TUGAS AKHIR ANALISA BATAS WILAYAH RADIASI GELOMBANG ELEKTROMAGNET MENGGUNAKAN SIMULASI MININEC

TUGAS AKHIR

ANALISA BATAS WILAYAH RADIASI GELOMBANG ELEKTROMAGNET MENGGUNAKAN SIMULASI MININEC Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat Dalam Mencapai Gelar Sarjana Strata Satu (S1)

Disusun oleh: Nama

: Ulung Lisworo

NIM

: 01401 - 071

Jurusan

: Teknik Elektro

Peminatan

: Telekomunikasi

Pembimbing : Dr. Ing Mudrik Alaydrus

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007

ABSTRAK

Hampir dimanapun kita berada, secara tidak langsung kita bersinggungan dengan radiasi gelombang elektromagnet. Hal ini dikarenakan semakin banyaknya alat-alat elektronik yang berada disekitar kita. Salah satunya adalah antena BTS (Base Transceiver Station) yang memancarkan radiasi gelombang elektromagnet dengan frekuensi yang sangat tinggi. Radiasi gelombang elektromagnet dapat berupa cahaya atau panas yang menginduksi benda-benda yang berada didekatnya. Pada tingkat frekuensi yang tinggi dan dalam waktu yang lama maka radiasi elektromagnet dapat saja mengganggu kesehatan manusia. Tugas akhir ini menganalisa dan membuat model antena dipole BTS (Base Transceiver Station) dengan simulasi komputer dengan software Mininec Profesional for Windows© dan Matlab. Sehingga dengan mengetahui efek radiasi gelombang elektromagnet kita bisa lebih berhati-hati sebagai upaya untuk menghindari

radiasi gelombang elektromagnet yang dapat mengganggu

kesehatan manusia.

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum, Wr. Wb.

Alhamdulillahirobilalamin, puji syukur penulis panjatkan ke Khadirat Allah SWT, atas rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah untuk menganalisa batas wilayah radiasi gelombang elektromagnet Transceiver Station) dan

dari sebuah antena dipole BTS (Base

membuat model antena dipole dengan simulasi

komputer, dengan aplikasi software Mininec Professional for Windows© yang kemudian divisualisasikan dalam bentuk gambar dengan program Matlab. Sehingga pada akhirnya bisa diketahui batas radiasi elektromagnet dan jarak yang aman dari sumber radiasi tersebut. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada semua pihak yang telah membantu baik secara langsung atau tidak langsung, semoga Allah SWT membalas pahala kebaikan yang berlipat ganda. Ucapan terima kasih terutama penulis sampaikan kepada:

1

Bapak Dr. Ing Mudrik Alaydrus, selaku pembimbing penulis,terima kasih atas kesedian waktu dan ilmu yang diberikan dalam menyusun tugas akhir ini.

2

Kedua orang tua penulis dan keluarga atas do’a dan dukungannya yang tiada henti selama ini.

3

Bapak Ir. Budi Yanto Husodo, M.Sc selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Mercu Buana.

4

Bapak Ir. Yudhi Gunardi, MT selaku Koordinator Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro Universitas Mercu Buana.

Dan ucapan terimakasih penulis kepada seluruh Dosen Teknik Elektro Universitas Mercu Buana dan teman-teman jurusan teknik elektro atas bantuannya khususnya angkatan 2001 yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran pembaca sangat penulis harapkan. Akhir kata semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi semua pembaca.

Wassalamualaikum, Wr. Wb.

