Laporan Praktek Kerja Lapangan
DAYA JANGKAU GELOMBANG ANTENA (DIPOLE) MODEL PHP 32U4421 PADA STASIUN RELAY TRANS TV SEMARANG
Disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III pada PSD III Teknik Elektro Universitas Diponegoro
Oleh : Agus Wicaksono L0f 002 555
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2005
HALAMAN PENGESAHAN
Laporan Kerja Praktek dengan judul “DAYA JANGKAU GELOMBANG ANTENA (DIPOLE) MODEL PHP 32U4421 PADA STASIUN RELAY TRANS TV SEMARANG” yang disusun berdasarkan Kerja Praktek di Stasiun Trans TV Gombel Semarang, ini disyahkan dan disetujui pada tanggal…………..
Semarang,……………..2005
Mengetahui/Menyetujui
Pembimbing Lapangan
PJTS Semarang
(M. Zufar Noor)
(Agustinus Istiardja)
HALAMAN PENGESAHAN
Laporan Kerja Praktek dengan judul “DAYA JANGKAU GELOMBANG ANTENA (DIPOLE) MODEL PHP 32U4421 PADA STASIUN RELAY TRANS TV SEMARANG” yang disusun berdasarkan Kerja Praktek di Stasiun Trans TV Gombel Semarang, ini disyahkan dan disetujui pada tanggal…………..
Semarang,……………..2005
Mengetahui/Menyetujui
Ketua Jurusan
Dosen Pembimbing
Ir. H. Saiful Manan, MT NIP. 131 881 917
DrsIman Setiono. Msi NIP. 131 460 466
KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada Allah SWT, yang telah memberikan segala rahmat dan hidayah – Nya kepada kami sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan Laporan Kerja Praktek ini. Pada kesempatan ini dengan rasa syukur
dan kerendahan hati, penulis
mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada orang tua yang telah memberikan dukungan dan doa, dan pada kesempatan kali ini juga dengan penuh ketulusan dan kerendahan hati penulis menyampaikan terima kasih yang tak terhingga kepada : 1.
Allah. SWT. Yang telah memberi segala nikmatnya.
2.
Kedua orang tuaku yang paling kucintai.
3.
Bapak Ir. H. Saiful Manan, MT, selaku ketua jurusan diploma III Teknik Elektro UNDIP
4.
Bapak Drs. Iman Setiono Msi, selaku dosen pembimbing Teknik.
5.
Bapat Saut Siahaan, selaku Kepala Departemen Transmisi Trans TV
6.
Bapak Agustinus Istiardja, selaku PJTS Trans TV Semarang
7.
Bapak M. Zufar Noor, selaku pembimbing lapangan Trans TV Semarang
8.
Serta seluruh karyawan Trans TV Semarang yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan kerja praktek ini
9.
Teman-teman Diploma III Teknik Elektro khusunya angkatan 2002 yang telah banyak memberikan dukungan.
Kami menyadari bahwa laporan yang kami susun masih jauh dari sempuna. Oleh karena itu, kami selalu mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya
membangun. Harapan kami, laporan ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca sekalian.
Semarang, Mei 2005
Penulis
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL...............................................................................i HALAMAN PENGESAHAN I...............................................................ii HALAMAN PENGESAHAN II.............................................................iii KATA PENGANTAR.............................................................................iv DAFTAR ISI ...........................................................................................vi DAFTAR GAMBAR ..............................................................................x ABSTRAK ..............................................................................................xii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Alasan Pemilihan Judul ............................................................1 1.2. Pembatasan Masalah.................................................................1 1.3. Tujuan dan Manfaat ..................................................................1 1.4.Metode Pengumpulan Data........................................................2 1.5. Sistematika Laporan ................................................................3 BAB II TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN 2.1. Sejarah singkat Trans TV .........................................................4 2.2. Struktur Organisasi Trans TV Semarang..................................6 2.3. Sistem Siaran ...........................................................................8 BAB III SISTEM TRANSMISI SIARAN TELEVISI 3.1. Dasar Sistem Siaran Televisi ...................................................9 3.2. Sistem Pemancar pada Stasiun Transmisi Trans TV ................13 3.2.1. Pemancar NEC PCU-1120SSP/1 ...................................14 3.2.2. Exciter ............................................................................15
3.2.3. Penguat Daya..................................................................17 3.3. Sistem Modulasi pada Pemancar Televisi ................................17 3.3.1. Modulasi Video ..............................................................18 3.3.2. Modulasi Audio..............................................................20 3.4. Antena.......................................................................................25 3.4.1. Jenis Antena ...................................................................25 3.4.1.1. Radiator Isotropis ...............................................25 3.4.1.2. Beconical Antana ...............................................26 3.4.1.3. Dipol...................................................................26 3.4.1.4. Folded Dipole Antena ........................................28 3.4.1.5. Short Dipole Antena...........................................29 3.4.1.6. Monopole Antena...............................................29 3.4.1.7. Antena Parabola .................................................30 3.4.2. Panjang Antena ..............................................................30 3.4.3. Directivitas Antena.........................................................32 3.4.4. Impedansi Antena...........................................................33 3.4.5. VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) .........................35 3.4.6. Pola Radiasi....................................................................36 3.4.6.1. Definisi Pola Radiasi..........................................36 3.4.6.2. Parameter-parameter Pola Radiasi .....................37 3.4.7. Polarisasi ........................................................................40 3.4.7.1. Gelombang Elektromagnetik..............................40 3.4.7.2. Polarisasi Gelombang Elektromagnetik, Kuat medan listrik ....................................41
3.4.8. Front to Back Ratio ........................................................44 3.4.9. Penguatan (Gain) Antena ...............................................45 3.4.10. Lebar Berkas ................................................................46 3.4.11. Derau ............................................................................46 3.4.12. Bandwidth ....................................................................47 3.5. Propagasi .................................................................................47 3.5.1. Propagasi Gelombang Tanah (Ground Wave) ...............48 3.5.2. Propagasi Garis Pandang................................................48 3.5.3. Propagasi Troposfir ........................................................50 3.5.4. Propagasi Ionosfir ..........................................................51 3.5.5. Faktor K..........................................................................53 BAB IV DAYA PANCAR ANTENA 4.1. Sistem Stasiun Pemancar TV ..................................................54 4.1.1. Topografi........................................................................55 4.1.2. Tinggi Menara ................................................................55 4.1.3. LOS (Line of Sight) ........................................................55 4.1.4. Daya Antena...................................................................56 4.2. Karakteristik Antena ...............................................................57 4.2.1. Electrical Karakteristik...................................................57 4.2.2. Performance Karakteristik..............................................58 4.3. Perhitungan Panjang Antena untuk dapat menerima gelombang TRANS TV........................................58 4.4. ERP dan EIRP .........................................................................59 4.5. Intensitas Medan .....................................................................60
4.5.1. Perhitungan Intensitas Medan di Pusat Kota Semarang ................................................................61 4.5.1.1. Intensitas Medan ................................................61 4.5.1.2. Penerimaan Daya Pada Rx .................................62 4.5.2. Perhitungan Intensitas Medan di Trangsn. Grobogan..........................................................62 4.5.2.1. Intensitas Medan ................................................62 4.5.2.2. Penerimaan Daya Pada Rx .................................63 4.5.3. Perhitungan Intensitas Medan di Ungaran. Semarang .........................................................63 4.5.3.1. Intensitas Medan ................................................63 4.5.3.2. Penerimaan Daya Pada Rx .................................64 4.5.4. Perhitungan Intensitas Medan di Ngadirgo. Semarang........................................................64 4.5.4.1. Intensitas Medan ................................................64 4.5.4.2. Penerimaan Daya Pada Rx .................................65 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ...............................................................................66 5.2. Saran-saran ...............................................................................67 Daftar Pustaka .........................................................................................69
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Struktur Organisasi Trans TV Stasiun Transmisi Semarang........... 7 Gambar 3.1. Sistem Transmisi Siaran Televisi Menggunakan Satelit ................. 10 Gambar 3.2. Sistem Transmisi Siaran Televisi Menggunakan Microwave ......... 12 Gambar 3.3. Sistem Transmisi Siaran Televisi Secara Langsung (Live Event)... 12 Gambar 3.4. Skema Pemancar Trans TV Stasiun Semarang ............................... 14 Gambar 3.5. Blok Diagram EXCITER ............................................................... 17 Gambar 3.6. Sinyal Video .................................................................................... 18 Gambar 3.7. Sinyal Video Berwarna ................................................................... 18 Gambar 3.8. Modulasi Amplitudo Negatif ( - ) pada Sinyal Video ..................... 18 Gambar 3.9. Sinyal Audio dan Spektrum Frekuensinya...................................... 21 Gambar 3.10. Modulasi Frekuensi ....................................................................... 22 Gambar 3.11 Modulator QPSK............................................................................ 23 Gambar 3.12. Diagram Konstelasi QPSK............................................................ 24 Gambar 3.13. Konfigurasi Dipol ½ ?................................................................... 27 Gambar 3.14. Blok Diagram Konektifitas Tx ke Antena..................................... 28 Gambar 3.15. Hubungan Diameter Batang Konduktor, Faktor Koreksi K1 dan Resistansi Saat Resonansi...................................... 32 Gambar 3.16. (a). Lobe-lobe dan Lebar Berkas Pola Radiasi.............................. 39 Gambar 3.16. (b). Plot Linier Pola Daya dan Hubungan Lobe Dengan Lebar Berkas ...................................................................... 39 Gambar 3.17. Pola Radiasi Antena Omnisirectional ........................................... 40 Gambar 3.18. Gelombang Elektromagnet............................................................ 41
Gambar 3.19. Medan Listrik dan Medan Magnet di Sekitar Pemancar ......................................................................................... 42 Gambar 3.20. Polarisasi Antena Vertikal dan Horisontal .................................... 42 Gambar 3.21. Beberapa Polarisasi Gelombang.................................................... 43 Gambar 3.22. Beberapa Polarisasi Gelombang.................................................... 44 Gambar 3.23. Lebar Berkas.................................................................................. 46 Gambar 3.24. Propagasi Gelombang Tanah......................................................... 48 Gambar 3.25. Propagasi Garis Pandang............................................................... 49 Gambar 3.26. Propagasi Ionosfir.......................................................................... 52 Gambar 4.1. Daerah Line of Sight ........................................................................ 56
ABSTRAK
Dalam proses transmisi gelombang pada televisi tidak akan mungkin lepas dari penggunaan antenna. Antenna di pemancar berfungsi sebagai pengubah gelombang terbimbing menjadi gelombang bebas, sedangkan pada penerima antenna berfungsi sebagai pengubah gelombang bebas menjadi gelombang terbimbing sehingga pada tiap – tiap pesawat televisi di rumah. TRANS TV dalam siarannnya menggunakan gelombang UHF, dimana gelombang tersebut sangatlah pendek jangkauannya. Paling jauh hanya sekitar 90 Km persegi. Maka untuk meningkatkan kualitas pancaran sinyalnya, maka Stasiun TRANS TV membangun relay – relay, dan salah satunya berada di Gombel Semarang yang menggunakan antena (dipole) model PHP 32U4421.
