Propagasi Gelombang Elektromagnetik
A. Pengantar
System komunikasi radio terrestrial adalah system komunikasi yang hanya menggunakan titik-titik di Bumi sebagai stasiun pemancar maupun penerima. Competitor utama system kounikasi radio terrestrial adalah system komunikasi satelit. System komunikasi satelit adalah system komunikasi yang menggunakan satelit sebagai media pemantul gelombang komunikasi yang ada di bumi sedemikian sehingga stasiun pemancar yang ada di bumi dapat mengirimkan gelombang komunikasi menuju stasiun penerima yang berada di belahan bumi lain. Kelebihan system radio terrestrial adalah waktu pengiriman data yang relative lebih cepat dibandingkan dengan system komunikasi satelit. Kekurangan dari system radio terrestrial adalah sangat terpengaruh oleh kondisi geografis dan bentuk permukaan bumi. Selain itu, di dalam system komunikasi radio terrestrial jarak antar hop dibatasi oleh suatu jarak tertentu, hal itu disebabkan oleh bentuk permukaan bumi yang melengkung. Namun kekurangan tersebut dapat mudah diatasi dengan melakukan perencanaan jaringan yang matang dan teliti. B. Model Kanal Propagasi
System komunikasi radio terrestrial sangat erat kaitannya dengan bentuk relief permukaan bumi. Sebagian besar permukaan bumi adalah tidak rata, ada lembah, ada bukit, ada pegunungan ada pula daerah yang ditutupi pohon. Berikut contoh model kanal propagasi: Daerah 1 adalah daerah dimana signal langsung lebih mendominasi. Prosentase signal langsung lebih besar daripada signal pantulan tanah. Daerah 2 adalah daerah dimana perbandingan antara signal langsung dan signal pantul relative sama. Daerah 3 adalah daerah yang tidak menerima signal langsung. Signal yang diterima pada daerah tersebut adalah signal hasil difraksi pepohonan.
Daerah 4 adalah daerah yang tidak menerima signal langsung. Signal yang diterima adalah signal hasil difraksi puncak bukit dan scattering dari lapisan ionosfer dan troposfer. Daerah 5 adalah daerah yang tidak menerima signal langsung. Signal yang diterima di daerah tersebut adalah signal hasil multiple diffraction. Dari contoh kasus di atas dapat disimpulkan bahwa komunikasi radio terrestrial sangat dipengaruhi oleh relief dan keadaan geografis permukaan bumi. C. Macam- macam propagasi gelombang
1. Free Space loss Dalam propagasi gelombang free space loss, diasumsikan ada satu signal langsung antara pengirim dan penerima. Propagasi gelombang free space loss hanya dapat terjadi ketika pengirim dan penerima dalam keadaan Line Of Sight (LOS). Yang dimaksud dengan kondisi LOS adalah keadaan dimana tidak ada obstacle di daerah Fressnel 1 diantara pengirim pen girim dan penerima. kondisi LOS adalah keadaan dimana tidak ada obstacle di daerah Fressnel 1 diantara pengirim dan penerima. Daerah fressnel 1 didefinisikan dengan formula: R 1 adalah daerah fressnel 1 (dalam m). d adalah jarak antara pengirim dan penerima (dalam Km). d1 adalah jarak antara pengirim dan penghalang (dalam Km). d2 adalah jarak antara penerima dan penghalang (dalam Km). f adalah frekuensi transmisi (dalam MHz). Pada kondisi LOS, redaman propagasi hanya di sebabkan oleh redaman free space. Redaman free space dapat dirumuskan sebagai berikut: 2. Reflection Pada kondisi ini, signal yang datang menuju penerima telah mengalami pantulan terhadap suatu object. Refleksi dapat terjadi jika signal mengenai obyek yang memiliki dimensi lebih besar dari panjang gelombang signal tersebut. Pantulan tersebut menyebabkan perubahan fasa dan d an menimbulkan delay. 3. Diffraction Difraksi terjadi ketika signal melewati suatu obyek yang mempunyai bentuk yang tajam t ajam sehingga seolah-olah menghasilkan sumber sekunder. Contoh peristiwa difraksi adalah ketika gelombang mengenai puncak bukit atau atap rumah.
Redaman difraksi dapat diperoleh dengan mencari nilai v sesuai kondisi yang terjadi. Setelah itu, hitung nilai redaman sesuai dengan nilai v yang diperoleh. 4. Scattering Scattering terjadi ketika signal melewati suatu obyek yang kasar atau memiliki mempunyai bentuk yang tajam. Peristiwa scattering menyebabkan dihamburkan dan terpecah-pecah menjadi beberapa signal. Hal itu menyebabkan level daya signal menjadi lebih kecil. D. Jenis-jenis hubungan komunikasi
Komunikasi yang terjadi antara pengirim dan penerima dalam system komunikasi radio terrestrial dapat dibedakan berdasarkan perambatan gelombangnya. 1. Gelombang ruang Dalam hubungan tersebut, penerima memperoleh gabungan antara signal langsung dan signal hasil pantulan. 2. Hubungan difraksi Hubungan difraksi digunakan jika ada obstacle yang sangat tinggi sedemikian sehingga tidak mungkin lagi menambah tinggi antena. Hubungan difraksi dilakukan dengan memanfaatkan difraksi penghalang karena difraksi oleh penghalang dapat menimbulkan sumber gelombang sekunder. 3. Hamburan troposferic Hamburan troposferic memiliki karakteristik yang mirip dengan hubungan difraksi.
