Antena dan perambatan gelombang radio
Antena •
•
Antena adalah alat untuk mengirim dan menerima gelombang elektromagnetik, bergantung kepada pemakaian dan penggunaan frekuensinya, frekuensinya, antena bisa berwujud berbagai bentuk, mulai dari seutas kabel, dipole, ataupun yagi, dsb. Antena adalah alat pasif tanpa catu daya(power), yang tidak bisa meningkatkan kekuatan sinyal radio, dia seperti reektor pada lampu senter, membantu mengkonsentrasi dan memfokuskan sinyal. Kekuatan dalam mengkonsentrasi dan memfokuskan sinyal radio, satuan ukurnya adalah dB. adi ketika dB bertambah, maka jangkauan jarak yang bisa ditempuhpun bertambah. enis antena yang yang akan dipasang dipasang harus sesuai dengan sistem yang akan kita bangun, juga disesuaikan dengan kebutuhan penyebaran sinyalnya.
Fungsi Antena •
Antena berfungsi untuk mengubah sinyal listrik menjadi sinyal elektromagnetik, lalu meradiasikannya (!elepasan energy elektromagnetik ke udara " ruang bebas). #an sebaliknya, antena juga dapat berfungsi untuk menerima sinyal elektromagnetik (!enerima energy elektromagnetik dari ruang bebas ) dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. !ada radar atau sistem komunikasi satelit, sering dijumpai sebuah antena yang melakukan kedua fungsi (peradiasi dan penerima) sekaligus. $amun, pada sebuah teleskop radio, antena hanya menjalankan fungsi penerima saja.
Karakter Antena %. !ola ola radi radias asii &. 'ain . !olar olariisasi sasi . Bentuk
!ola radiasi •
•
!ola radiasi antena adalah plot *dimensi distribusi sinyal yang dipancarkan oleh sebuah antena, atau plot *dimensi tingkat penerimaan sinyal yang diterima oleh sebuah antena. !ola !ola radiasiantena dibentuk oleh dua buah pola radiasi berdasar bidang irisan, yaitu pola radiasi pada bidang irisan arah ele+asi (pola ele+asi) dan pola radiasi pada bidang irisan arah aimuth (pola aimuth). dua pola di atas akan membentuk pola *dimensi. !ola radiasi * dimensi inilah yang umum disebut sebagai pola radiasi antena dipol. -ebuah antena yang meradiasikan sinyalnya sama besar ke segala arah disebut sebagai antena isotropis. Antena seperti ini akan memiliki pola radiasi berbentuk bola $amun, jika sebuah antena memiliki arah tertentu, di mana pada arah tersebut distribusi sinyalnya lebih besar dibandingkan pada arah lain, maka antena ini akan memiliki directi+ity -emakin spesik arah distribusi sinyal oleh sebuah antena, maka directi+ity antena tersebut.
'ain •
'ain (directi+e gain) adalah karakter antena yang terkait dengan kemampuan antena ante na mengarahkan radiasi sinyalnya, atau penerimaan sinyal dari arah tertentu. 'ain bukanlah kuantitas kuantitas yang dapat diukur diukur dalam satuan sis pada umumnya seperti watt, ohm, atau lainnya, melainkan suatu bentuk perbandingan. /leh karena itu,
!olarisasi •
!olarisasi didenisikan sebagai arah rambat dari medan listrik. Antena dipol memiliki polarisasi linear +ertikal . 0engenali polarisasi antena amat berguna dalam sistem komunikasi, khususnya untuk mendapatkan esiensi maksimum pada transmisi sinyal. !ada astronomi radio, tujuan mengenali polarisasi sinyal yang dipancarkan oleh sebuah objek astronomi adalah untuk mempelajari mempelajari medan magnetik dari objek tersebut.
Antena #irectoral •
Antena jenis ini merupakan jenis antena dengan narrow beamwidth, yaitu punya sudut pemancaran yang kecil dengan daya lebih terarah, jaraknya jauh dan tidak bisa menjangkau area area yang luas, antena directional mengirim dan menerima sinyal radio hanya pada satu arah, umumnya pada fokus yang sangat sempit, dan biasanya digunakan untuk koneksi point to point, atau multiple point, macam antena direktional seperti antena grid, dish 1parabolic1, yagi, dan antena sectora
Antena /mni*#irectional •
Antena ini mempunyai sudut pancaran yang besar (wide beamwidth) yaitu 2334 dengan daya lebih meluas, jarak yang lebih pendek tetapi dapat melayani area yang luas /mni antena tidak dianjurkan pemakaian*nya, karena sifatnya yang terlalu luas se*hingga ada kemungkinan mengumpulkan sinyal lain yang akan menyebabkan inter i nter*ferensi. *ferensi. antena omnidirectional mengirim atau menerima sinyal radio dari semua arah secara sama, biasanya digunakan untuk koneksi multiple point atau hotspot.
