BAB I PENDAHULUAN
1.6 Metode Penelitian
Adapun metode penelitian yang digunakan dalam membantu untuk menyelesaikan skripsi ini adalah sebagai berikut:
1. Studi literatur
Mempelajari dan memahami bahan-bahan referensi tertulis seperti; buku referensi, jurnal-jurnal, bahan dari internet yang mendukung penulisan Tugas Akhir ini.
2. Pemodelan friis dengan faktor koreksi
Melakukan perhitungan secara matematis dengan rumus friis faktor koreksi.
3. Pengujian dan pengukuran
Melakukan pengukuran secara langsung dengan menggabungkan perangkat keras yang ada.
Menarik Kesimpulan
Mengambil beberapa kesimpulan dari hasil pengukuran dan pemodelan yang telah dilakukan.
1.7 Sistematik Penulisan
Penulisan skripsi ini ditulis dan di susun dalam urutan sebagai berikut:
BAB I Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, rumusan masalah, tujuan skripsi, manfaat penelitian, batasan penelitian, metode penelitian dan sistematik penulisan.
BAB II Dasar Teori
Bab ini memberikan teori dasar Ground Penetration Radar, Radio to the earth, propagasi radio di bawah tanah dan refleksi sinyal radio.
BAB III Metodologi Penelitian
Dalam bab ini akan membahas mengenai model yang digunakan, spesifikasi perangkat, komponen yang dibutuhkan, tahapan dan pengukuran.
BAB IV Hasil Permodelan dan Pengukuran
Bab ini berisikan hasil pemodelan dan pengukuran langsung.
BAB V Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisikan beberapa kesimpulan dan saran untuk rekan-rekan yang akan melakukan penelitian lanjutan dari Skripsi ini.
BAB II TEORI DASAR
2.1 Ground Penetration Radar
Ground Penetrating Radar (GPR), yaitu alat yang dipakai untuk menyelidiki kondisi di bawah permukaan tanah tanpa harus menggali dan merusak tanah. Sistem GPR terdiri atas pengirim (transmitter), yaitu antena yang terhubung ke generator sinyal dan bagian penerima (receiver), yaitu antena yang terhubung ke LNA dan ADC yang kemudian terhubung ke unit pengolahan data hasil survey serta display sebagai tampilan output-nya dan post processing untuk alat bantu mendapatkan informasi mengenai suatu objek. Antena pengirim mengirimkan pulsa elektromagnetik berdurasi cepat ke dalam tanah. Gelombang elektromagnetik yang dikirimkan akan mengalami pantulan jika mengenai objek, sinyal pantulan ini akan ditangkap oleh antena penerima untuk kemudian diolah agar diperoleh gambaran kondisi bawah permukaan tanah yang dapat dengan mudah dibaca dan diinterpretasikan oleh user.
Oleh karena itu, data processing merupakan bagian yang sangat penting pada perangkat GPR, karena dibutuhkan untuk mengolah sinyal terima agar diperoleh informasi yang jelas mengenai objek yang dideteksi antara lain jenis, bentuk, dimensi, dan kedalaman objek bawah tanah [1]. Gambar 2 menunjukan contoh perangkat Ground Penetrating Radar.
Gambar 2.1 Contoh perangkat Ground Penetrating Radar (GPR)
Ground Penetrating Radar (GPR) merupakan suatu alat yang digunakan untuk proses deteksi benda – benda yang terkubur di bawah tanah dengan tingkat kedalaman tertentu, dengan menggunakan gelombang radio, biasanya dalam range 10 MHz sampai 1 GHz.
