Pengertian Antena Antena Isotropis Propagasi Gelombang Radio

minipole. Tipe ini yang sekarang banyak digunakan karena lebih murah dari segi biaya dan lebih praktis dari segi area penempatan tower [7].

2.2.2 Shelter

Shelter BTS adalah suatu tempat yang penyimpanan perangkat-perangkat telekomunikasi. Untuk letaknya, biasanya juga tidak akan jauh dari suatu Tower atau Menara karena adanya ketergantungan sebuah fungsi diantara keduanya, yakni shelter BTS dan Tower. Komponen – komponen yang terdapat dalam shelter antara lain : rectifier sebagai penyearah tegangan, AC sebagai pendingin ruangan, baterai sebagai tenaga cadangan, radio transmitterreceiver sebagai pengatur slot trafik pada BTS [6].

2.3 Pengertian Antena

Dalam sejarah komunikasi, perkembangan teknik informasi tanpa menggunakan kabel ditetapkan dengan nama antena. Antena berasal dari bahasa Latin antena yang berarti tiang kapal layar. Dalam pengertian sederhana kata Latin ini berarti juga “penyentuh atau peraba” sehingga kalau dihubungkan dengan teknik komunikasi berarti bahwa antena mempunyai tugas menelusuri jejak gelombang elektromagnetik, hal ini jika antena berfungsi sebagai penerima. Sedangkan jika sebagai pemancar maka tugas antena tersebut adalah menghasilkan sinyal gelombang elektromagnetik [8]. Universitas Sumatera Utara Antena dapat juga didefinisikan sebagai sebuah atau sekelompok konduktor yang digunakan untuk memancarkan atau meneruskan gelombang elektromagnetik menuju ruang bebas atau menangkap gelombang elektromegnetik dari ruang bebas. Energi listrik dari pemancar dikonversi menjadi gelombang elektromagnetik dan oleh sebuah antena yang kemudian gelombang tersebut dipancarkan menuju udara bebas. Pada penerima akhir gelombang elektromagnetik dikonversi menjadi energi listrik dengan menggunakan antena. Gambar 2.2 menunjukkan antena sebagai pengirim dan penerima dimana antena Tx sebagai pengirim dan Rx sebagai penerima [3]. Gambar 2.2 Antena dengan Transceiver dan Receiver [3]

2.4 Parameter Antena

Ada beberapa parameter antena yang digunakan untuk menguji atau mengukur performa antena yang akan digunakan. Antara lain direktivitas antena, gain antena, pola radiasi antena, polarisasi antena, beamwidth antena dan bandwidth antena [2]. Universitas Sumatera Utara

2.4.1 Direktivitas Antena

Direktivitas antena merupakan ukuran kemampuan yang dimiliki antena untuk memusatkan energi dalam satu atau lebih ke arah khusus. Antena dapat juga ditentukan pengarahannya tergantung dari pola radiasinya. Dalam sebuah array propagasi akan diberikan jumlah energi, gelombang radiasi akan dibawa pada suatu arah. Elemen dalam array dapat diatur sehingga mengakibatkan perubahan pola atau distribusi energi yang memungkinkan ke semua arah omnidirectional. Elemen juga dapat diatur sehingga radiasi energi dapat dipusatkan dalam satu arah unidirectional. Direktivitas antena merupakan perbandingan kerapatan daya maksimum dengan kerapatan daya rata-rata. Maka dapat dituliskan pada Persamaan 2.1. ������������ = � = ��,∅�� �� ��,∅���� −���� 2.1 ��, ∅���� : Intensitas Radiasi daya tiap unit sudut ruang pada Arah Tertentu. P �, ∅���� − ���� : Intensitas Radiasi Rata-rata dari Seluruh Permukaan.