5$6- 5$6- A$75$A %. An Anten tena a /mnidi /mnidirrecti ection onal al &. Anten tena 'ri 'rid d . An Anten tena a !arabo araboli lik k . An Ante tena na -ect -ector oral al
Antena /mnidirectional •
-ebuah antena /mnidirectional adalah antena daya sistem yang memancar secara seragam dalam satu pesawat dengan bentuk pola arahan dalam bidang tegak lurus. 7his pattern is often described as 1donut shaped1. !ola ini sering digambarkan sebagai 1donat berbentuk1. /mnidirectional antenna can be used to link multiple directional antenna in outdoor point*to* multipoint communication systems including cellular phone connections and 78 broadcasts. Antena /mnidirectional dapat digunakan untuk menghubungkan menghubungkan beberapa antena a ntena directional di outdoor point*to*multipoint komunikasi omunikasi systems termasuk sambungan telepon selular dan siaran 78.
Antena 'rid •
Antena ini merupakan salah satu antena wi yang populer. -udut pola pancaran antena ini lebih fokus fokus pada titik tertentu sesuai pemasangannya.
Antena !arabolik •
•
Kelebihan antenna parabola 9 : ; < #apat digunakan untuk menerima satellite sekaligus tanpa harus menggerakkan antenna. : ; < #apat menampilkan gambar dari semua 78 dari satelit yang ditangkap dalam sekejap. : ; < Kondisi permanent sehingga tidak gampang goyah terhadap posisi. : ; < -ignal =uality dapat maksimum Kekurangan antenna parabola 9 : * < 7idak dapat digunakan menangkap satelit lebih dari >. : * < 0embutuhkan lebih banyak ?$B@. : * < hannel yang diterima lebih sedikit.
Antena -ectoral •
Antena -ectoral hampir mirip dengan antena omnidirectional. ang juga digunakan untuk Access !oint to ser+e a !oint*to*0ulti*!oint (!&0!) links. Beberapa antenna sectoral dibuat tegak lurus , dan ada juga yang horiontal. Antena sectoral mempunyai gain jauh lebih tinggi dibanding omnidirectional antena di sekitar %3*%C dBi. ang bekerja pada jarak atau area 2*D km. -udut pancaran antenna ini adalah >*%D3 derajat dan tingkat ketinggian pemasangannya harus diperhatikan agar tidak terdapat kerugian dalam penangkapan sinyal.
Berdasarkan bentuk %. &. . . >. 2.
0ikrosti tip p !arab rabola 8ee Eorn EeliF loop
Antena mikrostip mikrostip
Antena !arabola
Antena 855
Antena heliF
Antena ?//!
Eorn antena
Dasar-Dasar Propagasi Gelombang Radio •
Propagasi Gelombang #enisi dari propagasi gelombang adalah perambatan gelombang pada media perambatan. 0edia perambatan atau biasa juga disebut saluran transmisi gelombang dapat berupa sik yaitu sepasang kawat konduktor, kabel koaksial dan berupa non sik yaitu gelombang radio atau sinar laser.
!ada 'ambar 'ambar % merupakan merupakan gambaran singkat tentang propagasi gelombang (, Eerman, %CD29 %.).
