Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

Abstrak :
Kebutuhan akan antena berdimensi kecil namun memiliki performa yang tinggi mendorong berbagai riset untuk melakukan eksperimen tidak hanya dari sisi struktur dan bentuk antena tetapi juga dari sisi material. Pemanfaatan karakteristik magneto-dielektrik baik secara buatan maupun hasil rekayasa material sebagai pereduksi dimensi dan peningkat performa antena diusulkan pada penelitian ini. Karakteristik MD direalisasikan melalui struktur SRR susun sebagai peningkat performa antena; dan sintesis material sebagai pereduksi dimensi antena. Studi parametrik dan eksperimen dilakukan untuk mendapatkan dimensi SRR serta konfigurasi SRR yang paling optimal sehingga diperoleh pengaruh yang dapat meningkatkan performa antena. Bahan MD telah berhasil disintesis dari campuran serbuk magnetit (Fe3O4) nanopartikel sebagai bahan magnetik, bahan polimer elastis PDMS (polydimethylsiloxane) sebagai bahan dielektrik, dan BaFe12O19 sebagai bahan tambahan untuk membantu daya rekatnya dengan host dielectric. Bahan MD ini telah berhasil dikarakterisasi baik dari sisi material maupun kelistrikannya. Berdasarkan hasil karakerisasi material dari uji XRD, SEM, dan VSM diketahui bahwa campuran terdispersi secara merata dan memiliki sifat magnetik yang baik. Sedangkan berdasarkan hasil karakterisasi kelistrikan melalui pengukuran dengan waveguide dan sensor diketahui bahwa penambahan komposisi magnetit dalam sampel dapat meningkatkan permitivitas dan permeabilitas relatif bahan. Hasil karakterisasi material dan elektrikal kemudian disimulasikan untuk merancang antena mikrostrip kombinasi antara substrat dari bahan MD dan struktur SRR. Antena mikrostrip ini tersusun dari dua bagian yaitu patch pada bahan MD dan struktur SRR susun pada bahan dielektrik sebagai groundplane antena. Kedua bagian ini disusun secara berlapis menjadi satu kesatuan antena mikrostrip. Hasil studi parametrik menunjukkan antena yang dirancang pada bahan sampel C (rasio PDMS : Fe3O4 = 1 : 0,6) dengan konfigurasi SRR 3 × 3 pada bahan dielektrik (εrHost < εrMD) memberi respon yang paling optimal. Kondisi optimal ditentukan atas pertimbangan trade off yang terjadi dari masing-masing variasi pada aspek reduksi dimensi antena dan performa antena. Penelitian ini telah berhasil menemukan metode untuk memperoleh antena dengan dimensi yang lebih kecil dengan performa yang lebih tinggi dibanding antena tanpa bahan MD dan struktur SRR. Sebagai perbandingan, analisis yang sama juga dilakukan pada frekuensi yang sama untuk antena mikrostrip konvensional (tanpa bahan MD dan struktur SRR), antena mikrostrip dengan struktur SRR tanpa bahan MD, serta antena berbahan MD tanpa struktur SRR. Secara berturut-turut hasil simulasi antena tersebut masing-masing antena memiliki dimensi, bandwidth, dan gain sebesar 50 × 50 mm, 3,2%, dan 2,62 dBi untuk antena konvensional; 50 × 50 mm, 5,28%, dan 4,97 dBi untuk antena mikrostrip dengan struktur SRR 5 × 5; serta 30 × 30 mm, 9,4%, dan 2,02 dBi untuk antena berbahan MD tanpa struktur SRR. Simulasi, optimasi, dan pengukuran telah dilakukan sehingga diperoleh antena yang bekerja pada frekuensi 3,5 GHz, dengan fractional bandwidth sebesar 10% (360 MHz), efisiensi radiasi sebesar 58,54%, dan gain maksimum hingga 4,33 dBi. Antena ini berukuran 30 × 30 mm atau 64% lebih kecil dibandingkan dengan antena konvensional. Berdasarkan hasil ini dapat disimpulkan bahwa kombinasi baru antara struktur SRR susun dan bahan sintesis MD yang diusulkan pada penelitian ini dapat membangkitkan karakteristik MD