metode pengamatan propagasi gelombang radio pada …

Metode Pengamatan Propagasi Gelombang Radio .....(Varuliantor Dear)

43

METODE PENGAMATAN PROPAGASI GELOMBANG RADIO PADA

LAPISAN IONOSFER MENGGUNAKAN PERANGKAT WinRADIO

(THE OBSERVATION METHOD OF A RADIO WAVE PROPAGATION

IN THE IONOSPHERE USING WinRADIO)

Varuliantor Dear

Pusat Sains Antariksa

Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional

Jln. DR. Djundjunan 133 Bandung 40173

e-mail :[email protected]

ABSTRACT

This papers discuss about the observations method of a radio wave propagation in the ionosphere

using WinRADIO. As a Software Defined Radio,WinRADIO could be used for observing the propagation

of a radio wave in the ionosphere by using 3 sequence steps. The steps are : (i) Determine the signal

source based on the skywave propagation analysis; (ii) Setup the WinRADIO function which related to

the parameters of signal source, and (iii) Determine the acquisition data process.From the

implementation result by using Bandung (6.54S ; 107.36E) as a location for observation, it was found

that the Radio Television Malaysia (RTM) Sarawak FM in Kajang (3.12N ; 101.6E) could be used as a

source of radio signal. RTM Sarawak FM operate 24 hours a day and use a 9.835 MHz as a

transmission frequency with amplitude modulation. To observed the signal transmission, the

WinRADIO were set up according to the transmitter parameters which are the working frequency and

the modulation types. WinRADIO also activated with the Field Strength Logger functions for the data

acquisition process that result the values of a power received (Pr) signal strength as a function of time.

The values of Pr shows that the propagation of a radio wave in the ionosphere could be observed. The

observation have a potential result to be used for analysing the radio wave propagation either in the

normal or abnormal ionosphere conditions.

Keywords: Observation Method of radio propagation, Ionosphere channels, WinRADIO

ABSTRAK

Makalah ini membahas tentang metode pengamatan propagasi gelombang radio melalui lapisan

ionosfer dengan menggunakan perangkat WinRADIO. WinRADIO yang merupakan perangkat Software

Define Radio dimanfaatkan untuk kegiatan pengamatan propagasi gelombang radio melalui lapisan

ionosfer dengan menerapkan 3 tahap. Tahapan dari metode tersebut adalah; (i) penentuan sumber

sinyal berdasarkan analisis propagasi angkasa, (ii) pengaturan perangkat WinRADIO yang

disesuaikan dengan paramater sumber sinyal, dan (iii) penyiapan proses akuisisi data. Berdasarkan

hasil penerapan metode yang dilakukan dengan lokasi pengamatan di wilayah Bandung (6,54 LS ;

107, 36 BT), diperoleh bahwa siaran Radio Televisi Malaysia (RTM) Sarawak FM yang berlokasi di

Kajang Malaysia (3,12 LU ; 101,6 BT) dapat digunakan sebagai sumber sinyal yang diamati. Siaran

radio tersebut menggunakan jenis modulasi amplitudo (AM) dan beroperasi 24 jam dalam satu hari

dengan frekuensi kerja 9,835 MHz. Perangkat WinRADIO diatur sesuai dengan parameter stasiun

radio sumber sinyal yang meliputi frekuensi kerja dan mode demodulasi. Untuk proses akuisisi data,

fungsi opsional field strength loger WinRADIO diaktifkan yang menghasilkan data berupa besaran

kuat sinyal yang diterima oleh antena penerima (Power received : Pr) sebagai fungsi waktu. Hasil nilai

Pr yang diperoleh menunjukkan bahwa pengamatan yang dilakukan merupakan pengamatan

propagasi gelombang radio yang melalui kanal ionosfer. Hasil pengamatan yang diperoleh memiliki

potensi untuk digunakan dalam proses analisis lebih lanjut pada saat kondisi ionosfer normal

maupun saat terganggu.

Kata Kunci: Metode pengamatan propagasi radio, Kanal Ionosfer, WinRADIO

Majalah Sains dan Teknologi Dirgantara Vol. 11 No. 1 Juni 2016 :43-56

44

1 PENDAHULUAN

Salah satu metode awal

pengamatan kondisi lapisan ionosfer

adalah dengan menggunakan perangkat

ionosonda (Davis, 1990). Ionosonda

merupakan salah satu jenis radar yang

digunakan untuk menganalisis lapisan

ionosfer berdasarkan hasil pantulan

gelombang radio yang dipancarkan.

Penerapan metode pengamatan dengan

menggunakan transmisi gelombang radio

dilakukan karena salah satu pemanfaatan

lapisan ionosfer yang cukup erat adalah

aplikasi propagasi gelombang radio seperti

radio siaran dan komunikasi radio dua

arah.

Metode pengamatan lapisan

ionosfer dengan melakukan analisis

hasil perambatan gelombang radio

hingga saat ini masih terus digunakan.

Penggunaan ionosonda oblique (Jin-Ho et

al., 2014; Bibi, 1998) dan juga program

Equatorial Propagation (Thomas et al.,

1961) merupakan salah satu kegiatan

pengamatan ionosfer berbasis pengamatan

propagasi gelombang radio yang telah

dikembangkan. Tujuan dari penelitian

dengan menggunakan kedua perangkat

tesebut adalah untuk mengetahui lebih

rinci karakteristik lapisan ionosfer.