'ambar %. !ropagasi 'elombang
Gelombang Radio dan Spektrum Elektromagnetik •
'elombang radio r adio termasuk keluarga keluarga radiasi elektromagnetik meliputi infra merah (radiasi panas), cahaya tampak (visible light ), ), ultra+iolet, sinar*H, dan bahkan panjang gelombang 'amma yang lebih pendek dan sinar kosmik. 'elombang elektromagnetik berasal dari interaksi antara medan listrik dan medan magnet
'ambar &. 0edan listrik dan magnet pada gelombang elektromagnetik
'ambar . -pektrum elektromagnetik
0enurut ohn (%CDD9 D*%3) $ilai panjang gelombang I berhubungan dengan frekuensi f dan kecepatan gelombang v , dimana kecepatan gelombang bergantung pada media. #alam kasus ini medianya adalah ruang bebas (free ( free space/vacuum). space/vacuum). λ= v / f dimana : v= c (ruang bebas)= ! "#$ m s-" !ada 'ambar ditunjukkan hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi frekuensi pada v = c. c. Banyak jenis frekuensi yang ada seperti 'ambar diatas
'ambar . !anjang gelombang berbanding frekuensi frekuensi untuk v J J c
Polarisasi Gelombang Elektromagnetik , Eerman (%CD29 %.) menyatakan polarisasi gelombang didenisikan sebagai sifat gelombang elektromagnetik yang menjelaskan me njelaskan arah dan amplitudo +ektor +ek tor kuat medan magnet sebagai fungsi waktu. Ada tiga macam polarisasi gelombang yaitu polarisasi linier, polarisasi lingkaran, dan polarisasi eliptis.
'ambar >. !olarisasi gelombang elektromagnetik
Gelombang Ruang %ebas &Free & Free Space' Space' •
Pembiasan &Refraction &Refraction'' ole( Atmos)r %umi !ada atmosr bumi terjadi pembiasan gelombang sekitar %D km dari permukaan permukaan bumi di daerah khatulistiwa dan sampai sekitar D dan %% km di daerah kutub kutub selatan dan utara. ntuk itu radius bumi diubah disesuaikan demikian hingga kelengkungan kelengkungan relatif antara gelombang dan bumi tetap seperti yang ditunjukkan 'ambar 2 Ladius kelengkungan bumi yang telah disesuaikan dengan perbandingan antara radius efektif bumi dan radius bumi yang sesungguhnya disebut dengan faktor K. !ada kondisi atmosr normal, dalam perhitungan radius bumi ekui+alen biasanya digunakan K J "
'ambar 2. Ladius efektif bumi
'ambar M. !rol lintasan ( path prole) prole) dengan faktor K J "
Propagasi Line of Sight &*+S' •
!ropagasi gelombang pada frekuensi diatas 3 0E memanfaatkan gelombang langsung dan gelombang pantul oleh permukaan bumi. !ada 'ambar D berikut ini adalah gambaran dari propagasiLine propagasi Line of Sight (LOS).
Gambar 8. aerah !reshnel "i se#itar lintasan langsung
•
%a"a propagasi LOS ter"apat "aerah 'ang harus "an aib aib terhin"ar "ari halangan* "aerah itu "isebut "engan "aerah fresnel (fresnel +one).
Gambar $. %emetaan "aerah&"aerah !reshnel
Redaman pada ruang bebas &,ree spae loss' •
Ledaman ?/- berharga rata*rata sama dengan redaman ruang bebas. #alam perhitungan redaman lintasan dianggap tetap sehingga s ehingga untuk ?/adalah (, Eerman, %CD29 .&C)9 L p = ./0 1 .# log d &km' &km' 1 .# log f log f &234' &234'
Di,raksi &Diraction &Diraction'' dan 3amburan &Scattering &Scattering'' •
Di,raksi &Diraction &Diraction'' dan 3amburan &Scattering' Scattering' #ifraksi adalah kemampuan gelombang untuk berbelok setelah mengalami benturan dengan penghalang. , Eerman (%CD29 .>) menyatakan difraksi oleh bukit, pohon, bangunan dan lain* lain sulit sekali dihitung, akan tetapi perkiraan redamannya dapat diperoleh dengan mengingat harga*harga ekstrim yang disebabkan oleh difraksi rintangan tajam yang menyerap sempurna (,nife ( ,nife -"ge iraction). iraction).
'ambar %3. #ifraksi pada penghalang
3amburan ole( 5ropos)r &Troposphere roposphere Scatter Scatter ' •
-istem komunikasi komunikasi radio yang mengunakan sifat hamburan gelombang elektromagnetik oleh partikel*partikel troposr yang disebut sistem tropo atau thin line troposcattering s'stem. s'stem. araknya berkisar &33 N D33 km dan frekuensi yang dipakai yaitu 33 N 3.333 0E berada di daerah E@ dan -E@
'ambar %%. 0ekanisme hambuiran oleh troposr.
