Jumat, 14 September 2012

p.g tanah


Komunikasi merupakan pengirimaan dan penerimaan pesan antara dua orang atau lebih dengan menggunakan suatu media sehingga pesan tersebut dapat diterima dan dimengerti. Pada era “Jadul”, pesan dikirim melalui media seperti pelari- pelari, asap, panah, cahaya, bunyi-bunyian, dan bendera. Tetapi sekarang, jaman sudah lebih canggih dengan perkembangan IPTEK, dalam menyampaikan pesan dengan jarak yang lumayan jauh membutuhkan suatu saluran transmisi berrupa kabel (copper wire, fiber optic,utp) ataupun udara(tanpa kabel) dengan memanfaatkan gelombang elektromagnetik.
Media yang menggunakan kabel penghubung (saluran transmisi) adalah telegraph, telephon, dan jaringan computer. Sedangkan yang menggunakan udara sebagai medianya adalah Radio, TV telephone seluler maupun jaringan computer.
Seiring perkembangan teknologi, peralatan komunikasi saat ini dapat digunakan dengan meggunakan berbagai media. Misalnya saja, Televisi, telephone, jaringan computer, dapat digunakan baik menggunakan media udara maupun menggunakan media kabel.
Pada dasarnya, system komunikasi radio terdiri dari system pemancar (transmitter) dan system penerima(receiver). Pesawat pemancar (transmitter) dapat memancarkan gelombang elektromagnetik yang berisi informasi melalui udara sedangkan pesawat penerima radio memilih gelombang radio dan mengubahnya kembali menjadi informasi.
Sesungguhnya, banyak pemanccar yang memancarkan gelombang selektromagnetik di udara secara bersama- sama yang bisa saja saling mengganggu satu sama lain. Agar frekwensi tersebut tidak dapat saling mengganggu, maka secara internasional ditentukanlah alokasi pembagian frekwensi radio yang meliputi frekwensi 10 KHz sampai 40GHz.
Tabel pembaggian frekwensi radio
Nama Gelombang Frekwensi Pemakaian Umum Karakteristik perambatan
Very low frequency (VLF) 10-30 KHz Navigasi, radio jarak jauh Sepanjang tahun redaman kecil
Low Frequency (LF) 30-300 KHz Navigasi, marine, radio jarak jauh Pada malam hari sama dng VVLF tapi kurang reliable, dan siang hari redaman besar
Medium Frequency (MF) 300-3000 KHz Broadcasting, Navigasi, marine Pada malam hari redaman kecil dan siang hari sebaliknya
High Frequency (HF) 3-30 MHz Point to point( Rdio amatir, CB) Sangat dipengaruhi ionosfer dan tergantung pada siang, malam dan musim
Very High Frequency(VHF) 30-300 MHz Komunikasi jarak dekat (TV, Radio FM, Radar, Navigasi) Hubungan harus line of sight, sifat gelombangnya sama dengan cahaya, tidak dipengaruhi oleh ionosfer.
Ultra High Frequency(UHF) 300-3000 MHz Komunikasi jarak dekat (TV, Radio FM, Radar, Navigasi, HP) Hubungan harus line of sight, sifat gelombangnya sama dengan cahaya, tidak dipengaruhi oleh ionosfer.
Super High Frequency(SHF) 3-30 GHz Point to point jjarak dekat(radar, satelit, microwave) Hubungan harus line of sight, sifat gelombangnya sama dengan cahaya, tidak dipengaruhi oleh ionosfer.
Extra High Frequency(EHF) 30-300 GHz Percobaan ilmiyah Diredam oleh hujan
Gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh pemancar radio melalui udara memiliki kecepatan, frekwensi dan panang gelombang. Hubungan ketiganya dapat dituliskan:
f=v/λ
Ket: f : Frekwensi dalam satuan hertz
V : Kecepatan propagasi (m/detik) = 3x108 m/detik
λ : Panjang gelombang dalam satuan meter
Pada dasarnya, getaran listrik frekwensi tinggi (HF) adalah getaran listrik yang memiliki frekensi diatas 20.000 Hz. karena sering digunakan dalam teknik radio, maka HF dinamakan pula Frekwensi Radio (RF). Sedangkan untuk frekwwensi dibawah 20.000Hz termasuk frekwensi rendah atau biasa disebut frekwwensi suara (AF).
Gelombang listrik frekwensi tinggi aatau gelombang radio yang dipancarkan melalui antenna pemancar akan menimbulkan gelombang elektromagnetik lainnya. Gelombang tersebut ada merambat diatas permukaan bumi, merambat langsung menujju penerima, ada pula merambat menuju ke angkasa dan terpantul kebumi oleh lapisan ionosfer.
