Modul #07
TE 3423TE 3423TE 3423TE 3423ANTENA DAN PROPAGASI ANTENA DAN PROPAGASI
Pendahuluan:Propagasi GelombangPropagasi Gelombang
Elektromagnetik
Program Studi S1 Teknik TelekomunikasiJurusan Teknik Elektro - Sekolah Tinggi Teknologi Telkomgg g
Bandung – 2007
Organisasi
Modul 7 Pendahuluan : Propagasi Gelombang EMGelombang EM
• A. Pendahuluan page 3• B. Model Sistem Komunikasi page 8• C. Pemodelan Kanal Propagasi page 11
hi b G 14• D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM page 14• E. Dasar Pemahaman Link Budget page 28
F A li i Li t GEM 30• F. Analisis Lintasan GEM page 30• G. Berbagai Jenis Komunikasi Radio page 36
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 2
A. Pendahuluan Sekapur SirihDasar dari propagasi gelombang elektromagnetika sudah pernah kitapelajari pada matakuliah Medan Elektromagnetika II dalam bab GelombangDatar Sebagaimana kita ketahui bahwa mode gelombang ketika merambat
Sekapur Sirih ...
Datar. Sebagaimana kita ketahui bahwa mode gelombang ketika merambatdi udara adalah mode TEM (Transverse Electromagnetic) yang berarti arahvektor medan listrik tegaklurus dengan arah vektor medan magnet, dankeduanya tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang .
Dalam matakuliah kita kali ini, kita akan mempelajari lebih jauh f b t Efenomena perambatan perambatan gelombang elektromagnetik di udara beserta berbagai tipe komunikasi
E
P
g pterestrial. Karakteristik dari medium udara sedikit banyak akan dibahas dalam pengaruhnya terhadap
H
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 3
pengaruhnya terhadap perambatan gelombang
A. Pendahuluan
Spektrum Frekuensi...Sinyal gelombang radio, cahaya, gelombang radio, sinar X maupun sinar gamma adalah X maupun sinar gamma adalah contoh-contoh dari gelombang elektromagnetik.
Pada tiap kasus di atas, energi Pada tiap kasus di atas, energi merambat dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Panjang gelombang dari
l b l b di t gelombang-gelombang di atas adalah berbeda serta akan memiliki sifat-sifat fisis yang berbeda dalam perilakunya p yterhadap frekuensi. Penggunaan dari gelombang akhirnya juga akan berbeda (untuk sistem komunikasi yang
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 4
(untuk sistem komunikasi yang berbeda)
P b i S kt F k i
A. Pendahuluan
)MH(f300
=λ
Pembagian Spektrum Frekuensi...Pembagian spektrum frekuensi didasarkan pada panjang gelombang-nya, dan digunakan untuk
)MHz(fberbagai jenis komunikasi yang berbeda
Frekuensi λ Band30 - 300 Hz 10 1 Mm ELF (extremely low
frequency)300 - 3000 Hz 1 Mm - 100 km SLF (Super Low Frequency)3 - 30 kHz 100 -10 km VLF (very low frequency)3 30 kHz 100 10 km VLF (very low frequency)30 - 300 kHz 10 - 1 km LF (low frequency)300 - 3000 kHz 1 km - 100 m MF (medium frequency)3 - 30 MHz 100 - 10 m HF (high frequency)30 300 MHz 10 1 m VHF (very high frequency)30 - 300 MHz 10 - 1 m VHF (very high frequency)300 - 3000 MHz 1 m - 10 cm UHF (ultra high frequency)3 - 30 GHz 10 - 1 cm SHF (super high frequency)30 - 300 GHz 1 cm - 1 mm EHF (extremely high
f )
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 5
frequency)300 - 3000 GHz 1mm - 100 μm
B d N
A. Pendahuluan
Band Name...Nama umum yang juga sering digunakan ...
Band Name Frequency L band S b d
1 - 2 GHz 2 4 GH S band
C band X band
2 - 4 GHz4 – 8 GHz 8 – 12 GHz
Ku band K band Ka band
12 – 18 GHz 18 – 27 GHz 27 – 40 GHz
Heinrich Hertz
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 6
Heinrich Hertz
S kt F k i d M di T i i
A. Pendahuluan
Spektrum Frekuensi dan Media Transmisi...