Seperti pada sistem radar pada umumnya, sistem GPR terdiri atas pengirim (trasmiter), yaitu antena yang terhubung ke sumber pulsa, dan bagian penerima (receiver), yaitu antena yang terhubung ke unit pengolahan sinyal dan citra. Adapun dalam menentukan tipe antena yang digunakan, sinyal yang ditransmisikan dan metode pengolahan sinyal tergantung pada beberapa hal, yaitu:
1. Jenis objek yang akan dideteksi, 2. Kedalaman Objek, dan
3. Karakteristik elektrik medium tanah.
Dari proses pendeteksian seperti di atas, maka akan didapatkan suatu citra dari letak dan bentuk objek yang terletak di bawah tanah. Untuk menghasilkan pendeteksian yang baik, suatu sistem GPR harus memenuhi empat persyaratan sebagai berikut :
1. Kopling radiasi yang efisien ke dalam tanah, 2. Penetrasi gelombang elektromagnetik yang efisien,
3. Menghasilkan sinyal dengan amplitudo yang besar dari objek yang dideteksi,
4. Bandwidth yang cukup untuk menghasilkan resolusi yang baik [6].
2.2 Radio To The Earth
Radio through the earth (TTE) banyak digunakan untuk aplikasi komunikasi permukaan tanah ke situs pertambangan. Radio bekerja pada frekuensi rendah agar dapat menembus kulit bumi. Radio ini tersedia luas dengan harga yang relative murah. Beberapa kesulitan aplikasi TTE untuk pendeteksian objek adalah propagasi gelombang radio bawah tanah melewati tanah dan lapisan tanah yang berlapis akan mengalami dispersion, absorption and scattering [2] [3].
2.3 Refleksi dari Permukaan Tanah
Panjang jarak antara antena pengirim dan penerima pada karakteristik path-loss dianggap d. Propagasi sinyal radio di bawah tanah juga dipengaruhi oleh sinar yang tercermin dari permukaan tanah karena interaksi antara tanah dan udara. Meskipun efek ini bergantung terhadap kedalaman antena di dalam tanah, itu harus diperhitungkan juga [7] .
Propagasi radio bawah tanah antara antena pengirim dan penerima menghasilkan dua jalur. Jalur yang pertama adalah jalur yang langsung antara antena pengirim dan penerima. Sedangkan, jalur yang kedua adalah jalur refleksi karena permukaan tanah. Sementara jalur lintasan langsung merupakan komponen utama dari sinyal yang diterima, refleksi dari jalur juga berpengaruh terhadap perambatan sinyal terutama ketika antena ditanam dekat dengan permukaan.
Ketika kedalaman antena meningkat hingga tingkat tertentu, yaitu lebih dalam. Efek refleksi dapat diabaikan dan saluran dapat dianggap sebagai satu jalan.
Namun, jika antena yang ditanamkan dekat dengan permukaan tanah, yaitu lebih rendah. Maka pengaruh pantulan gelombang dengan permukaan tanah harus dipertimbangkan [7].
2.3.1 Multi-Path Fading dan Bit Error Rate
Propagasi sinyal radio bawah tanah memiliki komplikasi lebih dari model dua jalur saluran. Pertama permukaan tanah tidak ideal dan mulus yang dapat menyebabkan refleksi serta pembiasan. Kedua, biasanya ada batu, akar tanaman di tanah dan tanah liat umumnya tidak homogen. Sebagai hasil dari kotoran didalam tanah, Multi-path fading harus dipertimbangkan selain model dasar dua jalur saluran.
Multi-path fading secara ekstensif harus melihat keadaan di permukaan tanah. Di udara, refraksi acak karena udara, gerakan benda, serta efek lain akan mengakibatkan fluktuasi dan pembiasan gelombang elektromagnetik . oleh karena itu, amplitudo dan fase sinyal yang diterima menunjukkan perilaku acak dengan waktu. Umumnya, karakteristik multi-path ini mematuhi aturan Rayleigh atau distribusi probabilitas log-normal.
Pada komunikasi radio bawah tanah. Ada udara acak yang terkena refraksi terhadap waktu. Karena, saluran antara antena pengirim dan penerima relatif stabil ketika komposisi tanah dianggap. Saluran tersebut hampir stabil di masing-masing jalur terhadap waktu. Akar pohon, batu, partikel tanah dan benda-benda lain di tanah masih dapat dikenakan refleksi dan melakukan pembiasan untuk elektromagnetik mirip dengan obstacle yang ada di udara. Kecuali, terhadap variasi waktu akan membuat propagasi radio bawah tanah akan mirip dengan propagasi radio di udara.
