Gelombang adalah gangguan yang berpindah energi melalui medium atau ruang dengan jumlah perpindahan massa yang dapat diabaikan atau tidak ada sama sekali. Ada berbagai jenis gelombang yang membuat berbagai jenis layanan. Gelombang elektromagnetik banyak digunakan dalam aplikasi teknik . Kami menggunakan bentuk gelombang dalam berbagai jenis aplikasi seperti nirkabel komunikasi , Radar, Eksplorasi Luar Angkasa , Kelautan, Navigasi Radio, Penginderaan jauh dll. Di antara aplikasi ini, beberapa menggunakan media terpandu untuk mengirim gelombang sedangkan beberapa menggunakan media terarah. Pada artikel ini, kita akan mengetahui bagaimana sifat-sifat media mempengaruhi perambatan gelombang dan berbagai cara merambat gelombang.
Apa itu Propagasi Gelombang? - Definisi
Gelombang Elektromagnetik dihasilkan oleh daya yang dipancarkan dari arus yang dibawa sopir . Dalam konduktor, bagian dari daya yang dihasilkan lolos dan menjalar ke ruang bebas dalam bentuk Gelombang elektromagnetik , yang memiliki variasi waktu medan listrik, medan magnet, dan arah rambat ortogonal satu sama lain.
Terpancar dari pemancar isotropik, gelombang ini bergerak melalui jalur yang berbeda untuk mencapai penerima. Jalur yang diambil oleh gelombang untuk melakukan perjalanan dari pemancar dan mencapai penerima dikenal sebagai Propagasi Gelombang.
Elektromagnetik (EM) atau Propagasi Gelombang Radio
Ketika radiator isotropik digunakan untuk penularan dari gelombang EM kita mendapatkan muka gelombang bola seperti yang ditunjukkan pada gambar karena gelombang EM meradiasikan gelombang EM secara seragam dan sama ke semua arah. Di sini pusat bola adalah radiator sedangkan jari-jari bola adalah R. Jelas, semua titik pada jarak R, yang terletak di permukaan bola memiliki massa jenis yang sama.
Spherical Wavefront
Gelombang E bergerak di ruang bebas dengan kecepatan cahaya. Yaitu. c = Tapi EM gelombang bergerak melalui medium lain yang kecepatannya berkurang. Kecepatan gelombang EM di media apapun selain ruang bebas diberikan oleh, 
dimana c adalah kecepatan cahaya dan permitivitas relatif medium.
Gelombang EM memancarkan energi melalui absorpsi dan emisi ulang energi gelombang oleh atom dalam medium. Atom-atom tersebut menyerap energi gelombang, menjalani getaran dan melewatkan energi tersebut dengan memancarkan kembali EM pada frekuensi yang sama. Kepadatan optik media mempengaruhi perambatan gelombang EM.
Persamaan Propagasi Gelombang
Ombak mengambil banyak rute dalam perjalanannya untuk mencapai penerima. Banyak parameter menentukan jalur yang diambil oleh gelombang seperti ketinggian pemancar dan penerimaan antena , sudut peluncuran di ujung transmisi, frekuensi operasi polarisasi dll…
Banyak sifat gelombang yang dimodifikasi selama perambatan seperti refleksi, refraksi, difraksi, dll… karena variasi parameter media perambatan seperti konduktivitas, permitivitas, permeabilitas, dan karakteristik benda yang menghalangi.
Umumnya, ketika daya diradiasikan di ruang bebas, energi gelombang dapat diradiasikan atau diserap oleh benda-benda di dalam medium. Jadi saat mentransmisikan gelombang melalui media, penting untuk menghitung kerugian yang dapat ditimbulkan pada gelombang tersebut. Kerugian ini disebut Kehilangan transmisi radio , yang didasarkan pada hukum kuadrat terbalik dari optik dan dihitung sebagai rasio daya yang dipancarkan dengan daya yang diterima.
Sirkuit Radio Luar Angkasa Friis
Seperti yang kita ketahui bahwa ketika pemancar isotropik digunakan, daya didistribusikan secara merata, daya rata-rata dapat dinyatakan dalam daya yang dipancarkan sebagai,
Pengarahan antena uji diberikan oleh
Asumsikan bahwa antena penerima menerima semua daya yang dihasilkan dari gelombang radio tanpa kehilangan apapun. Biarkan daya maksimum yang diterima oleh antena penerima di bawah kondisi beban yang sesuai. Kapan aperture efektif antena penerima, kita dapat menulis sebagai,
Secara umum, directivity dan efektif bukaan area untuk antena apa pun terkait sebagai
Membiarkan menjadi pengarahan antena penerima. Kemudian,
Mensubstitusikan nilai dalam (3) yang kita dapatkan,
Persamaan ini dikenal sebagai Persamaan Fundamental untuk Propagasi ruang bebas, juga dikenal sebagai Segar persamaan ruang bebas. Faktor ( λ / 4πr)dua disebut kehilangan jalur ruang bebas yang menunjukkan hilangnya sinyal. Kehilangan jalur dapat dinyatakan sebagai
Kita dapat mengekspresikan persamaan (6) dalam dB sebagai,
Kekuatan yang diterima dapat dinyatakan sebagai
Yang, pada penyederhanaan diberikan sebagai,
Di sini jarak r dinyatakan dalam kilometer sedangkan frekuensi f dinyatakan dalam MHz . Hal ini menunjukkan kerugian akibat penyebaran gelombang yang terjadi saat merambat keluar dari sumbernya.
