Gelombang Elektromagnetik pada Sistem Komunikasi Radio

           Komunikasi radio secara luas dimaksudkan sebagai komunikasi yang dalam penyalurannya menggunakan gelombang radio.
misalnya : siste  siaran (broadcasting) radio , siaran televisi darat ( teresterial),komunikasi melalui satelit,komunikasi bergerak , dna lain-lain. Gelombang radio merupakan salah satu jenis bagian gelombang elektromagnetis (GEM). Cahaya juga termasuk gelombnag elektromagnetis dengan frekuensi yang lebih tinggi daripada gelombang radio .

Pada sistem komunikasi radio dibutuhkan pemancar dan penerima .Pemancar adalah sumber sinyal atau getaran radio yang dipancarkan melalui antena pemancar ,sinyal radio berfrekuensi tinggi dihasilkan oleh suatu alat didalam pemancar yang disebut osilator/oscilator.

Oscilator adalah rangkaian elektronika yang dapat menghasilkan getaran listrik .Oscilator dalam pemancar menghasilkan frekuensi tinggi ,frekuensi adalah banyaknya getaran dalam 1 detik ,misalnya kita mendengarkan sebuah pemancar radio yang pada fekuensi 900Khz , artinya pemancar tersebut menghasilkan gelombang dengan 900.000 kali tiap detik.

Adapun frekunsi tinggi yang dipancarkan oleh pemancar berfungsi sebagai gelombang pembawa informasi ,Sinyal pembawa  ini diperlukan agar sinyal informasi dapat mencapai jarak yang jauh ,frekuensi pembawa (carrier frecuency) dinamakan radio frekuensi /disingkat RF .Frekuensi sinyal informasi adalah sinyal listrik frekuensi rendah yang dinamakan audio (AF) .Agar AF dapat dibawa oleh RF ,maka AF harus ditumpangkan pada RF ,dan proses penumpangan RF dinamakan Modulasi .

Blok diagram pada sebuah pemancar yang sederhana adalah :

Keterangan :

1. Bagian Input = Pada bagian ini terdapat alat alat seperti microphone , tape recorder ,CD player ,Cassette Recorder.
2. Bagian Oscilator = Adalah bagian yang menghasilkan frekuensi tinggi.
3. Bagian Modulator = Adalah bagian yang menumpangkan frekuensi audio dengan frekuensi tinggi.
4. Bagian penguat  = Adalah bagian yang menguatkan sinyal sinyal listrik baik dari bagian Oscilator maupun dari bagian Modulator.
5. Bagian Antena = Adalah bagian yang dapat memancarkan gelombang radio ke angkasa dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

A. Gelombang Elektromagnetik

     Gelombang elektromagnetik adalah suatu gelombang yang dapat merambat tanpa membutuhkan medium dan merupakan gelombang transversal atau definisi gelombang elektromagnetik yang lainnya adalah suatu gelombang yang dimana perambatannya tanpa medium atau gelombang yang dapat merambat tanpa memerlukan medium, gelombang elektromagnetik adalah gelombang transversal dan termasuk gelombang medan. Gelombang elektromagnetik berasal dari matahari dan ruang angkasa. Contohnya seperti: sinar ultraviolet, peralatan elektronik, radioaktif, satelit, televisi, pemancar radio dan lain sebagainya.

• Sifat Gelombang Elektromagnetik 

           Bentuk gelombang elektromagnetik hampir sama seperti bentuk gelombang transversal pada umumnya, namun pada gelombang ini terdapat muatan energi listrik dan magnetik dimana medan listrik (E) selalu tegak lurus terhadap medan magnet (B) yang keduanya menuju ke arah gelombang seperti yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Bentuk gelombang elektromagnetik yang membawa muatan energi elektromagnetik tanpa memiliki media rambat. Sumber gambar: Douglas C. Giancoli.