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Alasan Pemilihan judul Dewasa ini perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi sangatlah pesat,
tak ketinggalan bidang komunikasi. Salah satu indikasi kemajuan teknologi komunikasi adalah dengan banyaknya bermunculan stasiun-stasiun televisi, yang salah satunya adalah TRANS TV. Untuk saat ini televisi merupakan sesuatu yang tidak dapat ditinggalkan dalam kehidupan sehari-hari. Baik itu untuk informasi maupun hanya sekedar hiburan. Karena wilayah Indonesia sangatlah luas dan juga secara topografis tidak rata maka stasiun-stasiun televisi membangun stasiun-stasiun relay disejumlah tempat, termasuk stasiun relay TransTV yang berada di Gombel Semarang. Pada stasiun relay di Semarang menggunakan antena dipole model PHP 32U4421 yang diproduksi oleh RFS Australia sebagai antena pemancar.
1.2
Pembatasan Masalah Dalam pembahasan masalah ini menitik beratkan dalam hal metode
pentransmisian gelombang dengan menggunakan antena dipole model PHP 32U4421 untuk memperoleh penyiaran yang berkualitas pada sebuah stasiun televisi.
1.3
Tujuan Dan Manfaat Dalam menyusun laporan kerja praktek ini mempunyai beberapa tujuan
sebagai berikut :
A. Untuk memenuhi syarat kelulusan dari Program D3 Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang. B. Untuk mengetahui teknik dalam pemancaran sinyal televisi terutama yang ada hubungannnya dengan antena (dipole) pemancar beserta bagianbagiannya.
1.4
Metode Pengumpulan Data Dalam mengumpulkan data untuk mendukung Penyusunan Laporan Kerja
Praktek digunakan metode-metode sebagai berikut : A. Metode Wawancara Yaitu suatu cara pengumpulan data dengan mengajukan pertanyaan langsung kepada informan atau seorang ahli yang berwenang dalam suatu masalah. Dalam hal ini Penulis berdialog dan mengajukan pertanyaan secara langsung dan sistematis kepada bagian maintenan dan operator sehingga diperoleh data yang lengkap dan benar. B. Studi Pustaka Yaitu informasi yang diperoleh dengan jalan membaca literatur dan segala sesuatu yang berhubungan dengan antena dan mencatat secara sistematis fenomene-fenomena yang dibaca dari buku-buku sumber. Metode ini dilakukan dengan cara nencatat informasi yang terdapat dalam buku-buku atau literatur dari perusahaan ataupun dari perpustakaan yang ada kaiyannya dengan objek dan masalah yang diteliti.
1.5
Sistematika Laporan Sistematika dalam penyusunan laporan kerja praktek ini disusun per bab dari
sub-sub bab dengan permasalahannya sebagai berikut : BAB I
PENDAHULUAN Pada bab ini berisi mengenai alasan pemilihan judul. Pembatasan masalah, tujuan penulisan, metode pengumpulan data dan sistematika penulisan.
BAB II
TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN Pada bab ini membahas mengenai sejarah singkat berdirinya TRANS TV, struktur organisasi, dan sistem siaran.
BAB III
PRINSIP DASAR PEMANCAR DAN ANTENA Pada bab ini akan diuraikan hal-hal yang berhubungan dengan dasar siaran televisi dan antena.
BAB IV
DAYA JANGKAU ANTENA ( DIPOLE ) MODEL PHP 32U4421 Pada bab ini berisi tentang data-data, perhitungan panjang antena dan perhitungsan coverage area dengan menggunakan antena (dipole) di stasiun relay TRANS TV.
BAB V
PENUTUP Penutup berisi kesimpulan dan saran.
BAB II TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN
2.1
Sejarah Singkat Trans TV PT. Televisi Transformasi Indonesia ( TRANS TV ), berkedudukan di Jl. Kapt Tendean Kav. 12-14A, Jakarta Selatan didirikan dengan akta pendirian perusahaan NO.3 Tanggal 23 Desember 1998 Notaris Nelly Elsye Tahatama, SH. Dan surat pengesahan Menteri Hukum dan Perundangundangan Republik Indonesia No.C.9424.01.01. tahun 2000 tanggal 27 April 2000. Trans TV dididirikan oleh PT Para Inti Investindo dengan direktur Chairul Tanjung, dan PT Para Rekan Investama berkedudukan di Jakarta. Trans TV merupakan lembaga penyiaran televisi swasta dengan jangkauan siaran nasional dan sifat siaran terbuka untuk umum. Pada awal pendiriannya Trans TV memproleh ijin penggunaan dari Menpen saluran kanal 29 UHF untuk wilayah Jabotabek, dimana penetapan saluran ini hanya bersifat sementara, kepastian saluran yang dapat digunakan setelah dilakukan survey lapangan. Maksud dan tujuan Trans TV adalah berusaha dalam bidang jasa penyiaran televisi swasta. Untuk mencapai maksud dan tujuan tersebut, maka dilakukan kegiatan usaha sebagai berikut : a. Menyelenggarakan siaran televisi b. Usaha lainnya, sesuai peraturan perundang-undangan yang berlaku dibidang penyiaran.
Untuk menyelenggarakan siaran televisi, maka Trans TV melakukan pembangunan sarana dan prasarana studio penyiaran dan stasiun pemancar di Jakarta, dan beberapa daerah anatara lain : Medan, Bandung, Yogyakarta, Semarang dan Surabaya. Pada bulan Januari 2003 sedang dibangun pemancar stasiun relay di 13 kota di Indonesia. Dengan standar peralatan siaran televisi PAL B/G sesuai rekomendasi International Telecomunication Union (ITU) dan sesuai ketentuan yang ditetapkan oleh Dirjen Postel dan akan diuji sebelum peralatan beroperasi. Perkembangan ataupun perubahan yang setiap hari terjadi di bidang sosial, politik, ekonomi, dan teknologi di Indonesia maupun di seluruh dunia menjadi tuntutan masyarakat bagi TRANS TV untuk dapat menghadirkan halhal baru dalam setiap acaranya, dan juga dunia hiburan yang semakin menjadi kebutuhan seluruh lapisan masyarakat, maka dari itu TRANS TV berupaya memenuhi tuntutan tersebut dengan berbagai acara hiburan terbaik sehingga TRANS TV mampu menjadi yang terdepan dalam kancah pertelevisian di Indonesia maupun ASEAN dengan visi akan selalu memberikan hasil usaha yang positif bagi stakeholders dengan menyampaikan program-program berkualitas serta berperilaku berdasarkan nilai-nilai moral dan budaya kerja yang dapat diterima oleh stakeholders Hal ini adalah tugas dari Trans TV untuk dapat meningkatkan professionalisme dan standart pemrograman yang tinggi didalam kinerjanya sebagai konsekwensi untuk tercapainya misi sebagai gagasan dan aspirasi masyarakat untuk mensejahterakan dan mencerdaskan bangsa, memperkuat persatuan dan menumbuhkan nilai – nilai demokrasi yang sehat melalui
penyampaian program-program berkualitas dan yang mempunyai nilai-nilai moral yang dapat diterima oleh masyarakat dan mitra kerja.
2.2
Struktur Organisasi Trans TV PT. Televisi Transformasi Indonesia (Trans TV) dipimpin oleh suatu direksi
yang terdiri dari seorang direktur atau lebih, jikalau diangkat lebih dari seorang direktur, maka seorang diantaranya diangkat sebagai direktur utama. Jajaran direksi di PT. Televisi Transformasi Indonesia (Trans TV) adalah: a. Komisaris Utama
: Jend. TNI (Purn.) Rudini
b. Komisaris
: Chairul Tanjung
c. Direktur Utama
: Drs. Ishadi SK, Msc.
d. Direktur Pemberitaan
: Riza Primadi
e. Direktur Finansial
: Dudi Hendrakusuma
Stasiun relay di Semarang adalah merupakan bagian dari Departemen Transmisi, yang dipimpin seorang Penanggung Jawab Stasiun (PJS) dan membawahi 5 orang Staf Teknik, 3 orang Satpam dan seorang Office Boy.
Struktur organisasi di Trans TV adalah sebagai berikut :
Gambar 2.1. Struktur Organisasi Trans TV Stasiun Transmisi Semarang
2.3
Sistem Siaran Dalam melaksanakan operasi penyiarannya Trans TV yang merupakan stasiun
televisi yang menggunakan sistem studio terpadu dan menggunakan sistem digital dalam proses typing serta menggunakan server dalam pengoperasiannya sampai saat ini mempunyai 11 stasiun pemancar relay dan sedang dibangun lagi beberapa stasiun di daerah yang didukung oleh satelit digital “Telkom 1”. Hampir semua pengolahan video dan audio dilaksanakan di studio di Jakarta. Sedangkan stasiun daerah menerima video dan audio dari satelit yang kemudian dipancarkan kembali melalui saluran kanal UHF. Pengiriman data juga dilakukan dari satelit yang akan disimpan di server masing-masing daerah yang pengembangannya digunakan untuk local content atau local break. Sedangkan fasilitas yang ada pada transmisi relay semarang adalah : a. Transmiter 20Kw NEC b. ReceiverDecorder (Barco Stellar IRD MKII) c. PIE ( Program Input Equipment ) d. 728 NICAM Encoder e. Comtech Data Streaming f. Dummy Load. g. Antena dengan menara setinggi 130 m.
BAB III SISTEM TRANSMISI SIARAN TELEVISI
3.1
Dasar Sistem Siaran Televisi Sistem siaran televisi pada dasarnya merupakan proses pengiriman dan
penerimaan sinyal video dan audio. Siaran TV diawali dengan pengambilan suara melalui transduser berupa mikropon yang berfungsi mengubah gelombang suara menjadi sinyal elektronik. Pengambilan gambar menggunakan kamera. Dimana kamera berfungsi untuk mengubah energi sinar dari suatu gambar yang bergerak alamiah dan terlihat oleh mata menjadi sinyal elektronik. Selain dengan kamera sinyal elektronik video dapat diperoleh dari VTR (Video Tape Recorder), mesin Telecine. Kemudian kedua sinyal elektronik tersebut diteruskan ke stasiun pemancar. Di sana sinyal-sinyal elektronik tersebut akan dimodulasi. Sinyal video dengan lebar frekuensi 0 – 5 MHz akan dimodulasikan pada gelombang pembawa dengan modulasi amplitudo negatif (AM-). Sinyal suara dengan lebar frekuensi 20 Hz – 20 kHz juga akan dimodulasikan pada gelombang pembawa dengan modulasi frekuensi. Hasil dari kedua sinyal tersebut akan diteruskan ke antena pemancar untuk selanjutnya ditransmisikan sebagai sinyal televisi. Dalam jarak tertentu dari antena pemancar televisi, sesuai dengan kekuatan daya frekuensi yang diradiasikan, antena penerima televisi dapat menerima gelombang yang telah dimodulasi kombinasi suara dan gambar tersebut untuk diteruskan ke penerima televisi. Kemudian penerima televisi akan memperkuat sinyal yang diterima, dan memisahkan komponen gambar dan komponen suara setelah melalui proses demodulasi. Sinyal gambar yang telah dimodulasikan diteruskan ke
tabung sinar katoda untuk diproduksi kembali sedapat mungkin sesuai dengan gambar bergerak yang asli. Sementara sinyal suara yang telah didemodulasikan diteruskan ke loudspeaker untuk menghasilkan kembali sinyal suara asli yang berhubungan dengan gambar tersebut. Pada umumnya, stasiun televisi di Indonesia menggunakan satelit untuk komunikasi antara studio di pusat dengan daerah karena keadaan wilayah Indonesia yang cukup luas dan terpisah menjadi beberapa pulau, serta konturnya yang sangat bermacam-macam, sehingga sangat sulit jika dilakukan pentransmisian secara langsung menggunakan kabel atau gelombang mikro. Sistem transmisi satelit membutuhkan peralatan yang lebih rumit, mulai dari antena parabola, penerima (receiver) khusus yang dilengkapi dengan decoder, dan lain-lain. Maka dari itu dibuatlah stasiun relay yang mempunyai fungsi memancarkan ulang serta mendecode sinyal transmisi dari satelit sehingga pada tingkat pelanggan tidak diperlukan peralatan khusus untuk menerima siaran televisi. Selain itu, stasiun relay juga memperluas daerah cakupan transmisi.
