ELKOMIKA | ISSN (p): 2338-8323  | ISSN (e): 2459-9638

## Perancangan dan Optimasi Antena Vivaldi pada

## Sistem Radar Penembus Permukaan ( Ground Penetrating Radar )
BASO MARUDDANI 1,2 , EFRI SANDI 1 , MUHAMMAD FADHIL NAUFAL SALAM 1
1 Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta
2 DJA Institute, Jakarta Email: basomaruddani@unj.ac.id
Received 26 November 2018 | Revised 17 Desember 2018 | Accepted 7 Januari 2019

## ABSTRAK
Antena Vivaldi merupakan salah satu jenis antena yang diimplementasikan pada radar penembus permukaan (Ground Penetrating Radar, GPR). GPR adalah salah satu  metode  non-destructive  testing  yang  biasa  digunakan  untuk  mengetahui kondisi  beton/jalan  raya.  Penelitian  ini  merancang  sebuah  antena  Vivaldi  untuk digunakan  pada  GPR  dengan  frekuensi  kerja  1  GHz  –  2  GHz.  Metode  yang digunakan  untuk  merancang  dan  mengoptimasi  antena  Vivaldi  adalah  dengan mengubah  beberapa  parameter  untuk  mencapai  spesifikasi  yang  diinginkan. Parameter  tersebut  antara  lain  lebar  antena,  panjang  antena  dan  tapered  slot. Optimasi  yang  dilakukan  tetap  memperhatikan  pola  radiasi  antena  agar  tetap terarah. Hasil penelitian ini menghasilkan antena Vivaldi dengan dimensi 350x300 mm dengan return loss di bawah -10 dB pada rentang frekuensi 1 GHz – 2 GHz. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa perubahan nilai parameter lebar antena dan tapered slot menggeser frekuensi kerja antena secara signifikan.
Kata kunci : Ground Penetrating Radar, Vivaldi, return loss, parameter antena

## ABSTRACT
The  Vivaldi  antenna  is  one  type  of  antenna  that  is  implemented  on  Ground Penetrating  Radar  (GPR).  GPR  is  one  of  the  non-destructive  testing  methods commonly used to determine the condition of concrete / highway. This studyaim to design a Vivaldi antenna to be used on GPR with a working frequency of 1 GHz -  2  GHz.  The  method  that  used  to  design  and  optimize  Vivaldi  antennas  is  by changing  several  parameters  to  achieve  the  desired  specifications.  These parameters include antenna width, antenna length and tapered slot. Optimization carried out still observes the radiation pattern of the antenna to keep it directed. The results showed that 350 x 300 mm antennas with return loss below -10 dB in the frequency range of 1 GHz - 2 GHz. The results also show that changes in the parameter  width  of  the  antenna  and  tapered  slots  shift  the  antenna  working frequency significantly.
Keywords : Ground Penetrating Radar, Vivaldi, return loss, antenna parameter

## 1. PENDAHULUAN
Teknologi radar digunakan untuk mendeteksi benda kian berkembang pesat, baik yang berada di  udara,  di  balik  dinding,  maupun  di  dalam  tanah.  Untuk  implementasinya,  radar  dapat menggunakan  gelombang  suara  maupun  gelombang  elektromagnetik.  Pada  radar  yang menggunakan gelombang suara untuk mendeteksi benda diam sudah diteliti oleh (Renaldi, Hadiyoso, & Ramadan, 2018) . Pemanfaatan gelombang suara digunakan sebagai solusi penginderaan objek. Pada penelitian (Paulet, Salceanu, & Neacsu, 2016) dikembangkan suatu radar dengan library yang spesifik sebagai antar muka sensor dan Arduino. Kekurangan dari  pemanfaatan  gelombang  suara  pada  radar  adalah  ketelitian  dan  resolusi  yang  kurang untuk menginderakan objek pada jarak jauh serta gelombang suara yang membutuhkan media untuk perambatan gelombangnya. Untuk mendeteksi benda pada jarak yang jauh dan resolusi yang tinggi, radar menggunakan gelombang elektromagnetik. Salah satu aplikasinya adalah Radar Penembus Permukaan atau yang dikenal sebagai GPR ( Ground Penetrating Radar). GPR adalah  suatu  alat  pencitra  yang  menggunakan  gelombang  elektromagnetik  untuk  melihat material yang berada di bawah tanah. GPR dikembangkan pada berbagai disiplin ilmu seperti groundwater  contamination,  geotechnical,  engineering,  sedimentology,  glaciology,  dan archaeology. Penggunaan GPR dibedakan berdasarkan material yang ingin dipetakan tanpa harus  merusak  struktur  yang  ada.  