Efek Ketinggian Antena dengan Kuat Sinyal dan Atmosfer Bumi

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.

Atmosfir Bumi

Gelombang radio yang menjalar dalam ruang bebas mempunyai sedikit pengaruh terhadap gelombang itu sendiri. Demikian pula bila gelombang radio yang menjalar di bumi, maka banyak pengaruh yang diakibatkan terhadap gelombang itu. 

Pengalaman menunjukkan bahwa masalah-masalah yang dialami oleh gelombang radio disebabkan oleh kondisi atmosfir tertentu yang sangat kompleks. Kondisi yang menyebabkan ini adalah sebagai hasil dari berkurangnya tingkat keseragaman udara atmosfir.

Banyak faktor yang dapat mempengaruhi kondisi atmosfir, baik secara positif maupun negatif. Di antara pengaruh itu adalah variasi ketinggian secara geografis, perbedaan lokasi di bumi, dan perubahan waktu seperti siang hari, malam, pergantian musim dan tahun. Untuk memahami propagasi gelombang ini kita perlu paling tidak mengetahui dasar-dasar atmosfir bumi.

Atmosfir bumi dibagi menjadi tiga bagian secara terpisah yaitu yang disebut lapisan-lapisan atmosfir. Tiga lapisan itu adalah tropfosfir, stratosfir, dan ionosfir. Lapisan tersebut adalah yang paling berguna dalam bidang telekomunikasi. Secara lebih luas, para ahli menggambarkan atmosfir dengan tambahan lapisan lain selain yang telah disebutkan itu, yaitu mesosfir, termosfir dan eksosfir.

Serapan radiasi dilakukan oleh lapisan ionosfir. Letak ionosfir yang dekat dengan termosfir, maka lapisan ini termuati partikel gas secara listrik atau disebut terionisasi. Ketinggian ionosfir dari 60-300 kilometer dari permukaan bumi.  

Lapisan ini dibagi menjadi tiga kawasan atau lapisan-lapisan lagi yaitu lapisan F, lapisan E dan lapisan D. Pada siang hari lapisan F terpisah menjadi dua lapisan lagi dan lapisan itu akan kembali menyatu pada malam hari Lapisan E adalah lapisan yang pertama kali ditemukan.

Pada tahun 1901, Guglielmo Marconi memancarkan sinyal antara Eropa dan Amerika Utara dan kemudian menemukan suatu keadaan bahwa ada semacam pantulan pada lapisan konduksi listrik pada ketinggian 100 kilometer. 

Pada tahun 1927 Sir Edward Appleton memberi nama lapisan penghantar tersebut dengan nama lapisan E. Huruf E singkatan dari Elektrik. Kemudian setelah itu penemuan lapisan berikutnya secara mudah dinamai lapisan D dan lapisan F.

Kondisi siang hari dengan adanya matahari menyebabkan adanya perubahan kepadatan muatan pada lapisan-lapisan. Muatan pada semua lapisan mengalami penambahan ketebalan. Pada malam hari kepadatan muatan menurun lebih-lebih pada lapisan D. 

Pada malam hari itu lapisan D menjadi hilang. Lapisan ionosfir mempunyai kualitas yang baik untuk memancarkan atau memantulkan sinyal radio dari permukaan bumi. Oleh karena itulah hampir semua pemancar radio memanfaatkan laoisan ini.

1. Tropfosfir

Hampir semua fenomena cuaca terjadi pada lapisan ini. Temperatur (suhu) pada daerah ini secara cepat menurun sejalan dengan bertambahnya ketinggian. Terjadinya awan dan turbulensi angin disebabkan oleh berubahnya suhu, tekanan dan kepadatan udara. Kondisi ini sangat mempengaruhi dalam propagasi gelombang radio, karena akan menyebabkan terjadinya perubahan-perubahan pada komponen gelombang

2. Stratosfir

Stratosfir terletak di antara lapisan troposfir dan ionosfir. Suhu pada lapisan ini hampir pasti tetap dan sangat sedikit uang air yang ada. Karena kondisi lapisan ini yang cukup stabil, tenang, maka daerah ini tidak banyak memberi akibat yang jelek pada propagasi gelombang radio.