Di Indonesia, pengamatan

propagasi gelombang radio yang melalui

kanal ionosfer juga masih menjadi

kegiatan penelitian yang perlu dilakukan.

Hal ini terkait dengan peran radio

komunikasi pada pita High Frequency

(HF; 3-30 MHz) yang masih dimanfaatkan

oleh bangsa Indonesia untuk beberapa

aplikasi tertentu (Genthong, 2008).

Beberapa metode pengamatan secara

aplikatif telah dikembangkan, seperti

penggunaan jaringan radio Automatic

Link Establishment (ALE) (Dear, 2010).

Percobaan transmisi radio HF sirkuit

Merauke–Surabaya (Adhitya et al., 2014;

Awaliyah et al., 2014) dan juga peng-

gunaan perangkat pengukur kuat sinyal

berbasis WinRADIO (Tarigan, 2012).

Tiap pengamatan memiliki tujuan

penelitian yang berbeda. Untuk

pengamatan menggunakan jaringan

ALE, tujuannya adalah untuk mengetahui

ketersediaan kanal (available channel)

yang ditunjukkan melalui keberhasilan

propagasi tiap frekuensi yang diuji coba.

Untuk percobaan eksperimen transmisi

radio Surabaya-Merauke yang dilakukan

oleh tim dari Institut Teknologi Sepuluh

November Surabaya (ITS), tujuannya

adalah untuk melihat respon impulse

kanal ionosfer sehingga dapat digunakan

untuk perancangan komunikasi dijital.

Sedangkan untuk pengamatan kuat

sinyal berbasis WinRADIO oleh Tarigan

(2012), tujuannya adalah untuk melihat

fluktuasi sinyal yang diterima akibat

pengaruh dari perubahan kondisi cuaca

antariksa.

Penelitian dengan menggunakan

perangkat WinRADIO yang dilakukan

oleh Tarigan (2012) merupakan

pengamatan kuat sinyal yang diterima

antena pada sebuah frekuensi 5,965 MHz.

Metode yang dirancang dalam pengamatan

tersebut belum dapat memberikan

kejelasan secara rinci tentang sumber

pemancar gelombang radio yang di

amati. Informasi parameter stasiun

pemancar seperti lokasi stasiun, besaran

daya pancar, dan waktu operasional

siaran radio yang perlu diketahui, juga

tidak dapat dijelaskan secara rinci dalam

metode ini. Kondisi tersebut dapat

menimbulkan keraguan tentang sinyal

yang diperoleh, karena sinyal radio yang

diterima oleh antena penerima dapat

berasal dari berbagai sumber. Terlebih

lagi sinyal pada spektrum High Frequency

(HF; 3-30 MHz) dapat merambat melalui

moda perambatan gelombang di per-

mukaan bumi (ground wave), perambatan

langsung (line of sight), maupun

perambatan melalui lapisan ionosfer

(skywave) (McNamara, 1991a). Oleh

karena itu, penggunaan perangkat

WinRADIO untuk pengamatan propagasi

gelombang radio melalui kanal ionosfer

masih memiliki potensi untuk dikembang-

kan.

Perancangan sistem pengamatan

yang tepat dapat mengoptimalisasi

penggunaan perangkat WinRADIO sebagai


45

sebuah instrumen yang dapat menunjuk-

kan kondisi propagasi gelombang radio

yang terjadi di lapisan ionosfer. Pada

makalah ini, dijelaskan metode

pemanfaatan perangkat WinRADIO yang

digunakan untuk pengamatan propagasi

gelombang radio pada lapisan ionosfer.

Dengan melakukan analisis penentuan

sumber sinyal yang diamati serta

menyiapkan konfigurasi perangkat

WinRADIO sesuai dengan stasiun

sumber sinyal. Metode yang disajikan

pada makalah ini berbeda dengan yang

telah dilakukan oleh Tarigan (2012).

Tujuan dari makalah ini adalah

menjelaskan metode pengamatan

propagasi gelombang radio pada lapisan

ionosfer dengan menggunakan perangkat

WinRADIO. Tahapan utama dari metode

ini adalah dengan melakukan kajian

awal dari sumber sinyal berdasarkan

lokasi penerima yang disertai dengan

penjelasan konsep pengamatan yang

diperlukan. Analisis sumber sinyal dan

konsep pengamatan tersebut dapat

memberikan kepastian bahwa hasil

pengamatan yang diperoleh dapat

digunakan untuk kegiatan penelitian

propagasi gelombang radio yang melalui

kanal ionosfer. Makalah ini juga

membahas potensi implementasi yang

dapat dilakukan berdasarkan hasil

pengamatan yang diperoleh.

2 DATA DAN METODE

2.1 Propagasi Gelombang Radio Melalui

Kanal Ionosfer dan Perangkat

WinRADIO serta Datanya

Sebuah sinyal yang ditransmisikan

oleh pemancar radio dapat merambat

melalui lebih dari satu moda propagasi.