Setiap  material  membutuhkan  spesifikasi  sistem  yang berbeda untuk dapat mendeteksi material tersebut. Material yang dimaksud bisa mineral, batu, kayu, logam, kedalaman tanah, maupun kedalaman permukaan air. Selain untuk mendeteksi material yang terkubur, GPR dalam pengembangannya ada yang digunakan untuk menembus dinding dan untuk kepentingan keamanan dan pertahanan, misalnya GPR digunakan untuk mendeteksi keberadaan ranjau (Hariyadi & Mukhidin, 2015) . Saat awal kemunculannya, teknologi  GPR  digunakan  untuk  mendeteksi  material  alami.  Namun  seiring  dengan perkembangan teori dan tekniknya, GPR digunakan pula mendeteksi material yang tidak alami seperti aspal, beton, bahkan struktur jembatan.
Secara  sederhana,  cara  kerja  GPR  adalah  menghitung  pantulan  ataupun  penyebaran gelombang elektromagnetik yang ditembakkan ke suatu permukaan. Jenis material yang akan dipetakan  dan  resolusi  GPR  ditentukan  oleh  antena  dan  frekuensi  yang  digunakan.  Antena merupakan salah satu sub-sistem yang berperan penting terhadap kinerja GPR. Oleh karena itu, pada GPR dibutuhkan antena yang memiliki karakteristik bandwidth yang lebar dan beam yang  sempit.  Dalam  hal  ini,  antena  Vivaldi  merupakan  salah  satu  jenis  antena  yang  dapat memenuhi  kebutuhan  untuk  pengaplikasian  GPR  karena  antena  Vivaldi  memiliki  lebar bandwidth yang cukup luas dan pola radiasi yang terarah karena beam yang sempit. Antena Vivaldi  termasuk  kedalam  golongan Tapered  Slot  Antenna  (TSA)  dimana  antena  Vivaldi memiliki  struktur  logam  ( patch)  yang  meruncing  di  satu  sisinya.  Antena  Vivaldi  cukup menjawab kebutuhan antena untuk sistem GPR.
Konsep  antena  Vivaldi  pertama  kali  diperkenalkan  oleh  Gibson (Gibson,  1979) .  Antena Vivaldi dapat bekerja dengan bandwidth yang lebar, gain yang tinggi, pola radiasi yang terarah dan side lobe yang rendah (Rajaraman, 1999) . Antena Vivaldi ini cukup banyak digunakan untuk  keperluan  radar.  Antena  Vivaldi  yang  dibahas  pada  makalah  ini  berbasis  mikrostrip dimana antena mikrostrip memiliki kelebihan struktur yang planar, dan juga biaya fabrikasi yang  relatif  murah (Shuppert,  1988) .  Antena  mikrostrip  memiliki  kelemahan  yang berbanding  terbalik  dengan  antenna  Vivaldi  yaitu  sempitnya bandwidth  dan  kecilnya  gain. Penelitian tentang antena Vivaldi dan karakteristiknya sudah banyak diteliti antara lain pada (Gazit,  1988) yang  mengembangkan  dan  menginvestigasi  antena  Vivaldi  dan  perubahan feeding  dari  microstripe  ke  slot  line.  Hal  tersebut  mempengaruhi  beamwidth  antena.  Pada (Gazit, 1988) juga diinvestigasi perubahan panjang antena yang digunakan sebagai fungsi
kontrol  terhadap bandwidth.  Pada (Sharp  &  Kyprianou,  2007) perubahan  parameter antenna diinvestigasi antara lain perubahan bentuk antena, penggunaan material dielektrik antena dan ketebalan substrat terhadap lebar bandwidth. Novelti pada penelitian ini adalah peneliti  mengobservasi  perubahan  beberapa  nilai  parameter  antena  terhadap  perubahan bandwidth antena Vivaldi. Parameter tersebut antara lain panjang antena, lebar antena dan tapered slot. Peneliti menyimulasikan antena mikrostrip Vivaldi dengan optimasi agar antena yang dibuat memiliki bandwidth yang lebar dengan mengubah beberapa parameter dimensi antena.
