Propagasi Gelombang

Drs.Dedi Supardi,MM
SMK Negeri 4 Jakarta

PENDAHULUAN
• Propagasi adalah metoda /cara perambatan
gelombang elektromagnetik dari pemancar
(TX)hingga dapat di terima oleh Penerima (RX)
dalam komunikasi Radio
• Model Propagasi ada 3 yaitu :
EMAIL:dedidudedo@yahoo.com
 Ground Wave Propagation
 Sky Wave Propagation
 Line Of Sight (LOS) Propagation

PERAMBATAN GELOMBANG
sebuah antena yang memancarkan gelombang radio pancaran gelombang
radio ini menyebar kesegala penjuru secara merata untuk antena vertikal
sebagian gelombang yang bergerak pada permukaan bumi disebut
GELOMBANG BUMI (GROUND WAVE) , selain dari pada itu disebut
GELOMBANG ANGKASA (SKYWAVE).

SIFAT GELOMBANG

Model Propagasi
 Ground Wave Propagation
 Sky Wave Propagation
 Line Of Sight (LOS) Propagation
Gelombang permukaan, yakni merupakan gelombang yang merampat
pada permukaan bumi mengikuti kelengkungan yang ada.
Gelombang ionosferik atau gelombang langit merupakan
gelombang yang mengarah ke atas langit meninggalkan pemancar
kemudian bengkok karena ada lapisan konduksi dari lapisan pada
atmosfir yang lebih tinggi, setelah itu kembali ke permukaan bumi.
Gelombang terarah antara dua titik. Propagasi gelombang yang
demikian biasa disebut dengan propagasi segaris pandang (line of
sight).

Hubungan antara propagasi dan frekuensi

PROPAGASI GROUND WAVE

Ground Wave Propagation
• Propagasi mengikuti kontur bumi
• Sinyal dapat dipropagasikan untuk jarak yang
jauh
• Untuk frekuensi di bawah 2 MHz
• Contoh
– AM radio

Ground Wave Propagation merambat pada
permukaan tanah

Karakteristik Ground Wave Propagation
• Gelombang Langsung
• Gelombang Pantulan Tanah

Efek ketinggian antena
dengan kuat sinyal
• Antena pemancar dan penerima yang dengan ketinggian
rendah, maka gelombang langsung dan gelombang pantulan
hampir mempunyai besaran amplitudo yang sama, tetapi bisa
berbeda fasa dan berkecenderungan saling meniadakan satu
sama lainnya.
• Dengan bertambahnya ketinggian antena, jalur yang berbeda,
maka fasa yang berkaitan dengan itu akan berbeda antara dua
gelombang dan bertambah sehingga tidak dapat menjadi
saling meniadakan.
• Keadaan ini diistilahkan dengan pernyataan yang dikenal
sebagai faktor high-gain (fh) yang merupakan fungsi frekuensi
dan konstanta tanah.

Bumi diliputi oleh lapisan ionosfir
SKY WAVE PROPAGATION
Lapisan D (50-95 km)
Lapisan E (95-130 km)
Lapisan F (160-400 km)

LAPISAN IONOSPHERE

SIFAT LAPISAN IONOSPHERE

• Jika disimpulkan lapisan ionosfer dapat digambarkan sebagai
berikut
IONOSFER SIANG DAN MALAM

SIFAT IONOSFER terhadap Frekuensi
• Frekuensi yang dipantulkan oleh ionosfer dapat digambarkan
sebagai berikut :

ATMOSPHERE

Lapisan IONOSFIR
• Lapisan D
– Merupakan lapisan paling bawah dari ionosfer
– Menyerap gelombang dg frekuensi rendah ; melewatkan gelombang frekw tinggi
– Ionisasi maks pada siang dan menghilang pada malam hari
• Lapisan E
– Memantulkan gelombang dengan frekuensi sekitar 20MHz
– Tergantung pada frekw dan kekuatan lapisan E, suatu sinyal dapat dibiaskan ataupun
dapat diteruskan ke lapisan F
– Pada malam hari lsinyal dapat melewati lap ini, karena pada malam hari lapisan ini
menyusut.
• Lapisan F
– Dibagi menjadi 2 bagian F1 dan F2 (pada siang hari)
– Pada malam hari kedua lapisan akan menjadi satu
– Memantulkan gelombang dengan fekuensi tinggi (HF)
– Gelombang dengan frekuensi lebih tinggi (VHF,UHF..)akan dilewatkan.
– Biasanya dimanfaatkan untuk pemancaran gelombang AM jarak jauh.

