DESAIN ANTENA HELIX DAN LOOP PADA FREKUENSI 2,4 GHz DAN 430 MHz UNTUK PERANGKAT GROUND STATION SATELIT NANO

Transkripsi

1 DESAIN ANTENA HELIX DAN LOOP PADA FREKUENSI 2,4 GHz DAN 430 MHz UNTUK PERANGKAT GROUND STATION SATELIT NANO Oleh Muhammad Hasan Mahmudy Dosen Pembimbing : 1. EkoSetijadi, ST, MT, Ph.D. 2. Prof. Ir. Gamantyo Hendrantoro, M.Eng, Ph.D. Institut Teknologi Sepuluh Nopember

2 LatarBelakang INSPIRE(Indonesian Nano-Satelite Palatform Initiative for Research and Education) KOMUNITAS NANO SATELIT -ITS PENGEMBANGAN GROUND STATION DAN PORTABLE GROUND STATION SATELIT IiNUSAT-01 (teks dan suara) SATELIT IiNUSAT-02 dan GROUND STATION SATELIT IINUSAT- 02 (video) DESAIN ANTENA HELIX DAN LOOP PADA FREKUENSI 2,4 GHz DAN436,5 MHz UNTUK PERANGKAT GROUND STATION SATELIT NANO (IiNUSAT-02) Institut Teknologi Sepuluh Nopember 1

3 RumusanPermasalahan Bagaimana menentukan spesifikasi dari antena helix pada frekuensi 2,4 GHz. Bagaimana menentukan spesifikasi dari antena loop pada frekuensi 436,5 MHz. Bagaimana mensimulasikan hasil desain dengan software CST (computer simulation technology) Bagaimana melakukan pengukuran terhadap parameter-parameter antena helix dan loop Bagaimana hasil desain antena untuk helix dan loop untuk ground station satelit IiNUSAT-02 Institut Teknologi Sepuluh Nopember 2

4 BatasanMasalah 1. Desain antena helix pada frekuensi 2,4 GHz dengangain lebihbesar3 db 2. Desain antena loop pada frekuensi 436,5 MHzdengangain lebihbesar3 db. 3. Desain rancangan antena disimulasikan dengan software CST. 4. Pengujian hasil rancangan meliputi: gain, SWR, return loss, bandwidth dan pola radiasi antena Institut Teknologi Sepuluh Nopember 3

5 Tujuan 1. Desain antena helix yang dapat beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz untuk downlink data video dari satelit IiNUSAT Desain antena loop pada frekuensi 436,5 MHz untuk uplink data kendali satelit IiNUSAT-02. Institut Teknologi Sepuluh Nopember 4

6 MetodePenelitian Mulai Studi Literatur Penentuan Kriteria Desain 1 Realisasi Desain Antena Pengukuran Parameter Antena Desain Antena Memenuhi Tidak Optimasi Antena Lihat Performansi Desain Antena (Simulai) Ya Selesai Memenuhi Tidak Optimasi Desain Antena 1 Ya Institut Teknologi Sepuluh Nopember 5

7 PenentuanKriteriaDesainAntena Frekuensi Kerja Antena Helix Frekuensi kerja Antena Loop Returnloss 2.4 GHz 436,5 MHz <- 10 db VSWR <2 Polarisasi Pola radiasi Gain Sirkular(LHCP/RHCP) Directional >3dB Institut Teknologi Sepuluh Nopember 6

8 Desain Antena Helix 2,4 GHz Parameter Simbol Rumus Nilai Frekuensi (f) - 2,4 GHz 4 cm Panjang gelombang (λ) λ = c/f 12,5 cm Jumlah lilitan (N) N > 3 3,6 Keliling helix Diameter helix (C) (D) C = λ D = λ/π 12,5 cm 4 cm cm 11,16 Spasi antar lilitan Panjang helix Diameter groundplane Diameter tembaga (S) S = ¼ λ 3 cm (L) L = N x S 11,16 cm (D gp ) D gp >3/4λ 51,56 cm (d) - 2 mm 3 cm Institut Teknologi Sepuluh Nopember 7

9 Desain Antena Loop 436,5 MHz Parameter Simbol Rumus Nilai Frekuensi (f) - 436,5 GHz Panjang gelombang (λ) λ = c/f 68,7 cm 21,8 cm Keliling loop (C) C = λ 68,7 cm Diameter helix Diameter groundplane Diameter tembaga Jarak Antena Dan Reflektor (D) D = λ/π/ 21,87 cm (D gp ) D gp >3/4λ 51,56 cm (d) - 3 mm 51,56 cm Tampak Atas 0,06λ (h) 4 cm 4 cm Tampak Samping Institut Teknologi Sepuluh Nopember 8

10 Desain Simulasi Kedua antena ditempatkan pada satu ground plane Jarak antar antena ½ λ = 6,25 cm Frekuensi kerja antena berbedamaka digunakan dua pencatuan Institut Teknologi Sepuluh Nopember 9

11 Return Loss Antena Helix Hasil Simulasi Institut Teknologi Sepuluh Nopember 10

12 Bandwidthdan VSWR Antena Helix Hasil Simulasi BW F 2 F 1 = 2,99 2,22( GHz = = 0,7 GHz ) 16 VSWR , ,01 4 VSWR ,2 2,4 2,68 2,83 3,21 3,62 Frekuensi (GHz) Institut Teknologi Sepuluh Nopember 11