Desain  GPR  ditentukan  oleh  material  apa  yang  akan  dipetakan  oleh  aplikasi.  Hal  ini dikarenakan  setiap  material  memiliki  nilai  permitivitas  dielektrik  relatif  yang  berbeda  beda. Frekuensi  kerja  yang  digunakan  akan  menentukan  material  yang  akan  dideteksi  begitupun sebaliknya,  material  yang  akan  dipetakan  akan menentukan  pada  frekuensi  berapa  antena GPR  akan  dibuat.  Lebarnya bandwidth  juga  dapat  menentukan  bagaimana  kinerja  aplikasi GPR.
Lebar bandwidth  menentukan  bagaimana  resolusi  yang  diterima.  NDT  (Non-Destructive Testing)  Transportation  merupakan  salah  satu  hasil  pengembangan  teknologi  GPR  untuk material infrastruktur jalan. Air-coupled system antennas terpasang dalam posisi tergantung pada  NDT Transportation  pada  frekuensi  500MHz  -  2.5GHz.  Kelebihan  menggunakan  air- coupled system antennas adalah proses pengambilan data bisa dilakukan di atas kendaraan yang melaju dengan kecepatan tinggi hingga mencapai kecepatan 100km/jam (Jol, 2008) .

## 2. DESAIN DAN PERANCANGAN ANTENA

## 2.1 Antena Vivaldi
Antena  Vivaldi  pertama  kali  diperkenalkan  oleh  Gibson  pada  tahun  1979  yang  memiliki karakteristik bandwidth  yang  lebar  dan  pola  radiasi  directional (Hariyadi  &  Mukhidin, 2015) . Antena Vivaldi secara teoritis memiliki bandwidth yang tak terhingga dan gain yang signifikan serta memiliki polarisasi linear (Gibson, 1979) . Antena Vivaldi termasuk ke dalam jenis Exponential Tapered Slot Antena (TSA). Gambar 1 menunjukkan desain tradisional Vivaldi mengacu  pada  desain  awal  yang  diperkenalkan  oleh  Gibson  dan  Gambar  2  adalah implementasi antena Vivaldi yang diperkenalkan oleh Gibson.
Gambar 1. Desain Tradisional Antena Vivaldi
Gambar 2. Antena Vivaldi Milik Gibson pada Tahun 1979 Frekuensi Kerja 8ghz-40ghz
Pada penelitian ini, perancangan taper slot meliputi perancangan panjang runcing dan juga nilai tapered rate. Dengan menjumlahkan Tapered Length, panjang Slot Line, Backwall Offset akan menghasilkan total panjang rancangan antena Vivaldi (Erdogan, 2009) .
Pembuatan bidang lancip antena vivaldi berdasarkan fungsi eksponensial pada rumus,
𝑢  =   ± 𝑠 × 𝑒𝑥𝑝 ( × ) (1)
𝑢 dan 𝑡 menunjukan  titik  dimensi  bidang  lancip  pada  antena  vivaldi. 𝑠 menunjukan  titik terendah  dari  bidang  lancip.  Gambar  3  menunjukkan  bagaimana  dua  fungsi  eksponensial (masing masing dengan A dan –A) membentuk tapered slot.
Gambar 3. Tapered Slot Dibangun Oleh Dua Fungsi Eksponensial
Tingkat kemiringan taper slot antena Vivaldi sangat berpengaruh terhadap gain, beamwidth dan bandwidth dari TSA (Rajaraman, 1999) . Gambar 4 menunjukkan tampak depan dan parameter dimensi antena Vivaldi.