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 7
B. Model Sistem Komunikasi
Message Input
Sinyal input
Sinyal yang ditransmisikan
TI TxTransducer Pemancar
Kanal komunikasi
Input
RxTO
Message output
Transducer Output
Penerima Redaman, distorsi, derau, interferensi
( tergantung karakteristikkanal ybs )
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 8
p y )UNCONTROLLED !
K l i d l h U t ll d t t i h di ti i i d
B. Model Sistem Komunikasi
Kanal propagasi adalah Uncontrolled, tetapi harus diantisipasi dan dimodelkan ...
Tujuan memodelkan kanal propagasiTujuan memodelkan kanal propagasi...• Untuk keperluan pemilihan sistem komunikasi yang tepat
( RF device, Algoritma DSP, dsb )• Untuk penelitian kinerja siskom pada tahapan simulasi
Contoh :PEMODELAN
KANAL RADIOBERProbabilitasModulasi QPSK
QoS system( Ditentukan, tergantung d i lProbabilitas
blockingFEC (ForwardError Correction)InterleaverKontrol daya
dari layanan yang diberikan )
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 9
dsb
Contoh : Model Sistem Komunikasi Digital
B. Model Sistem Komunikasi
Contoh : Model Sistem Komunikasi Digital...
Problem klasik dalam komunikasi digital : (1) Source Coding , (2) Channel Coding • Source Coding : bertujuan untuk membuat representasi sinyal source (speech,
i dll) fi i d l b t k d t bit k dil tk dimage, dll) yang efisien dalam bentuk deretan bit yang akan dilewatkan pada jaringan digital, di penerima akan dibuat replika sinyal source
• Channel Coding : bertujuan membuat transmisi yang efisien dari deretan bit i f i l ti l i k ik i l bih d h (l i fi ik)informasi melewati lapis komunikasi yang lebih rendah (lapis fisik)
Source encoder Channel d
inputsinyal suara, teks, gambar, dimodelkan
Channel
encoderdimodelkan sebagai proses random
teks : kode ASCII, SPACE symbol, Suara : A/D converter, dan meliputi juga
modulation : FSK, ASK, PSK, dll
Channeloutput
converter, dan meliputi juga kompressi data serta error koreksi (ARQ, FEC, dll)
medium transmisi yg tidak bisa
dll
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 10
Channel decoderSource decoder
pdikontrol designer
QoS
C. Pemodelan Kanal PropagasiP d l k l i t t k dPemodelan kanal propagasi tergantung kepada ...• ‘Benda-benda’ diantara pengirim dan penerima
Obstacle / penghalang bentuk obstacle (runcing/landai) ion ion
• Frekuensi gelombang EM dan bandwidth informasi yang dikirimkan
Obstacle / penghalang, bentuk obstacle (runcing/landai), ion-ion, partikel-partikel, dll
• Gerakan pengirim dan/atau penerima
Frekuensi dan bandwidth informasi mempengaruhi ‘perlakuan’ kanal propagasi terhadap sinyal yang dikirimkan
Ge a a pe g da /a au pe e aPengaruh Efek Doppler terhadap penerimaan
Pembicaraan tentang karakteristik kanal propagasi akan meliputi 2 h l ithal, yaitu :
• Redaman propagasi Selisih antara daya pancar dan daya terima• Fading Fluktuasi daya di penerima
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 11
Contoh Model
C. Pemodelan Kanal Propagasi
Contoh Model...
