1 prinsip dasar telekomunikasi radio

Prinsip DasarTelekomunikasi Radio

Training TELECOMMUNICATIONS FUNDAMENTALSJakarta, 8 – 9 Juni 2011

SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKAINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNGJalan Ganesha No. 10 Bandung 40132Email: [email protected]. 022-2501661, Fax. 022-2534133, Mobile: 0819 1039 1950

Prinsip Dasar Telekomunikasi Radio

Outline

Terminologi

Frekuensi dan Panjang Gelombang

Satuan Desibel (dB)

EIRP

Spectrum Gelombang

Antena

2 / 35


Terminologi

• Komunikasi RF (Radio Frequency) adalah istilah komunikasiyang menggunakan frekuensi radio untuk mengirimkaninformasi melalui udara sebagai medium..

.fv f

T1

3 / 35


Frekuensi

• RF dimulai dengan arus atau tegangan AC(Alternating current).

4 / 35


• Frekuensi linier (f) dinyatakan dalam satuanHz (Hertz) yaitu siklus per detik.

– Satuan lainnya:

• kHz – Kilohertz (Ribu Hertz)

• MHz – Megahertz (Juta Hertz)

• GHz – Gigahertz (Milyar Hertz)

• Frekuensi sudut (w), dinyatakan dalam Radianper detik.

Frekuensi…

fw 2

5 / 35


Frekuensi/Perioda

• Perioda

T(sec) = 1/f(Hz)

• Frekuensi

f(Hz) = 1/T(sec)

• Berapa perioda sinyal dengan frekuensi 2.412GHz?

– T= 1 / 2,412,000,000 = 0.000000004146 sec

• yaitu 0.4146 nSec

6 / 35


Klasifikasi Frekuensi

7 / 35


Panjang Gelombang ()

• Panjang gelombang adalah jarak satu perioda.– Dinotasikan dengan: λ

λ(m) = C / f(Hz)

– C kecepatan cahaya di ruang hampa (3.0 x 108 m/s).

– Gelombang RF merambat mendekati kecepatan cahaya C di dalamruang hampa.

– Gelombang RF merambat agak melambat di dalam bahan ataumedium selain udara hampa (misalnya di dalam kabel).

– Jadi dari gelombang yang merambat di dalam bahan lebih pendekdibandingkan jika merambat dalam ruang hampa.

8 / 35


Panjang Gelombang ()…

• Aplikasi TETRA di frekuensi 380 MHz mempunyai:λ = 300000000/380000000 ≈ 79 cm

• Aplikasi TETRA di frekuensi 806 MHz mempunyai:

λ = 300000000/806000000 ≈ 37 cm

• Telepon genggam pada 1.9 GHzλ = 300000000/1900000000 ≈ 16 cm

• WiFi 802.11b pada 2.412 GHzλ = 300000000/2412000000 ≈ 12 cm

Dst…

9 / 35


Spektrum Elektromagnetik

10 / 35


Frekuensi/Kanal

• Contoh kanal RF sistemTETRA di frekuensi 800MHz:• Tiap kanal lebarnya 25 kHz

Kanal BW (kHz) Tx (Mhz) Rx (MHz)

1 25 865,9875 820,9875

2 25 865,9625 820,9625

3 25 865,9375 820,9375

4 25 865,9125 820,9375

5 25 865,8875 820,9375

6 25 865,8675 820,9375

7 25 865,8375 820,9375

8 25 865,8125 820,9375

9 25 865,7875 820,9375

10 25 865,7625 820,9375

Dst… … … …

1

865,9875 865,9875

2 n

11 / 35


Satuan dB

• Singkatan dari Decibel

• Yaitu satuan yang digunakan untukmenyatakan perbandingan

– Contoh: Ketika parameter bervariasi sangat besar• Perbedaan daya transmit dan daya receive bisa mencapai 90 dB

atau lebih.

• Formula untuk perbandingan:

– Besaran relatif : dB = 10 log10 P1/P2• Dimana P1 dan P2 adalah daya yang sedang dibandingkan dengan

satuan yang sama (watts, milliwatts)

12 / 35


Satuan dB…

– Besaran absolut: dBm = 10 log10 P1/1 mW• Dimana P1 adalah daya yang sedang dibandingkan terhadap daya

1 mW.

• Contoh dB relatif

P1 = 10 watt

P2 = 10.000 watt

Daya P2 lebih besar 30 dB dari daya P1.

30 dB = 10 log (10.000/10)

13 / 35


Satuan dB…

• Contoh dB absolut:0,1 mW = - 10 dBm = - 40 dBW

1 mW = 0 dBm = - 30 dBW

2 mW = 3 dBm = - 27 dBW

5 mW = 7 dBm = - 23 dBW

25 W = 44 dBm = 14 dBW

40 W = 46 dBm = 16 dBW

• Satuan dB lainnya:– dBa – dBmV – dBm0 – dBrnc0

– dBa0 – dBm – dBr – dBu

– dBd – dBm0 – dBrn – dBV

– dBi – dBmp – dBrnc – dBW

14 / 35


Satuan dB…

• Decibel Glossary:

15 / 35


Satuan dB…

• Decibel Glossary:…

dBm

16 / 35


Satuan dB…


17 / 35


Satuan dB…


dBV

dBW

18 / 35


EIRP

• Effective Isotropic Radiated Power

• Formula

EIRP = PT – PL + GT

• Dimana

– Pt adalah daya transmit (dBm)

– Pl adalah loss total dalam kabel/konektor (dB)

– Gt gain antena (dB)