6 GHz
STUDIO
4 GHz
PEMANCAR
PENERIMA
Gambar 3.1. Sistem Transmisi Siaran Televisi Menggunakan Satelit
Acara dari stasiun pusat atau studio diolah, kemudian langsung dikirimkan menuju satelit Telkom 1 dengan menggunakan sinyal pembawa kurang lebih 6 GHz.
Dari satelit sinyal tersebut diteruskan menuju stasiun relay dengan sinyal pembawa 4 GHz dan diterima oleh satelit receiver. Kemudian sinyal transmisi ditempatkan pada PIE (Program Input Equipment) rack, tempat dimana sinyal yang diterima berupa video, audio 1, dan audio 2 akan diolah dan dikoreksi. PIE rack terdiri atas VDA (Video Distribution Amplifier), ADA(Audio Distribution Amplifier), Server, Patch Panel, Test Generator, WFM/VSCOPE, Monitor, NICAM, dan Powermeter Digital. VDA dan ADA akan mendistribusikan sinyal video dan audio ke bagianbagian lain dengan nilai sama saperti masukannya. Bagian server berfungsi sebagai masukan siaran lokal. Pada bagian patch panel terdapat beberapa terminal jumper yang berfungsi untuk error tester pada PIE rack sehingga kita dapat menentukan bagian yang mengalami kerusakan. Pada PIE rack juga terdapat generator baik untuk sinyal audio maupun untuk sinyal video yang berguna sebagai pembangkit sinyal pengujian. WFM/VSCOPE yang pada dasarnya adalah osiloskop berfungsi mengetahui bentuk sinyal video yang diterima. Kita dapat melihat tampilan sinyal audio yang diterima receiver, pada bagian monitor. Pada bagian NICAM diolah sebuah sinyal audio yang dapat mendukung sebuah mode suara dwi bahasa (bilingual). Dari PIE rack, sinyal dikirimkan ke pemancar (transmitter/Tx) NEC untuk diolah, digabung kembali, dan dikuatkan, kemudian dipancarkan melalui antena pemancar sehingga dapat diterima oleh pesawat televisi di rumah-rumah. Bila stasiun relay relatif dekat dengan stasiun pusat dan tidak terhalang kontur permukaan bumi, maka transmisi siaran televisi dapat dilakukan dengan menggunakan microwave. Hal ini biasanya dilakukan di daerah Jakarta dan
sekitarnya. Selain itu, transmisi menggunakan microwave berguna sebagai cadangan (backup) operasi di pusat apabila terjadi gangguan pada komunikasi satelit. MICROWAVE 2 GHz
PEMANCAR
STUDIO
PENERIMA
Gambar 3.2. Sistem Transmisi Siaran Televisi Menggunakan Microwave
Pada keadaan tertentu, misalnya pada siaran langsung di luar studio, aliran transmisi menjadi sedikit berbeda. Dari tempat diadakannya siaran langsung perlu dipersiapkan pemancar mini (Satellite News Gathering atau SNG). Dari SNG ini sinyal ditransmisikan langsung ke satelit (uplink) dengan terlebih dahulu dilakukan penguatan frekuensi dan penentuan transponder yang akan digunakn pada satelit, kemudian dari satelit di downlink kembali.
4 GHz
6 GHz 4 GHz
6 GHz SNG
STUDIO
PEMANCAR
PENERIMA
Gambar 3.3. Sistem Transmisi Siaran Televisi Secara Langsung (Live Event)
3.2
Sistem Pemancar pada Stasiun Transmisi Trans TV Stasiun pemancar Trans TV Semarang merupakan stasiun relay siaran yang
berpusat di Jakarta. Siaran dikirim melalui satelit TELKOM 1 dan diterima kembali oleh stasiun–stasiun di daerah melalui satelit receiver dengan parameter : Frekuensi
: 4084 Mhz
Polarisasi
: Horizontal
Symbol Rate
: 60.000 hsym/s
FEC code rate
:¾
LNB freq
: 05150
Setelah diterima melalui satelit receiver sinyal video dan audio dikirim ke PIM (Program Input and Monitoring Equipment) pada bagian ini sinyal baik dari input satelit receiver maupun output dari pemancar dapat dimonitoring. Setelah melalui PIM Rack sinyal video langsung dikirim ke pemancar, Trans TV semarang menggunakan pemancar NEC type PCU – 1120SSP/1 yang menggunakan penguat transistor (Solid State). Untuk sinyal Audio, dari satelit receiver sinyal audio di inputkan ke NICAM Encoder terlebih dahulu sebelum di inputkan ke pemancar. NICAM Encoder yang digunakan adalah NICAM Encoder tipe NC200A/S120 produk dari FACTUM ELEKTRONIK AB. Skema dari pemancaran siaran televisi pada Trans TV Semarang dapat dilihat pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4. Skema Pemancar Trans TV Stasiun Semarang
3.2.1 Pemancar NEC PCU-1120SSP/1 Pada garis besarnya pemancar NEC PCU-1120SSP/1 dibagi menjadi dua bagian besar. Yang pertama adalah dua EXCITER yang sama, yaitu EXCITER A dan EXCITER B yang dioperasikan secara bergantian dimana pada blok ini sinyal Video dan Audio diperbaiki kualitasnya kemudian dimodulasi pada tingkat IF setelah itu sinyal Video dan Audio di-mixing sampai pada frekuensi channel yang diinginkan. Bagian yang kedua adalah Penguat Daya atau TRPA unit. Pada unit ini sinyal yang telah dimodulasi pada frekuensi channel dikuatkan sampai dengan daya yang diinginkan. Barulah setelah melalui kedua proses tersebut sinyal dipancarkan melalui antena. Sistem pada pemancar jenis solid state ini menggunakan pendingin udara (air cooling) dengan bantuan sebuah blower.
3.2.2 Exciter Pada pemancar NEC PCU-1120SSP/1 mempunyai 2 blok EXCITER yang sama, yaitu EXCITER A dan EXCITER B yang dioperasikan secara bergantian. HPB3090 UHF TV Exciter Chassis tersusun oleh beberapa blok antara lain : 1. HPB-3101 Aural Modulator Bagian ini membangkitkan sebuah frekuensi modulasi awal berupa sinyal IF dengan pemodulasi sebuah tegangan keluaran osilator dengan sebuah input audio. Ada dua input audio yaitu input seimbang 600 O dan input tak seimbang 75 O. 2. HPB-3112B IM Corrector Koreksi terhadap dual sound dengan dua sinyal pembawa. Rangkaian ini dapat mencegah keluaran non linier dari power amplifier. 3. HPB-3102 AD · DA Unit Bagian ini berfungsi sebagai pengubah sinyal input video menjadi sinyal keluaran PCM dan mengirimkannya ke bagian digital correction, yang kemudian akan mengubahnya menjadi sinyal video analog yang akan masuk ke visual modulator. 4. HPB-3103C DVC (Digital Video Compensator) Unit Fungsi bagian ini adalah untuk memperbaiki distorsi pada input sinyal video dan distorsi yang dihasilkan pada transmitter atau receiver. 5. HPB-3104 Visual Modulator Unit Pada bagian ini terjadi konversi sinyal video base band menjadi sinyal IF termodulasi dengan ring modulator, dimana pembawa IF juga termodulasi
fasenya oleh sebuah sinyal audio terproses oleh Incidental Phase Modulation (ICPM). 6. HPB-3105B IF Corrector Unit Bagian ini digunakan untuk pengubahan distorsi non linier yang terbangkitkan pada bagian power amplifier. Bagian ini juga berperan menggabung dua pembawa IF termodulasi dari sinyal visual dan aural dengan menggunakan operasi multipleks. 7. HPB-3107 UHF Mixer Unit Pencampur gelombang menjadi sinyal UHF untuk pentransmisian pada channel yang sesuai. 8. HPB-3108B Synthesizer Unit Bagian ini berperan sebagai pembangkit gelombang pada tiga frekuensi, yaitu IF, video, dan frekuensi lokal. 9. HPB-3109 Power Supply Bagian ini berperan sebagai sumber tegangan.
Pengolahan sinyal pada exciter terbagi menjadi dua bagian yaitu pengolahan sinyal video dan sinyal audio. Bagian exciter yang mengolah sinyal video adalah ADDA, DVC, Visual Modulator, IF Corrector, UHF Mixer, dan Synthesizer. Sedangkan bagian exciter yang mengolah sinyal audio adalah Aural Modulator, IM Corrector, UHF Mixer, dan Synthesizer. Skema dari Exciter dapat dilihat pada gambar di bawah:
INPUT MONITOR
VIDEO IN FEEDBACK IN
VIDEO MONITOR
A/D, D/A CONVERTER
V MOD MONITOR
VISUAL MODULATOR
V AGC INPUT
IF CORRECTOR
V OUTPUT MONITOR
VISUAL MIXER
VISUAL OUTPUT
DIGITAL VIDEO COMPENSATOR
SYNTHESIZER
REF in V IF output
10Mhz output 600 AUDIO IN
AURAL MODULATOR
75
IM CORRECTOR
AURAL MIXER
AURAL OUTPUT
Nicam in
A MOD MONITOR
A AGC INPUT
A OUTPUT MONITOR
Gambar 3.5. Blok diagram EXCITER
3.2.3 Penguat Daya Penguat Daya yang digunakan adalah V1000GUII, yang merupakan penguat daya transistor RF Wideband. Outout maksimum untuk visual dapat mencapai 1000W. Penguatan pada unit ini dapat mencapai 53dB tergantung dari input yang diberikan. Untuk penguat aural, output maksimumnya mencapai 600W. Penguatan pada unit ini mencapai 51dB.
3.3
Sistem Modulasi pada Pemancar Televisi Sistem modulasi pada pemancar televisi dibagi menjadi 2 yaitu modulasi
video dan modulasi audio.
3.3.1 Modulasi Video putih 0.7 v
hitam
1Vp-p
0.3 v sync
64 µs Gambar 3.6. Sinyal Video
+V
satu garis lengkap 64 us
batas putih daerah amplitudo dari sinyal gambar pulsa pengosongan horisontal batas hitam
0
sinyal colour burst
Gambar 3.7. Sinyal Video Berwarna
Sistem modulasi pada sinyal video menggunakan sistem Modulasi Amplitudo ( - ) negatif.
