sistem pemancar
TRANSCRIPT
SISTEM PEMANCAR Pengetahuan Praktis
JWPradana
8/8/2012
MC-GROWACK PUBLISHER, 2012
Jwpradana PT MAC SARANA DJAYA
www.gsm4baby.blogspot.com Page 1
DAFTAR ISI
Pendahuluan 2
Antenna 2
Transmission Line (Feeder) 5
Power Divider and Combiner 7
VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) 8
RTWP (Received Total Wide Band Power) 11
Apendix 13
Daftar Pustaka 15
Jwpradana PT MAC SARANA DJAYA
www.gsm4baby.blogspot.com Page 2
I. PENDAHULUAN.
I dunia Telco terutama dibidang yang berhubungan dengan pemancaran radio
frequency, pasti terdapat spesifikasi teknis yang selalu dijadikan acuan baik tidak nya
suatu system yang dibangun. Spesifikasi tersebut adalah VSWR/SWR.
VSWR adalah komponen spesifikasi tertua di dunia pemancaran radio, VSWR adalah komponen
penting untuk mengetahui seberapa andal suatu system (feeder + Antenna) mampu menyerap
daya (Power) yang dihasilkan oleh suatu transmitter.
Jika daya dicerap 100% oleh system maka VSWR dihasilakan oleh alat ukur adalah 1:1.
Pertanyaan yang mendasar adalah apa sesungguh nya VSWR itu ? kenapa harus ada ? dan
bagaimana alat ukur mendeteksi VSWR ? sebera besar transmission line (Fedeer) dan Antenna
mempengaruhi VSWR ?
Agar pembaca memahami secara integral dan tidak sepotong-sepotong maka diperlukan
pembahasan tiap bagian komponen dari suatu system pemancar. Dan komponen utama nya
adalah Antenna, Fedeer, Splitter dan combiner.
II. ANTENNA
ntenna adalah bagian terpenting dari suatu system pemancaran, antenna
berfungsi seperti garputala. Frequency yang dipancarkan atau dilalukan melalui
transmission line/feeder (coaxial) pada akhirnya akan beresonansi melalui
antenna. Gerakan arus bolak-balik di antenna akan menghasilkan gelombang
elektromagnetic yang kemudian akan dihantarkan melalui udara ke antenna penerima.
Apa yang dimaksud gelombang electromagnetic ? Elektromagnet adalah gelombang
magnetik yang dihasilkan akibat adanya arus bolak-balik, dimana terjadi di Antenna yang
mengakibatkan terjadinya gelombang elektromagnetik, yang kemudian merambat melalui
udara bebas.
Gelombang elektromagnetik memiliki komponen Listrik dan komponen magnet yang saling
tegak lurus dan merambat sejajar dengan arah rambatan. Bidang datar dari komponen
medan listrik disebut sebagai “Polarisasi Antenna”. Jika bidang datar dari medan listrik ini
D
A
Jwpradana PT MAC SARANA DJAYA
www.gsm4baby.blogspot.com Page 3
tegak lurus terhadap bumi maka Antenna disebut memiliki “Polarisasi Vertical”. Dan jika
sejajar dengan bumi maka dikatakan memiliki “Polarisasi Horisontal”.
Polarisasi Antenna Penerima harus sama dengan Polarisasi antenna Pemancar, jika antenna
penerima memiliki Polarisasi Horisontal sedangkan antenna pemancar memiliki polarisasi
vertical (di sebut sebagai saling tegak ) maka antenna penerima tidak akan mampu
mencerap gelombang eletromagnetic yang diterima. Loss akibat polarisasi yang tidak sama
ini disebut sebagai “Cross Polarization Loss” nilai nya adalah 20 dB. Mobile
Telecommunication Antenna pada umumnya menggunakan “Polarization Vertical”.
Radiasi yang dipancarkan oleh antenna tidak merata ke semua arah, sebagai contoh
antenna dipole 1/2λ akan memancarkan energi dengan bentuk donat dan tidak berbentuk
bola.
