfigurasi Analysis Set-up Pada  proses Analysis  Set-up ini  bertujuan untuk mensetting serta mengkonfigurasi frekuensi target  yaitu  pada  frekuensi  1030MHz  dengan memilih icon add solution set up yang tertera pada Gambar 12.
Gambar 12. Analysis Set-up
6. Validation komponen antenna mikrostrip patch array
Validation pada proses perancangan antenna mikrostrip  ini  sangat  penting  karena  dengan melakukan  proses validation ini  maka  kita  akan mengetahui  apakah  rancangan  antenna  yang  kita
desain  ini  bisa  berjalan  dengan  baik  dan  sesuai dengan  analisa  yang  diharapkan.  Adapun  cara melakukan proses validation pada software HFSS v13 ini dengan memilih icon HFSS pilih dan klik icon validation .
Gambar 13. Validation Check Component

## ANALISA DAN PEMBAHASAN
Pada proses analisi antenna mikrostrip pacth array ini menggunakan software HFSS v13 trial. Adapun pada proses analisa ini diperoleh beberapa nilai  parameter-parameter  antenna  mikrostrip patch array sebagai penentu kinerja dari prototype antenna  tersebut.  Adapun  diantaranya  parameter- parameter tersebut yaitu gain, VSWR (return loss), directivitas, rasio polarisasi, counter.

## Analisa Pengukuran VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)
VSWR didifinasikan sebagai perbandinganatau  rasio  antara  tegangan  rms maksimun dan minimum yang terjadi pada saluran yang tidak match .
Gambar 14. Grafik VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)
Pada  pengukuran  ini  frekuensi  di-set  dari 950  MHz  –  1500  MHz,  hal  ini  dilakukan  agar dapat  dilihat,  antenna  dapat  dikategorikan  baik, digunakan  pada range frekuensi  berapa  saja. Seperti  pada  Gambar  14,  untuk  frekuensi  1.0300 GHz Ref. Ampl -nya 40.950739 dB.
Adapaun data table dari nilai VSWR ( voltage standing wave ratio ) dapat dilihat pada table 1,
Tabel 1. Data analisa nilai VSWR ( voltage standing wave ratio )
Dapat  diketahui  dari  data  Tabel  1  nilai VSWR dari antenna mikrostrip pacth array bahwa pada frekuensi 1.0300GHz memiliki nilai VSWR sebesar 40.950739 dB.

## Analisa pengukuran Pola Radiasi
Pada  analisa  pengukutran  pola  radiasi dilakukan  untuk  memperoleh  analisa  pola  radiasi (pola  pancaran)  atau  radiasi  sinyal  antenna mikrostrip pacth array . Digunakan software HFSS v13  untuk  memperoleh  analisa  nilai  pola  radiasi pada prototype antenna  mikrostrip pacth  array . Adapun  analisa  pola  radiasi  yang  diperoleh  pada hasil  analisis software HFSS  v13  dapat  dilihat pada Gambar 15.
Gambar 15. Pola Radisai Antenna Mikrostrip
Dari kurva diatas kita dapat mengetahui pola radiasi  dari prototype antenna  microstrip  pacth array  yang kami rancangan  memiliki pola radiasi yang  baik  yaitu  mencapai  pola  radiasi  sebesar 33.28 dBm. diamana dapat dilihat pada table pola radiasi berikut ini.
Tabel 2. Data Analisa Pola Radiasi
Adapun  gambar  3D  dari  pola  radiasi ( directivitas )  dari  antenna  mikrostrip pacth array , dapat dilihat pada Gambar 16 berikut.
Gambar 16. Gambar 3D pola Radiasi

## Analisa Pengukuran Gain
Salah  satu  parameter  penting  untuk mengukur  kualitas  antena  adalah gain.  Gain sebuah antena didefinisikan sebagai perbandingan  rapat  daya  maksimum  suatu antena  terhadap  rapat  daya  maksimum  dari antena referensi dengan daya masuk sama besar. Dari hasil simulasi software HFSS v13 diperoleh analisa nilai gain yang sesuai dengan tujuan yaitu mencapai  -29dB.  Ini  dapat  dilihat  dari  kurva ataupun data tabel dibawah ini.
Gambar 17. Grafik Gain antenna
Adapun  tabel  data  dari  nilai  gain  yang diperoleh dari hasil analisa dapat dilihat dibawah ini.
Tabel 3. Data Analisa Gain
Dari  hasil  simulasi software HFSS  v13 diperoleh  analisa  nilai gain yang  sesuai  dengan target yaitu mencapai  -29dB. Seperti yang tertera pada table diatas.
Adapun  pola  3D  dari Gain antenna mikrostrip pacth array dapat dilihat pada gambar 4.5
Gambar 18. 3D gain Antenna mikrostrip pacth array

## Prototype  antena  omnidirectional  mikrostrip pacth array
Pada prototype ini terdapat antena microstrip array yang tersusun dengan pacth 4 × 2 dengan ukuran 80 × 60 mm.
Gambar 19. Prototype antena omndirectional microstrip pacth array.

## KESIMPULAN
1. Berdasarkan  hasil  perancangan  dan  analisa Antenna  mikrostrip pacth  array ini  rancang dengan  menggunakan subtract  FR-4 dengan
nilai  konstanta dielectric (Ɛr)  =  4.4  dan pacth dengan bahan copper. Dengan dimensi antenna dioptimasi sebagai berikut: Elemen Peradiasi : W = 88.57 mm, L = 69.18 mm, h = 1.6 mm.
2. Nilai  VSWR  Antenna  mikrostrip pacth  array hasil  perancangan  dan  analisa  yang  berbeda- beda tiap frekunsi. Dalam jangkauan frekuensi kerja  yang  direncanakan  yaitu  1030  MHz, antenna  ini  memiliki  nilai Ref.  Ampl -nya 40.950739 dB.
3. Nilai Gain Antenna  microstrip pacth  array hasil  perancangan  dan  analisis  dari software HFSS  v13  diperoleh  nilai gain mencapai  - 29dB.
4. Hasil  pengukuran  dan  analisi  pola  radiasi, menggunanakan software HFSS v13 diperoleh nilai pola radiasi mencapai 33.28dBm.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Alsager,  A. F.  2011. Design  and Analysis of Microstrip Patch Antenna Arrays. Communication and Signal processing, 16.
[2] repository.usu.ac.id. 2016, april kamis. Retrieved from repository.usu.ac.id: http://repository.usu.ac.id/bitstream/1234567 89/48181/4/Chapter%20II.pdf.