Kuliah 6 – Jalur Gelombang Mikro

TKE 8329W
Sistem Transmisi Telekomunikasi
Kuliah 6 – Jalur Gelombang Mikro
Indah Susilawati, S.T., M.Eng.
Program Studi Teknik Elektro
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer
Universitas Mercu Buana Yogyakarta
2009
1

LECTURE 6
TELECOMMUNICATION TRANSMISSION SYSTEMS
JALUR GELOMBANG MIKRO
Frekuensi transmisi gelombang mikro mpy jangkauan 2 – 24 GHz.
Biasanya menggunakan sifat pancaran LOS (line of Sight).
Termasuk jenis komunikasi point to point (titik ke titik).
Sepasang antena yg terpisah sejauh bbrp kilometer membtk 1 ”hop” atau
lompatan
30 – 60 km
200 km
Sistem komunikasi gel. Mikro diharapkan dapat mentransmisikan sinyal tanpa
terputus (interupsi) dengan penerimaan yg baik.
Gambar 1 Jalur komunikasi gelombang mikro
2

Antena
Gambar 2 Diagram skematik jalur gelombang mikro
Antena yg memancarkan daya ke semua arah dengan sama rata disebut
antena omnidireksional atau antena isotropis
→ cocok utk komunikasi point to multipoint
→ misalnya pada komunikasi seluler
Antena yg memancarkan daya ke suatu arah saja disebut antena direksional
→ cocok utk komunikasi point to point
→ misalnya pada komunikasi menggunakan gel mikro
Jenis antena yg digunakan pada komunikasi menggunakan jalur gel mikro adl
jenis antena dengan perarahan yg tinggi, yaitu antena direksional, misalnya:
Antena parabola
Antena horn (corong)
Gambar 3 Diagram antena parabola
3

Antena dengan perarahan tinggi akan mengarahkan pancaran dayanya ke
arah tertentu saja.
Gain antena (G) adl suatu ukuran kemampuan antena dlm mentransmisikan
daya ke suatu arah tertentu (ukuran perarahan)
4πAe
G = 10log
2
λ
Dengan G adl gain antena dlm dB, A adl tingkap efektif antena, e adl efisiensi
antena dan λ adl panjang gelombang yg digunakan.
Daya pancar antena pada setiap arah digambarkan sebagai pola pancar
antena. Sebagai contoh diilustrasikan pada gambar 4.
→ Daya pancar diukur pada jangkauan sudut selebar 360°
→ Daya maksimum dipancarkan pada arah yg disebut boresight
→ Diperkenalkan istilah major lobe dan minor lobe
Karakteristik penting antena adl perbandingan perolehan (gain) maksimum
pada arah depan dengan perolehan (gain) maksimum arah belakang, yaitu
disebut front to back ratio.
Misalnya front to back ratio = 32 dB (lihat gambar 4)
Karakteristik penting lain adl lebar-berkas (beamwitdh) atau φ yg
menggambarkan seberapa lebar sudut pancaran daya (pada arah maksimum)
dari antena tsb.
φ =
21,
3
fD
Dengan φ adl lebar-berkas diukur pada ½ daya maksimum, f adl frekuensi yg
digunakan (dlm GHz) dan D adl diameter antenna (dlm meter).
Semakin sempit lebar-berkas suatu antenna maka perarahan antenna tsb
semakin baik.
→ Daya dipancarkan pada jangkauan sudut yg sempit
→ Pemasangan antena harus benar-benar tepat supaya komunikasi LOS
dapat dicapai
4

Gambar 4 Contoh pola pancar antenna utk komunikasi gel mikro
Pengaruh Atmosfer
1. Penyerapan
Oksigen dlm atmosfer menyerap daya (energi) gelombang yg
dipancarkan
Atenuasi/penyusutan sebesar 0,01 dB/km pada frekuensi 2 GHz
Atenuasi/penyusutan sebesar 0,02 dB/km pada frekuensi 26 GHz
Titik-titik air dalam atmosfer akan menyerap dan menghamburkan
gelombang. Sebagai contoh pada frekuensi 6 GHz maka terjadi
Atenuasi sebesar 0,001 dB/km karena uap air
Atenuasi sebesar 0,01 dB/km karena kabut atau hujan gerimis
Atenuasi sebesar 1 dB/km karena adanya hujan deras
5

Apa yg terjadi jika jarak transmisi yg ditempuh adl sejauh 40 km??
2. Pembiasan
Suhu, kerapatan dan kelembaban atmosfer berubah-ubah menurut
ketinggian. Perubahan kerapatan udara mempengaruhi cepat rambat
gelombang mikro selaras dengan persamaan
c
v =
n
Dengan v adl cepat rambat gelombang mikro, c adl cepat rambat cahaya di
ruang hampa dan n adl indeks bias udara.
Perubahan cepat rambat gel mikro ini akan membelokkan (membiaskan) gel
mikro (lihat gambar 5). Jika hal ini terjadi pada jalur gel mikro yg digunakan
utk komunikasi maka akan dapat menyebabkan gel mikro tsb menyimpang
dari jalur LOS-nya. Apa akibatnya??
Gambar 5 Pembiasan gel mikro
6