Gambar 4. Tampak Depan dan Parameter Dimensi Antena Vivaldi
keterangan:
𝑃𝐴 : Panjang antena 𝐿𝐴 : Lebar Antena 𝐵𝑤𝑜 : Backwall Offset 𝑇𝐿 : Tapered Length 𝑀𝑂 : Mouth Opening 𝑟 : Tapered Rate 𝑠𝐿 : Slotline Length

## 2.2 Perancangan desain antena
Pada  tahap  perancangan  desain  antena  Vivaldi  ini,  parameter  dimensi  antena  ditentukan berdasarkan perhitungan beberapa parameter dimensi antena Vivaldi. Parameter parameter tersebut adalah panjang antena, lebar antena, tapered length, tapered rate, panjang slotline, lebar slotline, panjang stub dan panjang saluran mikrostip.
Pada (Erdogan, 2009) dijelaskan bahwa panjang dimensi antena dapat sama dengan atau lebih besar dari panjang gelombang untuk frekuensi kerja terendah dan lebar antena dapat kerjalebih  besar  sama  dengan  setengah  panjang  gelombang  pada  frekuensi  terendah. Frekuensi terendah pada antena yang akan didesain adalah 1 GHz. Formula untuk mencari panjang antena, ( 𝑃𝐴 ) dan lebar antena ( 𝐿𝐴 ) berturut – turut ditunjukkan oleh Persamaan (2) dan Persamaan (3).
𝑃𝐴 ≈ √ (2) 𝐿𝐴 ≈ × √ (3)
dimana 𝑐 adalah  kecepatan  cahaya, 𝑓 adalah  frekuensi  kerja  terendah  dan 𝜀 adalah permitivitas relatif.
Untuk  menghitung tapered  length  ( 𝑇𝐿 )  antena,  dapat  digunakan  Persamaan  (4)  yang dijelaskan pada (Shan, Xu, & Lin, 2017) bahwa nilai tapered length ( 𝑇𝐿 ) sebesar setengah panjang gelombang memberikan efisiensi antena yang baik. Sementara tapered rate didapat dari rumus eksponensial yang pada penelitian kali ini dilambangkan dengan 𝑟 . Semakin besar nilai 𝑟 semakin terbuka juga bidang lancip. Nilai 𝑟 mempengaruhi nilai dari mouth opening
antena  Vivaldi.  Untuk  meningkatkan  efisiensi  radiasi  antena,  nilai mouth  opening  yang disarankan adalah sebesar setengah panjang gelombang (Erdogan, 2009) , dan bandwidth antena akan meningkat jika nilai mouth opening diperbesar. Maka nilai mouth opening dipilih sebesar  setengah  panjang  gelombang  dari  frekuensi  terendah.  Formula  untuk  menghitung tapered rate ( 𝑟 ) antena ditunjukkan oleh Persamaan (5)
𝑇𝐿 ≈ × √ (4) ± =   ± × 𝑒𝑥𝑝 ( × ) (5)
Nilai  dari  panjang slotline  dapat  diketahui  dari  selisih  panjang  antena  keseluruhan  dengan backwall offset dan panjang taper slot. Panjang slotline sudah termasuk dengan panjang stub dengan  nilai  seperempat  panjang  gelombang  dari  titik  temu slotline  dengan  mikrostrip. Formula untuk menghitung panjang slotline ( 𝑠𝐿 ) antena dan lebar slotline ( 𝑠 ) antena berturut – turut ditunjukkan oleh Persamaan (6) dan Persamaan (7) (Yin, Wang, & Zhao, 2016)
𝑠𝐿 = 𝑃𝐴 − 𝑏𝑤𝑜 − 𝑇𝐿 (6) 𝑠 ≈ √ × 2% (7)
Stub adalah panjang material yang besarnya seperempat panjang gelombang. Stub terdiri dari panjang stub slotline dan panjang stub stripline atau mikrostrip (Rajaraman, 1999) .
Gambar 5. Panjang Stub Slotline
Gambar 5 menunjukkan panjang stub slotline, 𝜆 , yang nilainya adalah seperempat panjang gelombang  dan  panjang stub  mikrostrip, 𝜆 ,  yang  nilainya  adalah  seperempat  panjang gelombang. Formula untuk menghitung panjang stub ( 𝑠𝑡𝑢𝑏𝐿 ) ditunjukkan oleh Persamaan (8)
𝑠𝑡𝑢𝑏𝐿 =  0.25  × √ (8)
dimana 𝑓 adalah frekuensi tengah dari frekuensi kerja antena.
