Ira Rubiyanti

Propagasi Gelombang Radio

Propagasi yang merupakan mekanisme perambatan gelombang radio di udara bebas.



PROPAGASI GELOMBANG TANAH (GROUND WAVE)

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. Propagasi gelombang tanah merupakan satu-satunya cara untuk berkomunikasi di dalam lautan.

Untuk memperkecil redaman laut, 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.


PROPAGASI GELOMBANG IONOSFIR

Gelombang yang berpropagasi melalui lapisan ionosfir ini disebut sebagai gelombang ionosfir (ionospheric wave) atau juga disebut gelombang langit (sky wave). Aksi pembiasan pada lapisan ionosfir dan permukaan bumi tersebut disebut
dengan skipping



Lapisan atmofir bumi terdiri dari 3 (tiga) lapisan, yaitum :

1. Lapisan troposfir (troposphere) : Troposfir terletak di permukaan bumi hingga mencapai ketinggian kira-kira 6,5 mil.
   
2. Stratosfir (stratosphere) dan Lapisan berikutnya (stratosfir) berada mulai dari batas troposfir sampai ketinggian sekitar 25 mil.
   
3. Ionosfir (ionosphere). Dari batas tratofir hingga ketinggian 250 mil adalah lapisan ionosfir. Di atas ionofir adalah ruang angkasa. Ionosfir adalah nama yang benar-benar sesuai, karena lapisan ini tersusun dari partikel-partikel yang terionisasi. Lapisan stratosfir dengan temperaturnya yang konstan tersebut disebut juga daerah isothermal.
   

Frekuensi Kritis

Frekuensi tertinggi dimana gelombang masih bisa dipantulkan ke bumi bila ditransmisikan secara vertikal pada kondisi atmosfir yang ada disebut dengan frekuensi kritis.


Sudut Kritis

Sudut kritis adalah sudut yang dibentuk oleh lintasan gelombang yang menuju dan masuk ionosfir dengan garis yang ditarik dari garis vertikal titik pemancar di bumi ke pusat bumi.


Maximum Usable Frequency ( M U F )

Frekuensi tertinggi, dimana gelombang masih bisa dikembalikan ke bumi dengan jarak tertentu disebut dengan “ Maximum Usable Frequency (MUF) “.


PROPAGASI TROPOSFIR (TROPOSPHERE SCATTER)

Propagasi troposfir bisa dianggap sebagai kasus dari propagasi gelombang langit. Gelombang tidak ditujukan ke ionosfir, tetapi ditujukan ke troposfir. Batas troposfir hanya sekitar 6,5 mil atau 11 km dari permukaan bumi. Frekuensi yang bisa digunakan adalah sekitar 35 MHz sampai dengan 10 GHz dengan jarak jangkau mencapai 400 km.


PROPAGASI GARIS PANDANG (LINE OF SIGHT)

Propagasi line of sight, disebut dengan propagasi dengan gelombang langsung (direct wave), karena gelombang yang terpancar dari antena pemancar langsung berpropagasi menuju antena penerima dan tidak merambat di atas permukaan tanah. Oleh karena itu, permukaan bumi/tanah tidak meresamnya. Selain itu, gelombang jenis ini disebut juga dengan gelombang ruang (space wave), karena dapat menembus lapisan ionosfir dan berpropagasi di ruang angkasa.

Band frekuensi yang digunakan pada jenis propagasi ini sangat lebar, yaitu
meliputi band VHF (30 – 300 MHz), UHF (0,3 – 3 GHz), SHF (3 – 30 GHz) dan EHF (30 – 300 GHz), yang sering dikenal dengan band gelombang mikro (microwave).


MODULASI DIGITAL

Perbedaan utama antara modulasi digital dan modulasi analog adalah bahwa pesan yang ditransmisikan untuk system modulasi digital mewakili seperangkat simbol-simbol abstrak. (Misalnya 0 s dan l s untuk sistem transmisi biner), sedangkan dalam sistem modulasi analog, sinyal pesan adalah gelombang kontinyu. Untuk mengirim pesan digital, modulasi digital mengalokasikan sepotong waktu yang disebut interval sinyal dan menghasilkan fungsi kontinyu yang mewakili simbol.
Ada 4 macam modulasi digital yaitu :

a. Amplitude Shift Keying (ASK)
Modulasi digital dengan mengubah amplitudo sinyal pembawa. Sinyal yang dikatakan termodulasi secara BASK didefinisikan dengan