Propagasi gelombang Radio
Dalam proses perambatan gelombang radio, umumnya sinyal informasi tidak langsung dipancarkan tetapi mengalamii perubahan terlebih dahulu agar jjarak yang dicapainya dapat jauh. Awalnya, suara yang dihasilkan oleh AF(Audio Frekwensi) sudah sangat tinggi amplitudonya tetapi suara/ informaasi tersebut belum bisa didengar pada jarak yang jauh karena getaran ini adalah getaran yang surut yang semakin lama amplitudonya akan semakin kecil dan akhirnya menghilang.
Untuk mencapai jarak yang diinginkan, maka sinyal informasi ditumpangkan pada frekwensi pembawa (carrier).Proses pengubahan sinyal informasi agar dapat dibawa oleh gelombang pembawa untuk penyaluran disebUt modulasi. Pada penerima terjadi proses sebaliknya yang disebut demodulasi.
Adapun mekanisme perambatan gelombang radio adalah:
Propagasi gelombang tanah (Ground wave)
Dengan menggunakan jarak batas penglihatan manusia, gelombang tanah terdiri dari: Gelombang langsung, gelombang pantulan bumi, dan gelombang permukaan. Gelombang tanah (Ground Wave) kadang – kadang disebut gelombang permukaan Karena merambat melalui permukaan bumi dan ini hanya mungkin terjadi bila jarak anatara pemancar dan penerima dekat dengan permukaan bumi. Oleh karena itu, sifat perambatannya sangat ditentuksn oleh karakteristik permukaan bumi.
Propagasi gelombang ruang (Space wave)
Pada daerah frekwensi diatas 30 MHz , ground wave mengalami peredaman yang besar sekali sehingga jarak yang dicapainya hanya beberapa ratus meter saja. Pada jarak yang tidak begitu jauh, kelengkungan bumi dapat diabaikan. Space wave umumnya menggunakan system perambatan gelombang line of sight. Sebaiknya setiap 60Km dipasang repeater yang berfungsi untuk menerima, memperkuat dan memancarkan kembali gelombang elektromagnetik.
Propagasi sky wave
Pada umumnya frekwensi rendah mempunyai perambatan pada permukaan tanah, anmun kadang bisa juga terjadi propagasi ionosfer. Lapisan ionosfir adalah lapisan yang terdiri dari ion – ion yang terbentuk karena gas atmosfer secara terus meneruus terkena sinar matahari. Lapisan ini terdapat di angkasa mengelulungi bumi dengan ketinggian yang berubah – ubah karena pengaruh sinar matahari dan cuaca.
Karena lapisan ionosfer dipengaruhi oleh energi matahari, maka siang dan malam hari pasti berbeda.
Ionosfer pada siang hari terdiri dari 4 lapisan yakni: D, E, F1, F2. Adapun ketinggian lapisan tersebut dari permukaan bumi pada siang hari adalah:
Lapisan D : Antara 50- 90 km
Lapisan E : Kira- kira 110 km
Lapisan F1 : Kira- kira 220 km
Lapisan F2 : Antara 250- 350 km
Pada malam hari, lapisan f1 dan f2 akan menyatu menjadi f2 sedangkan lapisan D akan lenyap, dan lapisan E sedikit bergeser. Sehingga pada malam hari, ketinggian lapisan E antara 90-130km sedangkan lapisan F2 antara 200-300km.
Pada frekwensi rendah, bumi hamper merupakan penghantar yang sempurna sehingga pada frekwensi ini gelombang dapat mencapai jarak yang jauh dengan pantulan yang berulang – ulang antara lapisan E dengan bumi. Meskipun pada umumnya, gelombang menengah dipantulkan oleh lapisan E tetapi redamannya cukup besar. Redaman terjjaddi pada tingkat maksimum untuk frekwensi 500- 2000 KHz, dan akan terjadi redaman serupa pada siang hari. Dengan demikian, pada frekwensi ini, hanya propagasi gelombang tanah yang perlu diperhatikan.
Telah diketahui bahwa pada malam hari, lapissan D berkurang dan dapat terjadi propagasi ionosfir yang cukup jauh sehingga pada malam hari dapat menangkap siaran frekwensi dari tempat yang jauh.
Bila ketinggian lapisan ionosfer berubah-ubah, dan mengakibatkan berubahnya pantulan gelombang radio, maka penerimaan siaran radio akan kedengaran timbul tenggelam(efek fading)
    