Gangguan KOMUNIKASI
• Dalam propagasi tanah maupun ionosfer terdapat rugi-rugi yang
menyebabkan tidak sempurnanya gelombang yang diterima oleh
antena penerima.
• Rugi-rugi tersebut disebabkan oleh:
– Adanya Fading (sinyal dipenerima melemah/menguat), disebabkan oleh:
• Groundwave dan skywave sampai di antena penerima tetapi berlawanan fase
shg saling melemahkan.
• Dua skywave yang dipantulkan dr daerah ionosfer diterima di antena penerima
dengan fase yang tidak sama.
• Directwave dan groundwave samapai pada penerima dengan fase berbeda.
– Interferensi dengan gelombang lain
– Hilangnya daya saat transmisi

PROPAGASI SKY WAVE

PROPAGASI SKY WAVE
• Sinyal dipantulkan dari lapisan terionisasi pada
atmosfer ke bumi
• Sinyal dapat berjalan melewati beberapa hop,
memantul antara ionosfer dan permukaan
bumi
• Efek pemantulan diakibatkan oleh refraction
• Examples
– Amateur radio
– CB radio

Line-of-Sight Propagation
Antena transmitter dan receiver harus berada
pada posisi Line of Sight (LOS)
– Komunikasi satelit– sinyal di atas 30 MHz tidak dipantulkan oleh
ionosphere
– Komunikasi pada ground – antar antena pada effective line of
site karena refraction
Refraction – pembelokan microwaves oleh
atmosphere
– Kecepatan gelombang electromagnetic adalah fungsi kepadatan
medium medium
– Kecepatan 3x108 adalah kecepatan cahaya pada ruang hampa
– Ketika gelombang berpindah medium, kecepatan berubah
– Gelombang dibelokkan pada batas antara dua medium

PROPAGASI LINE OF SIGHT

Rumus Line-of-Sight
• Optical line of sight
• Effective, or radio, line of sight
• d = distance between antenna and horizon (km)
• h = antenna height (m)
• K = adjustment factor to account for refraction,
rule of thumb K = 4/3
hd 57.3
hd  57.3

Line-of-Sight Equations
• Maximum distance between two antennas for
LOS propagation:
• h1 = height of antenna one
• h2 = height of antenna two
 2157.3 hh 

Contoh
• Berapa jarak maksimum antara dua antena dalam transmisi
LOS jika antena transmitter tingginya 100m dan antena
receiver pada ground level?
– = 3.57 x sqrt(133) = 41km
• Jika antena receiver tingginya 10m, untuk mencapai jarak
maksimum yang sama, berapa tinggi antena transmitter
seharusnya?
– = d
– 41 = 3.57(sqrt(Kh1) + sqrt(13.33))
– h1 = 46.2m
hd  57.3
 2157.3 hh 

Gangguan pada Transmisi LOS

Gangguan pada Transmisi LOS
• Attenuation and attenuation distortion
• Free space loss
• Noise
• Atmospheric absorption
• Multipath
• Refraction
• Thermal noise
• Fading

Attenuation / Pelemahan
Kekuatan sinyal cenderung menurun seiring
bertambahnya jarak antara transmitter dan
receiver
Faktor pelemahan pada unguided media:
– Sinyal yang diterima harus mempunyai kekuatan yang cukup
agar dapat diinterpretasi oleh receiver
– Kekuatan sinyal harus lebih tinggi dari noise untuk
meningkatkan rasio SNR
– Efek pelemahan lebih besar seiring dengan besarnya frekuensi
yang dipakai
Salah satu jenis attenuation adalah Free Space
Loss

Free Space Loss pada Antena Isotropic
• Pelemahan sinyal seiring dengan jarak pada transmisi
LOS
• Free space loss, ideal isotropic antenna
• Pt = signal power at transmitting antenna
• Pr = signal power at receiving antenna
•  = carrier wavelength
• d = propagation distance between antennas
• c = speed of light (» 3 ´ 10 8 m/s)
where d and  are in the same units (e.g., meters)
   
2
2
2
2
44
c
fdd
P
P
r
t 




Free Space Loss (Decibel)
• Free space loss equation can be recast:








d
P
P
L
r
t
dB
4
log20log10
    dB98.21log20log20  d
    dB56.147log20log20
4
log20 





 df
c
fd

Free Space Loss pada Antena Lain
• Free space loss accounting for gain of other
antennas
• Gt = gain of transmitting antenna
• Gr = gain of receiving antenna
• At = effective area of transmitting antenna
• Ar = effective area of receiving antenna
       
trtrtrr
t
AAf
cd
AA
d
GG
d
P
P
2
22
2
22
4





Free Space Loss pada Antena Lain (Decibel)
• Free space loss accounting for gain of other
antennas can be recast as
     rtdB AAdL log10log20log20  
      dB54.169log10log20log20  rt AAdf

Jenis-Jenis Noise
• Noise internal
– Thermal Noise
• Noise Eksternal (Interferensi)
– Intermodulation noise
– Crosstalk
– Impulse Noise

Thermal Noise
• Jenis noise yang diakibatkan oleh perubahan
suhu perangkat
– Perubahan suhu diakibatkan oleh aktifitas
elektron
• Ada pada semua perangkat elektronik dan
semua jenis transmisi
• Tidak bisa dihilangkan
• Signifikan pada komunikasi satelit

Thermal Noise
• Amount of thermal noise to be found in a
bandwidth of 1Hz in any device or conductor
is:
• N0 = noise power density in watts per 1 Hz of
bandwidth
• k = Boltzmann's constant = 1.3803 ´ 10-23 J/K
• T = temperature, in kelvins (absolute temperature)
 W/Hzk0 TN 

