ANTENA ARRAY BEAM STEERING UNTUK SENSOR SYNTHETIC APERTURE RADAR (SAR) PADA UNMANNED AERIAL VEHICLE (UAV) MENGGUNAKAN SOFTWARE IE3D
Herli Mia Haqu 1) Asrizal 2) Yohandri 2)
1) Mahasiswa Jurusan Fisika FMIPA UNP, email: Herlimiahaqu6@gmail.com
2) Staf Pengajar Jurusan Fisika FMIPA UNP Yohandri@gmail.com

## ABSTRACT
Sensor  Synthetic  Aperture  Radar  (SAR)  work  using  the  side  looking  of  the  system  that  is  useful  to distinguish the signal reflections from the left side or the right side at the same distance from the surface of the object or target. SAR sensors are taken using Unmanned Aerial Vehicle (UAV) and mounted on one side of the plane that caused the UAV requires a load balancer. One way to overcome this is to install the antenna under the fuselage, the radiation to be emitted toward the side known as beam steering antenna techniques. This study simulates  the  design  of  the  antenna  array  to  determine  the  influence  of  the  dimensions  of  the  antenna  on  the characteristics  of  the  antenna  array.  Simulations  carried  out  by  varying  the  length  and  width  of  the  feeding patch  antenna  array.  The  influence  of  the  dimensions  antenna  on  the  antenna  characteristics  are  used  as  a reference  in  determining  the  dimensions  of  the  antenna  array  beam  steering  antenna  characteristics  for  SAR sensors  on  the  UAV.  The  software  is  used  in  this  simulation  software  IE3D  with  the  type  of  substrate  pillar packing (NPC-H220A) having a dielectric constant of 2.17, thickness of 3.2 mm and a loss δ = 0.0005. Results of  this  research  showed  that  the  greater  the  length  of  the  patch  then  it  works  the  lower  frequencies  and viceversa. While wide-feeding affect the size of the antenna input impedance of the greater width of feeding the input impedance greater viceversa. Based on simulation  results that have been done of the obtained reflection coefficient -18.01 dB antenna beam steering with 20° at a frequency of 1.270 GHz, the simulation results satisfy for the antenna of SAR sensors on the UAV.
Keywords : Remote Sensing, Antenna mikrostrip array, Antena beam steering

## PENDAHULUAN
Antena  mikrostrip  untuk  sensor  SAR  sudah dikembangkan  dengan  radiasi  yang  tegak  lurus  ter- hadap  permukaan  antena.  Kondisi  ini  menyebabkan antena harus dipasang miring pada sisi pesawat untuk keperluan  pandangan  samping radar.  Pemasangan pada  salah  satu  sisi  pesawat  mengakibatkan  pesawat membutuhkan beban penyeimbang dibagian sisi yang lainnya sehingga beban pesawat semakin besar. Salah satu  cara  untuk  mengatasi  permasalahan  ini  adalah antena  dipasang  di  bawah  badan  pesawat  sehingga tidak diperlukan beban penyeimbang.
Antena  mikrostrip  merupakan  antena  yang memiliki  bentuk  seperti  potongan  atau  bidang  yang sangat  tipis  secara  fisik  tetapi  mampu  bekerja  pada frekuensi yang sangat tinggi [1]
Antena  mikrostrip  memiliki  bentuk patch yang  bermacam-macam  diantaranya  berupa  persegi, persegi  panjang,  melingkar,  segitiga,  elips,  setengah lingkaran,  dan  lainnya.  Bentuk patch yang  sering digunakan dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Bentuk Patch Antena
Bentuk patch persegi  dan patch lingkaran merupakan  bentuk  yang  populer  karena  kemudahan dalam  analisis  dan  fabrikasi.  Selain  itu,  antena  ini merupakan antena yang sederhana dan mudah dalam pembuatannya yakni dengan menggunakan teknologi modern  pencetak  lintasan [3] .  Perhitungan  untuk  me- rancang  dimensi  antena  persegi  panjang  dapat  di- gunakan beberapa persamaan berikut:
(1)
Persamaan  (1)  merupakan  persamaan  yang dapat  digunakan  untuk  menentukan  lebar patch.
Dimana, c merupakan kecepatan cahaya di ruang be- bas, adalah  frekuensi  kerja  dari  antena, adalah konstanta  dielektrik  dari  bahan  substrat.  Panjang patch (L) dapat ditentukan menggunakan persamaan:
(2)
Pada persamaan (2) adalah tinggi substrat, sedang- kan merupakan  konstanta  dielektrik  relative yang dapat dirumuskan sebagai berikut:
(3)
Panjang patch dapat dirumuskan pada persamaan (4):
(4)
dengan adalah panjang patch efektif yang dapat ditentukan dengan
(5)
Antena  mikrostrip  akan  mengalami  kendala saat  menerima tegangan  yang cukup  besar  jika garis mikrostrip  langsung  dihubungkan  ke  kabel  koaksial. Hal  ini  diatasi  dengan  menggunakan  penghubung elektromagnetik  atau  dengan  penghubung  celah  dan sebuah bidang pencatu pandu gelombang [4] atau yang biasa dikenal dengan teknik feeding .