13 PolaRadiasiAntenaHelix Hasil Simulasi Institut Teknologi Sepuluh Nopember 12

14 Polarisasi Antena Helix Hasil Simulasi medanlistrikpadasumbuxsebesar13823,6v/m medanlistrikpadasumbuysebesar13620,5v/m axial ratio = = berdasarkan nilai dari axial ratio maka antena helix berpolarisasi sirkular karena nilai axial ratio mendekati satu. Institut Teknologi Sepuluh Nopember 13

15 Jenis Polarisasi LHCP (left hand circular polarization) RHCP ( Right hand circular polarization) Dari nilai gain maka yang baik digunakan adalah LHCP (left hand circular polarization) Institut Teknologi Sepuluh Nopember 14

16 Return Loss Antena Loop Hasil Simulasi Institut Teknologi Sepuluh Nopember 15

17 Bandwidthdan VSWR Antena Loop Hasil Simulasi BW = F2 F1 = 5,34MHz Grafik VSWR Jika dinyatakan dalam persen VSWR BW = = F 2 Fc F 1 x 100% 439,07 433,73 436,4 = 1,2% x 100% , ,2 425,1 430,5 436,5 440,8 450,4 Frekuensi(GHz) Institut Teknologi Sepuluh Nopember 16

18 PolaRadiasiAntenaLoop Hasil Simulasi Institut Teknologi Sepuluh Nopember 17

19 PolarisasiAntenaLoop HasilSimulasi medan listrik pada sumbu x sebesar 12520,3 v/m medan listrik pada sumbu y sebesar 18399,4 v/m axial ratio = = berdasarkan nilai dari axial ratio maka antena helix berpolarisasi sirkular karena nilai axial ratio mendekati satu. Institut Teknologi Sepuluh Nopember 18

20 Jenis Polarisasi LHCP (left hand circular polarization) RHCP ( Right hand circular polarization) Dari nilai gain maka yang baik digunakan adalah RHCP (Right hand circular polarization) Institut Teknologi Sepuluh Nopember 19

21 AntenaHelix danloop Tampak atas Tampak bawah Institut Teknologi Sepuluh Nopember 20

22 Return LossAntenaHelix Hasil Pengujian 0-10 Frekuensi(GHz) Return loss (db) simulasi pengujian pengukuran Institut Teknologi Sepuluh Nopember 21

23 Bandwidthdan VSWR Antena Helix Hasil Pengujian BW = F2 F1 = 0,33GHz Grafik VSWR pengujian pengukuran simulasi Jika dinyatakan dalam persen 2.5 VSWR 2 BW = F2 F1 x100% Fc ,69 2,36 = x100% 2,5 =13,07% Frekuensi (GHz) Institut Teknologi Sepuluh Nopember 22

24 PolaRadiasiAntenaHelix Hasil Pengujian Hasil Simulasi Hasil Pengukuran Institut Teknologi Sepuluh Nopember 23

25 Return LossAntenaLoop Hasil Pengujian Frekuensi (MHz) Return Loss (db) Pengukuran pengujian simulasi -40 Institut Teknologi Sepuluh Nopember 24

26 Bandwidthdan VSWR Antena Loop Hasil Pengujian BW = F2 F1 = 64,08MHz 6 5 Grafik VSWR Jika dinyatakan dalam persen VSWR 4 3 BW = F2 F1 x100% Fc 2 1 pengujian pengukuran = 480,23 416,15 x100% 448, Frekuensi (MHz) simulasi =14,29% Institut Teknologi Sepuluh Nopember 25

27 PolaRadiasiAntenaLoop Hasil Pengujian Hasil Simulasi Hasil Pengujian Institut Teknologi Sepuluh Nopember 26

28 PerbandinganParameter Antena Helix Parameter Simulasi Pengujian Return Loss -64,659 db -26,364 db VSWR 1, ,184 Bandwidth 0,7 GHz 0,33 GHz Gain 7,4 db 5,454 db HPBW 49, Antena Loop Parameter Simulasi Pengujian Return Loss -37,608 db -23,154 db VSWR 1, ,197 Bandwidth 5,34 MHz 64,08 MHz Gain 8,91 db 4,418 db HPBW 66, Institut Teknologi Sepuluh Nopember 27

29 Kesimpulan Hasil simulasi telah memenuhi kriteria desain awal. Antena helix 2,4 GHz return loss = -26 db, dengan koefesien refleksi Γ = 0,05 impedansi antena Z ant = 55,263 VSWR = 1,184 gain= 5,454 db. Bandwidth = 0,33 GHz,13,07% Antena loop 436,5 MHz return loss = -23 db, dengan koefesien refleksi Γ = 0,05 impedansi antena Z ant = 57,527 VSWR = 1,197 gain= 4,418 db bandwidth = 64,08 MHz14,28%. Antena helix 2,4 GHz dan loop 436,5 MHz yang di buat telah memenuhi kriteria desain sehingga dapat digunakan untuk perangkat ground station satelit IiNUSAT-02. Institut Teknologi Sepuluh Nopember 28

30 Saran Memperhatikan tempat pengukuran Pemasangan konektor Penguasaan perangkat pengujian Institut Teknologi Sepuluh Nopember 29

31 TERIMAKASIH Institut Teknologi Sepuluh Nopember