Hamburan
troposferic
memanfaatkan
lapisan
troposfer
untuk
menghamburkan gelombang sedemikian sehingga gelombang yang dipancarkan dapat diterima oleh stasiun yang mempunyai jarak cukup jauh atau terhalang obstacle. 4. Gelombang langit Gelombang langit adalah hubungan komunikasi dengan memanfaatkan lapisan
ionosfer
untuk
memantulkan
gelombang
agar
gelombang
yang
dipancarkan dapat diterima oleh stasiun yang berada di belahan bumi lain. Contoh penggunaan hubungan komunikasi gelombang langit adalah radio BBC. 5. Gelombang permukaan
Gelombang permukaan adalah hubungan komunikasi yang memanfaatkan permukaan bumi sebagai media propagasi. Hubungan komunikasi ini hanya digunakan untuk frekuensi rendah (kurang dari 3MHz). Hubungan komunikasi gelombang permukaan digunakan untuk siaran AM maupun untuk keperluan navigasi. 6. Gelombang ruang bebas Dalam hubungan ini, penerima diasumsikan hanya menerima satu gelombang langsung.
Propagasi Gelombang Elektromagnetik
Propagasi merupakan perilaku gelombang elektromagnetik ketika dipancarkan oleh transmiter, gelombang tersebut akan mengalami beberapa perlakuan berikut ini sebelum dapat diterima receiver :
Absorsi / Penyerapan Pada saat gelombang elektromagnetik menabrak sesuatu (suatu material), biasanya gelombang akan menjadi lebih lemah atau teredam. Berbanyak daya yang hilang akan sangat tergantung pada frekuensi yang digunakan dan tentunya material yang di tabrak. Kaca jendela bening transparan terhadap cahaya, sedang kaca rayband akan mengurangi intensitas cahaya yang masuk dan juga radiasi ultraviolet. Seringkali, koefisien absorsi digunakan untuk menjelaskan efek m aterial terhadap radiasi. Untuk gelombang mikro (microwave), ada dua (2) material utama yang menjadi penyerap, yaitu, ● Metal. Elektron bergerak bebas di m etal, da n siap untuk berayun oleh karenanya akan menyerap
energy dari gelombang yang lewat. ● Air. Gelombang mikro akan menyebabkan molekul air bergetar, yang pada proses-nya akan
mengambil sebagian energi gelombang. Untuk kepentingan pembuatan jaringan nirkabel secara praktis, kita akan melihat metal dan air sebagai penyerap gelombang yang baik. Kita tidak mungkin dapat menembus mereka. Walaupun kalau ada lapisan air yang tipis sebagian dari daya gelombang akan dapat menembus. Lapisan air merupakan penghalang gelombang mikro, kira-kira sama dengan tembok pada cahaya. Jika kita berbicara tentang air, kita harus ingat bahwa air mempunyai banyak bentuk: hujan, kabut, awan, dan banyak lagi yang harus di lalui oleh sambungan radio. Air mempunyai banyak dampak yang besar, dan dalam banyak kesempatan perubahan cuaca sangat mungkin untuk membuat sambungan radio menjadi putus. Ada material lain yang mempunyai efek yang lebih kompleks terhadap penyerapan gelombang radio. Untuk pohon dan kayu, banyaknya penyerapan sangat tergantung pada jumlah air yang ada padanya. Kayu tua yang mati dan kering relatif transparan bagi gelombang mikro, sementara kayu masih masih segar dan basah biasanya akan menyerap cukup besar gelombang mikro. Plastik dan materil yang sejenis pada umumnya tidak menyerap banyak energy radio t api tergantung
dari frekuensi dan tipe material. Sebelum kita menggunakan komponen dari plastik, misalnya, untuk memproteksi peralatan radio maupun antenna dari cuaca, sebaiknya kita ukur lebih dulu apakah material plastik yang kita gunakan akan menyerap gelombang radio sekitar frekuensi 2.4GHz. Cara paling sederhana untuk mengukur penyerapan sinyal 2.4GHz di plastik adalah dengan meletakan contoh plastik yang akan kita gunakan di oven microwave selama beberapa menit. Jika platik tersebut panas, berarti plastik tersebut menyerap energy microwave dan sebaiknya jangan digunakan untuk membuat proteksi anti cuaca untuk peralatan antenna & radio. Terakhir, ada baiknya kita membicarakan tentang diri kita sendiri: manusia, dan tentunya juga hewan, yang sebagian besar mengandung air. Untuk jaringan nir kabel, manusia akan dilihat sebagai sebuah kantong yang besar berisi air, yang akan menyerap gelombang mikro c ukup kuat. Mengarahkan sebuah akses point di kantor sehingga sinyal harus menembus banyak orang adalah kesalahan fatal dalam merancang jaringan di sebuah gedung perkantoran. Hal yang sama juga berlaku untuk hotspot, instalasi di cafe, perpustakaan maupun di instalasi luar ruangan.
Refleksi / Pantulan Seperti hal-nya cahaya, gelombang radio juga akan terpantul jika gelombang tersebut bersentuhan dengan material yang cocok untuk itu. Untuk gelombang radio, sumber utama dari pantulan adalah metal dan permukaan air. Aturan terjadinya pantulan cukup sederhana, sudut masuknya gelombang ke permukaan akan sama dengan sudut sinyal di pantulkan. Perlu di perhatian bahwa dalam pandangan gelombang radio sebuah terali besi atau sekumpulan tiang besi yang rapat sama dengan sebuah permukaan yang padat, selama jarak antar tiang lebih kecil dari panjang gelombang radionya. Pada frekuensi 2.4GHz, metal grid dengan jarak satu cm akan berfungsi sama dengan panel metal. Walaupun aturan refleksi sangat sederhana, segala sesuatu akan menjadi sangat kompleks jika kita bayangkan interior kantor dengan banyak sekali objek metal yang kecil dengan bentuk yang sangat kompleks. Hal yang sama juga terjadi di situasi pinggiran kota: perhatikan sekeliling anda di lingkungan kota coba untuk melihat semua objek metal yang ada. Hal ini yang menyebabkan terjadinya efek multipath, sinyal yang mencapai tujuan melalui jalur yang berbeda-beda, dan tentunya waktu yang berbeda-beda, yang mempunyai peranan yang sangat penting dalam jaringan nirkabel. Permukaan air, dengan gelombang dan riak yang berubah setiap waktu, akan menyebabkan pantulan dari objek akan menjadi sulit untuk di hitung dan di perkirakan secara tepat.