Parameter-parameter antena yang menentukan karakteristik  antena  selain  dimensi  adalah gain , bandwidth ,  polarisasi  dan Voltage  Standing  Wave Ratio (VSWR). Perbandingan  antara  intensitas  pada arah tertentu dengan intensitas radiasi yang diperoleh jika  daya  yang  diterima  teradiasi  secara  isotropik membentuk gain . Daerah  rentang  frekuensi  antena agar  dapat  bekerja  secara  efektif  dikenal  dengan bandwidth antena [3] .  Di  sisi  lain,  Polarisasi  antena merupakan  polarisasi  dari  gelombang  yang  di- transmisikan  oleh  antena.  VSWR  merupakan  per- bandingan  antara  am-plitudo  berdiri  maksimum (V maks )  dengan  amplitudo  gelombang  berdiri  mini- mum  (V min ).  Pada  transmisi  ada  dua  komponen  ge- lombang  tegangan,  yaitu  te-gangan  yang  dikirim (V 0 + ), dan tegangan yang di-refleksikan (V 0 - ) [5] . Beam steering antena merupakan suatu teknik untuk  membentuk  sudut  balok  miring [6] .  Tahap  ref- leksi  gradien  dibutuhkan  untuk  mengarahkan  sudut ke  arah  tertentu  yang  selanjutnya  menentukan  fre- kuensi  dan  menghitung  tegangan  yang  sesuai  untuk setiap  garis  bias [7] . Pola  radiasi  diukur  untuk  setiap set  kontrol  tegangan  sesuai  dengan  beberapa  sudut yang  diinginkan.  Sementara  keuntungan  mengguna- kan  teknik beam  steering antena  yakni  mampu  me- ningkatkan gain antena  yang  berarti  antena  semakin lebih  baik  lagi [8] . Rancangan  teknik Beam  steering antena  pada  beberapa  sudut  dapat  dilihat  dan  di- jelaskan pada Gambar 3.
Gambar  3.  Contoh  Rancangan Steering untuk Beberapa Sudut [8]
Teknik beamsteering antena dapat dilakukan dengan  mengubah  frekuensi  operasi  atau  dengan mengubah  fase shifter .  Hubungan  fase shifter dan sudut beam dapat dilihat pada persamaan (6):
(6)
dengan =  jarak  antara  elemen patch sementara = sudut beam yang diharapkan.
Antena  mikrostrip  disusun  dengan  beberapa konfigurasi  untuk  mengantisipasi  perolehan gain yang  kurang  baik  jika  menggunakan  antena  elemen tunggal.  Susunan  antena  ini  lebih  dikenal  sebagai antena array . Pola  antena array terbentuk  dari  be- berapa  macam  konfigurasi  antena array dengan elemen  identik,  adapun  pola  tersebut  diantaranya: liniear , planar , dan circular .
Sensor  SAR  menggunakan  sistem  pandangan samping. Lintasan pandangan samping ini digunakan untuk mensintesis antena yang sangat panjang. Dapat dilihat pada Gambar 4 di bawah, bahwa secara umum sensor SAR dibangun oleh blok pemancar , penerima, dan antena.
Gambar 4. Blok Diagram Sensor SAR [9]

## METODE PENELITIAN
Perancangan  dan  penciptaan  sebuah  model terkomputerisasi  dari  sistem  nyata  atau  yang  diusul- kan  dengan  tujuan  untuk  melakukan  eksperimen numerik  untuk  memberi  penjelasan  yang  lebih  baik mengenai  sifat  dari  sistem  dengan  beberapa  variasi keadaan  yang  diberikan  dikenal  dengan  metode penelitian simulasi [6] . Penelitian simulasi dapat diarti- kan  sebagai  suatu  teknik  meniru  proses-proses  yang terjadi  dalam  suatu  sistem  bantuan  perangkat  kom-
puter  dan  dilandasi  oleh  beberapa  asumsi  tertentu sehingga sistem tersebut bisa dipelajari secara ilmiah.
Penelitian  metode simulasi  biasanya  memiliki hasil yang lebih ideal daripada aslinya. Penelitian ini biasanya dilakukan untuk  menghemat biaya peneliti- an  yang  mungkin  akan  menghabiskan  biaya  yang cukup  besar.  Penelitian  metode  ini  juga  banyak  di- gunakan  oleh  peneliti  yang  ingin  menganalisa  suatu kejadian  sebelum  melakukan  penelitian  secara  lang- sung. Penelitian dapat membantu dalam memprediksi kendala-kendala  yang  akan  terjadi  pada  penelitian yang  akan  dilakukan  secara  langsung.  Penelitian simulasi  tidak  akan  luput  dari  analisa  numerik  dan biasanya  memanfaatkan  perangkat  komputer  ter- utama pada penelitian ilmiah yang tidak berhubungan dengan manusia secara langsung.
Antena  didesain  agar  mampu  bekerja  pada frekuensi 1,27 GHz. Frekuensi ini akan menjadi nilai parameter  dalam  menentukan  parameter-parameter lainnya  seperti  dimensi patch ,  lebar feeding ,  dan dimensi slot  aperture .  Desain  dimensi  yang  akan dilakukan dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Dimensi Antena Mikrostrip 2 Elemen Bentuk patch yang digunakan  pada penelitian ini adalah persegi 2 elemen array . Jenis substrat yang digunakan  adalah  Nippon  pillar  packing  (NPC- H220A)  dengan  konstanta  dielektrik  2,17  dan  tebal substrat  3,2  mm  sementara  nilai
.