Gambar 3.8. Modulasi Amplitudo Negatif (AM-) pada Sinyal Video
Modulasi Amplitudo (-) dipilih karena: 1. Pada AM (-) level tertinggi dari sinyal termodulasi adalah level sync, sehingga level tertingginya konstan dan dayanya pun bisa dipertahankan konstan. 2. Daya pada AM (-) 50 % lebih kecil dari pada AM (+). Perhitungan Modulasi Amplitudo adalah sebagai berikut dengan sinus sebagai sinyal informasinya : Persamaan untuk sinyal Carrier ( pembawa ) :
e E cmaks sin (
c
t
) …………………….. ( 1 )
Persamaan untuk sinyal informasinya adalah:
em
Emmaks sin
dimana
m
m
t ………………………..... ( 2 )
2 fc
Bila suatu gelombang pembawa dimodulasi amplitudo, maka amplitudo bentuk gelombang tegangan pembawa dibuat berubah sebanding dengan tegangan yang memodulasi sehingga :
ec
( E cmaks
e m ) sin
c
t ………………... ( 3 )
Puncak – puncak dari siklus pembawa dapat dihubungkan sehingga membentuk sebuah gelombang selubung (envelope) yang diberikan dengan persamaan :
eenv
E cmaks
e m ………………………….... (4 )
Dengan menggantikan em dari persamaan (2) ke dalam persamaan (4) dan eenv dari persamaan (4) ke dalam persamaan (3) maka tegangan sinyal yang dimodulasi menjadi
e
eenv sin ( E cmaks
c
t
E mmaks sin
m
t ) sin
c
t
….... (5)
Suatu ukuran modulasi yang berguna ialah indeks modulasi m, yang didefinisikan sebagai : m
Emmaks Ec maks
……………………………………….. (6)
Sehingga persamaan (5) dapat juga ditulis :
e
E cmaks ( 1
m sin
m
t ) sin
c
t …….. (7)
Sedangkan untuk perhitungan dayanya adalah :
PT Pc ( 1
m2 ) 2
dim ana : Pc
Ec2 R
………………………………. (8)
Dan bandwidth untuk AM adalah : Bw AM = 2 Fs …………………………………… (9) Fs = Frekuensi sinyal informasi
3.3.2
Modulasi Audio Pada pemancar Televisi saat ini modulasi audio tidak hanya modulasi analog
tetapi juga telah menggunakan modulasi digital. Modulasi audio pada pemancar televisi awalnya menggunakan FM, tetapi setelah adanya sistem audio NICAM maka pada pemancar televisi menggunakan FM dan NICAM dimana pada sistem NICAM modulasinya sudah digital yaitu QPSK (Quadratur Phase Shift Keying).
Gambar 3.9. Sinyal Audio dan Spektrum Frekuensinya
a. Modulasi FM Pada sistem modulasi ini sinyal informasi digunakan untuk mengubah frekuensi pada sinyal pembawa. Sifat FM sesuai dengan perubahan amplitudo sinyal informasi adalah : 1. Amplitudo carrier tetap, frekuensi berubah-ubah 2. Perubahan frekuensi sinyal audio mempengaruhi kecepatan perubahan frekuensi carrier, semakin positif amplitudonya, semakin tinggi frekuensinya, dan sebaliknya. Misal sinyal informasi kita misalkan dengan persamaan:
em
E mmaks sin
m
t ……………………………….(1)
Perubahan pada frekuensi pembawa adalah k em dimana k dikenal sebagai konstanta deviasi frekuensi, maka frekuensi pembawa sesaat (instataneous) adalah :
fi
f c k em ………………………………………….. (2)
Dari persamaan (1) dan (2) frekuensi sesaatnya didapat :
fi
f c k Emmaks sin
m
t ……………………………… (3)
Deviasi frekuensi puncak dari sinyal didefinisikan sebagai :
f
k Em maks ……………………………………….… (4)
sehingga : fi
fc
f sin
m
t …………………………………… (5)
Gambar 3.10. Modulasi Frekuensi
Sedangkan persamaan untuk sinyal pembawanya adalah :
ec
E cmaks sin (
) ………………………… (6)
c
Persamaan sinyal yang telah dimodulasi frekuensi adalah :
e
sin (
c
t
f fm
cos
m
t ) ……………………. (7)
Indeks modulasi pada modulasi frekuensi adalah :
mf
f fm
……………………………………………… (8)
Persamaam (7) dapat menjadi
e
sin (
c
t m f cos
Bandwidth untuk FM adalah
m
t ) ……………………. (9)
BFM 2 ( m f 1) f m …………………………………… (10)
b. Modulasi Digital Sistem modulasi ini menggunakan modulator QPSK yang prinsip kerjanya sebagai berikut : R/2
Sin
c
t
Biner Digital
Sin c t I BUFFER INPUT
BPF Penggeser 90º
Q
Cos
Clock
c
t
R/2 Cos ct
Gambar 3.11 Modulator QPSK
I = Inphase Channel Q = Quadrature Channel Dari gambar 3.10 diketahui bahwa : Inphase
=
Sin
Quadrature =
Cos
c
t ………………….. (1) c
t ………………….. (2)
Dari kedua persamaan diatas apabila di jumlahkan maka akan didapatkan : I.
Sin
c
II. Sin
c
t ……………………… (3)
t Cos
c
t Cos
c
t ……………………… (4)
III.
Sin
t Cos
c
IV.
Sin ct Cos
c
c
t ……………………. (5)
t ……………………. (6)
Dengan merubah persamaan (3), (4), (5), (6) menjadi bentuk persamaan :
C sin ( maka didapatkan :
c
t
) ………………………. (7) I.
Sin
c
t Cos
c
II. Sin
c
t Cos
c
III.
Sin
c
IV.
Sin
c
t
2 Sin (
c
t
2 Sin (
c
t Cos
c
t Cos
c
t 45 ) t 45 )
t
2 Sin (
c
t 135 )
t
2 Sin (
c
t 135)
Dari persamaan diatas maka terlihat adanya perbedaan fasa, sehingga dapat dibuat diagram konstelasinya sebagai berikut:
90 º
Q I 1 0
Q I 1 1
135 º
45 º 0º
180 º - 45 º
-135 º
Q I 0 0
Q I 0 1
270 º
Gambar 3.12. Diagram Konstelasi QPSK
Dari gambar diagram konstilasi diatas diketahui bahwa pentransmisian data dengan menggunakan QPSK memanfaatkan adanya perbedaan phase. Dan pembacaanya dengan 2 bit seperti pada diagram konstilasi diatas.
3.4
Antena Untuk
stasiun
pemancar
televisi
antena
merupakan
peranti
untuk
memancarkan tenaga elektromagnet. Tapi juga berguna untuk menangkap pancaran tenaga elektromagnet bagi penerima. Agar dapat beroperasi dengan efektif, dimensi antena haruslah sama dengan panjang gelombang yang hendak dipancarkan atau hendak diterima. Karena itu dalam komunikasi, orang tidak memancarkan gelombang frekwensi rendah, karena ukuran antena menjadi tidak praktis panjangnya. Dalam komunikasi dua arah, atu antena dipakai untuk memancarkan sekaligus untuk menerima.
3.4.1
Jenis Antena
3.4.1.1 Radiator Isotropis Radiator isotropis adalah radiator yang memancarkan sama baiknya ke segala arah. Sebuah bintang adalah contoh dari suatu radiator isotropis dari energi elektromagnetis. Tapi pada kenyataannya antena akan memancarkan lebih baik ke suatu arah tertentu dibandingkan ke arah-arah yang lain, oleh karena itu radiator isotropis hanya merupakan konsep teoritis. Meskipun hanya konsep teoritis, radiator isotropis sangat berguna dan memberikan suatu standart sebagai referensi atau pembanding bagi konsep-konsep dasar antena. Oleh karena itu radiator isotropi adalah radiator hipotesis, maka dapat dianggap sebagai tanpa rugi, jadi efisiensinya sama dengan satu. Misalnya Ps adalah masukan daya ke sebuah raditor isotropis tanpa rugi. Maka karena efisiensinya adalah satu, maka daya yang dipancarkan akan maksimum. Jika dibayangkan bahwa antena ini seolah-olah berada di tengah-tengah bola. Maka karena setiap bola mempunyai
suatu sudut ruang (solid angel) sebesar 4p steradian pada titik tengahnya, daya per unit sudut ruang adalah : Pi =
Ps .W / sr 4
Kkuantitas ini dipakai sebagai suatu standar atau referensi untuk pembanding antena--antena pada umumnya. Luas permukaan sebuah boal dengan jari-jari d adalah 4pd2, karena itu kepatan daya untuk radiator isotropis tanpa rugi adalah : PDi =
Ps . W / m2 2 4 d
Dapat dilihat bahwa kerapatan daya dan daya per unit sudut ruang adalah saling berhubungan menurut : PDi =
Pi d2
3.4.1.2 Beconical antena Beconical antena adalah antena yang terdiri dari dua kerucut dengan separuh sudut, yang keluar di pusat antara dua kopiah yang berbentuk bola, dengan suatu sumber voltase sinusoida. Struktur biconical akan mendukung suatu garis melintang berbentuk bola, untuk analisator gelombang elektromagnetis
pada suatu jalur
transmisi yang konvensional
3.4.1.3 Dipol Antena dipol merupakan antena pancar dua arah. Antena dipol ½ ? adalah tipe antena yang paling sering digunakan. Seperti namanya, panjang antena ini adalah ½ ? pada frekuensi operasi.
Untuk transmisi melalui kawat, harus memperhitungkan juga efek-efek ujung yang timbul, karena adanya kapasintansi di antara ujung dipol. Konfigurasi dipol pada gambar di bawah menunjukkan bahwa antena dengan saluran transmisi balanced 75 O memiliki titik feeder di tengah, sehingga memberikan impedansi input antena 73 O yang sesuai. Feeder suatu dipol dapat juga berupa saluran transmisi koaksial. Konduktor pusat terhubung ke salah satu sisi dipol dan sisi lainnya terhubung ke perisai (shield) Jika menggunakan saluran transmisi (unbalanced) dan dipol balanced, yang merupakan hasil pengembangan saluran ¼ ? (balanced) akan tidak efisien. Distribusi arus dan tegangan antena dapat diatur dan arus RF akan mengalir pada perisai koaksial (coaxial shield). Arus perisai ini menimbulkan radiasi yang tidak diinginkan.
Gb. 3.13. Konfigurasi Dipol ½ ?
3.4.1.4 Folded Dipol Antenna Folded dipole antena terdiri dari dua connector penghubung. Satu connector terdapat di pusat dan menghubung kejalur transmisi. folded dipole antena mempunyai hambatan radiasi 292 O dan impedansi karakteristik nominal 300 ohm, yang mana impedansi yang digunakan untuk mengukur penerima televisi. Folded dipole antena berdasarkan atas konstruksinya, mempunyai suatu jalur transmisi yang mengontrol sebagian kerugian dari variasi impedansi frekwensi masukan antena.
Upper
TX
3 PORT U - LINK
Lower
6 PORT U - LINK
DUMMY LOAD Gambar 3.14 Block Diagram Conectivitas TX Ke Antena
KETERANGAN : TX
: Pemancar.
3 PORT U - LINK : Berfungsi sebagai penghubung dari TX ke Dummy Load dan ke 6 PORT U – LINK. DUMMY LOAD
: Berfungsi sebagai beban pengganti bila pada TX terjadi kerusakan.
6 PORT U – LINK : Dari sini akan ditujukan ke upper dan lower yang kemudian masuk ke panel-panel pada antenna.
3.4.1.5 Short Dipol Antenna Pada frekwensi yang lebih rendah di mana panjang gelombang besar, pembatasan ruang atau space sering tidak menggunakan setengah panjang gelombang penuh suatu antena dipole. sebagai konsekwensi radiasi hambatan harus dikurangi dan beberapa alat-alat harus dipekerjakan untuk menyetel reaktan yang kapasitip besar. Tambahan kerugian yang terdapat di dalam koil penyetelan ini mengurangi daya dan gain pada antena. Jika koil penyetelan dipindah ke pusat dari tiap lengan pada antena, kemudian distribusi arus pada antena yang diperolehakan diseragamkan, dan akan meningkatkan radiasi hambatan.
