DAFTAR ISI
Hal HALAMAN JUDUL........................................... JUDUL................................................................. ............................................ ........................... .....
i
DAFTAR ISI........................................... ISI................................................................. ............................................ ....................................... .................
ii
DAFTAR GAMBAR........................................ GAMBAR.............................................................. ............................................ ............................. .......
iii
DAFTAR TABEL....................................... TABEL............................................................. ............................................ ................................... .............
iv
BAB I PENDAHULUAN......... PENDAHULUAN............................... ............................................ ............................................ ............................... .........
1
1.1. Propagasi.......................................... Propagasi................................................................ ............................................ ..................................... ...............
1
1.2. Gelombang Elektromagnetik...................... Elektromagnetik............................................ ............................................ .......................... ....
2
BAB II PEMBAHASAN........... PEMBAHASAN................................. .............................................. .............................................. ............................. ....... 5 2.1. Propagasi Gelombang Radio................................................................. Radio....................................................................... ...... 5 2.2. Polarisasi........................... Polarisasi................................................. .............................................. .............................................. ............................ ......
7
2.3. Spektrum Gelombang Radio.......................................... Radio................................................................... ............................. ....
9
2.4. Mekanisme Dasar Perambatan GEM............................................ GEM.......................................................... .............. 10 2.5. Macam-macam Propagasi...................... Propagasi.................................................. .................................................. ......................... ... 13 2.6. Daerah Daer ah Fresnel Pertama.............................. Pertama....................................................... ............................................... ........................ 17 2.7. Frekuensi Kritis................................................. Kritis....................................................................... .......................................... .................... 18 2.8. Sudut Kritis................................................ Kritis...................................................................... ............................................ ........................... ..... 19 2.9. Maximum 2.9. Maximum Usable Frequency (MUF)........................................... (MUF).......................................................... ............... 19 BAB III KESIMPULAN........... KESIMPULAN................................... .............................................. ............................................ ............................. ....... 21 DAFTAR PUSTAKA.................................. PUSTAKA........................................................ ............................................ ................................... ............. 22
ii
DAFTAR GAMBAR
Hal Gelombang............................................................... ............................... ........ 2 Gambar 1. Propagasi Gelombang........................................ Gambar 2. Gelombang Elektromagnetik...................... Elektromagnetik............................................ ...................................... ................
6
Linier................................................. ...... Gambar 3. Diagram Skematik Polarisasi Linier...........................................
7
Non-Linier......................................... 8 Gambar 4. Diagram Skematik Polarisasi Non-Linier......................................... Gambar 5. Polarisasi Gelombang Radio............................................. Radio............................................................. ................ 8
Elektromagnetik.............................................. 11 Gambar 6. Refleksi Gelombang Elektromagnetik.............................................. Elektromagnetik........................................... 11 Gambar 7. Scattering Gelombang Elektromagnetik........................................... Gambar 8. Refraksi Gelombang Elektromagnetik.............................................. Elektromagnetik.............................................. 12
Elektromagnetik.............................................. 13 Gambar 9. Difraksi Gelombang Elektromagnetik.............................................. Gambar 10. Ilustrasi Propagasi Ground Wave............................................... Wave................................................... .... 14 Gambar 11. Ilustrasi Propagasi Space Wave............................................... Wave...................................................... ....... 15
Wave......................................................... ............ 17 Gambar 12. Ilustrasi Propagasi Sky Wave............................................. Gambar 13. Daerah Fresnel pertama di sekitar lintasan langsung...................... 18 Gambar 14. Ilustrasi frekuensi kritis pada propagasi gelombang....................... gelombang....................... 18
gelombang........................... 19 Gambar 15. Ilustrasi sudut kritis dalam propagasi gelombang........................... Gambar 16. Peta Maximum Usable Frequency (MUF)...................................... (MUF)...................................... 20
iii
DAFTAR TABEL
Hal Tabel 1. Spektrum Frekuensi Gelombang Radio............................................... Radio............................................... 10
iv
BAB I PENDAHULUAN
Seperti kita ketahui, transmisi sinyal informasi dari satu tempat ke tempat lain dapat dilakukan melalui beberapa media, baik media fisik (kabel/kawat) maupun non-fisik (wireless ( wireless). ). Dengan berbagai pertimbangan teknis dan ekonomis untuk komunikasi pentransmisian gelombang dalam jarak yang jauh, akan lebih efisie n apabila menggunakan udara bebas sebagai media transmisinya. Hal ini memungkinkan karena gelombang radio atau RF (radio ( radio frequency) frequency) akan diradiasikan oleh antena sebagai matching device antara device antara sistem pemancar dan udara bebas dalam bentuk radiasi gelombang elektromagnetik. Gelombang ini merambat atau berpropagasi melalui udara dari antena pemancar ke antena penerima yang jaraknya bisa mencapai beberapa kilometer, bahkan ratusan sampai ribuan kilometer. Propagasi gelombang radio merupakan fenomena besar dalam proses perancangan sebuah sistem komunikasi nirkabel (wireless ( wireless commnunication), commnunication), karena pada dasarnya propagasi merupakan parameter yang sangat penting terhadap keberhasilan sebuah komunikasi. Propagasi gelombang radio pada umumnya dipengaruhi oleh banyak faktor dalam bentuk yang sangat kompleks, kompleks, misalnya keadaan cuaca dan fenomena luar angkasa yang tidak menentu. Dengan faktor-faktor tersebut, sulit diperkirakan sebaran radiasi medan elektromagenitik secara pasti dari suatu jarak terhadap kedudukan suatu pemancar. Kualitas hasil penerimaan sinyal sedikit maupun banyak juga dipengaruhi oleh kejadian-kejadian di luar angkasa. Cuaca yang sangat baik tentu akan sangat membantu dalam menaikkan kualitas sinyal yang dapat ditangkap oleh antena penerima. 1.1
Pengertian Propagasi
Propagasi adalah transmisi atau penyebaran sinyal dari suatu tempat ke tempat lain. Media perambatan atau biasa juga disebut saluran transmisi gelombang dapat berupa fisik yaitu sepasang kawat konduktor, kabel koaksial dan berupa non fisik yaitu gelombang radio atau sinar laser. Untuk gelombang elektromagnetik, propagasi dapat terjadi dalam ruang hampa maupun pada medium. Jenis gelombang lainnya tidak dapat menyebar melalui ruang hampa dan membutuhkan medium transmisi untuk merambat.
