PERAMBATAN GELOMBANG

Sesungguhnya kata WAVE PROPAGATION amat sulit untuk dicarikan persamaannya di dalam bahasa Indonesia dengan tepat, namun demikian kata PERAMBATAN GELOMBANG adalah merupakan kata yang paling dekat artinya dengan WAVE PROPAGATION. Karena sulitnya mencari kata kata yang tepat dalam bahasa Indonesia yang sama artinya dengan PROPAGATION, maka kata tersebut sering diartikan dalam bahasa Indonesia menjadi PROPAGASI.

Arti Propagasi

Propagasi ialah proses pengiriman atau pemindahan tenaga dari satu tempat ke tempat lain dengan perantaraan Gelombang Elektro Magnetis. Bila propagasi ini terjadi pada gelombang radio maka proses ini berlangsung sejak gelombang tersebutidi pancarkan oleh antenna pemancar, sampai gelombang tersebut diterima oleh antenna penerima. Gelombang radio yang dipancarkan oleh antenna pemancar tersebut dapat berupa gelombang yang tidak memodulasi maupun gelombang yang telah dimodulasi dengan gelombang pemodulasi. Di mana gelombang pemodulasi tersebut dapat berupa:

Pulsa-Pulsa - pada radar. Getaran optis - pada televisi. Getaran suara - pada radio. Getaran mekanik - pada morse.

Dengan diterimanya gelombang radio oleh pesawat penerima maka terjadilah peristiwa komunikasi antara satu tempat dengan tempat lain. Jadi sekarang jelaslah, perbedaan antara Propagasi dengan Komunikasi. Untuk lebih jelasnya maka dapat kita pelajari apa arti Komunikasi itu.

Arti Komunikasi/Perhubungan.

Ada dua pengertian tentang Komunikasi/Perhubungan:

Arti yang umum ialah penyampaian berita dari satu tempat ke tempat lain dengan memakai: suara, tulisan, kode-kode dan Iain-lain.

Arti yang bersifat teknis ialah pemancaran/pengiriman serta penerimaan tanda-tanda, tulisan-tulisan, suara-suara atau keterangan-keterangan yang bersifat apapun, baik dengan kawat, radio atau visual dari satu tempat ke tempat lain.

Kualitas Propagasi.

Kualitas daripada propagasi gelombang radio menentukan akan baik buruknya hasil komunikasi yang dicapai. Kualitas propagasi ini dipengaruhi oleh banyak faktor antara lain:

Tergantung daripada waktu sepanjang tahun, bulan, hari. Tergantung daripada lintasan bumi terhadap matahari. Tergantung daripada frekuensi gelombang radio yang dipancarkan,

antenna dll. Tergantung dari macamnya polarisasi gelombang. Tergantung dari daerah.di mana pesawat pemancar dan penerima berada.

Saat Berlangsungnya Komunikasi.

Pengetahuan propagasi gelombang adalah merupakan pengertian dasar dari cara bekerjanya hubungan radio, radar, televisi dan sisteiri-sistem elektronik lainnya. Semuanya sistim ini mempergunakan pemancar sebagai alat untuk menghasilkan sinyal tersebut disalurkan melalui saluran transmisi ke antenna pemancar yang selanjutnya untuk dipancarkan dalam bentuk gelombang elektro magnetis. Dari sini dimulailah perjalanan rambatan gelombang serta perubahan perubahan yang terjadi sepanjang transmisi di sebut dengan propagasi gelombang radio sampai sinyal tersebut diterima oleh antenna penerima. Kemudian sinyal dikirim ke pesawat penerima dengan melalui saluran transmisi, untuk selanjutnya diubah menjadi bentuk kode, suara, gambar dan Iain-lain, seperti bentuk semula.

Kekuatan Radiasi Yang Dipancarkan Dan kekuatan radiasi Yang Dikirim.