(1) Gain Antenna
Antenna adalah peralatan passive, artinya hanya meneruskan power yang diterimanya
tanpa adanya penguatan (Gain). Tetapi radiasi pemancaran dari antenna bisa difokuskan
(dikonsentrasikan) di arah tertentu dan konsentrasi dari energy yang dipancarkan ini disebut
sebagai “Gain Atenna”. Dan nilai gain yang didapat adalah jika dibandingkan dengan omni
antenna yang memancarkan energy yang sama disemua arah horisontal. Analoginya bisa
digambarkan seperti dibawah ini, bahwa lampu senter akan terlihat lebih terang jika di
arahkan (difokuskan) ke subyek dibandingkan bola lampu dengan posisi yang sama dengan
watt yang sama.
Jwpradana PT MAC SARANA DJAYA
www.gsm4baby.blogspot.com Page 4
Antenna Gain dalam rumus diatas tanpa satuan (unitless). Pada umumnya satuan
gain dari antenna yang ada dipasaran menggunakan satuan logaritmis (decibel atua
dB). Berikut adalah satuan yang umum digunakan :
dBi : menggunakan antenna Isotropic (ant. Teoritis) Sebagai
reference
dBd : Menggunakan antenna dipole sebagai reference
Hubungan antara dua satuan tersebut diatas adalah sebagai berikut :
(2) EFFECTIVE RADIATED POWER
ERP dan EIRP adalah satuan radiated power yang dipancarkan oleh antenna, karena sangat
sulit mengukur besaran radiasi yang dipancarkan sebuah antenna maka dipergunakanlah
sebuah antenna referensi (ideal antenna).
ERP (Effective Radiated Power), Radiasi power sebuah antenna yang dibandingkan
dengan antenna dipole.
EIRP (Effective Isotropic Radiated Power), Radiasi power sebuah antenna yang
dibandingkan dengan antenna teoritis (Isotropic Antenna).
Hubungan dari satuan-satuan tersebut adalah sebagai berikut :
Jwpradana PT MAC SARANA DJAYA
www.gsm4baby.blogspot.com Page 5
(3) RADIATION PATTERN
Adalah Gambaran Radiasi dari antenna yang di plot diatas kertas Polar (jaring laba-laba),
Radiasi dari antenna digambarkan dalam dua posisi :
(a) Horisontal Pattern : Gambaran Radiasi terhadap fungsi Arah (Azimuth) yaitu Utara,
Selatan, Timur dan Barat.
(b) Vertical Pattern : Gambaran Radiasi Antenna terhadap Fungsi Elevasi Antenna (Z-
Axis)
Fungsi utama dari radiation pattern untuk engineer adalah untuk mengetahui karakteristik dari
antenna, berapa degree main lobe dari antenna tersebut, besaran main lobe ini menentukan
seberapa besar estimasi coverage yang akan didapatkan secara actual.
III. TRANSMISSION LINE (FEEDER)
Feeder adalah komponen terpenting kedua setelah antenna, ada banyak pabrikan feeder
saat ini terutama setelah terbuka nya negeri tirai bambu (China) ke dalam perdangan global.
Beberapa pabrikan yang dikenal sekarang adalah Andrew, NK, LGP, dll. Sangat sulit untuk
Jwpradana PT MAC SARANA DJAYA
www.gsm4baby.blogspot.com Page 6
menentukan feeder mana yang terbaik dari sisi performance, hal ini disebabkan karena
feeder adalah komponen pasive. Artinya feeder hanya meneruskan apapun yang dilewatkan
kepadanya tanpa interupsi atau tambahan apapun sepanjang tidak ada cacat secara phisical
pada feeder itu sendiri. Hal yang perlu diperhatikan adalah bahwa pada umumnya feeder
ditempatkan di posisi yang terkena terpaan langsung dari udara terbuka. Sehingga faktor
utama untuk melihat apakah feeder tersebut dikatakan lolos performance adalah :
a. Ciri Phisik, ketebalan dari tembaga inti kabel (inner Conductor), tembaga pelindung
(outer Conductor) dan PVC jaket pelindung. Khusus untuk PVC jaket pelindung harus
diperhatikan jenisnya dan ketebalannya. Jenis PVC menentukan penempatan kabel
yang diijinkan, dibawah ini standard yag dipergunakan di AS,
Sumber : Andrew
b. Standard bending,specifikasi ini diperlukan untuk melihat seberapa besar tekukan yang
diijinkan tanpa mempengaruhi bentuk phisik dan VSWR peformance dari feeder
tersebut. Berikut contoh dari Bending radius dari feeder merk ANDREW.
c. Feeder VSWR, standard umum yang digunakan adalah satu (1).