1
Gambar di bawah ini (Gambar 1) merupakan gambaran singkat tentang propagasi gelombang (J, Herman, 1986: 1.4). Propagasi gelombang adalah salah satu cara perjalanan gelombang.
Gambar 1. Propagasi Gelombang Propagasi terdiri dari 3 metode yaitu: 1. Propagasi Gelombang Ground (Ground Wave Propagation) 2. Propagasi Gelombang Udara (Sky Wave Propagation) 3. Line of Sight 1.2
Gelombang Elektromagnetik Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dihasilkan dari perubahan medan magnet dan medan listrik yang bergetar dalam arah saling tegak lurus dengan arah getarannya (Mahardika, 2009). Gelombang ini dapat merambat tanpa membutuhkan medium dan merupakan gelombang transversal atau definisi gelombang elektromagnetik yang lainnya adalah suatu gelombang yang dimana perambatannya tanpa medium atau gelombang yang dapat merambat tanpa memerlukan medium, gelombang elektromagnetik adalah gelombang transversal dan termasuk gelombang medan. Gelombang elektromagnetik berasal dari matahari dan ruang angkasa. Contoh Gelombang elektromagnetik adalah cahaya, sinar-x, gelombang radio dan signal televisi. (Nicolaide, Andrei. 2012). Teori gelombang elektromagnetik yang ditemukan oleh James Clerk Maxrell (1831-1879) hipotesisnya, “Karena perubahan medan magnetik dapat menimbulkan medan listrik maka sebaliknya perubahan medan listrik akan dapat menimbulkan medan magnetik’’.Terjadinya magnetik’’.Terjad inya 2
gelombang elektromagnetik melalui percobaannya dengan dua buah lampu isolalator yang dikaitkan pada ujung pegas kemudian diberikan muatan yang berbeda. Selanjutnya kedua bola digetarkan sehingga jarak kedua bola berubah, perubahan waktu dan kedua muatan menimbulkan medan listrik disekitarnya berubah pula. Menurut Mazwell perubahan yang terjadi di medan listrik juga juga akan akan menimb menimbulk ulkan an medan medan magnet magnetic ic yang yang berub berubah ah terha terhadap dap waktu waktu pula, pula, demik demikian ian seter seterusny usnyaa sehingga didapatkan prosese berantai. Hipotesis yang ditemukan Maxwell dibuktikan kebenarannya oleh Heinrizch Rudolfh Hertz (1857-1894) menunjjukan gelaja perambatan gelombang elektromagnetik menggunakan alat serupa dengan ruhrnkorf. Dengan menghidupkan saklar, kumparan pada rangkaian ruhmkorf akan memberikan induksi berupa puls tegangan pada kedua elektroda di sisi A sehingga terjadi loncatan bunga bunga api di sisi A karena karena terjadiny terjadinyaa pelepas pelepasan an muatan. muatan. Seteah Seteah itu, loop loop kawat kawat kedua di sisi B menampakkan percikan bunga api, hal ini berarti menujukkan bahwa energi elektromagnetik mengalami perpindahan dari kumpara ke kawat melingkar. Dari percobaan tersebut Hertz berhasil mengukur keceparan perambatan energi sesuai dengan yang diramalkan Maxwell terdahulu. Gelombang elektromagnetik bersumber dari osolasi listrik, sinar matahari yang menghasilkan sinar inframerah, lampu merkuri yang menghasilkan sinar ultraviolet, inti atom yang tidak stabil menghasilkan sinar gamma, penambahan elektron dalam tabung hampa pada keping logam menghasilkan sinar X digunakan untuk rontgen. Berikut adalah sifat-sifatnya: 1. Dapat merambat dalam ruang hampa 2. Termasuk dalam jenis gelombang transversal 3. Dapat mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), penggabungan dua gelombang (interferensi), lenturan (difraksi), mengamali polarisasi 4. Arah perambatannya tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnetik Selain sifat-sifat di atas, gelombang elektromagnetik juga memiliki ciri-ciri sebagai beriku berikut: t:
3
1. Perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada waktu yang bersamaan. Sehingga masing-masing memiliki harga maksimum dan minimum pada waktu dan tempat yang sama. 2. Arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. Oleh karena ciri tersebut gelombang elektromagnetik dikatakan sebagai gelombang transversal. 3. Gelombang elektromagnetik mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi dan difaksi. Seperti gelombang pada umumnya juga mengalami peristi peristiwa wa polaris polarisasi. asi. 4. Cepat rambat pada gelombang elektromagnetik bergantung pada sifat-sifat listrik listr ik dan magnetik medium yang ditempuh. Gelombang radio merupakan satu bentuk dari radiasi elektromagnetik, dan terbentuk ketika keti ka objek bermuatan listrik dari gelombang osilator (gelombang pembawa) dimodulasi dengan gelombang audio (ditumpangkan frekuensinya) pada frekuensi yang terdapat dalam frekuensi gelombang radio (radio (radio frequency) frequency) pada suatu spektrum elektromagnetik, dan radiasi elektromagnetiknya bergerak dengan cara osilasi elektrik maupun magnetik.
