BAB 7
SISTEM REPEATER Kompetensi:
Pentingnya sistem repeater dalam komunikasi data khususnya yang berbasis radio frequency. Dalam hal ini mahasiswa diharapkan dapat mengerti mengenai sistem antena crossband, pengaturannya dan penggunannya.
Repeater adalah suatu perangkat atau medium yang digunakan untuk mengatur keluar masuknya transmisi untuk diproses dengan cara menerima informasi dari stasiun pengirim serta mengirimkannya kembali ke stasiun penerima. Oleh karena itu, repeater juga berfungsi sebagai penguat sinyal ataupun menambah jangkauan sinyal yang semula terbatas sehingga bisa mencapai jarak yang lebih jauh. Repeater yang sering disebut sebagai Radio Pancar Ulang (RPU) terdiri dari transmitter dan receiver yang bekerja pada frekuensi berbeda, sehingga transmisi yang masuk dapat diterima sekaligus dikirimkan kembali ke stasiun tujuan yang masih berada dalam jangkauan (range) repeater. Oleh karena tujuannya itulah, repeater selalu diletakkan di tempat yang cukup tinggi seperti perbukitan, menara, atau bangunan yang tinggi. Semakin tinggi letak repeater, maka daya jelajahnya akan semakin jauh.
7.1 Dasar Sistem Repeater
Repeater bertugas mentransmisikan sinyal yang diterima dari bagian receiver melalui bagian transmitter secara simultan. Tujuan digunakannya repeater adalah untuk menghindari adanya signal loss ketika informasi menempuh jarak yang cukup jauh, atau menemui halangan seperti gunung atau bukit, sehingga memungkinkan untuk tercapainya komunikasi yang lebih efektif. Seseorang dengan perangkat radio handheld seperti handy talkie (disebut juga mobile station) dapat berkomunikasi dengan orang lain yang berada pada jarak yang sangat jauh
darinya, dengan memanfaatkan perangkat repeater. Selain itu, alasan lain dari penggunaan repeater adalah kecepatan pengirimannya yang lebih real-time, sehingga repeater sering digunakan untuk berbagai keperluan komunikasi seperti komersial (bisnis), komunikasi darurat (penanggulangan bencana), dan operator radio amatir.
Istilah Repeater di Indonesia sudah biasa diterjemahkan oleh para Amatir radio dengan istilah Pancar-Ulang. Pada dasarnya Repeater adalah suatu perangkat yang berfungsi untuk menerima pancaran (yang biasanya lemah) dan memancarkan kembali sinyal tersebut dengan daya pancar yang jauh lebih besar, sehingga dapat menjangkau area yang lebih luas. Tujuan dari dibangunnya system ini adalah untuk memperkuat sinyal-sinyal yang lemah. Petugas yang berada di lapangan, demi kepraktisannya mereka hanya menggunakan perangkat HT (handy Transceiver) yang berdaya pancar di bawah 5 watt. Untuk dapat berkomunikasi dengan sesame pengguna HT yang tersebar di area yang sangat luas (se Jawa Tengah dan DIY misalnya) diperlukan perangkat Repeater untuk memfasilitasi keperluan tersebut. Watt yang sangat rendah dibutuhkan di lapangan untuk penghematan batere, mengingat petugas ini berada dilapangan dalam jangka waktu yang lama dan yang biasanya terpencil sehingga untuk mendapatkan daya listrik (untuk mengisi ulang baterenya) tidaklah mudah.
Beberapa kiat untuk mengidealisasikan Repeater adalah dengan menaruh perangkat Repeater pada tempat yang sangat tinggi (misal: di Tower yang sangat tinggi, di atas gedung bertingkat, di atas bukit atau gunung), sehingga dari sisi pandang Repeaternya, dapat “mendengar” sinyal dari area yang jauh dan luas, dan dapat memancarkan dengan daya yang besar (karena dapat pasokan daya PLN atau Aki yang memadai). Bentuk diagram blok Repeater dapat dilihat pada Gambar 7.1
.