Perangkat  lunak  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah IE3D  dan Microsoft  Exel  2003 .  Perangkat lunak  IE3D  merupakan  perangkat  yang  nantinya akan  menampilkan  hasil  simulasi  dari  input  ataupun rancangan yang dilakukan.
Pada  penelitian  simulasi  model  antena array beam steering terdapat beberapa variabel diantaranya meliputi :Variabel bebas, penelitian simulasi ini akan mengubah  nilai  panjang  dimensi patch dan  lebar dimensi feeding antena.  Variabel  terikat,  dengan mengubah-ubah variabel bebas maka dapat diperoleh karakteristik  antena.  Karakteristik  antena  yang  di- pengaruhi  variabel  bebas  tersebut  diantaranya:  gain antena  yang  dipengaruhi  oleh  intensitas  radiasi  dan masukan  total,  maka  intensitas  radiasi  dan  masukan total dapat divariasikan.
Studi  tentang  antena  seperti  bentuk  antena, jenis  antena  dan  parameter  antena  dibutuhkan  pada langkah  awal saat  melakukan penelitian  karena  akan
mempengaruhi  hasil  penelitian  ini.  Pada  penelitian ini  difokuskan  pada  antena  mikrostrip array ,  maka perlunya studi tentang array untuk antena mikrostrip. Diagram penelitian dapat dilihat pada Gambar 6.

## Gambar 6. Diagram Penelitian
Karakteristik  antena  akan  berubah  saat beam dibelokkan  sehingga  dimensi  antena  dimodivikasi kembali  agar  memperoleh beam  steering yang  baik dengan  karakteristik  antena  yang  lebih  efektif  untuk sensor  SAR  pada  UAV.  Diagram  simulasi  untuk penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Diagram Simulasi Software IE3D
Gambar  7  menjelaskan  bahwa  nilai  desain yang  telah  dirancang  dimasukkan  ke  halaman  IE3D dan  disimpan. Desain  antena  dapat  disimulasikan dengan  menentukan range kerja  gelombang  saat  si- mulasi dan jumlah titik yang akan disimulasikan. Se- makin  banyak  titik  yang  dimasukkan  semakin  lama waktu  yang  dibutuhkan  untuk  simulasi.  Hal  ini  juga bergantung terhadap panjang range kerja gelombang yang diinginkan.

## HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

## Hasil Penelitian
Penelitian  simulasi  ini  menghasilkan  desain dan  spesifikasi  antena  mikrostrip array variasi  arah beam . Hasil  simulasi  berupa  data  dan  grafik  yang
menunjukkan  pengaruh  panjang patch dan  lebar feeding yang  didesain  terhadap  karakteristik  antena. Desain  dimensi  antena  yang  akan  mempengaruhi karakteristik antena dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Dimensi Antena Mikrostrip 2 Elemen
Hasil penelitian ini meliputi pengaruh dimensi antena  terhadap  karakteristik  antena  diantaranya, hubungan  variasi  panjang patch terhadap  koefisien refleksi  sehingga diperoleh karakteristik antena  yang baru.  Nilai  koefisien  refleksi  antena  dan  frekuensi kerja  merupakan  salah satu hasil simulasi  yang akan dipertimbangkan  untuk  menentukan  dimensi  antena yang  baik.  Hubungan  frekuensi  terhadap  koefisien refleksi dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar  9.  Hubungan  Frekuensi  dengan  Koefisien Refleksi dengan Variasi Panjang Patch
Panjang patch 96 mm memiliki nilai koefisien refleksi  -17,010  pada  frekuensi  1,291  GHz.  Antena dengan panjang patch 97 mm memiliki koefisien ref- leksi  -20,22  pada  frekuensi  1,277  GHz.  Panjang  di- mensi patch divariasikan  kembali  dengan  nilai  pan- jang 98 mm memiliki koefisien refleksi -21,300 pada frekuensi  1,263  GHz.  Data  hasil  penelitian  ini  men- unjukkan  bahwa  frekuensi  kerja  suatu  antena  ber- banding terbalik dengan panjang patch .
Simulasi  yang  dilakukan  bukan  hanya  untuk memperoleh nilai frekuensi kerja saja. Antena  ini di- desain untuk dipasangkan pada suatu instrumen maka impedansi  masukannya  harus  50  Ω.  Nilai  impedansi masukan  disesuaikan  dengan  karakteristik  antena umumnya  agar  dapat  digunakan  pada  instrument lainnya  yang  telah  ditetapkan.  Hasil  impedansi  ma- sukan antena dari variasi panjang patch dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 10. Pengaruh Frekuensi Terhadap Impedansi Masukan dengan Variasi Panjang Patch
Panjang patch tidak  berpengaruh  besar  ter- hadap  impedansi  masukan  karena  nilai  impedansi masukannya  tidak  jauh  berbeda  jika  panjang patch divariasikan.  Impedansi  masukan  yang  baik  terjadi pada  panjang patch 97  mm  yakni  sebesar  49,31  Ω yang  berada  pada  frekuensi  1,270  GHz.  Impedansi masukan  antena  pada  panjang patch 98  mm  adalah 51,44 Ω berada pada frekuensi kerja 1,256 GHz. Jika nilai panjang patch 96 mm maka impedansi masukan antena  bernilai  48,42  Ω  yang  berada  pada  frekuensi kerja 1,284 GHz.