HPA

PT

PL

GTEIRP

19 / 35


EIRP…

• Contoh

– Kita punya radio pemancar 100 mW = 20 dBm

– Kita punya konektor dengan loss 2.5 dB dan kabel(LMR400) dengan loss 2.6 dB

– Menggunakan antena 18 dBi

– EIRP = 20 dBm – (2.5 dB+2.6 dB) + 18 dBi = 32.9dBm

20 / 35


Power

• Dari mana power muncul?– Konversi DC ke energi RF

• Proses ini mempunyai efisiensi < 50%

• Dimana hilangnya power tersebut– Kabel

– Konektor (Kadang sampai 2dB per konektor)

– Benda solid (trees, walls, glass)

– Udara (any phase) / Oksigen / udara

– Jarak (path losses)

21 / 35


Loss Kabel

• Bergantung frekuensi– Tabel disamping pada 2.412 GHz

• Darimana datangnya loss?– Resistansi kawat

– Loss radiasi (shielding issues)

– Loss dielektrik (dominant)

• Sebagian besar sebagai panas

• Asumsi matching sempurna

• Konektor umumnya loss sekitar1 - 1.5 dB per koneksi.

TypeLoss per 100 ft

(30.48 m)

LMR-100A 39dB

LMR-200A 16.5dB

LMR-240 12.7dB

LMR-400 6.6dB

LMR-600 4.3dB

LMR-900 2.9dB

Heliax 4-50A 3.6dB

Heliax 5-50A 2.0dB

Heliax 6-50A 1.5dB

22 / 35


Modulasi

• Adalah teknik untuk menyesuaikan sinyal informasidengan sifat medium dengan cara menggunakansinyal pembawa (carrier).– Modulasi Analog Kontinyu

• AM, FM, PM

– Modulasi Pulsa• PAM, PWM, PPM, PCM

– Modulasi Digital• ASK, FSK, PSK

– Modulasi Spread Spectrum• DS-CDMA, FH-CDMA

23 / 35


Modulasi…

Amplitude Shift Keying

Frequency Shift Keying

Phase Shift Keying

24 / 35


Spread Spectrum

Dua jenis spread spectrum, yaitu:

– Frequency hopping - FH

• Generator PN (Pseudo Noise) memilih frekuensitertentu untuk transmit.

– Direct Sequence Spread Spectrum DSSS

• Generator PN dengan rate sangat tinggi dikalikandengan data seperti pada modulasi ASK.

25 / 35


Spread Spectrum…

• Setelah terjadi modulasi maka sinyal menjaditersebar di bandwidth yang sangat lebar., sehinggadisebut sistem spread spectrum.

26 / 35


Antena Definisi Antena

Antena Tx adalah perangkat yang meradiasikan (radiator) gelombangelektromagnetik dari dalam media transmisi fisik (kabel, koaksial, atauwaveguide) ke dalam media udara.

Antena Rx adalah perangkat yang menangkap gelombang elektromagnetikdari medium udara dan meneruskannya ke dalam media transmisi fisik(kabel, koaksial, atau waveguide).

Antenna

Transmitter

Antenna

Receiver

Radio wave

Wireless transmision medium (Air)

27 / 35


Karakteristik Utama Sebuah Antena: Luas Efektif Antena Pola Radiasi Gain VSWR Bandwidth Polarization (linear, elliptical and circular) Antenna Temperature (TA)

Antena…

28 / 35


Polarisasi Antena

29 / 35


Luas Efektif Antena

Yaitu luas efektif dari sebuah antena aperture yangmerupakan perkalian luas fisik antena (Ap) dikalikan denganefisiensinya (h).

Hubungan luas efektif antena dengan gain.

Contoh: Sebuah antena sirkular berdiameter 30 cm (h=60%) pada frekuensi 39GHz mempunyai gain sebagai berikut:

2

222

424.0

0707.0)15.0(14.3

mAA

mxRA

pe

p

h

dBG 5.399005

30 / 35


Pola Radiasi

Pola radiasi antena adalah representasi (gambar ataumatematika) dari distribusi daya output - mengalir(terpancar) dari antena (dalam kasus antena pemancar),atau pemasukan (diterima) ke antena (dalam kasus antenapenerima) sebagai fungsi dari sudut arah dari antena.

– Pola radiasi antena harus diukur pada medan jauh.

31 / 35


Gain

Untuk antena yang real, akan selalu ada radiasi daya ke arah tertentulebih besar dari radiasi ke arah lain, (bila diukur pada jarak yang sama).

The directivity antena didefinisikan sebagai rasio antara rapat daya padajarak, d, di arah intensitas maksimum dengan rapat daya rata-rata disemua arah pada jarak yang sama, d.

Hal ini setara dengan rasio rapat daya ke arah maksimum pada jarak dterhadap rapat daya rata-rata, juga pada jarak d.

Gain antena parabola

32 / 35

2

log10

h

DG


Tipe Antena Gi [dB] BeamW.

Isotropic 0 3600x3600

Half-wave Dipole 2 3600x1200

Helix (10 turn) 14 350x350

Small dish 16 300x300

Large dish 45 10x10

Gain Tipikal dan Beamwidth Antena

33 / 35


Latihan

1. Nyatakan daya 50 Watt dalam satuan dBm.

2. Nyatakan daya 10 mW dalam satuan dBmVpada terminasi 50 Ohm.

3. Nyatakan daya 40 dBm dalam satuan W.

4. Nyatakan daya -10 dBmV dalam satuan dBmpada terminasi 75 Ohm.

5. Berapa gain antena parabola dengandiameter 70 cm bekerja di frekuensi 5,8 GHz(efisiensi h = 65%).

34 / 35


Jawaban

1. 47 dBm

2. 117 dBmV

3. 10 W.

4. -118.75 dBm.

5. 30.7 dB

35 / 35

1 prinsip dasar telekomunikasi radio

Engineering

Transcript of 1 prinsip dasar telekomunikasi radio