Namun, untuk sampai kepada perangkat

penerima, gelombang radio akan memiliki

satu moda propagasi yang dominan. Hal

ini bergantung pada spesifikasi perangkat

keras yang digunakan, lokasi pemancar

dan penerima, serta parameter gelombang

radio yang digunakan seperti besaran

panjang gelombang radio (λ) atau

frekuensi kerja (fc). Untuk perambatan

gelombang radio melalui kanal ionosfer,

karakterisitik yang menentukan adalah:

(i) spektrum frekuensi, (ii) jarak antara

stasiun pemancar dan penerima, serta

(iii) topografi wilayah antara pemancar

dan penerima. Nilai frekuensi yang

digunakan terkait dengan kemampuan

besaran frekuensi gelombang radio yang

dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer.

Sedangkan topografi dan jarak antara

pemancar dan penerima terkait dengan

batasan dari kemampuan gelombang

radio yang dapat merambat secara

langsung (lineof sight) maupun melalui

permukaan bumi (ground wave).

Untuk perhitungan besarnya

kekuatan sinyal pada perangkat penerima

dapat dihitung dengan menggunakan

perhitungan rugi-rugi lintasan atau Path

Loss. Perhitungan Path Loss perambatan

gelombang radio yang melalui lapisan

ionosfer dinyatakan dengan persamaan

(2-1).

(2-1)

Nilai Pr merupakan besaran daya sinyal

yang diterima oleh antena penerima. Pt

adalah besaran daya pancar. Gt(β)

merupakan gain antena pemancar

dengan sudut elevasi β, dan Gr(β)

merupakan gain antena penerima

dengan sudut elevasi (β). Sedangkan

untuk komponen redaman ditentukan

oleh terjadinya redaman sepanjang

lintasan (Lb) atau free space loss, redaman

oleh kemunculan lapisan E-Sporadis

(Lq), redaman akibat proses kopling

polarisasi gelombang (Lp), dan redaman

oleh absorpsi (La). Komponen dari

redaman tersebut tidak bernilai tetap

karena memiliki variasi temporal maupun

spasial. Oleh karena itu, pengamatan

propagasi gelombang radio melalui kanal

ionosfer memiliki nilai yang unik karena

akan memiliki perbedaan pada tiap

lokasi dan waktu.

Selain ditentukan oleh besarnya

daya transmisi sebuah perangkat

pemancar, keberhasilan perambatan


juga ditentukan oleh besaran nilai


46

frekuensi minimum (fmin) dan frekuensi

kritis (fo) dari lapisan ionosfer yang akan

dilalui. Kedua parameter ionosfer tersebut

sangat menentukan proses pembiasan

gelombang radio yang melalui ionosfer.

Apabila nilai frekuensi transmisi

gelombang radio berada diantara rentang

nilai fmin dan fo, maka gelombang radio

yang melalui lapisan ionosfer akan

mengarah kembali ke bumi seperti

layaknya proses pemantulan. Secara

rinci parameter nilai fmin ditentukan

oleh absorpsi energi gelombang radio yang

terjadi di lapisan ionosfer. Sedangkan

nilai fo dipengaruhi oleh densitas elektron

pada lapisan ionosfer. Persamaan

matematis yang menunjukkan hubungan

antara besaran frekuensi dari pemancar

dengan nilai parameter lapisan ionosfer

dinyatakan dalam persamaan (2-2)

(McNamara, 1991b) dan ilustrasi pada

Gambar 2-1.

(2-2)

dengan fc merupakan frekuensi kerja

dari perangkat pemancar, fo adalah

parameter frekuensi di lapisan ionosfer

yang terkait kerapatan elektron, dan I

adalah sudut datang gelombang radio

menuju lapisan ionosfer. Sudut I diperoleh

dari geometri sirkuit komunikasi, yakni

jarak stasiun pemancar dengan penerima,

serta ketinggian lapisan ionosfer (h’).

Untuk aplikasi propagasi

gelombang radio dengan pemancar dan

penerima yang berbeda lokasi, persamaan

(2-2) dapat diturunkan menjadi nilai

batas bawah frekuensi yang dapat

digunakan (Lowest Usable Frequency;

LUF) dan nilai batas atas frekuensi yang

dapat digunakan (Maximum Usable

Frequency; MUF). Nilai LUF dapat dihitung

dengan menggunakan parameter fmin

lapisan ionosfer sebagai pengganti

parameter nilai fo. Sedangkan nilai MUF

dapat dihitung dengan menggunakan

parameter fo yang merupakan batas atas

nilai frekuensi yang dapat dipantulkan

oleh lapisan ionosfer secara vertikal.

Apabila frekuensi kerja yang digunakan

antara pemancar berada diluar rentang

nilai LUF dan MUF, maka ionosfer tidak

dapat meneruskan penjalaran gelombang

radio tersebut hingga keperangkat

penerima. Oleh karena itu, analisis suatu

sumber sinyal yang meliputi lokasi dan

nilai frekuensi kerja perlu dilakukan

terlebih dahulu untuk memastikan

bahwa perambatan gelombang radio

yang terjadi merupakan perambatan

melalui lapisan ionosfer.