Mengingat jarak antara antena pengirim dan penerima, tingkat menerima sinyal memiliki level yang berbeda di setiap tempat. Karena perjalanan sinyal melalui jalur yang berbeda memiliki multi-path yang berbeda juga. Hasilnya, teracaknya karena lokasi dan waktu yang berbeda masih mematuhi aturan [7].
2.4 Refleksi Sinyal Radio
Pada perambatan gelombang radio akan terjadi pemantulan oleh permukaan bumi, sehingga pada penerima akan menerima dua gelombang yang berbeda yaitu gelombang langsung dan gelombang pantul yang jarak tempuh dan waktu perambatan yang berbeda sehingga menimbulkan level daya yang diterima berbeda pada ujung penerima. Perbedaan level daya terima untuk daya pancar yang tetap inilah disebut fading margin [8].
2.5 Propagasi Radio di Bawah Tanah
Keberagaman dan struktur komplek dari suatu tanah akan membuat propagasi terganggu. Gelombang radio mengalami atenuasi selama propagasi dilakukan. Frekuensi kerja harus diperiksa dengan teliti khususnya untuk jenis jalur tanah sehingga radio bawah tanah dapat bekerja.
Very High Frequency adalah frekuensi yang tepat digunakan untuk komunikasi dibawah tanah seperti komunikasi antar pekerja tambang [4]. Pada frekuensi ini, tanah dapat menjadi penghantar gelombang elektromagnetik yang baik. Namun, Karakteristik tanah memiliki pengaruh besar terhadap propagasi yang sedang berlangsung dan harus diperhitungkan. Pemilihan lokasi harus dilakukan secara teliti untuk mendapatkan hasil yang maksimal.
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. Untuk memperkecil redaman, 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 [9].
Karakteristik propagasi sinyal radio di bawah tanah sangat unik.
Mengingat memerlukan pengaruh tanah terhadap perambatan. Dari persamaan Friis, hal ini juga diketahui bahwa kekuatan sinyal yang diterima diruang bebas pada adalah jarak dari pemancar antena dapat dinyatakan sebagai [10 ] :
(2.1) dimana adalah kekuatan pemancar, dan adalah Gain dari antena pemancar dan penerima, adalah jalur loss pada free space dapat dinyatakan sebagai [10] :
(2.2) Dimana adalah untuk jarak antara transmitter dan receiver dalam meter, dan adalah operasi frekuensi dalam MHz. Untuk propagasi di dalam tanah, faktor koreksi harus memasukkan persamaan Friis (2.1) dengan menghitung efek dari media tanah. Kekuatan sinyal di penerima dapat dinyatakan sebagai [7] :
– (2.3)
dimana adalah dan adalah tambahan path loss karena propagasi di dalam tanah. dapat dihitung dengan mempertimbangkan perbedaan dari propagasi gelombang elektromagnetik di bawah tanah dibandingkan dengan di udara. Ada beberapa aspek yaitu :
2. Amplitudo dari gelombang akan melemah tergantung dari frekuensi yang digunakan,
3. Kecepatan fase berkolerasi dengan frekuensi di dalam tanah yang dapat menyebabkan bermacam-macam scattering dan distorsi tunda.
Akibatnya penambahan path loss pada dua komponen dapat dinyatakan sebagai [7] :
(2.4)
Dimana Lβ adalah attenuation loss karena adanya perbedaan panjang gelombang sinyal di dalam tanah, λ , dibandingkan dengan panjang gelombang di free space λ0, dan Lα adalah loss karena transmisi yang dikarenakan adanya attenuation, akibatnya dapat dinyatakan sebagai [7] :
(2.5) Mengingat ini adalah propagasi radio di bawah tanah, panjang gelombangnya adalah λ = dan free space λ0 = , dimana β adalah konstanta pergesaran fasa, c
= 3 x 108 m/s, dan f adalah operasi frekuensi, kemudian, Lm1 dapat dinyatakan sebagai [7] :
Lβ = 154 – 20 log(f)(Hz) + 20log(β) (2.6)
Lα = 8,69αd (2.7)
Ditunjukkan bahwa path loss dari gelombang elektromagnetik di dalam tanah dapat dinyatakan sebagai [10] :
(2.8) Dimana jarak dinyatakan dalam d, dalam satuan meter, konstanta attenuation,α, adalah dalam 1/m dan konstanta pergeseran fase, β, adalah dalam radian/m.
