Tugas Dasar Telekomunikasi

Disusun Oleh :

Denny Firmansyah Z (1115031023)

Fakultas Teknik

Jurusan Teknik Elektro

Universitas Lampung

2014

PROPAGASI GELOMBANG RADIO

Gambar Propagasi

1. Pengertian propagasi gelombang

Propagasi gelombang adalah perambatan gelombang pada media perambatan. Media

perambatan atau sering disebut saluran transmisi gelombang dapat berupa fisik yaitu

sepasang kawat konduktor, kabel koaksial, kabel fiber optik dan dapat berupa non

fisik yaitu gelombang radio atau sinar laser.

2. Pengertian propagasi gelombang radio

Propagasi gelombang radio merupakan proses perambatan gelombang radio dari

pemancar ke penerima. Transmisi sinyal dengan media non-kawat memerlukan

antena untuk meradiasikan sinyal radio ke udara bebas dalam bentuk gelombang

elektromagnetik. Gelombang ini akan merambat melalui udara bebas menuju antena

penerima dengan mengalami peredaman sepanjang lintasannya, sehingga ketika

sampai di antenna penerima, energi sinyal sudah sangat lemah. Propagasi gelombang

radio atau gelombang elektromagnetik dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain;

Kondisi yang sangat bergantung pada keadaan cuaca dan fenomena luar angkasa yang

tidak menentu.

3. Band Frekuensi Radio

Nama Frekuensi Panjang Gelombang

Very Low Frequency VLF <30 kHz >10 km

Low Frequency LF 30-300 kHz 1-10 km

Medium Frequency MF 300-3000

kHz

100-1000 km

High Frequency HF 3-30 MHz 10-100 m

Very high Frequency VHF 30-300 MHz 1-10 m

Ultra High Frequency UHF 300-3000

MHz

10-100 cm

Super High Frequency SHF 3-30 GHz 1-10 cm

Extremely High Freq EHF 30-300 GHz 1-10 mm

Frekuensi gelombang radio yang mungkin dapat dipantulkan kembali adalah

frekuensi yang berada pada range Medium Frequency (MF) dan High Frequency

(HF). Adapun gelombang radio pada Very High Frequency (VHF) dan Ultra High

Frequency (UHF) atau yang lebih tinggi, secara praktis dapat dikatakan tidak

dipantulkan oleh ionosphere akan tetapi hanya sedikit dibiaskan dan terus laju

menghilang ke angkasa luar. Gelobang radio yang menghilang ke angkasa luar tadi

dalam istilah propagasi dikatakan SKIP.

Oleh karena gelombang radio pada range MF dan HF dapat dipantulkan oleh

ionosphere, maka gelombang yang dipancarkan ke udara dapat balik lagi ke bumi di

tempat yang cukup jauh. Oleh bumi gelombang tadi dapat dipantulkan lagi balik ke

angkasa dan oleh ionosphere dipantulkan ulang balik ke bumi.

SINGLE HOP

Dengan pantulan bolak balik ini, maka gelombang radio dapat mencapai jarak sangat

jauh dan dengan demikian dapat mencapai belahan bumi di balik sana.

MULTIPLE HOP

Dalam istilah propagasi, pantulan yang hanya sekali bolak balik dinamakan single

hop dan yang berkali-kali dinamakan multiple hop. Sudah barang tentu dalam

perjalanannya, gelobang radio akan mengalami pengurangan kekuatannya dan juga

efisiensi setiap kali pantulan akan mengurangi pula kekuatan gelombang radio

sehingga pancaran dengan multi hop akan lebih lemah dibanding dengan single hop.

4. Propagasi Ruang Bebas

Gelombang radio tidak dipengaruhi oleh bumi atau atmosfer. Propagasi ruang bebas

sangat jarang dan hanya akan terjadi apabila pemancar dan penerima tidak

dipengaruhi oleh permukaan bumi atau objek yang dapat menyebabkan refleksi dan

terjadinya penyerapan termasuk oleh pemancar dan penerima itu sendiri.

Seperti 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. Dengan kita anggap bahwa daya

sebesar P watt diradiasikan atau dipancarkan dari suatu antena pemancar di udara

bebas ke segala penjuru dalam bentuk yang seragam.