• Spektrum Gelombang Elektromagnetik

          Gelombang elektromagnetik meliputi cahaya, gelombang radio, sinar X, sinar gamma, mikro gelombang, dan lain-lain. Berbagai gelombang elektromagnetik hanya berbeda dalam panjang gelombang dan frekuensinya. Lihat tabel dibawah untuk memberikan gambaran mengenai jenis-jenis spektrum gelombang elektromagnetik yang biasanya berhubungan dengan berbagai interval frekuensi dan panjang gelombang. Interval ini sering tidak terdefinisikan secara benar dan kadang-kadang tumpang-tindih. Misalnya, gelombang elektromagnetik yang kira-kira 0,1 nm biasanya disebut sinar X, tetapi jika gelombang ini berasal dari radioaktivitas nuklir, disebut sinar gamma.

Spektrum Gelombang Elektromagnetik. Sumber gambar: Serway, Jewet

Mata manusia peka terhadap radiasi atau gelombang elektromagnetik dari kira-kira 400 hingga 700 nm (nanometer), suatu jangka yang disebut cahaya tampak. Gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang sedikit kurang dari gelombang cahaya tampak disebut sinar ultraviolet yang umumnya berasal dari matahari, dan gelombang dengan panjang gelombang yang sedikit lebih panjang daripada gelombang cahaya tampak disebut gelombang inframerah. Tidak ada batas pada panjang gelombang elektromagnetik; dengan kata lain, semua panjang gelombang (atau frekuensi) secara teoritis mungkin.

•  Macam-Macam Pita Frekuensi 

     Pita frekuensi adalah pengelompokan spektrum frekuensi gelombang elektromagnetik yang diurutkan dari yang terkecil sampai terbesar.Berikut ini adalah gambar pita frekuensi dan tabel spektrum frekuensi.

Gambar 1. Pita frekuensi

Gambar 2. Tabel pita frekuensi

Frekuensi pertama kali ditemukan oleh herts dan sekarang nama herts digunakan sebagai satuan frekuensi.

Berkat penemuan ini melahirkan berbagai macam komunikasi wireless / sellular dan melahirkan banyak Vendor / operator diseluruh dunia. Bisa kita katakan Spektrum frekuensi adalah resource untuk mengantarkan komunikasi wireless melalui media udara.

Saat ini berapa banyak komunikasi melalui media udara? Bisa di katakan sangat banyak, ada TV, Radio, Telephone, Internet, Radar dan masih banyak lagi. sementara resource frekuensi terbatas, sedangkan pelaku sangat banyak. Itulah mengapa biaya pemakaian pita frekuensi mahal.

Pengelompokkan frekuensi :

1. Frekuensi amat sangat rendah (ELF/Exteremly Low Frequency)

            Frekuensi jenis ini memiliki kekuatan gelombang 3-300Hz. Frekuensi jenis ini dimanfaatkan untuk komunikasi radio dan sistem komunikasi kapal selam oleh militer USA dan Rusia.Secara alami, gelombang ELF terdapat di bumi yang terdapat di ionosfer dan permukaan.

           2.  Frekuensi sangat rendah (VLF/Very Low Frequency)

             Frekuensi jenis ini memiliki kekuatan gelombang antara 3kHz sampai 30kHz. Frekuensi jenis ini memiliki panjang gelombang yang sangat besar sehingga dapat terurai ketika melewati hambatan yang besar seperti gunung dan dapat merambat mengikuti lekukan permukaan bumi, gelombang ini juga dapat menembus kedalaman air laut sampai 40 meter karena itulah VLF digunakan untuk alat komunikasi kapal selam, pada tahun 1900 – 1925 VLF juga digunakan untuk komunikasi radio.

           3. Frekuensi rendah (LF/Low Frequency)

            Frekuensi ini memiliki kekuatan gelombang antara 30kHz sampai 300kHz. sama seperti VLF, LF memiliki panjang gelombang yang besar (1km – 10km) sehingga dapat melewati gunung dan lekukan permukaan bumi dan dapat menembus air laut sampai kedalaman 200 meter.LF digunakan sebagai gelombang radio AM di Afrika utara & Asia, navigasi(LORAN), pengiriman informasi dan sistem pengamat cuaca.

           4. Frekuensi menengah (MF/Medium Frequency)

             Frekuensi ini memiliki kekuatan gelombang antara 300kHz sampai 3MHz. Frekuensi ini memiliki panjang gelombang antara 100m – 1km.Frekuensi MF digunakan sebagai menara gelombang radio di Angkatan Laut dan Angkatan Udara yang berada pada frekuensi 190kHz - 435kHz, MF juga digunakan untuk penyiaran gelombang radio amatir pada frekuensi sekitar 300kHz. Stasiun radio juga menggunakan gelombang ini untuk penyiarannya.