Tenaga listrik dari sinyal, oleh antenna pemancar diubah menjadi tenaga gelombang elektro magnetis yang kemudian dl pancarkan ke segala arah oleh jenis antenna omnidirectional.Sehingga kekuatan radiasi yang dipancarkan pada satu arah tertentu hanyalah sebagian kecil dari selurut tenaga yang dipancarkan oleh antenna pemancar. Dari penjelasan ini nyatalah bahwa tenaga yang diterima oleh antenna penerima yang terletak pada satu arah tertentu dari pemancar ialah sangat kecil. Sehingga beberapa buah pesawat penerima dapat menerima sinyal yang dipancarkan oleh satu antenna pemancar. Gambar: 1 memperlihatkan secara sederhana radiasi rambatan gelombang/propagasi gelombang radio dari sebuah antenna pemancar sampai diterima oleh sebuah antenna penerima. Gambar no. 2 memperlihatkan bahwa makin jauh jarak antara pesawat pemancar dengan pesawat penerima, makin kecil pula tenaga yang diterimanya.

Pada jarak AB tenaga yang diterima oleh sebuah bidang yang luasnya S, telah dibagi menjadi 16 bagian setelah tenaga tersebut menempuh jarak sejauh 4 AB. Gambar no. 2- adalah merupakan suatu pembuktian yang nyata bahwa makin jauh letak pesawat penerima terhadap pesawat pemancar makin kecil tenaga yang dapat diterima.

 

 

Berhasilnya hubungan Radio.

Karena jumlah tenaga gelombang yang diterima oleh antena penerima adalah sangat mempengaruhi pada penerimaan maka perlu kiranya, dibicarakan faktor-faktor apa yang dapat mempengaruhi penerimaan tenaga gelombang tersebut ialah:

Jarak antara pemancar dengan penerima. Besarnya daya yang dipancarkan oleh antenna pemancar. Effisiensi daripada alat pemancar. Sensitifitas daripada alat penerimanya. Keadaan atmosphere. Kelembaban dan temperatur udara. Keadaan permukaan bumi antara pesawat pemancar dengan pesawat

penerima.

Untuk mengetahui dan mengatasi faktor-faktor yang dapat mengganggu penerimaan hubungan radio tersebut perlu diketahui tentang keadaan dan sifat-sifat dari gelombang elektro magnetis.

JALANNYA GELOMBANG

Jalannya gelombang Elektro magnetis udara di dalam udara banyak persamaan dengan jalannya ombak air yang berada di dalam bak atau kolam. Jika sebuah batu dijatuhkan ke dalam bak yang berisi air maka timbullah gelombang air dan gelombang tersebut berjalan dari titik di mana batu tersebut jatuh, terus menuju ke semua arah pada permukaan air, sehingga merupakan suatu lingkaran yang makin lama jari-jarinya makin membesar.

Amplitude Gelombang.

Yang dimaksud dengan amplitude gelombang ialah jarak antara puncak gelombang dengan permukaan rata. Dari pandangan kita adalah nampak jelas bahwa amplitudo dari gelombang di tempat jatuhnya batu tersebut adalah paling besar dibandingkan dengan amplitude-amplitude dari gelombang yang letaknya semakin jauh dari tempat jatuhnya batu tersebut. Semakin jauh gelombang tersebut dari tempat jatuhnya batu, semakin kecil pula amplitudonya.

Panjang Gelombang = ( Lambda)

Meskipun amplitudo dari gelombang-gelombang tersebut makin jauh makin kecil, akan tetapi jarak antara puncak yang satu dengan yang lain adalah tetap sama. Jarak antara puncak yang satu ke puncak yang lain atau jarak dari lembah yang satu ke lembah yang lain inilah yang disebut panjang gelombang (lambda).

Pada gelombang elektro magnetis, gelombang dipancarkan terus-menerus selama pesawat pemancar bekerja. Pada gelombang air yang disebabkan oleh batu yang dijatuhkan ke dalam air, gelombang tersebut merambat secara radier dan amplitudonya makin lama makin kecil dan hilang.