Nilai  VSWR  juga  harus  dipertimbangkan  un- tuk  memperoleh  antena  yang  baik,  bukan  hanya  fre- kuensi  kerja  dan  impedansi  masukan  antena  saja. Nilai  VSWR  juga  dapat  diperoleh  dari  variasi  pan- jang panjang patch . Pengaruh panjang patch terhadap VSWR dapat dilihat pada grafik hubungan  frekuensi dengan VSWR pada Gambar 11.
Gambar  11.  Hubungan  Frekuensi  terhadap  Nilai VSWR dengan Variasi Panjang Patch.
Nilai  VSWR  pada  frekuensi  1,270  GHz  ada- lah 1,344 dengan panjang patch sebesar 97 mm. Nilai VSWR  minimum  pada  ukuran patch lainnya  juga mendekati  1,344  atau  ≤  2  tetapi  tidak  berada  pada frekuensi  kerja  1,270  GHz  seperti  yang  dibutuhkan. Simulasi ini juga membuktikan bahwa panjang patch antena  tidak  berpengaruh  besar  terhadap  VSWR  te- tapi  tetap  berpengaruh  terhadap  frekuensi  kerja.  Hal ini terlihat pada panjang patch 96 mm dengan VSWR bernilai  1,329  pada  frekuensi  1,291  GHz.  Pada  pan- jang patch diubah  menjadi 98  mm  diperoleh VSWR sebesar 1,188 pada nilai frekuensi 1,263 GHz.
-25 -20 -15 -10 -5 0 1.21 1.23 1.25 1.27 1.29 1.31 1.33 S 11 K o efi si en Re fl ek si Frekuensi (GHz) L= 96 mm L= 97 mm L= 98 mm 0 10 20 30 40 50 60 1.21 1.23 1.25 1.27 1.29 1.31 1.33 impe da ns ima suka n (Ω ) Frekuensi (GHz) L= 96 mm L= 97 mm L= 98 mm
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 1.21 1.23 1.25 1.27 1.29 1.31 1.33 V SW R Frekuensi (GHz) L= 96 mm L= 97 mm L= 98 mm
Hasil  simulasi  yang  telah  diungkapkan  pada Gambar  9  hingga  gambar  11  tersebut  menunjukkan hubungan  frekuensi  dengan  koefisien  refleksi , im- pedansi  masukan  dan  VSWR.  Hal  ini  menjelaskan bahwa antena yang baik dan sesuai dengan parameter yang  diinginkan  memiliki  panjang  L=  97  mm  se- dangkan untuk lebarnya digunakan W=98 mm.
Antena  pada  penelitian  ini  menggunakan  2 elemen patch dengan  ukuran  yang  sama.  Untuk menghubungkan  kedua  elemen  tersebut  dibutuhkan feeding yang  cocok  agar  impedansi  masukannya sesuai.  Nilai  impedansi  masukan  yang  sesuai  dapat disimulasikan  dengan  memvariasikan  lebar feeding seperti  yang  terlihat  pada  Gambar  12  dengan  meng- gunakan  nilai  panjang  dan  lebar patch yang  telah diperoleh pada Gambar sebelumnya.
Gambar  12.  Perbandingan  Nilai  Koefisien  Refleksi Terhadap  Frekuensi  dengan  Variasi Lebar Feeding
Koefisien  refleksi  antena  juga  dipengaruhi oleh  besar  kecilnya  ukuran feeding antena  yang digunakan. Pada lebar feeding 4,8 mm, koefisien ref- leksinya  15,800  berada  pada  frekuensi  1,270  GHz. Nilai  koefisien  refleksi  yang  baik  saat  penelitian  ini adalah  16,68  dB  pada  frekuensi  1,270  dengan  lebar feeding 5  mm  sementara  pada  frekuensi  1,277  lebih baik yakni sebesar 20,22 dB dengan lebar feeding 5,5 mm.  Data  ini  dapat  digunakan  sebagai  acuan  dalam menentukan  dimensi  antena  lain  dalam  memperoleh karakteristik antena yang dibutuhkan.
Feeding akan mempengaruhi karakteristik an- tena  sama  halnya  dengan patch, sehingga  pengaruh variasi  lebar feeding terhadap  impedansi  masukan dapat dilihat pada Gambar 13.
Gambar 13. Hubungan Frekuensi terhadap Impedansi Masukan dengan Variasi Feeding
Pengaruh  lebar feeding terhadap  impedansi masukan  dapat  dilihat  pada  lebar feeding 5,5  mm yang  memiliki  impedansi  masukan  sebesar  49,31Ω. Sedangkan  pada  lebar feeding sebesar  4,8  mm  jauh lebih kecil  yakni  hanya sebesar 41,14 Ω. Perubahan impedansi  masukan  pada  lebar feeding lebih  besar dari 5 mm lebih sedikit dari lebar feeding kurang dari 5  mm.  Frekuensi  antena  tetap  berada  pada  frekuensi 1,270  GHz  karena  tidak  dipengaruhi  lebar feeding tersebut.  Variasi feeding terhadap  fekuensi  mem- peroleh hubungan sebanding yakni semakin besar le- bar feeding maka  nilai  impedansi  masukan  akan  se- makin tinggi.