            5. Frekuensi tinggi (HF/High Frequency)

            Frekuensi jenis ini memiliki kekuatan gelombang antara 3MHz sampai 30MHz. Gelombang ini juga disebut sebagai gelombang decameter karena memiliki panjang gelombang dari 1 – 10 decameter.HF dapat digunakan untuk komunikasi jarak jauh karena gelombang ini dapat dipantulkan melalui lapisan ionosfer di langit. HF ini juga digunakan untuk pemancar stasiun radio amatir di AS.

             6. Frekuensi amat tinggi (VHF/Very High Frequency)

           Frekuensi ini memiliki kekuatan gelombang antara 30MHz sampai 300MHz. Memiliki panjang gelombang antara 1m sampai 10m.Gelombang ini banyak digunakan untuk gelombang stasiun radio FM, stasiun Televisi VHF, dan alat komunikasi jarak jauh seperti pada menara pemancar Angkatan Udara dan pengendali lalu lintas udara.

              7. Frekuensi ultra tinggi (UHF/Ultra High Frequency)

            Frekuensi ini memiliki kekuatan gelombang antara 300MHz sampai dengan 3GHz, sedangkan panjangnya sekitar 10cm sampai 1 meter.UHF dan VHF adalah pita frekuensi yang paling umum digunakan untuk transmisi sinyal televisi. UHF juga dapat digunakan untuk komunikasi radio dua arah, siaran radio, GPS, selain itu juga dapat digunakan untuk penelitian geofisika geologi dan pertambangan.Cuaca di bumi mempengaruhi transmisi sinyal dan degredasi penerimaan sinyal. Daya yang digunakan UHF ini juga sangat besar, lima kali lebih besar dari VHF, oleh karena itu biaya yang digunakan untuk memasang sinyal ini juga besar.

            Terdapat beberapa frekuensi yang sering digunakan:

a.       Pita frekuensi 700 MHz.

Pada gambar dibawah ini memperlihatkan kondisi pita frekuensi di 700 MHz. Pita frekuensi ini digunakan untuk analog TV. Dengan lebar pita selebar 336 MHz dan digunakan oleh beberapa stasiun broadcast TV. Saat ini telah ada kebijakan pemerintah untuk mengganti analog TV menjadi digital TV. Dengan kebijakan ini maka penggunaan frekuensi untuk broadcast TV akan semakin kecil sehingga dapat menyisakan alokasi frekuensi yang nantinya akan dapat digunakan untuk layanan mobile broadband

b.      Pita frekuensi 850 MHz

Pada gambar dibawah ini memperlihatkan kondisi saat ini di pita frekuensi 850 MHz. Pita frekuensi ini digunakan untuk layanan FWA CDMA.

 

c.       Pita frekuensi 900 MHz

Pada gambar dibawah ini memperlihatkan kondisi saat ini di pta frekuensi 900 MHz. Pita frekuensi ini digunakan untuk layanan GSM 2G. Operator yang terdapat pada frekuensi ini ada 3 operator. Masing-masing operator memiliki lebar pita yang berbeda, Indosat memiliki 10 MHz, Tsel dan XL memiliki 7,5 MHz. Lebar pita secara keseluruhan pada alokasi frekuensi ini adalah 25 MHz.

d.      Pita frekuensi 1800 MHz

Pada gambar dibawah ini memperlihatkan kondisi pada pita frekuensi 1800 MHz. Pita frekuensi ini digunakan untuk layanan GSM 2G dengan 5 operator yang beroperasi pada alokasi frekuensi ini. Lebar pita secara keseluruhan adalah 75 MHz. Untuk masing-masing operator mempunyai lebar pita yang berbeda, XL memiliki 7,5 MHz, Tsel memiliki total 22,5 MHz dengan 3 blok frekuensi yang terpisah, Isat memiliki total 20 MHz dengan 2 blok frekuensi yang terpisah, HCPT-Tri memiliki total 10 MHz dan Axis Memiliki 15 MHz.

e.       Pita frekuensi 2100 MHz

Pada gambar dibawah ini merupakan kondisi pada pita frekuensi 2100 MHz. Pita frekuensi ini digunakan untuk layanan UMTS dan terdapat 5 operator yang menggunakan frekuensi ini dengan masing-masing memiliki lebar pita 10 MHz atau 2 blok alokasi frekuensi. Total lebar pita frekuensi ini adalah 60 MHz.