4
BAB II PEMBAHASAN
2.1
Propagasi Propagasi Gelombang Radio
Propagasi gelombang radio atau gelombang elektromagnetik dapat diartikan diartika n sebagai proses perambat perambatan an gelombang gelombang radio dari dari pemancar pemancar (Tx) ke penerima penerima (Rx). Gelomba Gelombang ng ini merupakan merupakan radiasi energi (radiasi elektromagnetik) yang berpropagasi pada kecepatan cahaya (186 mil atau 300.000.000 meter/detik). Transmisi sinyal dengan media non-kawat memerlukan antena untuk meradiasikan sinyal radio ke udara bebas dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Gelombang radio akan merambat melalui udara bebas menuju antenna penerima dengan mengalami peredaman sepanjang lintasannya, sehingga ketika sampai di antena penerima, energi sinyal sudah sangat lemah. Gelombang elektromagnetik menuju antena penerima dapat merambat melalui berbagai macam lintasan. Jenis lintasan yang diambil tergantung dari frekuensi sinyal, kondisi atmosfir dan waktu transmisi. Ada 3 jenis lintasan dasar yang dapat dilalui, yakni melalui permukaan tanah (gelombang tanah), melalui pantulan dari lapisan ionosfir di langit (gelombang langit), dan perambat perambatan an langsung langsung dari antena antena pemancar pemancar ke antenna antenna penerima penerima tanpa ada pemantul pemantulan an (gelombang langsung). Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz dan dikarakteristikkan oleh panjang panjang gelomban gelombang g & frekuens frekuensi. i. Panjang gelombang (λ) memiliki hu bungan bungan dengan dengan frekuensi (ƒ) dan kecepatan (ν) yang yang ditunjukkan pada persamaan berikut:
=
Dimana : λ = panjang gelombang (m) c = cepat rambat cahaya (m/s) ƒ = frekuensi (Hz)
5
Gelombang radio terdiri dari garis-garis gaya listrik (E) dan garis-garis gaya magnet (H). Susunan dari garis-garis gaya listrik dan garis-garis gaya magnet yang terdapat dalam gelombang radio disebut Transverse Electromagnetics (TEM), dan susunan garis gaya tersebut adalah: 1. Garis gaya listrik (E) tegak lurus garis gaya magnet (H) 2. Garis gaya listrik (E) tegak lurus arah rambatan 3. Kumpulan garis-garis gaya yang terbanyak merupakan harga kuat medan maksimum. Gambaran dari suatu gelombang elektromagnetik bidang XYZ dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Gelombang Elektromagnetik Dari gambar di atas dapat diketahui bahwa gelombang radio/elektromagnetik selalu mempunyai: 1. Kuat medan listrik (E) dan kuat medan magnet (H) 2. Arah rambatan 3. Panjang gelombang 4. Polarisasi
Gelombang radio merupakan gelombang yang memiliki frekuensi paling kecil atau panjang panjang gelombang gelombang yang paling paling panjang. panjang. Gelombang Gelombang radio berada berada dalam rentang rentang frekuensi frekuensi yang luas meliputi beberapa Hz sampai gigahertz (GHz atau orde pangkat 9).
6
2.2
Polarisasi
Polarisasi adalah suatu peristiwa perubahan arah getar gelombang pada cahaya yang acak menjadi satu arah getar; dari sumber lain mengatakan bahwa polarisasi adalah peristiwa penyerapan arah bidang getar dari gelombang. Polarisasi merupakan parameter penting yang menentukan kualitas gelombang elektromagnetik. Karena cahaya termasuk gelombang elektromagnetik, maka cahaya ini mempunyai medan listrik, E dan juga medan magnet, H yang keduanya saling beroscilasi dan saling tegak lurus satu sama lain, serta tegak lurus terhadap arah rambatan Gejala polarisasi hanya dapat dialami oleh gelombang transversal saja, sedangkan gelombang longitudinal tidak mengalami gejala polarisasi. Fakta bahwa cahaya dapat mengalami polarisasi menunjukkan bahwa cahaya merupakan gelombang transversal. Macam – Macam – macam macam polarisasi gelombang radio adalah: 1. Polarisasi linier, yaitu bila arah garis gaya listriknya merupakan garis lurus. Polarisasi ini terbagi menjadi dua: a. Polarisasi linier vertikal, yaitu bila arah garis gaya listriknya tegak lurus terhadap permukaan bumi/tanah. b.