Path loss Lp adalah kombinasi dari space loss L0 dan ground loss Ls. Ls harus mempertimbangkan kecepatan sinyal bawah tanah, hamburan dan distorsi yang berbeda dari perambatan udara. Ls direkonstruksi oleh Lα dan Lβ konstanta attenuation,α, adalah dalam 1/m dan konstanta pergeseran fase, β, adalah dalam radian/m. persamaan Ls dapat dinyatakan sebagai berikut [11].
– (2.9)
Path loss , Lp tergantung pada konstanta attenuation, α, dan konstanta pergeseran fase, β. Nilai dari parameter ini tergantung pada nilai dieletrik kandungan tanah.
Menggunakan prinsip Peplinski, dapat dinyatakan sebagai [11] :
Ɛ = Ɛ’ - j Ɛ’’ (2.10)
Ɛ’ = 1.15 * ( ) +1/α’ (2.11) Ɛ’’= * +1/α’ (2.12) Dimana Ɛm adalah nilai konstanta komplek dieletrik dari campuran tanah dan air, mv adalah volumetric water content (VWC) dari dalam tanah, ρb adalah kepadatan masal dalam per kubik centimeter, ρs = 2.66g/cm3 adalah kepadatan tertentu dari partikel solid tanah, α’ = 0.65 adalah konstanta empiris yang telah ditentukan, dan β’ dan β’’ adalah konstanta empiris yang telah ditentukan, tergantung dari jenis tanah dapat dinyatakan sebagai [11] :
β’ = 1.2748 – 0.519S – 0.152C (2.13)
β’’ = 1.33797 – 0.603S – 0.166C (2.14)
dimana S dan C adalah Ɛ’fw dan Ɛ’’fw adalah bilangan real dan imajiner dari konstanta dielektrik air. Akibatnya, konstanta dari attenuation, α, dan konstanta pergeseran fasa, β dapat dinyatakan sebagai [11] :
α = ω√ √ ( ) (2.15)
β = ω√ √ ( ) (2.16) Dimana ω = 2πf adalah frekuensi sudut, µ adalah permeabilitas magnetik, dan
fw Ɛ’dan fw Ɛ’’adalah bilangan real dan imajiner. Akibatnya, path loss, Lp dapat dihitung dengan rumus diatas.
Hal ini dapat dilihat dari persamaan yang kompleks dari konstanta propagasi dari gelombang electro magnetic didalam tanah tergantung dari frekuensi yang di operasikan. Komposisi tanah seperti pasir dan pecahan tanah liat, S dan C, sebagian besar kepadatan, ρb dan volumetric water content (VWC), mv, path loss Lp, juga tergantung dari parameter ini [11].
2.6 Garis dan Bidang diruang 3 D 2.6.1 Garis di Ruang 3D
Pertimbangkan garis L melalui titik yang sejajar dengan vektor
Gambar 2.2 Garis diruang 3D
Garis L terdiri dari semua titik Q = (x, y, z) yang vector ⃗⃗⃗⃗⃗ sejajar dengan v.
Sekarang, ⃗⃗⃗⃗⃗ Sejak ⃗⃗⃗⃗⃗ sejajar dengan , ⃗⃗⃗⃗⃗ di mana t adalah skalar [12].
Demikian, ⃗⃗⃗⃗⃗ . Persamaan ini memberikan, Pemecahan untuk vektor < x,y,z > memberikan, . Pengaturan dan kita dapat mengikuti persamaan vektor dari garis.
Persamaan vektor garis dalam ruang 3D diberikan oleh persamaan [12]
2.17 di mana adalah vektor yang komponen yang terbuat dari titik pada garis L dan adalah komponen dari vektor
r =< x, y, z >
P = (x0 , y0 , z0 )
R0=<x0 , y0 , z0 > v = <A, b, c>
yang sejajar dengan garis L.