Lebar feeding yang  telah  divariasikan  juga mempengaruhi  nilai  VSWR.  Nilai  VSWR  dapat  di- bandingkan  dengan  frekuensi,  sama  halnya  dengan karakteristik  lainnya.  Perbandingan  VSWR  dengan frekuensi dapat dilihat pada Gambar 14.
Gambar 14. Perbandingan Frekuensi terhadap VSWR dengan Variasi Feeding
Pada  Gambar  14  dapat  membuktikan  bahwa lebar feeding juga  mempengaruhi  nilai  VSWR  tapi hanya  berpengaruh  kecil.  Karena  jika  lebar feeding sebesar  4,8  mm,  nilai  VSWR  sebesar  1,387  sedang- kan jika lebar feeding 5 mm, 5,1 mm dan 5,2 mm ni- lai  VSWR  sama  yakni  1,356.  Jika  lebar feeding di- perbesar  menjadi  5,5  mm  maka  nilai  VSWR  men- jadi 1,344 sehingga ini dianggap lebih baik.
Simulasi  yang  telah  dilakukan  dengan  mem- variasikan panjang patch dan lebar feeding diperoleh kesimpulan  ukuran  dimensi  antena  yang  baik.  Hasil yang  diperoleh  mendekati  karakteristik  antena  yang diharapkan  untuk  sensor  SAR  pada  UAV.  Adapun dimensi antena yang baik dari simulasi tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.
Dimensi patch dan feeding yang diperoleh ter- sebut  akan  digunakan  sebagai  acuan  dalam  variasi arah beam. Data  yang  diperoleh  dari  penelitian  ini juga  dapat  digunakan  sebagai  pertimbangan  dalam mengetahui pengaruh dimensi antena terhadap karak- teristiknya. Seiring dengan diperolehnya dimensi an- tena  maka  simulasi  tahap  pertama  selesai.  Variasi terhadap jarak dari patch pertama dan patch kedua ke celah feeding menggunakan dimensi antena yang di- peroleh pada tahap sebelumnya .
-25 -20 -15 -10 -5 0 1.21 1.23 1.25 1.27 1.29 1.31 1.33 S 11 ko ef is ie n re fle ks i Frekuensi (GHz) Wf=4.8 mm Wf=5 mm Wf=5.2 mm Wf=5.5 mm 0 10 20 30 40 50 1.21 1.23 1.25 1.27 1.29 1.31 1.33 im pe da ns i m as uka n ( Ω ) Frekuensi (GHz) Wf=4.8 mm Wf=5 mm Wf=5.2 mm Wf=5.5 mm 0 1 2 3 4 5 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 1.3 V S WR Frekuensi (GHz) Wf= 4.8 mm Wf= 5 mm Wf= 5.2 mm Wf= 5.5 mm
Tabel 1. Ukuran Dimensi Antena Array Parameter Ukuran (mm) Parameter Ukuran (mm) L W d P L F W F d
X1 X2 X3 97 98 65 35 5.5 15 50 15 15 X4 L R W R W X1 W X2 W X3 L GRD
W GRD
63 19 4 5.5 2.5 1.5 11 11
Dimensi  antena sebelumnya  mengalami  be- berapa kali perubahan nilai dimensi. Mengubah jarak patch ke  celah feeding sama  halnya  mengubah feed- ing .  Impedansi  masukan  sering  mengalami  perubah- an saat variasi ini maka beberapa ukuran feeding juga harus divariasikan kembali.
Feeding salah  satu patch didesain  lebih panjang  untuk  membelokkan  arah beam tersebut. Simulasi  dilakukan  dengan  memvariasikan  beberapa nilai variasi jarak yang dilakukan untuk mengarahkan beam sehingga  dapat  menghasilkan  simulasi  yang baik. Perbandingan sudut polarisasi sebelum dibelok- kan dengan yang sudah dibelokkan yang dapat dilihat pada  Gambar  15  dengan  membandingkan  sudut  dan nilai gain antena.
Gambar  15.  Perbandingan  Sudut  terhadap Gain Antena  dengan  Variasi  Jarak Feeding ke Patch Antena
Jika  nilai  X4  =  62,5  mm  maka beam masih mendekati 0° dengan gain 10,466 dBi.  Jika  nilai  X4 di  perbesar  menjadi  73  mm,  diperoleh  sudutnya  25° sedangkan gain kecil  yakni  8,178  dBi.  Jika  nilai  X4 diperkecil  lagi  menjadi  72,5  mm  maka  nilai gain sebesar  9,099  dBi  dengan  sudut beam 20°.  Nilai  ini dianggap  baik  karena  mempertimbangkan  nilai gain dan arah beam . Arah beam yang  diperoleh  mendekati  karak- teristik  antena  sebelum  arah beam dibelokkan  maka karakteristik beam  steering antena  mikrostrip array memperoleh  nilai  koefisien  refleksi beam  steering antena yang dapat dilihat pada Gambar 16.
