GELOMBANG RADIO & TELEKOMUNIKASI
Sejarah telekomunikasi listrik : 1873 Maxwell (C), 1880 H.R Herz (T.I Karlsruhe,lab.), 1901 Marconi (lapangan), 1931 Faraday (L),1938 SFB Morse hubungan telegrap 16 km.
Sekarang :
1. telepon, radio & TV →sehari-hari
2. jaringan global komunikasi suara, gambar, tulisan, data/komputer
3. penelitian & pertahanan : radar, telemetri, computer & communication beserta jaringannya
1.1 Elemen Sistem Komunikasi
Fungsi dasar sistem komunikasi sama : - transmisi/pengiriman informasi
- tiap macam sistem mempunyai kekhususan sendiri.
Definisi komunikasi : Proses pemindahan/penyaluran informasi dari suatu titik dalam ruang pada waktu tertentu (titik sumber) ke titik lain yang merupakan tujuan atau pemakai.
Message merupakan salah satu manifestasi (bentuk fisik) informasi
Sumber informasi : orang, alat musik, mesin →messagenya huruf, tekanan udara fungsi waktu, cahaya yang berubah-ubah, dll.
Tujuan komunikasi : menyediakan replika message pada tempat tujuan.
Transduser : mengubah message menjadi sinyal listrik atau sebaliknya, f(t) ke i(t) 1. transduser input (TI)
Elemen komunikasi
Elemen sistem komunikasi – menurut fungsinya, dalam hardware mungkin susah dipisahkan.
Gambar 1-1 Elemen sistem komunikasi
Pemancar Tx : mengkopel message dalam bentuk sinyal yang ditransmisikan ke
kanal transmisi . Signal prosesing untuk transmisi yang efektif dan efisien antara lain modulasi, penyesuaian sinyal dengan sifat-sifat kanal transmisi.
Kanal transmisi : Sebagai penyambung listrik antara Tx - Rx sekaligus menjembatani sumber informasi (SI) dan tempat tujuan (TT).
Contoh kanal transmisi : kabel coax, 2 kawat, waveguide, berkas laser, gelombang radio dll.
Sifat utama : meredam, umumnya sangat besar.
Penerima Rx : mengambil sebagian kecil sinyal dari kanal transmisi, memproses
dan meneruskannya ke transduser output. Proses utama : demodulasi/deteksi, juga penguatan karena sinyal pada umumnya sangat kecil.
Redaman dan derau
Dalam perjalanan sinyal dari SI ke TT terjadi perubahan dan pengaruh yang tidak dikehendaki:
1. redaman
mudah diatasi dengan penguatan 2. distorsi
- perubahan amplituda, frekuensi & fasa
- pada sinyal ada distorsi, tidak ada sinyal distorsi hilang.
- ditoleransikan sampai batas tertentu, hubungan dengan peralatan/kompensasi - disebabkan oleh respon sistem yang tidak sempurna terhadap sinyal.
3. interferensi
- gangguan yang disebabkan oleh sinyal di luar sinyal yang diinginkan, biasanya buatan manusia
- gangguan yang serupa dengan sinyal
- diatasi dengan menghilangkan sinyal interferensi/sumbernya. 4. derau
- gangguan yang tak mungkin dihilangkan walaupun secara teoritis
- sinyal sebarang dan tak teramalkan yang bersumber dari sebab alamiah - informasi dapat tertutup oleh derau
Telekomunikasi radio
1.1.1 Telekomunikasi Radio
Saluran transmisi antara Tx - Rx dapat berbentuk fisik atau non fisik (vakum, ruang bebas). Pada komunikasi radio gelombang EM dilepaskan ke ruang bebas oleh antena. Ruang bebas
dapat berisi atmosfir bumi dan terhadap gelombang elektromagnetik terjadi : 1. pembiasan/pembelokan
2. pantulan, pembelokan dengan sudut datang = sudut pantul 3. hamburan atau penyebaran ke mana-mana
4. penyerapan sebagian /absorpsi
Tx
saluran transmisi fisik
Antena
pemancar
saluran transmisi non fisik
Rx
Antena
penerima
Telekomunikasi radio
Tx : menghasilkan daya RF → saluran transmisi → antena → dipancarkan ke segala arah Rx : mengambil sebagian kecil daya gelombang elektromagnetik dari pemancar yang ada di
ruang bebas melalui antena → saluran transmisi → Rx diproses.
Penerimaan daya oleh antena sekitar 10-8 watt merupakan daya yang besar & mudah diproses. Efisiensi transfer daya hampir sama dengan nol.
Efisiensi komunikasi → informasi yang diterima kalau replika diterima sempurna sepanjang waktu → efisiensi 100 % . Reliabilitas dalam praktek ≈ 99.99 %.
Spektrum Frekuensi dan Perambatan Gelombang
Kelakuan gelombang elektromagnetik antara Tx = Rx tunduk kepada hukum-hukum fisika yang tak dapat di-atur atau kuasai. Salah satu parameter yang mempengaruhi frekuensi dengan pembagian sebagai berikut (alokasi frekuensi):
0.3 M
f /Hz Ultraviolet
tampak inframerah
Serat optik Sinar laser percobaan-percobaan kom.multi kanal TV, data, dsb.
Nama media transmisi pemakaian
λ
super high freg. SHF
ultra high freq. U H F 1 m
3 G
300 M
very high freq.