Jika kita mengambil persamaan vektor dan menulis ulang sisi kanan persamaan ini sebagai salah satu vektor, kita memperoleh [12]
2.18 Persamaan parametrik dari garis L dalam ruang 3D diberikan oleh [12]
2.19 dimana ( ) adalah titik melewati garis dan v = <a, b, c> adalah vektor bahwa garis sejajar dengan. Vektor v = <a, b, c> disebut vektor arah untuk garis L dan komponen-komponennya a, b, dan c disebut nomor arah.
Menyamakan komponen vektor ini memberikan persamaan parametrik dari garis.
Dengan asumsi a ≠0, b ≠ 0, c ≠ 0, jika kita mengambil setiap persamaan parametrik dan memecahkan untuk variabel t, kita akan mendapatkan persamaan [12]
2.20 Menyamakan masing-masing persamaan ini memberikan persamaan simetris garis.
Persamaan simetris garis di ruang 3D
2.21
dimana ( ) adalah titik melewati garis dan v = <a, b, c> adalah vektor bahwa garis sejajar dengan. Vektor v = <a, b, c> disebut vektor arah untuk garis L dan komponen-komponennya a, b, dan c disebut nomor arah [12].
2.6.2 Bidang didalam Ruang 3D
Persamaan standar dari bidang di ruang 3D memiliki bentuk
2.21
n1
n2
planes 1
Planes 2
normal (orthogonal ke bidang). Jika persamaan ini diperluas, kita memperoleh persamaan umum dari bidang dalam bentuk
2.22
2.6.3 Perpotongan Bidang
Misalkan kita diberikan dua bidang berpotongan dengan sudut antara mereka.
Gambar 2.3 Perpotongan bidang Maka n1 dan n2 menjadi vektor normal bidang ini. Kemudian
| || | 2.23
Dengan demikian, dua bidang yang tegak lurus jika , yang menyiratkan Paralel jika , Di mana c adalah skalar [12].
2.7 Antena Monopole
Antena monopole merupakan salah satu jenis antena kawat yang terbentuk dengan cara mengganti atau menghilangkan setengah dari antena dipole dengan bidang pentanahan (ground plane) pada penempatan yang tepat sesuai dengan sisa antenanya. Jika bidang pentanahanya cukup besar, antena monopole akan bekerja seperti antena dipole yang mana pantulan pada bidang pentanahan akan menggantikan fungsi dari setengah antena dipole yang dihilangkan tersebut. Oleh
karena hal ini, antena monopole dikenal juga sebagai antena dipole dengan seperampat panjang gelommbang (1/4λ).
Antena monopole biasanya memiliki bentuk geometri yang terdiri dari elemen vertikal berbentuk silinder yang berada pada bagian tengah dari bidang pertanahan yang menjadi penghantar (konduktor) sempurna di dalam ruang bebas (free space). Bentuk antena seperti ini memiliki karakteristik pola radiasi yang seragam pada arah azimuth yang biasa dikenal dengan jenis pola radiasi omnidirectional.
Antena monopole merupakan antena yang paling banyak digunakan untuk sistem komunikasi wireless mobile dengan karakteristik broadband dan konstruksi yang sederhana biasa digunakan pada antena berhubungan langsung dengan frekuensi resonannya dan berpengaruh terhadap efesiensi dan karakteristik gain [13].
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Umum
Bab ini berisi uraian metodologi penelitian yang meliputi teknik pengukuran serta pemodelan matematik yang digunakan. Adapun pengukuran menggunakan vector network analyzer (VNA) sebagai transmitter dan receiver.
Sementara model friis dengan faktor koreksi tanah [2.3] digunakan.
3.2 Alur Penelitian
Adapun alur penelitian dari skripsi ini ditunjukkan pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Diagram Alir Tahapan Penelitian
Langkah penelitian tersebut diuraikan sebagai berikut:
1. Penelitian terlebih dahulu melakukan perhitungan menggunakan model friis dengan faktor koreksi [2.3] untuk memprediksi losses dan daya yang terima
Mulai
Pemodelan matematika
Melakukan Pengukuran dan Analisis
Membuat Laporan
Selesai
Perbandingan pengukuran dan Simulasi
untuk beberapa jarak transmitter dan receiver.