Gambar 16. Hubungan Frekuensi terhadap Koefisien Refleksi  dengan  Variasi  Antena Beam Steering
Gambar 16  menunjukkan antena bekerja pada frekuensi  1,26  GHz  sampai  1,28  GHz  dengan  fre- kuensi pusat 1,270 GHz. Koefisien refleksi pada  an- tena ini diperoleh sebesar -18,01 dB. Saat arah beam sudah  digeser,  beberapa  parameter  dimensi  antena diubah agar antena tetap berada pada frekuensi kerja 1,270  GHz.  Hubungan  frekuensi  dan  koefesien  ref- leksi  juga  dapat  menjelaskan  nilai bandwidth yang merupakan  daerah  rentang  frekuensi  antena  agar dapat  bekerja  secara  efektif.  Nilai bandwidth dapat diperoleh  dari  selisih  frekuensi  tertinggi  dengan  fre- kuensi terendah saat koefesien refleksi ≤  -10 dB  di- bagi dengan frekuensi pusatnya. Hasil ini selanjutnya dikali 100% sehingga bandwidth pada antena ini ber- nilai 1,57 GHz.
Impedansi masukan antena juga akan berubah setelah beam dibelokkan sehingga diperoleh hubung- an frekuensi dengan impedansi masukan antena beam steering dijelaskan melalui Gambar 17.
Gambar 17.   Hubungan Frekuensi dengan Impedansi Masukan Antena Beam Steering 20°
Nilai  impedansi  masukan  antena  setelah  arah beam dibelokkan  menjadi  20°  adalah  50,43  Ω  pada frekuensi 1,270 GHz. Hal  ini  berbeda dengan desain tanpa beam  steering yang  memiliki  nilai  impedansi masukan  lebih  kecil  yakni  49,31  Ω.  Impedansi  ma- sukan  antena  pada  frekuensi  1,26  GHz  ini,  yakni mencapai 69,45 Ω hal ini jauh dari yang diinginkan. Impedansi  masukan  yang  dihasilkan  dari  penelitian ini  mendekati  nilai  impedansi  yang  baik  yakni 50 Ω pada  frekuensi 1,270 GHz. Hasil penelitian ini dapat membuktikan  bahwa  penelitian  ini  dapat  dilanjutkan tanpa memvariasikan nilai dimensi kembali .
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10  0  10 20 30 40 50 60 70 80 90 G -G ai n ( d B i) Sudut (derajat) X4= 62.5 mm X4= 67.5 mm X4= 73 mm X4= 72.5 mm -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 (S 11 ) ko ef is ie n re fle ks i (dB ) Frekuensi (GHz) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 1.22  1.23  1.24  1.25  1.26  1.27  1.28  1.29  1.3 Im pe da ns i m as uka n (Ω ) Frekuensi (GHz)
Karakteristik  antena  bukan  hanya  koefisien refleksi  dan  impedansi  masukan  saja,  tetapi  juga menghasilkan  nilai  VSWR.  Antena  yang  baik  me- miliki  VSWR  ≤  2,  hasil  simulasi  dari  antena beam steering 20° dapat dilihat pada Gambar 18.
Gambar  18.  Hubungan  Frekuensi  dengan  Nilai VSWR Antena Beam Steering
Gambar  18  menunjukkan  bahwa  nilai  VSWR pada frekuensi 1,26 GHz sampai frekuensi 1,28 GHz bernilai  ≤  2.  Simulasi  antena  pada beam 20°  yang telah  dilakukan  ini  menghasilkan  nilai  VSWR  yang cukup  efektif.  Nilai  VSWR  pada  frekuensi  1,270 GHz  adalah  1,288.  Nilai  VSWR  yang  diperoleh  ini sesuai  dengan  syarat  karakteristik  antena  yang diharapkan.  Penelitian  ini  dapat  dilanjutkan  tanpa mengubah  parameter  lain  yang  juga  akan  mengubah nilai  VSWR  seperti  yang  sudah  dijabarkan  pada penjelasan sebelumnya.

## Pembahasan
Simulasi  yang  telah  dilakukan  memperoleh hubungan  frekuensi  dengan  koefisien  refleksi  untuk variasi patch yang telah ditunjukkan pada Gambar 9. Hubungan  ini  menjelaskan  bahwa  semakin  besar panjang patch semakin  kecil  frekuensi  kerja  antena begitu  sebaliknya [9] .  Simulasi  ini  memperoleh  per- bedaan  hasil  jika  digunakan  dimensi  secara  per- hitungan  rumus.  Variasi  nilai  panjang patch perlu dilakukan  beberapa  kali  variasi  dengan  rentang  nilai 90-100 mm. Simulasi  ini memperoleh panjang patch 97 mm dengan menetapkan lebar patch 98 mm maka diperoleh  frekuensi  kerja  sebesar  1,270  GHz.  Fre- kuensi kerja yang diperoleh pada penelitian ini sesuai dengan frekuensi yang diharapkan agar dapat diguna- kan pada UAV.
Simulasi  ini  menghasilkan  impedansi  masuk- an,  bukan  hanya  frekuensi  kerja.  Pada  simulasi  va- riasi  panjang patch, nilai  impedansi  masukan  tidak berpengaruh besar. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 10  yang  menunjukkan  bahwa  impedansi  masukan mendekati  50  Ω.  Lebar patch sangat  menentukan frekuensi  kerja  yang  dapat  dilihat  pada  hasil  pe- nelitian  simulasi  sebelumnya,  bukan  impedansi  ma- sukan. Impedansi masukan yang diperoleh dari simu- lasi yang dilakukan saat panjang patch 97 mm adalah 49,44  Ω.  Impedansi  masukan  yang  diperoleh  pada penelitian  ini dapat digunakan karena  nilainya  sudah
mendekati  50  Ω.  Antena  yang  baik  memiliki  impe- dansi  masukan  50  Ω,  karena  keterbatasan  yang  pe- neliti  miliki  dan  penelitian  ini  masih  tahap  simulasi maka impedansi masukan 49,44 Ω tetapi nilai ini ma- sih bisa digunakan karena masih bisa dianggap baik. Nilai  49,44  Ω  sudah  dianggap  baik,  sehingga  tidak diperlukan  simulasi ulang. Penelitian selanjutnya da- pat  menginovasi  agar  nilai  impedansi  masukannya mencapai  50  Ω  dengan  mengubah  dimensi feeding dan  melakukan  simulasi  kembali.  Hal  ini  berkaitan dengan hasil penelitian variasi feeding .