Gambar 7.1. Diagram blok perangkat Repeater
Fin pada gambar tersebut menggambarkan frekuensi pancaran radio yang diterima,
sedangkan Fout adalah frekuensi pancaran ulangnya. Biasanya pada standar Amatir Radio,
selisih Antara Fin dan Fout adalah 600 KHz (0,6 Mhz). Misal Repeater menerima pada
frekuensi 146,320 MHz dan akan memancarkan kembali pada frekuensi 146,920 MHz. Tentu saja, para pengguna Repeater harus menyetel perangkat HT-nya dengan cara stanby pada frekuensi 146,920 MHz dan ketika HT-nya memancar untuk “membuka” Repeater harus secara otomatis berubah menjadi 146,320 MHz. Teknik ini disebut dengan istilah duplex minus 600 KHz. Pada teknik duplex ini, HT secara otomatis akan memancar pada frekuensi 146,320 MHZ ketika tombol PTT (push to talk)nya ditekan untuk bicara. Ketika tombol PTT dilepas, maka otomatis HT akan standby kembali pada frekuensi 146,920 MHz kembali.
Pada saat ini pengguna frekuensi sangat banyak, bahkan banyak orang yang tanpa memiliki ijin penggunaan pemancar, ikut menggunakan pemancar (ingat hal ini merupakan pelanggaran undang-undang yang berlaku di Indonesia maupun di dunia internasional), sehingga kondisi frekuensi sangat padat dan buruk dari segi tata cara penggunaannya. Akibatnya, terjadi banyak interferensi antar frekuensi. Belum lagi banyak yang menggunakan frekuensi yang sama ditempat yang tidak seharusnya. Untuk menanggulangi hal itu, selain
digunakan radio-filter (Jurusan Teknik Fisika mempunyai paten untuk salah satu jenis filter ini), dan juga digunakan kode Tone (Sub Audible Tone). Hanya radio yang memancar dengan awalan kode yang sama (misalnya Tone 55,8) yang dapat membuka Repeater, sedangkan pemancar yang tidak berkode sama tidak akan dapat mengaktifkan Repeater.
Pada Gambar 7.1 dapat digambarkan secara sederhana sebagai dua buah perangkat radio, yakni bagian penerima dan bagian pemancar. Bagian penerima ketika menerima sinyal pancaran dari HT dengan kode Tone yang sama, maka oleh pabrik pembuat radio, akan muncul logika ‘1’ atau “ON” dalam bentuk indikator lampu LED yang terang. Lampu LED ini atau logika ‘1’ ini dipakai sebagai pemicu perangkat LOR (Logic ON Relay) untuk menyambung atau menswit ON terminal PTT perangkat pemancarnya, sehingga Pemancar akan memancar ulang sinyal yang diterimanya, namun karena Pemancarnya mempunyai daya yang jauh lebih besar dari sinyal penerimaan, maka Repeater menjadi pemancar yang mampu menjangkau HT yang berada ditempat yang jauh dengan sinyal yang sangat kuat (jelas diterima). Kekuatan Pancar yang dianjurkan adalah sekitar 30 watt, karena bila melebihi daya tersebut banyak kemungkinan justru akan mengganggu sistem penerimanya sendiri (menjadi tidak peka karena terganggu pancarannya sendiri). Demikian juga susunan antena harus pada level ketinggian yang berbeda. Antena penerima sebaiknya ditempatkan pada ujung tower dan antenna pemancarnya ditempatkan di bawahnya dengan jarak lebih dari 10 meter.
Secara umum, ada dua jenis repeater, yaitu :
1. Cross Band Repeater (XBR)
Cross Band Repeater adalah sistem perangkat repeater yang menggunakan dua band berbeda untuk input dan outputnya. Kebanyakan menggunakan band VHF dan UHF. Input dan output dapat dipakai berbalikan, misal input dari VHF dan memancar ulang di UHF dan
sebaliknya. Keuntungan dari XBR adalah kemampuan menggabungkan (crossing) kelompok VHF dan UHF. Kelemahannya adalah, ketika pada satu sisi digunakan, sisi lainnya tidak dapat memasukkan panggilan.Cross Band Repeater berfungsi sama dengan Repeater tetapi mempunyai keunggulan lebih bersih dari gangguan diri-sendiri dan mempunyai band yang berbeda Antara frekuensi masuk dan frekuensi keluarnya. Bila sedang menerima sinyal masuk pada band VHF, maka sinyal yang diterima dipancar ulang pada frekuensi dengan Band UHF atau sebaliknya, menerima di UHF dan memancar di VHF. Kelemahan pada system Cross Band ini adalah, ketika sedang menerima maka bagian yang lain tidak bisa menerima, jadi hanya salah satu yang aktif menerima. Tetapi punya kelebihan juga system ini bias dpergunaka untuk membuat jejaring antar Repeater-Repeater VHF agar terinterkoneksi secara peer to peer. Blok diagram system Cross-Band Repeater ditunjukkan pada Gambar 7.2.