Jenis Perambatan Gelombang
Gelombang elektromagnetik atau perambatan gelombang radio, yang melewati lingkungan bumi tidak hanya bergantung pada sifat-sifat itu sendiri tetapi juga pada sifat-sifat lingkungan. Ada jalur propagasi yang berbeda dimana gelombang yang ditransmisikan dapat mencapai penerima. Semua mode ini bergantung pada frekuensi operasi, jarak antara pemancar dan penerima, dll…
Propagasi Gelombang
- Gelombang yang merambat di dekat permukaan bumi disebut GELOMBANG DARAH. Jenis propagasi ini dimungkinkan ketika antena pemancar dan penerima keduanya tertutup ke permukaan bumi.
- Gelombang tanah yang bergerak tanpa refleksi disebut gelombang langsung atau gelombang luar angkasa.
- Gelombang tanah yang merambat ke antena penerima melalui pantulan dari permukaan bumi disebut gelombang pantulan tanah atau gelombang permukaan.
- Gelombang yang mencapai antena penerima karena hamburan dan pantulan oleh ionisasi di atmosfer atas disebut Gelombang Langit.
- Gelombang yang dipantulkan atau tersebar di troposfer sebelum mencapai antena disebut gelombang troposfer.
Propagasi Gelombang Tanah atau Gelombang Permukaan
Gelombang tanah bergerak di sepanjang permukaan bumi. Gelombang ini terpolarisasi secara vertikal. Jadi, antena vertikal berguna untuk gelombang ini. Jika gelombang terpolarisasi horizontal dirambatkan sebagai gelombang tanah, karena konduktivitas bumi, medan listrik gelombang mengalami hubung singkat.
Saat gelombang tanah bergerak menjauh dari antena pemancar, gelombang itu akan dilemahkan. Untuk meminimalkan kehilangan ini, jalur transmisi harus di atas permukaan tanah dengan konduktivitas tinggi. Sehubungan dengan kondisi ini, air laut harus menjadi konduktor terbaik tetapi diamati bahwa penyimpanan besar air di tambak, tanah berpasir atau berbatu menunjukkan kehilangan maksimum.
Oleh karena itu, pemancar frekuensi rendah daya tinggi, yang menggunakan perambatan gelombang tanah, lebih disukai terletak di bagian depan laut. Karena kehilangan tanah meningkat pesat dengan frekuensi, propagasi ini digunakan secara praktis untuk sinyal hingga frekuensi 2 MHz saja.
Untuk siaran gelombang menengah meskipun gelombang tanah lebih disukai, beberapa energi ditransmisikan ke ionosfer. Tetapi pada siang hari energi tersebut sepenuhnya diserap oleh ionosfer dan pada waktu malam hari ionosfer memantulkan energi kembali ke bumi. Jadi semua sinyal siaran yang diterima pada siang hari hanya karena gelombang tanah.
Jangkauan maksimum perambatan gelombang tanah tidak hanya bergantung pada frekuensi tetapi juga pada kekuatan pemancar. Ketika gelombang tanah melewati permukaan bumi, mereka juga disebut gelombang permukaan.
Propagasi SkyWave
Setiap komunikasi radio frekuensi menengah dan tinggi dilakukan dengan propagasi skywave. Dalam mode ini refleksi gelombang EM dari daerah terionisasi di bagian atas atmosfer bumi digunakan untuk transmisi gelombang ke jarak yang lebih jauh.
Bagian atmosfer ini disebut ionosfer yang tingginya sekitar 70-400 km. Ionosfer memantulkan kembali gelombang EM jika frekuensinya antara 2 hingga 30 MHz. Oleh karena itu, mode propagasi ini juga disebut sebagai propagasi gelombang pendek.
Menggunakan komunikasi titik-ke-titik propagasi gelombang langit jarak jauh dimungkinkan. Dengan beberapa pantulan gelombang langit, komunikasi global dalam jarak yang sangat jauh dimungkinkan.
Tetapi kelemahannya adalah sinyal yang diterima di penerima telah memudar karena sejumlah besar gelombang mengikuti sejumlah besar jalur berbeda untuk mencapai titik penerima.
Propagasi Gelombang Luar Angkasa
Ketika kita berhadapan dengan gelombang EM dengan frekuensi antara 30 MHz sampai 300 MHz, maka perambatan gelombang ruang sangat berguna. Berikut properti dari Troposfer digunakan untuk transmisi.
Saat beroperasi dalam mode perambatan gelombang luar angkasa, gelombang mencapai antena penerima langsung dari pemancar atau setelah refleksi dari troposfer yang ada sekitar 16 km di atas permukaan bumi. Karenanya mode gelombang ruang angkasa terdiri dari dua komponen .yaitu. gelombang langsung dan gelombang tidak langsung .
Meskipun komponen-komponen ini ditransmisikan pada saat yang sama dengan fase yang sama, mereka dapat mencapai dalam fase atau di luar fase satu sama lain di ujung penerima tergantung pada panjang jalur yang berbeda. Jadi, pada kekuatan sinyal sisi penerima adalah penjumlahan vektor dari kekuatan gelombang langsung dan tidak langsung.
Ruang angkasa perambatan gelombang mode digunakan untuk propagasi frekuensi yang sangat tinggi.
Manakah Propagasi Yang Digunakan Untuk Penyiaran Gelombang Pendek
Penyiaran gelombang pendek biasanya berlangsung pada rentang frekuensi 1,7 - 30 MHz. Seperti yang telah kita lihat di atas, frekuensi dalam kisaran ini disebarkan melalui mode propagasi Skywave.
Tergantung pada frekuensi atau panjang gelombang, gelombang elektromagnetik menghasilkan pengaruh yang berbeda dalam berbagai bahan dan perangkat. Oleh karena itu, berbagai bagian file spektrum elektromagnetik digunakan untuk berbagai aplikasi. Manakah dari perambatan gelombang yang membuat Anda tertarik? Penerapan mode propagasi mana yang menurut Anda menantang.