Gelombang *angit &Sk6 7ave' •
8onos)r 6onosr tersusun dari (tiga) lapisan , mulai dari yang terbawah yang disebut dengan lapisan #, 5 dan @. -edangkan lapisan @ dibagi menjadi dua, yaitu lapisan @% dan @& (yang lebih atas),
'ambar %&. ?apisan ionosr
ntuk lebih jelasnya tentang fenomena masing*masing lapisan pada ionosr inilah penjelasannya 9 •
?apisan # terletak sekitar 3 km N C3 km. 6onisasi di lapisan # sangat rendah, karena lapisan ini adalah daerah yang paling jauh dari matahari. ?apisan ini mampu membiaskan membiaskan gelombang*gelomba gelombang*gelombang ng yang berfrekuensi rendah. @rekuensi*frekuensi yang tinggi, terus dilewatkan tetapi mengalami redaman. -etelah matahari terbenam, lapisan ini segera menghilang karena ion*ionnya dengan cepat bergabung kembali menjadi molekul*molekul.
ont. •
?apisan 5 terletak sekitar C3 km N %>3 km. ?apisan ini, dikenal juga dengan lapisan KenellyNEea+iside, karena karena orang*orang inilah yang pertama kali menyebutkan keberadaan lapisan 5 ini. -etelah matahari terbenam, pada lapisan ini juga terjadi penggabungan ion*ion menjadi molekul*molekul, tetapi kecepatan penggabungannya lebih rendah dibandingkan dengan lapisan #, dan baru bergabung seluruhnya pada tengah malam. ?apisan ini mampu membiaskan gelombang dengan frekuensi lebih tinggi dari gelombang yang bisa dibiaskan lapisan #. #alam praktek, lapisan 5 mampu membiaskan gelombang hingga frekuensi frekuensi &3 0E.
ont. •
?apisan @ terdapat pada ketinggian sekitar %>3 km N 33 km. -elama siang hari, lapisan @ terpecah menjadi dua, yaitu lapisan @% dan @&. ?e+el ionisasi pada lapisan ini sedemikian tinggi dan berubah dengan cepat se iring dengan pergantian siang dan malam. !ada siang hari, bagian atmosr yang paling dekat dengan matahari mengalami ionisasi yang paling hebat. Karena Karena atmosr di daerah ini sangat renggang, maka penggabungan kembali ion*ion menjadi molekul terjadi sangat lambat (setelah terbenam matahari). Karena Karena itu, lapisan ini terionisasi relatif konstan setiap saat. ?apisan @ bermanfaat sekali untuk transmisi jarak jauh pada frekuensi tinggi dan mampu membiaskan gelombang pada frekuensi hingga 3 0E.
Propagasi Gelombang dalam 8onos)r •
!ada frekuensi tinggi atau daerah E@, yang mempunyai range r ange frekuensi frekuensi N 3 0E, gelombang dapat dipropagasikan dipropagasikan menempuh jarak yang jauh akibat dari pembiasan dan pemantulan lintasan pada lapisan ionospher. 'elombang yang berpropagasi melalui lapisan ionosfer ini disebut sebagai gelombang ionosfer (ionospheric (ionospheric ave) ave) (Aswoyo,
'ambar %. !ropagasi 'elombang 6onosr
Gelombang Permukaan %umi &round round !ave !ave'' •
Permukaan %umi sebagai Penumpu Gelombang Elektromagnetik 'elombang permukaan bumi berpolarisasi +ertikal, karena setiap komponen horisontalnya akan dihubung singkat oleh permukaan bumi. #aerah frekuensi utama gelombang ini adalah 3 kE N 0E yaitu band 0@ dan ?@ dan kongurasi medannya terlihat seperti pada gambar.
9ont •
!erubahan kadar air mempunyai pengaruh yang besar terhadap gelombang tanah. Ledaman gelombang tanah berbanding lurus terhadap impedansi permukaan tanah. 6mpedansi ini merupakan fungsi dari kondukti+itas dan frekuensi. frekuensi. ika bumi mempunyai mempuny ai kondukti+itas yang tinggi, maka redaman (penyerapan energi gelombang) akan berkurang. #engan demikian, propagasi gelombang tanah di atas air, terutama air garam (air laut) jauh lebih baik dari pada di tanah kering (berkondukti+itas rendah), seperti padang pasir. pasir. Lugi*rugi (redaman) tanah akan meningkat dengan cepat dengan semakin besarnya frekuensi. frekuensi. Karena alasan tersebut, gelombang tanah sangat tidak efektif pada frekuensi di atas & 0E.