Gambar 7.2. Diagram blok Cross-Band Repeater
Pada dasarnya Cross Band Repeater terdiri dari dua bagian, yakni perangkat radio UHF dan perangkat radio VHF. Kedua perangkat ini yang digabungkan dan diaktifkan seperti halnya dua buah Repeater yang digabung menjadi satu sistem. Pada Gambar 7.2 tampak bahwa rangkaian blok yang mirip seperti Repeater tetapi dapat berfungsi secara
bolak-balik dua arah (bandingkan dengan Repeater yang hanya satu arah saja). Cross Band Repeater ini sangat berguna dalam penyususnan sistem interkoneksi untuk jejaring Repeater-Repeater yang sangat luas, misalnya jejaring Jawa-Bali. Dengan adanya jejaring Jawa Bali ini, hanya dengan perangkat HT yang berdaya pancar di bawah 1 watt, mampu berkomunikasi dengan lawan bicara yang berada pada jarak ribuan kilometer. Baru-baru ini juga dikembangkan system interkoneksi menggunakan jejaring internet, sehingga dengan HT kita mampu berkomunikasi antar benua.
2. Same Band Repeater
Adalah sistem perangkat repeater yang menggunakan band yang sama untuk input dan output. Biasanya digunakan band VHF untuk input dan output atau UHF untuk input dan output. Kelebihan dari repeater jenis ini adalah bisa menggunakan antena berjenis sama untuk menerima dan mengirimkan data, sehingga apabila dipasangkan duplexer bisa menggunakan satu antena saja.
Secara fisik, umumnya kedua jenis repeater tersebut tidak dapat dipindahkan dari tempatnya, sehingga harus berada di stasiun tetap (base station). Namun ada jenis repeater lain yang dapat dipindahkan, yaitu mobile repeater (mobile XBR). Repeater ini biasa dipasang di mobil, dengan sumber daya mandiri dan antena yang dipasang pada mobil. Keuntungan dari penggunaan repeater ini adalah mampu bergerak cepat pada posisi tertentu untuk membantu sistem komunikasi petugas di lapangan dengan daya yang lebih kuat daripada HT.
7.2 Perancangan Sistem Repeater
Sebelum melakukan perancangan sistem repeater, perlu diketahui pula prinsip kerja dan bagian-bagian penting mengenai suatu repeater. Ketika tombol Push To Talk (PTT) pada Handy Talkie ditekan dan memancarkan sinyal informasi dengan frekuensi A. Bagian
receiver dengan frekuensi yang sama akan menerima informasi tersebut. Ketika bagian receiver menerima sinyal input, maka Carrier Operated Relay (COR) langsung mengaktifkan bagian transmitter untuk memancarkan kembali informasi yang telah diterima tersebut dengan frekuensi berbeda (disebut frekuensi B). Informasi yang telah dipancarkan oleh transmitter ini diterima oleh HT lain di lapangan yang juga memiliki frekuensi B. Diagram blok dari sistem repeater tampak pada Gambar 7.3.
Gambar 7.3. Diagram blok sistem repeater secara umum
Performa dari repeater dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu daya pancar, sensitivitas, serta selektivitas dari repeater. Untuk meningkatkan kekuatan pancaran, bisa dilakukan dengan meletakkan repeater pada tempat yang tinggi dan menggunakan antena dengan penguatan (gain) yang besar. Dengan penggunaan beberapa repeater pada frekuensi yang sama secara bersamaan juga dapat memperjauh jangkauan sinyal transmisi yang berpengaruh pada performa repeater. Sedangkan untuk sensitivitas dan selektivitas, bisa diatur menggunakan filter yang tepat pada bagian receiver.
Bagian-bagian Repeater
Sebuah repeater tersusun atas beberapa bagian, yang masing-masing memiliki fungsi yang saling terhubung menjadi suatu sistem repeater. Berikut adalah bagian-bagian dari repeater.
1. Receiver
Receiver atau sering disebut Rx adalah bagian dari repeater yang bertugas menerima sinyal dari stasiun pengirim yang ditangkap oleh antena. Umumnya receiver memiliki performa yang sangat sensitif dan sangat selektif sehingga sinyal masuk yang lemah dapat diperkuat dan dikirimkan melalui bagian transmitter, sehingga dapat diterima dengan baik oleh stasiun penerima.