Frekuensi Gelombang.

Banyaknya gelombang yang dipancarkan tiap satu detik disebut frekuensi, gelombang tersebut. Disingkat dengan huruf (f). Atau untuk mencari suatu panjang gelombang bisa digunakan rumus seperti dibawah ini :

300000Meter

=(Jarak antara puncak Amplitudo yang satuke puncak Amplitudo)

freq

Ground reflected

waveSurface wave

Sky Wave WAVE

300.000 adalah kecepatan rambat cahaya dalam ukuran satu detik, dengan demikian kecepatan cahaya dapat merambat 40 kali mengelilingi dunia dalam waktu satu detik.

Jenis Perambatan Gelombang Radio

Perambatan gelombang radio merupakan tulang punggung komunikasi seluler. Dalam gelombang radio yang bergerak atau merambat tersebut dibawalah semua informasi yang akan dipertukarkan dalam proses komunikasi. Gelombang radio sendiri merupakan gelombang elektromagnetik yang didalamnya terdapat besaran kuat medan magnet (H) dan kuat medan listrik (E).

Gambar 2.1. Perambatan gelombang radioGelombang radio berdasarkan perambatannya dalam ruang dibagi menjadi

dua kelompok besar yaitu ground wave dan sky wave (Gambar 2.7).Ground wave adalah gelombang yang dekat dengan permukaan tanah dan sky wave adalah gelombang yang merambat ke langit. Ground wave sendiri ada yang merambat secara Line of Sight (LoS) atau secara garis lurus pada ruang bebas (sering disebut space wave) dan merambat secara memantul dengan tanah (ground reflected wave). Satu lagi gelombang dalam kategori ground wave yang benar-benar merambat dipermukaan tanah yaitu gelombang permukaan (surface wave).

Pola Radiasi Antena

Pola radiasi antena sangatlah komplek, dikarenakan di dalam kenyataannya bentuk radiasi antena adalah tiga dimensi, namun dapat di untuk memudahkan analisa dimodelkan ke dalam sistem Koordinat Cartesian (dua dimensi). Pola radiasi biasanya diplotkan dalam dua pola yaitu pola horisontal dan pola vertikal

Gambar 2.2. Pola radiasi antenaDengan membuat peta dari pola radiasi dapat di ketahui dimana berkas

radiasi terkosentrasi. Pemakai antena perlu mengetahui beamwidth atau half power antena, yaitu 3 dB beamwidht. Di situlah letak terkonsentrasinya radiasi antena. Ada berbagai macam cara untuk menggambarkan/ mengeplot radiasi antena, seperti pada gambar berikut ini.

Gambar 2.3. Pola radiasi antena pada koordinat kutub

Gambar 2.4. Pola radiasi antena pada koordinat kutub, Beamwidht > 3 dB

Gambar 2.5. Pola radiasi antena linear

Berdasarkan pada arah rambatan radiasi gelombang tersebut, maka gelombang Elektro Magnetis dapat dibagi menjadi tiga jenis arah radiasi:

Perkiraan Jarak pancaran Ground wave sesuai karakteristik band

Perkiraan Jarak pancaran Ground wave sesuai karakteristik band   Frequency (MHz) Range (miles) Range (Km)1.8 93 149.63.5 67 107.87 47 75.614 33 53.121 27 43.428 23 3750 19 30.5144 Line of sight  430 Line of sight  1200 Line of Sight  

Ground Wave adalah gelombang Elektro Magnetis yang merambat meninggalkan antena pemancar dan tiba pada antena penerima secara langsung tanpa efek pantulan merambat sejajar dengan permukaan bumi.

Space wave adalah gelombang Elektro Magnetis yang merambat meninggalkan antena pemancar tiba pada antena penerima dengan melalui pemantulan troposphere.