Polarisasi linier horizontal, yaitu bila arah garis gaya listriknya sejajar terhadap permukaan tanah/bumi.
Gambar 3. Diagram Skematik Polarisasi Linier 7
2. Polarisasi non-linier, yaitu bila arah garis gaya listriknya melingkar. Polarisasi ini terbagi menjadi dua: a. Polarisasi non linier positif, yaitu bla arah garis gaya listriknya melingkar searah jarum jam. b. Polarisasi non linier negatif, yaitu bila arah garis gaya listriknya melingkar berlawanan arah jarum jam
Gambar 4. Diagram Skematik Polarisasi Non-Linier
Gambar 5. Polarisasi Gelombang Radio
8
2.3
Spektrum Gelombang Radio
Salah satu spektrum frekuensi gelombang elektromagnetik adalah gelombang radio. Spektrum gelombang ini dapat dikelompokkan berdasarkan rentang frekuensi dan panjang gelombang. Tabel 1 menunjukkan pengelompokan pita frekuensi yang umum digunakan berdasa berdasarka rkan n renta rentang ng frekuens frekuensii dan dan panj panjang ang gelomb gelombang ang.. Alokasi spektrum frekuensi radio di Indonesia mengacu pada tabel alokasi spektrum frekuensi yang dikeluarkan secara resmi oleh International Telecommunication Union untuk wilayah 3 (ITU) pada peraturan Radio Edisi 2008 (Radio Regulation, edition of 2008). Berikut ini adalah alokasi spektrum frekuensi radio internasional yang ditetapkan berdasarkan penentuan pengg pengguna unaany anya: a:
Nama Band
Singkatan
Frekuensi
Panjang
(f)
Gelombang
Penggunaan
(λ)
Tremendously
TLF
< 3Hz
>100.000 km
Low
Natural Electromagnetic Noise Noise
Frequency Extremely Low
ELF
3-30 Hz
100.000 km -
Frequency Super Low
Kapal selam
10.000 km SLF
30-300 Hz
10.000 km-
Frequency
Kapal selam
1000 km
Ultra Low
ULF
Frequency
300 – 300 – 3000 3000
1000 km – km –
Hz
100
Kapal selam, Tambang
km Very Low
VLF
3 – 3 – 30 30 KHz
Frequency
100 km – km – 10 10
Naviga Navigasi, si, Time Signal, Signal,
km
Kapal selam, Monitor denyut jantung
Low Frequency
LF
30 – 30 – 300 300
10 km – km – 1 1 km
KHz
Navigasi, Time Signal, Radio AM (long wave), RFID
9
Medium
MF
Frequency High
300 – 300 – 3000 3000
1 km – km – 100 100 m
Radio AM (medium wave)
100 m – 10 – 10 m
Short wave Broadcast,
KHz HF
3 – 3 – 30 30 MHz
Frequency
RFID, Radar, Armada laut dan Telepon radio seluler
Very High
VHF
Frequency Ultra High
30 – 30 – 300 300
10 m – m – 1 1m
MHz UHF
Frequency
Radio FM, TV, Komunikasi seluler, Radio cuaca
300 – 300 – 3000 3000
1 m – m – 100 100 mm
MHz
TV, Perangkat/komunikasi microwave, Ponsel, LAN nirkabel, Bluetooth, GPS, FRS/GMRS
Super High
SHF
3 – 3 – 30 30 GHz
Frequency
100 mm – mm – 10 10
Perangkat/komunikasi
mm
microwave, LAN nirkabel, Radar, Satelit, DBS
Extremely
EHF
High
30 – 30 – 300 300
10 mm – mm – 1 1
High Frequency
GHz
mm
Microwave, Radio relay,
Frequency Tremendously
Microwave remote sensing THF
High
300 – 300 – 3.000 3.000
0.1 – 0.1 – 1 1 mm
GHz
Terahertz Imagin, Molecular dynamics,
Frequency
spectroscopy, computing/communications, sub-mm remote sensing Tabel 1. Spektrum Frekuensi Gelombang Radio
2.4
Mekanisme Dasar Perambatan GEM
Ada beberapa mekanisme dasar perambatan gelombang elektromagnetik yang dikenal antara lain refleksi, scattering, refraksi, difraksi, dan fading. a. Refleksi (Pemantulan) Refleksi terjadi ketika gelombang elektromagnetik mengenai obyek yang memiliki dimensi lebih besar dibandingkan dengan panjang gelombang sinyal dari pemancar gelombang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6. Refleksi terjadi pada permukaan 10
bumi, bangunan, bangunan, tembok, dan penghalang yang yang lain. Ketika gelombang gelombang radio mengenai bahan dielektrik sempurna, sebagian dari energinya ditransmisikan ditransmis ikan ke medium kedua, dan sebagian lagi dipantulkan kembali ke medium pertama sehingga tidak ada kehilangan energi karena penyerapan. Jika medium kedua adalah konduktor yang sempurna, maka semua energinya terpantul kembali ke medium pertama tanpa kehilangan energi.
