PROPAGASI GELOMBANG PROPAGASI GELOMBANG RADIORADIO

PRINSIP UMUMPRINSIP UMUM

Propagasi gelombang radio atau gelombang elektromagnetik pada umumnya dipengaruhi oleh banyak faktor dalam bentuk yang sangat kompleks.

1. Kondisi yang sangat bergantung pada keadaan cuaca

2. Fenomena luar angkasa yang tidak menentu

Makna inti dari propagasi suatu gelombang radio adalah menyebarkan (transmisi) gelombang elektromagnitik di udara bebas

Gelombang radio yang menjalar dalam ruang bebas mempunyai sedikit pengaruh terhadap gelombang itu sendiri.

Demikian pula bila gelombang radio yang menjalar di bumi, maka banyak pengaruh yang diakibatkan terhadap gelombang itu.

Pengalaman menunjukkan bahwa masalah-masalah yang dialami oleh gelombang radio disebabkan oleh kondisi atmosfir tertentu yang sangat kompleks.

Kondisi yang menyebabkan ini adalah sebagai hasil dari berkurangnya tingkat keseragaman udara atmosfir.

Atmosfir Bumi

MODEL PROPAGASI GELOMBANG

Ground-Wave or Surface Propagation Baik digunakan untuk f<2 MHz

Space-Wave or Direct wave Propagation (Line of Sight)

Digunakan untuk VHF dan di atasnya Sky-Wave Propagation

Digunakan untuk HF signal

PROPAGASI GROUND-WAVE

Ground-wave dimulai dengan E tegak lurus terhadap bumi

Direction of wave travel

Increasing

Tilt

Earth

Wavefront

GROUND-WAVE (LJT)

Glb. EM Yang berjalan sepanjang permukaan disebut sebagai gelombang permukaan (surface wave)

Ground-wave terpolarisasi vertikal Digunakan untuk maritime mobile

communication, radio navigation

GROUND-WAVE (LJT) Keuntungan:

Power yang diberikan secukupnya dapat berjalan mengikuti curva bumi

Relatif tidak terpengaruh dengan kondisi atmosferik Kerugian:

Membutuhkan power transmisi yang tinggi Membutuhkan antena yang panjang/besar karena

frekwensinya rendah Ground losses bervariasi terhadap terrain

SPACE-WAVE

Energi yang diradiasikan berjalan dibawah beberapa km dari atmosfer bumi

Terdiri dari glb. Langsung, glb. Pantul, dan glb. Refraksi

Dibatasi oleh curva bumi (lengkung bumi) Intensitas medan pada Rx bergantung pada:

Jarak Tx dan Rx Pergeseran fasa antara glb. Langsung glb. Refleksi

Curvature bumi menggambarkan suatu radio horison

Tx dan Rx harus berada pada LOS Komunikasi Satelit (signal diatas 30 MHz tidak

dipantulkan oleh ionosfer) Komunikasi Ground (antena dalam LOS yang efektif)

Jarak maksimum komunikasi :

( )RT hhd += 17

Propagasi Gelombang Radio

Propagasi Gelombang Radio Bila pada sisi pemancar dan penerima digunakan antena

dengan gain G1 dan G2 : 2

⎡ λ ⎤Rumus Friis : P = P G G r t 1 2 ⎢ ⎥4 π d ⎣ ⎦Di medium sesungguhnya, propagasi gelombang radio

dipengaruhi oleh : --pantulan --pembiasan –-penghamburan --difraksi

Pantulan Pembiasan Penghamburan Difraksi

FREE SPACE LOSS

Propagation in straight line without absorbtion or reflection : L p = (4 π D/λ)2 = (4 π f D/c)2

Lp = free-space pathloss in km f = frequency in Hz

λ = wave length in m c = 3 x 10 8 m/s

D=jarak propagasi antara antena

Link Budget

EIRP = P + G dB t , dBm t , dB

(FM=fade margin) P = EIRP − L − L + G + FM r , dBm dB fs , dB other , dB r

Parameter penerima : • Level sinyal minimum atau sensitivitas penerima (Prmin), • SNR, dan

• Noise Figure (F) atau temperatur ekivalen noise (Te)

N = kT BF 0

T e F = 1 + T 0

KERUGIAN TRANSMISI WIRELESS LOS

Adanya atenuasi dan distorsi Free Space Loss Noise Absorpsi atmosfer Multipath Refraksi Termal noise

ATENUASI

Kekuatan sinyal akan berkurang jauh (merosot) sebanding dengan jarak medium transmisi

Faktor atenuasi untuk unguided media: Signal yang diterima harus kuat agar receiver dapat

menginterpretasikan signal Signal dijaga pada level lebih tinggi dari noise Atenuasi lebih besar pada frekuensi tinggi, ini

penyebab distorsi

Pengaruh atmosfir pada propagasi

• Fading : Masalah yang sangat menggangu dan membuat orang frustasi dalam mengatur penerimaan sinyal radio adalah berubah-ubahnya kuat sinyal.

• Multipath Fading : jalur jamak merupakan istilah sederhana untuk menggambarkan jalur-laur berganda suatu gelombang radio bisa melewati antara pemancar dan penerima.

REFRAKSI GELOMBANG RADIO

Ada tiga faktor penting terhadap refraksi gelombang radio ini, yaitu :

1. Kepadatan ionisasi lapisan2. Frekuensi gelombang radio3. Sudut datang gelombang radio menuju lapisan.

REFRAKSI GELOMBANG RADIO

PEMBELOKAN GELOMBANG RADIO OLEH LAPISAN IONOSFIR

PANTULAN (REFLEKSI)

Pantulan terjadi bila gelombang radio tersimpul pada bidang/permukaan datar.