Parameter  dimensi  antena  Vivaldi  berdasarkan  hasil  perhitungan  dirangkum  dalam  Tabel  1 dimana parameter tersebut ditentukan berdasarkan perhitungan dan studi literatur.
Tabel 1. Parameter awal dimensi antena Vivaldi Parameter Lambang Nilai Tapered length 𝑇𝐿 75 mm Tapered rate 𝑟 0,0555 Mouth opening 𝑀𝑂 73,22 mm Panjang stub 𝑠𝑡𝑢𝑏𝐿 24,1 mm Panjang slotline 𝑠𝐿 74 mm Lebar slotline 𝑠 1,14 mm Panjang antena 𝑃𝐴 150 mm Lebar antena 𝐿𝐴 75 mm Tebal cooper - 0,035 mm Tebal substrat 𝐻 1,6 mm Backwall offset 𝐵𝑤𝑜 1 mm Lebar mikrostrip 𝑊 3,1 mm
Langkah berikutnya adalah menyimulasikan antena dengan parameter seperti yang dituliskan pada Tabel 1 menggunakan perangkat lunak simulasi antena dengan elemen substrat yang digunakan adalah material epoxy (FR4) yang memiliki konstanta dielektrik 4,4 dan tebal 1,6 mm. Model antena Vivaldi yang akan disimulasikan ditunjukkan oleh Gambar 6.
Tampak Depan
Tampak Belakang
Gambar 6. Antena Vivaldi yang akan Disimulasikan dengan Parameter Awal

## 3. HASIL DAN DISKUSI
Proses simulasi akan menghasilkan nilai-nilai parameter performansi antena yang dirancang sehingga pada saat proses fabrikasi performa antena sudah dapat diketahui kemampuannya. Untuk mendapatkan frekuensi kerja sesuai spesifikasi yang diinginkan, maka nilai return loss pada rentang frekuensi 1 GHz – 2 GHz haruslah bernilai dibawah -10 dB. Terlihat pada Gambar 7,  nilai return  loss  yang  didapatkan  belum  sesuai  dengan  yang  diharapkan.  Untuk mendapatkan  hasil  yang  diharapkan,  parameter  yang  terdapat  pada  Tabel  1  kemudian dioptimasi.  Metode  optimasi  yang  dilakukan  adalah  mengubah  beberapa  parameter,  yaitu panjang  antena,  lebar  antena  dan tapered  slot  (tapered  length  dan  tapered  rate),  untuk melihat seperti apa perubahan ketiga parameter tersebut terhadap frekuensi kerja antena.
Gambar 7. Return Loss Hasil Simulasi Antena Vivaldi dengan Parameter Awal (Tabel 1)
Proses  optimasi  dilakukan  dengan  mengubah  secara  bertahap  satu  parameter  dengan mempertahankan  nilai  parameter  yang  lain.  Untuk  proses  pertama,  dilakukan  dengan mengubah parameter panjang antena. Optimasi panjang antena dilakukan dengan melakukan penambahan nilai parameter panjang antena dengan catatan bahwa perubahan nilai ini tidak mempengaruhi nilai tapered length dan panjang stub slotline walaupun panjang slotline ikut berubah. Perubahan parameter panjang antena diubah bertahap yaitu nilainya menjadi 200 mm, 250 mm, 300 mm, dan 350 mm. Gambar 8 menunjukkan grafik perbandingan nilai return loss terhadap beberapa nilai parameter panjang antena.