Gambar 6. Refleksi Gelombang Elektromagnetik b. Scattering (Hamburan/Penyebaran) Scattering terjadi ketika medium dimana gelombang merambat mengandung obyek yang lebih kecil dibandingkan dengan panjang sinyal gelombang tersebut dan jumlah obyek perunit volume sangat besar. Gelombang tersebar dihasilkan dari permukaan kasar, benda kecil, atau obyek seperti tiang lampu dan pohon seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.
Gambar 7. Scattering Gelombang Elektromagnetik
11
c. Refraksi (Pembiasan) Refraksi digambarkan sebagai pembelokan gelombang radio yang melewati medium yang memiliki kepadatan yang berbeda. Dalam ruang hampa udara, gelombang elektromagnetik merambat pada kecepatan sekitar 300.000 km/detik. Ini adalah nilai konstan c, yang umum disebut dengan kecepatan cahaya tetapi sebenarnya merujuk kepada kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Dalam udara, air, gelas, dan media transparan, gelombang elektromagnetik merambat pada kecepatan yang lebih rendah dari c. Ketika suatu gelombang elektromagnetik merambat dari satu medium ke medium lain dengan kepadatan berbeda maka kecepatannya akan berubah. Akibatnya adalah pembelokan arah gelombang pada batas kedua medium tersebut. Jika merambat dari medium yang kurang padat ke medium yang lebih padat, maka gelombang akan membelok ke arah medium yang lebih padat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.
Gambar 8. Refraksi Gelombang Elektromagnetik d. Difraksi (Lenturan) Difraksi terjadi ketika garis edar radio antara pengirim dan penerima dihambat oleh permukaan yang tajam atau dengan kata lain kasar seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9. Pada frekuensi tinggi, difraksi tergantung pada ukuran objek yang menghambat, amplitudo, fase, dan polarisasi dari gelombang pada titik difraksi.
12
Gambar 9. Difraksi Gelombang Elektromagnetik e. Fading (Pemudaran) Fading adalah fluktuasi daya di penerima. Fading disebabkan karena perubahan ‘kondisi’ kanal propagasi selama terjadinya komunikasi. komunikasi . Penyebab fading umumnya adalah penjumlahan gelombang medan yang melewati lintasan yang berbeda-beda sehingga sehingga mengalami ‘perlakuan’ kanal propagasi yang berbeda dalam hal amplitude dan fasa-nya. Fading bisa terjadi di sembarang tempat, dimana kedua sin yal gelombang tanah dan gelombang ionosfir/langit diterima. Kedua gelombang tersebut mungkin tiba dengan fasa yang berbeda, sehingga menyebabkan efek saling menghilangkan. Fading jenis ini dijumpai dalam komunikasi jarak jauh yang melewati daerah berair dimana propagasi gelombang bisa mencapai tempat yang jauh. Di tempat/daerah di luar jangkauan gelombang tanah, yaitu daerah yang hanya bisa dijangkau oleh gelombang langit, fading bisa terjadi karena adanya adanya dua gelombang langit yang merambat dengan jarak yang berbeda. 2.5
Macam-macam Propagasi
a. Propagasi ruang bebas ( free space) space) Seperti yang kita ketahui bahwa permukaan bumi dapat mengubah propagasi suatu gelombang, dengan demikian kondisi yang ideal dari ruang bebas di mana gelombang elektromagnetik dipancarkan dapat kita asumsikan. Model propagasi pada free pada free space digunakan space digunakan untuk memprediksi kekuatan sinyal yang diterima saat pemancar dengan penerima dalam keadaan jelas atau tidak terhalang apapun (unobstructed ( unobstructed line-of-sight ). ). Sistem komunikasi satelit dan 13
radio link line-of-sight secara secara khusus termasuk dalam model propagasi pada free pada free space. space. b. Propagasi Antar Dua Titik di Bumi i. Propagasi Gelombang Tanah (Ground ( Ground Wave) Wave) Gelombang tanah ( ground wave) wave) adalah gelombang radio yang berpropagasi di sepanjang permukaan bumi/tanah. Gelombang ini sering disebut dengan gelombang permukaan ( surface wave). wave). Untuk berkomunikasi dengan menggunakan media gelombang tanah, maka gelombang harus terpolarisasi secara vertikal, karena bumi akan menghubung-singkatkan medan listriknya bila berpolarisasi horisontal. Selain ditentukan oleh panjang gelombang atau frekuensi yang digunakan, perambatan gelombang radio dengan mode ini juga dipengaruhi oleh topografi dan jenis permukaan bumi yang dilalui. Konduktivitas permukaan bumi yang dilalui oleh gelombang radio sangat menentukan besarnya rugi-rugi (losses) losses) yang terjadi pada energi gelombang radio. Hal tersebut akan mempengaruhi jarak jangkauan dari
penjalaran
gelombang radio.
Untuk permukaan
bumi
dengan
konduktivitas yang tinggi seperti air laut, jangkauan dari perambatan gelombang radio dapat lebih maksimal dibandingkan dengan permukaan bumi yang kering seperti kapur. Propagasi gelombang tanah sangat handal bagi hubungan komunikasi. Penerimaan gelombang tidak terpengaruh oleh perubahan harian maupun musiman, sebagaimana yang terjadi pada gelombang langit (gelombang ionosfir).
