PERKEMBANGAN TEKNOLOGI

ANTENA PADA PESAWAT TERBANG

INTISARI
Antena untuk pemancaran atau penerimaan sinyal komunikasi penerbangan yang sangat rumit pada pesawat terbang, dirancang sesuai dengan jenis komunikasi, sifat dinamika udara dan pengembangan teknologi pesawat terbang.

I. PENDAHULUAN

• Antena digunakan pada pesawat terbang untuk menerima atau mengirim sinyal komunikasi antara unit basis-darat dan udara, panduan basis-darat( ground-based guidance ), untuk kegunaan surveillance , untuk sistem menghindari tabrakan dan siaga lalu-lintas( traffis alert and collision aviodance system = TCAS ), serta pencari arah otomatis ( automatic direction finder = ADF ). Pada kebanyakan pesawat terbang untuk melayani seluruh jenis komunikasi, masing-masing membutuhkan satu antena untuk menerima dan mengirim sinyal komunikasi. ( 1 )
• Jumlah, jenis dan ukuran antena yang dibawa pesawat terbang bervariasi antara tipe pesawat terbang dan fungsinya. Antena pada pesawat terbang dapat pasif atau aktif, dimana antena aktif diberi daya untuk untuk mengarahkan sinyalnya sehingga memerlukan divais elektronik yang berada di dalam untuk menaikkan gain dan kemampuan pengarahan antena.. Antena dengan teknologi baru dan komplek seperti pada pesawat terbang dengan kecepatan supersonik, hipersonik, bahkan pesawat luar angkasa lebih mahal dari pada antena lama dan sederhana seperti antena HF atau VHF karena kandungan teknologinya. Teknologi maju pada sistem pesawat terbang, menyebabkan diperlukan mengembangkan antena untuk mengatasi peningkatan kemampuan tsb.
• *) Jurusan Teknik Elektro,Fakultas Teknologi Industri,ITENAS Bandung .

II. RANCANGAN ANTENA PADA PESAWAT TERBANG.

• Antena dirancang untuk kebutuhan tertentu pengguna dan penggunaannya, dimana rancangan antena pada pesawat terbang tidak hanya tergantung pada sistem komunikasi yang dilayani tetapi juga tergantung pada sifat dinamika udara ( aerodynamic ). Sifat pesawat terbang yang dinamis selalu bergerak merupakan pertimbangan utama rancangan antena pada pesawat terbang, sehingga harus dipertimbangkan masalah dinamika udara dan penempatan antena pada badan pesawat, dimana hal ini tidak ditemukan pada antena yang penempatannya bersifat statis( 1 )

III. PERMASALAHAN RANCANGAN ANTENA PADA PESAWAT TERBANG

• Karena sifat pesawat terbang yang dinamis selalu bergerak, sifat dinamika udara, ukuran dan jenis pesawat terbang; akan muncul permasalahan yang harus diperhitungkan pada rancangan antena yang akan dipasang pada pesawat terbang. Beberapa hal yang menyebabkan permasalah pada rancangan antena pesawat terbang :
• - Kecepatan pesawat terbang
• - Fungsi Pesawat terbang
• - Interferensi
• - Penempatan dan operasi antena
• - Jenis komunikasi

3.1. KECEPATAN PESAWAT TERBANG

• Karena peningkatan kecepatan pesawat terbang pada saat sekarang maupun masa datang yang begitu tinggi dan cenderung semakin tinggi. Bila pesawat terbang menjadi lebih cepat akan mengakibatkan gesekan antara badan pesawat dengan udara sekitarnya, termasuk antena yang ditempatkan pada bagian luar badan pesawat. Sehingga menghasilkan kenaikan temperatur ( panas ) cukup tinggi pada antena, yang berakibat pada perubahan fisik dan karakteristik elektrik antena. Oleh karena itu rancangan bentuk antena harus lebih baik secara aerodinamis sehingga mengurangi gesekan dengan udara. Selain dengan rancangan bentuk yang aerodinamis, antena dapat ditempatkan pada rumah ( housing )antena. Disamping housing antena harus baik secara aerodinamis, juga harus diperhatikan keamanannya dari bahaya sambaran petir, untuk itu disarankan housing terbuat dari material plastik komposit.
• 3.2. FUNGSI PESAWAT TERBANG.
  Jumlah dan jenis antena yang dipasang di pesawat terbang ditentukan oleh fungsi pesawat terbang. Pesawat terbang penumpang yang mensyaratkan aspek keamanan paling tinggi dibandingkan jenis pesawat terbang lainnya, serta menyediakan fasilitas hiburan dan komunikasi seperti fasilitas telepon dalam penerbangan ( in-flight phone ) memerlukan antena jenis high gain system . Pesawat terbang angkut barang ( cargo ) yang biasanya hanya membutuhkan informasi data, cukup menggunakan versi low gain system . Sedangkan pesawat tempur ( tujuan peperangan ) yang membutuhkan informasi data dan mempunyai fasilitas RADAR memerlukan antena baik jenis low gain system maupun high gain system . Disamping itu, pada semua jenis pesawat terbang wajib dilengkapi dengan antena dasar untuk sistem seperti VOR dan ATC yang merupakan perangkat elektronik penerbangan ( avionic ).