3.4.1.6 Monopole Antenna Monopole antena adalah antena separuh dari dipole antena. Normal panjang gelombangnya adalah seperempat gelombang, kecuali terdapat pembatasan ruang atau faktor lain yang mempengaruhi panjang gelombangnya sehingga lebih pendek. Monopole antena vertikal digunakan secara ekstensif untuk penyiaran dalam AM band ( 500 untuk 1500 kHz). Antena ini mempunyai panjang gelombang antara 200m sampai 600 m. Pada frekwensi ini polarisasi vertikal lebih sedikit kerugiannya pada LOS dibanding polarisasi horisontal. Monopole antena adalah juga secara luas digunakan untuk mobile-communication.
3.4.1.7 Antena Parabola Pada frekuensi mikrowave, antena dengan reflektor berbentuk parabola banyak digunakan, dan lebih cenderung digunakan untuk tujuan komuniasi. Mayoritas link komunikasi satelit menggunakan antena dengan reflektor berbantuk parabola. Refkaktor parabolik digunakan untuk mengkonsentrasikan radiasi dari antena yang diletakkan pada fokus, ini identik dengan suatu reflektor lampu sorot yang menghasilkan pancaran sinar yang tajam. Apabila suatu sumber isotropik ditempatkan pada fokus dari suatu reflektor bentuk parabola, bagian dari radiasi sumber yang ditangkap oleh paraboloid kemudian direfleksikan sebagai suatu gelombang datar dari penampang melintang reflaktor berbentuk lingkaran. Permukaan reflaktor sebenarnya menimpang dari permukaan parabolik yang benar, dimana penyimpangannya tidak lebih dari bagian yang kecil dari panjang gelombang.
3.4.2
Panjang Antena Langkah pertama untuk merancang antena adalah menentukan panjang antena.
Untuk menentukan panjang antena haruslah diketahui lebih dahulu frekuensi acuan antena, karena antena mempunyai frekuensi resonansi. Bentuk dasar sebuah antena adalah antena ½ ? (half wave antenna).
?0 = dimana :
c f
c
: Kecepatan rambat gelombang elektromagnet (3 x 108 m/s)
f
: frekuensi gelombang elektromagnet (MHz)
? 0 : Panjang gelombang elektromagnet di ruang bebas
Antena ½ ?0 merupakan sepotong kawat yang panjangnya = ½
c f
= ½ (3 x 108)/f = 150 / f (meter) = 492 / f (feet) Panjang kawat ini adalah panjang listrik atau panjang ruang bebas bagi antena tersebut (electrical length / free space length). Antena terbentang antara udara dan tanah. Antena memerlukan penyekat terhadap tanah, karena udara dan penyekat mempunyai nilai dielektrik. Maka akan menyebabkan efek kapasitif, sehingga mempengaruhi kecepatan rambat gelombang elektromagnet. Oleh karena itu, panjang antena ? 0 dikoreksi dengan faktor K menjadi l = (150 K / f ) meter atau (492 K / f ) feet. l ini merupakan panjang mekanik atau panjang fisik antena (antena phisical length). Besar nilai K dapat dilihat di dalam gambar 3.14, yaitu tergantung pada besar perbandingan ½ ?0 terhadap diameter batang konduktor (bahan antena). Semakin besar diameter batang konduktor, semakinkecil perbandingan ½ ?0 terhadap diameter D batang konduktor, dan semakin kecil nilai K. K =
½ D
Dalam gambar 3.14. juga digambarkan hubungan antara diameter batang konduktor dengan resistansi saat resonansi. Semakin besar diameter batang konduktor, kapasitas bertambah, resistansi berkurang, induktansi berkurang, faktor kualitas (Q) berkurang, dan kurva antena kurang tajam namun lebar jalur (bandwidth) semakin lebar.
1,00
70
0,98
65
0,96
60
0,94
55
0,92
50
0,90 10
20
50
100
200
500
1000
2000
5000
45 10000
Gb. 3.15. Hubungan diameter batang konduktor, faktor koreksi K1 dan resistansi saat resonansi
3.4.3 Directivitas antenna Direktivitas dari suatu antena adalah seberapa besar antena mampu mengkonsentrasikan energi pada suatu arah yang diinginkan, dibandingkan dengan radiasi pada arah yang lain. Karakteristik dari antena tersebut dinamakan direktivitas (directivity) dan power gain. Biasanya power gain dinyatakan relatif terhadap suatu referensi tertentu, seperti sumber isotropis atau dipole ½ . Intensitas radiasi adalah daya yang diradiasikan pada suatu arah per unit sudut dan mempunyai satuan watt per steradian. Direktivitas dapat dihitung menggunakan hasil pengukuran pola radiasi. Salah satu yang digunakan oleh Kraus adalah menggunakan prosedur berikut (Balanis, 1982: 723) 1. Mengukur pola radiasi horizontal dan vertical dari antenna yang diuji. 2. Menentukan nilai -3 dB lebar berkas setengah daya dari pola radiasi bidang horizontal dan vertical. 3. menghitung direktivitas dengan persamaan berikut :
4
180
2
D
Dimana D : direktivitas dalam dB : lebar berkas pola radiasi horisontal (.0) ?
3.4.4
: lebar berkas pola radiasi vertiakal (.0)
Impedansi antena Impedansi input suatu antena adalah impedansi pada terminalnya. Impedansi
input akan dipengaruhi oleh antena-antena lain atau obyek-obyek yang dekat dengannya. Untuk mempermudah dalam pembahasan diasumsikan antena terisolasi. Impedansi antena terdiri dari bagain riil dan imajiner, yang dapat dinyatakan dengan : Zin = Rin + j Xin Resistansi input (Rin) menyatakan tahanan disipasi. Daya dapat terdisipasi melalui dua cara, yaitu karena panas pada srtuktur antena yang berkaitan dengan perangkat keras dan daya yang meninggalkan antena dan tidak kembali (teradiasi). Reaktansi input (Xin) menyatakan daya yang tersimpan pada medan dekat dari antena. Disipasi daya rata-rata pada antena dapat dinyatakan sebagai berikut :
Pin = ½ R | Iin |2 Dimana : Iin
: arus pada terminal input
Faktor ½ muncul karena arus didefinisikan sebagai harga puncak. Daya dissipasi dapat diuraikan menjadi daya rugi ohmic dan daya rugi radiasi, yang dapat ditulis dengan : Pin
= Pohmic + Pr
Dimana : Pr
: ½ Rin | Iin |2
Pohmic = ½ Rohmic | Iin |2 Sehingga definisi resistansi radiasi dan resistansi ohmic suatu antena pada terminal input adalah :
Rin
R ohmic
2 Pr 2 I in 2 Pin
Pr 2
Iin
Resistansi radiasi merupakan relatif terhadap arus pada setiap titik antena. Biasanya digunakan arus maksimum, dengan kata lain arus yang digunakan pada persamaan di atas adalah arus maksimum. Sifat ini sangat mirip dengan impedansi beban pada teori rangkaian. Antena dengan dimensi kecil secara listrik mempunyai reaktansi input besar, sebagai contoh dipole kecil mempunyai reaktansi kapasitif dan loop kecil mempunyai reaktansi induktif, Untuk memaksimumkan perpindahan daya dari antena ke penerima, maka impedansi antena haruslah conjugate match (besarnya resistansi dan reaktansi sama
tetap berlawanan tanda). Jika hal ini tidak terpenuhi maka akan terjadi pemanulan energi yang dipancarkan atau diterima, sesaui dengan persamaan sebagai berikut :
L
Dengan
eL
ZL
Z in
= eL
ZL
Z in
:
-
e L = tegangan pantul +
e
L=
tegangan datang
3.4.5
ZL = impedansi beban Zin = impedansi input
VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) VSWR adalah perbandingan gelombang pantul dan gelombang dating.
Perbandingan gelombang pantul tegangan tersebut didefinisikan sebagai berikut : VSWR =
Vmax Vmin
Jika saluran transmisi dimisalkan tanpa rugi-rugi seingga semua maksimum mempunyai nilai yang sama yaitu Vmax dan semua minimum mempunyai nilai Vmin. Tegangan maksimum terjadi pada saat gelombang dating mempunai fasa yang sama. Tegangan maksimum dapat dinyatakan dalam koefisien pantul seperti persamaa berikut Vmax = VL + VR = VL ( I + t L) Dimana t adalah koefisien pantul Sehingga minimum terjadi bila phasor-phasor adalah berlawanan fasa :
Vmin = VL ( I - tL) Karena itu : VSWR =
(I + (I -
L) L)
VSWR dapat mempunyai nilai dari satu sampai tak terhingga, jadi : 1 = VSWR = 8 VSWR secara ideal nilainya adalah satu, karena mempresentasikan suatu keadaan yang bersesuaian (matching). Pada pengaturan-pengaturan secara praktis pada saluran transmisi RF selalu VSWR dibuat minimum atau mendekati satu.
3.4.6
Pola radiasi
3.4.6.1 Definisi Pola Radiasi Pola radiasi adalah grafik yang memperlihatkan penguatan pengarahan dari suatu antena pada seluruh sudut 3600 horizontal dan vertikal yang diplot dalam bentuk koordinat kartesius atau polar. (F.c. Judd. 1986 : 16) Pola radiasi antena didefinisikan sebagai gambaran secara grafik sifat-sifat radiasi antena sebagai fungsi koordinat ruang. (Balanis. 1982 : 17) Dalam banyak hal, pola radiasi ditentukan pada daerah medan jauh dan digambarkan sebagai fungsi-fungsi koordinat arah. Sifat-sifat radiasi meliputi intensitas radiasi, kuat medan, fasa atau polarisasi. (Balanis. 1982 : 17) Gambaran sifat-sifat radiasi secara grafis dapat dinyatakan dengan fungsi koordinat arah (
sepanjang radius konstan dan digambarkan dalam koordinat
ruang. Adapun nilai atau besarnya pola radiasi antena dapat ditentukan dengan membandingkan antara daya pada sudut 00 (radiasi daya maksimum) dengan daya
pada sudut tertentu sehingga pola radiasi antena dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut (Basuki B.S. 1996 : 22) : ? = 10 log Atau ? (dBm) = P0 (dBm) – PT (dBm) Keterangan :
= Intensitas radiasi antena pada sudut tertentu = Daya yang diterima antena pada sudut 00. = Daya yang diterima antena pada sudut tertentu.
