Modul#7 Modul#7 TTG3D3 TTG3D3 Antena Antena dan dan Propagasi Propagasi Konsep Propagasi Gelombang EM dan Link Budget EM dan Link Budget Oleh : Nachwan Mufti Adriansyah, ST, MT 1 Outline Outline Pendahuluan Model Sistem Komunikasi & Channel Modeling Karakteristik Dan Fenomena2 Dalam Perambatan GEM Prinsip Desain Sistem Komunikasi Radio Terestrial & Power Link Budget Berbagai Jenis Sistem Komunikasi Radio Terestrial Berbagai Jenis Sistem Komunikasi Radio Terestrial Metode 2 Perbaikan Kinerja Sistem Komunikasi Radio Terestrial Analisis Lintasan Gelombang Elektromagnetik 2
20
Embed
TTG3D3 TTG3D3 Antena Antena dandan PropagasiPropagasi · (panjang gelombang) berbeda diperlakukan ... frekuensi rendah Komunikasi jarak-dekat menggunakan frekuensi tinggi Nachwan
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
� Karakteristik Dan Fenomena2 Dalam Perambatan GEM
� Prinsip Desain Sistem Komunikasi Radio Terestrial &
Power Link Budget
� Berbagai Jenis Sistem Komunikasi Radio Terestrial� Berbagai Jenis Sistem Komunikasi Radio Terestrial
� Metode2 Perbaikan Kinerja Sistem Komunikasi Radio
Terestrial
� Analisis Lintasan Gelombang Elektromagnetik
2
PendahuluanPendahuluan
3
ReviewReview
� Kuliah Elmag II (Elmag
Telekomunikasi)
� Gelombang datar : mode TEM
(transverse electromagnetic)
� Gelombang merambat pada
berbagai jenis medium
E
P
berbagai jenis medium
Nachwan Mufti A
H
� Kuliah Antena & Propagasi
� Komunikasi radio melalui perambatan GEM pada
berbagai jenis mode transmisi radio terestrial
4
SpektrumSpektrum FrekuensiFrekuensi
� GEM dengan frekuensi
(panjang gelombang)
berbeda diperlakukan
oleh medium (kanal)
propagasi secara
berbeda
� Frekuensi berbeda
ditujukan untuk jenis
HF UHF VHF SHF
30 MHz 300 MHz 3000 MHz
ditujukan untuk jenis
komunikasi terestrial
berbeda
� Komunikasi jarak-jauh
menggunakan
frekuensi rendah
� Komunikasi jarak-
dekat menggunakan
frekuensi tinggi
Nachwan Mufti A 5
)MHz(f
300=λ
Frekuensi λλλλ Band
30 - 300 Hz 10 1 Mm ELF (extremely low
frequency)
300 - 3000 Hz 1 Mm - 100 km SLF (Super Low Frequency)
3 - 30 kHz 100 -10 km VLF (very low frequency)
30 - 300 kHz 10 - 1 km LF (low frequency)
300 - 3000 kHz 1 km - 100 m MF (medium frequency)
3 - 30 MHz 100 - 10 m HF (high frequency)
30 - 300 MHz 10 - 1 m VHF (very high frequency)
300 - 3000 MHz 1 m - 10 cm UHF (ultra high frequency)
3 - 30 GHz 10 - 1 cm SHF (super high frequency)
30 - 300 GHz 1 cm - 1 mm EHF (extremely highfrequency)
300 - 3000 GHz 1mm - 100 µm
Pembagian Spektrum Frekuensi...
Heinrich Hertz
Nachwan Mufti A
300 - 3000 GHz 1mm - 100 µm
6
Spektrum Frekuensi dan Media Transmisi...
Nachwan Mufti A 7
SistemSistem Komunikasi Komunikasi dandan
Channel ModelingChannel Modeling
8
Model Sistem Komunikasi Nirkabel
TI Tx
Message
InputSinyal yang
ditransmisikan
Transducer Pemancarsinyal suara, teks, gambar,
Channel encoder
modulation : FSK, ASK, PSK, dll
Source encoder
teks : kode ASCII, SPACE
symbol, Suara : A/D
converter, dan meliputi juga
kompressi data serta error
koreksi (ARQ, FEC, dll)antena
Nachwan Mufti A
RxTO
Kanal Propagasi
Transducer
InputPemancar
Message output
Transducer
OutputPenerima Redaman, distorsi,
derau, interferensi( tergantung karakteristik
kanal ybs ) ���� UNCONTROLLED !
9
teks, gambar, � proses random
antena
Pemodelan Kanal Propagasi
Pemodelan kanal propagasi tergantung kepada ...
• ‘Benda-benda’ diantara pengirim dan penerima
• Frekuensi gelombang EM dan
Obstacle / penghalang, bentuk obstacle (runcing/landai), ion-ion, partikel-partikel, dll
• Redaman propagasiSelisih antara daya
• Jarak antara Tx – Rx
Nachwan Mufti A
• Frekuensi gelombang EM dan bandwidth informasi yang dikirimkan
• Gerakan pengirim dan/atau penerima
Frekuensi dan bandwidth informasi mempengaruhi ‘perlakuan’ kanal propagasi terhadap sinyal yang dikirimkan
Pengaruh Efek Doppler terhadap
penerimaan
Selisih antara daya
pancar dan daya
terima
• Fading: Fluktuasi daya
di penerima
10
Contoh Model...