3.3. INTERFERENSI.

• Terdapat banyak persoalan interferensi, pada saat dimana fungsi-fungsi pada pesawat terbang akan beroperasi secara simultan, sehingga interferensi akan secara alamiah tercipta satu dengan lainnya. Masalah ini terjadi karena ukuran luas pesawat terbang tidak cukup besar, sehingga menyebabkan pemasangan antena cukup dekat (berjarak hanya beberapa panjang gelombang = wavelength ) satu sama lain. Sedangkan seharusnya ada jarak tertentu minimal antara sistem antena yang berbeda, sehingga tidak akan berinteraksi dan menghasilkan pola interferensi satu dengan lainnya.
• Untuk menekan interferensi, dapat digunakan serat-optik sebagai cara untuk menekan interferensi melalui antena. Meskipun terdapat kesulitan penggunaan serat-optik pada saat ini, dimana serat-optik membutuhkan converter tambahan yang akan mengambil ruang penting, juga tidak efektif untuk menekan jenis-jenis interferensi kritis yang didistribusikan secara langsung ke antena, yaitu dari kesalahan dalam antena, perangkat sistem, atau interferensi melalui bayangan ( shadow ) pesawat terbang.( 2 )

3.4. PENEMPATAN DAN OPERASI ANTENA

• Bila antena ditempatkan pada bagian ekstrim (ujung-ujung) pesawat terbang akan cepat mengalami korosi dan kerusakan, sehingga ketahanannya harus benar-benar kuat dan harus mampu beroperasi pada kondisi yang sangat berbeda selama sekian ribu jam terbang ( flying hours ), dimana rata-rata dari mean time between failures (MTBF) suatu antena adalah 100.000 jam terbang.
• Penempatan antena tidak hanya menentukan pada rancangannya tetapi juga pada operasinya. Antena tidak dapat dipasang terlalu jauh dari system unit , karenanya panjang kabel diantaranya harus sependek mungkin. Tetapi jarak pemisah ( gap ) antena yang terlalu pendek akan menyebabkan terjadi tumpang tindih pembicaraan ( cross-talk ), dimana jarak antar antena yang berbeda disarankan minimal sekitar 3 feet.
• Struktur dari pesawat terbang juga sangat menentukan berapa banyak dan dimana antena ditempatkan, untuk setiap frame pesawat terbang dapat ditempatkan satu atau dua antena. Setiap antena dan sistemnya yang perlu didukung serta beratnya perlu dihitung pada saat memasang.( 2 )

3.5. JENIS KOMUNIKASI( 3 )
3.5.1. ANTENA HF

• Dengan bertambahnya kecepatan pesawat, antena HF yang biasanya dipasang dengan kawat dari atas cockpit ke titik paling atas vertical stabiliser , sekarang harus berada dalam slot cut yang ditempatkan pada vertical stabiliser .
• Antena marker beacon dengan bentuk cavity antenna untuk penerimaan sinyal marker 75 MHz ditanam ( slot cut ) pada metal permukaan bawah badan pesawat ( fuselage) sehingga terhindar dari adanya penghalang pola arah bawah (downward pattern ).
• Antena untuk berkomunikasi dengan air dan ground unit , posisi terbaik adalah satu pada bagian atas dan satu lagi pada bagian bawah pesawat terbang, cara ini memungkinkan untuk mencegah sinyal dari adanya penerimaan bayangan pesawat terbang. 3.5.2. ANTENA VHF
• Antena VHF dengan tinggi 7 hingga 18 inchi, dua ditempatkan pada bagian atas dan satu pada bagian bawah pesawat terbang, atau sebaliknya. Antena yang digunakan untuk very high frequency omni-directional range (VOR) dan instrument landing system (ILS) localiser functions dengan polarisasi horisontal terdapat pada banyak pesawat terbang bisnis dan commuter . Antena VHF ini berupa dua bilah kecil ditempatkan pada setiap sisi vertical stabiliser . Apabila antena ditempatkan secara vertikal, penerimaan tidak dipengaruhi banyak oleh posisi pada fuselage karena panjang gelombang.