2.4.2 Gain Antena

Gain adalah karakter antena yang terkait dengan kemampuan antena untuk mengarahkan atau memusatkan energi frekuensi radio dalam arah tertentu. Satuan yang digunakan pada gain adalah desibel dB. Universitas Sumatera Utara Gain dari sebuah antena dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.2. ���� = � = � . � 2.2 Dimana : e : Efisiensi Antena, 0 ≤ e ≤1 D : Direktivitas Antena Gain antena dapat diperoleh dengan mengukur daya pada main lobe dan membandingkan dengan daya pada antena referensi. Gain antena diukur dalam desibel, bisa dalam dBi ataupun dBd. Jika antena referensi adalah sebuah dipole, antena diukur dalam dBd. “d” di sini mewakili dipole, jadi gain antena diukur terhadap sebuah antena dipole. Jika antena referensi adalah sebuah isotropic, maka gain antena diukur relatif terhadap sebuah antena isotropic. Gain dapat dihitung dengan membandingkan kerapatan daya maksimum antena yang diukur dengan antena referensi yang diketahui gain-nya. Maka dapat dituliskan pada Persamaan 2.3. � = ���� ������ ���� ������ ���� ������ ��������� � ������� ��������� 2.3 Dimana : Pmax : Daya maksimum G : Penguatan Antena Universitas Sumatera Utara

2.4.3 Pola Radiasi Antena

Pola radiasi antena didefinisikan sebagai fungsi matematik atau representasi grafik dari sifat radiasi antena sebagai fungsi dari koordinat. Pada sebagian besar kasus, pola radiasi ditentukan di luasan wilayah dan direpresentasikan sebagai fungsi dari koordinat directional. Pola radiasi antena adalah plot 3-dimensi distribusi sinyal yang dipancarkan oleh sebuah antena, atau plot 3-dimensi tingkat penerimaan sinyal yang diterima oleh sebuah antena. 1. Pola Radiasi Antena Unidirectional Antena unidirectional mempunyai pola radiasi yang terarah dan dapat menjangkau jarak yang relatif jauh. Gambar 2.3 merupakan gambaran secara umum bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena unidirectional. Gambar 2.3 Bentuk Pola Radiasi Antena Unidirectional [2] Universitas Sumatera Utara 2. Pola Radiasi Antena Omnidirectional Antena omnidirectional mempunyai pola radiasi yang digambarkan seperti bentuk kue donat dengan pusat berimpit. Antena Omnidirectional pada umumnya mempunyai pola radiasi 360° jika dilihat pada bidang medan magnetnya. Gambar 2.4 merupakan gambaran secara umum bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena omnidirectional. Gambar 2.4 Bentuk Pola Radiasi Antena Omnidirectional [2]

2.4.4 Polarisasi Antena

Polarisasi antena merupakan perambatan radiasi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh suatu antena dimana arah elemen antena terhadap permukaan bumi sebagai referensi lain. Energi yang berasal dari antena dipancarkan dalam bentuk sphere, dimana bagian kecil dari sphere disebut dengan wave front. Pada umumnya semua titik pada gelombang depan sama dengan jarak antara antena. Selanjutnya dari antena tersebut, gelombang akan membentuk kurva yang kecil. Universitas Sumatera Utara Dengan mempertimbangkan jarak, right angle ke arah dimana gelombang tersebut dipancarkan, maka polarisasi dapat digambarkan pada Gambar 2.5 dimana E merupakan arah medan listik dan M merupakan arah medan magnet. Gambar 2.5 Polarisasi Antena [2]

2.4.5 Beamwidth Antena

Beamwidth adalah besarnya sudut berkas pancaran gelombang frekuensi radio utama main lobe yang dihitung pada titik 3 dB menurun dari puncak lobe utama. Besarnya beamwidth ditunjukkan pada Persamaan 2.4 : � = 21.1 �.� 2.4 Dimana : B : Beamwidth derajat f : Frekuensi GHz d : Diameter Antena m y z x Universitas Sumatera Utara Gambar 2.6 menunjukkan tiga daerah pancaran yaitu lobe utama main lobe, nomor 1, lobe sisi samping side lobe, nomor dua, dan lobe sisi belakang back lobe, nomor 3. Half Power Beamwidth HPBW adalah daerah sudut yang dibatasi oleh titik-titik ½ daya atau -3 dB atau 0.707 dari medan maksimum pada lobe utama. First Null Beamwidth FNBW adalah besar sudut bidang diantara dua arah pada main lobe yang intensitas radiasinya nol. Gambar 2.6 Beamwidth Antena [2]

