Tugas Propagasi Sinyal - Shinta A. - 03311940000005 [PDF]

Citation preview

TUGAS PROPAGASI SINYAL



Disusun oleh : Shinta Angelina



03311940000005



Dosen : Akbar Kurniawan ST.,MT.



Kelas : Geodesi Satelit C



Departemen Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil Perencanaan dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember 2021



1.Jelaskan Konsep Propagasi Sinyal Jawab : Dalam perjalanannya dari satelit ke Bumi atau sebaliknya, sinyal dari atau ke satelit, yang pada dasarnya adalah sinyal elektromagnetik, harus melalui bagian atmosfer Bumi. Karena atmosfer mempunyai karakteristik yang sangat variatif, maka efek yang dialami oleh sinyal juga akan sangat variatif, baik secara spasial maupun temporal. Ada beberapa parameter dari sinyal satelit yang dapat dipengaruhi oleh lapisan atmosfer Bumi, yaitu kecepatan dan arah propagasi, serta kekuatan dan polarisasi sinyal. Gelombang elektromagnetik adalah gelombang berpropagasi mandiri (self-propagating) yang mempunyai komponen- komponen magnetik dan elektrik yang dibangkitkan oleh osilasi cepat dari partikel bermuatan.Gelombang elektromagnetik mempunyai spektrum radiasi yang cukup luas,namun dalam bidang geodesi satelit yang umum digunakan ada dua domain yakni domain sinar tampak (visible light) dan domain gelombang mikro. Sistem-sistem pengamatan yang digunakan dalam geodesi satelit umumnya tidak menggunakan sinyal dengan frekuensi yang sama.



Gambar 1.Frekuensi yang digunakan sistem satelit



2. Jelaskan Struktur-Struktur Atmosfer Bumi yang Dilewati oleh Sinyal Satelit Jawab : Dalam konteks propagasi sinyal dari satelit ke permukaan Bumi,atmosfer umumnya dibagi menjadi dua lapisan, yaitu troposfer dan ionosfer. Ionosfer adalah bagian dari lapisan atas atmosfer yang karena adanya radiasi Matahari mempunyai sejumlah elektron dan ion bebas. Lapisan ionosfer ini mempunyai batas bawah pada ketinggian sekitar 50 sampai 70 km. Jumlah (densitas) elektron dan ion bebas pada lapisan ionosfer ini bergantung pada besarnya intensitas radiasi matahari serta densitas gas pada lapisan tersebut.Disamping itu struktur vertikal densitas eletron dalam ionosfer juga berubah secara kontinyu. Struktur ini juga variatif terhadap waktu, musim, dan lintang setempat. Secara umum berdasarkan membesarnya ketinggian dan densitas elektron, lapisan ionosfer dapat dikategorisasikan menjadi lapisan-lapisan D, E, F1, dan F2. Lapisan D adalah lapisan ionosfer yang paling bawah, dan karena jaraknya relatif yang paling jauh dari matahari, maka ionisasi pada lapisan ini



adalah yang terkecil dibandingkan lapisan-lapisanlainnya. Lapisan yang menghilang pada malam hari ini, memantulkan gelombang VLF dan LF serta menyerap gelombang MF dan HF. Lapisan E, yang kadang dinamakan lapisan Kennely-Heaviside, membantu propagasi gelombang permukaan MF dan pada siang hari memantulkan gelombang HF. Lapisan paling atas atmosfer, yang dinamakan lapisan F, umumnya dibagi menjadi lapisan F1,dan F2. Lapisan F1, menyerap dan memperlemah sebagian gelombang HF. Pada malam hari lapisan F1 bergabung dengan lapisan F2 membentuk hanya satu lapisan.Ciri lain dari lapisan ini adalah merupakan sebuah lapisan dimana semua atom- atom yang berada di wilayah ini mengalami ionisasi,memiliki suhu atau temperatur di antara 0 derajat hingga 70 derajat Celcius. Troposfer adalah lapisan paling bawah dari atmosfer Bumi yang mempunyai ketinggian sekitar 8 sampai 15 km di atas permukaan Bumi, bergantung pada lintang.Temperatur dalam lapisan troposfer turun dengan semakin besarnya ketinggian. Di atas troposfer, terdapat lapisan stratosfer yang ketinggiannya mencapai sekitar 50 km. Dalam lapisan stratosfer, temperatur kembali naik dengan membesarnya ketinggian.