I

ionosfer

sudut datang

E

sudut elevasi

h’ (ketinggian ionosfer)

jarak

Tx Rx

fo

fc

Gambar 2-1: Ilustrasi perambatan gelombang radio melalui ionosfer


47

Perangkat WinRADIO merupakan

perangkat radio penerima berbasis

Software Define Radio yang dioperasikan

dengan menggunakan perangkat komputer

(WinRADIO, 2015). Fleksibilitas perangkat

WinRADIO terdapat pada sistem proses

demodulasi yang disediakan secara

terintegrasi. Pengguna dapat memilih

jenis moda demodulasi yang digunakan

sesuai dengan modulasi pemancar yang

hendak di tala. Saat ini berbagai tipe

WinRADIO telah tersedia dan dibedakan

berdasarkan spektrum frekuensi yang

dapat digunakan. Untuk kepentingan

pengamatan pada spektrum HF (High

Frequency ; 3-30 MHz), tipe WinRADIO

yang digunakan adalah tipe G313e.

Wujud fisik beserta tampilan antarmuka

perangkat WinRADIO pada layar

komputer disajikan pada Gambar 2-2.

Hasil pengamatan menggunakan

perangkat WinRADIO tercatat dalam skala

kuantitatif. Pengukuran penerimaan

sinyal yang ditala oleh perangkat

WinRADIO juga dapat dilakukan dengan

resolusi waktu pengambilan data dalam

orde detik. Proses pengolahan sinyal

berbasis softtware memberikan

kemudahan proses pemantauan sinyal

pada WinRADIO diberbagai input atau

output dari tiap blok proses pengolahan

sinyal secara dijital. Namun, fitur

perekaman pengukuran secara kuantitatif

yang telah disediakan secara default

oleh perangkat WinRADIO hanya berada

pada bagian Radio Frequency (RF) input,

yaitu besaran sinyal yang diterima oleh

antena penerima. Untuk proses pem-

belajaran dan analisis (study), WinRADIO

menyediakan fungsi pemantauan sinyal

yang dimulai dari blok inputIF

(Intermedite Frequency) hingga Audio

Frequency (AF) output. Pada Gambar 2-3

disajikan blok diagram WinRADIO yang

digunakan untuk proses pembelajaran

dan analisis dengan moda penerima

gelombang radio AM.

(a)

(b)

Gambar 2-2: (a) Bentuk fisik dan, (b) tampilan antarmuka perangkat WinRADIO G313e

Gambar 2-3: Blok diagram fitur Study perangkat WinRADIO dengan moda demodulasi AM


48

Secara umum, pengukuran suatu

besaran sinyal yang diterima oleh sebuah

perangkat penerima dapat dilakukan

pada bagian keluaran antena penerima.

Jika suatu sinyal berhasil merambat

dari pemancar menuju penerima,

gelombang radio yang tertangkap pada

antena penerima dapat diukur besaran-

nya sebagai salah satu cara untuk

menganalisis perambatan gelombang

radio dari pemancar menuju penerima.

Kemampuan perekaman data dari sinyal

yang diterima oleh antena penerima

yang dimiliki oleh perangkat WinRADIO

dapat digunakan untuk proses analisis

propagasi tersebut. Oleh karena itu,

pengukuran sinyal yang berhasil

ditangkap oleh WinRADIO akan dapat

digunakan sebagai bahan analisis

pengamatan propagasi gelombang radio

yang terjadi.

2.2 METODOLOGI

Untuk melakukan pengamatan


ionosfer menggunakan perangkat

WinRADIO, langkah-langkah yang

dilakukan adalah: (i) Menentukan

sumber sinyal yang hendak diamati

berdasarkan syarat propagasi angkasa.

(ii) Menyiapkan instrumen pengamatan

sesuai dengan frekuensi siaran dan tipe

modulasi sumber sinyal yang hendak

diamati, dan (iii) Proses akusisi data.

Ketiga tahap tersebut disajikan dalam

diagram alur pada Gambar 2-4.

Penentuan sumber sinyal radio

yang hendak diamati dapat diawali

dengan mencari informasi sumber siaran

radio yang bekerja pada rentang

frekuensi 3-30 MHz. Penentuan sumber

sinyal dibatasi oleh jarak antara sumber

stasiun pemancar dan stasiun penerima

yang harus berada diantara rentang 30

km hingga 3000 km. Batas jarak

minimum sebesar 30 km didasari oleh

jarak maksimum perambatan gelombang

radio untuk moda propagasi ground

wave dengan jenis konduktifitas tanah

terbaik, yakni basah dan memiliki

kontur rata (Gerini, 2006). Sedangkan

batas jarak maksimum sebesar 3000 km

mengacu pada besaran sudut elevasi

minimum antena pemancar terhadap

kelengkungan bumi untuk satu kali

pantulan (Jiyo, 2009). Dengan batasan

tersebut, maka keberhasilan penerimaan

sinyal yang bersumber dari stasiun

pemancar tersebut, dapat dipastikan

sebagai sinyal yang merambat melalui

lapisan ionosfer.

Gambar 2-4: Diagram alur tahapan Metode

pengamatan

Informasi daftar stasiun radio

siaran gelombang pendek (Short wave

radio broadcast) di seluruh dunia dapat

diperoleh dari situs www.mwlist.org.