Jwpradana PT MAC SARANA DJAYA
www.gsm4baby.blogspot.com Page 7
d. Feeder Loss, tergantung dari jenis feeder yang digunakan serta ukuran dari feeder (1/2”,
7/8”, 1 ¼” etc) tersebut akan menentukan performance terhadap fungsi dari frequency
yang dilalukan.
IV. POWER DIVIDER & COMBINER
Untuk keperluan indoor coverage, dimana area yang diperlu dicover cukup luas dan terbagi
dalam beberapa storage atau segment. Maka diperlukan komponen passive yang mampu
membagi power yang ditransmisikan dari Transmiter ke seluruh antenna yang ada.
Berikut adalah jenis dari power divider :
a. Splitter/Power Divider, alat ini akan membagi power sama besar ke semua port output.
Pada umum nya Power spiltter memiliki dua (2) , 3 (Tiga) atau 4 (empat) port Output.
b. Tapper/ Coupler, Memiliki fungsi yang sama dengan power splitter tetapi power dibagi
tidak sama antara satu port output dengan port output yang lain. Ada tiga jenis tapper
yaitu tapper 4/1, tapper 10/1 dan tapper 15/1.
Jwpradana PT MAC SARANA DJAYA
www.gsm4baby.blogspot.com Page 8
Hal terpenting dari komponen passive ini adalah bahwa standard VSWR max. Adalah
1,2. Hal kedua yang perlu diperhatikan daya kerja maximum yang diperbolehkan (pada
umumnya antara 150 -250 Watt).
c. Combiner, adalah passive komponen yang akan menggabungkan beberapa frequency
kedalam satu singgle output. Beberapa spesikasi penting dari combiner ini adalah :
i. Power Handling
ii. Return Loss (VSWR)
iii. Isolation Between Inputs
iv. Loss
v. 3rd Order Modulation
Diperlukan bab khusus untuk membahas spesifikasi dari combiner ini, dikarenakan
menyangkut detail teknis yang terlalu dalam yang jauh dari implentasi praktis
dilapangan. Untuk saat ini yang perlu diperhatikan adalah spesifikasi return loss yang
sangat berkaitan dengan VSWR dari system secara keseluruhan.
V. VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)
Pada topik-topik yang telah dibahas sebelumnya diketahui bahwa setiap komponen passive
yang terpasang pada suatu system pemancaran (Transmission System) memiliki standard
VSWR masing-masing sesuai spesifikasi yang dikeluarkan oleh pabrikan.
Penjelasan teoritis tentang VSWR tidak lagi dibahas pada bahasan saat ini, bagi yang
berminat untuk mengulang kembali sebagai pengingat dipersilahkan melihat di
www.gsm4baby.blogspot.com . Yang akan dibahas saat ini adalah bagaimana melakukan
analitis praktis di lapangan untuk menentukan apakah VSWR terukur bisa diterima atau
tidak. Dibawah ini adalah flow chart untuk meneliti VSWR untuk peralatan passive yang
terpasang :
Jwpradana PT MAC SARANA DJAYA
www.gsm4baby.blogspot.com Page 9
Contoh perhitungan :
Suatu system pemancar dengan diagram seperti dibawah ini :
START
Check Antenna VSWR (tanpa
feeder dan jumper)
Bandingkan dengan
antenna specification
VSWR ant_terukur < VSWR ant_spec REJECT antenna
TIDAK
YA
Konversi VSWR terukur ke Return
LossRL ant_terukur
Check DTF Cable (Feeder +
Jumper) tanpa antenna
SWR < 1.05 REJECT feeder+jumper
YATIDAK
Check Attenuation Cable+Jumper
Lc_terukur, bandingkan
dengan hasil perhitungan
Lc_terukur > Lc_perhitungan REJECT feeder+jumper
YA
TIDAK
Check VSWR system
(antenna+feeder+jumper)
convert ke Return Loss
RLsystem Bandingkan dengan
perhitungan
RL system_cal = RL ant_terukur + 2*Lc terukur
Jwpradana PT MAC SARANA DJAYA
www.gsm4baby.blogspot.com Page 10
Spesikasi komponen terpasang sebagai berikut :
Komponen Merk Spesifikasi Quantity
Antenna LGP 15 dbi Gain; VSWR max. 1.5 1 Feeder Andrew LDF5-7/8”; Loss 4.36 dB/100m
VSWR Max 1.05 100
Konektor Andrew Insertion Loss 0.2 dB 4 Jumper Andrew ½” 1M Loss 0,07 dB 2
1. Lakukan pengukuran VSWR Antenna langsung dengan site master, hasil nya harus lebih kecil
dari spesifikasi. Jika tidak maka antenna tersebut tidak sesuai spesifikasi (Rejected)
2. Konversikan VSWR antenna ke Return Loss (RL), dalam contoh VSWR = 1.5 RL = - 14 dB
Gunakan Tabel pada appendix 1 atau gunakan rumus dibawah ini :
3. Langkah ke-2, lakukan DTF terhadap feeder , VSWR terukur harus < 1.05. Bandingkan hasil
pengukuran DTF (Lc_Terukur) dengan hasil perhitungan Loss berdasarkan spesifikasi
(Lc_Perhitungan).
