Perpustakaan Digital ITB

Kebutuhan pemakaian antena susun atau antenna array dalam berbagai aplikasi telekomunikasi memicu perkembangan teknologi perancangan antenna array. Secara garis besar metrik performansi antenna array dikelompokkan menjadi gain requirement, pattern requirement, dan persyaratan lain sesuai dengan kebutuhan aplikasi yang akan didukung. Dalam memenuhi metrik performansi, khususnya terkait pattern requirement atau pola radiasi yang disyaratkan, salah satu metode yang digunakan adalah metode pembobotan. Pembobotan pada antenna array dilakukan pada daya sinyal eksitasi pada setiap elemen antenna array, baik pada amplitudo,fasa dan kombinasi keduanya. Pembobotan amplitudo dilakukan dengan mengatur distribusi arus dengan pola tertentu, sehingga memberi pengaruh terhadap distribusi daya pada setiap elemen. Sifat-sifat metrik performansi terkait pola radiasi yang dipenuhi oleh rancangan antenna array dengan metode pembobotan, pada umumnya dalam hal penekanan sidelobe level (SLL) dan sifat lainnya pada pola radiasi sesuai kebutuhan aplikasi. Perkembangan metode pembobotan daya pada antenna array, secara mendasar didominasi oleh penggunaan fungsi window sebagai koefisien pembobot dan modifikasi dengan penambahan teknik khusus atau penggunaan algoritma. Modifikasi dilakukan untuk peningkatan pencapaian metrik performansi selain penekanan SLL, seperti besar width of mainlobe (WML) tertentu, polarisasi dengan sifat tertentu, peningkatan gain, dan lain-lain. Dari hasil beberapa penelitian, ditunjukkan bahwa penggunaan metode distribusi pembobotan daya yang memanfaatkan fungsi window didominasi oleh fungsi Chebyshev dengan pencapaian penekanan SLL rata-rata 25 dB. Masih terbuka peluang untuk memanfaatkan fungsi window lainnya. Fungsi Kaiser adalah salah satu altematif fungsi window yang memberikan performansi penekanan SLL yang baik. Beberapa sumber referensi menunjukkan penggunaan fungsi Kaiser sebagai pembobot memberikan penekanan SLL di atas 25 dB. Fungsi Kaiser juga memiliki fleksibilitas serupa dengan fungsi Chebyshev. Penerapan fungsi Kaiser pada perancangan antenna array menjadi titik awal eksplorasi yang inenarik, mengingat peluang untuk melakukan berbagai modifikasi yang disesuaikan dengan sifat metrik performansi yang ingin dicapai masih terbuka luas. Diharapkan hasil penelitian ini memberikan kontribusi pada bidang perancangan antenna array dengan memberikan pemaparan dan pembuktian mengenai penerapan fungsi Kaiser sebagai altematif koefisien pembobot dengan performansi pada penekanan SLL sesuai target. Adapun sifat metrik performansi yang diutamakan adalah penekanan SLL dan WML. Pada penelitian ini telah dilakukan pendekatan secara teori dan pendekatan secara eksperimen untuk mempelajari performansi antena linear array dengan pembobot fungsi Kaiser atau Kaiser linear array (KLA). Modifikasi dilakukan dalam simulasi perancangan KLA dengan bentuk rancangan yang dapat direalisasikan ke dalam prototipe. Pengamatan hasil simulasi dan pengukuran hasil realisasi dilakukan pada beberapa parameter, meliputi gain, parameter S11 (koefisien refleksi), dan pola radiasi (SLL, WML, front to back ratio (FBR)). Rancangan yang diusulkan menggunakan fungsi Kaiser sebagai koefisien pembobotan dengan nilai parameter Kaiser (/J) sebesar 2 untuk target SLL sebesar 29 dB, dengan jumlah elemen (N) sebanyak 8 pada frekuensi 3 GHz, dan memodifikasi rancangan terutama pada struktur pencatuan. Hasil simulasi dari perancangan KLA, yang diusulkan memberikan penekanan SLL sebesar 24,54 dB - 25,24 dB pada hasil simulasi, dan 27,96 dB - 33,3 dB pada hasil pengukuran dari prototipe, keduanya diambil pada frekuensi 3,11 GHz. Performansi KLA /J=2 ini juga dibandingkan dengan antena linear array distribusi uniform atau uniform linear array (ULA). Pengembangan ULA dilakukan dengan bentuk antena yang sama dengan struktur antena KLA (/J=2). Untuk hasil simulasi, ULA memberikan penekanan SLL sebesar 13,38 dB dan 7,65 dB - 15,99 dB untuk hasil pengukuran, keduanya pada frekuensi 3,15 GHz. Selain antena linear array, pada penelitian ini dikembangkan juga antena planar array 4x8 dengan menyusun KLA (/J=2) sebanyak 4 buah, dimana pencatunya merupakan distribusi uniform atau planar array uniform-Kaiser (PAU-K, /F2). Penerapan distribusi uniform dan pembobot Kaiser memberikan pengaruh sesuai dengan sumbu aksis dari penerapan yang dilakukan. Pada pola radiasi PAU-K (/J=2), posisi sumbu x (cp=0°), pembobot Kaiser memberikan pengaruh penekanan SLL pada pola radiasi sebesar 22,43 dB - 22,98 dB. Sedangkan pada sumbu y (cp=90°), penekanan SLL sebesar 13,56 dB -15,81 dB untuk distribusi uniform. Hasil-hasil yang telah diperoleh tersebut dikonfirmasi dengan perkalian pola, baik untuk KLA (/J=2), ULA, dan PAU-K (/J=2). Konfirmasi terhadap KLA (/J=2), ULA, dan PAU-K (/J=2) menunjukkan hasil yang mendekati sekalipun tidak sepenuhnya sama mengingat perkalian pola menggunakan array factor dihitung dengan kondisi yang ideal. Proses konfirmasi ini merupakan sebuah pembuktian terhadap hasil realisasi yang dilakukan. Secara keseluruhan hasil penelitian menunjukkan bahwa fungsi Kaiser terbukti dapat digunakan sebagai altematif koefisien pembobot yang memberikan penekanan SLL sesuai target, baik pada antena linear array atau planar. Parameter-parameter lain seperti gain, WML, dan FBR juga diamati dalam evaluasi performansi dengan variasi jenis pencatu, N, danjarak antar elemen (d).