Kita juga harus menambahkan bahwa polarisasi gelombang juga ada efek-nya: gelombang dengan polarisasi yang berbeda pada umumnya akan di pantulkan secara berbeda. Kata dapat menggunakan refleksi untuk memperoleh keuntungan dalam membangun antena: misalnya kami menempatkan parabola besar di belakang radio pemancar / penerima yang kita gunakan untuk mengumpulkan dan membundel sinyal radio menuju t itik yang kecil.
Difraksi Difraksi akan tampak seperti pembelokan dari gelombang pada saat menabrak sebuah objek. Hal ini merupakan efek dari “gelombang akan mengitari pojokan”.
Bayangkan sebuah gelombang di air merambat dalam barisan gelombang yang lurus, seperti barisan gelombang yang sering kita lihat di pantai. Bayangkan jika kita meletakan penghalang benda padat, misalnya pagar kayu yang rapat, yang menghalangi pergerakan gelobang. Jika kita memotong pagar tersebut, dan membuat bukaan sempit di pagar, seperti sebuah pintu yang kecil. Dari bukaan tersebut, sebuah gelombang sirkular akan di mulai, dan akan merambat ke berbagai tempat yang tidak garis lurus dari pembukaan yang kita buat, tapi juga ke lokasi-lokasi yang ada di samping pembukaan. Jika kita melihat barisan gelombang – yang mungkin saja berupa gelombang elektromagnetik – sebagai sinar yang lurus, akan susah untuk menerangkan bagaimana caranya mencapai titik-titik yang tersembunyi di balik penghalang. Dengan model barisan gelombang, maka fenomena ini menjadi masuk akal.
Prinsip Huygens memberikan sebuah model untuk mengerti perilaku i ni. Bayangkan pada saat tertentu, semua titik di barisan gelombang menjadi titik awal dari gelombang kecil yang menyebar.
Ide ini kemudian di kembangkan oleh Fresnel, apakah hal ini cukup untuk menjelaskan fenomena yang terjadi memang masih menjadi perdebatan. Akan tetapi untuk kebutuhan kita, model Huygens dapat menjelaskan effek yang terjadi dengan cukup baik.
Melalui kemampuan untuk difrasi, gelombang akan “membelok” melewati pojokan atau melalui pembukaan kecil yang ada di penghalang. Untuk
panjang gelombang cahaya biasanya terlalu kecil untuk manusia untuk melihat efek ini secara langsung. Pada gelombang mikro, dimana panjang gelombangnya beberapa centimeter, akan menampakan efek difraksi saat gelombang menabrak tembok, puncak gunung, dan berbagai halangan lainnya. Tampaknya seperti penghalang akan menyebabkan gelombang mengubah arah nya dan mengitari sisi / pojokan penghalang.
Perlu di catat bahwa difraksi akan membebani daya, energy dari gelombang yang terdifraksi akan sangat jauh lebih kecil dari barisan gelombang asal-nya. Pada aplikasi yang sangat spesifik, kita dapat mengambil keuntungan dari difraksi untuk mengatasi hambatan.
Interferensi Jika kita bekerja dengan gelombang, satu tambah satu belum tentu sama dengan dua. Hasilnya kadang-kadang bisa saja jadi nol.
Untuk dapat mengerti apa yang di maksud,
bayangkan jika kita menggambar dua (2) gelombang sinus dan menjumlahkan amplitidanya. Pada saat saat puncak bertemu dengan puncak, maka kita akan memperoleh hasil yang maksimum (1 + 1 = 2). Hal ini disebut interferensi konstruktif. Akan tetapi, jika puncak bertemu dengan lembah, kita akan memperoleh penghilangan dari sinyal ((1 + (-)1 = 0) – interferensi destruktif. Kita sebetulnya dapat dengan mudah mencoba hal ini pada gelombang di air dan dua buah tongkat kecil untuk membuat gelombang melingkar – kita akan melihat bahwa pada tempat dimana dua gelombang bertemu, akan ada tempat yang mempunyai puncak gelombang yang tinggi sementara di beberapa tempat lainya hampir rata dan datar. Agar seluruh barisan gelombang menjumlah atau meniadakan satu sama lain secara sempurna, ki ta harus mempunyai dua gelombang yang mempunyai panjang g elombang dan hubungan fasa yang tetap. Hal ini berarti jarak puncak gelombang yang satu dengan puncak gelombang yang lain tetap. Dalam teknologi wireless, istilah interferensi biasanya digunakan untuk hal yang lebih luas, untuk gangguan dari sumber RF (Radio Frekuensi), seperti, dari kanal tetangga. Oleh karenanya, seorang wireless networker jika berbicara tentang interferensi biasanya mereka membicarakan berbagai gangguan oleh jaringan lain, atau sumber gelombang mikro lainnya. Interferensi merupakan salah satu kesulitan utama pada saat membangun sambungan wireless, terutama di lingkungan perkotaan atau ruangan yang tertutup, seperti, ruang seminar atau konferensi dimana banyak jaringan akan saling berkompetisi untuk menggunakan spektrum frekuensi yang ada. Pada saat gelombang dengan amplituda yang sama tapi berbeda fasa saling bersilangan, gelombang akan salaing menghilangkan dan tidak akan ada sinyal yang di terima. Sering kali, gelombang akan bergabung satu sama lain membentuk gelombang bersama yang tidak berarti apa-apa sehingga tidak dapat digunakan untuk komunikasi. Teknik modulasi dan menggunakan banyak kanal akan menolong dengan masalah interferensi, tapi tidak dapat menghilangkan sama sekali.