5. Jenis Propagasi Gelombang

1. Ground-Wave or Surface Propagation

Gelombang tanah (ground wave) adalah gelombang radio yang berpropagasi

disepanjang permukaan bumi/tanah. Gelombang ini sering disebut dengan

gelombang permukaan (surface wave). Untuk berkomunikasi dengan

menggunakan media gelombang tanah, maka gelombang harus terpolarisasi

secara vertikal, karena bumi akan menghubung-singkatkan medan listriknya bila

berpolarisasi horisontal. Gelombang tanah menjalar dengan dipengaruhi oleh

objek yang dapat menyebabkan terjadinya penyerapan gelombang seperti

bangunan, vegetasi, bukit, gunung dan beberapa objek yang tidak beraturan yang

terdapat pada permukaan bumi. Karakteristik dari gelombang tanah (ground

wave) ialah frekuensinya dibawah 2 MHz, muka gelombang yang melambat

dikarenakan arus EM, di induksikan ke bumi (miring ke bawah), mengalami

difraksi dan penyebaran dari atmosfer. Keuntungan dari propagasi ground wave

ini ialah power yang diberikan secukupnya dapat berjalan mengikuti kurva bumi,

relative tidak terpengaruh dengan kondisi atmosfer. Sedangkan kerugian pada

propagasi ini ialah membutuhkan power transmisi yang tinggi, membutuhkan

antenna yang panjang atau besar karena frekuensinya rendah, dan ground losses

bervariasi terhadap terrain.

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

Pada propagasi ini, sinyal yang dipancarkan oleh antenna pemancar langsung

diterima oleh antenna penerima tanpa mengalami pantulan, disebut Line Of Sight

(LOS). Karena perambatannya harus secara langsung, maka di lokasi- lokasi yang

antenna penerimanya terhalang, tidak akan menerima sinyal (blocked spot).

Jarak transmisi yang dapat dijangkau pada propagasi LOS relative pendek dan

dibatasi oleh tinggi antenna pemancar dan penerimanya, direpresentasikan

melalui rumus berikut:

Dimana,

d : jarak antenna pemancar dan penerima, km

ht : tinggi antenna pemancar, m

hr : tinggi antenna penerima, m

Karakteristik dari propagsi space wave atau direct wave yaitu; digunakan untuk

VHF (Very High Frequency) dan di atasnya, frekuensinya dibawah 30 MHz

dimana gelombang ground dan udara tidak beroperasi, energi yang diradiasikan

berjalan dibawah beberapa km dari atmosfer bumi, terdiri dari gelombang

langsung, gelombang pantul, dan gelombang refraksi, dibatasi oleh kurva bumi

(lengkung bumi), intensitas medan pada Rx bergantung pada jarak Tx dan Rx

serta pergeseran fasa Antara gelombang langsung dan gelombang refraksi,

curvature bumi menggambarkan suatu radio horizon.

Komunikasi LOS paling banyak digunakan pada transmisi sinyal radio di atas 30

MHz yakni pada daerah VHF, UHF, wireless data dan microwave. Pemancar FM

dan TV, menggunakan propagasi ini. Untuk mengatasi jarak jangkau yang

pendek, digunakan repeater, yang terdiri dari receiver dengan sensitivitas tinggi,

transmitter dengan daya tinggi, dan antenna yang diletakkan di lokasi yang tinggi.

3. Sky-Wave Propagation

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 ionospher. Gelombang yang

berpropagasi melalui lapisan ionosfir ini disebut sebagai gelombang ionosfir

(ionospheric wave) atau juga disebut gelombang langit (sky 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 bisa mencapai antar pulau, bahkan antar

benua.

Aksi pembiasan pada lapisan ionosfir dan permukaan bumi tersebut disebut

dengan skipping . Ilustrasi dari efek skipping ini, dapat dilihat pada Gambar

dibawah

Gelombang radio yang dipancarkan dari pemancar melalui antena menuju ionofir,

dan dibiaskan/dipantulkan kembali pada titik B ke permukaan bumi pada titik C.

