PERANCANGAN BUTLER MATRIKS 4X4 UNTUK PENGARAHAN BERKAS ANTENA PADA STASIUN BUMI

Transkripsi

1 Semina Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industi 2017 ISSN ITN Malang, 4 Pebuai 2017 PERANCANGAN BUTLER MATRIKS 4X4 UNTUK PENGARAHAN BERKAS ANTENA PADA STASIUN BUMI Chistian Mahadhika 1), Bambang Setia Nugoho 2), Budi Syihabuddin 3) 1),2),3 ) Fakultas Teknik Elekto, Telkom Univesity Jl. Telekomunikasi Teusan Buah Batu Bandung Indonesia Abstak. Sistem komunikasi satelit adalah sistem komunikasi yang efektif untuk negaa sepeti Indonesia yang bebentuk kepulauan. Pada komunikasi satelit tentunya dipelukan stasiun bumi untuk bekomunikasi dai segmen angkasa. Stasiun bumi memelukan pengaahan antenna aga SNR tetap tejaga. Sementaa ini sistem tacking satelit masih menggunakan moto sebagai penggeak antena. Semakin besa dimensi antena, maka semakin besa pula daya/aus yang dibutuhkan oleh moto. Untuk mengubah aah pola adiasi antena dapat dengan caa mengubah amplitudo catuan, jaak antena, dan fasa catuan. Pada penelitian ini digunakan metode mengubah fasa catuan sebagai pengubah aah pola adiasi antena. Buttle matix adalah angkaian micowave yang memiliki N masukan dan N keluaan yang digunakan dalam beamfoming dan switch beam pada susunan antena linea maupun sikula. Butle matiks yang diancang bekeja pada fekuensi 2,3 2,45 GHz. Pada hasil simulasi yang didapat, fasa yang dihasilkan sebesa ; ; ; Dengan S11 dibawah -10 db dan insetion loss (S51= db; S61= db; S71=-7.88 db; S81= db) diatas -8 db. Seta isolasi pot yang dihasilkan (S21= db; S31= db; S41= db) dibawah -11 db. Kata kunci: Stasiun Bumi, Beamfoming, Buttle Matix, Switch Beam 1. Pendahuluan Mengubah amplitudo catuan, jaak antena, dan fasa catuan antena dapat mengubah pola adiasi pada antena susunan [1]. Dengan menggunakan butle matiks untuk mengubah fasa catuan meupakan salah satu caa dai banyaknya metode mengubah fasa. Buttle matix memiliki N x N pot masukan dan keluaan, sehinga untuk meubah input pada satu pot menjadi bebeapa pot, dipelukan pembagi daya dai satu pot ke N pot. Powe Divide digunakan untuk mengatu input catuan dai buttle matiks yang telah dilakukan pada penelitian [2]. Untuk mengatu fasa, masukan dai powe divide diatu menggunakan switch logika 1 dan 0 untuk mengatu fasa input Antena. Penelitian [3] membuat antena cedas pada band ISM menggunakan buttle matiks 4x4. Bedasa iset-iset tesebut maka pola adiasi antena dapat diubah-ubah baik azimuth maupun elevasi. Tujuan dai penelitian ini untuk meancang sebuah butle matiks 4x4 dengan pebedaan fasa masing-masing pot keluaan sehingga dapat digunakan sebagai pengaahan bekas antena pada sistem Tacking, Telemety & Command (TT&C) untuk nano satelit yang sudah diawali dengan penelitian [2] dan akan di nantinya aga dapat diuji dengan antena yang telah didahului oleh penelitian [4]. Pada penelitian ini peubahan pola adiasi antena menggunakan peubahan fasa, maka otato tidak dipelukan sebagai pengaah/penggeak antena untuk mengubah pola adiasi [5]. Untuk mengetahui peubahan pola adiasi, menggunakan pinsip dai antena susunan (aay) yang dapat diubah pada paamete jaak anta antena, aus catu antena seta fasa catu antena [6]. B20.1