Propagasi Gelombang Radio - Propagasi adalah rambatan gelombang microwave melalui udara dari antena pemancar ke antena penerima yang jaraknya bisa mencapai ribuan kilometer. Media perambatan atau biasa juga disebut saluran transmisi gelombang dapat berupa fisik yaitu sepasang kawat konduktor, kabel koaksial dan berupa non fisik yaitu gelombang radio atau sinar laser. Di bawah ini merupakan gambaran singkat tentang Propagasi Gelombang (J, Herman, 1986: 1.4).
Gambar 1. Propagasi Gelombang Propagasi terdiri dari 3 metode yaitu: - Propagasi Gelombang Ground (Ground Wave Propagation) Karakteristiknya: - Frekuensinya dibawah 2MHz - Muka gelombang yang melambat dikarenakan arus EM - Di induksikan ke bumi (miring ke bawah) - Mengalami difraksi dan penyebaran dari atmosfir - Propagasi Gelombang Udara (Sky Wave Propagation) Aplikasi ini biasanya digunakan untuk aplikasi radio amatir. Karakteristiknya: - Frekuensinya 2 – 30 MHz - Transmisi sinyal dibiaskan oleh ionosfir dipantulkan ke bumi - Pantulan mengakibatkab sinyal diambil ribuan kilometer dari transmisi Propagasi terdiri dari 3 metode yaitu: - Propagasi Gelombang Ground (Ground Wave Propagation) Karakteristiknya: - Frekuensinya dibawah 2MHz - Muka gelombang yang melambat dikarenakan arus EM - Di induksikan ke bumi (miring ke bawah) - Mengalami difraksi dan penyebaran dari atmosfir - Propagasi Gelombang Udara (Sky Wave Propagation) Aplikasi ini biasanya digunakan untuk aplikasi radio amatir. Karakteristiknya: - Frekuensinya 2 – 30 MHz
- Transmisi sinyal dibiaskan oleh ionosfir dipantulkan ke bumi - Pantulan mengakibatkab sinyal diambil ribuan kilometer dari transmisi
1.2 Gelombang Radio dan Spektrum Elektromagnetik Gelombang radio termasuk keluarga radiasi elektromagnetik meliputi infra merah (radiasi panas), cahaya tampak (visible light ), ultraviolet, sinar-X, dan bahkan panjang gelombang Gamma yang lebih pendek dan sinar kosmik. Gelombang elektromagnetik berasal dari interaksi antara medan listrik dan medan magnet seperti pada Gambar 2 (Reed, 2004: 20.1).
Gambar 2. Medan listrik dan magnet pada gelombang elektromagnetik Pembagian spektrum gelombang elektromagnetik dapat di lihat pada Gambar 3 berikut ini.
Gambar 3. Spektrum elektromagnetik
Menurut John (1988: 8-10) Nilai panjang gelombang λ berhubungan dengan frekuensi f dan kecepatan gelombang v , dimana kecepatan gelombang bergantung pada media. D alam kasus ini medianya adalah ruang bebas ( free space/vacuum).
λ= v / f dimana : v= c (ruang bebas)= 3 x 108 m s-1 Pada Gambar 4 ditunjukkan hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi pada v = c. Banyak jenis frekuensi yang ada seperti Gambar 3 diatas. Berikut ini adalah daftar frekuensi yang lebih rinci dalam tabel 1.
Gambar 4. Panjang gelombang berbanding frekuensi untuk v = c
Bandwith 1.3
Bandwith adalah ukuran dari sebuah wilayah / lebar / daerah frkuensi. Jika lebar frekuensi yang digunakan oleh sebuah alat adalah 2.40 GHz sampai 2.48 GHz maka bandwith yang digunkan adalah 0.08 GHz. Semakin besar bandwith yang digunakan akan berdampak pada semakin cepat atau besar jumlah data yang dapat dikirimkan didalamnya, dengan ilustrasi semakin lebar tempat yang tersedia di ruang frekuensi, semakin banyak data dapt kita masukkan pada sebuah waktu.
1.4 Frekuensi dan Kanal
Pembagian spectrum menjadi potongan-potongan kecil yang terdistribusi pada band sebagai satuan kanal
Gambar: Kanal dan Frekuensi Tengah untuk 802.11b
1.5 Perilaku Gelombang Radio
Ada beberapa aturan yang dapat digunakan dalam merencanakan instalasi jaringan nirkabel, yaitu :
Semakin panjang gelombang, semakin jauh gelombang radio merambat. Untuk daya pancar yang sama, gelombang dengan panjang gelombang yang lebih panjang cendrung untuk dapat menjalar lebih jauh daripada gelombang dengan panjang gelombang pendek. Efek ini kadang kala terlhat di radio FM, jika di bandingkan jarak pancar pemancar FM diwilayah 88 MHz dengan wilayah 108 MHz. Semakin panjang gelombang, semakin mudah gelombang melalui atau mengitari penghalang. Sebagai contoh, radio FM (88-108 MHz) dapat menembus bangunan atau berbagai halangan dengan lebih mudah. Sementara yang gelombangnya lebih pendek, seperti handphone GSM yang bekerja pada 900 MHz atau 1800 MHz akan lebih sukar untuk menembus bangunan. Memang efek ini sebagian karena perbedaan daya pancar yang digunakan di radio FM dengan GSM, tapi juga sebagian karena pendeknya panjang gelombang di sinyal GSM. Semakin pendek panjang gelombang, semakin banyak data yang dapat dikirim. Semakin cepat gelombang berayun atau bergetar, semakin banyak informasi yang dapat dibawa setiap getaran atau ayunan digunakan untuk mengirimkan bit
digital ’0′ atau ’1′, ‘ya’ atau ‘tidak’. Ada sebuah prinsip yang dapat dilihat di semua jenis gelombang dan amat sangat berguna untuk mengerti proses perambatan gelombang radio. Prinsip tersebut dikenal sebagai Prinsip Huygens, yang diambil dari nama Christiaan Huygens, seorang matematikawan, fisikawan dan astronomer Belanda 1629-1695.