buatan dan alami untuk mereduksi dimensi antena sekaligus meningkatkan performa antena. ......The need for small antennas with high performance has prompted various researches to experiment not only in terms of the structure and shape of the antenna but also in terms of material. Utilization of magneto-dielectric (MD) characteristics both artificial and engineered material in reducing antenna size and improving antenna performance is proposed in this study. The MD characteristics are realized through the SRR array structure and material synthesis. Parametric studies were carried out to determine the dimensions of the SRR and the most optimal SRR configuration to obtain an effect that can improve antenna performance. MD material has been successfully synthesized from a mixture of magnetite powder (Fe3O4) nanoparticles as a magnetic material, an elastic polymer material PDMS (polydimethylsiloxane) as a dielectric material, and BaFe12O19 as additives to aid adhesion with the host dielectric. This MD material has been successfully characterized both in terms of material and electricity. Based on the results of material characterization from XRD, SEM, and VSM measurement, it is known that the mixture is evenly dispersed and has good magnetic properties. Meanwhile, based on the results of electrical characterization through measurements with waveguides and sensors, it is known that the addition of magnetite composition in the sample can increase the relative permittivity and relative permeability of the material. The characterization results were then simulated to design a microstrip antenna by combining the MD substrate and the SRR structure. This microstrip antenna comprises two parts, namely the patch on the MD material, and the SRR array structure on the dielectric material as the antenna ground plane. These two parts are arranged in layers into a single microstrip antenna. The parametric study results show that the antenna designed on sample C (PDMS : Fe3O4 = 1 : 0,6) MD material with 3 × 3 SRR configuration on the dielectric material (εrHost < εrMD) gives the most optimal response. The optimal condition is determined by considering the trade-offs that occur from each variation in the aspect of antenna size reduction and antenna performance. This research has succeeded in finding a method to obtain antennas with smaller dimensions with higher performance than antennas without MD materials and SRR structures. For comparison, the same analysis was carried out at the same frequency for conventional microstrip antennas (without MD material and SRR structure), microstrip antennas with SRR structure without MD material, and MD antennas without SRR structure. The antenna simulation results have dimensions, bandwidth, and gain of 50 × 50 mm, 3.2%, and 2.62 dBi for conventional antennas; 50 × 50 mm, 5.28%, and 4.97 dBi for microstrip antennas with a 5 × 5 SRR structure; and 30 × 30 mm, 9.4%, and 2.02 dBi for MD antennas without SRR structure, respectively. Simulations, optimization, and measurement have been carried out to obtain an antenna that works at a frequency of 3.5 GHz, with a fractional bandwidth of 10% (360 MHz), the radiation efficiency of 58.54%, and a maximum gain of 4,33 dBi. The antenna dimension is 30 × 30 mm or 64% smaller than conventional antennas. Based on these results, it can be concluded that the novel combination of SRR array structure and MD materials proposed in this study can generate artificial and natural MD characteristics to reduce antenna dimensions while increasing antenna performance.