2 Semina Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industi 2017 ISSN ITN Malang, 4 Pebuai 2017 Butle matiks bekeja pada fekuensi GHz sesuai dengan alokasi fekuensi amati adio di S-Band [7]. Fekuensi tesebut, TT&C dapat diaplikasikan sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan [8] tentang modul TT&C untuk satelit komunikasi mini pada obit LEO (Low Eath Obit). 2. Pembahasan 2.1. Butle matiks Butle Matix adalah angakain micowave yang memiliki N masukan dan N keluaan yang digunakan dalam beamfoming dan switched beam pada susunan antena linie maupun sikula. Butle Matix meupakan salah satu pencatu yang menghasilkan banyak aah bekas, dimana pengkopel hybid 90 meupakan komponen utamanya. Adapun penyusun Butle Matix selain hybid 90 adalah cossove dan phase shifte/penggese fasa.[9] Gamba 1 Blok Diagam Conventional Butle Matix 4x4 Pada umumnya desain Butle Matix 4x4 menggunakan 2 buah cossove, yang teletak ditengah dan pada pot keluaan. Namun pada tugas akhi ini akan diancang Butle Matix 4x4 dengan menghilangkan satu buah cossove pada pot keluaan. Tujuan menghilangkan cossove yang teletak pada pot keluaan adalah untuk mempekecil dimensi Butle Matix 4x4 dan mempekecil ugi-ugi. Namun hal ini menyebabkan uutan pot akan beubah, yaitu pot 6 akan beubah menjadi pot 7 begitupun sebaliknya Saluan Mikostip Saluan tansmisi mikostip tesusun dai dua kondukto, yaitu sebuah stip dengan leba w dan bidang pentanahan, keduanya dipisahkan oleh suatu substat yang memiliki konstanta dielektik elatif ( ) dengan tinggi h sepeti ditunjukkan pada Gamba 2. Gamba 2. Saluan Mikostip[11] B20.2

3 Semina Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industi 2017 ISSN ITN Malang, 4 Pebuai 2017 Beikut ini meupakan bebeapa efeensi pehitungan dai paamete yang tedapat pada saluan mikostip[11]: a. Panjang gelombang Panjang gelombang dalam saluan dengan konstanta dielektik adalah sepei pesamaan 2.1 beikut ini: d f c (2.1) b. Konstanta dielektik efektif Konstanta dielektik efektif dapat ditunjukan dengan pesamaan 2.2 (ketika W/d 1) dan 2.3 (ketika W/d 1) Konstanta dielektik efektif nilainya adalah 1 < ε e < ε W/d 1 e d / W (2.2) w 2 e ( 0.04(1 ) ) W/d < d / W h c. Rasio W/d Rasio W/d dapat dipeoleh dengan pesamaan 2.3 A 8e 2 A W e 2 d 2 B 1 ln 1 2 2B 1 lnb 1 0,61 0,39 (2.3) dengan Z 1 1 0,11 0 A 0, B 2Z (2.4) (2.5) dimana ε adalah konstanta dielektik bahan yang tegantung dai substat yang digunakan 180 o Hasil Simulasi Butle matiks disimulasikan menggunakan simulato dan dihasilkan ancangan sepeti pada gamba 3. B20.3

4 Semina Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industi 2017 ISSN ITN Malang, 4 Pebuai 2017 Gamba 3. Simulasi Butle Matiks Gamba 4a menunjukan hasil simulasi butle matiks dalam desibel. Dapat dilihat bahwa pada fekuensi GHz, etun loss (S11) dan isolation loss (S21; S31; S41) beada pada - 10dB. Untuk insetion loss (S51; S61; S71; S81) beada diatas -9 db. Gamba 4b menunjukan hasil simulasi butle matiks dalam fasa s-paamete. Dapat dilihat bahwa pada fekuensi GHz, S51; S61; S71; S81 memiliki pebedaan fasa sebesa ± 45 o. a b Gamba 4. Hasil Simulasi Butle Matiks (ketika pot 1 dicatu) (a. S-paamete dalam db; b. S-paamete dalam Gamba 5a menunjukan hasil simulasi butle matiks dalam desibel. Dapat dilihat bahwa pada fekuensi GHz, etun loss (S22) beada dibawah -10 db. Untuk insetion loss (S52; S72; S82) beada diatas -9 db kecuali S62 beada dibawah -9 db. Gamba 7b menunjukan hasil simulasi butle matiks dalam fasa s-paamete. Dapat dilihat bahwa pada fekuensi GHz, S52; S62; S72; S82 memiliki pebedaan fasa sebesa ± 45 o. Kecuali pada fekuensi 2.45 GHz fasa output saling behimpit B20.4