L k i 1 Si l l d i i i i l l (fLokasi 1 : Sinyal langsung mendominasi penerimaan, sinyal langsung (free space) cukup besar dibandingkan sinyal pantulan tanah. Contoh : pada mikrosellular
i l i di d lk b i j l h i l l dLokasi 2 : Sinyal terima dimodelkan sebagai jumlah sinyal langsung dan sinyal terima, karena sinyal pantulan cukup signifikan besarnya. Contoh : Pada sistem selular (Plane Earth Propagation Model)
L k i 3 Pl E h P i M d l dik k i k d dif k iLokasi 3 : Plane Earth Propagation Model dikoreksi karena adanya difraksi pepohonan
Lokasi 4 : Path loss diestimasi dengan model difraksi sederhana
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 12
Lokasi 5 : Path loss cukup sulit diprediksi karena adanya multiple diffraction
D l k li h A t & P i di l j i
C. Pemodelan Kanal Propagasi
Dalam kuliah Antena & Propagasi , yang dipelajari….• Dasar komunikasi terestrial ( jenis-jenis
kom nikasi karakteristikn a dan dasarkomunikasi, karakteristiknya, dan dasar perhitungan daya / link budgetting )
Tipe-tipe komunikasi terestrial, dibedakan atas dasar • Jarak pengirim dan penerima
Untuk jarak cukup dekat, biasa digunakan hubungan LOS (Line Of Sight),
• Frekuensi radio yang digunakan semakin jauh jaraknya maka pengaruh kelengkungan bumi harus diperhatikan
Frekuensi yang digunakan, mempengaruhi jenis komunikasi yang dipilih• Kanal lintasan radio yang digunakan
y g g p g j y g p
Contoh : hubungan troposfer, komunikasi ionosfer, hubungan difraksi
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 13
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
• Indeks bias atmosfir(a) Sifat-sifat indeks bias (b) Indeks bias dimodifikasi
Parameter2 yang
(a) Sifat sifat indeks bias, (b) Indeks bias dimodifikasi, (c) Karakteristik atmosfer standar, (d) Pembiasan oleh atmosfir bumi
y gmempengaruhi
perambatan gelombang radio
• Refleksi oleh permukaan bumi(a) Sifat dan karakteristik pemantulan, (b) Polarisasi horisontal dan vertikal
• Fading dan Diversitas
• Difaksi GelombangTeori difraksi Fresnell-KirchoffTeori difraksi Fresnell Kirchoff
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 14
D 1 I d k Bi At f ( L b )
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
D.1 Indeks Bias Atmosfer ( Lambang : n )• Fenomena alamiah : Lintasan GEM di udara seringkali tidak lurus, tetapi
MELENGKUNG• Penyebab lengkungan : INDEKS BIAS atmosfer berubah dengan berubahnya
ketinggian ( h ) terhadap permukaan bumi • Indeks Bias = n , dipengaruhi komposisi utama terutama uap air
rn ε=→ Jika n menurun dengan bertambahnya tinggi, lintasan GEM
melengkung mendekati bumi→ Jika n bertambah, lintasan GEM melengkung menjauhi bumi→ Jika n tetap, lintasan GEM tetap ‘lurus’ (terhadap ketinggian)→ Kadang-kadang GEM terperangkap di antara 2 lapisan ( duct )
B i f hi li GEM d l h• Bagian atmosfer yang mepengaruhi lintasan GEM terutama adalah TROPOSFER , yang ketinggiannya : 9 km ( Kutub Selatan ) , 11 km ( Kutub Utara ), 18 km di katulistiwa
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 15
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
• Analisis lintasan dilakukan dengan Hukum Snellius, sbb :
KONSTAN)h(sin)h(n...sinnsinnsinn 332211 =θ==θ=θ=θJika Δh → 0
n
Jika, Δh → 0, maka lengkungan lintasan pada gambar di bawah akan KONTINYU
3n4n
3θ3θ
4321 nnnn >>>
1n
2n2θ 2θ
hΔ
hΔ
1θ hΔ
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 16
I d k Bi Di difik i M
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
• Indeks Bias Dimodifikasi : ( lambang M )
h ⎞⎛Dimana, M = indeks bias dimodifikasi
Tujuan : Analisis perubahan indeks bias terhadap ketinggian
60 10
Rh1nM ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +−=