Gambar 2. Profil temperatur terhadap ketinggian di lapisan bawah atmosfer Bumi



3. Bagaimana propagasi sinyal pada saat melewati ionosfer dan troposfer? Jawab : a.Propagasi sinyal saat melewati ionosfer Sinyal atau gelombang elektromagnetik dari suatu satelit umumnya harus melalui lapisan ionosfer untuk sampai ke permukaan bumi.Ion-ion bebas (elektron) dalam lapisan ionosfer akan mempengaruhi propagasi sinyal tersebut. Dalam hal ini ionosfer akan mempengaruhi kecepatan, arah, polarisasi, dan kekuatan dari sinyal satelit yang melaluinya, seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.



Gambar 3.Efek ionosfer terhadap sinyal satelit Dalam hal ini efek dari ionosfer yang terbesar umumnya adalah pada kecepatan sinyal, dimana ini akan langsung mempengaruhi nilai ukuran jarak dari pengamat ke satelit. Besarnya bias jarak karena efek ionosfer ini akan bergantung pada konsentrasi elektron sepanjang lintasan sinyal serta frekuensi dari sinyal yang bersangkutan. Sedangkan konsentrasi elektron sendiri akan bergantung pada beberapa faktor, terutama aktivitas matahari dan medan magnetik bumi, dimana keduanya juga akan bergantung pada Iokasi geografis, musim, dan waktu. b.Propagasi sinyal saat melewati troposfer Sinyal dari satelit untuk sampai ke permukaan Bumi harus melalui lapisan troposfer, yaitu lapisan atmosfir netral yang berbatasan dengan permukaan bumi dimana temperatur menurun dengan membesarnya ketinggian. Lapisan troposfer ini mempunyai ketebalan sekitar 9 sampai16 km, tergantung dengan tempat dan waktu. Ketika melalui troposfer sinyal satelit akan mengalami refraksi, yang menyebabkan perubahan pada kecepatan dan arahdari sinyal tersebut, seperti yang diilustrasikan pada gambar 4.Efek utama dari troposfer dalam hal ini adalah terhadap kecepatan, atau dengan kata lain terhadap hasil ukuran jarak.



Gambar 4.Efek troposfer pada sinyal satelit Pada frekuensi sinyal di bawah 30 GHz, magnitude dari bias troposfer tidak tergantung pada frekuensi, dan oleh sebab itu besarnya tidak dapat diestimasi dengan pengamatan pada dua frekuensi. Sebagai contoh, magnitude dari bias troposfir pada ukuran jarak ke satelit GPS berkisar sekitar 2,3 m di arah zenith sampai 20 m pada 10° di atas horizon. Bias troposfer biasanya dipisahkan menjadi komponen kering ( 90% dari bias total) dan komponen basah.



Dengan menggunakan model troposfer (seperti model-model Hopfield, Saastamoinen, Marini dll.nya) serta data ukuran meteorologi (temperatur, tekanan, dan kelembaban) di permukaan bumi, magnitude komponen kering dari bias troposfer biasanya dapat diestimasi sampai ketelitian 1%. Sedangkan magnitude dari komponen basah, yang terutama bergantung pada kandungan uap air sepanjang lintasan sinyal, biasanya lebih sulit untuk diestimasi secara teliti dari data pengamatan meteorologi di permukaan bumi. Untuk mendapatkan ketelitian yang lebih baik dari magnitude komponen basah ini, peralatan WVR (Water Vapour Radiometer ) yang dapat mengukur kandungan uap air sepanjang lintasan sinyal, dapat digunakan.



4. Jelaskan Macam-macam Bias dan Error pada Propagasi Sinyal Satelit Jawab : Bias adalah keadaan ketika sinyal melalui lapisan atmosfer, maka sinyal tersebut akan terganggu oleh konten dari atmosfer tersebut. Besarnya gangguan di sebut bias. Bias sinyal yang ada utamanya terdiri dari 2 macam yaitu bias ionosfer dan bias troposfer. Bias ini harus diperhitungkan (dimodelkan atau diestimasi atau melakukan teknik differencing untuk metode diferensial dengan jarak baseline yang tidak terlalu panjang) untuk mendapatkan solusi akhir koordinat dengan ketelitian yang baik. Apabila bias diabaikan maka dapat memberikan kesalahan posisi sampai dengan orde meter. Sedangankan error itu adalah pada sistem terdapat beberapa kesalahan komponen sistem yang akan mempengaruhi ketelitian hasil posisi yang diperoleh.Kesalahan-kesalahan tersebut contohnya kesalahan orbit satelit, kesalahan jam satelit, kesalahan jam receiver, kesalahan pusat fase antena, dan multipath. Hal-hal lainnya juga ada yang mengiringi kesalahan sistem seperti efek imaging, dan noise. Kesalahan ini dapat direduksi salah satunya dengan menggunakan teknik differencing data.



SUMBER Abidin, Hasanuddin Z.2001. Geodesi Satelit. Jakarta: PT. Pradnya Paramita