“Prinsip Huygens adalah metoda a nalisis yang digunakan untuk masalah perambatan atau propagasi gelombang dibatasan medan jauh (far field). Prinsip Huygens memahami bahwa setiap titik dalam gelombang berjalan adalah pusat dari perubahan yang baru dan sumber dari gelombang yang lain, dan g elombang berjalan secara umum dapat dilihat sebagai penjumlahan dari gelombang yang muncul pada media yang bergerak. Cara pandang perambatan atau propagasi gelombang yang demikian sangat membantu dalam memahami berbagai fenomena gelombang lainnya, seperti difraksi.”
Prinsip ini membantu untuk mengerti difraksi maupun zone Fresnel yang dibutuhkan untuk line of sight (LOS) maupun kenyataan bahwa kadang-kadang kita dapat mengatasi wilayah tidak line of sight.
1.6 Absorsi / Penyerapan
Pada saat gelombang elektromagnetik menabrak sesuatu material, biasanya gelombang akan menjadi lemah atau teredam. Banyak daya yang hilang akan sangat tergantung pada frekuensi yang digunakan dan tentunya material yang ditabrak. Untuk gelombang microwave, ada dua material utama yang menjadi penyerap, yaitu :
Metal Elektron bergerak bebas di metal dan siap untuk berayun oleh karenanya akan menyerap energy dari gelombang yang lewat.
Air Gelombang microwave akan menyebabkan molekul air bergetar, yang pada prosesnya akan mengambil sebagian energi gelombang.
Untuk kepentingan pembuatan jaringan nirkabel secara praktis, kita akan melihat metal dan air sebagai penyerap gelombang yang baik. Lapisan air merupakan penghalang gelombang microwave, kira-kira sama dengan tembok pada cahaya. Air mempunyai banyak dampak yang besar dan dalam banyak kesempatan perubahan cuaca sangat mungkin untuk membuat sambungan jaringan nirkabel menjadi putus.
Ada material lain yang mempunyai efek yang lebih kompleks terhadap penyerapan gelombang radio, yaitu pohon dan kayu. Banyaknya penyerapan sangat tergantung pada jumlah air yang ada pada material yamg terkena gelombang microwave.
1.7 Refleksi / Pantulan
Gelombang radio juga akan terpantul jika gelombang tersebut bersentuhan dengan material yang cocok untuk itu. Untuk gelombang radio, sumber utama dari pantulan adalah metal dan permukaan air. Aturan terjadinya pantulan cukup sederhana, sudut masuknya gelombang ke permukaan akan sama dengan sudut sinyal di pantulkan. Dalam pandangan gelombang radio sebuah terali besi atau sekumpulan tiang besi yang rapat sama dengan sebuah permukaan yang padat, selama jarak antar tiang lebih kecil dari panjang gelombang radio-nya.
Gambar: Pantulan dari gelombang radio.
Sudut masuk gelombang akan sama dengan sudut dari pantulan. Sebuah bentuk parabolik akan menggunakan efek ini untuk mengkonsentrasikan gelombang radio yang tersebar dipermukaannya menuju satu tujuan.
1.8 Difraksi
Difraksi adalah lenturan yaitu peristiwa pematahan gelombang oleh celah sempit sebagai penghalang. Difraksi dapat membuat sinyal radio mampu merambat melalui kelengkungan bumi, melewati horizon dan merambat dibelakang halangan. Difraksi akan tampak seperti pembelokan dari gelombang pada saat menabrak sebuah objek, hal ini merupakan efek dari sifat gelombang. Jika kita melihat barisan gelombang yang mungkin saja berupa gelombang elektromagnetik seperti sinar yang lurus, akan susah untuk menerangkan bagaimana caranya mencapai titik-titik yang tersembunyi dibalik penghalang. Dengan model barisan gelombang maka fenomena ini menjadi masuk akal.
Gambar: Difraksi melalui celah sempit
Prinsip Huygens memberikan sebuah model untuk mengerti prilaku ini. Pada gelombang microwave, dimana panjang gelombangnya beberapa centimeter, akan menampakan efek difraksi saat gelombang menabrak tembok, puncak gunung, dan berbagai halangan lainnya. Efek ini akan tampak seperti penghalang akan menyebabkan gelombang mengubah arahnya dan mengitari sisi atau pojokan penghalang.
Gambar: Difraksi Melalui Puncak Gunung
Pada dasarnya efek difraksi akan membebani daya, energy dari gelombang yang terdifraksi akan sangat jauh lebih kecil dari barisan gelombangnya.
1.9 Interferensi
Untuk memahami sebuah gelombang, satu tambah satu belum tentu sama dengan dua. Hasilnya kadang-kadang bisa saja menjadi nol.
Gambar: Interferensi Konstruktif dan Destruktif
Untuk pemahaman dari gambar diatas, bayangkan jika kita menggambar dua (2) gelombang sinus dan menjumlahkan amplitudanya. Pada saat puncak bertemu dengan puncak, maka kita akan memperoleh hasil yang maksimum (1+1=2). Hal ini disebut interferensi konstruktif. Akan tetapi jika puncak bertemu dengan lembah, maka hasil yang diperoleh adalah penghilangan dari sinyal ((1+(-)1=0). Hal ini disebut interferensi destruktif.
Dalam teknologi jaringan nirkabel, istilah interferensi biasanya digunakan untuk hal yang lebih luas, untuk gangguan dari sumber radio frekuensi seprti dari kanal tetangga. Jadi interferensi dalam jaringan nirkabel adalah sebuah gangguan yang dapat menggangu kualitas sinyal.