2.4.6 Bandwidth Antena

Pemakaian sebuah antena dalam sistem pemancar atau penerima selalu dibatasi oleh daerah frekuensi kerjanya. Pada range frekuensi kerja tersebut antena dituntut harus dapat bekerja dengan efektif agar dapat menerima atau memancarkan gelombang pada band frekuensi tertentu seperti ditunjukkan pada Gambar 2.7. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.7 Bandwidth Antena [2] Daerah frekuensi kerja dimana antena masih dapat bekerja dengan baik dinamakan bandwidth antena. Misalnya sebuah antena bekerja pada frekuensi tengah sebesar fC, namun ia juga masih dapat bekerja dengan baik pada frekuensi f1 di bawah fC sampai dengan f2 di atas fC, maka bandwidth antena tersebut ditunjukkan pada Persamaan 2.5 : �� = � 2 − � 1 � � � 100 2.5 Bandwidth yang dinyatakan dalam persen seperti ini biasanya digunakan untuk menyatakan bandwidth antena yang memiliki band sempit narrow band. Sedangkan untuk band yang lebar broad band biasanya digunakan definisi rasio antara batas frekuensi atas dengan frekuensi bawah [2].

2.5 Antena Isotropis

Antena isotropis merupakan sumber titik yang memancarkan daya ke segala arah dengan intensitas yang sama, seperti permukaan bola. Karena itu dikatakan pola radiasi antena isotropis berbentuk bola. Antena ini tidak ada dalam dunia nyata dan y Universitas Sumatera Utara hanya digunakan sebagai dasar untuk merancang dan menganalisa struktur antena yang lebih kompleks. Gambar 2.8 menunjukkan gambar antena isotropis [3]. Gambar 2.8 Antena Isotropis [3]

2.6 Antena Directional

Berdasarkan direktivitasnya, antena directional dibagi menjadi antena unidirectional dan antena omnidirectional. Antena unidirectional adalah antena yang memancarkan dan menerima sinyal hanya dari satu arah. Sedangkan antena omnidirectional adalah antena yang memancarkan dan menerima sinyal dari segala arah [4].

2.6.1 Antena Unidirectional

Antena unidirectional memancarkan dan menerima sinyal dari satu arah. Hal ini ditunjukkan dengan bentuk pola radisinya yang terarah. Antena unidirectional mempunyai kemampuan direktivitas yang lebih terarah dibandingkan jenis – jenis antena lainnya. Kemampuan direktivitas ini membuat antena ini lebih banyak x z Universitas Sumatera Utara digunakan untuk koneksi jarak jauh. Dengan kemampuan direktivitas ini membuat antena mampu mendapatkan sinyal yang relatif kecil dan mengirimkan sinyal lebih jauh. Umumnya antena unidirectional mempunyai spesifikasi gain tinggi tetapi beamwidth kecil. Hal ini menguntungkan karena kecilnya beamwidth menyebabkan berkurangnya derau yang masuk ke dalam antena. Semakin kecil bidang tangkapan aperture, semakin naik selektivitas antena terhadap sinyal wireless maka semakin sedikit derau yang ditangkap oleh antena tersebut. Beberapa macam antena unidirectional antara lain antena Yagi-Uda, antena Parabola, antena Helix, antena Log-Periodic, dan lain – lain. Gambar 2.9 memperlihatkan beberapa contoh antena unidirectional. Gambar 2.9 Contoh Antena Unidirectional [4]