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Return Loss Hasil Simulasi Antena Vivaldi frekuensi (GHz) re tu rn lo ss ( dB ) return loss dengan parameter awal 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Return Loss Hasil Simulasi Antena Vivaldi frekuensi (GHz) re tu rn lo ss ( dB ) retrurn loss PA = 200mm retrurn loss PA = 250mm retrurn loss PA = 300mm retrurn loss PA = 350mm
Gambar  8  di  atas  memperlihatkan  bahwa  perubahan  nilai  panjang  antena  berpengaruh terhadap  nilai return  loss.  Ketika  panjang  antena  diperbesar  maka  nilai  return  loss  pada rentang  1  –  2  GHz  secara  umum  menjadi  mengecil  walaupun  tidak  signifikan.  Dengan menambah  panjang  antena  ini  dapat  menurunkan  titik  puncak return  loss  yang  hampir menyentuh -10dB. Oleh karenanya, melihat hasil simulasi dengan penambahan nilai panjang antena, maka panjang antena yang dipilih adalah 350 mm.
Proses  optimasi  yang  kedua  adalah  dengan  melakukan  perubahan  bertahap  terhadap  nilai parameter  lebar  antena.  Perubahan  nilai  lebar  antena  ini  berpengaruh  terhadap  panjang saluran mikrostrip namun tidak mempengaruhi panjang stub. Perubahan nilai parameter lebar antena dilakukan secara bertahap yaitu 75 mm, 100 mm, 125 mm, 200 mm dan 250 mm. Gambar  9  menunjukkan  grafik  perbandingan  nilai return  loss  terhadap  beberapa  nilai parameter lebar antena.
Terlihat pada Gambar 9, hasil simulasi penambahan nilai parameter lebar antena membuat nilai return loss menjadi semakin rendah pada rentang frekuensi yang diinginkan. Melihat hasil simulasi tersebut, maka optimasi lebar antena dilakukan dengan memperlebar dimensi antena mencapai nilai 300 mm.
Proses  optimasi  berikutnya  adalah  dengan  melakukan  perubahan  bertahap  terhadap  nilai tapered  slot.  Optimasi  nilai  parameter tapered  slot  ini  dilakukan  dengan  mengubah  nilai tapered  length  dan  nilai  tapered  rate.  Hal  tersebut  dilakukan  agar  bentuk  antena  tetap proporsional dengan konsep antena Vivaldi yang dibuat oleh Gibson. Gambar 10 menunjukkan grafik perbandingan nilai return loss terhadap beberapa nilai tapered slot.
Gambar 9. Grafik Return Loss Terhadap Perubahan Bertahap Nilai Lebar Antena, 𝑳𝑨
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Return Loss Hasil Simulasi Antena Vivaldi frekuensi (GHz) re tu rn lo ss ( dB ) retrurn loss LA = 75mm retrurn loss LA = 100mm retrurn loss LA = 125mm retrurn loss LA = 200mm retrurn loss LA = 250mm
Gambar 10. Grafik Return Loss Terhadap Perubahan Nilai Tapered Slot , 𝑻𝑳
Gambar  10  menunjukkan  hasil  simulasi return  loss  yang  dihasilkan  oleh  perubahan  nilai tapered  slot.  Hasil  simulasi  menunjukkan  bahwa  pengubahan  nilai  tapered  length  (mouth opening,  tapered  length  dan  tapered  rate)  menjadi  lebih  besar  membuat  nilai  return  loss semakin  mengecil.  Oleh  karenanya,  nilai tapered  slot  yang  dipilih  adalah  250  mm  dan dirangkum pada Tabel 2.
Tabel 2. Nilai Tapered Slot Setelah Proses Optimasi
Parameter Nilai Tapered length 250 mm Tapered rate 0.022 Mouth opening 278, 95 mm Tabel 3. Parameter Dimensi Antena Vivaldi Setelah Optimasi Parameter Lambang Nilai awal Nilai setelah optimasi Tapered Length 𝑇𝐿 75 mm 250 mm Tapered Rate 𝑟 0,0555 0,022 Mouth Opening 𝑀𝑂 73,22 mm 278, 95 mm Panjang stub 𝑠𝑡𝑢𝑏𝐿 24,1 mm 24,1 mm Panjang slotline 𝑠𝐿 74 mm 99 mm Lebar slotline 𝑠 1,14 mm 1,14 mm Panjang Antena 𝑃𝐴 150 mm 350 mm Lebar Antena 𝐿𝐴 75 mm 300 mm Tebal cooper - 0,035 mm 0,035 mm Tebal Substrat 𝐻 1,6 mm 1,6 mm Backwall offset 𝐵𝑤𝑜 1 mm 1 mm Lebar mikrostrip 𝑊 3,1 mm 3 mm
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Return Loss Hasil Simulasi Antena Vivaldi frekuensi (GHz) re tu rn lo ss ( dB ) retrurn loss TP = 75mm; r =0.0555 retrurn loss TP = 100mm; r =0.04165 retrurn loss TP = 125mm; r =0.0277 retrurn loss TP = 200mm; r =0.022 retrurn loss TP = 250mm; r =0.018
Setelah  proses  optimasi  dilakukan  dengan  mengubah  bertahap  nilai  parameter  panjang antena, lebar antena dan nilai tapered slot, maka dilakukan simulasi dengan nilai parameter antena terpilih. Tabel 3 dan Gambar 11 berturut-turut menunjukan perbandingan parameter antena Vivaldi sebelum dan setelah proses optimasi, dan ukuran desain antena Vivaldi setelah optimasi.