Pada dasarnya ada dua jenis pantulan yang terjadi di atmosfir yaitu pantulan bumi dan pantulan ionosfir.

Pada gambar berikutnya dapat ditunjukkan adanya dua gelombang yang mengalami pantulan oleh permukaan bumi.

PENGARUH FREKUENSI TERHADAP ARAH PEMBELOKANGELOMBANG RADIO

GELOMBANG PANTULAN OLEH PERMUKAAN BUMI

DEFRAKSI

Defraksi adalah kemampuan gelombang radio untuk berputar pada sudut yang tajam dan membelok disekitar penghalangnya.

Daerah bayangan (shadow zone) pada dasarnya adalah daerah kosong dari sisi berlawanan datangnya gelombang dalam arah segaris pandang dari pemancar terhadap penerima.

DEFRAKSI GELOMBANG RADIO PADA SEKITAR PENGHALANG

APLIKASI PROPAGASI LINE OF SIGHT

FM and TV broadcast Cellular radio Short-range marine and aircraft communication Microwave communications Utilities (police, fire etc) Wireless data

TROPFOSFIR• Hampir semua fenomena cuaca terjadi

pada lapisan ini.• Temperatur (suhu) pada daerah ini secara

cepat menurun sejalan dengan bertambahnya ketinggian.

• Terjadinya awan dan turbulensi angin disebabkan oleh berubahnya suhu, tekanan dan kepadatan udara.

• Kondisi ini sangat mempengaruhi dalam propagasi gelombang radio, karena akan menyebabkan terjadinya perubahan-perubahan pada komponen gelombang

STRATOSFIR

• Stratosfir terletak di antara lapisan troposfir dan ionosfir.

• Suhu pada lapisan ini hapir pasti tetap dan sangat sedikit uang air yang ada.

• Karena kondisi lapisan ini yang cukup stabil, tenang, maka daerah ini tidak banyak memberi akibat yang jelek pada propagasi gelombang radio.

IONOSFIR

IONOSFIR

Berguna terutama pada rentang HF (3-30 MHz) Sinyal dibiaskan di ionosfer dan kembali ke bumi Komunikasi di seluruh dunia adalah mungkin

menggunakan beberapa "hop"

IONOSPHERIC LAPISAN Lapisan D: kira-kira pada ketinggian. 60-90 km Lapisan E: kira-kira pada ketinggian. 90-150 km Lapisan F1 : kira-kira pada ketinggian 150-250

km Lapisan F2: kira-kira pada ketinggian 250-400

km Lapisan D, E hilang pada malam hari Lapisan F menggabungkan menjadi satu di

malam hari

LAPISAN D

Lapisan D hilang pada malam hari Mencerminkan VLF, LF Terendah, terletak antara 50 sampai 100 km,

sedikit ionisasi Pnyerapan pada MF dan HF

LAPISAN E 100 – 140 km: Kennelly-Heaviside layer Menghilang pada malam hari Aids gelombang permukaan MF Merefleksikan gelombang HF agak siang hari

LAPISAN F

Lapisan (layers) F1 and F2 Perubahan lapisan dari siang ke malam dan

musim panas ke musim dingin F1: 140 sampai 250 km F2: 140 km sampai 350 Kebanyakan gelombang HF melewati F2 dimana

mereka dibiaskan kembali ke Bumi

PROPAGASI SIANG HARI Lapisan D dan E menyerap frekuensi rendah, di

bawah sekitar 8-10 MHz Lapisan F sinyalnya kembali dari sekitar 10-30

MHz

PROPAGASI SIANG HARI

Lapisan D dan E menghilang Lapisan F sinyal kembali ke sekitar 2-10 MHz Frekuensi yang lebih tinggi melewati ionosfer ke

ruang angkasa

PROPAGASI MALAM HARI

PROPAGASI MALAM HARI

• Frekuensi Kritis– Frekuensi tertinggi dimana gelombang tersebut

masih bisa dipantulkan ke bumi

Hal yang penting pada Frekuensi HF

HAL YANG PENTING PADA FREKUENSI HF … LANJUT Maximum Usable Frequency (MUF)

Frekuensi tertinggi yang dikembalikan pada suatu titik tertentu

• Optimum Working Frequency (OWF)– untuk MUF Frekuensi kerja yang masih dapat

diandalkan sekitar 85%

HAL YANG PENTING PADA FREKUENSI HF … LANJUT

Optimum Working Frequency (OWF) untuk MUF Frekuensi kerja yang masih dapat diandalkan

sekitar 85%

SKIP ZONE

Jarak Skip : di mana gelombang langit pertama kali kembali ke bumi. Jarak skip bergantung kepada frekuensi gelombang radio dan sudut datangnya, serta tingkat ionisasi pada lapisan itu

Daerah skip : daerah tenang antara 2 titik di mana gelombang tanah terlalu lemah untuk dapat diterima oleh antena penerima dan titik dimana gelombang langit pertama kali kembali ke bumi. Batas luar daerah skip bervariasi bergantung pada frekuensi kerja, kapan terjadinya (hari), musim, aktivitas matahari dan arah pancaran.

SKIP ZONE

Pengaruh atmosfir pada propagasi

• Fading : Masalah yang sangat menggangu dan membuat orang frustasi dalam mengatur penerimaan sinyal radio adalah berubah-ubahnya kuat sinyal.

• Multipath Fading : jalur jamak merupakan istilah sederhana untuk menggambarkan jalur-laur berganda suatu gelombang radio bisa melewati antara pemancar dan penerima.

APPLIKASI PROPAGASI IONOSPHERIC

Siaran Gelombang pendek Militer (Military) Pesawat Terbang (Aircraft) Komunikasi radio Kapal Laut (Marine radio)

Link budget, contoh link point to point