2.6.2 Antena Omnidirectional

Antena omnidirectional memancarkan dan menerima sinyal dari segala arah dengan daya pancar yang sama. Untuk menghasilkan cakupan area yang luas, gain antena omnidirectional harus memfokuskan dayanya secara horizontal dengan Universitas Sumatera Utara mengabaikan pola pancaran ke atas dan ke bawah. Dengan demikian, keuntungan dari antena jenis ini adalah dapat melayani jumlah pengguna yang lebih banyak dan biasanya digunakan untuk posisi pengguna yang melebar. Kesulitannya adalah pada pengalokasian frekuensi untuk setiap sel agar tidak terjadi interferensi. Antena jenis ini biasanya digunakan untuk posisi pelanggan yang melebar. Direktivitas antena omnidirectional berada dalam arah vertikal. Bentuk pola radiasi antena omnidirectional digambarkan seperti bentuk kue donat dengan pusat berimpit. Kebanyakan antena ini mempunyai polarisasi vertikal, meskipun tersedia juga polarisasi yang horizontal. Antena omnidirectional dalam pengukuran sering digunakan sebagai pembanding terhadap antena yang lebih kompleks [4].

2.7 Propagasi Gelombang Radio

Propagasi gelombang radio merupakan sesuatu yang penting untuk mengetahui dan mengerti rintangan serta gangguan dalam lingkungan radio bergerak. Pengetahuan terhadap propagasi gelombang radio juga sangat penting dalam perencanaan dan pengoperasian komunikasi dengan gelombang radio agar komunikasi dapat berjalan dengan lancar. Gelombang radio dipancarkan dari pemancarnya dalam kecepatan yang hampir mencapai kecepatan cahaya. Propagasi dari gelombang radio ditentukan terutama oleh medium penjalaran gelombang tersebut. Propagasi gelombang radio terbagi atas [9] : Universitas Sumatera Utara 1. Propagasi Ruang Bebas Gelombang radio tidak dipengaruhi oleh bumi atau atmosfer. Propagasi ruang bebas sangat jarang dan hanya akan terjadi apabila pemancar dan penerima tidak dipengaruhi oleh permukaan bumi atau objek yang dapat menyebabkan refleksi dan terjadinya penyerapan termasuk oleh pemancar dan penerima itu sendiri. Pada Gambar 2.10 dapat dilihat gelombang radio yang ditransmisikan secara langsung dari Tx ke Rx dan ada juga gelombang radio yang diterima Rx dari gelombang pantulan tanah. Gambar 2.10 Gelombang Langsung dan Pantulan Tanah [9] 2. Gelombang Tanah Gelombang tanah adalah radiasi yang dipengaruhi oleh permukaan bumi dan objek yang berada di permukaan bumi. Universitas Sumatera Utara Dapat dilihat pada Gambar 2.11 gelombang tanah menjalar dengan dipengaruhi oleh objek yang dapat menyebabkan terjadinya penyerapan gelombang seperti bangunan, vegetasi, bukit, gunung dan beberapa objek yang tidak beraturan yang terdapat pada permukaan bumi. Gambar 2.11 Gambar Permukaan Tanah [9] 3. Gelombang Troposfer Gelombang troposfer adalah radiasi gelombang yang tetap terjaga dekat dari permukaan bumi yang disebabkan oleh adanya pembelokan pada atmosfer bawah. Jumlah pembelokan gelombang akan semakin meningkat seiring dengan meningkatnya frekuensi gelombang. Secara umum gelombang troposfer merupakan hasil dari penyerapan gelombang radio oleh bangunan,bukit dan gunung. 4. Gelombang Ionosfer Gelombang ionosfer berasal dari gelombang radio yang mempunyai sudut vertikal. Dengan pantulan yang berturut-turut dari permukaan bumi dan ionosfer maka komunikasi dapat terjadi pada jarak yang sangat jauh. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.12 menunjukkan gelombang radio yang dipancarkan Tx terjadi pada lapisan udara ionosfer yang menghasilkan pantulan berturut-turut dengan sudut vertikal sehingga menjangkau area yang lebih luas [9]. Gambar 2.12 Gelombang Ionosfer [9]

2.8 Mekanisme Propagasi Gelombang Radio dan Pengaruhnya