Daftar stasiun radio tersebut memuat

informasi lokasi stasiun radio siaran,

Daftar Stasiun

Radio Siaran SW

Penentuan Stasiun yang

berpotensi sebagai sumber

sinyal berdasarkan lokasi,

frekuensi, dan waktu operasi

Pengaturan Perangkat

WinRADIO berdasarkan

parameter frekuensi dan

modulasi stasiun pemancar

Pengaturan Proses

Akuisisi Data pada

WinRADIO

Analisis Propagasi Angkasa

berdasarkan lokasi Pemancar-

Penerima, dan nilai LUF-MUF


49

sehingga dapat dilakukan proses

pemilihan stasiun radio yang berpotensi

untuk digunakan sebagai sumber sinyal

berdasarkan jarak terhadap lokasi

stasiun pengamatan yang direncanakan.

Selanjutnya informasi secara rinci

mengenai parameter stasiun yang

memiliki potensi untuk dipilih sebagai

sumber sinyal tersebut dapat diketahui

melalui alamat situs website stasiun

radio tersebut atau melalui sumber lain

yang terkait. Parameter yang perlu

diketahui antara lain adalah waktu

siaran, frekuensi kerja, dan parameter

perangkat pemancar yang digunakan

seperti daya pancar dan jenis antena.

Setelah ditentukan sumber sinyal radio

yang hendak diamati, maka pengamatan

dengan menggunakan radio penerima

konvensional pada lokasi pengamatan

yang direncanakan dapat dilakukan

untuk memastikan bahwa siaran radio

tersebut beroperasi dan dapat diterima.

Tahap kedua setelah penentuan

sumber sinyal yang akan ditala adalah

penyiapan perangkat WinRADIO yang

disesuaikan dengan parameter stasiun

pemancar. Penyesuaian yang dilakukan

meliputi nilai frekuensi dan mode

demodulasi. Selain kedua parameter

tersebut, penentuan tipe antena yang

digunakan pada perangkat penerima

juga perlu dilakukan. Pengaturan antena

penerima tersebut diperuntukkan

sebagai parameter masukan dari sistem

perangkat WinRADIO dalam proses

pengukuran Pr yang dilakukan. Proses

ini juga merupakan bagian dari kalibrasi

pengukuran pada instrumen WinRADIO.

Sedangkan untuk penyesuaian tipe

demodulasi, proses tersebut diperlukan

agar dapat menerjemahkan kembali

sinyal informasi termodulasi yang

ditransmisikan oleh stasiun pamancar.

Tahapan ketiga berupa proses

akusisi data dilakukan dengan memasang

beberapa fitur opsional dari perangkat

WinRADIO, sehingga dapat melakukan

perekaman data secara otomatis dan

periodik. Fitur yang diaktifkan adalah

fitur Field Strength Logger dan Timer

yang berfungsi untuk melakukan

perekaman data dalam format ASCII dan

membuat arsip data berdasarkan waktu

yang ditentukan. Pencuplikan data

dengan menggunakan Field Strength

Loger memiliki resolusi dalam orde detik.

Sedangkan fitur Timer dapat diatur

sesuai dengan variasi dari lapisan

ionosfer yang diperlukan untuk analisis.

Pada tahap ini pemilihan waktu

pembuatan arsip data dilakukan secara

harian mengikuti variasi tercepat kondisi

lapisan ionosfer, yakni variasi harian.

Tiap pengamatan yang dilakukan akan

menghasilkan data harian yang dimulai

dari pukul 00:00 LT hingga 23:59 LT.

3 HASIL DAN PEMBAHASAN

Berdasarkan hasil proses penen-

tuan lokasi sumber sinyal, diperoleh

informasi bahwa stasiun radio siaran

Amplitudo Modulation (AM) yang berlokasi

di daerah Kajang, Malaysia (3,12 ⁰LU;

101,6 ⁰BT) dapat digunakan sebagai

sumber sinyal yang diamati. Siaran

radio AM stasiun tersebut bernama

Radio Televisi Malaysia (RTM) Sarawak

FM 9835 KHz. Siaran radio RTM

beroperasi 24 jam dalam satu hari dan

menggunakan frekuensi 9,835 MHz.

Daya pancar yang digunakan sebesar

100 kWatt. Jarak antara lokasi stasiun

pemancar dengan stasiun penerima

yang berlokasi di Bandung memiliki

jarak mencapai 1300 km. Kondisi tersebut

memenuhi syarat sebagai stasiun radio

siaran pada rentang frekuensi HF yang

dapat diamati di wilayah Bandung untuk

pengamatan propagasi gelombang radio

melalui kanal ionosfer. Gambar peta

lokasi pemancar dan penerima beserta

peralatan pada stasiun penerima

disajikan pada Gambar 3-1. Sedangkan

pada Tabel 3-1 disajikan parameter-

parameter stasiun pemancar yang

digunakan sebagai sumber sinyal yang

dapat diamati di Bandung.


50

(a)

(b)

(c)

Gambar 3-1: (a)Peta Lokasi Pemancar di Kajang (3,12 ⁰LU ; 101,6 ⁰BT) - Penerima di Bandung (6.54

⁰LS ; 107,36 ⁰BT), (b) antena stasiun penerima, dan (c) perangkat WinRADIO beserta

komputer untuk proses akuisisi data

Tabel 3-1: PARAMETER STASIUN PEMANCAR SIARAN RADIO TELEVISI MALAYSIA (RTM) SARAWAK

FM YANG DIRANGKUM DARI SUMBER WWW.SHORTWAVESCHEDULE.COM; WWW.SWCOUNTRY.BE; DAN WWW.RTM.GOV.MY)

Parameter Nilai

Jarak pemancar terhadap

Bandung

1300 km

Frekuensi Kerja 9,835 MHz

Waktu Siaran 24 Jam

Modulasi Amplitudo Modulation

(AM)

Daya Pancar 100 kWatt

Antena Quadrant antenna

HQ1/0.5

Hasil implementasi tahap

penyiapan perangkat WinRADIO dan

proses akuisi data berdasarkan sumber

sinyal yang diperoleh pada langkah

pertama disajikan pada Gambar 3-2.