2.0 Daya
Gelombang elektromagnetik akan membawa energy pada saat tekena panas matahari. Jumlah energy yang di terima pada satu waktu tertentu di sebut daya. 1.3 Polarisasi Gelombang Elektromagnetik J, Herman (1986: 1.43) menyatakan polarisasi gelombang didefinisikan sebagai sifat gelombang elektromagnetik yang menjelaskan arah dan amplitudo vektor kuat medan magnet sebagai fungsi waktu. Ada tiga macam polarisasi gelombang yaitu polarisasi linier, polarisasi lingkaran, dan polarisasi eliptis.
Gambar 5. Polarisasi gelombang elektromagnetik
2. Gelombang Ruang Bebas (Free Space)
2.1 Pembiasan (Refraction) oleh Atmosfir Bumi Pada atmosfir bumi terjadi pembiasan Gelombang sekitar 18 km dari permukaan bumi di daerah khatulistiwa dan sampai sekitar 8 dan 11 km di daerah kutub selatan dan utara. Untuk itu radius bumi diubah disesuaikan demikian hingga kelengkungan relatif antara gelombang dan bumi tetap seperti yang ditunjukkan Gambar 6 Radius kelengkungan bumi yang telah disesuaikan dengan perbandingan antara radius efektif bumi dan radius bumi yang sesungguhnya disebut dengan faktor K. Pada kondisi atmosfir normal, dalam perhitungan radius bumi ekuivalen biasanya digunakan K = 4/3 (J, Herman, 1986: 3.2).
Gambar 6. Radius efektif bumi
Gambar 7. Profil lintasan ( path profile) dengan faktor K = 4/3
2.2 Propagasi Line of Sight (LOS) Propagasi gelombang pada frekuensi diatas 3 0 MHz memanfaatkan gelombang langsung dan gelombang pantul oleh permukaan bumi. Pada Gambar 8 berikut ini adalah gambaran dari propagasi Line of Sight (LOS).
Gambar 8. Daerah Freshnel di sekitar lintasan langsung Pada propagasi LOS terdapat daerah yang harus dan wajib terhindar dari halangan, daerah itu disebut dengan daerah fresnel (fresnel zone). Seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini.
Gambar 9. Pemetaan daerah-daerah Freshnel Berdasarkan Gambar 9 dan keterangan di atas, F 1 disebut sebagai radius daerah Freshnel pertama, yang dirumuskan dengan (Aswoyo, 2006: 101) :
2.3 Redaman pada ruang bebas (free space loss) Redaman LOS berharga rata-rata sama dengan redaman ruang bebas. Dalam perhitungan redaman lintasan dianggap tetap sehingga untuk LOS adalah (J, Herman, 1986: 3.29): L p = 32,5 + 20 log d (km) + 20 log f (MHz) (2.5)
3. Difraksi (Diffraction) dan Hamburan ( Scattering) 3.1 Difraksi oleh Penghalang (Knife Edge Diffraction) Difraksi adalah kemampuan gelombang untuk berbelok setelah mengalami benturan dengan penghalang. J, Herman (1986: 4.5) menyatakan difraksi oleh bukit, pohon, bangunan dan lain-lain sulit sekali dihitung, akan tetapi perkiraan redamannya dapat diperoleh dengan mengingat hargaharga ekstrim yang disebabkan oleh difraksi rintangan tajam yang menyerap sempurna ( Knife Edge Diffraction).
Gambar 10. Difraksi pada penghalang
3.2 Hamburan oleh Troposfir (Troposphere Scatter ) Sistem komunikasi radio yang mengunakan sifat hamburan gelombang elektromagnetik oleh partikel-partikel troposfir yang disebut sistem tropo atau thin line troposcattering system. Jaraknya berkisar 200 – 800 km dan frekuensi yang dipakai yaitu 300 – 30.000 MHz berada di daerah UHF dan SHF (J, Herman,1986: 4.11). Pada Gambar 11, adalah mekanisme troposcattering.
Gambar 11. Mekanisme hambuiran oleh troposfir.
4. Gelombang Langit (Sky Wave) 4.1 Ionosfir Ionosfir tersusun dari 3 (tiga) lapisan , mulai dari yang terbawah yang disebut dengan lapisan D, E dan F. Sedangkan lapisan F dibagi menjadi dua, yaitu lapisan F1 dan F2 (yang lebih atas), seperti Gambar 12.
Gambar 12. Lapisan ionosfir Untuk lebih jelasnya tentang fenomena masing-masing lapisan pada ionosfir klik tombol nama-nama lapisan ionosfir. 1. Lapisan D terletak sekitar 40 km – 90 km. Ionisasi di lapisan D sangat rendah, karena lapisan ini adalah daerah yang paling jauh dari matahari. Lapisan ini mampu membiaskan gelombang-gelombang yang berfrekuensi rendah. Frekuensi-frekuensi yang tinggi, terus dilewatkan tetapi mengalami redaman. Setelah matahari terbenam, lapisan ini segera menghilang karena ion-ionnya dengan cepat bergabung kembali menjadi mo lekul-molekul. 2. Lapisan E terletak sekitar 90 km – 150 km. Lapisan ini, dikenal juga dengan lapisan Kenelly – Heaviside, karena orang-orang inilah yang pertama kali menyebutkan keberadaan lapisan E ini. Setelah matahari terbenam, pada lapisan ini juga terjadi penggabungan ion-ion menjadi molekul-molekul, tetapi kecepatan penggabungannya lebih rendah dibandingkan dengan lapisan D, dan baru bergabung seluruhnya pada tengah malam. Lapisan ini mampu
membiaskan gelombang dengan frekuensi lebih tinggi dari gelombang yang bisa dibiaskan lapisan D. Dalam praktek, lapisan E mampu membiaskan gelombang hingga frekuensi 20 MHz. 3. Lapisan F terdapat pada ketinggian sekitar 150 km – 400 km. Selama siang hari, lapisan F terpecah menjadi dua, yaitu lapisan F1 dan F2. Level ionisasi pada lapisan ini sedemikian tinggi dan berubah dengan cepat se iring dengan pergantian siang dan malam. Pada siang hari, bagian atmosfir yang paling dekat dengan matahari mengalami ionisasi yang paling hebat. Karena atmosfir di daerah ini sangat renggang, maka penggabungan kembali ion-ion menjadi molekul terjadi sangat lambat (setelah terbenam matahari). Karena itu, lapisan ini terionisasi relatif konstan setiap saat. Lapisan F bermanfaat sekali untuk transmisi jarak jauh pada frekuensi tinggi dan mampu membiaskan gelombang pada frekuensi hingga 30 MHz.
