Dasar Telekomunikasi
Dasar Telekomunikasi
Yuliman Purwanto
2017
Silabi
Silabi
1. Sejarah Telekomunikasi
2. Sistem Telekomunikasi Elektronik
3. Modulasi Analog
4. Modulasi Digital
Teori Dasar
•
Pada pemancar : antena bekerja sebagai
radiator
gelombang RF
ke medium udara sehingga menjadi gelombang e.m. yang
bebas
.
•
Pada penerima : antena bekerja sebagai “
penangkap
” gelombang
e.m. yang bebas menjadi gelombang
terpandu
.
•
Antena pemancar dan penerima memiliki sifat
resiprositas
,
yakni sifat-sifat yang dimiliki tepat sama dan, baik pada saat
digunakan sebagai antena pemancar maupun antena penerima.
• Beberapa parameter penting antena : impedansi, bati (gain), pola
radiasi, keterarahan dan polarisasi.
• Impedansi : besarnya impedansi pada titik pengumpanan. Contoh :
antena seperempat gelombang (1/4l) memiliki impedansi masukan
sekitar 50 W, antena dwikutub terlipat 300 W, dsb.
• Bati (gain) : merupakan nisbah antara intensitas radiasi maksimum
dengan intensitas radiasi maksimum antena standar/patokan dengan masukan daya yang sama antena standar : isotropic antenna dan dipole antenna bati terhadap antena isotropik : dBi, bati terhadap antena dipole : dBd antena dipole memiliki bati sekitar 3 dBi.
• Pola Radiasi : pola dari pancaran/radiasi antena pola ke arah
vertikal dan pola ke arah horizontal.
• Keterarahan : merupakan nisbah antara intensitas radiasi maksimum
dengan intensitas radiasi rata-rata. Contoh : antena dwikutub sederhana memiliki keterarahan sebesar 3/2.
Jenis Antena dan Pola Radiasi
Antena ke segala arah (
omni directional antenna
)
•
Antena
isotropik
: meradiasikan gelombang e.m. ke segala arah
(dalam ruang/3 dimensi)
•
Antena
monopole
(kutub tunggal) : meradiasikan gelombang e.m.
ke semua arah dalam satu bidang.
•
Antena
dipole
(dwikutub) : meradiasikan gelombang e.m. ke
semua arah dalam satu bidang (untuk polarisasi vertikal) atau
ke dua arah (untuk polarisasi horizontal).
•
Antena
berpengarahan
(
directional antenna
) : meradiasikan
gelombang e.m. ke satu arah tertentu.
•
Prinsip pengarahan radiasi gelombang e.m. : memantulkan energi
e.m. ke elemen pemantul dan mengfokuskan energi pantulan oleh
elemen pengarah.
Antena Yagi-Uda
• Ditemukan oleh Prof. Hidetsugu Yagi dan
asistennya Dr. Shintaro Uda tahun 1926. Prinsip kerja :
Gelombang e.m. dari antena sumber (driven antenna, biasanya jenis dipole) membangkit-kan gelombang induksi di elemen pemantul dengan fasa yang berkebalikan.
Gelombang ini saling berinteraksi dengan gelombang asli dan menghasilkan gelombang pantul.
Pada elemen pengarah (director) terbangkit gelombang dengan fasa yang sama sehingga saling menguatkan
Antena Parabolik
• Antena parabolik mengadopsi prinsip kerja
pemantul parabolik optik pertama diadopsi untuk pemantul gelombang e.m. oleh Heinrich Hertz tahun 1888.
• Antena parabolik digunakan pada frekuensi
ultra tinggi (UHF) ke atas (SHF, EHF).
• Prinsip kerja :
Pemancar : memantulkan gelombang dari antena sumber ke sebuah pemantul
parabolik sehingga diperoleh gelombang yang sejajar (untuk pemancar)
Penerima : menerima gelombang sejajar dari pemancar dan mengfokuskannya ke antena .
• Antena parabolik memiliki bati pengarahan
• Bati antena parabolik :
• Di mana : A = luas “tingkap” antena parabolik = pd2/4, d = diameter
reflektor parabola, l = panjang gelombang, eA = efisiensi tingkap antena.
• Pola radiasi :
•
Contoh lain :
•
Antena
broadcast
:
VHF TV broadcast
VHF FM broadcast UHF TV broadcast
Polarisasi Antena
•
Antena meradiasikan gelombang e.m.
yang terdiri medan elektrik dan medan
magnetik.
•
Polarisasi antena mengacu pada posisi
Refleksi, Refraksi, Difraksi dan Interferensi Gelombang
•
Refleksi (pantulan)
akan terjadi jika gelombang e.m. menabrakbumi/tanah, gunung, benda logam, dan bangunan beton.
Pantulan ini mirip dengan pantulan yang terjadi pada cahaya yang
menabrak permukaan cermin.