Sky wave adalah gelombang Elektro Magnetis yang merambat meninggalkan antena pemancar dan tiba pada antena penerima dengan melalui proses pemantulan pada lapisan-lapisan ionosphere yang berada pada daerah atmosphere bumi yang tertinggi sehingga memungkinkan untuk dapat berhubungan jarak jauh pada belahan bumi manapun.

Propagasi Ground-wave

Ground-wave dimulai dengan E tegak lurus terhadap bumi.

Gelombang EM yang berjalan sepanjang permukaan disebut sebagai gelombang permukaan (surface wave)

Ground-wave terpolarisasi vertikal Digunakan untuk maritime mobile communication, radio navigation

Keuntungan: Power yang diberikan secukupnya dapat berjalan mengikuti curva bumi Relatif tidak terpengaruh dengan kondisi atmosferik

Kerugian: Membutuhkan power transmisi yang tinggi Membutuhkan antena yang panjang/besar karena frekwensinya rendah Ground losses bervariasi terhadap terrain

AtenuasiKekuatan sinyal akan berkurang jauh (merosot) sebanding dengan jarak medium transmisi. Faktor atenuasi untuk unguided media:

Signal yang diterima harus kuat agar receiver dapat menginterpretasikan signal

Signal dijaga pada level lebih tinggi dari noise Atenuasi lebih besar pada frekuensi tinggi, ini penyebab distorsi

Kekuatan pemantulan oleh lapisan ionosphere cenderung tergantung kepada kesempurnaan ionisasi lapisan tersebut. Lapisan ionosphere yang ter-ion secara

Direction of wave travelIncreasing

TiltEarth

Wavefront

sempurna merupakan lapisan yang masif dan mempunyai daya pantul baik terhadap gelombang radio. Kondisi propagasi pada malam hari cenderung lebih baik daripada siang hari. Hal ini disebabkan karena pada siang hari terjadi lapisan D yang terionisasi kurang sempurna dan menyerap gelombang radio terutama pada band 160 dan 80 meter. Fading yang kadang-kadang kita alami disebabkan karena kedaan ionisasi lapisan ionosphere yang tidak stabil. Phenomena alam lainnya terjadi pada saat matahari terbit dan pada saat matahari terbenam dimana komunikasi jarak jauh pada low band menjadi sangat baik.

Para penggemar komunikasi jarak jauh, terutama pada low band sering menggunakan kesempatan ini untuk dapat berkomunikasi dengan rekan-rekan amatir ditempat yang jauh, phenomena alam semacam ini dapat dijelaskan sebagaiberikut.

Pada waktu matahari mulai terbit, mulailah terjadi lapisan ionosphere tambahan dibawah lapisan ionosphere utama dan ujung dari lapisan ionosphere tambahan, yang biasa disebut grey area, mempunyai sifat dapat membiaskan pancaran gelombang radio sedemikian rupa sehingga mencapai lapisan ionosphere utama dengan sudut kecil sehingga pantulannya ke bumi lebih jauh. Suatu jarak tertentu yang biasanya dicapai dengan multiple hop pada saat tersebut bisa dicapai dengan single hop.

Lapisan D Merupakan lapisan paling bawah dari ionosfer Menyerap gelombang dg frekuensi rendah ; melewatkan gelombang frekw

tinggi Ionisasi maks pada siang dan menghilang pada malam hari

Lapisan E Memantulkan gelombang dengan frekuensi sekitar 20MHz Tergantung pada frekw dan kekuatan lapisan E, suatu sinyal dapat

dibiaskan ataupun dapat diteruskan ke lapisan F. Pada malam hari lsinyal dapat melewati lap ini, karena pada malam hari

lapisan ini menyusut.

Lapisan F Dibagi menjadi 2 bagian F1 dan F2 (pada siang hari) Pada malam hari kedua lapisan akan menjadi satu Memantulkan gelombang dengan fekuensi tinggi (HF) Gelombang dengan frekuensi lebih tinggi (VHF,UHF..)akan dilewatkan. Biasanya dimanfaatkan untuk pemancaran gelombang AM jarak jauh.