5 Semina Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industi 2017 ISSN ITN Malang, 4 Pebuai 2017 a. b. Gamba 5. Hasil Simulasi Butle Matiks (ketika pot 2 dicatu) (a. S-Paamete dalam db; b. S-paamete dalam Gamba 6a menunjukan hasil simulasi butle matiks dalam desibel. Dapat dilihat bahwa pada fekuensi GHz, etun loss (S33) beada dibawah -10 db. Untuk insetion loss (S53; S63; S83) beada diatas -9 db kecuali S73 beada dibawah -9 db. Gamba 8b menunjukan hasil simulasi butle matiks dalam fasa s-paamete. Dapat dilihat bahwa pada fekuensi GHz, S53; S63; S73; S83 memiliki pebedaan fasa sebesa ± 45 o. Kecuali pada fekuensi 2.45 GHz fasa output saling behimpit a. b. Gamba 6. Hasil Simulasi Butle Matiks (ketika pot 3 dicatu) (a. S-Paamete dalam db; b. S-paamete dalam Gamba 7a menunjukan hasil simulasi butle matiks dalam desibel. Dapat dilihat bahwa pada fekuensi GHz, etun loss (S44) beada dibawah -10dB. Untuk insetion loss (S54; S64; S74; S84) beada diatas -9 db. Gamba 9b menunjukan hasil simulasi butle matiks dalam fasa s-paamete. Dapat dilihat bahwa pada fekuensi GHz, S54; S64; S74; S84 memiliki pebedaan fasa sebesa ± 45 o. B20.5

6 Semina Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industi 2017 ISSN ITN Malang, 4 Pebuai 2017 a. b. Gamba 7. Hasil Simulasi Butle Matiks (ketika pot 4 dicatu) (a. S-Paamete dalam db; b. S-paamete dalam 3. Simpulan Penelitian ini telah menghasilkan simulasi sebuah butlematiks 4x4 yang bekeja pada fekuensi 2.3GHz 2.45GHz. Butlematiks ini difungsikan sebagai penggese fasa catu pada antena stasiun bumi. Insetion loss tiap pot yang dihasilkan adalah diatas -9 db dan etun loss dibawah -10 db. Seta dihasilkan pebedaan fasa output anta pot bekisa ± 45 o Ucapan Teima Kasih Penelitian ini dibiayai oleh Diektoat Penelitian dan Pengabdian kepada Masyaakat Univesitas Telkom melalui skema Penelitian Dana Intenal. Dafta Pustaka [1] J. D. Kaus, Antennas fo all Applications 2nd Ed John D kaus.pdf. TATA MacGRAW-HILL, New Delhi, [2] C. Mahadika, B. S. Nugoho, B. Syihabuddin, A. D. Pasetyo, and A. P. Divide, Modified Wilkinson Powe Divide 1 to 4 at S-Band, Int. Conf. Contol. Electon. Renew. Enegy, Commun (ICCEREC 2016), pp. 5 8, [3] M. A. Eleiwa, Design and Implementation of a Smat Antenna Using Butle Matix fo ISM-band, Pog. Electomagn. Res. Symp., pp. 1 5, [4] C. Mahadhika, K. J. Sinaga, and M. Asyad, Analisis Peubahan Fasa Tehadap Pola Radiasi untuk Pengaahan Bekas Antena Stasiun Bumi, RETII, vol. 1, no. 1, pp. 1 6, [5] R. S. Anggaa, H. Wijanto, A. D. Pasetyo, and B. Syihabuddin, Automated Gound Station with Customized Rotato fo Antenna Pointing using Compass Senso, no. Novembe, pp , [6] C. a. Balanis, Antenna Theoy: Analysis and Design, 3d ed. Aizona: A JOHN WILEY & SONS, INC, [7] K. Umum, K. Kepolisian, Republik Indonesia, and S. D. Postel, Oganisasi amati adio indonesia, no. 21. Indonesia, 2009, pp [8] G. Roepe and R. Goldsmith, MINIATURE TT&C MODULE FOR SMALL SATELLITES IN LOW EARTH ORBITS, 5th ESA Int., no. Septembe, pp , [9] Y. KURNIA NINGSIH, Pengkopel Gybid 3dB Mikostip non Linie Pita Leba dan Aplikasinya pada Butle Matiks untuk Antena dengan Banyak Aah Bekas pada x- band, Univ. Indones., [10] M. Nu Kamila, D. Bambang Setia Nugoho, Budi Syihabuddin, ST., 07_RETII 2015 Pape Nu Kamila, RETII, [11] M. D. Poza, Micowave Engineeing, 4th ed. New Yok: John Wiley & Sons, Inc., B20.6

7 Semina Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industi 2017 ISSN ITN Malang, 4 Pebuai 2017 B20.7