Jika pemantul terbuat dari konduktor yang ideal semua energi
dipantulkan. Jika tidak sebagian energi akan diserap dan
•
Refraksi (pembelokan/pembiasan
) : terjadi bila gelombang e.m.menabrak lapisan tak padat seperti gas (misalnya lapisan-lapisan atmosfir) yang memiliki tingkat kepadatan gas yang berbeda-beda.
Efek yang terjadi mirip dengan efek pembiasan cahaya yang
melewati dua medium atau lebih yang berbeda indeks biasnya.
Besarnya pembelokan
ditentu-kan oleh indeks refraksi (Hukum Snell) :
di mana k = tetapan dielektrik
untuk masing-masing medium.
•
Difraksi (penguraian)
: terjadi jika gelombang e.m. mengenai suatubenda padat/logam yang bersisi tajam (misalnya bangunan tinggi) atau menerobos suatu celah kecil (lebih kecil dibanding panjang gelombangnya).
Gelombang akan terurai (terdifraksi) ke segala arah pada
titik masuk seakan-akan ada sumber gelombang baru yang memancarkan energi ke semua arah.
Efek difraksi bisa menguntungkan : sinyal bisa ditangkap dari
•
Interferensi
: terjadi jika dua buah gelombang yang berfrekuensisama saling mencampur.
• Pada perambatan gelombang e.m. : radiasi gelombang dari antena
menempuh jalan dan jarak yang berbeda dan tiba pada penerima yang sama.
• Interferensi menyebabkan timbulnya efek penjumlahan dan
pengurangan sehingga timbul pola radiasi.
Perambatan Gelombang Radio
•
Gelombang radio yang dipancarkan antena akan merambat di
udara/ruang bebas dengan
kecepatan cahaya
.
•
Perambatan gelombang radio mengikuti pola tertentu yang
dipengaruhi oleh
frekuensi kerjanya
.
•
Secara umum ada 4 jenis perambatan gelombang radio :
a. merambat di
atas permukaan bumi
: gelombangnya disebut
sebagai gelombang-permukaan (
surface wave
). Kadang
disebut juga sebagai gelombang-bumi (
ground wave
).
b. merambat di
angkasa
: gelombangnya disebut sebagai
gelombang-angkasa
(
sky wave
).
IONOSPHERE
Sky wave
Space wave
Surface wave
Gelombang permukaan (surface wave)
• Merambat mengikuti kontur bumi tidak terpengaruh bentuk
kontur bumi.
• Bisa merambat sangat jauh bisa antar benua, bahkan bisa
mengelilingi bumi tergantung pada besarnya daya pancar.
• Frekuensi sinyal gelombang permukaan : 30 kHz – 3 MHz (pita LF
dan MF)
• Contoh implementasi : komunikasi/navigasi kapal laut di pita LF dan
stasiun penyiaran radio AM di pita MF (MW).
Gelombang Angkasa (sky wave)
• Merambat ke angkasa dan dipantulkan oleh lapisan atmosfir bagian
atas (ionosfir).
• Pantulan bisa berkali-kali (jamak) : bumi ionosfir bumi
ionosfir dst. bisa menempuh jarak yang sangat jauh, bahkan
• Frekuensi sinyal gelombang angkasa : 3 – 30 MHz (pita HF).
• Implementasi : komunikasi jarak jauh di pita HF (baik untuk
Ionosfir
• Merupakan lapisan teratas dari atmosfir menerima sinar
matahari lebih banyak dibanding lapisan lain di bawahnya terjadi
proses pemanasan dan ionisasi sebagai efek dari sinar-sinar a b, ,
dan g dari matahari.
• Lapisan ionosfir terbagi dalam lapisanD, E, F. Lapisan F terdiri dari
lapisan F1 dan F2.
• Lapisan D (ketinggian 70 km, tebal + 10 km) muncul pada siang hari,
merugikan transmisi sinyal MF dan HF karena akan menyerapnya.
• Jarak lompatan dipengaruhi oleh ketinggian ionosfir : pada siang hari
ionosfir lebih tinggi dibanding pada malam hari jarak lompatan
pada siang hari lebih jauh dibanding pada malam hari, namun energi yang hilang juga lebih banyak (diserap lapisan D) sehingga sulit untuk mendapatkan lompatan jamak jarak lebih pendek.
• Secara teoritis, jarak lompatan-tunggal maksimum + 4.000 km
•
Gelombang Ruang (space wave)
• Gelombang ruang merambat seperti garis lurus seperti garis pandang
mata (line of sight, LOS) terpantul oleh objek padat (bangunan,
bukit, logam, dlsb).
• Jarak pancar dipengaruhi ketinggian antena pemancar dan antena
penerima semakin tinggi semakin jauh.
• Frekuensi sinyal
gelombang ruang : 30 MHz ke atas (VHF, UHF, SHF, EHF).
• Implementasi :
Perambatan Hambur Tropo (tropo-scatter)
• Gelombang merambat di angkasa sebagai akibat dari efek penghamburan oleh troposfir : gelombangnya disebut sebagai
gelombang hambur-tropo.
• Digunakan pada pita UHF/SHF (300 MHz ~ 5 GHz) untuk