Abstrak :
Semakin berkembangnya aplikasi penggunaan data AIS (Automatic Identification System) baik untuk pelacakan kapal, pemantauan lalu lintas laut, maupun untuk pengawasan maritime; membuat AIS mulai diaplikasikan pada satelit untuk mendapatkan coverage area yang lebih besar sehingga bisa melengkapi data AIS terestrial. Indonesia melalui Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN), sudah mempunyai dua buah satelit mikro yang membawa misi AIS yaitu LAPANA2/ ORARI dan LAPAN-A3/IPB. Dan dalam rencana pembangunan satelitnya, LAPAN juga akan membuat satelit mikro lainnya yang juga membawa AIS sehingga pada akhirnya bisa mendapatkan data kapal di seluruh wilayah Indonesia secara near realtime. AIS menggunakan frekuensi VHF (161.975 MHz untuk AIS Class A dan 162.025 MHz untuk AIS Class B), sehingga dimensi antena yang digunakan besar. Hal ini akan menjadi permasalahan ketika satelit yang digunakan berplatform mikro, sehingga diperlukan miniaturisasi terhadap antena penerima AIS pada satelit. Permasalahan lain yang terjadi pada AIS berbasis satelit adalah adanya data collitions pada daerah yang mempunyai traffik padat. Pada tesis ini diusulkan sebuah antena yang dirancang sebagai antena penerima AIS untuk satelit mikro pada frekuensi 161.975 MHZ (AIS Class A) – 162.025 MHz (AIS Class B) yang memiliki dimensi cukup kecil dengan gain yang cukup tinggi. Teknik miniaturisasi yang digunakan adalah dengan mengunakan antena mikrostrip tipe meander dengan menambahkan bentuk metamaterial untuk meningkatkan performasinya. Hasil simulasi menunjukkan antena VHF berukuran 133.00 x 88.00 x 1.52 mm3 dengan gain 1.663dB. Antena yang dirancang memiliki polarisasi linier dan pola radiasi omnidirectional dengan beamwidth pada H-plane 88.5°. Hasil pengukuran menunjukkan frekuensi operasi pada 156.98-163.18 MHz dengan gain 0.18 dB. Dengan demikian antena ini dapat digunakan untuk menerima seluruh data AIS kelas A, data AIS kelas B dengan gain -9dB, serta VDES (VHF Data Exchange System). Miniaturisasi dengan teknik meander-line dan struktur metamaterial ini berhasil mereduksi dimensi sebesar 42%. Antena fabrikasi mempunyai pola radiasi omnidirectional dengan beamwidth pada E-plane 338.6° dan H-plane 88.26° sehingga ketika antena VHF ini diletakkan pada satelit, proyeksi antena pada permukaan bumi berkurang 50% dari sebelumnya sehingga dapat digunakan untuk mengurangi data coalition pada satelit. ......The development of AIS (Automatic Identification System) data usage applications, for tracking vessels, monitoring sea traffic, and for maritime surveillance; encourage AIS begin to be applied in satellites to get a larger coverage area so that it can complement terrestrial AIS data. Indonesia, through National Institute of Aeronautics and Space (LAPAN), already has two micro satellites that carry the AIS mission, namely LAPAN-A2/LAPAN-ORARI and LAPAN-A3/LAPAN-IPB. And in its satellite development plan, LAPAN will also create other micro satellites that also carry AIS so that in the end they can get near real-time ship data throughout Indonesia. AIS uses VHF frequencies (161,975 MHz for AIS Class A and 162,025 MHz for AIS Class B), so the dimensions of the antenna used are large. This will be a problem when the satellite is used on a micro platform, so it is necessary to miniaturize the AIS receiver antenna on the satellite. Another problem that occurs in satellite-based AIS is the presence of coaillition data in areas that have dense traffic. In this thesis, we propose an antenna designed as an AIS receiver antenna for micro satellites at a frequency of 161,975 MHz (AIS Class A) - 162,025 MHz (AIS Class B) which has a fairly small dimension with a high enough gain. The miniaturization technique used is to use a meander-type microstrip antenna by adding a metamaterial shape to improve its performance. The simulation results show that the VHF antenna measures 133.00 x 88.00 x 1.52 mm3 with a gain 1.663dB. The antenna is designed to have linear polarization, and an omnidirectional radiation pattern with a beamwidth on the H plane of 88.5 °. The measurement results show the operating frequency at 156.98-163.18 MHz with gain 0.18 dB. Therefore this antenna can be used to receive all AIS class A data, class B AIS data with a gain of -9dB, and VDES (VHF Data Exchange System). Miniaturization using the meander-line technique and the metamaterial structure was successful in reducing dimensions by 42%. Fabricated antenna also has an omnidirectional radiation pattern with a beamwidth in the E-plane 338.6° and the H-plane 88.26°. And when this VHF antenna is placed on a satellite, the antenna projection on the earth's surface is reduced by 50% from the previous one so that it can be used to reduce coalition data on the satellite.