Kuliah 6 – Jalur Gelombang Mikro
Kuliah 6 – Jalur Gelombang Mikro
Kuliah 6 – Jalur Gelombang Mikro
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
TKE 8329W<br />
Sistem Transmisi Telekomunikasi<br />
<strong>Kuliah</strong> 6 <strong>–</strong> <strong>Jalur</strong> <strong>Gelombang</strong> <strong>Mikro</strong><br />
Indah Susilawati, S.T., M.Eng.<br />
Program Studi Teknik Elektro<br />
Program Studi Teknik Informatika<br />
Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer<br />
Universitas Mercu Buana Yogyakarta<br />
2009<br />
1
LECTURE 6<br />
TELECOMMUNICATION TRANSMISSION SYSTEMS<br />
JALUR GELOMBANG MIKRO<br />
Frekuensi transmisi gelombang mikro mpy jangkauan 2 <strong>–</strong> 24 GHz.<br />
Biasanya menggunakan sifat pancaran LOS (line of Sight).<br />
Termasuk jenis komunikasi point to point (titik ke titik).<br />
Sepasang antena yg terpisah sejauh bbrp kilometer membtk 1 ”hop” atau<br />
lompatan<br />
30 <strong>–</strong> 60 km<br />
200 km<br />
Sistem komunikasi gel. <strong>Mikro</strong> diharapkan dapat mentransmisikan sinyal tanpa<br />
terputus (interupsi) dengan penerimaan yg baik.<br />
Gambar 1 <strong>Jalur</strong> komunikasi gelombang mikro<br />
2
Antena<br />
Gambar 2 Diagram skematik jalur gelombang mikro<br />
Antena yg memancarkan daya ke semua arah dengan sama rata disebut<br />
antena omnidireksional atau antena isotropis<br />
→ cocok utk komunikasi point to multipoint<br />
→ misalnya pada komunikasi seluler<br />
Antena yg memancarkan daya ke suatu arah saja disebut antena direksional<br />
→ cocok utk komunikasi point to point<br />
→ misalnya pada komunikasi menggunakan gel mikro<br />
Jenis antena yg digunakan pada komunikasi menggunakan jalur gel mikro adl<br />
jenis antena dengan perarahan yg tinggi, yaitu antena direksional, misalnya:<br />
Antena parabola<br />
Antena horn (corong)<br />
Gambar 3 Diagram antena parabola<br />
3
Antena dengan perarahan tinggi akan mengarahkan pancaran dayanya ke<br />
arah tertentu saja.<br />
Gain antena (G) adl suatu ukuran kemampuan antena dlm mentransmisikan<br />
daya ke suatu arah tertentu (ukuran perarahan)<br />
4πAe<br />
G = 10log<br />
2<br />
λ<br />
Dengan G adl gain antena dlm dB, A adl tingkap efektif antena, e adl efisiensi<br />
antena dan λ adl panjang gelombang yg digunakan.<br />
Daya pancar antena pada setiap arah digambarkan sebagai pola pancar<br />
antena. Sebagai contoh diilustrasikan pada gambar 4.<br />
→ Daya pancar diukur pada jangkauan sudut selebar 360°<br />
→ Daya maksimum dipancarkan pada arah yg disebut boresight<br />
→ Diperkenalkan istilah major lobe dan minor lobe<br />
Karakteristik penting antena adl perbandingan perolehan (gain) maksimum<br />
pada arah depan dengan perolehan (gain) maksimum arah belakang, yaitu<br />
disebut front to back ratio.<br />
Misalnya front to back ratio = 32 dB (lihat gambar 4)<br />
Karakteristik penting lain adl lebar-berkas (beamwitdh) atau φ yg<br />
menggambarkan seberapa lebar sudut pancaran daya (pada arah maksimum)<br />
dari antena tsb.<br />
φ =<br />
21,<br />
3<br />
fD<br />
Dengan φ adl lebar-berkas diukur pada ½ daya maksimum, f adl frekuensi yg<br />