3.5.3. ANTENA FREKUENSI BAND L

• Komunikasi yang beroperasi pada frekuensi band L ( 950 s/d 1220 MHz) seperti untuk DME ( distance measuring equipment ) dan TCAS, menggunakan antena band L berupa antena bilah ( blade antenna ) yang dipasang secara vertikal. Karena frekuensi gelombang mikro tidak dapat membengkok mengelilingi fuselage , antena ini harus ditempatkan dekat perut pesawat ( belly ).
• Salah satu antena bilah untuk transponder mode S ( mode interogasi pada frekuensi 1,030 MHz dan jawaban pada 1,090 MHz ) ditempatkan pada bagian atas pesawat terbang, secara terpilih menggunakan antena atas atau bawah untuk mengoptimalkan kuat sinyal ( signal stregth ) dan menekan interferensi multipath. Transponder mode S tunggal mempunyai dua buah antena, satu diatas dan satu dibawah, terdiri dua receiver dan dikenal sebagai spacial diversity antenna installation . Transponder akan menentukan antena mana yang menerima sinyal lebih kuat dan merespon dengan transmisinya melalui antena tersebut. Kuat transmisi dapat bervariasi tergantung pada komunikasi dengan airborne atau ground-based system .
• Komunikasi TCAS dipolarisasi secara vertikal dan bekerja pada frekuensi sama seperti transponder. TCAS menggunakan dua antena directional, satu ditempatkan dibagian atas dan satu dibagian bawah pesawat terbang, biasanya bentuknya bulat dan datar dengan diameter sekitar 8 inchi. Antena ini harus terarah ( directional ) karena sistem TCAS harus tahu tempat ( bearing of ) dan jarak ( distance ) ke pesawat pengacau. Bearing diestimasi seperti cara pada automatic direction finder (ADF), dengan menggunakan karakteristik terarah dari antena, sedangkan distance dihitung menggunakan waktu yang dibutuhkan TCAS mengirim interogasi dan menerima balasannya.

3.5.4. ANTENA SATCOM

• Antena SATCOM ( komunikasi satelit ) dengan polarisasi secara circular. Seperti kebanyakan untuk pelayanan satelit lainnya, antena dengan ukuran cenderung besar dan mahal ini harus dipasang bagian atas pesawat. Dengan perkembangan teknologi satelit saat ini pesawat terbang beroperasi dengan antena ukuran kecil dan murah, sehingga antena SATCOM dapat diinstalasikan pada pesawat ukuran besar atau kecil.

3.5.5. ANTENA MLS

• Untuk keperluan Microwave landing system (MLS) dibutuhkan antena omni-directional , polarisasi vertikal dan beroperasi pada frekuensi daerah 5,03 s/d 5,09 GHz. Antena MLS berupa struktur bilah-bilah kecil atau antena flat. Karena sinyal radio MLS berkelakuan seperti sinar dan tidak dapat membengkok mengelilingi struktur pesawat terbang, pesawat terbang membutuhkan beberapa antena MLS. Satu ditempatkan pada bagian depan pesawat terbang untuk menjelang pendaratan ( approach ) dan satu ditempatkan disamping bila terjadi kesalahan pendaratan ( missed approach ).

IV. PENGEMBANGAN ANTENA PESAWAT TERBANG DIMASA DATANG .

• Sesuai dengan perkembangan teknologi komunikasi serta tuntutan pelayanan komunikasi, dan teknologi pesawat terbang, dimana kecepatan pesawat akan semakin tinggi :
• - Rancangan bentuk antena harus semakin aerodinamis, dengan tidak mengurangi karakteristik elektriknya.
• - Rancangan antena yang mempunyai pola menuju omni-directional, karena sifat dinamis pesawat terbang sehingga mampu menerima dan mengirim sinyal sama baiknya pada segala posisi.
• - Meningkatnya keinginan pada perangkat pesawat terbang yang lebih kecil, menyebabkan pengembangan pada ukuran antena yang lebih kecil dan ringan.
• - Rancangan antena yang tahan terhadap interferensi, karena semakin banyaknya jenis komunikasi yang beroperasi secara bersamaan pada pesawat terbang.
• - Rancangan antena dengan gain sangat tinggi, untuk melayani komunikasi jarak jauh dan pesawat luar angkasa.

• - Antena untuk komunikasi data, karena pengembangan komunikasi lebih difokuskan pada datalink system daripada voice communication , dimana terjadi kenaikan penggunaan datalink karena perkembangan yang pesat dari satelit komunikasi dan GPS.

• - Satelit akan beroperasi pada panjang gelombang yang lebih pendek, menyebabkan ukuran antena lebih kecil.

• - Pertimbangan penggunaan antena secara bersama ( shared antenna ) untuk GPS dan SATCOM, ini tentunya membutuhkan antena yang mampu menangani cakupan frekuensi yang sangat luas.

• V. PENUTUP
  Antena adalah bagian integral dari pesawat terbang, oleh karena itu rancangan dan pengembangannya harus sejalan dengan pengembangan teknologi pesawat terbang, tuntutan kualitas komunikasi, serta jenis komunikasi yang beragam.

• DAFTAR PUSTAKA
  1. Aircraft Technology “ Engineering & Maintenance �. An Aviation Industry Press Publication, 1998.
  2. Balanis, Constantine A. “ Antenna Theory, Analysis and Design �. Harper & Row, 1982.
  3. John D, Krauss. “ Antennas �. McGraw Hill, 1988.