Gambar 10. Ilustrasi Propagasi Ground Wave
14
ii. Propagasi Gelombang Ruang (Space ( Space Wave) Wave) Propagasi troposfir bisa dianggap sebagai kasus dari propagasi gelombang langit. Gelombang tidak ditujukan ke ionosfir, tetapi ditujukan ke troposfir, sehingga disebut juga sebagai gelombang troposfer (tropospheric ( tropospheric wave). wave). Batas troposfir hanya sekitar 6,5 mil atau 11 km dari permukaan bumi. Frekuensi yang bisa digunakan adalah sekitar 35 MHz sampai dengan 10 GHz
dengan
jarak
jangkau
mencapai 400 km. Proses penghaburan
(scattering) oleh lapisan troposfir dapat diilustrasikan seperti pada Gambar 11.
Gambar 11. Ilustrasi Propagasi Space Wave Seperti pada gambar, dua antena pengarah diarahkan sedemikian rupa sehingga tembakan keduanya bertemu di troposfir. Sebagian besar energinya merambat lurus ke ruang angkasa. Namun demikian, dengan proses yang sulit dimengerti, sebagian energinya juga dihamburkan dihamburkan ke arah Seperti juga
depan.
ditunjukkan dalam gambar tersebut, sebagian energi juga
dihamburkan ke arah depan yang tidak dikehendaki. Propagasi jenis ini merupakan andalan sistem telekomunikasi masa kini dan dan yang akan datang, karena dapat menyediakan kanal informasi yang lebih besar dan keandalan yang lebih tinggi, tinggi, dan tidak dipengaruhi oleh fenomena fenomena perubahan alam, seperti pada propagasi gelombang langit pada umumnya. Band frekuensi yang digunakan pada jenis propagasi ini sangat lebar, yaitu meliputi band VHF (30 – 300 300 MHz), UHF (0,3 – (0,3 – 3 3 GHz), SHF (3 – 30 30 GHz) dan EHF (30 – (30 – 300 300 GHz), yang sering dikenal dengan band gelombang mikro (microwave). Aplikasi untuk pelayan an komunikasi, antara lain : untuk 15
siaran radio FM, sistem penyiaran televisi (TV), komunikasi bergerak, radar, komunikasi satelit, dan penelitian ruang angkasa. iii. Propagasi Gelombang Langit (Sky ( Sky Wave) Wave) Propagasi line of sight , disebut dengan propagasi dengan gelombang langsung (direct (direct wave), wave), karena gelombang yang terpancar dari antena pemancar langsung berpropagasi menuju antena penerima dan tidak merambat di atas permukaan tanah. Oleh karena itu, permukaan bumi/tanah tidak meresamnya. Selain itu, gelombang jenis ini disebut juga dengan dengan gelombang langit ( sky wave), wave), karena dapat menembus lapisan ionosfir dan berpropagasi di ruang angkasa. Pada frekuensi tinggi atau daerah HF, yang mempunyai range frekuensi 3 – 30 MHz, gelombang dapat dipropagasikan menempuh jarak yang jauh akibat dari pembiasan dan pemantulan lintasan pada lapisan ionosfer. Gelombang yang berpropagasi melalui lapisan ionosfir ini disebut sebagai gelombang ionosfir (ionospheric (ionospheric wave) wave) atau juga disebut gelombang langit ( sky ( sky wave). wave). Gelombang ionosfir terpancar dari antena pemancar dengan suatu arah yang menghasilkan sudut tertentu dengan acuhan permukaan bumi. Dalam perjalanannya, bisa melalui beberapa kali pantulan lapisan ionosfir dan permukaan bumi, sehingga jangkauannya jangkauannya bisa mencapai antar antar pulau, bahkan bahkan antar benua. Aksi pembiasan pada lapisan ionosfir dan permukaan bumi tersebut disebut dengan
skipping.
Propagasi gelombang radio pada
gelombang langit sangat dipengaruhi oleh kondisi atmosfir di atas permukaan bumi. Propagasi ini mempunyai keterbatasan pada jarak pandang. Dengan demikian, ketinggian ketinggian antena dan kelengkungan kelengkungan permukaan bumi merupakan faktor pembatas yang utama dari propagasi ini.
Jarak
jangkauannya sangat terbatas, kira-kira 30 – 30 – 50 50 mil per link, tergantung topologi daripada permukaan buminya. Atmosfir di atas bumi terbagi dala m beberapa lapisan, yaitu:
Troposfir: Lapisan atmosfir bumi yang membentang dari permukaan bumi hingga ketinggian ketinggian sekitar 11 Km. 16
Stratosfir: Lapisan atmosfir bumi yang berada di ketinggian sekitar 11 km s.d. 50 km.
Ionosfir: Lapisan atmosfir yang berada pada ketinggian di atas 50 Km dari permukaan bumi. Pada lapisan ionosfir inilah terdapat gas-gas yang secara terus-menerus terkena sinar matahari dan membentuk lapisan ion yang dapat memantulkan gelombang radio.