3.4.6.2 Parameter-parameter Pola Radiasi Bagian-bagian pola radiasi diacu sebagai lobe yang dapat disubklasifikasikan menjadi lobe-lobe besar, kecil, sisi dan belakang. Lobe radiasi adalah bagian pola radiasi yang dibatasi oleh daerah-daerah intensitas radiasi relatif kuat. Gambar di bawah ini menunjukkan pola radiasi yang terdiri dari cuping utama atau main lobe (main beam/mayor lobe) dan cuping kecil (minor lobe). Mayor lobe (lobebesar) disebut juga sebagai berkas utama didefinisikan sebagai lobe radiasi yang mempunyai arah radiasi maksimum. Semua lobe kecuali lobebesar diklasifikasikan sebagai minor lobe(lobe kecil). Contoh dari minor lobe adalah side lobe (lobe sisi) dan back lobe (lobe belakang). Lobe sisi adalah lobe radiasi yang mempunyai arah lain daripada lobe yang direncanakan. Sedangkan lobe belakang (back lobe) biasanya berhubungan dengan lobe kecil yang menempati setengah bola dengan arah yang berlawanan dengan arah mayor lobe. (Balanis. 1982 : 20)
Minor lobe biasanya menggambarkan radiasi dalam arah-arah yang tidak diinginkan. Lobe- lobe kecil ini dapat diminimumkan. (Balanis, 1982 :21) Main lobe (main beam / mayor lobe) merupakan arah yang mempunyai radiasi maksimum dan merupakan arah pola radiasi yang dikehendaki. (Basuki B.S. 1996 : 23) Dalam pengukuran pola radiasi suatu antena digunakan suatu antena isotropis sebagai acuan untuk menentukan sifat kerarahan antena. Antena isotropis adalah antena yang dapat memancarkan daya gelombang elektromagnetik ke segala jurusan sama kuat. Antena isotropis secara fisik tidak ada, dan antena isotropis didefinisikan sebagai antena hipotesa yang mempunyai radiasi sama pada segala arah. (Balanis. 1982 : 18)
Gb. 3.16. (a). Lobe-lobe dan lebar berkas pola radiasi (b). Plot linier pola daya dan hubungan lobedengan lebar berkas
Berdasarkan intensitas radiasi yang dipancarkan oleh suatu antena, maka antena dapat dibagi atau dibedakan menjadi dua, yaitu antena directional dan antena omnidirectional. Antena directional adalah antena yang mempunyai sifat-sifat pancaran dan penerimaan gelombang-gelombang elektromagnetik yang lebih efektif pada arah-arah tertentu daripada arah-arah lainnya. (Balanis. 1982 :18)
Pada gambar dibawah ditunjukkan bahwa antena tidak mempunyai daerah pengarahan radiasi pada bidang azimut {f ( ), radiasi pada bidang elevasi {g ( ),
= konstan} dan terjadi pengarahan
= konstan} sehingga antena ini mempunyai
daerah pengarahan horizontal ke segala arah. Maka keadaan ini dapat dianggap omni directional.
Gb. 3.17. Pola radiasi antena omnidirectional
3.4.7
Polarisasi
3.4.7.1 Gelombang Elektromagnetik Arus yang mengalir pada batang konduktor akan menghasilkan medan magnet di sekitar (hukum Biot Savart). Perubahan medan magnet dapat menghasilkan medan listrik (hukum Faraday). Perubahan medan listrik diduga menghasilkan medan magnet (hipotesa James Clark Maxwell, 1984) dari Jerman, dengan mengahasilkan gelombang elektromagnetik/ gelombang radio. Gelombang elektromagnetik terdiri atas gelombang listrik dan gelombang magnet, saling tegak lurus pada arah rambatan gelombang. Perhatikan gambar di bawah.
Gb. 3.18. Gelombang elektromagnet X : Arah medan listrik Y : Arah medan magnet Z : Arah rambat gelombang elektromagnet
3.4.7.2 Polarisasi Gelombang Elektromagnetik, Kuat Medan Listrik Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, bahwa antena pemancar adlah batang konduktor yang mengubah arus frekuensi radio (RF) menjadi gelombang elektromagnetik dan memancarkannya. Sedangkan antena penerima merupakan batang konduktor yang mengubah induksi gelombang elektromagnetik menjadi arus listrik frekuensi tinggi. Resprositas Antena artinya antena dapat dipergunakan untuk memancarkan dan menerima gelombang elektromagnetik. Perbedaan antara antena pemancar dan penerima adalah : Antena Penerima Daya kecil
Daya besar
Penyekatnya sedang
Penyekatnya harus kuat
Mempunyai kemungkinan beresonansi Beresonansi pada satu frekuensi pada banya frekuensi
Polarisasi gelombang elektromagnetik tergantung pada medan listriknya. Medan listrik sejajar dengan antena, sedangkan mendan magnetnya tegak lurus terhadapa antena. Perhatikan gambar 3.19. di bawah B E
Antena Pemancar Gb.3.19. Medan Listrik dan medan magnet di sekitar pemancar
Posisi antena penerima harus sejajar dengan arah medan magnet listrik (sejajar dengan antana pemancar) atau tegak lurus terhadapa arah medan magnet, agar dapat menangkap daya semaksimal mungkin dari pemancar. Jika antena pemancar terletak vertikal/tegak lurus maka polarisasi gelombang elektromagnetiknya ke arah vertikal. Pada antena vertikal pancaran kesegala penjuru sama kuat, sama jauh, dan daya sama besar. Jika antena pemancar teretak horisontal/mendatar, maka polarisasi gelombang elektromagnetiknya ke arah horosontal. Pada antena horisontal, pancaran terkuat adala pada garis yang tegak lurus terhadap sumbu antena. Perhatikan gambar 3.20. di bawah : Antena
(a)
Antena
(b)
Gb.3.20. Polarisasi pada antena vertikal dan horozontal
Kuat medan listrik, yaitu besar tegangan yang terinduksi pada penghantar sepanjang l meter, kedudukannya sejajar dengan medan listrik dan tegak lurus terhadap arah rambar. Alat untuk mengukur kuat medan listrik adalah field strength meter. Polarisasi antena pada suatu arah didefinisikan sebagai polarisasi gelombang yang diradiasikan bila antena pemancar, atau polarisasi gelombang datang yang menghasilkan daya terbesar pada terminal antena bila antena sebagai penerima (Balanis, 1982 : 48). Dengan catatan jika arah antena tidak ditentukan, maka polarisasi ditentukan dari polarisasi pada arah yang menghasilkan gain maksimum. Dimana polarisasi dari gelombang teradiasi merupakan sifat-sifat radiasi gelombang elektromagnetik yang menggambarkan perubahan arah dan besar relatif vektor medan listrik sebagai fungsi waktu. Jika vektor yang dilukiskan pada suatu titik sebagai fungsi waktu selalu terarah pada satu garis, medan ini dikatakan terpolarisasi linier. Bila jejak medan listrik berbentuk elip, maka medan dikatakan terpolarisasi elip. Suatu keadaan khusus dari polarisasi elips ialah polarisasi lingkaran dan polarisasi linier. Polarisasi gelombang secara umum ditunjukkan dalam gambar dibawah :
E
E arah rambatan
(a) Gb.3.21. Beberapa polarisasi gelombang (a) Polarisasi linier dilihat pada sumbu pancaran (b) Polarisasi linier dilihat pada arah rambatan
(b)
x
x
Ex E E
y
Ey
z
x y (a)
(b)
E
y
(c)
Gb.3.22. Bebarapa polarisasi gelombang (a) Polarisasi elips menurut arah rambatan (b) Polarisasi elips menurut sumbu pancaran (c) Polarisasi lingkaran
3.4.8
Fron to Back Ratio Nilai front to back antena yaitu merupakan perbandingan daya pada arah
pancar terbesar yang dikehendaki (mayor lobe). Nilai front to back ratio suatu antena dapat dilihat dari rumus berikut ini : F/B
=
Pm (dB) pl
F/B (dB) = Pm (dBm) – Pl (dBm) Dimana : F/B :
front to back ratio
Pm
:
daya puncak mayor lobe
Pl
:
daya puncak minor lobe
3.4.9
Penguatan (Gain) antena Penguatan didefinisikan sebagai 4p dikalikan dengan perbandingan dari
intensitas radiasi dengan daya total yang diterima antena. Dalam bentuk matematis dinyatakan :
G
4 U( Pin
)
Dimana : G (?, ) : gain (tanpa dimensi) U (?, ) : intensitas radiasi arah (?, ) (Watt/sudut ruang) Pin
: daya input total yang diterima antena (W)
Penguatan daya pada antena dapat ditentuka dari gain perbandingan daya yang dipancarkan atau diterima oleh antena yang diuji dengan daya yang dipancarkan atau diterima antena isotropik. Besarnya gain perbandingan tersebut adalah : G = 10 log 1,64
PU PR
Atau G = 2,15 + PU (dBm) – PR (dBm) (dB) Dimana G
: gain antena yang diuji
PU
: daya yang diterima antena uji
PR
: daya yang diterima antena referensi
3.4.10 Lebar Berkas Lebar berkas merupakan ukuran sudut cakupan pada daerah ruang angkasa yang merupakan parameter penting, karena satelit yang hanya terpisah 4 derajad atau kurang yang terletak lebih dari 22.300 mil jauhnya terlihat saling berdekatan ketika dipantau dari bumi. Sinyal dari satelit dikonsentrasikan membentuk sebuah cuping utama (main lobe) dan sinyal-sinyal yang tidak berhubungan membentuk cupingcuping sisi (side lobe) atau sinyal interferensi. Lebar berkas kemudian ditentukan sebagai lebar cuping utama dalam ukuran derajad. Antena yang baik mampunyai cuping utama yang lebih sempit. Untuk mengatasi adanya cuping-cuping sisi yang semakin besar karena radiasi yang terpantul dari sisi piringan dan daerah sekitarnya, dengan mengetahui rasio panjang fokus dan diameter. Rasio panjang fokus dan diameter (F/D) yang kecil menyebabkan piringan akan menangkap sinyal dari lingkungan sekitar dalam jumlah yang lebih kecil.
(a)
(b)
Gambar 3.23 Lebar Berkas (a) : cuping – cuping sisi (side lobe) (b) : cuping utama (mine lobe)
3.4.11 Derau Derau dideteksi bersamaan dengan sinyal yang diterima. Antena secara tidak sengaja akan mendeteksi derau yang masuk dari sumber-sumber derau alamiah maupun buatan. Sumber derau alamiah mampengaruhi transmisi gelombang mikro,
karena frekuensi secara buatan seperti motor elektris lampu pijar, dll terlalu rendah untuk dapat mempengaruhi transmisi gelomgang mikro.
3.4.12 Bandwidth Bandwidth didefinisikan sebagai lebar pita frekuensi yang digunakan oleh suatu sistem. Lebar pita antena dapat ditentukan oleh beberapa karakteristik yang memenuhi standart yang dispesifikasikan. Salah satu spesifikasi standart tersebut adalah VSWR. Nilai pembatasan VSWR ini bermacam-macam, untuk komunikasi gelombang mikro, VHF dan UHF pemancar besar VSWR dibatasi 1,1 sampai 1,3, untuk pemancar kecil dengan daya pancar < 100 watt VSWR dibatasi sampai 2 (Robert, 1986 :71) BW
fu
fl fc
x100% Hz
Sedangkan untuk antena yang mempunyai pita lebat, bandwidth adalah BW
fu Hz fl
Dimana : BW : lebar pita antena (Hz)
3.5
fu
: frekuensi atas pada nilai VSWR tertentu (Hz)
fl
: frekuensi bawah pada nilai VSWR tertentu (Hz)
fc
: frekuensi tengah (Hz)
PROPAGASI Gelombang teradiasi dari antenna transmitter merambat dalam beberapa arah
di udara. Sebenarnya perambatan gelombang tidak hanya dapat melalui udara, tetapi
dapat juga melalui bermacam-macam media fisik, misalnya kabel, tanah dan lain sebagainya. Karena secara geografis Indonesia adalah Negara yang wilayahnya sangat luas, maka secara pertimbangan dari segi ekonomis media udaralah yang paling tepat digunakan di Indonesia.