Lokasi 1 : Sinyal langsung mendominasi penerimaan, sinyal langsung (free space) cukup besar dibandingkan sinyal pantulan tanah. Contoh : pada mikrosellular
Nachwan Mufti A
tanah. Contoh : pada mikrosellular
Lokasi 2 : Sinyal terima dimodelkan sebagai jumlah sinyal langsung dan sinyal terima, karena sinyal pantulan cukup signifikan besarnya. Contoh : Pada sistem selular (Plane Earth Propagation Model)
Lokasi 3 : Plane Earth Propagation Model dikoreksi karena adanya difraksi pepohonan
Lokasi 4 : Path loss diestimasi dengan model difraksi sederhana
Lokasi 5 : Path loss cukup sulit diprediksi karena adanya multiple
diffraction
11
KarakteristikKarakteristik Dan FenomenaDan Fenomena22
� Berkas gelombang EM di atmosfir dapat ‘melengkung’ karena perubahan indeks bias atmosfir
� Ada pantulan gelombang:
� Permukaan bumi dan ‘benda-benda’ di atasnya dapat memantulkan GEM
Menyebabkan terjadinya di atasnya dapat memantulkan GEM
� Ada hamburan:
� Hamburan (difraksi)
� Ada penyerapan gelombang:
� Pada berbagai kondisi tertentu, ada juga absorpsi (penyerapan) gelombang
13
terjadinya “FADING” sinyal di sisi penerima
Sinyal Yang Diterima berfluktuasi : Fading
• Fading adalah fluktuasi daya di penerima. Fading disebabkan karena perubahan ‘kondisi’ kanal propagasi selama terjadinya komunikasi
• Penyebab fading umumnya adalah penjumlahan gelombang medan yang melewati lintasan yang berbeda-beda sehingga mengalami ‘perlakuan’ kanal propagasi yang berbeda dalam hal amplituda dan fasanya
Nachwan Mufti A
hal amplituda dan fasanya
• Fading terdiri dari :
a. Fading cepat ( Athmosferic Multipath Fading ) Fading berfluktuasi dengan cepat, dianalisis secara stokastik dan memberikan suatu model kanal yang berubah terhadap waktu. Fading cepat terdistribusi secara Rayleigh ( Rayleigh Fading) atau Rice (Rician Fading)
b. Fading Lambat ( Shadowing ) Fading berfluktuasi dengan lambat, dianalisis secara stokastik dikaitkan dengan pathloss dan memberikan suatu model kanal yang berubah terhadap waktu. yang terdistribusi secara Lognormal (Lognormal Fading)
� Fading margin diberikan untuk meningkatkan Reliability
� Contoh :
� Pengaruh fading margin dalam meningkatkan reliability pada komunikasi LOS
Fading Margin Reliability
10 dB 90%
28Nachwan Mufti A
10 dB 20 dB 30 dB
40 dB
90% 99%
99,9% 99,99%
• Probabilitas Outage,
Poutage = 1 - Reliability
Sumber : HRW, “ Diktat Antena dan Propagasi”, STTT
BerbagaiBerbagai JenisJenis SistemSistemKomunikasi Radio Komunikasi Radio TerestrialTerestrial
29
SpektrumSpektrum FrekuensiFrekuensi Komunikasi Radio Komunikasi Radio TerestrialTerestrial
Radio CommunicationRadio, microwave, satellite
3 kHz 300 GHz
30Nachwan Mufti A
VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF
3 kHz 30 kHz 300 kHz
3 MHz 30 MHz 300 MHz
3 GHz 30 GHz 300 GHz
TroposphericSurface Ionospheric Space & Line Of Sight
Space
Jenis-Jenis Hubungan Komunikasi...
(1) Komunikasi Gelombang Ruang• Tipikal kanal propagasi : diasumsikan terdapat gelombang langsung
dan gelombang pantul
• Termasuk dalam komunikasi gelombang ruang ini adalah : (a) Jarak dekat : Sistem komunikasi bergerak, (b) Jarak jauh ( sd puluhan km) : Komunikasi Line Of Sight
(2) Hubungan Difraksi• Kanal propagasi : ‘Sengaja’ memanfaatkan terjadinya hamburan/difraksi
penghalang
Nachwan Mufti A
• Kanal propagasi : ‘Sengaja’ memanfaatkan terjadinya hamburan/difraksi penghalang
• Jarak hubungan difraksi bisa sampai ratusan km, atau mungkin juga untuk jarak dekat yang terhalang obstacle, sedangkan tidak mungkin menaikkan antena lagi
(3) Hamburan Tropospheric• Kanal propagasi : ‘Sengaja’ memanfaatkan terjadinya hamburan/difraksi
pada lapisan troposfer. Sebenarnya bisa diklasifikasikan sebagai hubungan difraksi.
• Jarak komunikasi : 200 - 800 km
• Daerah frekuensi kerja : 300 - 30000 MHz
31
(4) Sky Wave Communication (Gelombang Langit)• Kanal propagasi : Memanfaatkan lapisan ionosfer untuk memantulkan
gelombang menuju belahan bumi yang lain
• Jarak komunikasi : 150 km sampai ribuan km
• Daerah frekuensi : 3 - 30 MHz dengan bandwidth informasi sempit
(5) Ground Wave (Gelombang Tanah)• Kanal propagasi : Memanfaatkan permukaan bumi sebagai
pembimbing gelombang
Jenis-Jenis Hubungan Komunikasi...
Nachwan Mufti A
pembimbing gelombang
• Jarak komunikasi : SANGAT HANDAL untuk jarak dekat maupun jarak jauh
• Daerah frekuensi : hanya untuk frekuensi rendah sampai 3000 kHz