Jarak komunikasi yang dapat dicapai oleh sistem komunikasi nirkabel ditentukan oleh berbagai faktor seperti berbagai perangkat yang membentuk sistem dan lingkungan komunikasi. Hubungan antara faktor-faktor tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan jarak komunikasi berikut.
Jika daya transmisi perangkat pemancar sistem komunikasi adalah PT, penguatan antena pemancar adalah GT, dan panjang gelombang operasi adalah λ. Sensitivitas penerima perangkat penerima adalah PR, penguatan antena penerima adalah GR, dan jarak antara antena penerima dan pemancar adalah R, dalam jarak pandang dan di lingkungan tanpa interferensi elektromagnetik, maka berlaku hubungan sebagai berikut:
PT(dBm)-PR(dBm)+GT(dBi)+GR(dBi)=20log4pr(m)/l(m)+Lc(dB)+ L0(dB) Dalam rumus tersebut, Lc adalah rugi penyisipan pengumpan antena pemancar stasiun pangkalan; L0 adalah rugi gelombang radio selama perambatan.
Saat mendesain sistem, margin yang cukup harus disisihkan untuk item terakhir, yaitu kerugian perambatan gelombang radio L0.
Secara umum, diperlukan margin 10 hingga 15 dB saat melewati hutan dan bangunan sipil; margin 30 hingga 35 dB diperlukan saat melewati bangunan beton bertulang.
Untuk pita frekuensi CDMA dan GSM 800MHz, 900MHz, umumnya diyakini bahwa tingkat ambang penerimaan telepon seluler sekitar -104dBm, dan sinyal yang diterima sebenarnya harus setidaknya 10dB lebih tinggi untuk memastikan rasio sinyal terhadap derau yang dibutuhkan. Faktanya, untuk menjaga komunikasi yang baik, daya yang diterima sering dihitung sebagai -70 dBm. Asumsikan bahwa stasiun pangkalan memiliki parameter berikut:
Daya transmisinya adalah PT = 20W = 43dBm; daya penerimaannya adalah PR = -70dBm;
Kerugian pada saluran transmisi adalah 2,4dB (saluran transmisi sepanjang kurang lebih 60m)
Penguatan antena penerima telepon seluler GR = 1,5dBi;
Panjang gelombang kerja λ = 33,333 cm (setara dengan frekuensi f0 = 900 MHz);
Persamaan komunikasi di atas akan menjadi:
43dBm-(-70dBm)+ GT(dBi)+1.5dBi=32dB+ 20logr(m) dB +2.4dB + kerugian propagasi L0
114.5dB+ GT(dBi) -34.4dB = 20logr(m)+ kerugian propagasi L0
80.1dB+ GT(dBi) = 20logr(m)+ kerugian propagasi L0
Apabila nilai di sisi kiri rumus di atas lebih besar daripada nilai di sisi kanan, maka:
GT(dBi) > 20logr(m)-80.1dB+kerugian propagasi L0. Ketika ketidakseimbangan ini terpenuhi, dapat dianggap bahwa sistem dapat mempertahankan komunikasi yang baik.
Jika stasiun pangkalan menggunakan antena pemancar omnidirectional dengan gain GT=11dBi dan jarak antara antena pemancar dan penerima adalah R=1000m, persamaan komunikasi selanjutnya menjadi 11dB>60-80.1dB+rugi propagasi L0, yaitu, ketika rugi propagasi L0<31.1dB, komunikasi yang baik dapat dipertahankan dalam jarak 1 km.
Dengan kondisi kehilangan propagasi yang sama seperti di atas, jika penguatan antena pemancar GT = 17dBi, yaitu peningkatan sebesar 6dBi, jarak komunikasi dapat digandakan, yaitu r = 2 kilometer. Jarak lainnya dapat disimpulkan dengan cara yang sama. Namun, perlu diperhatikan bahwa antena stasiun pangkalan dengan penguatan GT sebesar 17dBi hanya dapat memiliki cakupan pancaran berbentuk kipas dengan lebar pancaran 30°, 65° atau 90°, dan tidak dapat mempertahankan cakupan omnidirectional.
Selain itu, jika penguatan antena pemancar GT=11dBi tetap tidak berubah dalam perhitungan di atas, tetapi lingkungan perambatan berubah, kerugian perambatan L0=31,1dB-20dB=11,1dB, maka pengurangan kerugian perambatan sebesar 20dB akan meningkatkan jarak komunikasi sepuluh kali lipat, yaitu r=10 kilometer. Istilah kerugian perambatan berkaitan dengan lingkungan elektromagnetik di sekitarnya. Di daerah perkotaan, terdapat banyak gedung tinggi dan kerugian perambatan besar. Di daerah pedesaan pinggiran kota, rumah-rumah pertanian rendah dan jarang, dan kerugian perambatan kecil. Oleh karena itu, meskipun pengaturan sistem komunikasi persis sama, jangkauan efektif akan berbeda karena perbedaan lingkungan penggunaan.
Oleh karena itu, ketika memilih antena omnidirectional, directional, dan bentuk antena gain tinggi atau gain rendah, perlu mempertimbangkan penggunaan antena stasiun pangkalan dengan tipe dan spesifikasi yang berbeda sesuai dengan kondisi spesifik jaringan komunikasi seluler dan lingkungan aplikasi.
Untuk mempelajari lebih lanjut tentang antena, silakan kunjungi:
Waktu posting: 25 Juli 2025