Gambar 3-2 menyajikan blok diagram

sumber sinyal dan pengamatan yang

dilakukan. Perangkat antena yang

digunakan pada stasiun penerima

merupakan antena HF Broadband

Folded Dipole yang memiliki gain antena

20 dB pada frekuensi 10 MHz. Perangkat

WinRADIO tersebut diatur untuk moda

demodulasi AM yang disesuaikan dengan


51

jenis modulasi sumber sinyal. Proses

demodulasi diperlukan untuk mendapat-

kan informasi yang dikirimkan oleh

stasiun pemancar sehingga dapat

digunakan untuk verifikasi informasi

siaran yang diterima.

Proses akuisisi data yang

dilakukan adalah pencatatan hasil

pengukuran besaran daya sinyal yang

diterima (Pr) pada keluaran antena.

Pengukuran dilakukan dengan mangaktif-

kan fitur Field Strength Logger yang

dikendalikan oleh fungsi Timer. Proses

pengamatan yang dilakukan juga telah

menyiapkan fungsi perekaman sinyal

output audio yang ditempatkan pada

akhir blok diagram. Fungsi tersebut

dinyatakan dalam blok AF Recorder yang

dapat diaktifkan setiap saat secara

manual. Pengaktifan fungsi perekaman

suara perlu mempertimbangkan batasan

ketersediaan memori komputer yang

digunakan karena membutuhkan memori

yang cukup besar.

Data pengamatan yang diperoleh

disajikan pada Gambar 3-3. Terdapat

dua arsip data yang dihasilkan, yakni

arsip data harian sesuai dengan

pengaturan waktu pada Timer dan arsip

data keseluruhan hasil keluaran dari

Field Strength Logger. Kedua data tersebut

merupakan data dalam format ASCII

yang menginformasikan secara rinci

hasil pengamatan yang diperoleh. Salah

satu data dapat dipilih untuk digunakan

karena memiliki informasi yang serupa

yang dapat dikonversi satu sama lain.

Pada data Gambar 3-3a, informasi

pengukuran Pr yang disajikan adalah nilai

indeks level sinyal yang dibangkitkan

oleh WinRADIO tanpa besaran satuan.

Sedangkan pada data Gambar 3-3b,

informasi pengukuran Pr yang disajikan

adalah nilai pengukuran dengan satuan

dBm. Pada kegiatan ini,data yang

digunakan merupakan data dengan format

yang disajikan pada Gambar 3-3b.

Gambar 3-2: Blok diagram pengamatan

(a)

(b)

Gambar 3-3: Dua buah arsip data yang dihasilkan yakni : (a) data harian, dan (b) data keseluruhan


52

Informasi data yang disajikan

pada Gambar 3-3b, terdiri dari enam

kolom yang dipisahkan dengan simbol

koma (,). Kolom pertama hingga ketiga

merupakan tanggal, waktu, dan nilai

frekuensi yang diamati. Kolom ke empat

dan kelima merupakan informasi dari

mode pengaturan WinRADIO dan istilah

komunikasi jarak jauh berupa kode “DX”.

Sedangkan kolom keenam merupakan

hasil pengukuran nilai Pr dengan satuan

dBm. Data Pr tersebut merupakan data

yang dapat digunakan untuk mengamati

propagasi perambatan gelombang radio

melalui kanal ionosfer yang berhasil

diterima di stasiun penerima. Contoh

hasil plot data satu hari pengukuran Pr

menggunakan Field Strength Logger

disajikan pada Gambar 3-4.

Pada Gambar 3-4 terlihat bahwa

nilai Pr berfluktuasi untuk setiap

jamnya. Fluktuasi nilai Pr menunjukkan

bahwa sinyal yang diterima mengalami

perubahan pada saat merambat dari

pemancar menuju penerima. Dikarenakan

parameter sistem pemancar dan

penerima bernilai tetap, maka

perubahan tersebut dapat dinyatakan

sebagai perubahan yang terjadi pada

kondisi media perambatan gelombang

radio. Salah satu data pembanding yang

dapat digunakan sebagai validasi dari

nilai Pr yang diterima adalah dengan

menggunakan data nilai MUF yang

diperoleh dari nilai fo pada titik tengah

sirkuit komunikasi Bandung-Kajang.

Data tersebut dapat diperoleh dari peta

foF2 yang disediakan oleh Ionospheric

Prediction Services (IPS), Australia (IPS,

2016). Apabila nilai MUF jauh lebih kecil

dari frekuensi kerja yang digunakan,

maka gelombang radio yang dipancarkan

akan tidak dapat dipantulkan oleh lapisan

ionosfer. Sehingga perangkat penerima

tidak menerima sinyal transmisi dari

pemancar. Nilai Pr yang tercatat pada

perangkat penerima akan berupa nilai

noise floor yang umumnya berada di

level yang rendah. Pada Gambar 3-5

disajikan perbandingan antara pola nilai

MUF, nilai Pr dan nilai frekuensi kerja

(fc) pada saat yang sama.