                  

                  8. Frekuensi super tinggi (SHF/Super High Frequency)

            Memiliki kekuatan gelombang yang berkisar dari 3GHz sampai 30GHz dan memiliki panjang gelombang 1cm sampai 10cm.Gelombang ini juga disebut gelombang mikro/microwave. Gelombang ini akan menimbulkan panas ketika diserap oleh sebuah benda oleh karena itu gelombang ini digunakan pada oven microwave, selain itu, SHF ini juga dimanfaatkan pada radar dan komunikasi satelit luar angkasa.

            9. Frekuensi amat sangat tinggi (EHF/Exteremly High Frequency)

            Merupakan pita frekuensi yang tertinggi yang memiliki kekuatan gelombang antara 30GHz sampai 300GHz, pita ini memiliki panjang 10mm sampai 1mm atau biasa disebut pita millimeter atau gelombang millimeter(millimeter wave/mmW).EHF dimanfaatkan dalam bidang penelitian(penelitian cuaca), telekomunikasi(pengiriman data, internet, wirelessHD),  sistem persenjataan(Pada Denial Active System(ADS) sebuah senjata yang dikembangkan AS yang menyebabkan target merasakan nyeri dan panas namun tidak mematikan), keamanan(Pemindai tembus pandang) dan kedokteran(Pada intensitas yang rendah dapat digunakan untuk terapi).

Tabel Pengalokasian Spektrum Frekuensi Radio

Berikut ini adalah Tabel lengkap Spektrum Frekuensi Radio Internasional yang ditetapkan berdasarkan penentuan penggunaanya.

Nama Band (Jalur)	Singkatan	Frekuensi	Panjang Gelombang	Penggunaan
Tremendously low frequency	TLF	< 3Hz	>100.000 km	Natural Electromagnetic Noise
Extremely Low Frequency	ELF	3 – 30 Hz	10.000 – 100.000 km	Submarines
Super Low Frequency	SLF	30 – 300 Hz	1.000 – 10.000 km	Submarines
Ultra Low Frequency	ULF	300 – 3.000 Hz	100 – 1.000 km	Submarines, mines
Very Low Frequency	VLF	3 – 30 kHz	10 – 100 km	Navigation, time signal, Submarines, heart rate monitor
Low Frequency	LF	30–300 kHz	1 – 10 km	Navigation, time signal, Radio AM (long wave), RFID
Medium frequency	MF	300 – 3.000 kHz	100 – 1.000 m	Radio AM (medium wave)
High Frequency	HF	3 – 30 MHz	10 – 100 m	Short wave Broadcast, RFID, radar, Marine and Mobile radio telephony
Very High Frequency	VHF	30 – 300 MHz	1 – 10 m	Radio FM, Television, Mobile Communication, Weather Radio
Ultra High Frequency	UHF	300 – 3.000 MHz	10 – 100 cm	Television, Microwave device / communications, mobile phones, wireless LAN, Bluetooth, GPS, FRS/GMRS
Super High Frequency	SHF	3 – 30 GHz	1 – 10 cm	Microwave device / communications, wireless LAN, radars, Satellites, DBS
Extremely High Frequency	EHF	30 – 300 GHz	1 – 10 mm	High Frequency Microwave, Radio relay, Microwave remote sensing
Tremendously High Frequency	THF	300 – 3.000 GHz	0.1 – 1 mm	Terahertz Imagin, Molecular dynamics, spectroscopy, computing/communications, sub-mm remote sensing.

sumber :

http://soktaubangett.blogspot.com/2015/08/macam-macam-pita-frekuensi-frequency.html

https://teknikelektronika.com/pengertian-spektrum-frekuensi-radio-pengalokasiannya/

https://bagaskawarasan.wordpress.com/tag/definisi-sistem-komunikasi-radio/