Thermal Noise
• Thermal noise independen terhadap frekuensi
• Thermal noise pada bandwidth B Hertz (in
watts):
or, in decibel-watts
TBN k
BTN log10log10klog10 
BT log10log10dBW6.228 

Terminologi Noise
• Intermodulation noise – terjadi jika sinyal
dengan frekuensi berbeda dilewatkan medium
yang sama
– Disebut juga sebagai adjacent channel interference
• Crosstalk noise – terjadi jika sinyal dengan
frekuensi yang sama saling ber-interferensi
– Disebut juga co-channel interference
• Impulse noise – irregular pulses
– Durasi pendek
– Diakibatkan gangguan elektromagnetik

Expression Eb/N0
• Ratio of signal energy per bit to noise power
density per Hertz
• The bit error rate for digital data is a function of
Eb/N0
– Given a value for Eb/N0 to achieve a desired error rate,
parameters of this formula can be selected
– As bit rate R increases, transmitted signal power must increase to
maintain required Eb/N0
TR
S
N
RS
N
Eb
k
/
00


Gangguan Lain
• Atmospheric absorption – penguapan air dan
oksigen berperan pada
attenuation/pelemahan
• Multipath – sinyal dipantulkan oleh benda
sehingga beberapa copy dari sinyal dengan
delay berbeda diterima oleh receiver
• Refraction – pembelokan gelombang radio
ketika melewati atmosfer

Multipath Propagation

Multipath Propagation
• Reflection/Pemantulan - terjadi ketika sinyal
mengenai penampang yang lebih besar dari
panjang gelombang
• Diffraction/Penguraian - terjadi pada tepi
sebuah benda tak tembus yang lebih besar
dari panjang gelombang
• Scattering/Penghamburan – terjadi ketika
sinyal mengenai benda yang ukurannya
seukuran panjang gelombang

Efek Multipath Propagation
• Multiple copy dari sebuah sinyal dapat
diterima dengan fase yang berbeda
– Jika fase yang datang destruktif, maka sinyal
cenderung melemah
• Intersymbol interference (ISI)
– Satu atau lebih sinyal tertunda diterima
bersamaan pada saat sinyal saat ini diterima

Fading
• Fading  fluktuasi dari pelemahan sinyal yang
mempengaruhi kekuatan sinyal saat diterima
pada penerima
• Fading terjadi karena interferensi atau
superposisi gelombang multipath yang memiliki
amplitudo dan fasa yang berbeda-beda
• Jenis fading:
– Fast fading
– Slow fading
– Flat fading
– Selective fading

Jenis Fading
• Fast Fading  perubahan amplitudo yang cepat ketika mobile
terminal bergerak dalam jarak pendek. Hal ini terjadi karena
refleksi dari objek lokal dan pergerakan user dari objek.
• Slow Fading  terjadi karena refleksi dan difraksi objek yang
besar sepanjang jalur transmisi. Dalam jarak jauh terjadi
perubahan secara perlahan dari panjang gelombang

Jenis Fading (lanj.)
• Flat Fading  seluruh komponen frekuensi
sinyal yang diterima berfluktuasi dalam
proporsi yang sama secara bersamaan
• Selective Fading  channel gain bisa
bervariasi untuk frekuensi yang berbeda.
Menyebabkan pola cloudy yang tampil di
spektogram

Distribusi Fading
• Rayleigh Fading
– Terjadi ketika ada beberapa jalur tidak langsung
antara transmitter dan receiver serta jalur
dominan yang berbeda, seperti jalur Line of Sight
– Worst case
– Outdoor setting
• Rician Fading
– Terjadi ketika ada jalan langsung Line of Sight
selain sejumlah multipath signal yang tidak
langsung
– Best case

Mekanisme Kompensasi Error

Mekanisme Kompensasi Error
• Forward error correction
• Adaptive equalization
• Diversity techniques

Forward Error Correction
• Transmitter menambahkan error-correcting
code pada data block
– Code is a function of the data bits
• Receiver melakukan penghitungan error-
correcting code dari data bits yang diterima
– Jika code yang dihitung sesuai, berrati tidak ada error
– Jika error correcting code tidak sesuai, receiver menetukan
bit yang error dan melakukan recovery

Adaptive Equalization
• Can be applied to transmissions that carry
analog or digital information
– Analog voice or video
– Digital data, digitized voice or video
• Used to combat intersymbol interference
• Involves gathering dispersed symbol energy
back into its original time interval
• Techniques
– Lumped analog circuits
– Sophisticated digital signal processing algorithms

Diversity Techniques
• Diversity is based on the fact that individual
channels experience independent fading events
• Space diversity – techniques involving physical
transmission path
• Frequency diversity – techniques where the
signal is spread out over a larger frequency
bandwidth or carried on multiple frequency
carriers
• Time diversity – techniques aimed at spreading
the data out over time

Terima Kasih

Propagasi Gelombang

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Propagasi Gelombang

Similar to Propagasi Gelombang (20)

More from Dedi Supardi

More from Dedi Supardi (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Propagasi Gelombang