Gambar 12. Ilustras Propagasi Sky Wave 2.6
Daerah Fresnel Pertama
Daerah Fresnel pertama merupakan hal yang patut diperhatikan dalam perencanaan lintasan gelombang radio line of sight. Daerah ini sebisa mungkin harus bebas dari halangan pandangan (free of sight obstruction), karena bila tidak, a kan menambah redaman lintasan. Gambar 13 menunjukkan dua bekas lintasan propagasi gelombang radio dari pemancar (Tx) ke penerima (Rx), yaitu berkas lintasan langsung (direct ( direct ray) ray) dan berkas lintasan pantulan (reflected ray), ray), yang yang mempunyai radius F1 dari garis lintasan langsung. langsung. Jika berkas berkas lintasan pantulan mempunyai panjang setengah sete ngah kali lebih panjang dari berkas lintasan langsung, dan dianggap bumi merupakan pemantul ya ng sempurna (koefisien pantul = -1, artinya gelombang datang dan gelombang pantul berbeda fasa 180 derajat), maka pada saat tiba di penerima akan mempunyai fasa yang sama dengan gelombang langsung. Akibatnya akan terjadi intensitas kedua gelombang pada saat mencapai antena penerima akan saling menguatkan.
17
Berkas langsung Pemanc ar
Berka s d2
d1
Peneri ma
Gambar 13. Daerah Fresnel pertama di sekitar lintasan langsung 2.7
Frekuensi Kritis
Jika frekuensi gelombang radio yang dipancarkan secara vertikal perlahan-lahan dipertinggi, maka akan dicapai titik dimana gelombang tidak akan bisa dibiaskan untuk kembali ke bumi. Gelombang ini tentu akan ke atas at as menuju lapisan berikutnya, dimana proses pembiasan berlanjut. Bila frekuensi-nya cukup tinggi, gelombang tersebut akan dapat menembus semua lapisan ionosfir dan terus menuju ruang angkasa. Frekuensi tertinggi dimana gelombang masih bisa dipantulkan ke bumi bila ditransmisikan secara vertikal pada kondisi atmosfir yang ada disebut dengan frekuensi kritis. Sebagai ilustrasi tentang frekuensi kritis gelombang untuk frekuensi 25 MHz, ditunjukkan pada Gambar 6-5. Gelombang ditembakkan secara vertikal oleh transmitter (pemancar dan sekaligus penerima), dengan frekuensi yang bervariasi, mulai 24 MHz sampai 26 MHz. Untuk frekuensi kerja 25 MHz ke bawah, gelombang yang dipancarkan ke atas, dapat diterima kembali di bumi. Tetapi untuk gelombang yangdipancarkan dengan frekeunsi 26 MHz ke atas, gelombang di tidak dapat diterima oleh transmitter di bumi.
Gambar 14. Ilustrasi frekuensi kritis pada propagasi gelombang
18
2.8
Sudut kritis
Secara umum, gelombang dengan frekuensi lebih rendah akan mudah dibiaskan, sebaliknya gelombang dengan frekuensi lebih tinggi lebih sulit dibiaskan oleh ionosfir. Gambar 6-5 menggambarkan hal yang demikian, dimana sudut pancaran memegang peranan penting dalam menentukan apakah suatu gelombang dengan frekuensi tertentu akan dikembalikan ke bumi oleh ionosfir i onosfir atau tidak. Di atas frekuensi tertentu, gelombang yang dipancarkan secara secar a vertikal merambat terus menuju ruang angkasa. Namun demikian, bila sudut radiasi (angle of radiation)-nya lebih rendah, maka sebagian dari gelombang berfrekuensi tinggi di bawah frekuensi kritis akan dikembalikan ke bumi. Sudut terbesar dimana suatu gelombang dengan frekuensi yang masih bias dikembalikan (dibiaskan ke bumi) disebut dengan sudut kritis bagi frekuensi tersebut. Sudut kritis adalah sudut yang dibentuk oleh lintasan gelombang yang menuju dan masuk ionosfir dengan garis yang ditarik dari garis vertikal titik pemancar di bumi ke pusat bumi. Gambar 6-6 menunjukkan sudut kritis untuk 20 MHz. Semua gelombang yang mempunyai frekuensi di atas 20 MHz (misalnya 21 MHz) tidak dibiaskan kembali ke bumi, tetapi terus menembus ionosfir menuju ruang angkasa.
Gambar 15. Ilustrasi sudut kritis dalam propagasi gelombang 2.9
Maximum Usable Frequency (MUF)
Ada frekuensi terbaik untuk bisa berkomunikasi secara optimum antara dua titik, pada setiap kondisi ionosfir yang bagaimanapun. Seperti yang bisa dilihat dalam Gambar 16, jarak antara antenna pemancar dan titik dimana gelombang tersebut kembali ke bumi tergantung pada sudut propagasinya, yang mana sudut tersebut dibatasi oleh frekuensinya. Frekuensi tertinggi, dimana gelombang masih bisa dikembalikan ke bumi dengan jarak tertentu disebut dengan Maximum dengan Maximum Usable Frequency (MUF). Frequency (MUF). Parameter ini mempunyai nilai 19
rata-rata bulanan tertentu. Frekuensi kerja optimum adalah frekuensi yang memberikan kualitas komunikasi paling konsisten dan oleh karenanya paling baik digunakan. Untuk propagasi yang menggunakan lapisan F2, frekuensi kerja optimum adal ah sekitar 85% dari MUF, sedangkan propagasi melalui lapisan E akan tetap konsisten/bekerja dengan baik, bila frekuensi yang digunakan adalah sekitar MUF. Karena K arena redaman ionosfir terhadap gelombang radio adalah berbanding terbalik dengan frekuensinya, maka menggunakan MUF berarti menghasilkan kuat medan yang maksimum. Karena adanya variasi frekuensi kritis, maka dibuatlah data-data dan table frekuensi yang berisi perkiraan-perkiraan MUF untuk tiap jam dan hari dari tiap daerah. Informasi-inform asi ini dibuat berdasarkan data yang didapatkan secara eksperimental dari stasiun-stasiun yang tersebar di seluruh dunia.