M = indeks bias dimodifikasin0 = indeks bias pada ketinggian h = 0h = ketinggian dari permukaan bumiR = jari-jari bumi = 6,37. 106 m
036,0dM=
048,0dhdM
=048,0
dhdM
>
0dM=
,dh
0dh
=
0dhdM
<
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 17
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
ftu048,0
dhdM
=ft
u048,0dhdM
=hh h hft
u048,0dhdM
=
dM
positifdhdM
ftu036,0
dhdM
= 0dhdM
=
MM M M
hd
td0
dhdM
<positif
dhdM
negatifdhdM
• Atmosfer Standar
(a) ATM standarMM M M
(b) ρ = R ; k = ∞ (c) Duct (d) Elevated Duct
• Atmosfer StandarTujuan : Standarisasi sifat atmosfer dan memudahkan perhitungan
Atmosfer standar memenuhi persamaan berikut :
( ) )h136,0(6 e289101nN −=−=Dimana, N = indeks bias h = ketinggian dalam kmn indeks bias sebagai f ngsi h
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 18
n = indeks bias sebagai fungsi h
D 2 R fl k i Ol h P k B i
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
D.2 Refleksi Oleh Permukaan Bumi
• Refleksi tergantung kepada sifat bahan yang dirambati gelombang dan polarisasi • Karakteriktik propagasi gelombang tergantung kepada impedansi intrinsik medium
g g p y g g g pgelombang
• Koefisien refleksi dinyatakan sbb :
22i 222
ϕ−+ϕ
ϕ−−ϕ=
22
22
EHcosnsincosnsin
Rϕ−+ϕ
ϕ−−ϕ=
222
222
EVcosnsinncosnsinn
R
( Polarisasi horisontal ) ( Polarisasi vertikal )Dimana, ϕ = 90o - θ = sudut vertikalθ = sudut datang = sudut pantulθ = sudut datang = sudut pantul
0
22r
2j
n ωεσ
−ε= = indeks bias relatif
θ θ
ϕϕ
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 19
1rε
U k k d k b i d k d d k fik k fi i
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
• Untuk keadaan permukaan bumi dan keadaan udara tertentu, maka grafik koefisien pantul dan sudut datang sebagai fungsi ϕ diberikan sebagai berikut :
0 91.0 EHϕ
90π
0.7
0.9
EVREHR
π9.0
0.3
0.5 π5.0
0
EVϕ
o10 o50 o90ϕ
• Asumsi :Karena jarak Tx-Rx >> tinggi menara, maka biasa dianggap REV = REH = 1 , dan φR = π atau 180o )
• Untuk suatu kondisi sudut ϕ untuk koefisien pantul minimum disebut sebagai
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 20
• Untuk suatu kondisi, sudut ϕ untuk koefisien pantul minimum disebut sebagai SUDUT BREWSTER
D 3 Fading
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
D.3 Fading • Fading adalah fluktuasi daya di penerima. Fading disebabkan karena
perubahan ‘kondisi’ kanal propagasi selama terjadinya komunikasi
• Penyebab fading umumnya adalah penjumlahan gelombang medan yang melewati lintasan yang berbeda-beda y gsehingga mengalami ‘perlakuan’ kanal propagasi yang berbeda dalam hal amplituda dan fasanya
• Fading terdiri dari : a. Fading cepat ( Athmosferic Multipath Fading ) Fading berfluktuasi
dengan cepat, dianalisis secara stokastik dan memberikan suatu model kanal yang berubah terhadap waktu Fading cepat terdistribusi secarakanal yang berubah terhadap waktu. Fading cepat terdistribusi secara Rayleigh ( Rayleigh Fading) atau Rice (Rician Fading)
b. Fading Lambat ( Shadowing ) Fading berfluktuasi dengan lambat, dianalisis secara stokastik dikaitkan
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 21
g gdengan pathloss dan memberikan suatu model kanal yang berubah terhadap waktu. yang terdistribusi secara Lognormal (Lognormal Fading)
• Teknik mengatasi fading Fading• Teknik mengatasi fading
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
• Teknik mengatasi fadinga. Memberikan fading margin , sedemikian level sinyal penerimaan selalu
lebih besar dari ambang (threshold) b. Menambahkan AGC (Automatic Gain Control) untuk stabilisasi
i
Fading... • Teknik mengatasi fading
( )penerimaan
c. Memakai teknik diversitas
