Praktikum Jaringan Nirkabel Kuliah ke-3:
Antena dan Propagasi Gelombang Radio
PROGRAM TEKNISI JARDIKNAS 1
Gelombang Elektromagnetik (e.m.)
Gelombang e.m., gelombang yang mempunyai sifat listrik dan magnet bersama-sama. Gelombang radio, bagian dari gelombang e.m. pada spektrum frekuensi radio. Transmisi gelombang e.m. di ruang adalah sebagai gelombang transversal. Gelombang dikarakterisasikan oleh frekuensi dan panjang gelombang:
v = fλ
v=kecepatan (m/dt), di ruang bebas v=c=3x108m/dt f=frekuensi (Hz) λ=panjang gelombang
2
Spektrum Frekuensi Gelombang e.m.
(Ron Schmitt, “Electromagnetic Explained”, Newness, 2002)
3
Penamaan pita frekuensi gelombang radio
(Olexa, “Implementing 802.11, 802.16, and 802.20 Wireless Networks”, Newness, 2005)
4
Contoh :
Sebuah pemancar radio AM dan FM masing-masing bekerja pada 600 kHz dan 90 MHz. Bekerja pada panjang gelombang berapakah kedua pemancar tersebut ? Jawab :
λ AM =
λFM =
c f AM
c f FM
=
=
3.108
600.10
3
3.108 90.10
6
= 500 m
= 3,33 m
5
Spektrum Frekuensi ~ ‘Wireless’ Komersial
(Andrea Goldsmith, “Wireless Communication”, Stanford University, 2004)
6
Antena Antena
Antena Gelombang Radio
Pemancar
Penerima
Antena, berfungsi sebagai radiator gelombang radio (antena pemancar) dan penerima gelombang radio (antena penerima) Antena mempunyai sifat ‘reciprocity’
7
Jenis Antena : Isotropis
Antena teoritis sebagai referensi, radiasi serba sama ke segala arah Pola radiasi, pola yang menggambarkan kekuatan radiasi antena pada arah horizontal dan/atau vertikal Pola radiasi antena isotropis : bola Gain, daya maksimum pada main lobe suatu antena nyata dibandingkan dengan daya yang diradiasikan oleh antena isotropis z
y
x
z
x
y
8
Jenis Antena : dipole, monopole
Ukuran antena sebanding dengan bagian panjang gelombang, misal dipole λ/2, monopole λ/4 λ/4
λ/2
Pola radiasi : ‘omnidirectional’
y
y
x
z
z
x
(Balanis, “Antenna Theory and Design”, Wiley,1997)
9
Jenis antena : ‘directive’
Yagi, horn, parabola
10
(Balanis, “Antenna Theory and Design”, Wiley,1997)
Propagasi Gelombang Radio
Di ruang bebas, redaman disebabkan oleh penyebaran energi yang diradiasikan oleh antena isotropis dan diterima oleh antena isotropis Tx, Pt
Rx, Pr
d
Pr =
2
λ ⎛ λ ⎞ = Pt ⎜ ⎟ 2 4π ⎝ 4πd ⎠ 4π d Pt
⎛ 4πd ⎞ L fs = ⎜ ⎟ ⎝ λ ⎠
2
2
11
Propagasi Gelombang Radio
Bila pada sisi pemancar dan penerima digunakan antena dengan gain G1 dan G2 : 2 λ ⎤ Rumus Friis : P = P G G ⎡ r t 1 2⎢ ⎥ ⎣ 4π d ⎦ Di medium sesungguhnya, propagasi gelombang radio dipengaruhi oleh : --pantulan --pembiasan --penghamburan --difraksi
Pantulan
Pembiasan
Penghamburan
Difraksi 12
Propagasi Gelombang Radio
Level sinyal di penerima karena adanya difraksi, hamburan dan pantulan yang menyebabkan shadowing dan lintasan jamak Pr/Pt (dB)
Redaman ruang bebas Redaman ruang bebas dan Shadowing Multipath, shadowing dan redaman ruang bebas
13
Lintasan Jamak
Gelombang radio dapat melalui beberapa lintasan yang berbeda antara pemancar dan penerima karena terjadinya pantulan, difraksi, dan hamburan.
LOS
Multipath
sinyal dari pemancar sinyal di penerima
Dispersi dalam domain waktu, menyebabkan interferensi antar simbol yang berdekatan (Inter Symbol Interference (ISI)) Sinyal-sinyal datang di penerima dengan fase yang berbeda-beda, menyebabkan distorsi 14
Diagram Kotak Pemancar, Penerima
15
decibell (dB) P1 (W)
P2 (W)
G =
P2 P1
GdB = 10 log( P2 / P1 )
dBW = 10log(P(W ) / 1(W )) dBm = 10log(P(mW) / 1(mW))
16
Link Budget
EIRPdB = Pt ,dBm + Gt ,dB Pr ,dBm = EIRPdB − L fs ,dB − Lother ,dB + Gr + FM
(FM=fade margin)
Parameter penerima : • Level sinyal minimum atau sensitivitas penerima (Prmin), • SNR, dan • Noise Figure (F) atau temperatur ekivalen noise (Te)
N = kT0 BF Te F = 1+ T0 17
Link budget, contoh link point to point dengan redaman hujan, availability link 99,9%
18