Gambar 3-4: Plot hasil pengamatan yang dilakukan dalam satu hari, yakni pada 18 Januari 2016


53

0

5

10

15

20

25

30

35

MU

F (M

Hz)

fc

Pr

MUF

Gambar 3-5: Perbandingan pola nilai Pr, MUF, dan frekuensi kerja fc

Pada Gambar 3-5 terlihat bahwa

nilai Pr dipengaruhi oleh besaran nilaifc

dan MUF. Saat nilai fc mendekati atau

berada diatas nilai MUF, nilai Pr

mengalami penurunan. Analisis

penurunan nilai Pr tersebut dapat

difokuskan pada rentang waktu antara

pukul 03:00 hingga 07:00 WIB.

Penurunan nilai Pr pada rentang waktu

tersebut disebabkan oleh kegagalan

penerimaan sinyal pada perangkat

penerima, akibat nilai MUF yang mulai

berada diambang batas bawah nilai fc

yang digunakan. Nilai Pr yang rendah

disebabkan oleh ketidak berhasilan

antena penerima menangkap sinyal yang

dipancarkan. Namun, pada rentang

waktu yang berbeda, terlihat nilai Pr

berfluktuasi dan memiliki nilai yang

relatif lebih tinggi dari nilai Pr pada

rentang waktu pukul 03:00 hingga 07:00

WIB. Hal ini sesuai dengan pola pada

nilai MUF yang menyatakan bahwa

sinyal dari pemancar dapat dipantulkan

oleh lapisan ionosfer. Pada Gambar 3-5

terdapat juga dua peristiwa penurunan

nilai Pr, yakni pada rentang pukul 09:00

WIB dan 14:00 WIB, yang diduga

disebabkan oleh gangguan yang terjadi

pada perangkat. Dugaan ini berdasarkan

terjadinya perubahan nilai Pr secara

drastis dan seketika pada rentang waktu

sebelum dan sesudahnya. Perubahan

yang bersifat normal akan terjadi secara

gradual terutama pada tahap proses

pemulihan (recovery).

Berdasarkan perbandingan pola

nilai Pr dan MUF yang diperoleh, analisis

data nilai Pr dapat dilakukan kembali

sesuai dengan parameter kondisi ionosfer

lainnya yang berpotensi mempengaruhi

nilai Pr. Kondisi seperti terjadinya

peristiwa Spread-F, peningkatan absorpsi

pada lapisan D, dan kemunculan

lapisan E-sporadis dapat digunakan

untuk analisis perambatan gelombang

radio yang terjadi di lapisan ionosfer,

kendatipun nilai MUF berada di atas

nilai frekuensi kerja yang digunakan.

Hasil analisis kesesuaian pola yang

diperoleh dari Gambar 3-5 menunjukkan

bahwa metode pengamatan propagasi


dengan menggunakan perangkat

WinRADIO telah dapat dilakukan dan

perlu dilengkapi dengan data kondisi

ionosfer.

4 POTENSI IMPLEMENTASI

Implementasi metode pengamatan


ionosfer dengan menggunakan perangkat

WinRADIO dapat digunakan untuk

penelitian yang menunjukkan propagasi

gelombang radio melalui kanal ionosfer,

baik saat lapisan ionosfer berada pada

kondisi normal maupun saat terjadi

anomali. Pengamatan saat lapisan

ionosfer berada pada kondisi normal

dapat menghasilkan variasi nilai Pr yang

terkait dengan redaman pada lapisan

ionosfer yang bevariasi (Appleton et al.,


54

1954). Dengan melakukan pengamatan

jangka panjang, hasil pengamatan yang

diperoleh dapat memberikan informasi

variasi harian dari propagasi gelombang

radio melalui lapisan ionosfer. Sedangkan

pengamatan saat lapisan ionosfer berada

pada kondisi terganggu, hasil yang

diperoleh dapat digunakan untuk

menganalisis dampak dari anomali

lapisan ionosfer terhadap propagasi

gelombang radio. Analisis dari hasil

pengamatan tersebut akan sangat

bermanfaat dalam kegiatan layanan

prediksi cuaca antariksa yang memang

ditujukan kepada pengguna. Contoh hasil

pengamatan yang telah dilakukan selama

12 hari disajikan pada Gambar 4-1.

Berdasarkan hasil yang disajikan

pada Gambar 4-1 terlihat bahwa nilai Pr

untuk tiap hari memiliki nilai yang tidak

sama. Nilai Pr tersebut memiliki potensi

untuk dapat dianalisis dengan mengacu

pada mekanisme fisis perambatan

gelombang radio yang melalui lapisan

ionosfer. Nilai Pr yang diperoleh dapat

digunakan untuk analisis kondisi

lapisan ionosfer berdasarkan data

pengamatan ionosfer yang diperoleh,

seperti nilai foF2. Selain itu, potensi

proses pengolahan data seperti filtering

yang mengacu pada variasi nilai noise

atmosfer yang bervariasi terhadap waktu

dan tempat (ITU, 2015) bisa menjadi

salah satu metode yang dapat dilakukan.

