BAB 11 MICROWAVE ANTENNA Kompetensi: Mahasiswa mampu menjelaskan secara lisan/tertulis mengenai antenna microwave desain, aplikasi dan cara kerjanya. Gelombang mikro (microwave) adalah gelombang elektromagnetik dengan frekuensi super tinggi (Super High Frequency, SHF), yaitu di atas 3 GHz (3x109 Hz). Teknologi microwave banyak digunakan untuk point-to-point telekomunikasi. Microwave cocok untuk penggunaan ini karena lebih mudah difokuskan ke narrow beam dari gelombang radio, memungkinkan penggunaan kembali frekuensi, frekuensi mereka relatif lebih tinggi memungkinkan bandwidth yang luas dan kecepatan transmisi data yang tinggi, dan ukuran antena lebih kecil. Gelombang mikro digunakan dalam komunikasi pesawat ruang angkasa, TV, dan komunikasi telepon ditransmisikan jarak jauh dengan microwave antara stasiun bumi dan satelit komunikasi. Apabila gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, akan muncul efek pemanasan pada benda tersebut. Sebagai contoh, apabila makanan menyerap radiasi gelombang mikro, makanan menjadi panas dan masak dalam waktu singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam oven microwave. Aplikasi lain gelombang mikro adalah pemanfaatannya untuk radar. Radar digunakan untuk mencari dan menentukan jejak suatu benda dengan gelombang mikro dengan frekuensi sekitar 1010 Hz. 11.1 Spesifikasi Antena Microwave Beberapa jenis antena mikro yang banyak digunakan untuk aplikasi komunikasi adalah: a. Horn / aperture antenna b. Parabolic / dish antenna
c. Dipole antenna d. Slotted (leaky-wave) antenna e. Dielectric lens antenna f. Printed (patch or microstrip) antenna g. Phase Array antenna Spesifikasi salah satu antena mikro yang akan dibahas adalah mikrostrip antena. Mikrostrip antena atau juga sering disebut patch antenna akhir-akhir ini sangat dinikmati, terutama pada industri telepon genggam. Keuntungannya bisa diprint langsung ke dalam papan sirkuit membuat jenis antenna ini digemari karena low cost dan low profile-nya. Gambar 11.1 menunjukkan contoh spesifikasi dasar antena mikrostrip. Bahan-bahan yang dipergunakan untuk membuat antenna mikrostrip adalah metal, biasanya tembaga. L merupakan panjang antena, W lebar antena, antena ini ditempatkan di bagian dielektrik (substrate) suatu printed circuit board (PCB) dengan ketebalan h, dan permisivitasnya adalah. Ketebalan dari ground plane antena ini tidak begitu berpengaruh dengan performa yang akan dihasilkan nanti. Pada umumnya, ketinggian substrate, h, lebih kecil dari panjang gelombang yang dipakai akan tetapi tidak boleh lebih kecil dari 0,05 kalinya panjang gelombang.
a. Tampak atas b. Tampak samping Gambar 11.1. Geometri dari mikrostrip (patch) antenna Kelebihan dari antena mikrosrip ini dibanding dengan jenis antenna yang lain yaitu : 1. Dapat menghasilkan bandwidth dari rentang 5% - 50% 2. Dapat dengan bebas memiilih subsrate guna optimisasi parameter antena. Hal ini karena antar feed line dan pacth-nya terpisah 3. Konstruksi dual layer akan melindungi radiasi utama dari pacth terhadap radiasi dari feed network 4. Meningkatkan jarak antena dan feed line 5. Mudah diintegrasikan dalam bentuk active array
6. Secara teoritis menghasilkan cross polarization. 7. Dapat diterapkan pada berbagai variasi ukuran pacth. 11.2 Aplikasi Komunikasi Menggunakan Antena Microwave Salah satu aplikasi antena mikro adalah untuk sistem radar. Laboratorium sensor dan sistem telekontrol, Jurusan Teknik Fisika,UGM juga tengah mengembangkan sistem radar, akan tetapi antena yang digunakan adalah antena VHF. Radar merupakan pemanfaatan gelombang mikro pada rentang frekuensi 3 GHz. Radar adalah singkatan dari Radio Detection and Ranging. Antena radar dapat bertindak sebagai pemancar dan penerima gelombang elektromagnetik. Waktu antar transmit dan receive itu yang dipergunakan untuk menghitung jarak objek tersebut. pada sistem radar, pengolahan sinyal memainkan peranan yang penting untuk mengurangi interferensi sinyal. Radar memancarkan dan menerima sinyal pantulan secara bergantian dengan sistem switch. Sistem kerja radar ini diterapkan pada Global Positioning System (GPS). Setiap satelit secara periodis mengirimkan pesan yang isinya adalah waktu pengiriman pesan dan informasi orbit satelit. Receiver GPS akan menghitung jarak receiver dengan setiap satelit yang mengirimkan pesan-pesan tersebut. Dengan membandingkan jarak antara beberapa satelit ini dapat ditentukan letak GPS receiver tersebut Konsep radar adalah mengukur jarak dari sensor ke target, ukuran jarak tersebut didapat dengan mengukur waktu yang diperlukan gelombang elektromagnetik selama penjalarannya mulai dari sensor ke target dan kembali lagi ke sensor. Teknologi radar sesungguhnya telah lama digunakan di Indonesia, terutama di bandar udara untuk memantau lalu lintas penerbangan dan pelayaran. Dengan radar pengawas pantai, kapal yang lalu lalang di pelabuhan dapat diatur sehingga dapat terhindar dari tabrakan, terutama bila terjadi cuaca buruk. Selain memantau lalu lintas kendaraan di laut dan udara, radar telah lama digunakan
untuk memantau kondisi atmosfer untuk pengamatan cuaca dan iklim. Keberadaan radar ini dapat segera diketahui dari antenanya yang mirip parabola namun berputar secara horizontal. satelit. Berbagai sistem radar yang diaplikasikan atau beroperasi di Indonesia merupakan produk impor. Untuk memenuhi kebutuhan di dalam negeri, baik untuk kepentingan sipil maupun militer, Indonesia memerlukan impor radar dalam jumlah besar. Hal ini memberatkan karena keterbatasan kemampuan keuangan negara, ditambah harga radar yang sangat mahal.