'ambar %. !erambatan 'elombang permukaan bumi
Propagasi Gelombang dalam Air *aut •
!ropagasi !ropagasi gelombang permukaan merupakan satu*satunya cara untuk berk b erkomunikasi omunikasi di dalam lautan ntuk memperkecil redaman redaman laut, maka digunakan frekuensi frekuensi yang sangat rendah, yaitu band 5?@ (5Ftremely ?ow @re=uency), yaitu antara 3 hingga 33 E. #alam pemakaian tertentu dengan frekuensi frekuensi %33 E, redamannya hanya sekitar 3, dB per meter. Ledaman ini akan a kan meningkat drastis bila frekuensinya frekuensinya makin tinggi, misalnya pada % 'E redamannya menjadi %333 dB per meter. meter.
'ambar %>. !erambatan antara dua antena dalam air laut
•
Apabila kita berbicara tentang propagasi maka kita menyentuh pengetahuan yang berhubungan dengan pancaran gelombang radio. -eperti kita ketahui bahwa apabila kita transmit, pesawat kita memancarkan memancarkan gelombang radio yang ditumpangi oleh audio kita. 'elombang radio tadi diterima oleh recei+er lawan bicara kita dan oleh recei+er itu gelombang radionya dihilangkan dan audio kita ditampung lewat speaker.
tabel daerah frekuensi kerja, redaman, jangkauan, jangkauan, pantulan dan jenis gelombang gelombang
•
'elombang radio yang dipancarkan tadi berupa gelombang elektromagnetik bergerak menuruti garis lurus. 'elombang radio mempunyai sifat seperti cahaya, ia dapat dipantulkan, dibiaskan, direfraksi dan dipolarisasikan. dipolarisas ikan. Kecepatan Kecepatan rambatanya sama dengan kecepatan sinar ialah 33.333 km tiap detik. #apat kita bayangkan bila gelombang radio bisa mengelilingi dunia, maka dalam satu detik bisa keliling dunia M kali. Kita ketahui bahwa dunia kita berbentuk bulat seperti bola, akan tetapi pancaran gelombang radio high fre=uency dari 6ndonesia bisa sampai di Amerika -erikat yang terletak dibalik bumi sebelah sana, padahal ia bergerak menuruti garis lurus. !henomena alam seperti tersebut tadi dapat dijelaskan sebagai uraian di bawah ini.
•
#i angkasa luar, ialah di luar lapisan atmosphere bumi terdapat lapisan yang dinamakan ionosphere. 6onosphere adalah suatu lapisan gas yang terionisasi sehingga mempunyai muatan listrik, lapisan ini berbentuk kulit bola raksasa yang menyelimuti bumi. ?apisan ini dapat berpengaruh kepada jalannya gelombang radio. !engaruh*pengaruh !engaruh*pengaruh penting dari ionosphere terhadap gelombang radio adalah bahwa lapisan ini mempunyai kemampuan untuk membiaskan dan memantulkan gelombang radio. Kapan gelombang radio itu dipantulkan dan kapan gelombang radio dibiaskan atau dibelokkan tergantung kepada frekuensinya frekuensinya dan sudut datang gelombang radio terhadap ionosphere.
•
@rekuensi gelombang radio yang mungkin dapat dipantulkan kembali adalah frekuensi yang berada pada range 0edium @re=uency (0@) dan Eigh @re=uency (E@). Adapun gelombang gelomban g radio rad io pada pad a 8ery 8ery Eigh @re=uency (8E@) dan ltra Eigh @re=uency (E@) atau yang lebih tinggi, secara praktis dapat dikatakan tidak dipantulkan oleh ionosphere akan tetapi hanya sedikit dibiaskan dan terus laju menghilang ke angkasa luar. 'elombang radio yang menghilang ke angkasa luar tadi dalam istilah propagasi dikatakan -K6!.
Leferensi •
•
•
•
http9""gelombangelektromagnetik.b logspot.co.id"&3%"3>"mode*peramb atan*gelombang.htmlO.8jm!3$?Frg https9""abduh.wordpress.com"&3%3" 3>"3"propagasi*gelombang*radio" http9""elektronika*dasar.web.id"pro pagasi*gelombang*radio*gelombang*el ektromagnetik" http9""www.pojokku.com"&3%"32"pro pagasi*gelombang*radio.html h ""d h P d i