3. Ionosfir

Lapisan ini adalah lapisan terpenting yang ada di angkasa di atas permukaan bumi. Lapisan ini sangat baik untuk medium komunikasi jarak jauh dan komunikasi titik ke titik (point to point). Keadaan ionosfir dan kondisinya berkaitan langsung dengan radiasi yang dipancarkan oleh matahari, pergerakan bumi terhadap matahari atau perubahan aktivitas matahari akan menyebabkan berubahnya ionosfir. Perubahan itu secara umum ada dua jenis, yaitu:

(1)  kejadian siklus yang dapat diprediksikan secara akurat dan rasional,

(2) kejadian yang tidak teratur sebagai hasil tidak normalnya matahari dan karena itu tidak dapat diprediksikan.

Kedua perubahan yang teratur dan tidak teratur ini membawa akibat dalam propagasi gelombang radio. Oleh karena itulah hal ini perlu diperhatikan. Sebagaimana diketahui bahwa sinyal radio yang ditransmisikan, beberapa sinyal akan keluar dan lepas dari permukaan bumi menuju lapisan ionosfir. Gelombang tanah (tanda panah ungu) merupakan sinyal langsung yang dapat didengar dalam keadaan normal.

Gelombang ini secara cepat akan melemah dan akan didengar kembali sebagai “fading”. Gelombang yang lain (tanda panah merah dan biru) merupakan gelombang langit. Gelombang-gelombang ini dapat memantul pada lapisan ionosfir dan pemantulan itu dapat beberapa ribu kilometer bergantung kepada kondisi atmosfir.

4. Propagasi atmosferik

Dalam atmosfir, gelombang radio dapat dibiaskan, dipantulkan dan disebarkan. Perubahan sifat gelombang radio tersebut tentu saja akan membawa pengaruh dalam hal propagasi. Akibat perubahan ini, maka perlu diperhatikan gejala-gejalanya, sehingga dalam penentuan atau pemilihan frekuensi untuk media transmisi dapat dilakukan secara efektif dan efisien. Berikut ini akan dijelaskan mengenai gejala-gejala itu.

Saat gelombang memasuki lapisan yang lebih padat dari muatan ion, bagian atas mempunyai kecepatan yang lebih daripada di bawahnya. Kecepatan yang diserap ini menyebabkan terjadinya pembengkokan gelombang dan kembali ke bumi.

Ada tiga faktor penting terhadap refraksi gelombang radio ini, yaitu :

1.   Kepadatan ionisasi lapisan

2.   Frekuensi gelombang radio

3.   Sudut datang gelombang radio menuju lapisan.

Sinyal yang dipancarkan dari pemancar melalui lapisan-lapisan mengalami pembengkokkan yang tidak sama. Pada daerah yang sangat kurang ionisasinya gelombang radio mengalami pembengkokan keluar. Sementara daerah yang lebih padat gelombang radio akan dibelokkan ke bumi hingga sinyal dapat ditangkap lagi oleh antena penerima.

Suatu fenomena frekuensi yang berbeda mengalami pembengkokan yang tidak sama. Semakin tinggi frekuensi arah beloknya semakin jauh.

a. Pantulan (Refleksi)

Pantulan terjadi bila gelombang radio tersimpul pada bidang/permukaan datar. Pada dasarnya ada dua jenis pantulan yang terjadi di atmosfir yaitu pantulan bumi dan pantulan ionosfir. Pada gambar 4.14. di bawah ini dapat ditunjukkan adanya dua gelombang yang mengalami pantulan oleh permukaan bumi. Perhatikan bahwa dua gelombang tersebut mengalami perubahan fasa antara gelombang yang satu dengan gelombang lainnya.

Gambar 4.14. Gelombang pantulan oleh permukaan bumi

b. Defraksi

Defraksi adalah kemampuan gelombang radio untuk berputar pada sudut yang tajam dan membelok disekitar penghalangnya. Defraksi menghasilkan perubahan arah dari energi gelombang radio di sekitar tepi penghalang. Gelombang radio dengan panjang gelombang panjang dibandingkan dengan diameter suatu penghalang, maka dengan mudah dipropagsikan disekitar penghalang itu.

Namun demikian, bila panjang gelombang turun akan terjadilah pelemahan, hingga frekuensi-frekuensi sangat tinggi membentuk daerah bayangan (Shadow zone). Daerah bayangan pada dasarnya adalah daerah kosong dari sisi berlawanan datangnya gelombang dalam arah segaris pandang dari pemancar terhadap penerima.

Tweet

Postingan terkait:

Ditulis Unknown — Sunday, August 21, 2016 — Add Comment — KOMUNIKASI