2. Melakukan pengukuran secara langsung.
3. Menganalisis hasil baik pemodelan maupun pengukuran, serta membandingkannya.
4. Melakukan pelaporan serta menarik kesimpulan.
3.3 Perangkat Pengukuran
3.3.1 Vector Network Analyzer (VNA)
Vector Network Analyzer merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur parameter medan jauh dan medan dekat pada antena. Alat ini akan digunakan untuk mengetahui pada frekuensi berapa antena bekerja dan mengetahui nilai daya terima pada antena penerima. Gambar 3.2 menunjukkan vector network analyzer.
. Gambar 3.2 Vector Network Anlyzer
3.3.2 Antena
Antena yang akan digunakan pada penelitian ini adalah dipole.
Gambar 3.3 menunjukkan Antena dipole yang digunakan.
Gambar 3.3 Antena Dipole 3.3.3 Bahasa Pyton
Pyton adalah bahasa pemrograman interpretative multiguna. Pyton diklaim sebagai bahasa yang menggabungkan kapabilitas kemampuan dengan sintaksis kode yang sangat jelas dan dilengkapi dengan fungsionalitas pustaka standar yang besar serta komprehensif.
Python mendukung multi paradigma pemrograman, namun tidak dibatasi.
Pada pemrograman berorientasi objek, pemrograman imperatif, dan pemrograman fungsional. Salah satu fitur yang tersedia pada python adalah sebagai bahasa pemrograman dinamis yang dilengkapi dengan manajemen memori otomatis.
Seperti halnya pada bahasa pemrograman dinamis lainnya, python umumnya digunakan sebagai bahasa skrip meski pada praktiknya penggunaan bahasa ini lebih luas mencakup konteks pemanfaatan yang umumnya tidak dilakukan dengan menggunakan bahasa skrip. Python dapat digunakan untuk berbagai keperluan pengembangan perangkat lunak dan dapat berjalan di berbagai platform sistem operasi.
3.3.4 Software PyCharm
Pada penelitian ini untuk menentukan objek bawah tanah dengan hasil 3D (tiga dimensi), digunakan simulasi yang diatur menggunakan bahasa python dengan menggunakan software pyCharm dan matplotlib.
Pycharm adalah lingkungan pengembangan terintegrasi yang digunakan dalam pemrograman komputer, khusus bahasa python. Untuk mengaplikasikan bahasa pyton digunakan software pycharm agar mendapatkan hasil 3D (dimensi).
Tampilan pycharm dapat dilihat pada Gambar 3.4 berikut
Gambar 3.4 Tampilan Software python
3.3.5 Rancangan Pengukuran
Untuk menggambarkan sinyal yang diterima secara grafis, beberapa pertimbangan diperlukan. Ruang tiga dimensi yang dievaluasi, diasumsikan memiliki bentuk kubik dengan ukuran tepi 5m x 5m x 5m. Pemancar dan penerima secara berurutan diletakkan pada tepi vertikal yang berbeda. Posisi pemancar dan penerima diubah dalam ukuran (s) sehingga sinyal mengalir di berbagai jalur.
Bahan dasar diasumsikan homogen. Pertimbangan tingkat sinyal untuk tingkat penerimaan langsung pada awalnya dianggap hingga 90% dari tingkat
diberikan. Objek bawah tanah yang terdeteksi adalah bentuk yang dibentuk oleh titik persimpangan jalur transmisi. Ukuran ruang / ruang yang dievaluasi adalah 5m x 5m x 1m. Ukuran langkah s = 20 cm. Jumlah tepi vertikal, n = 4. Pemilihan frekuensi dilakukan dari hasil pengukuran awal. Desain pengukuran awal ditunjukkan pada Gambar 3.5
Gambar 3.5 Ruang dan Benda dibawah Tanah
BAB IV
HASIL PENGUKURAN DAN ANALISIS
4.1 Pemilihan Frekuensi Pengukuran
Gambar 4.1 menunjukkan pola redaman secara matematika untuk frekuensi pengukuran 503,56 MHz - 1086 MHz. Redaman menaik secara perlahan terhadap jarak yang ditempuh. Redaman akan semakin tinggi untuk frekuensi kerja yang lebih tinggi. Namun peningkatan redaman terhadap jarak lebih lambat pada frekuensi yang lebih tinggi.