3.5.1
Propagasi gelombang tanah (Ground wave) Gelombang tanah adalah gelombang radio yang merambat mengikuti
permukaan bumi, yang biasanya berada dalam low frekuesi (LF) dan medium frekuensi (MF). Untuk frekuensi di atas frekuensi tersebut dapat menimbulkan penyerapan gelombang oleh permukaan bumi yang tidak teratur. Misalnya pada frekuensi 30 KHz, berarti panjang gelombangnya lebih dari 10.000 meter atau 6,2 mil. Pada frekuensi tersebut gelombang dapat dengan baik merambat. Sedangkan bila frekuensinya
3 MHz, panjang gelombangnya adalah 100 meter. Sehingga pada
frekuensi tersebut gelombang akan terhalang oleh gunung, bukit, gedung bertingkat dan sebagainya yang memiliki ketinggian yang lebih bersar dibandingkan panjang gelombang teradiasi, dan menyebabkan penyerapan ground wave yang besar.
Lengkung Bumi
Gb.3.24. Propagasi gelombang tanah
3.5.2
Propagasi garis pandang Propagasi secara garis pandang juga dikenal dengan Line Of Sight (LOS),
yaitu propagasi yang mempunyai keterbatasan dalam jarak pandang penglihatan. Jadi
ketinggian antena dan kelengkungan permukaan bumi merupakan faktor pembatas. Jarak jangkauannya sangat terbatas, kira-kira 30-50 mil per link, tergantung topologi dari permukaan buminya. Dalam praktek, jarak jangkauan sebenarnya adalah 4/3 dari perhitungan (k = 4/3), karena adanya faktor pembiasan oleh atmosfer bumi bagian bawah. Propagasi garis pandang, disebut dengan propagasi dengan gelombang langsung (direct wave), gelombang yang terpancar dari antena pemancar langsung beroperasi menuju antena penerima dan tidak merambat diatas permukaan tanah. Oleh karena itu tidak meresap pada permukaan bumi .Selain itu, gelombang jenis ini disebut juga dengan gelombang ruang (space wave), karena dapat menembus lapisan ionosfer dan beroperasi diruang angkasa. Propagasi garis pandang merupakan andalan sistem telekomunikasi masa kini dan yang akan datang, karena dapat menyediakan kanal informasi yang lebih besar dengan keandalan yang lebih tinggi, dan tidak dipengaruhi oleh fenomena perubahan alam seperti pada propagasi gelombang langit pada umumnya.
Lengkung Bumi
Gb.3.25. Propagasi Garis Pandang
Band frekuensi yang digunakan pada jenis propagasi ini sangat lebar, yaitu meliputi band VHF (30-300 MHz), UHF (0,3-3 GHz) dan EHF (30-300 GHZ), yang sering dikenal dengan band gelombang mikro (microwave). Aplikasi untuk pelayanan
komunikasi, antara lain ; untuk televisi, komunikasi data, komunikasi suara, radar, komunikasi satelit dan penelitian ruang angkasa.
3.5.3
Propagasi Troposfir Propagasi troposfir bisa dianggap sebagai propagasi gelombang langit.
Gelombang tidak ditujukan ke ionosfir, tetapi ditujukan ke troposfir. 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 jangkauan mencapai 400 km. Proses penghamburan (scattering) oleh lapisan troposfir yaitu dua antena pengarah diarahkan sedemikian rupa sehingga tembakan keduanya bertemu di troposfir. Sebagian besar energinya merambat lurus ke ruang angkasa. Frekuensi terbaik dan yang paling banyak digunakan adalah sekitar 0.9GHz, 2GHz dan 5GHz. Namun demikian besarnya gelombang yang diterima hanyalah seper seribu hingga seper satu juta dari daya yang dipancarkan. Disini jelas diperlukan daya pancar yang sangat besar, dan penerima yang sangat peka. Selain itu proses hamburan mengalami dua macam fading. Yang pertama fading yang disebabkan oleh transmisi dengan banyak lintasan yang bisa timbul beberapa kali dalam 1 menit. Yang kedua , fading yang disebabkan oleh perubahan atmosfir, tetapi lebih kecil dari yang pertama, yang mengakibatkan perubahan level/kuat gelombang yang diterima. Untuk mengurangi masalah fading ini, digunakan beberapa bentuk penganekaragaman penerimaan atau diversity reception. Diversity adalah suatu proses memancarkan dan atau menerima sejumlah gelombang pada saat yang bersamaan dan
kemudian menambah/menjumlahkan semuanya di penerima atau memilih salah satu yang terbaik. Beberapa jenis diversity adalah sebagai berikut : (1) Space diversity, yaitu memasang / menggunakan dua atau lebih antena dengan jarak tertentu. Sinyal yang terbaik yang akan diterima, akhirnya dipilih untuk kemudian diolah di penerima. (2) Frequency diversity, yaitu memtransmisikan sinyal informasi yang sama menggunakan dua buah frekuensi yang sedikit berbeda. Frekuansi yang berbeda
mengalami
fading
yang
berbeda
pula
sekalipun
dipancarkan/diterima dengan antena yang sama. Kemudian penerima memilih mana yang terbaik. (3) Angle diversity, yaitu mentransmisikan dengan dua atau lebih sudut yang berbeda sedikit. Hal ini akan menghasilkan dua atau lebih lintasan yang memiliki volume hamburan yang berbeda. Meskipun sistem propagasi radio dengan menggunakan hamburan lapisan ini memerlukan daya yang sangat besar dan perlunya diversity, penggunaan sistem ini telah tumbuh pesat sejak pemakaian pertamanya tahun 1955. Karena sistem ini memberikan jarak jangkau jauh lebih handal di daerah-daerah seperti padang pasir dan daerah pegunungan dan antar pulau. Jaringan ini digunakan untuk komunikasi suara dan data dalam militer dan komersial.
3.5.4
Propagasi Ionosfir Radiasi ultraviolet matahari menyebabkan ionisasi partikel udara menjadi ion
bebas. Ion positif, dan ion negatif di ketinggian antara 30 mil sampai 250 mil dari permukaan bumi. Lapisan tersebut lazim kita sebut dengan lapisan ionosfir.
Gelombang elektromagnetik yang masuk di daerah ini akan dibelokkan atau dibiaskan seperti sifat pembiasan gelombang cahaya yang memasuki media berbeda, seperti prisma atau lensa. Faktor yang mempengaruhi pembiasan gelombang antara lain frekuensi gelombang, kerapatan daerah ionisasi, dan sudut datang gelombang. Apabila ketiga faktor tersebut terpenuhi, gelombangakan dibiaskan kembali ke bumi secara sempurna. Propagasi yang memanfaatkan pantulan ionosfir ini disebut juga dengan propagasi sky wave, dan biasanya dalam band frekuensi tinggi (HF). ionosfir
Lengkung Bumi
Gb. 3.26. Propagasi Ionosfir
Pada gambar di atas, gelombang dibiaskan secara bertahap (tidak membentuk sudut sempurna) yang ditunjukkan dengan garis bias penuh. Lintasan gelombang sebelum mencapai lapisan ionisasi sama dengan lintasan yang ditempuh apabila gelombang dibiaskan oleh lapisan di atasnya (membentuk sudut sempurna). Ketinggian antara permukaan bumi dan lapisan ionisasi yang membentuk sudut bias sempurnya disebut virtual height. Ketinggian ini dapat dihitung dari waktu yang dibutuhkan gelombang RF untuk transmisi dari transmitter di bumi sampai kembali lagi ke bumi.
3.5.5
Faktor K Pengalaman menunjukkan bahwa lintasan propagasi berkas gelombang radio
selalu mengalami pembiasan/pembengkokan (curved) karena pengaruh refraksi (pembiasan) oleh atmosfir yang paling bawah. Keadaan ini, tergantun pada kondisi atmosfer pada suatu daerah, yang pada akhirnya bisa diketahui indeks refraksi atmosfer daerah itu. Karena adanya indeks refraksi yang berbeda-beda ini maka bisa diperkirakan kelengkungan lintasan propagasi di atas permukaan bumi. Akibatnya kalau dipandang bahwa propagasi gelombang langsung merupakan Line Of Sight, maka radius bumi seakan-akan berbeda dengan radius bumi sesungguhnya (actual earth radius). Sebagai gantinya, dalam penggambaran radius bumi dibuat radius ekuivalent (equivalent earth radius), dengan tujuan agar lintasan propagasi gelombang radio dapat digambarkan secara lurus.
BAB IV DAYA PANCAR ANTENA
4.1
Sistem Stasiun Pemancar TV Daya jangkau penerima (coverage area) merupakan suatu hal yang sangat
penting dalam proses sebuah penyiaran TV. Semakin luas jangkauan maka akan semakin bnyak orang yang dapat menyaksikan program siaran TV tersebut. Banyaknya pemirsa mempengaruhi rating pertelevisian. Bila rating baik maka akan semakin banyak perusahaan yang memasang iklan. Mengingat Indonesia adalah negara kepulauan, maka tidak mungkin semua daerah dapat dijangkau tanpa adanya stasiun-stasiun relay. Untuk memenuhi kebutuhan pasar maka TRANS TV membangun relay-relay yang ada di daerahdaerah.. Adapun dalam membangun stasiun pemancar ada beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain: 1. Topografi 2. Tinggi menara 3. LOS (Line Of Space) 4. Daya output pemancar Dengan pertimbangan – pertimbangan diatas maka Semarang adalah merupakan tempat ( daerah ) yang cocok untuk mendirikan suatu pemancar relay yaitu dipusatkan dibukit sari gombel. Karena digombel merupakan tempat tertinggi di Semarang.
4.1.1 Topografi Topografi merupakan peta lokasi yang di dalamnya terdapat kondisi tanah (ketingian tanah). Ketinggian tanah adalah hal yang fital dalam pembangunan stasiun pemancar. Penentuan letak tanah perlu dilihat daerah disekelilingnya, disarankan tidak ada kontur tanah yang saling menutupi. Karena letak stasiun pemancar ini membutuhkan suatu daerah yang bebas hambatan dalam sisi jarak pandang. Topografi berguna untuk menentukan daerah (lokasi) yang tepat yaitu daerah yang tinggi dan juga kondisi tanah yang stabil. Hal ini panting untuk keamanan bangunan (menara).
4.1.2 Tinggi Menara Tinggi menara juga sangat berpengaruh terhadap daya jangkau gelombang. Tinggi menara hubungannya adalah dengan LOS (Line of Sight) yang akan dibahas di subbab selanjutnya. Untuk stasiun relayTrans TV Semarang tinggi menara 130m yang mana terdiri atas tower yang tingginya 120m ditambah antena yang tingginya 10m.
4.1.3 LOS (Line Of Sight) LOS (Line Of Sight) adalah sebuah sisi pandang kasat mata yang sejauh mana tidak ada yang menghalangi (jarak pandang tanpa hambatan).
B ho A
d
x
C d’
o Gb. 4.1 Daerah Line of sight
Dimana : d
:
Jari – jari bumi
AB = ho :
Tinggi antena (m)
AC = X :
Batas jarak LOS
LOS (Line Of Sight) mempunyai keterbatasan pada jarak pandang penglihatan. Jadi ketinggian antena dan kelengkungan permukaan bumi merupakan faktor pembatas, kira-kira 30-50 mil per link, tergantung topologi dari permukaan bumi.