A adalah konstanta, m(t) adalah sinyal data (sinyal pemodulasi) yang mempunyai nilai 0 atau 1, @, adalah frekuensi putar dari sinyal pembawa, dan T adalah lebar dari satu bit.
Sinyal pada persamaan (5.1) mempunyai daya P = A² /2. Dan energy yang terkonsentrasi pada setiap bit adalah E = P.T, maka persamaan (5.1) bisa di tuliskan


Jadi jika sebuah sinyal digital, yanghanya mengandung 0 dan 1, dimodulasikan dengan BASK, maka kita hanya akan mengalihkan sinyal pembawa dengan nilai 0 atau 1. Gambar 5.2 memperlihatkan modulasi BASK untuk sinyal digital yang diberikan 0 1 0 1 0 0 1 0. Seperti terlihat di gambar 5.2 sinyal – sinyal BASK bisa didapat dengan cara menyalakan dan mematikan sinyal pembawa, tergantung apakah sinyal informasi (pemodulasi) bernilai 1 atau 0. BASK disebut juga on-off keying (OOK)




b. 4-ary-ASK (4 ASK)

Seperti halnya pada BASK, sinyal yang dikatakan termodulasi secara 4ASK didefinisikan dengan.

Dengan konstelasi nilai-nilai bitnya di gambar 5.4 yang mana pada metoda ini setiap dua nilai digit digabung menjadi satu pasang, yang mana ada empat kombinasi.


c. Frequency Shift Keying (FSK)

Binary frequency Shift Keying / BFSK



Jadi sinyal termodulasi BFSK memiliki amplitudo yang konstan, tetapi memiliki dua buah frekuensi sinyal pembawa. Jika datang bit 0, maka digunakan osilator dengan frekuensi fo, jika datang bit 1, maka digunakan osilator dengan frekuensi f1.
Dengan sinyal pemodulasi serti di atas (gambar 5.6a), maka sinyal termodulasi BFSK bisa dilihat pada gambar 5.6b. sinyal in bisa dibayangkan sebagai penjumlahan dari dua buah sinyal yang di modulasi secara BASK dengan dua sinyal pembawa yang berbeda frekuensi (gambar 5.6c dan 5.6d). dengan pemikiran secara penjumlahan dua sinyal BASK, maka bentuk spectral dari sinyal termodulasi BFSK merupakan gabungan spectral dari keduanya. Gambar 5.7 menunjukan frekuensi positif dari bentuk spekrtal.




d. Phase Shift Keying (PSK)

Binary Phase Shift Keying / BPSK
Sinyal yang termodulasi secara BPSK didefinisikan mempunyai bentuk


Gambar 5.8 menunjukan diagram BPSK pada bidang kompleks dengan konstelasi dari setiap bit.



Dengan menggunakan sinyal informasi dari ontoh yang sebelumnya kita bisa melihat proses modulasi secara BPSK di gambar 5.9. Setiap kali datang bit 1 maka fungsinya adalah sin (@t) dan jika yang datang bit 0 maka fungsinya – sin (@t)





e. Phase Shift Keying / 4 –PSK

Sinyal yang termodulasi secara 4-PSK didefisilkan mempunyai bentuk


Dengan konstelasi dari bit


Gambar 5.8 menunjukan posisi setiap pasangan bit di bidang kompleks. Titik – titik itu berada di atas lingkaran yang beradius akar E. jadi sinyal termodulasi ini tetap mempunyai energy yang sama untuk setiap bitnya


Gambar 5.9 adalah sinyal termodulasi secara BPSK dengan sinyal informasi yang sama dengan contoh-contoh sebelumnya. Berbeda dengan modulasi order tinggi pada ASK dan FSK, tidak mempunyai kekurangan dalam kesensitivitasannya dan juga tidak membutuhkan spectrum yang lebih.




f. Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

QAM mengkombinasikan antara ASK dan PSK. Jadi konstelasi sinyalnya berubah berdasarkan amplitudo (jarak dari titik asal ke titik konstelasi) juga berdasarkan phasa (titik konstelasi tersebar di bidang kompleks).


Dengan 16-QAM, maka dibuat kelompok bit (word) yang terdiri dari 4 bit. Dan tergantung dari kombinasi 0 dan 1 pada setiap word, maka bisa dikorespondensikan setiap word ke setiap titik konstelasi pada gambar 5.10