19 Formulasi yang lengkap untuk persamaan 2.9 harus melibatkan pula rugi-rugi
transmisi, konektor, ketidaktepatan arah antena dan sebagainya.
2.5 Intensitas Hujan dan Redaman Hujan
2.5.1 Pendahuluan
Redaman pada sistem komunikasi yang menggunakan gelombang radio pada frekuensi gelombang mikro dan milimeter redaman merupakan efek yang
paling berpengaruh pada sistem komunikasi yang mana dengan semakin tinggi frekuensi yang digunakan maka redaman yang ditimbulkan semakin besar.
Redaman tersebut dapat berasal dari rugi-rugi free space dan zat-zat yang terdapat pada atmosfer seperti oksigen, uap air, awan kabut, salju, dan hujan yang dapat
menurunkan performansi sistem komunikasi [8].
2.5.2 Intensitas Hujan
Hujan merupakan fenomena yang menjadi bagian dari siklus air yang berlangsung secara alamiah. Sebagai akibat dari penguapan air di permukaan
bumi, uap yang terkumpul bersama-sama pada ketinggian tertentu akan mengalamai kondensasi dan jatuh kembali ke permukaan bumi sebagai hujan.
Berdasarkan proses terjadinya hujan, terdapat beberapa kategori penting dari hujan. Masing-masing memiliki karakteristik intensitas, ruang, dan waktu yang
berbeda yang berpengaruh terhadap kinerja sistem komunikasi gelombang milimeter. Jenis-jenis hujan tersebut adalah:
1. Hujan stratiform, yaitu hujan yang berawal dari lapisan-lapisan bentangan awan stratus yang terbentuk dengan terangkatnya uap air atau kabut dari
Universitas Sumatera Utara
20 permukaan. Hujan stratiform ditandai oleh hujan merata dengan rentang
waktu dan ruang yang luas dengan intensitas hujan rendah sampai sedang, dapat berlangsung sangat lama pada daerah yang luas.
2. Hujan konvektif diawali oleh awan konvektif atau cumulus yang umumnya memiliki dimensi vertikal yang besar dengan batas horizontal
yang jelas, terjadi karena naiknya udara hangat sampai pada ketinggian udara yang cukup dingin sehingga terjadi kondensasi melalui proses
konveksi. Jika awan cumulus mencapai ketinggian titik beku air, maka hujan lokal dengan rentang waktu dan ruang yang sempit, namun memiliki
intensitas yang relatif tinggi. Hujan stratiform dapat terjadi bersamaan dengan hujan pada wilayah yang bersambungan.
3. Hujan orografis adalah hujan yang terjadi di daerah pegunungan yang perlu dibedakan dari dua jenis hujan lainnya karena proses kejadiannya
yang berbeda. Angin membawa uap air dari dataran rendah naik ke atas gunung sehingga terjadi proses pendinginan adiabatik, kondensasi, dan
akhirnya hujan.
Berbagai besaran yang mengkuantifikasi fenomena hujan sangat terkait dengan distribusi ukuran titik hujan. Jika diasumsikan bahwa buir titik hujan
berbentuk bola sempurna, maka volume bola titik hujan dapat dinyatakan oleh diameternya. Distribusi diameter titik hujan DSD atau drop size distribution
menyatakan jumlah titik-titik hujan yang memiliki diameter mm di dalam suatu rentang tertentu per m
3
volume ruang yang diamati, sehingga seringkali dinyatakan dalam satuan butirm
3
mm.
Universitas Sumatera Utara
21 Setelah melalui tahap pembentukan titik hujan, ukuran titik-titik hujan
yang jatuh ditentukan oleh proses menyatunya titik-titik hujan menjadi titik hujan tunggal yang berukuran lebih besar, serta pecahnya titik hujan berukuran besar
yang tidak stabil menjadi titik-titik hujan yang berukuran lebih kecil. Butir titik hujan mulai tidak stabil dan akan pecah menjadi butir-butir yang lebih kecil ketika
diameternya mencapai sekitar 6 mm [9]. Beberapa besaran penting yang mengkuantifikasi sebuah peristiwa hujan di antaranya adalah intensitas hujan atau
curah hujan, kandungan air, faktor reflektifitas radar, dan redaman gelombang radio. Dua besaran yang sering dibahas secara umum adalah intensitas hujan dan
redaman gelombang radio. Intensitas hujan atau curah hujan menyatakan ketinggian air yang
terkumpul akibat hujan per satuan waktu, biasanya dinyatakan dalam mmjam. Dengan asumsi bahwa titik – titik hujan tersebar dalam ruang secara seragam,
besarnya curah hujan tidak tergantung kepada luas permukaan datar untuk menampung air hujan. Intensitas hujan R mmjam pada suau titik lokasi pada
suatu saat tertentu dapat diperoleh dari DSD yang terukur di tempat dan waktu tersebut dengan persamaan berikut [2]:
R = 6 x 10
-4
vD 2.13
dengan vD menyatakan kecepatan jatuh titik hujan dengan diameter ekivalen sebesar D mm [2]:
28D
2
D ≤ 0.075 mm 4.5D – 0.18
0.075 mm D ≤ 0.5 mm vD =
4.0 + 0.07 0.5 mm D ≤ 1.0 mm
2.14 -0.425 + 3.695D + 0.8
1.0 mm D ≤ 3.6 mm
Universitas Sumatera Utara
22 Variasi curah hujan terjadi pada beberapa dimensi. Pertama, pada sebuah
peristiwa hujan, curah hujan berubah terhadap waktu dalam orde menit atau jam. Demikian pula frekuensi terjadinya hujan beserta tingkat intensitas hujan
bergantung kepada musim. Kedua, curah hujan juga bervariasi dlam ruang, baik vertikal maupun horizontal. Secara horizontal, terdapat variasi skala kecil,
menengah, dan besar. Variasi skala kecil terjadi dalam radius beberapa kilometer, terlihat terutama pada hujan konvektif yang lebat, bersifat lokal, dan berlangsung
relatif singkat. Sedangkan jenis hujan stratiform cenderung memiliki curah hujan yang relatif kecil dengan jangka waktu yang lama. Variasi skala kecil ini
dimanfaatkan untuk menerapka teknik diversity untuk mengatasi efek peredaman hujan yang dapat merusak kualitas sinyal.
Variasi skala menengah terjadi pada kawasan yang berorde beberapa puluh atau ratus kilometer, di mana korelasi kejadian hujan antar dua wilayah cukup
kecil. Variasi skala menengah biasanya dimanfaatkan untuk menerapkan teknik site diversity pada sistem komunikasi satelit pita Ka dan Ku. Sedangkan variasi
skala besar terjadi secara global akibat perbedaan iklim. Sebagai contoh, wilayah Indonesia yang beriklim tropis maritime cenderung beriklim basah yang ditandai
oleh seringnya terjadi hujan lebat, sangat berbeda dengan daerah subtropis dan sekitar kutub yang memiliki curah hujan lebih rendah. Sifat daerah tropis maritim
dengan curah hujan tinggi inilah yang mendasari perlunya dirancang metode khusus untuk menjaga kinerja sistem komunikasi nirkabel gelombang milimeter.
Universitas Sumatera Utara
23
2.5.3 Redaman Hujan