Kemudian oleh permukaan tanah dipantulkan kembali ke ionosfir dan sekali lagi

dibiaskan ke bumi kembali pada titik D menuju penerima di titik E pada

permukaan bumi. Untuk memahami proses pembiasan lebih lanjut pada atmofir

bumi, maka susunan kita harus mengetahui proses kimiawi la pisan atmosfir dan

faktor-faktor yang mempengaruhinya. Lapisan atmofir bumi terdiri dari 3 (tiga)

lapisan, yaitum : lapisan troposfir (troposphere), stratosfir (stratosphere) dan

ionosfir (ionosphere).

Ionosfer adalah nama yang benar-benar sesuai, karena lapisan ini tersusun dari

partikel-partikel yang terionisasi. Lintasan ini tidak terkontrol dan bervariasi

terhadap waktu, musim dan aktivitas matahari. Kerapatan pada bagian yang paling

atas adalah sangat rendah dan semakin ke bawah, makin tinggi kerapatannya.

Bagian yang lebih atas mengalami radiasi matahari yang relatif lebih kuat. Radiasi

ultraviolet dari matahari menyebabkan udara yang terionisasi menjadi ion-ion

positif, dan ion-ion negatif. Sekalipun kerapatan molekul udara di bagian atas

ionosfer kecil, namun partikel-partikel udara di ruang angkasa mempunyai energi

yang sedemikian tinggi pada daerah tersebut. Sehingga menyebabkan ionisasi dari

molekul-molekul udara bias bertahan lama. Ionisasi ini meluas ke bagian bawah di

seluruh lapisan ionosfer dengan intensitas yang lebih rendah. Karena itu, derajat

paling tinggi terjadi proses ionisasi adalah bagian paling atas dari ionosfer,

sedangkan derajat ionisasi terendah terjadi pada bagian paling bawah.

6. Lapisan pada Ionosfer

Lapisan ionosfer terdiri dari beberapa/bermacam-macam lapisan yang terionisasi

kira-kira ketinggian 40 – 400 km (25 mil – 250 mil) diatas permukaan bumi. Ionisasi

ini disebabkan oleh radiasi sinar ultraviolet dari matahari yang mana lebih terasa pada

siang hari dibandingkan pada malam hari.

Ionosfer tersusun dari 3 (tiga) lapisan, mulai dari yang terbawah yang disebut dengan

lapisan D, E dan F. Sedangkan lapisan F dibagi menjadi dua, yaitu lapisan F1 dan F2

(yang lebih atas), seperti Gambar dibawah, Ada atau tidaknya lapisan-lapisan ini

dalam atmosfir dan ketinggiannya di atas permukaan bumi, berubah-ubah sesuai

dengan posisi matahari. Pada siang hari (tengah hari), radiasi dari matahari adalah

terbesar, sedangkan di malam hari adalah minimum. Saat radiasi matahari tidak ada,

banyak ion – ion yang bergabung kembali menjadi molekul-molekul. Keadaan ini

menetukan posisi dan banyaknya lapisan dalam ionosfer. Karena posisi matahari

berubah-ubah terhadap titik-titik tertentu di bumi, dimana perubahan itu bisa harian,

bulanan, dan tahunan, maka karakteristik yang pasti dari lapisan-lapisan tersebut sulit

untuk ditentukan / dipastikan.

Gambar Lapiran-lapisan ionosfir yang berpengaruh untuk propagasi

Untuk lebih jelasnya tentang fenomena masing-masing lapisan pada ionosfir

diberikan berikut ini.

Lapisan D terletak sekitar 40 km – 90 km. Ionisasi di lapisan D sangat rendah,

karena lapisan ini adalah daerah yang paling jauh dari matahari. Lapisan ini

mampu membiaskan gelombang-gelombang yang berfrekuensi rendah. Frekuensi-

frekuensi yang tinggi, terus dilewatkan tetapi mengalami redaman. Setelah

matahari terbenam, lapisan ini segera menghilang karena ion - ionnya dengan

cepat bergabung kembali menjadi molekul-molekul.

Lapisan E terletak sekitar 90 km – 150 km. Lapisan ini, dikenal juga dengan

lapisan Kenelly – Heaviside, karena orang-orang inilah yang pertama kali

menyebutkan keberadaan lapisan E ini. Setelah matahari terbenam, pada lapisan

ini juga terjadi penggabungan ion-ion menjadi molekul-molekul, tetapi kecepatan

penggabungannya lebih rendah dibandingkan dengan lapisan D, dan baru

bergabung seluruhnya pada tengah malam. Lapisan ini mampu membiaskan

gelombang dengan frekuensi lebih tinggi dari gelombang yang bisa dibiaskan

lapisan D. Dalam praktek, lapisan E mampu membiaskan gelombang hingga

frekuensi 20 MHz.