digunakan (dlm GHz) dan D adl diameter antenna (dlm meter).<br />
Semakin sempit lebar-berkas suatu antenna maka perarahan antenna tsb<br />
semakin baik.<br />
→ Daya dipancarkan pada jangkauan sudut yg sempit<br />
→ Pemasangan antena harus benar-benar tepat supaya komunikasi LOS<br />
dapat dicapai<br />
4
Gambar 4 Contoh pola pancar antenna utk komunikasi gel mikro<br />
Pengaruh Atmosfer<br />
1. Penyerapan<br />
Oksigen dlm atmosfer menyerap daya (energi) gelombang yg<br />
dipancarkan<br />
Atenuasi/penyusutan sebesar 0,01 dB/km pada frekuensi 2 GHz<br />
Atenuasi/penyusutan sebesar 0,02 dB/km pada frekuensi 26 GHz<br />
Titik-titik air dalam atmosfer akan menyerap dan menghamburkan<br />
gelombang. Sebagai contoh pada frekuensi 6 GHz maka terjadi<br />
Atenuasi sebesar 0,001 dB/km karena uap air<br />
Atenuasi sebesar 0,01 dB/km karena kabut atau hujan gerimis<br />
Atenuasi sebesar 1 dB/km karena adanya hujan deras<br />
5
Apa yg terjadi jika jarak transmisi yg ditempuh adl sejauh 40 km??<br />
2. Pembiasan<br />
Suhu, kerapatan dan kelembaban atmosfer berubah-ubah menurut<br />
ketinggian. Perubahan kerapatan udara mempengaruhi cepat rambat<br />
gelombang mikro selaras dengan persamaan<br />
c<br />
v =<br />
n<br />
Dengan v adl cepat rambat gelombang mikro, c adl cepat rambat cahaya di<br />
ruang hampa dan n adl indeks bias udara.<br />
Perubahan cepat rambat gel mikro ini akan membelokkan (membiaskan) gel<br />
mikro (lihat gambar 5). Jika hal ini terjadi pada jalur gel mikro yg digunakan<br />
utk komunikasi maka akan dapat menyebabkan gel mikro tsb menyimpang<br />
dari jalur LOS-nya. Apa akibatnya??<br />
Gambar 5 Pembiasan gel mikro<br />
6
3. Ducting<br />
Gambar 6 Jarak transmisi bertambah panjang karena pembiasan<br />
Ducting terjadi saat gel mikro terjebak dalam pemandu gelombang atmosferik<br />
yg disebut duct. Saat gel mikro masuk ke dalam duct maka sudut kritis<br />
terlampaui sehingga terjadi pemantulan internal total. Akibatnya<br />
→ gel mikro terjebak dalam duct<br />
→ komunikasi LOS dengan antena penerima tidak tercapai<br />
→ antena penerima kehilangan (tidak dapat menerima) sinyal<br />
Ducting dapat terjadi di daerah di atas perairan yg luas atau di daerah<br />
dimana suhu dan kelembaban dapat berubah/berbalik dengan cepat.<br />
Terjadinya ducting diilustrasikan pada gambar 7.<br />
Gambar 7 Ducting<br />
7
Pengaruh Kondisi Permukaan Bumi<br />
Terrain Effect<br />
Hal-hal yg berpengaruh pada perambatan gel mikro:<br />
- Kelengkungan bumi → membatasi jarak LOS<br />
- Penghalang, terbagi atas:<br />
1. Buatan manusia<br />
2. Alami<br />
Baik kelengkungan bumi maupun adanya penghalang pada permukaan bumi<br />
akan mempengaruhi proses perambatan gel mikro dari pemancar ke penerima<br />
yaitu oleh karena terjadinya pemantulan dan difraksi gel mikro.<br />
Pemantulan<br />
Misalnya antena pemancar mpy lebar-berkas sebesar 2° maka<br />
- Sebaran daya atau energi pada jarak 40 km menjadi cukup lebar<br />
- Ada sebagian daya atau energi gel mikro yg terpantul oleh permukaan<br />
bumi sebelum sampai pada penerima<br />