4.2 Propagasi Gelombang dalam Ionosfir Pada frekuensi tinggi atau daerah HF, yang mempunyai range frekuensi 3 – 30 MHz, gelombang dapat dipropagasikan menempuh jarak yang jauh akibat dari pembiasan dan pemantulan lintasan pada lapisan ionospher. Gelombang yang berpropagasi melalui lapisan ionosfer ini disebut sebaga i Gelombang ionosfer (ionospheric wave) (Aswoyo, 2006: 89).
Gambar 13. Propagasi Gelombang Ionosfir
5. Gelombang Permukaan Bumi (Ground Wave) 5.1 Permukaan Bumi sebagai Penumpu Gelombang Elektromagnetik Gelombang permukaan bumi berpolarisasi vertikal, karena setiap komponen horisontalnya akan dihubung singkat oleh permukaan bumi. Daerah frekuensi utama gelombang ini adalah 30 kHz – 3 MHz yaitu band MF dan LF dan konfigurasi medannya terlihat seperti pada gambar. Perubahan kadar air mempunyai pengaruh yang besar terhadap gelombang tanah. Redaman gelombang tanah berbanding lurus terhadap impedansi permukaan tanah. Impedansi ini merupakan fungsi dari konduktivitas dan frekuensi. Jika bumi mempunyai konduktivitas yang tinggi, maka redaman (penyerapan energi gelombang) akan berkurang. Dengan demikian, propagasi gelombang
tanah di atas air, terutama air garam (air laut) jauh lebih baik dari pada di tanah kering (berkonduktivitas rendah), seperti padang pasir. Rugi-rugi (redaman) tanah akan meningkat dengan cepat dengan semakin besarnya frekuensi. Karena alasan tersebut, Gelombang tanah sangat tidak efektif pada frekuensi di atas 2 MHz.
Gambar 14. Perambatan Gelombang permukaan bumi
5.2 Propagasi Gelombang dalam Air Laut Propagasi Gelombang permukaan merupakan satu-satunya cara untuk berkomunikasi di dalam lautan Untuk memperkecil redaman laut, maka digunakan frekuensi yang sangat rendah, yaitu band ELF (Extremely Low Frequency), yaitu antara 30 hingga 300 Hz. Dalam pemakaian tertentu dengan frekuensi 100 Hz, redamannya hanya sekitar 0,3 dB per meter. Redaman ini akan meningkat drastis bila frekuensinya makin tinggi, misalnya pada 1 GHz redamannya menjadi 1000 dB per meter.
PROPAGASI GELOMBANG A.Definisi Propagasi, gelombang radio, dan propagasi gelombang radio dalam system telekomunikasi Propagasi merupakan peristiwa perambatan gelombang radio dari antena pemancar ke antena penerima. Gelombang radio Suatu gelombang yang terdiri dari garis-garis gaya listrik dan garis-garis gaya magnet yang merambat di ruang bebas dengan kecepatan cahaya Propagasi Gelombang Radio yang merambat diudara disebut gelombang Elektromagnetik, gelombang ini dibangun oleh Gelombang listrik dan gelombang magnetik { lebih dikenal dengan garis-garis gaya Listrik (E) dan garis-garis gaya magnit (H)} B.Macam-macam Propagasi Gelombang Radio serta B and-band Frekuensi 1.Gelombang tanah (Groundwave) Gelombang Tanah adalah Gelombang radio yang perambatannya selalu mengikuti bentuk permukaan bumi / tanah. Gelombang radio yang mempunyai frekuensi < 3 MHz. Redaman tanah dipengaruhi oleh : a.Polarisasi gelombang radio yang digunakan b.Frekuensi yang digunakan c.Jarak antara antena Tx-Rx d.Konduktivitas tanah e.Konstanta dielektrik tanah 2.Gelombang angkasa (Skywave) Gelombang Angkasa adalah Gelombang radio y ang merambat langsung keatas bumi, kedalam atmosphere,dan dalam kondisi-kondisi tertentu dapat dipantulkan kembali ke bumi o leh lapisan ionosphere. Gelombang radio yang mempunyai frekuensi diantara 3 – 30 MHz. 3.Gelombang ruang (Spacewave) Gelombang Ruang adalah Gelombang radio yang dalam perambatannya dari antena pemancar ke antena penerima melalui ruang bebas. Gelombang radio yang mempunyai frekuensi > 30 MHz.
C.Proses Terjadi Fading dalam Sistem Penerima dan Cara Mengatasi Teknik Diversity Pada sistem komunikasi bergerak fading menyebabkan penurunan level sinyal dan fluktuasi sinyal sehingga diperlukan sistem penerima yang bisa mengatasi permasalahan tersebut. Pada sistem penerima dengan spatial diversity dihasilkan daya tangkap yang baik jika dibandingkan dengan antena penerima tunggal. Tapi pada konfigurasinya membutuhkan banyak ruang dan sarana penunjang, sehingga kurang efisiensi karena berdampak pada biaya. Oleh karena itu perlu dikembangkan alternatif lain dari spatial diversity yang salah satunya adalah polarization diversity. Ketika batasan ruang tidak lagi menjadi masalah maka polarization diversity juga merupakan nilai tambah bagi sistem spatial diversity dengan cara menggabungkan keduanya, sehingga didapatkan sebuah sistem dengan diversity ganda yang dapat memperbaiki kinerja sistem.