Kinerja  antena  bukan  hanya  ditentukan  oleh frekuensi  kerja  dan  impedansi  masukan  saja,  tetapi nilai  VSWR  juga  menentukan.  Hubungan  frekuensi terhadap  nilai  VSWR  dapat  dilihat  pada  Gambar  11 yang  menunjukkan  nilai  VSWR  dari  antena  yang telah disimulasikan sebesar 1,344 pada panjang patch 97  mm  hal  ini  sesuai  dengan  ketetapan  bahwa  nilai VSWR ≤ 2. Nilai VSWR ≤ 2 ditetapkan karena selalu terjadi  refleksi  ketika  saluran  keadaan matching maka tidak mungkin bernilai 1 maka jika VSWR ber- nilai ≤ 2 sudah dianggap baik. Hasil penelitian yang sudah bernilai ≤ 2 dapat digunakan.
Dimensi  antena  yang  memiliki  karakteristik antena  mikrostrip  antena array beam  steering yang diinginkan  dapat  diperoleh  dari  hubungan  variasi lebar feeding terhadap  karakteristik  antena . Pada Gambar  12  yang  menunjukkan  hubungan  frekuensi dengan  koefisien  refleksi,  terlihat  bahwa  frekuensi kerja antena tidak berubah saat lebar feeding diubah. Nilai  frekuensi  antena  tetap  berada  pada  1,270  GHz yang  telah  diperoleh  sebelumnya.  Simulasi  ini membuktikan  bahwa feeding tidak  mempengaruhi frekuensi  kerja.  Hasil  penelitian  ini  juga  telah  mem- buktikan  bahwa  dimensi feeding menentukan  nilai impedansi masukan [10] . Nilai patch yang  sudah  diperoleh,  digunakan dalam  mendapatkan feeding yang  baik  untuk  antena sebesar 50Ω. Dari simulasi yang dilakukan dan dapat dilihat  pada  Gambar  13  menunjukkan  bahwa  sema- kin  besar  lebar feeding maka  semakin  tinggi  nilai impedansi  masukan  antena [9] .  Lebar feeding dapat divariasikan  untuk  memperoleh  Impedansi  masukan antena    bernilai  50  Ω.  Sementara  itu,  simulasi  yang telah  dilakukan  memperoleh  impedansi  masukan sebesar  49,31  Ω  dengan  lebar feeding 5.5  mm.  Per- bedaan  nilai  impedanisi  masukan  ini  masih  bisa  di- terima  karena  persentase  kesalahannya  hanya  0,85% dari nilai yang diharapkan.
Lebar feeding yang  divariasikan  tidak  hanya mempengaruhi  nilai  frekuensi  kerja  dan  impedansi masukan,  tetapi  juga  mempengaruhi  nilai  VSWR. Gambar  14  menjelaskan  hubungan  frekuensi  dengan VSWR  dari  hasil  simulasi  yang  dilakukan  tersebut. Hasil  simulasi  menunjukkan  bahwa  VSWR  tidak dipengaruhi  besar  atau  kecilnya  lebar feeding. Maka nilai  VSWR  antena  ini  adalah  1.288  pada  frekuensi 1,270  GHz.  Nilai  VSWR  sesuai  dengan  syarat  yang berlaku yakni VSWR ≤ 2 [5] .
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 1.26 1.265 1.27 1.275 1.28 V S W R Frekuensi (GHz)
Dimensi  antena  yang  telah  diperoleh  tersebut selanjutnya  dapat  dilakukan  pembelokan  arah beam dengan  membedakan  jarak feeding terhadap patch pertama  dengan patch kedua.  Hasil  dari  cara  ini adalah  perbandingan  sudut  terhadap gain antena dengan  variasi  jarak feeding ke patch antena  yang ditunjukkan  pada  Gambar  15.  Dari  hubungan  ini diperoleh arah beam menjadi 20° pada saat X4=72,5 mm. Pada Gambar  tersebut  juga dapat dilihat bahwa semakin  jauh  jarak feeding ke patch yang satu  maka semakin jauh sudut yang terbentuk. Jika dilihat pada X4=73  mm  antena  memiliki  sudut  25°  dengan  nilai gain 8,178  dBi.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  antena kurang  baik  jika  karena  jauh  dari  nilai gain yang diinginkan  yakni 14,32 dBi [9] . Sementara pada sudut 20°  dengan  X4=72,5  mm  memiliki  nilai gain 9,099 dBi yang juga belum sesuai dengan yang diharapkan tetapi lebih baik dari sudut 25°. Perbedaan ini terjadi karena lebar feeding tidak disesuaikan lagi.