mantap









Propagasi Gelombang Radio


 

1.1  Propagasi Gelombang

Definisi dari propagasi gelombang adalah perambatan gelombang pada media perambatan. 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. Pada Gambar 1   merupakan gambaran singkat tentang propagasi gelombang (J, Herman, 1986: 1.4).
Gambar 1. Propagasi Gelombang

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. Dalam 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

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 30 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,  F1 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):
Lp = 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 harga-harga 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 molekul-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 sebagai 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


PROPAGASI GELOMBANG TANAH (GROUND WAVE)

Gelombang tanah (ground wave) adalah gelombang radio yang berpropagasi di sepanjang permukaan bumi/tanah. Gelombang ini sering disebut dengan gelombang permukaan (surface wave). Untuk berkomunikasi dengan menggunakan media gelombang tanah, maka gelombang harus terpolarisasi secara vertikal, karena bumi akan menghubung-singkatkan medan listriknya bila berpolarisasi horisontal. Gelombang tanah sangat tidak efektif pada frekuensi di atas 2 MHz. Propagasi gelombang tanah 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 IONOSFIR

Gelombang yang berpropagasi melalui lapisan ionosfir ini disebut sebagai gelombang ionosfir (ionospheric wave) atau juga disebut gelombang langit (sky wave). Aksi pembiasan pada lapisan ionosfir dan permukaan bumi tersebut disebut
dengan skipping

PROPAGASI TROPOSFIR (TROPOSPHERE SCATTER)
Propagasi troposfir bisa dianggap sebagai kasus dari propagasi gelombang langit. Gelombang tidak ditujukan ke ionosfir, tetapi ditujukan ke troposfir. Batas troposfir hanya sekitar 6,5 mil atau 11 km dari permukaan bumi. Frekuensi yang bisa digunakan adalah sekitar 35 MHz sampai dengan 10 GHz dengan jarak jangkau mencapai 400 km.

PROPAGASI GARIS PANDANG (LINE OF SIGHT)

Propagasi line of sight, disebut dengan propagasi dengan gelombang langsung (direct wave), karena gelombang yang terpancar dari antena pemancar langsung berpropagasi menuju antena penerima dan tidak merambat di atas permukaan tanah. Oleh karena itu, permukaan bumi/tanah tidak meresamnya. Selain itu, gelombang jenis ini disebut juga dengan gelombang ruang (space wave), karena dapat menembus lapisan ionosfir dan berpropagasi di ruang angkasa.
Band frekuensi yang digunakan pada jenis propagasi ini sangat lebar, yaitu
meliputi band VHF (30 – 300 MHz), UHF (0,3 – 3 GHz), SHF (3 – 30 GHz) dan EHF (30 – 300 GHz), yang sering dikenal dengan band gelombang mikro (microwave).