Gambar 16. Peta Maximum Usable Frequency (MUF)
20
BAB III KESIMPULAN
Propagasi adalah peristiwa perambatan gelombang radio dari antena pemancar ke antena penerima. Gelombang radio adalah suatu gelombang yang terdiri dari garis-garis gaya listrik (E) dan garis-garis magnet (H) yang merambat di ruang bebas (free space) dan mempunyai kecepatan sebesar kecepatan cahaya (3 x 108 meter/detik). Sehingga, propagasi gelombang radio merupakan proses perambatan gelombang radio dari pemancar (Tx) ke penerima (Rx) dan memerlukan antena untuk meradiasikan sinyal radio ke udara bebas dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Ada 3 jenis lintasan dasar yang dapat dilalui, yakni melalui permukaan tanah (gelombang tanah), melalui pantulan dari lapisan ionosfir di langit (gelombang langit), dan perambatan langsung dari antenna pemancar ke antena penerima tanpa ada pemantulan (gelombang langsung). Propagasi gelombang radio memiliki beberapa mekanisme dasar perambatan gelombang elektromagnetik, antara lain yaitu r efleksi, scattering, refraksi, difraksi, dan fading.
21
DAFTAR PUSTAKA
1. Dear, Varuliantor & , Jiyo & Anggarani, Sefria. 2016. ANALISIS PROPAGASI GELOMBANG RADIO HF DI WILAYAH PENANGKAPAN IKAN SADENG YOGYAKARTA (Analysis of HF radio wave propagation in the Sadeng Yogyakarta fisheries area). Diakses pada Kamis, 7 Juni 2018. 2. De,
Ritika.
Radio
Wave
Propagation.
https://www.slideshare.net/RitikaDe1/radio-wave-propagation-62952030. https://www.slideshare.net/RitikaDe1/radio-wave-propagation-62952030.
2016. Diakses
pada Rabu, 6 Juni 2018. 2018. 3. Electronicnotes. What is Radio propagation: RF propagation. https://www.electronicspropagation. https://www.electronicsnotes.com/articles/antennas-propagation/propagation-overview/basics.php. Diakses notes.com/articles/antennas-propagation/propagation-overview/basics.php. pada Rabu, 6 Juni 2018. 2018. 4. Poole, Ian. Radio Wave Propagation &Atmosphere. http://www.radioelectronics.com/info/propagation/common/atmosphere.php. Diakses pada Kamis, 7 electronics.com/info/propagation/common/atmosphere.php. Juni 2018. 5. Wikipedia. Spektrum frekuensi radio. https://id.wikipedia.org/wiki/Spektrum_frekuensi_radio. Diakses pada Rabu, 6 Juni https://id.wikipedia.org/wiki/Spektrum_frekuensi_radio. 2018. 6. JPL's Wireless Communication. Free Space Propagation. http://www.wirelesscommunication.nl/reference/chaptr03/fsl.htm. Diakses http://www.wirelesscommunication.nl/reference/chaptr03/fsl.htm. pada Kamis, 7 Juni 2018. 7. Wolff, Christian. Propagation of Electromagnetic Waves. http://www.radartutorial.eu/07.waves/wa15.en.html. Diakses http://www.radartutorial.eu/07.waves/wa15.en.html. Diakses pada Kamis, 7 Juni J uni 2018. 8. TheBigger.com. What is space wave propagation? https://www.thebigger.com/physics/principles-of-communication/what-is-spacewave-propagation/. Diakses pada Kamis, 7 Juni 2018. 9. QuantumStudy. Sky Wave & Space Wave Communication. http://www.quantumstudy.com/physics/communication-systems-16/. Diakses pada http://www.quantumstudy.com/physics/communication-systems-16/. Kamis, 7 Juni 2018. 10. Hemantmore.org. Communication Channels” Atmosphere. https://hemantmore.org.in/foundation/science/physics/communication-channelsatmosphere/7835/. Diakses atmosphere/7835/. Diakses pada Kamis, 7 Juni 2018. 11. DIGITALAIR. Fresnel Zones – What are they and why are they so important? https://www.digitalairwireless.com/articles/blog/fresnel-zones-what-are-they-andwhy-are-they-so-important. Diakses why-are-they-so-important. Diakses pada Kamis, 7 Juni 2018. 12. Radiomobile. Fresnel Zones. http://radiomobile.pe1mew.nl/?Calculations:Propagation_calculation:Fresnel_zones. . Diakses pada Kamis, 7 Juni 2018. 22