Lc_Terukur < Lc_Perhitungan
Dalam contoh ini, peritungan Loss nya :
a) Loss Feeder 100 m : 4.36 dB
b) Konektor Insertion Loss @0.2 dB : 0.80 dB
c) Jumper 1M @0.7dB : 0.14 dB
d) Total Loss : 5.30 dB
Jadi Lc_Terukur < 5.30 dB, jika tidak maka feeder harus diganti
4. Langkah terakhir, lakukan pengukuran VSWR System dengan menggunakan site master dan
konversikan hasil VSWR terukur ke Return Loss. Maka hasil dari pengukuran harus mengikuti
rumus dibawah ini :
RL system_terukur < RL ant_spec + 2* Total Loss
RL system_terukur < -14 dB + 2 * (-5.30) dB
RL system_terukur < -19.30 dB
Note : pengali 2 menunjukan terjadi 2x losses, power ke arah antenna dan power dari
antenna yang berbalik ke arah pemancar (return Loss).
Jwpradana PT MAC SARANA DJAYA
www.gsm4baby.blogspot.com Page 11
VI. RTWP (Received Total Wide Band Power)
Petunjuk detail untuk masalah RTWP ini sangat terbatas, istilah RTWP ini hanya digunakan di
BTS Huawei. Di dalam manula Book Huawei pun sangat terbatas rincianya. Pada dasarnya
RTWP ini berkaitan dengan Power control di 3G System. Seperti diketahui 3G menggunakan
power sharing untuk setiap user (MS) yang melakukan dedicated access ke network. Untuk
itu diperlukan system power control agar tidak terjadi interference satu user dengan user
yang lain.
Fungsi dari power control adalah :
1. Menghandle problem redaman (attenuation) karena jarak, fast fading,
shadowing,menekan interference yang ditimbulkan oleh user lain, serta untuk
meningkatkan kapasitas jaringan.
2. Membalancing UL Power, jika tidak maka Interference di sisi UL sangat mudah terjadi.
3. Disisi DL, power control diperlukan agar user pertama tidak menginterference user yang
lain dalam satu cell atau sebalik nya.
4. Menghandle problem “Near-Far-Effect”, yaitu bahwa MS yang terdekat dengan BTS
harus memancarkan power lebih rendah dibandingkan dengan MS yang jauh dari BTS.
Penjelasan lebih detail tentang power control ini diperlukan pembahasan tersendiri secara
terpisah, mengingat diperlukan pengetahuan dasar tentang UMTS terlebih dahulu.
Berdasarkan penjelasan diatas bisa dipastikan bahwa RTWP, sesuai dengan namanya,
diperlukan untuk memastikan tidak terjadinya power berlebih yang diterima oleh UL
channle board di BTS. Terutama power tambahan yang diakibat oleh berbaliknya power
kearah BTS akibat tidak propernya installasi atau component faulty (yang dalam istilah 2G
disebut sebagai return loss).
Dan berikut ini adalah standard teknis yang diberikan oleh Huwei :
1. No Load (Noservice) : -108 dBm
2. With Load : -106 dBm (Connected To TMA or live Network )
3. In Normal Service with 75% Loading traffic in UL RTWP > 6 dB than measured RTWP
with no service.