Diversitas• Teknik diversitas adalah teknik yang memungkinkan penerimaan ganda• Diversitas dimungkinkan karena sifat penerimaan GEM yang memiliki peluang
kecil dari masing-masing lintasan untuk mengalami fading secara bersamaankecil dari masing masing lintasan untuk mengalami fading secara bersamaan (simultan)
• Macam diversitas : a. Diversitas Ruang, antena dipisahkan oleh jarak tertentu untuk
memungkinkan penerimaan gandamemungkinkan penerimaan ganda b. Diversitas Frekuensi, informasi dikirimkan dalam 2 frekuensi carrier
yang terpisah cukup jauh c. Diversitas Polarisasi, memanfaat pengiriman dengan 2 macam polarisasi
li h l li i d b d f 90
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 22
p g g pyang saling orthogonal atau eliptis dengan beda fasa 90o
• Macam diversitas (cont )
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
d. Diversitas Sudut, dengan menggunakan sudut datang yang berbeda. Memerlukan antena yang besar karena gain harus besar. Contoh : Pada sky wave
• Macam diversitas (cont…)
e. Diversitas Waktu, pengiriman dengan waktu yang berbeda
• Contoh perhitungan untuk Diversitas Ruang
A1
Jarak Δh dibuat sedemikian agar penerimaan antena A1dan A memiliki korelasi
Ah1
hΔ dan A2 memiliki korelasi terkecilSyarat :
A2
h2 th4dh λ
=Δd = jarak antara
pengirim dan penerima
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 23
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
• Penerimaan rangkap diversitas dapat dilakukan dengan : a. Pemilihan penerimaan terbaik….
IF S1WA1LNA D/C IF
Amp
Comp
ke Demod
S1W1A1
LNA D/C IF Amp switcher
S2
W2
A2
• W1 > W2: Comp = 1 ⇒ S1 ON , dan S2 OFF• W1 < W2: Comp = 0 ⇒ S1 OFF , dan S2 ON
b Penggabungan penerimaan rangkapb. Penggabungan penerimaan rangkap
LNACombiner D/C
IF Amp
ke Demod
A1
A2
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 24
LNAAmpA2
R li bilit (k d l )
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
Reliability (keandalan)
pengamatantotalWaktudimanawaktuJumlahyReliabilit minRR WW >
=Dimana,
W D t ipengamatantotalWaktu WRmin = Daya terima minimum pada penerima yang akan memberikan
Fading marginWRakan memberikan BER maksimum yang dipersyaratkan W p y
Δt1 Δt3Δt2 Δt4
WRmin
tt0 T
( ) %100ttttTli bilitR 4321 ×Δ+Δ+Δ+Δ−
Sebelum diberikan fading,
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 25
( ) %100T
liabilityRe 4321 ×=
R li bilit (k d l )
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
Reliability (keandalan)...• Fading margin diberikan untuk meningkatkan Reliability• Contoh :
Pengaruh fading margin dalam meningkatkan reliability pada komunikasi LOS
Fading Margin Reliabilityg g y10 dB 20 dB 30 dB
90% 99%
99 9%30 dB 40 dB
99,9%99,99%
Sumber : HRW, “ Diktat Antena dan Propagasi”, STTT
• Probabilitas Outage,
Poutage = 1 - Reliability
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 26
outage y
D 4 Difraksi Gelombang
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
D.4 Difraksi Gelombang• Berdasarkan Prinsip Huygens yang menyatakan bahwa setiap titik pada celah yang
dilalui gelombang dapat dianggap sebagai sumber gelombang yang baru• Komunikasi yang memungkinkan
penambahan tinggi antena Komunikasi Line Of Sight.
K t k iKata kunci :Jari-jari Fresnell, Clearance Factor
• Komunikasi yang tidakKomunikasi yang tidak memungkinkan penambahan tinggi antena Komunikasi Difraksi
Kata kunci :
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 27
Loss Difraksi
E. Dasar Pemahaman Link BudgetDiagram LevelEIRP g
PT
GL
Loss Propagasi ( LP )
GTLft
W
GRLfr
Fading MarginWRFading Margin
ThresholdDaya terima
Noise FigureEffective Noise Spectral Density
BERNC ↔
Daya terima, naik-turun karena fading
Spectral DensityNoise Spectral DensityLihat diagram di atas...