Gambar 11. Desain Antena Vivaldi Hasil Optimasi
Gambar 12. Grafik Return Loss Antena Vivaldi Setelah Optimasi
Setelah dilakukan optimasi pada tiga parameter dimensi antena vivaldi yaitu panjang antena, lebar  antena  dan tapered  slot  setiap  parameter  memiliki  pengaruh  yang  berbeda  beda terhadap  parameter return  loss.  Tabel  4  menjelaskan  rangkuman  dari  hasil  perubahan parameter antena Vivaldi.
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Return Loss Hasil Simulasi Antena Vivaldi frekuensi (GHz) re tu rn lo ss ( dB ) return loss hasil optimasi

## Tabel 4. Analisis Optimasi Parameter Dimensi Antena Vivaldi
Parameter Analisis Panjang antena Pada  saat  nilai  panjang  antena  diperbesar,  tidak  terlihat perubahan grafik return loss yang signifikan terhadap rentang frekuensi  kerja  antena  Vivaldi.  Tetapi,  dengan  nilai  panjang antena  yang  lebih  besar  dari  lebar  antena  ini  bertujuan  agar antena  vivaldi  yang  dibuat  tetap  memiliki  pola  radiasi  yang menjadi ciri khas dari antena vivaldi. Lebar antena Pada  saat  nilai  lebar  antena  diperbesar,  nilai return  loss berangsur  turun.  Ini  mengakibatkan  lebar  pita  memiliki  nilai yang lebih besar ketika nilai parameter lebar antena diperbesar. Tapered slot Pada saat nilai tapered slot yang meliputi nilai tapered rate dan tapered  length  diperbesar  nilainya,  rentang  frekuensi  kerja antena  vivaldi  bergeser  ke  arah  frekuensi  yang  lebih  rendah sama  halnya  ketika  nilai  parameter  lebar  antena  diubah.  Ini mengakibatkan  ketika tapered  length  diperbesar  dan  tapered rate diperkecil, rentang frekuensi kerja semakin lebar. Namun optimasi tapered  slot  dibatasi  oleh  lebar  antena  dan  panjang antena karena letaknya yang berada didalam dimensi panjang dan lebar antena vivaldi.
Setelah simulasi dilakukan, desain antena kemudian difabrikasi dengan parameter – parameter hasil optimasi dan kemudian dilakukan pengukuran terhadap antena yang telah difabrikasi. Antena hasil fabrikasi dan hasil pengukuran berturut – turut ditunjukkan pada Gambar 13 dan Gambar 14. Dari hasil pengukuran return loss terhadap antena yang telah difabrikasi pada Gambar  14  memperlihatkan  bahwa  lebar bandwidth  antena  adalah  700  MHz.  Hal  tersebut kemungkinan dikarenakan terdapat perbedaan parameter antara desain antena dan antena hasil fabrikasi yang sulit untuk dihindari, seperti lebar slotline, lebar mikrostip dan besarnya mouth opening. Namun secara umum, antena yang dihasilkan sudah memenuhi kriteria karena bandwitdhnya sudah cukup lebar, yaitu > 500 MHz.