VHF kabel
high frequency HF
3 M medium freq.
MF
1 km gelombangradio
panjang
komersial amateur international. DF, CB very low freq.
VLF 100 km
3 audio frequency
A F
aeronautika kabel laut navigasi, radio beacon, radio samudera PLC, kom. kapal selam
sonar
International Telecommunication Union
Comite Consultatif International de Radiocommunication
International Telegraph & Telephone Consultative Committee I. T. U
1 mm percoban-percobaan
navigasi satelit-satelit rele microwave satelit - bumi radar
30 cm radiosound
ELF
k
Proses propagasi
Spesifikasi dapat ditentukan / disesuaikan, dikuasai sepenuhnya. Dapat dikontrol - Tx (mod)
- Rx (demod) - Antena
- Frekuensi - dll.
Tak dapat dikontrol : - perambatan gelombang
- parameter lain menyesuaikan diri - diharapkan prediksi yang tepat
- probabilitas, tak dapat dikuasai sepenuhnya. Penelitian/pengukuran untuk prediksi & penyesuaian :
- pemilihan frekuensi
- pengukuran sifat atmosfir bumi penyerapan
pembiasan redaman pemantulan fading hamburan
- pengukuran sifat perambatan bumi konduktivitas
permeabilitas → redaman permitivitas
Proses propagasi
Proses propagasi gelombang dapat dianalisis menggunakan gabungan dari dua macam pendekatan yaitu: - empiris , (sempit)
- pengembangan teori
(hukum-hukum fisika) sulit.
Mekanisme perambatan gelombang antara Tx - Rx merupakan gabungan macam-macam perambatan, tapi selalu ada yang dominan sebagai berikut :
a. Gelombang permukaan bumi, ground wave
(a) ground wave , f < 3 MHz b. Gelombang langit, sky wave
(b) sky wave
+ + + + + + +
P
H E
Tx
Rx
Proses propagasi
c. Gelombang ruang , space wave
d. Gelombang langsung , direct wave
e. Hamburan troposfir, tropo scatter
f > 30 MHz d : dekat/ sedang
= 50 km fading
Bumi
f1
f2
satelit
d >>
f > 30 MHz umumnya GHz
f > 30 MHz d : jarak kom.
Karakteristik antena
f. Gabungan / kombinasi dari dua atau lebih macam propagasi di atas.
Misalnya : ground wave & sky wave pada standard broadcast (primary & secondary services). Tropo scatter dan difraksi.
g. Lain2 seperti : komunikasi dengan meteor burst, hamburan ionosfir pantulan satelit, bulan dll.
1.2 Definisi-definisi & karakteristik antena
Antena digunakan dalam komunikasi radio sebagai :
a). pelepas energi elektromagnetik ke udara/ruang bebas sehingga berlaku sebagai pemancar atau sumber gelombang elektromagnetik.
b). penerima energi elektromagnetik dari ruang bebas. Contoh sehari-hari :
R DE D1
Macam-macam antena
1.2.1 Macam-macam antena :
• Antena kawat
dipole
helix
Loop nx
whip
Beverage
Macam-macam antena
Antena apertur : terutama untuk pesawat terbang & pesawat ruang angkasa.
Corong piramid corong kerucut
Macam-macam antena
Antena susunan
Antena pemantul
Feed
pemantul
Feed
pemantul 1
pemantul 2
pemantul
Macam-macam antena
Antena apertur : terutama untuk pesawat terbang & pesawat ruang angkasa.
Corong piramid corong kerucut
1.3 Definisi & konsep
Gambar 1-6 Elemen sistem komunikasi radio a. Antena : transformator antara gelombang terbimbing dengan gelombang
bebas atau sebaliknya.
: struktur transisi antara gelombang terbimbing dan gelombang bebas. b. Saluran transmisi : alat untuk membimbing energi gelombang EM dari
suatu titik ke titik lain. Syarat : - redaman minimum
- rugi-rugi panas << - rugi-rugi pancaran <<
Gel. bebas
TX sal. transmisi (gelombang terbimbing)
Konsep antena
- tidak menyebar, mengikuti saluran transmisi →satu dimensi. Contoh : 2 kawat, wave guide, kabel dll.
c. Resonator:alat yang menunjukkan adanya gelombang berdiri/ada
konsentrasi energi medan listrik & magnet, faktor Q = daya yang tersimpan/daya masuk atau keluar→ cavity resonator.
Cavity
C L
Konsep antena
Fungsi utama mendefinisikan alat mana yang paling dominan. Gelombang radio di udara mempunyai panjang gelombang ribuan km sampai mm→ terus sampai di daerah ultra violet.
d. panjang gelombang :
Daerah antena
(a) daerah antena ( b, c ) ekivalensi antena
Gambar 1-8 Daerah pengaruh antena
--- Daerah antena: d. antena
d. Freshnel
d. Fraunhofer : benda-benda di daerah ini tidak mempengaruhi antena, medan EM transversal
lebar bidang frekuensi/bandwidth antena ditentukan oleh : - bentuk fisik → perubahan perlahan-lahan B > > d. medan dekat
d. antena
d. Fraunhafer d. medan jauh
Parameter antena
• Gambar 1-9 Antena seimbang atau balans
• Gambar 1-10 Antena tidak seimbang atau unbalans