Lapisan F terdapat pada ketinggian sekitar 150 km – 400 km. Selama siang hari,

lapisan F terpecah menjadi dua, yaitu lapisan F1 dan F2. Level ionisasi pada

lapisan ini sedemikian tinggi dan berubah dengan cepat se iring dengan

pergantian siang dan malam. Pada siang hari, bagian atmosfir yang paling dekat

dengan matahari mengalami ionisasi yang paling hebat. Karena atmosfir di daerah

ini sangat renggang, maka penggabungan kembali ion-ion menjadi molekul

terjadi sangat lambat (setelah terbenam matahari). Karena itu, lapisan ini

terionisasi relatif konstan setiap saat. Lapisan F bermanfaat sekali untuk transmisi

jarak jauh pada frekuensi tinggi dan mampu membiaskan gelombang pada

frekuensi hingga 30 MHz.

Sebagai tambahan, pada lapisan-lapisan ionosfir yang ditunjukkan di atas, ada juga

variasi-variasi lain yang tidak menentu yang terjadi akibat dari partikel-partikel

radiasi dari matahari, sehingga mengakibatkan kacau atau rusaknya propagasi

gelombang radio. Jenis badai ini dapat berlangsugn beberapa hari, tetapi komunikasi

masih dapat dipertahankan dengan menurunkan frekuensi kerjanya.

Radiasi yang berlebihan dari matahari, juga dapat mengakibatkan ionisasi yang berat

sekali pada daerah/lapisan bawah yang dapat menyebab-kan komunikasi black out

sama sekali untuk gelombang dengan frekuensi di atas 1 MHz.

7. Propagasi antar dua titik dibumi

Bila kita deskripsikan, jenis-jenis gelombang yang ada dapat dibedakan menjadi empat macam. Penjelasan untuk jenis gelombang itu adalah sebagai berikut :

1. Gelombang terarah antara dua titik. Propagasi gelombang yang demikian biasa disebut dengan propagasi segaris pandang (line of sight).

2. Gelombang terpantul, yakni merupakan gelombang yang datang setelah adanya pantulan pada suatu titik antara di permukaan bumi.

3. Gelombang permukaan, yakni merupakan gelombang yang merampat pada permukaan bumi mengikuti kelengkungan yang ada.

4. Gelombang ionosferik atau gelombang langit merupakan gelombang yang mengarah ke atas langit meninggalkan pemancar kemudian bengkok karena ada lapisan konduksi dari lapisan pada atmosfir yang lebih tinggi, setelah itu kembali ke permukaan bumi.

Gambar Berbagai Jenis Gelombang Dan Pantulannya

8. Propagasi Gelombang di malam dan Siang Hari

a. Propagasi gelombang pada siang hari

Lapisan D dan E menyerap frekuensi rendah, di bawah sekitar 8-10 MHz

Lapisan F sinyalnya kembali dari sekitar 10-30 MHz

b. Propagasi gelombang pada malam hari

Lapisan D dan E menghilang

Lapisan F sinyal kembali ke sekitar 2-10 MHz

Frekuensi yang lebih tinggi melewati ionosfer ke ruang angkasa

9. Defraksi Gelombang Radio pada sekitar Penghalang

Defraksi adalah kemampuan gelombang radio untuk berputar pada sudut yang tajam dan membelok disekitar penghalangnya. Fenomena defraksi secara umum adalah pergerakan gelombang yang dekat dengan permukaan bumi, yang cenderung

mengikuti pola kelengkungan permukaan bumi. Defraksi merupakan gejala pembelokan gelombang yang disebabkan oleh besar dari panjang gelombang.

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

10. Keuntungan dan Kerugian Propagasi Gelombang Radio

a. Keuntungan :

- Bisa menjangkau daerah yang cukup luas

- Tidak diperlukan pemasangan kabel yang rumit

b. Kerugian :

- Bisa terjadi gangguan komunikasi bila terdapat suatu interferensi.