Gambar 13. Foto Antena Vivaldi yang telah Difabrikasi

## Gambar 14. Hasil Pengukuran Antena yang telah Difabrikasi

## 4. KESIMPULAN
Hasil  perancangan  dan  hasil  simulasi  menunjukkan  bahwa  optimasi  antena  Vivaldi  dapat dilakukan dengan mengubah nilai dari parameter antena yaitu panjang antena, lebar antena, tapered  length  dan  tapered  rate.  Perubahan  nilai  parameter  panjang  antena  dapat menurunkan  nilai return  loss  lebih  dalam  pada  rentang  frekuensi  tertentu,  namun  secara umum  tidak  terlalu  mempengaruhi  perubahan  frekuensi  kerja  antena  Vivaldi.  Sedangkan perubahan  nilai  parameter  lebar  antena  dan tapered  slot  memberikan  efek  yang  cukup signifikan  dalam  mencapai  spesifikasi  antena  Vivaldi  yang  diinginkan.  Penambahan  nilai parameter lebar antena membuat bandwidth antena Vivaldi membesar ke arah frekuensi yang lebih rendah. Begitu pula dengan penambahan nilai parameter tapered length dan tapered rate juga membuat bandwidth antena Vivaldi membesar ke arah frekuensi yang lebih rendah.

## DAFTAR RUJUKAN
Erdogan,  Y.  (2009). Parametric  Study  and  Design  of  Vivaldi  Antennas  and  Arrays.  Ankara,
Turki: Middle East Technical University. https://doi.org/10.1063/1.1328410
Gazit, E. (1988). Improved design of the Vivaldi antenna. In IEE Proceedings H Microwaves,
Antennas and Propagation. https://doi.org/10.1049/ip-h-2.1988.0020
Gibson,  P.  J. (1979). The Vivaldi  Aerial. In 1979 9th  European  Microwave  Conference (pp.
101–105). https://doi.org/10.1109/EUMA.1979.332681
Hariyadi, T., & Mukhidin, M. (2015). Studi Parametrik Antena Vivaldi Slot dengan Pencatuan Mikrostrip.  In Seminar  Nasional  Teknologi  (SENATEK)  2015  (pp.  397–403).  Malang:
Institut Teknologi Nasional Malang.
Jol, H. M. (2008). Ground Penetrating Radar Theory and Applications. Oxford: Elsevier Science.
Paulet, M. V, Salceanu, A., & Neacsu, O. M. (2016). Ultrasonic radar. In 2016 International Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering (EPE) (pp. 551–554). Iasi, Romania. https://doi.org/10.1109/ICEPE.2016.7781400
Rajaraman,  R.  (1999). Design  Of  a  Wideband  Vivaldi  Antenna  Array  for  the  Snow  Radar.
Kansas: University of Kansas.
Renaldi,  L.,  Hadiyoso,  S.,  &  Ramadan,  D.  N.  (2018).  Purwarupa  Radar  sebagai  Pendeteksi Benda  Diam  menggunakan  Ultrasonik. Jurnal  ELKOMIKA,  6(3),  317–327.
https://doi.org/10.26760/elkomika.v6i3.317
Shan, J., Xu, A., & Lin, J. (2017). A parametric study of microstrip-fed Vivaldi antenna. In 2017 3rd  IEEE  International  Conference  on  Computer  and  Communications  (ICCC)  (pp.
1099–1103). https://doi.org/10.1109/CompComm.2017.8322713
Sharp, A. N., & Kyprianou, R. (2007). Vivaldi Antennas: Wideband radar antennas simulation and  reality.  In 2007  IET  International  Conference  on  Radar  Systems  (pp.  1–5).
https://doi.org/10.1049/cp:20070607
Shuppert, B. (1988). Microstrip/slotline transitions: modeling and experimental investigation.
IEEE  Transactions  on  Microwave  Theory  and  Techniques,  36(8),  1272–1282.
https://doi.org/10.1109/22.3669
Yin, T., Wang, Y., & Zhao, M. (2016). A design of modified Vivaldi antenna BT - 2016 5th International  Conference  on  Advanced  Materials  and  Computer  Science  (ICAMCS
2016). In 5th International Conference on Advanced Materials and Computer Science
(ICAMCS 2016). Atlantis Press. https://doi.org/10.2991/icamcs-16.2016.145