Perpustakaan Digital ITB

Unmanned Aerial Vehicles (UAV), atau lebih dikenal dengan istilah drone, merupakan teknologi yang sedang naik daun dengan potensi besar dalam berbagai aspek kehidupan manusia. Drone membuka peluang baru dalam bidang pemantauan, pemetaan, pengiriman, serta aplikasi dalam pertanian presisi dan inspeksi infrastruktur. Dengan navigasi dan sensor canggih, drone mampu memberikan solusi efektif dalam situasi darurat seperti pencarian dan penyelamatan serta pengiriman bantuan medis di daerah terpencil. Meskipun demikian, drone masih menghadapi beberapa tantangan teknis yang perlu diatasi, seperti batasan durasi terbang dan kapasitas baterai yang terbatas. Hal ini dapat mempengaruhi efektivitas operasional dalam situasi darurat yang memerlukan pemantauan berkelanjutan atau dukungan jangka panjang. Oleh karena itu, dirancang suatu sistem pemancar microwave untuk pengisian daya drone sebagai solusi dari tantangan teknis yang dihadapi drone. Sistem ini kemudian disebut dengan sistem wireless power transmission (WPT). Sistem WPT memungkinkan pengisian daya secara langsung dari stasiun darat ke drone yang sedang beroperasi di udara, tanpa perlu mendarat. Dengan teknologi WPT ini, diharapkan dapat meningkatkan keandalan dan responsivitas drone dalam situasi darurat, sehingga memberikan manfaat yang lebih besar dalam mendukung keamanan dan kesejahteraan masyarakat secara keseluruhan. Berbagai metode WPT telah dilakukan penelitian, seperti WPT berbasis induksi, laser dan microwave. Dari ketiga metode tersebut, metode microwave dipilih sebagai yang paling sesuai dengan penggunaannya pada drone karena dapat mengatur area transmisi serta memiliki jarak transmisi yang cukup jauh dibandingkan metode lain. Untuk menunjang sistem WPT berbasis microwave, diperlukan komponen Radio Frequency (RF) power generator sebagai pembangkit daya RF serta komponen antena sebagai pengatur arah dan area daya transmisi. Sehingga dengan mengintegrasikan kedua komponen ini, sistem WPT berbasis microwave dapat diimplementasikan dengan efektif dan efisien. Hal pertama yang dilakukan saat mendesain sistem berbasis microwave adalah pemilihan frekuensi kerja sistem. Untuk menghindari regulasi tentang penggunaan frekuensi, sistem ini akan menggunakan frekuensi Industrial, Scientific, and Medical (ISM), frekuensi yang digunakan khusus untuk penelitian, yaitu 2.45GHz. ii Selanjutnya, untuk RF power generator, diperlukan komponen-komponen yang mampu menghasilkan daya RF yang cukup besar dan stabil. Magnetron dan transformator menjadi solusi dari kebutuhan tersebut. Dengan masukan tegangan dari transformator, tegangan keluaran dari magnetron diperoleh hingga 900W. Dari spesifikasi tersebut didapatkan spesifikasi antena, terkhusus gain yaitu 17dB. Untuk mencapai gain yang tinggi, terdapat dua alternatif antena yang dapat dipertimbangkan: antena Radial Line Slot Array (RLSA) dan antena horn. Antena RLSA dikenal dengan antena yang memiliki gain tinggi, sedangkan antena horn memiliki struktur corong yang dapat meningkatkan keamanan dengan direktivitas yang tinggi. Sehingga, dengan mempertimbangkan kelebihan masing-masing, diambil keputusan untuk mengintegrasikan antena RLSA dengan antena horn. Antena didesain dengan dua tahapan yaitu antena RLSA tidak terintegrasi horn dan antena RLSA terintegrasi horn. Hasil analisis optimasi menggunakan CST Studio suite menunjukkan bahwa antena terintegrasi horn memiliki performa yang lebih baik dibandingkan dengan antena yang tidak terintegrasi horn pada frekuensi kerja 2,45 GHz. Sehingga dilakukan produksi pada antena RLSA yang terintegrasi horn. Hasil pengukuran menunjukkan nilai dari koefisien refleksi (S11) sebesar -32.67 dB dengan bandwidth 900 MHz. Parameter VSWR menunjukkan nilai sebesar 1.039. Sedangkan parameter pola radiasi ga menunjukkan nilai HPBW sebesar 20° dengan gain antena sebesar 17.32 dBi. Perbandingan antara hasil simulasi dan pengukuran menunjukkan perbedaan, disebabkan oleh ketidaksempurnaan fabrikasi, variasi material, dan pengaruh lingkungan. Pengukuran daya keluaran RF power generator sebesar 58.17dBm serta pengukuran daya keluaran sistem pemancar menunjukkan daya keluaran 66,23 dBm, sehingga gain antena pemancar dengan magnetron sebagai pencatuannya adalah 8.06dBi. Pengukuran daya terima dengan variasi jarak menunjukkan penerimaan sinyal terkuat pada jarak 2 meter sebesar 13dBm, hanya saja pengukuran tersebut berada pada area nearfield. Sedangkan pengukuran variasi sudut di jarak 5m menunjukkan daya yang diradiasikan pada 90° dari sumbu radiasi dibawah 0.1mW/cm2