Dengan menjadikan sistem spatial receive diversity sebagai referensi, pada BER=0.001 hasil simulasi menunjukkan bahwa sistem spatial dan polarization receive diversity memiliki k inerja lebih baik dengan perbedaan gain sebesar 3.8 dB, sedangkan untuk sistem polarization receive diversity kinerjanya kurang bagus karena kehilangan gain sebesar 4.8 dB.
Propagasi Gelombang Radio (Gelombang Elektromagnetik) Wednesday, September 26th 2012. | Teori Elektronika Mesothelioma Law Firm, Sell Annuity Payment Propagasi gelombang radio dapat diartikan sebagai proses perambatan gelombang radio dari pemancar ke penerima. Transmisi sinyal dengan media non-kawat memerlukan antenna untuk meradiasikan sinyal radio ke udara bebas dalam bentuk gelombang elektromagnetik (em). Gelombang ini akan merambat melalui udara bebas menuju antenna penerima dengan mengalami peredaman sepanjang lintasannya, sehingga ketika sampai di antenna penerima, energy sinyal sudah sangat lemah. Gelombang (em) dalam perambatannya menuju antenna penerima dapat melalui berbagai macam lintasan. Jenis lintasan yang diambil tergantung dari frekuensi sinyal, kondisi atmosfir dan waktu transmisi. Ada 3 jenis l intasan dasar yang dapat dilalui, yakni melalui permukaan tanah (gelombang tanah), melalui pantulan dari lapisan ionosfir di langit (gelombang langit), dan perambatan langsung dari antenna pemancar ke antenna penerima tanpa ada pemantulan (gelombang langsung). Propagasi Gelombang Tanah Gelombang tanah merambat dekat permukaan tanah dan mengikuti lengkungan bumi, sehingga dapat menempuh jarak melampaui horizon. Perambatan melalui lintasan ini sangat kuat pada daerah frekuensi 30 kHz – 3 MHz. Di atas frekuensi tersebut permukaan bumi akan meredam sinyal radio, karena benda-benda di bumi menjadi satu ukuran dengan panjang gelombang sinyal. Sinyal dari pemancar AM utamanya merambat melalui lintasan ini. Gambar Propagasi Gelombang Tanah Gambar Propagasi Gelombang Tanah,ground wave,surface wave,gelombang bumi,propagasi gelombang bumi,propagasi ground wave,propagasi surface wave Propagasi Gelombang Langit Gelombang langit diradiasikan oleh antenna ke lapisan ionosfir yang terletak di a tmosfir bagian atas dan dibelokkan kembali ke bumi. Ada beberapa lapisan ionosfir yakni lapisan D , E, F1 dan F2, dimana keberadaannya di langit berubah-ubah menurut waktu, dan s angat mempengaruhi perambatan sinyal. Lapisan D dan E adalah lapisan yang paling jauh dari matahari sehingga kadar ionisasinya rendah. Lapisan ini hanya ada pada siang hari, dan cenderung menyerap sinyal pada daerah frekuensi 300 kHz – 3 MHz. Gambar Propagasi Gelombang Langit Gambar Propagasi Gelombang Langit,propagasi gelombang langit,sky wave,propagasi skywave,propagasi ionosfir,gelombang langit, Lapisan F terdiri dari lapisan F1 dan F2, mempunyai kadar ionisasi yang paling tinggi karena dekat dengan matahari, sehingga ada pada baik pada siang maupun malam hari. Lapisan ini yang paling mempengaruhi sinyal radio, dimana pada daerah frekuensi 3 – 30 MHz, sinyal yang sampai ke lapisan ini pada sudut tertentu, akan dibelokkan kembali ke bumi, ke tempat yang sangat jauh dari antenna pemancarnya dengan redaman yang kecil, sehingga sangat bermanfaat untuk transmisi sinyal. Sinyal yang sampai ke lapisan tersebut pada sudut yang besar terhadap bumi, akan dilewatkan ke ruang angkasa. Propagasi Gelombang Langsung Pada propagasi ini, sinyal yang dipancarkan oleh antenna pemancar langsung diterima oleh antenna penerima tanpa mengalami pantulan, disebut Line Of Sight (LOS). Karena perambatannya harus secara langsung, maka di lokasi- lokasi yang antenna penerimanya terhalang, tidak akan menerima sinyal (blocked spot). Jarak transmisi yang dapat dijangkau pada propagasi LOS relative pendek dan dibatasi oleh tinggi antenna pemancar dan penerimanya, direpresentasikan melalui rumus berikut: d=4\sqrt{ht}+4\sqrt{hr} Dimana, d : jarak antenna pemancar dan penerima, km ht : tinggi antenna pemancar, m hr : tinggi antenna penerima, m Gambar Propagasi Line Of Sight Gambar Propagasi Line Of Sight,propagasi gelombang langsung,Propagasi Line Of Sight Komunikasi LOS paling banyak digunakan pada tr ansmisi sinyal radio di atas 30 MHz yakni pada daerah VHF, UHF, dan microwave. Pemancar FM dan TV, menggunakan propagasi ini. Untuk mengatasi jarak jangkau yang pendek, digunakan repeater, yang terdiri dari receiver dengan sensitivitas tinggi, transmitter dengan daya tinggi, dan antenna yang diletakkan di lokasi yang tinggi.
Read more at: http://elektronika-dasar.web.id/propagasi-gelombang-radio-gelombangelektromagnetik/ Copyright © Elektronika Dasar