Gambar 4.1 Pola Redaman Model Matematika Berbagai Frekuensi
Gambar 4.2 menunjukkan pola sinyal terima ternormalisasi untuk frekuensi pengukuran 503,56 MHz - 1086 MHz. Semua nilai dikurangkan dengan nilai redaman maksimum pada Gambar 4.1. Pola ini bermanfaat untuk meninjau
Gambar 4.2 Pola Sinyal Ternormalisasi
Gambar 4.3 sampel sinyal terima pada jarak 0,7 m dengan kemampuan network analyzer 500 MHz hingga 1,2 MHz. Sinyal terima diperoleh dengan mengaktifkan pemancar dan penerima VNA dengan menggunakan antena dipole.
Pola redaman tidak seragam. Redaman tertinggi terjadi pada frekuensi di tengah.
Sementara lonjakan nilai daya terima menunjukkan adanya sinyal lain yang bekerja pada frekuensi tersebut.
Gambar 4.3 Sampel Pengukuran dengan Network Analyzer
Dengan menganulir daya terima dari pemancar lain, diperoleh pola sinyal terima seperti pada Gambar 4.3.
503,57 MHz
508,14 MHz 520,37 MHz 1086,00 MHz -70
-60 -50 -40 -30 -20 -10 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Received power (dB)
Jarak (m)
Gambar 4.4 Sinyal diterima pada jarak 0,7 m dalam tanah dengan rentang Frekuensi 503,56 MHz - 1086 MHz.
Dengan mengubah jarak antena dari 0,7 m hingga 4,8 m diperoleh sinyal terima seperti pada Gambar 4.5. Sinyal tidak seragam dan tidak selalu menurun terhadap jarak.
Gambar 4.5 Sinyal diterima pada jarak 0,7 - 4,8 m dalam tanah dengan rentang Frekuensi 503,56 MHz - 1086 MHz.
Masalah yang muncul adalah sulit menentukan frekuensi terbaik untuk pengukuran. Oleh karenanya, pemilihan frekuensi terbaik dilakukan dengan membandingkan pola sinyal terhadap model matematikanya. Untuk perhitungan
-85,00
500,00 600,00 700,00 800,00 900,00 1.000,00 1.100,00
Daya terima (dBm)
jarak terdekat antara model dan pengukuran digunakan nilai tangensial. Tangen adalah nilai kemiringan sebuah garis linier atau disebut juga gradient.
Secara matematik, sinyal terima akan menurun terhadap jarak. Sementara sinyal terima dapat merupakan penjumlahan sinyal langsung dan sinyal difraksi.
Sifat perambatan sinyal berbeda untuk setiap frekuensi, demikian juga sinyal difraksi. Sinyal difraksi dapat mengakibatkan sinyal terima tidak selalu menurun terhadap jarak. Hal ini disebabkan difraksi tergantung kontur tanah dan sifat frekuensi. Namun, karena secara matematis sinyal menurun, skripsi ini menggunakan pendekatan tren linier untuk setiap pola sinyal. Pola tren linier memiliki nilai tangent. Gambar 4.6 menunjukkan nilai tangent untuk masing-masing sinyal terima di bawah tanah.
Gambar 4.6 Nilai tangensial sinyal terima model matematika semua frekuensi Frekuensi terbaik dipilih yang memiliki kecendrungan sinyal menurun (dengan nilai tangen negatif) akan dipilih sebagai frekuensi terbaik untuk digunakan. Selain itu, selisih tangen model matematika dan tangen pengukuran harus memiliki selisih terkecil. Gambar 4.7 menunjukkan sinyal-sinyal dengan
Gambar 4.6 Nilai tangensial sinyal terima model matematika semua frekuensi Frekuensi terbaik dipilih yang memiliki kecendrungan sinyal menurun (dengan nilai tangen negatif) akan dipilih sebagai frekuensi terbaik untuk digunakan. Selain itu, selisih tangen model matematika dan tangen pengukuran harus memiliki selisih terkecil. Gambar 4.7 menunjukkan sinyal-sinyal dengan