Potensi implementasi lainnya seperti

penerapan pengamatan propagasi


dengan menala pada sumber yang sama

dan berada dilokasi yang berbeda akan

sangat memungkinkan untuk dilakukan.

Hal ini dapat dilakukan dengan syarat

bahwa tahapan metode pengamatan

yang telah dijelaskan dapat terpenuhi.

Dengan pengamatan yang dilakukan di

lokasi berbeda, penelitian propagasi

gelombang radio yang melalui kanal

ionosfer akan lebih kaya, seiring dengan

kondisi ionosfer yang memiliki variasi

spasial dan temporal (McNamara, 1991a).

Gambar 4-1: Plot data hasil pengamatan selama 12 hari, yakni pada 30 November 2015 hingga 11

Desember 2016


55

5 KESIMPULAN

Metode pengamatan propagasi

gelombang radio dengan menggunakan

perangkat WinRADIO dapat dilakukan

dengan tiga tahap. Data nilai Pr yang

diperoleh perlu dilengkapi dengan data

ionosfer berupa nilai MUF, sehingga

dapat digunakan untuk verifikasi nilai Pr

untuk proses analisis penelitian.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih

kepada Bapak Asnawi selaku Kepala

Bidang Ionosfer dan Telekomunikasi

Periode Tahun 2014-2015, Bapak

Buldan Muslim dan Bapak Jiyo selaku

Peneliti Madya yang membimbing dan

mengarahkan penulis untuk melakukan

penelitian ini.

DAFTAR RUJUKAN

Adhitya, A. D., Hendrantoro G., dan Mukti P.

H., 2014. Sub-Sistem Penerima pada

Sistem Pengukuran Kanal HF pada

Lintasan Merauke-Surabaya, JURNAL

TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 1, (2014)

ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print).

A116-A121.

Appleton, E., F.,R., S dan Piggott, W.R, 1954.

Ionospheric absorption measurements

during a sunspot cycle, Journal of

Atmospheric and Terrestrial Physics,

Volume 5, Issues 1–6, 1954, 141–172.

Awaliyah N., Mukti H. P., dan Hendrantoro G.,

2014. Karakterisasi Kanal Radio Sistem

Komunikasi High Frequency (HF) pada

Lintasan Surabaya - Merauke, JURNAL

TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014)

ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print). 1-6.

Bibi K., 1998. Evolution of ionosonde, Annali Di

Geofisica, Vol. 41, N. 5-6, November-

December 1998.

Dear, V., Qodriah R., L., dan Maulidha, A., S.,

2014b. Model Pengolahan Data Propagasi

Komunikasi Radio Hf Hasil Pengamatan

Jaringan Stasiun Automatic Link

Establishment (ALE) LAPAN, Prosiding

EECCiS 2014, C7-1–C7-5. ISBN 978-

602-8692-30-4.

Genthong, A., W., 2008. Menanti Kemerdekaan

Berkomunikasi, Kompas Tekno, Senin,

25 Agustus 2008 | 21:58 WIB. http://

tekno.kompas.com/akses Januari 2016.

Gerini Y., 2006. DRM-Shortwave Propagation and

Communications Systems, Educational

Materials for Communication Equipment

modelling, TUT), of Radio and

Communication Engineering Institute

(RSTI), Estonia. http://lr.ttu.ee/irm/

sideseadmete_mudeldamine/. Akses

Januari 2016.

IPS, 2016. Ionospheric foF2 Map, http://www.

sws.bom.gov.au/HF_Systems/1/4 Akses

Januari 2016.

ITU, 2015. Recommendation P.372: Radio Noise,

http://www.itu.int/rec/R-REC-.372/en.

Jin-Ho J., Moon-Hee Y., Yong-Min L., and

Cheol-Oh J., 2014. Estimation of

Vertical Ionosphere freom The Oblique

Sounding Measurement Using HF Radar

System, SPACOMM 2014: The Sixth

International Conference on Advances

in Satellite and Space Communications.

IARIA, 2014. ISBN: 978-1-61208-317-9.

Jiyo, 2009. Penentuan Frekuensi Maksimum

Komunikasi Radio dan Sudut Elevasi

Antena, Majalah Sains dan Teknologi

Dirgantara, 4, 25-30.

McNamara, L.,F., 1991a. The Ionosphere:

Communications, Surveillance, and

Direction Finding, Chapter 4, HF Radio

Proapagation, Krieger Publishing

Company. hal. 93-103.

McNamara, L.,F., 1991b. The Ionosphere:

Communications, Surveillance, and

Direction Finding, Chapter 7.

Communications Problems under Normal

Conditions, Krieger Publishing

Company. hal. 93-103.

Tarigan, M., 2012. Variasi Kuat Sinyal HF

Akibat Pengaruh Ionosfer, Prosiding

SNaPP: Sains dan Teknologi, ISSN

2089-3582.

Thomas J.A., and McInnes, B.A., 1964.

Observation and Analysis of

Transequatorial Propagation, Radio

Science Journal of Research

NBS/USNC-URSI Vol. 68D, No. 11,

November 1964.

WinRADIO, 2015. WR-G313e, http:// www.

WinRADIO. com/home/g313e.htm. Akses

Desember 2015.

http://lr.ttu.ee/irm/

http://www.itu.int/rec/R-REC-.372/en


56

metode pengamatan propagasi gelombang radio pada …

Documents