Dari  simulasi  yang  telah  dilakukan  dengan memvariasikan  parameter-parameter  terkait  seperti yang  telah  dijelaskan  sebelumnya  maka  diperoleh dimensi akhir antena mikrostrip array beam steering 20° yang dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Dimensi Antena Array Beam Steering 20° Parameter  Ukuran (mm) Parameter  Ukuran (mm) L W d P L F W F d X 1 X 2
X 3 97 98 65 25 5.5 25 25 20 20 X 4 L R W R W X1 W X2 W X3 L GRD
W GRD 72.5 19 5 5.5 2.5 1.5 11 11
Data dari Tabel 2  ini  digunakan untuk  meng- hasilkan  antena  yang  dapat  dipasang  pada  bagian badan pesawat tanpa awak. Karakteristik antena yang didesain  telah  sesuai  dengan  karakteristik  antena yang diharapkan untuk sensor SAR dan beam antena ini sudah dibelokkan menjadi 20°. Dari simulasi yang dilakukan, antena dapat dipasang pada  bagian  badan pesawat sesuai dengan tujuan dari penelitian ini.

## KESIMPULAN
Penelitian  yang  dilakukan  telah  dapat  men- jawab  pertanyaan  dari  masalah-masalah  yang  telah diungkapkan  sebelumnya.  Simulasi  yang  dilakukan memperoleh hasil simulasi desain antena array beam Steering untuk  aplikasi  sensor  SAR  pada  pesawat tanpa  awak  adalah  adanya  pengaruh  panjang patch terhadap  frekuensi  kerja  antena.  Frekuensi  kerja  an- tena  akan  semakin  tinggi  jika  panjang patch diper- kecil  begitu  sebaliknya.  Lebar feeding juga  mempe- ngaruhi  nilai  impedansi  masukan  antena.  Impedansi masukan  akan  semakin  besar  jika  lebar feeding di-
perbesar.  Hasil  simulasi  ini  dapat  dijadikan  acuan dalam  menentukan  model  karakteristik  antena    yang diinginkan untuk sensor SAR pada pesawat tanpa a- wak. Model karakteristik antena array beam Steering untuk  sensor  SAR  pada  pesawat  tanpa  awak  meng- gunakan  perangkat  lunak IE3D  menghasilkan  arah beam 20°  yang  bekerja  pada  frekuensi  1,27  GHz dengan  nilai  impedansi  masukan  50,43  Ω  dan  nilai VSWR sebesar 1,288. Karakteristik antena diperoleh dari dimensi antena yang dapat dilihat pada Tabel 2.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Thennarasan Sabapathy dkk, 2013.. “ Electronically  reconfigurabele  Beam  Sreering Antenna  Using  Embedded  RF  Pin  Based Paratic Array (ERPPA)”. Progress In Electromagnetics Research, Vol.140, 241-261.
[2]  Waluyo  dan  Dyan  Nastiti  Novikasari,  (2013). “ Desain  Dan  Simulasi  Antena  Microstrip Semicircular  Half  U-Slot  Untuk  Aplikasi Modem  Gsm  1800  MHZ” ,  jurnal  ELTEK,  Vol 11 No. 02, oktober 2013 ISSN 1693-4024.
[3]  Balanis, Constantine A, 2005. “ Antenna Theory Analysis  and  Design”,  3th  ed ,  John  Wiley  & Sons Inc., Kanada.
[4]  James  J.R.  dan  Hall  P.S.,  “ Handbook  of MicrostripAntenna”, Vol.1,  Short  Run  Press Ltd., England.1989.
[5]  Hanafiah,  Ali,  2008.  “ Rancang  Bangun  Antena Mikrostrip  Patch  Segiempat  Planar  Array  4 Elemen  dengan  Pencatuan  Aperture-Coupled untuk  Aplikasi  CPE  pada  Wimax” ,  Laporan Tugas  Akhir  Teknik  Elektro  Universitas Indonesia, Depok: Universitas Indonesia.
[6]  Kelton,  W.D.,  R.P.  Sadowski  dan  D.T. Sturrock.  (2007),  “ Simulation  with  Arena ,  4 th ed.”. McGraw-Hill.
[7]  Sievenpiper, Daniel., (2003). “ Two- Dimensional Beam Steering Using An Electrically Tunable Impedance Surface” , IEEE Transaction  On  An    tennas  And  Propagation, Vol. 51, No.10.
[8] Minh  Thuy  Le,  Quoc  Cuong  Nguyen,  dan  Tan phu  Vuong.  “ Design  of  High-Gain  and  Beam Steering  Antennas  Using  Planar  Folded-Line Metamaterial  Structure” .  International  Journal of  Antennas  and  Propagation.  Volume  2014, article ID 302580.
[9]  Yohandri,  V.  Wissan,  I.  Firmansyah,  P.  Rizki Akbar, J.T. Sri Sumantyo, and H. Kuze, (2011). “ Development  of  Circularly  Polarized  Array Antenna  for  Synthetic  Aperture  Radar  Sensor Installed on UAV , Progress in Electromagnetics Research C, Vol. 19, pp. 119-133.
[10]  Yohandri,  (2012).  “ Development  of  Circular Polarized  Microstrip  Antennas  for  CP-SAR System Installed on Unmanned Aeriel Vehicle” .
Chiba. Universitas Chiba.