Receiver memiliki peran penting dalam suatu sistem repeater. Receiver bertugas untuk mendapatkan kembali konten informasi dari sebagian sinyal AC yang datang dari antena dan menyajikannya dalam bentuk yang dapat digunakan oleh prosesor. Fungsi dasar dari receiver adalah untuk menguatkan (amplify) sinyal yang diinginkan dengan faktor penguat jutaan kali.
Selain berfungsi untuk menerima, mendapatkan kembali informasi dan mengubahnya menjadi bentuk yang dapat diproses, serta menguatkan sinyal informasi tersebut, receiver juga bertugas untuk mengekstrak konten informasi sinyal yang diinginkan, dari sejumlah kelompok sinyal yang mungkin memiliki amplitudo lebih kuat dari sinyal yang kita inginkan.
Berdasarkan fungsi-fungsi tersebut di atas, maka dapat disimpulkan bahwa dalam menentukan performa dari pesawat receiver, ada beberapa karakteristik yang dapat dijadikan ukuran. Karakteristik performansi receiver terdiri dari tiga parameter yaitu sensitivitas, selektivitas, rentang dinamik.
2. Transmitter
Transmitter atau sering disebut Tx adalah bagian dari repeater yang bertugas memancarkan kembali sinyal informasi yang telah diterima melalui antena sehingga
mampu mencapai jarak yang lebih jauh. Tugas utama transmitter adalah membangkitkan sinyal AC dan mengubahnya agar dapat membawa informasi.
Pada awalnya, transmitter berupa alternator sederhana yang terdiri dari sebuah coil dengan inti besi lunak yang dapat bermagnetisasi dan demagnetisasi dengan mudah, berputar melalui dua kutub magnet di dalam besi bulat. Namun pada awal 1920, alternator yang besar ini digantikan oleh transmitter tabung high power. Osilator tabung vakum membangkitkan sinyal frekuensi radio tunggal secara langsung dan kontinu, dan dihubungkan langsung ke antena. Namun kelemahannya, ketika antena berpindah posisi karena pengaruh angin, resultan beban berubah sehingga frekuensi transmisi pun dapat berubah. Untuk mengatasinya, ditambahkan power amplifier di antara osilator dan antena.
Pada transmitter modern yang digunakan saat ini ada beberapa cara yang digunakan untuk dapat menyampaikan informasi, yaitu dengan melakukan modulasi pada sinyal frekuensi radio yang digunakan. Modulasi adalah proses pengubahan beberapa parameter pada gelombang carrier agar dapat mengirimkan informasi.
Parameter-parameter yang digunakan untuk modulasi adalah : a. Frekuensi, yaitu jumlah siklus yang dibuat oleh sinyal per detik. b. Amplitudo, yaitu nilai maksimal yang diraih oleh sinyal.
c. Fase, yaitu ukuran dimana suatu gelombang sinus dimulai, jika dibandingkan dengan gelombang sinus lain pada frekuensi yang sama.
Dengan menggunakan teknik modulasi, bisa didapatkan beberapa jenis transmitter. Secara umum dapat digolongkan empat jenis transmitter yang digunakan saat ini, yaitu Continuous Wave (CW) Transmitter, Amplitude Modulated (AM) Transmitter, Single-Sideband (SSB) Transmitter, dan Frequency Modulated (FM) Transmitter.
3. Carrier Operated Relay (COR)
Carrier Operated Relay (COR) atau Carrier Operated Switch (COS) adalah sebuah perangkat yang menyebabkan repeater dapat menyampaikan transmisi sebagai respon terhadap sinyal yang diterima.
Bagian COR ini yang mengatur transmitter untuk memancarkan informasi ketika receiver telah menerima informasi, dan memutuskan kembali pancaran ketika sinyal informasi terputus (selesai). Dengan kata lain, sebuah COR digunakan untuk menghubungkan dua buah pesawat radio (transmitter dan receiver) agar menjadi suatu sistem radio pancar ulang (repeater).
Carrier Operated Relay awalnya berupa contact point dengan relay. Umumnya digunakan tabung dan relay untuk keperluan switching. Namun kini, telah dikembangkan mode switching dengan menggunakan sinyal logika yang dihasilkan dari perubahan nilai tegangan. Sinyal yang diterima oleh receiver pada titik open squelch akan berubah status dari logika “low” ke “high” (0V atau 5V) dan sebaliknya untuk membuat transmitter on atau off. COR kini dapat berupa suatu rangkaian yang berfungsi sebagai pengendali Push To Talk (PTT) pada sebuah repeater.