- Jika ada penghalang lain (baik alamiah maupun buatan manusia) dlm jalur<br />
transmisi tsb maka juga dimungkinkan terjadi pemantulan oleh<br />
penghalang tsb.<br />
Ilustrasi pemantulan gel mikro oleh permukaan bumi diperlihatkan pada<br />
gambar 8.<br />
Gambar 8 Pemantulan oleh permukaan bumi<br />
8
Dengan memperhatikan gambar 4 maka diketahui bahwa antena penerima<br />
menerima daya dari dua macam lintasan:<br />
1. Lintasan LOS<br />
2. Lintasan terpantul oleh permukaan bumi<br />
Daya atau energi yg berasal dari berbagai macam lintasan ini jika fasenya<br />
sama maka akan saling memperkuat (interferensi membangun atau<br />
constructive interference) dan dmk pula sebaliknya (interferensi merusak<br />
atau destructive interference) jika fasenya tidak sama.<br />
Terjadinya pemantulan akan menyebabkan geseran fase pada gel mikro.<br />
Geseran fase akibat pemantulan oleh permukaan bumi adl sbb:<br />
1. Geseran fase = 180° utk gel mikro dengan polarisasi horisontal<br />
2. Geseran fase = 0 s.d 180° utk gel mikro dengan polarisasi vertikal<br />
Zona Fresnel<br />
Daya atau energi gel mikro yg datang pada penerima dengan fase yg<br />
berbeda fase 180° atau λ/2 dengan gel LOS menentukan batas yg disebut<br />
zona fresnel pertama.<br />
Daya atau energi gel mikro yg datang pada penerima dengan fase yg<br />
berbeda fase 2 × λ/2 dengan gel LOS menentukan batas yg disebut zona<br />
fresnel kedua.<br />
Daya atau energi gel mikro yg datang pada penerima dengan fase yg<br />
berbeda fase 3 × λ/2 dengan gel LOS menentukan batas yg disebut zona<br />
fresnel ketiga.<br />
...<br />
Daya atau energi gel mikro yg datang pada penerima dengan fase yg<br />
berbeda fase n × λ/2 dengan gel LOS menentukan batas yg disebut zona<br />
fresnel ke - n.<br />
Radius zona fresnel ke n yaitu Fn dirumuskan sebagai<br />
F n<br />
= 17 , 3<br />
n × d1<br />
× d<br />
f × D<br />
2<br />
9
Dengan d1 adl jarak pemancar ke penghalang, d2 adl jarak penerima ke<br />
penghalang, D adl jarak pemancar ke penerima dan f adl frekuensi yg<br />
digunakan (dinyatakan dalam GHz).<br />
Ilustrasi tentang zona fresnel diperlihatkan pada gambar 9.<br />
Gambar 9 Zona fresnel<br />
Gambar 10 Ilustrasi pengaruh zona fresnel pada jalur gelombang mikro<br />
10
Polarisasi Horisontal<br />
Pemantulan oleh permukaan bumi akan menggeser fase sebesar 180°<br />
Jika AB dan ACB berbeda sebesar kelipatan ganjil dari λ/2 maka sinyal dgn<br />
lintasan AB dan ACB akan saling memperkuat<br />
Jika AB dan ACB berbeda sebesar kelipatan genap dari λ/2 maka sinyal dgn<br />
lintasan AB dan ACB akan saling memperlemah<br />
Pengaruh ini disebut dgn istilah multipath fading (pudaran lintasan-jamak)<br />
Pudaran lintasan-jamak juga terpengaruh oleh kondisi atmosfer<br />
Pudaran lintasan-jamak biasanya berlangsung selama bbrp detik s.d bbrp jam<br />
Polarisasi Vertikal<br />
Pemantulan oleh permukaan bumi menggeser fase sebesar 0 s.d 180°<br />
Jika akibat pemantulan, geseran fase 0 dan AB dgn ACB berbeda sebesar<br />
kelipatan ganjil dari λ/2 maka ......<br />
Jika akibat pemantulan, geseran fase 0 dan AB dgn ACB berbeda sebesar<br />
kelipatan genap dari λ/2 maka ......<br />
11