It means ± -102 dBm as value reference
4. If Value of RTWP = - 112 dBm for main antenna or -111.5 dBm for Diversity Antenna
it means any fault in one of the following :
WRFU, RHUB, or RRU, broken link, or faulty channell
Jwpradana PT MAC SARANA DJAYA
www.gsm4baby.blogspot.com Page 12
Gb. Grafik untuk Normal RTWP
Gb. Grafik untuk High RTWP
-102
-102
Jwpradana PT MAC SARANA DJAYA
www.gsm4baby.blogspot.com Page 13
APENDIX-1 :
Return Loss SWR Return Loss SWR
40.5 1.01 4 4.42
41 1.01 6 3.01
41.5 1.01 8 2.32
42 1.01 10 1.92
42.5 1.01 10.5 1.85
37 1.02 11 1.79
37.5 1.02 11.2 1.76
38 1.02 11.4 1.74
38.5 1.02 11.6 1.71
39 1.02 11.8 1.69
39.5 1.02 12 1.67
40 1.02 12.2 1.65
34.5 1.03 12.4 1.63
35 1.03 12.6 1.61
35.5 1.03 12.8 1.59
36 1.03 13 1.58
36.5 1.03 13.2 1.56
32.5 1.04 13.4 1.54
33 1.04 13.6 1.53
33.5 1.04 13.8 1.51
34 1.04 14 1.5
31 1.05 14.2 1.48
31.5 1.05 14.4 1.47
32 1.05 14.6 1.46
30 1.06 14.8 1.44
30.5 1.06 15 1.43
28.5 1.07 15.2 1.42
29 1.07 15.4 1.41
29.5 1.07 15.6 1.4
27.5 1.08 15.8 1.39
28 1.08 16 1.38
27 1.09 16.2 1.37
26 1.1 16.4 1.36
26.5 1.1 16.6 1.35
25.5 1.11 16.8 1.34
24.5 1.12 17 1.33
25 1.12 17.2 1.32
24 1.13 17.4 1.31
23.5 1.14 17.6 1.3
23 1.15 17.8 1.29
22.5 1.16 18 1.29
22 1.17 18.5 1.27
21.5 1.18 19 1.25
21 1.2 19.5 1.23
20.5 1.21 20 1.22
20 1.22 20.5 1.21
Jwpradana PT MAC SARANA DJAYA
www.gsm4baby.blogspot.com Page 14
19.5 1.23
21 1.2
19 1.25
21.5 1.18
18.5 1.27
22 1.17
17.8 1.29
22.5 1.16
18 1.29
23 1.15
17.6 1.3
23.5 1.14
17.4 1.31
24 1.13
17.2 1.32
24.5 1.12
17 1.33
25 1.12
16.8 1.34
25.5 1.11
16.6 1.35
26 1.1
16.4 1.36
26.5 1.1
16.2 1.37
27 1.09
16 1.38
27.5 1.08
15.8 1.39
28 1.08
15.6 1.4
28.5 1.07
15.4 1.41
29 1.07
15.2 1.42
29.5 1.07
15 1.43
30 1.06
14.8 1.44
30.5 1.06
14.6 1.46
31 1.05
14.4 1.47
31.5 1.05
14.2 1.48
32 1.05
14 1.5
32.5 1.04
13.8 1.51
33 1.04
13.6 1.53
33.5 1.04
13.4 1.54
34 1.04
13.2 1.56
34.5 1.03
13 1.58
35 1.03
12.8 1.59
35.5 1.03
12.6 1.61
36 1.03
12.4 1.63
36.5 1.03
12.2 1.65
37 1.02
12 1.67
37.5 1.02
11.8 1.69
38 1.02
11.6 1.71
38.5 1.02
11.4 1.74
39 1.02
11.2 1.76
39.5 1.02
11 1.79
40 1.02
10.5 1.85
40.5 1.01
10 1.92
41 1.01
8 2.32
41.5 1.01
6 3.01
42 1.01
4 4.42
42.5 1.01
Jwpradana PT MAC SARANA DJAYA
www.gsm4baby.blogspot.com Page 15
Daftar Pustaka :
1) John D Kraus Phd, “Antenna”, Mc Graw Hill, 1950
2) Schaum, “Electronic Communication”, Mc Graw Hill, 1979
3) Robert M Erwin,”Pengantar Telekomunikasi”, Elexmedia Komputindo, 1988
4) Joseph J Carr, “Pratical Radio Frequency & Test Meausurements”, Newnes, 1999
5) Hedex,”RTWP manual Reference”