LGLGLFMThresholdP +−+−++=
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 28
fTTPRfRT LGLGLFMThresholdP ++++=
Perbaikan Unjuk Kerja
E. Dasar Pemahaman Link BudgetPerbaikan Unjuk Kerja
Perbaikan Unjuk Kerja, dicapai dengan cara perbaikan disisi pengirim maupun di penerima...
A. Sisi Pengirim • Memperbesar daya pancar , High Gain Amplifier• Meninggikan antenae gg a a te a• Memperbesar gain antena • Mengurangi loss kabel
B Si i P iB. Sisi Penerima • Memperbesar gain antena• Memperbaiki penerimaan dengan teknik diversitas, tinggi antena• Mengurangi loss kabel • Mengurangi tingkat noise : (1) Low Noise Amplifier & Filter (2)
Mengurangi tingkat Noise Figure
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 29Parameter kinerja : Reliability, BER, ...
F. Analisis Lintasan GEMF 1 Radius Efektif BumiF.1 Radius Efektif Bumi
• Tidak tepat jika dalam perencanaan menggambarkan muka bumi sebagai lengkungan dan lintasan GEM juga sebagai lengkungan P l k ( Lih t di dikt t P H W )• Persamaan lengkungan ( Lihat penurunannya di diktat P Heroe W ) :
−=1
dhdn ρ = Jari-jari lengkungan lintasan gelombang EM
( dipengaruhi oleh perubahan indeks bias terhadap ρdh ketinggian )
Kasus :Atmosfer Standar ( ) )h136,0(6 e289101nN −==Atmosfer Standar ( ) )(e289101nN =−=
( ))h136,0exp.10.289.136,0dhdn 6 −−= −
untuk h kecil didapatkan :untuk hkm kecil , didapatkan :
ρ−=−= − 110.3,39
dhdn
km6 km25.000≈≈ρ km445.25
( ATM standar h kecil )
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 30
( ATM standar, hkm kecil )
• Transformasi ⇔ Jari Jari Efektif Bumi
F. Analisis Lintasan GEM
• Transformasi ⇔ Jari-Jari Efektif Bumi⇒ Lengkung lintasan GEM ditransformasikan sebagai Lintasan Lurus⇒ Lengkung muka bumi ditransformasikan sama, membentuk lengkungan baru dengan Jari-Jari Efektif Bumi = kRbaru dengan Jari-Jari Efektif Bumi kR
RkReff =dimana, Reff = Jari-jari lengkung bumi hasil transformasik = faktor kelengkungan bumi ( dipengaruhi atmosfer )g g ( p g )
=1k
1k =
dan,
atau
• Untuk atmosfer standar R = 6370 km dan ρ = 25000 km (perhitungan
ρ−= R1
k
dhdnR1
k+
atau
• Untuk atmosfer standar, R = 6370 km dan ρ = 25000 km (perhitungan sebelumnya ), didapatkan :
34
≈== 63701
R11k sehingga km8500=== 6370
34RkR eff
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 31
3−ρ−2500063701R1
gg3eff
• Kasus-Kasus :
F. Analisis Lintasan GEM
• Kasus-Kasus :
34k = 3
1k0 <<
∞<< k0 << k0
0k <
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 32
Secara praktis : 0,5 < k < 6 (kebanyakan)
F.2 Jarak Horison RadioF. Analisis Lintasan GEM
ht
dt
Lihat penurunan di diktat P Heroe !
( ) ( )222tt hkRdkR +=+
kR kR tt hRkd 2=
( ) ( )tt
• Didapatkan, untuk ht << RSesuaikan satuannya !tt y
• Jika dt dalam mil dan ht dalam feet,
3Jik j k h i R d k)()( 2
3fttmit hkd =• Jika jarak horison Rx = dr , maka :
[ ]rtrttot hhRkddd +=+= 2Contoh : ATM standar (R=6370, k = 4/3) didapatkan ,
[ ] )()()(12,4 kmmeterrmeterttot hhd += Rumus praktis !
