Perancangan Non-Deployable Antena UHF/LoRa untuk Nano Satelit Jenis CubeSat
Abstract
Perkembangan teknologi satelit mini seperti CubeSat semakin pesat seiring dengan meningkatnya kebutuhan akan sistem komunikasi ruang angkasa yang ringkas dan efisien, di mana antena merupakan salah satu komponen utama yang menentukan kualitas komunikasi. Antena deployable memang umum digunakan, namun memiliki risiko kegagalan akibat mekanisme buka lipat yang kompleks, sehingga penelitian ini difokuskan pada pengembangan antena non-deployable yang lebih sederhana dan andal meskipun memiliki tantangan dalam menjaga performa radiasi dengan dimensi terbatas. Tujuan penelitian ini adalah merancang dan mengimplementasikan antena non-deployable berbasis PCB untuk CubeSat berukuran 1U pada frekuensi UHF orbit rendah (LEO). Metode yang digunakan meliputi perancangan dengan perangkat lunak simulasi elektromagnetik, fabrikasi menggunakan substrat FR-4, serta pengujian parameter antena yang mencakup VSWR, return loss, bandwidth, polarisasi, pola radiasi, dan gain. Hasil penelitian menunjukkan bahwa antena yang dirancang memiliki nilai VSWR sebesar 1,33 dan return loss –16,83 dB, yang menandakan pencocokan impedansi serta efisiensi transfer daya yang baik, dengan polarisasi sirkular dan pola radiasi omnidireksional sesuai kebutuhan komunikasi CubeSat. Namun demikian, bandwidth hanya mencapai ±40 MHz dan gain –20,754 dB, sehingga performa radiasi masih terbatas. Secara keseluruhan, antena non-deployable ini mampu memenuhi sebagian besar parameter penting, meskipun aspek bandwidth dan gain perlu dioptimalkan agar komunikasi CubeSat lebih efektif.
Kata kunci— Antena Non-Deployable, CubeSat, UHF, Komunikasi Satelit, PCB
References
A. Poghosyan and A. Golkar, "CubeSat evolution: Analyzing CubeSat capabilities for conducting science missions," Prog. Aerosp. Sci., vol. 88, pp. 59–83, Jan. 2017.[2] S. Gao, et al., "Antennas for modern small satellites," IEEE Antennas Propag. Mag., vol. 51, no. 4, pp. 40–56, Aug. 2009.
Y. Rahmat-Samii, V. Manohar, and J. M. Kovitz, "For satellites, think small, dream big: A review of recent antenna developments for CubeSats," IEEE Antennas Propag. Mag., vol. 59, no. 2, pp. 22–30, Apr. 2017.
ISISPACE, Deployable Antenna System Datasheet, Version 4.0, 2020. [Online]. Available: https://www.isispace.nl/wp-content/uploads/2021/01/ISIS-ANTS-DSH-0001-Antenna_System_Datasheet-04_00.pdf
F. Rizqa, D. Arseno, and T. Yunita, "Analisis dan desain antena mikrostrip untuk komunikasi satelit pada frekuensi Ka-band," AVITEC, vol. 1, no. 2, Jan. 2020, doi: 10.28989/avitec.v2i1.590.
H. Heidt, J. Puig-Suari, A. Moore, S. Nakasuka, and R. Twiggs, "CubeSat: A new generation of picosatellite for education and industry low-cost space experimentation," in Proc. 14th Annu. AIAA/USU Conf. Small Satellites, Logan, UT, USA, 2000.
J. Puig-Suari, C. Turner, and W. Ahlgren, CubeSat Design Specification Rev. 13, The CubeSat Program, California Polytechnic State University, 2020. [Online]. Available: https://www.cubesat.org/s/CubeSat-Design-Specification-Rev-13_Final-1.pdf
GomSpace, “Nanosatellite Platform – GomSpace,” 2024. [Online]. Available: https://gomspace.com/Shop/subsystems/platforms|
NASA, “ASTERIA (Arcsecond Space Telescope Enabling Research in Astrophysics),” 2020. [Online].
B. Klofas, J. Anderson, and K. Leveque, "A survey of CubeSat communication systems," in Proc. 5th Workshop Satellite Constellations, Palo Alto, CA, USA, 2015.
F. Tubbal, R. Raad, and K. I. Chin, "A survey and study of planar antennas for pico-satellites," IEEE Access, vol. 3, pp. 2590–2612, 2015.
N. Murata, K. Fujita, and S. Nakasuka, "Attitude control system for CubeSat using magnetic torquer," in Proc. IEEE Aerosp. Conf., Big Sky, MT, USA, 2017.
International Amateur Radio Union, Amateur Radio Frequency Coordination for CubeSat Missions, IARU Technical Report, 2020.
C. Pomalaza-Raez, D. Zeppettella, and M. Currier, "RF front-end design considerations for CubeSat applications," in Proc. IEEE Int. Symp. Antennas Propag., Fajardo, Puerto Rico, 2016.
C. A. Balanis, Antenna Theory: Analysis and Design, 4th ed. New York, NY, USA: John Wiley & Sons, 2016.
J. R. Wertz, D. F. Everett, and J. J. Puschell, Space Mission Engineering: The New SMAD, Hawthorne, CA, USA: Microcosm Press, 2011.
D. M. Pozar, Microwave Engineering, 4th ed. New York, NY, USA: John Wiley & Sons, 2012.
R. Bancroft and B. Bateman, "Slot antenna design for CubeSat applications," IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 66, no. 8, pp. 4305–4312, 2018.
A. Singh, S. Sharma, and V. K. Singh, "Comparative analysis of non-deployable antennas for CubeSat applications," Int. J. RF Microw. Comput. Aided Eng., vol. 31, no. 9, p. e22742, 2021.
T. A. Milligan, Modern Antenna Design, 2nd ed. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, 2005.
K. Davies, Ionospheric Radio. London, UK: Peter Peregrinus Ltd, 1990.
KiCad Project, KiCad - A Cross Platform and Open Source Electronics Design Automation Suite, 2023.
C. Dwigista, D. Nataliana, and S. Anwari, "Perancangan dan implementasi printed circuit board (PCB) ramah lingkungan menggunakan conductive ink," Institut Teknologi Nasional Bandung, 2022.