4.1.4 Daya Antena Daya pada antena sebesar 20 Kw. Daya per unit sudut ruang akan berubahubah tergantung pada arah mana pengukuran dilakukan, dan secara umum dapat dituliskan sebagai suatu fungsi dari koordinat sudut. Kemudian perolehan daya (power gain) dari antena didefinisikan sebagai perbandingan dari koordinat sudut
terhadap daya per unit sudut ruang yang dipancarkan oleh suatu radiator isotropis tanpa rugi Erat hubungannya dengan perolehan daya adalah perolehan terarah (directivity gain) dari antena. Directivity gain adalah perbandingan dari perolehan daya sebuah antenna terhadap daya rata-rata per unit sudut ruang yang dipancarkan oleh antenna yang sebenarnya. Daya rata-rata per unit sudut adalah perkalian antara afisiensi antena dengan daya masukan.
4.2
Karakteristik Antena karakteristik antena dibedakan menjadi 2 yaitu electrical karakteristik dan
performance karakteristik. 4.2.1 Electrical Karakteristik Pada electrical karakteristik terdiri dari : Broadcast band
:
Band IV/V
Broadcast range
:
470 - 860 MHz
Frekuensi operasi
:
CH 29 (534 – 540 MHz)
Polarisasi
:
Horisontal
Design power
:
1 x 25 kW
Power input maksimal :
21,8 kW
Impedansi
:
50 ohm
Return Loss
:
32 dB
Input Connector
:
2 x 3 – 1/8” EIA
4.2.2 Performance karakteristik Pada performance karakteristik terdiri dari : Frekuensi
4.3
:
535.25 MHz
Direktivitas Horisontal :
2.75 dB
Direktivitas Vertikal
:
12.21 dB
Internal Losses
:
- 0.10
Gain antena
:
14.86 dBd
Cable Loss
:
-1.23
Gain sistem
:
13.63 dBd
Power transmiter
:
25.00 kW
Power transmiter
:
43.98 dBW
ERP
:
57.61 dBW
ERP
:
576.69 kW
Perhitungan
panjang
antena
untuk
dapat
menerima
gelombang Trans TV Agar gelombang yang diterima oleh antena penerima maksimal maka antara antena
pemancar
dan
penerima
haruslah
sama
directivitas,
dan
panjang
gelombangnya. Panjang gelombang antena ditentukan oleh panjang fisik antena tersebut. Trans TV Semarang dalam pengiriman sinyalnya menggunakan frekuensi carrier sebesar 535,25 MHz. Misalnya antena tersebut menggunakan pipa aluminium yang mempunyai diameter 2 cm. Perhitungan panjang antenanya adalah sebagai berikut.
Panjang antena tanpa dipengaruhi faktor K ½ ?0 =
=
150 f 150 535,25
= 0,28 m = 28 cm Perhitungan faktor K K
=
½ 0 D
=
28 2
= 14 Dimana D
:
diameter pipa konduktor (Aluminium)
Untuk perbandingan sebesar 14 dalam gambar 3.15 diperoleh nilai K sekitar 0,94 Jadi
½ ? = 28 cm x 0,94 = 26.32 cm
Panajng antena ½ ? untuk frekuensi 535,25 MHz adalah 26,32 cm
4.4
ERP dan EIRP ERP (Effectif Radiated Power) adalah daya efektif yang dipancarkan. EIRP
(Effectif Isotropic Radiated Power) adalah daya efektif yang dipancarkan dibandingkan dengan antena isotropik. Sedangkan perhitungan untuk perhitungannnya sebagai berikut, jika diketahui : P (power)
: 20 kW (43 dBW)
G (gain)
: 14,86 dB
Cable loss
: 1,23 dB
Maka : ERP
= Power Transmiter + Gain – Cable loss = 43 + 14,86 - 1,23 = 56,63 dBW
EIRP = ERP + 2,14 dB = 56,63 + 2,14 = 58,77 dBW
4.5
Intensitas Medan Perumusan dasar pada perhitungan intensitas medan adalah bahwa gelombang
merambat pada media homogen dan sumber energinya didapat dari antena isotropis. Jadi untuk menghitung intensitas medan untuk empat titik sampel yang masingmasing : 1. Di pusat kota Semarang pada directivitas 00 dengan jarak 8,24 km. 2. Trangsan. Grobogan pada directivitas 920 dengan jarak 56,56 km 3. Ungaran. Semarang pada directivitas 1930 dengan jarak 9,6 km 4. Ngadirgo. Semarang pada directivitas 2780 dengan jarak 12,52 km Jika diketahui dari data : P (power)
: 20 kW
G (gain)
: 14,86 dB
HTx (tinggi pemancar) : 130 m HRx (tinggi penerima ) : 5 m
Fch (frekuensi)
: 535,25 MHz
Maka : =
C F
=
3.10 8 535,25.10 6
= 0,56 m
4.5.1 Perhitungan intensitas medan di Pusat kota Semarang : 4.5.1.1 Intensitas Medan : E =
E =
E =
8,8 G.P Htx.hrx .d 2 8,8 14,86.(20.10 3 )130.5 0,56.(8,24.10 3 ) 2
8,8 297200 .650 0,56.(67,8976.10 6 )
E = 0,08201 V/m E = 82,01 mV/m Maka : E 0 = 20 log E E 0 = 20 log 82,01 E 0 = 38,28 dBm Jadi intensitas medannya sebesar 28,29 dBm
4.5.1.2 Penerimaan daya pada Rx : Perhitungan Loss Space (LS) LS = 32,5 + 20 log dkm+ 20 log fMHz LS = 32,5 + 20 log 8.24 + 20 log 535,25 LS = 3,25 + 18,32 + 54,57 LS = 105,39 dB
Daya yang diterima Rx PR = PT + GT + GR – LS PR = 73 + 44,86 + 33 - 105,39 PR = 45,47 dBm
4.5.2 Perhitungan intensitas medan di Trangsan, Grobogan : 4.5.2.1 Intensitas Medan : E =
E =
E =
8,8 G.P Htx.hrx .d 2 8,8 14,86.(20.10 3 )130.5 0,56.(56,56.10 3 ) 2 8,8 297200 .650 0,56.(3,199.10 9 )
E = 0.00174 V/m E = 1,74 mV/m Maka : E 0 = 20 log E
E 0 = 20 log 1,74 E 0 = 4,81 dBm
4.5.2.2 Penerimaan daya pada Rx : Perhitungan Loss Space (LS) LS = 32,5 + 20 log dkm+ 20 log fMHz LS = 32,5 + 20 log 56,56 + 20 log 535,25 LS = 3,25 + 35,05 + 54,57 LS = 122,12 dB
Penerimaan daya pada Rx : PR = PT + GT + GR – LS PR = 73 + 44,86 + 33 - 122,12 PR = 28,74 dBm
4.5.3 Perhitungan intensitas medan di Ungaran, Semarang : 4.5.3.1 Intensitas Medan : E =
E =
E =
8,8 G.P Htx.hrx .d 2 8,8 14,86.(20.10 3 )130.5 0,56.(9,6.10 3 ) 2 8,8 297200 .650 0,56.(9.22.10 7 )
E = 0.06042 V/m
E = 60,42 mV/m Maka : E 0 = 20 log E E 0 = 20 log 60,42 E 0 = 35,62 dBm
4.5.3.2 Penerimaan daya pada Rx : Perhitungan Loss Space (LS) LS = 32,5 + 20 log dkm+ 20 log fMHz LS = 32,5 + 20 log 9,6 + 20 log 535,25 LS = 3,25 + 19,64 + 54,57 LS = 106,71 dB Penerimaan daya pada Rx : PR = PT + GT + GR – LS PR = 73 + 44,86 + 33 - 106,71 PR = 44,15 dBm
4.5.4 Perhitungan intensitas medan di Ngadirgo, Semarang : 4.5.4.1 Intensitas Medan : E =
E =
8,8 G.P Htx.hrx .d 2 8,8 14,86.(20.10 3 )130.5 0,56.(12,52.10 3 ) 2
E =
8,8 297200 .650 0,56.(1,57.10 8 )
E = 0.03552 V/m E = 35,52 mV/m Maka : E 0 = 20 log E E 0 = 20 log 35,52 E 0 = 31,01 dBm
4.5.4.2 Penerimaan daya pada Rx : LS = 32,5 + 20 log dkm+ 20 log fMHz LS = 32,5 + 20 log 12,52 + 20 log 535,25 LS = 3,25 + 21,95 + 54,57 LS = 109 dB
Penerimaan daya pada Rx (PR) : PR = PT + GT + GR – LS PR = 73 + 44,86 + 33 - 109 PR = 41,84 dBm
BAB V PENUTUP
5.1
KESIMPULAN Berdasarkan pembahasan diatas dapat disimpulkan beberapa hal. Kesimpulan
tersebut antara lain : 1. Stasiun pemancar Trans TV Semarang menggunakan pemancar NEC tipe PCU-1120SSP/1 yang mempunyai daya output sebesar 20 kW. 2. Sistem Modulasi video pada Exciter NEC PCU-1120SSP/1 adalah modulasi amplitudo negatif (AM - ), sedangkan untuk audio dengan modulasi frekuensi (FM). 3. Antena merupakan transduser yang menghubungkan antara pemancar dengan ruang bebas dan ruang bebas dengan penerima. Dalam hubungannya dengan stasiun relay, antena berfungsi untuk melontarkan gelombang terbimbing menjadi gelombang bebas yang akan ditangkap oleh antena penerima. 4. Dalam perancangan suatu antena, baberapa hal yang harus di perhatikan adalah : •
Bentuk (pola radiasi) yang diinginkan
•
Arah radiasi (directifitas) antena
•
Polarisasi yang dimiliki
•
Frekuensi kerja
•
Lebar band (bandwidth), dan
•
Impedansi input yang dimiliki.
5. Daya jangkau penerima merupakan elemen penting dalam proses sebuah penyiaran TV. Hal ini sangat berhubungan erat dengan rencana pembangunan stasiun pemancar TV. Adapun dalam membangun stasiun pemancar ada beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain: •
Topografi
•
Tinggi menara
•
LOS (Line Of Sight)
•
Daya output pemancar
6. Agar kualitas penerimaan sempurna, antara antena pemancar dan antena penerima haruslah bersesuaian (match), sehingga terjadi resonansi. Panjang antena harus disesuaikan, karena panjang antena hubungannya adalah panjang gelombang yang akan diterima. 7. Dalam pentransmisian gelombang, jenis propagasi yang digunakan adalah propagasi garis pandang (LOS). LOS adalah jenis propagasi yang dibatasi dengan jarak pandang kasat mata. Jadi ketinggian menara antena dan kelengkungan bumi merupakan faktor pembatas. 8. Hasil pengukuran intensitas medan di tiap titik sampel berbeda menurut jarak titik sampel dengan pemancar. Semakin jauh maka intensitas mendannya akan semakin kecil.
5.2
Saran 1. Diharapkan agar buku-buku referensi tentang pemancar diperbanyak. Sehingga akan dapat menunjang proses pembelajaran.
2. Agar di stasiun TRANS TV Semarang dibuat studio mini, sehingga apabila dari studio pusat ada kerusakan maka TRANS TV Semarang masih dapat mengudara. Atau pada tengah malam bila dari studio pusat sudah tidak ada siaran, maka Semarang dapat mengudara sendiri, sehingga akan dapat menambah inkam buat Semarang sendiri. 3. Proses monitoring agar dibuat secara otomatis atau dihubungkan dengan komputer. Jadi hanya dengan sekali menekan enter maka semua data sudah didapat dan tinggal dicetak (print).