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 33Untuk ht = 100 m dan hr = 1,5 meter ⇒ dtot = 46,2 km
N H i R di
F. Analisis Lintasan GEM
Nomogram Horison Radio
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 34
F.3 Profile ChartF. Analisis Lintasan GEM
.3 o e CProfile chart digunakan dalam perencanaan untuk mengetahui apakah 2 titik di atas permukaan bumi terletak pada garis pandang radio dan obstacle di sepanjang lintasan
800 m
900 mK = 4/3
xB
Untuk menggambar garis lengkung :
x2
600 m
700 m
800 m
Jari-Jari Fresnell
yB
hr eff
BB R
xy2
−=
Tapi ang lebih cocok
400 m
300 m
500 mTapi yang lebih cocok dipakai ( sesuai skala )
2BB xcy −=
100 m
200 m
300 m
obstacleht Dengan c (konstanta) :
kc 1~
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 3550 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50
d1 d2 kSesuai kebutuhan !
G. Berbagai Jenis Komunikasi RadioJenis-Jenis Hubungan KomunikasiJenis-Jenis Hubungan Komunikasi...
(1) Komunikasi Gelombang Ruang• Tipikal kanal propagasi : diasumsikan terdapat gelombang langsung dan
gelombang pant lgelombang pantul• Termasuk dalam komunikasi gelombang ruang ini adalah :
(a) Jarak dekat : Sistem komunikasi bergerak, (b) Jarak jauh ( sd puluhan km) : Komunikasi Line Of Sightf g
(2) Hubungan Difraksi• Kanal propagasi : ‘Sengaja’ memanfaatkan terjadinya hamburan/difraksi
penghalangpenghalang • Jarak hubungan difraksi bisa sampai ratusan km, atau mungkin juga untuk jarak
dekat yang terhalang obstacle, sedangkan tidak mungkin menaikkan antena lagi
(3) Hamburan Tropospheric(3) Hamburan Tropospheric• Kanal propagasi : ‘Sengaja’ memanfaatkan terjadinya hamburan/difraksi pada
lapisan troposfer. Sebenarnya bisa diklasifikasikan sebagai hubungan difraksi. • Jarak komunikasi : 200 - 800 km
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 36
• Daerah frekuensi kerja : 300 - 30000 MHz
Jenis-Jenis Hubungan Komunikasi...
G. Berbagai Jenis Komunikasi RadioJenis Jenis Hubungan Komunikasi...
(4) Sky Wave Communication (Gelombang Langit)• Kanal propagasi : Memanfaatkan lapisan ionosfer untuk memantulkan
gelombang menuju belahan bumi yang laingelombang menuju belahan bumi yang lain• Jarak komunikasi : 150 km sampai ribuan km• Daerah frekuensi : 3 - 30 MHz dengan bandwidth informasi sempit
(5) Ground Wave (Gelombang Tanah)• Kanal propagasi : Memanfaatkan permukaan bumi sebagai pembimbing
gelombang• Jarak komunikasi : SANGAT HANDAL untuk jarak dekat maupun jarak jauh• Daerah frekuensi : hanya untuk frekuensi rendah sampai 3000 kHz• Aplikasi : Navigasi, siaran AM (400-1600 kHz), deteksi ledakan nuklir
(6) Gelombang Ruang Bebas• Kanal propagasi : Ruang bebas, asumsi : hanya ada 1 gelombang langsung• Jarak komunikasi : ribuan km
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 37
• Jarak komunikasi : ribuan km• Aplikasi : umumnya untuk komunikasi satelit, gelombang mikro
G. Berbagai Jenis Komunikasi Radio
3 kH 300 GH
Spektrum Komunikasi Radio
Radio CommunicationRadio, microwave, satellite
3 kHz 300 GHz
VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF
3 kHz 30 kHz 300 kHz 3 MHz 30 MHz 300 MHz 3 GHz 30 GHz 300 GHz
T h iS f Space & Line STroposphericSurface Ionospheric Space & Line Of Sight
Space
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM 38