3. Ducting
Gambar 6 Jarak transmisi bertambah panjang karena pembiasan
Ducting terjadi saat gel mikro terjebak dalam pemandu gelombang atmosferik
yg disebut duct. Saat gel mikro masuk ke dalam duct maka sudut kritis
terlampaui sehingga terjadi pemantulan internal total. Akibatnya
→ gel mikro terjebak dalam duct
→ komunikasi LOS dengan antena penerima tidak tercapai
→ antena penerima kehilangan (tidak dapat menerima) sinyal
Ducting dapat terjadi di daerah di atas perairan yg luas atau di daerah
dimana suhu dan kelembaban dapat berubah/berbalik dengan cepat.
Terjadinya ducting diilustrasikan pada gambar 7.
Gambar 7 Ducting
7

Pengaruh Kondisi Permukaan Bumi
Terrain Effect
Hal-hal yg berpengaruh pada perambatan gel mikro:
- Kelengkungan bumi → membatasi jarak LOS
- Penghalang, terbagi atas:
1. Buatan manusia
2. Alami
Baik kelengkungan bumi maupun adanya penghalang pada permukaan bumi
akan mempengaruhi proses perambatan gel mikro dari pemancar ke penerima
yaitu oleh karena terjadinya pemantulan dan difraksi gel mikro.
Pemantulan
Misalnya antena pemancar mpy lebar-berkas sebesar 2° maka
- Sebaran daya atau energi pada jarak 40 km menjadi cukup lebar
- Ada sebagian daya atau energi gel mikro yg terpantul oleh permukaan
bumi sebelum sampai pada penerima
- Jika ada penghalang lain (baik alamiah maupun buatan manusia) dlm jalur
transmisi tsb maka juga dimungkinkan terjadi pemantulan oleh
penghalang tsb.
Ilustrasi pemantulan gel mikro oleh permukaan bumi diperlihatkan pada
gambar 8.
Gambar 8 Pemantulan oleh permukaan bumi
8

Dengan memperhatikan gambar 4 maka diketahui bahwa antena penerima
menerima daya dari dua macam lintasan:
1. Lintasan LOS
2. Lintasan terpantul oleh permukaan bumi
Daya atau energi yg berasal dari berbagai macam lintasan ini jika fasenya
sama maka akan saling memperkuat (interferensi membangun atau
constructive interference) dan dmk pula sebaliknya (interferensi merusak
atau destructive interference) jika fasenya tidak sama.
Terjadinya pemantulan akan menyebabkan geseran fase pada gel mikro.
Geseran fase akibat pemantulan oleh permukaan bumi adl sbb:
1. Geseran fase = 180° utk gel mikro dengan polarisasi horisontal
2. Geseran fase = 0 s.d 180° utk gel mikro dengan polarisasi vertikal
Zona Fresnel
Daya atau energi gel mikro yg datang pada penerima dengan fase yg
berbeda fase 180° atau λ/2 dengan gel LOS menentukan batas yg disebut
zona fresnel pertama.
Daya atau energi gel mikro yg datang pada penerima dengan fase yg
berbeda fase 2 × λ/2 dengan gel LOS menentukan batas yg disebut zona
fresnel kedua.
Daya atau energi gel mikro yg datang pada penerima dengan fase yg
berbeda fase 3 × λ/2 dengan gel LOS menentukan batas yg disebut zona
fresnel ketiga.
...
Daya atau energi gel mikro yg datang pada penerima dengan fase yg
berbeda fase n × λ/2 dengan gel LOS menentukan batas yg disebut zona
fresnel ke - n.
Radius zona fresnel ke n yaitu Fn dirumuskan sebagai
F n
= 17 , 3
n × d1
× d
f × D
2
9

Dengan d1 adl jarak pemancar ke penghalang, d2 adl jarak penerima ke
penghalang, D adl jarak pemancar ke penerima dan f adl frekuensi yg
digunakan (dinyatakan dalam GHz).
Ilustrasi tentang zona fresnel diperlihatkan pada gambar 9.
Gambar 9 Zona fresnel
Gambar 10 Ilustrasi pengaruh zona fresnel pada jalur gelombang mikro
10

Polarisasi Horisontal
Pemantulan oleh permukaan bumi akan menggeser fase sebesar 180°
Jika AB dan ACB berbeda sebesar kelipatan ganjil dari λ/2 maka sinyal dgn
lintasan AB dan ACB akan saling memperkuat
Jika AB dan ACB berbeda sebesar kelipatan genap dari λ/2 maka sinyal dgn
lintasan AB dan ACB akan saling memperlemah
Pengaruh ini disebut dgn istilah multipath fading (pudaran lintasan-jamak)
Pudaran lintasan-jamak juga terpengaruh oleh kondisi atmosfer
Pudaran lintasan-jamak biasanya berlangsung selama bbrp detik s.d bbrp jam
Polarisasi Vertikal
Pemantulan oleh permukaan bumi menggeser fase sebesar 0 s.d 180°
Jika akibat pemantulan, geseran fase 0 dan AB dgn ACB berbeda sebesar
kelipatan ganjil dari λ/2 maka ......
Jika akibat pemantulan, geseran fase 0 dan AB dgn ACB berbeda sebesar
kelipatan genap dari λ/2 maka ......
11