Push To Talk merupakan pemberi sinyal ke radio transmitter, yang mengontrol transmisi dari energi radio frekuensi melalui udara. Dinamakan Push To Talk karena awalnya merupakan sebuah tombol pada mikrofon yang ketika ditekan dapat menyambung transmisi pada radio. Namun kini PTT tidak hanya berupa tombol saja, pemberi sinyal yang bukan berbentuk tombol secara fisik juga dapat disebut sebagai PTT.
Power supply merupakan catu daya tegangan searah Direct Current (DC) yang menyuplai arus listrik ke seluruh bagian repeater. Penyediaan daya yang cukup bagi sistem repeater sangat penting bagi kinerja repeater tersebut, karena bila terjadi drop tegangan, akan mengakibatkan performa sistem menurun, dan akan mempengaruhi daya pancar repeater. Catu daya umumnya terdiri dari empat komponen utama: a. Penurun tegangan yang berupa transformator jenis step down, berfungsi
menurunkan tegangan PLN menjadi tegangan DC yang dibutuhkan repeater. b. Penyearah (rectifier) berfungsi mengubah tegangan Alternating Current (AC)
menjadi DC. Rectifier ini berupa rangkaian dioda, bisa menggunakan satu, dua, atau empat buah dioda sesuai dengan kebutuhan.
c. Filter yang berfungsi menyaring atau meratakan tegangan listrik yang keluar dari rectifier.
d. Penstabil tegangan (voltage regulator) berfungsi sebagai pengatur tegangan output dari filter agar lebih halus. Bagian ini terdiri dari dioda zener dan transistor, namun bisa juga digunakan IC LM7805 untuk mendapatkan output 5 V atau LM7812 untuk output 12 V.
5. Duplexer
Duplexer adalah suatu alat yang memungkinkan komunikasi dua arah (duplex) melalui satu saluran. Pada sistem komunikasi radio, duplexer mengisolasi sistem penerima dan pemancar secara bergantian ketika menggunakan satu antena yang sama untuk bekerja menerima atau memancarkan sinyal informasi. Dengan adanya duplexer, bagian receiver dan transmitter dapat bekerja secara bersamaan tanpa saling mengganggu meskipun hanya menggunakan satu antena saja. Namun untuk sistem repeater yang sederhana, bagian ini tidak terdapat dalam sistem, dan sebagai
konsekuensinya, harus digunakan dua antena yang berbeda untuk menerima (receiver) dan mengirim informasi (transmitter).
6. Antenna
Antena merupakan bagian yang penting dalam sistem repeater. Antena berfungsi menerima getaran listrik dari transmitter dan memancarkannya sebagai gelombang radio, dan sebaliknya, menerima gelombang radio dan meneruskan sinyal listriknya ke receiver.
Antena merupakan suatu konduktor dengan bentuk dan ukuran tertentu yang dirancang untuk memancarkan energi gelombang elektromagnetik dari arus listrik (time-varrying currents) yang mengalirinya secara efisien. Untuk antena penerima, proses yang terjadi adalah sebaliknya, yaitu gelombang elektromagnetik yang diterima diubah menjadi arus listrik yang ekuivalen dengan sinyal informasi yang dibawanya.
Antena merupakan rangkaian resonansi, yang terdiri dari induktor, resistor dan kondensator namun bukan berupa komponen-komponen melainkan rangkaian linear sepanjang kabel antena. Kawat antena yang beresonansi akan mengakibatkan muatan listrik bergetar dengan frekuensi tertentu bolak-balik dari ujung ke ujung kawat. Getaran ini akan menempuh jarak sebesar panjang gelombang resonansi. Untuk dapat menampung getaran ini panjang antena harus paling sedikit setengah dari panjang gelombang resonansinya.
Sebagai konsekuensinya, untuk menangkap frekuensi rendah maka antena yang dibutuhkan akan menjadi sangat panjang hingga ketinggian yang tidak memungkinkan dalam penginstalasian. Untuk itulah digunakan ground plane, yaitu sistem konduktor yang dikonfigurasikan sebagai permukaan pemantul bagi elemen antena yang terhubung dengan satu sisi dari transmission line. Transmission line atau feed line adalah kawat atau kabel yang digunakan untuk menghubungkan transmitter atau receiver ke antena, sedangkan elemen adalah bagian konduktif dari sistem antenna yang menentukan karakteristik antena.
Penggunaan ground plane membuat panjang antena menjadi tidak lebih dari seperempat dari panjang gelombangnya, karena memanfaatkan pencerminan atau penerusan gelombang oleh permukaan bumi sehingga kekurangan panjangnya dapat teratasi.