Jika disimpulkan lapisan ionosfer dapat digambarkan sebagai berikut:

Frekuensi yang dipantulkan oleh ionosfer dapat digambarkan sebagai berikut :

Dalam propagasi tanah maupun ionosfer terdapat rugi-rugi yang menyebabkan tidak sempurnanya gelombang yang diterima oleh antena penerima. Rugi-rugi tersebut disebabkan oleh:

Adanya Fading (sinyal dipenerima melemah/menguat), disebabkan oleh: Groundwave dan skywave sampai di antena penerima tetapi berlawanan

fase shg saling melemahkan. Dua skywave yang dipantulkan dr daerah ionosfer diterima di antena

penerima dengan fase yang tidak sama. Directwave dan groundwave samapai pada penerima dengan fase berbeda. Interferensi dengan gelombang lain. Hilangnya daya saat transmisi.

JARAK SKIP (SKIP DISTANCE).Istilah skip dapat diterjemahkan sebagai menghilang, artinya gelombang radio tadi tidak terpantul kembali lagi ke bumi akan tetapi menghilang ke angkasa luar. Gelombang radio pada band tinggi yang dipancarkan ke udara dengan sudut yang besar tidak dipantulkan lagi ke bumi dan menghilang ke angkasa. Ini amat dirasakan apabila kita bekerja pada band-band 15, 12 dan 10 meter. Gelombang radio pada frekuensi-frekuensi ini tidak dapat mencapai jarak yang dekat, karena untukmencapai jarak dekat diperlukan sudut yang basar padahal gelombang dengan sudut besar tidak dipantulkan balik ke bumi.

Sebenarnya transmisi kita untuk dapat mencapai stasiun lawan tidak hanya lewat pantulan ionosphere yang disebut sky wave, akan tetapi sebagian transmisi dipancarkan juga secara langsung atau ground wave. Akan tetapi pancaran yang

melalui ground wave ini tidak dapat mencapai jarak jauh, hanya beberapa kilometer saja, sehingga harapan untuk dapat melakukan komunikai jarak jauh cenderung bersandar kepada sky wave.

Jarak terjauh dari pemancar kita yang tidak dapat menerima pancaran kita melalui sky wave disebut jarak skip atau skip distance. Sedangkan daerah yang tidak dapat dijangkau oleh pancaran radio karena jarak yang terlalu dekat untuk suatu frekuensi tertentu, sehingga pancaran gelombang radio skip ke angkasa luar disebut daerah skip atau skip zone. Skip zone benbentuk gelang mengelilingi pemancar kita dengan diameter dalam sejauh pancaran gound wave dan diameter luar sejauh skip distance. Oleh karena jarak capai ground wave sangat kecil, maka praktis diameter dalam dari skip zone diabaikan sehingga skip zone berbentuk lingkaran dengan diameter sebesar skip distance. Gelombang radio dipancarkan dari antena pemancar di bumi dan akan sampai pada titik penerima setelah dipantulkan diantara ionosfir dan bumi. Kuat medan E dari jenis gelombang tersebut dapat dituliaskan dalam rumus :

E = EO + WK + G – r1 – r2 – rg(dBμ V/m) Dimana tiap bentuknya menggunakan satuan Db.

WK = Daya Radiasi G = Penguatan antena pemancar terhadap antena isotropis r1 = Redaman pada saat gelombang radio dipantulkan lapisan ionosfir

(redaman jenis pertama) r2 = Redaman pada saat gelomgbang radio dipantulkan lapisan

ionosfir (redaman kedua) rg = Redaman akibat pantulan bumi EO = Intensitas medan listrik pada jarak tertentu, dengan daya pancar 1

kW dengan menggunakan antena isotropis, dan jarak propagasi D(km), maka Eo dapat dituliskan s.