Jakarta , Desember 2007

Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... ii LEMBAR PERNYATAAN ......................................................................... iii ABSTRAK .................................................................................................. iv KATA PENGANTAR ................................................................................. v DAFTAR ISI ............................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ................................................................................... x DAFTAR TABEL ........................................................................................ xiii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ......................................................................... 1 1.2 Tujuan Penulisan ...................................................................... 3 1.3 Batasan Masalah ....................................................................... 4 1.4 Metodologi Penyelesaian Masalah ............................................ 4 1.5 Sistematika Penulisan ............................................................... 5

BAB II DASAR ANTENA DAN PERHITUNGAN 2.1 Antena .................................................................................... 6 2.1.1 Komunikasi ................................................................. 6 2.1.2 Mobile Phone .............................................................. 7 2.1.3 BTS (Base Transceiver Station) ................................... 7 2.2 Parameter Antena........................................................................... 7 2.2.1 Diagram Radiasi ................................................................ 8

2.2.2 Gain ................................................................................... 9 2.2.3 Frekwensi .......................................................................... 10 2.2.4 Radiasi ............................................................................... 10 2.2.5 Near Field dan Far Field .................................................... 11 2.3 Membuat Model Antena Dipole BTS ........................................... 12 2.3.1 Geometry Points ............................................................... 13 2.3.2 Straight Wires ................................................................... 14 2.3.3 Wire Mesh ........................................................................ 15 2.3.4 Frequency ......................................................................... 19 2.3.5 Voltage / Current Sources ................................................. 19 2.3.6 Menghitung Medan Listrik dan Medan Magnet ................. 21

BAB III BATAS RADIASI GELOMBANG ELEKTROMAGNET 3.1 Global System For Mobile Communication (GSM) ................ 24 3.2 Spesifikasi GSM 900 .............................................................. 24 3.3 Base Transceiver Station (BTS) .............................................. 26 3.3.1 Antena Base Transceiver Station (BTS) .......................... 26 3.3.2 Model Antena Dipole BTS .............................................. 28 3.4 Efek Biologis Radiasi Gelombang Elektromagnet ................... 30 3.5 Batas Radiasi Gelombang Elektromagnet ................................ 32

BAB IV HASIL ANALISA BATAS WILAYAH RADIASI GELOMBANG ELEKTROMAGNET 4.1 Antena Dipol BTS ................................................................... 35 4.2 Analisa Radiasi Gelombang Elektromagnet Menggunakan

Matlab .................................................................................... 37 4.3 Analisa Radiasi Gelombang Elektromagnet 935 MHz ............. 37 4.4 Analisa Radiasi Gelombang Elektromagnet 945 MHz .............. 40 4.5 Analisa Radiasi Gelombang Elektromagnet 960 MHz .............. 42 4.6 Hasil Analisa Radiasi Pada Frekuensi 935, 945, 960 MHz ....... 45 4.7 Analisa Radiasi Elektromagnet Pada Daya 40, 100, 200 Watt .. 45

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ............................................................................. 59 5.2 Saran ...................................................................................... 60

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

1. Gambar 2.1

Arah Radiasi Antena Isotop ............................................. 8

2. Gambar 2.2

Arah Radiasi Antena Omni Direksional ........................... 9

3. Gambar 2.3

Antena Dipole BTS tipe 730368 ...................................... 12

4. Gambar 2.4

Geometry points .............................................................. 13

5. Gambar 2.5

Straight Wires Tool ......................................................... 14

6. Gambar 2.6

Dipole dengan 8 segmen ................................................. 15

7. Gambar 2.7

Koordinat Sudut Wire Mesh ............................................ 16

8. Gambar 2.8

Wire Mesh Tool .............................................................. 18

9. Gambar 2.9

Tampilan Menu Frekuensi ............................................... 19

10. Gambar 2.10 Tampilan Menu Voltage / Current Sources ...................... 20 11. Gambar 2.11 Node-4 Titik Tengah Sebuah Dipole ............................... 20 12. Gambar 2.12 Tampilan Menu Nier Field .............................................. 21 13. Gambar 2.13 Menu Run ....................................................................... 22 14. Gambar 2.14 Menu Display Options .................................................... 22 15. Gambar 3.1

Alokasi spektrum frekuensi GSM 900 dan DCS 1800 ..... 25

16. Gambar 3.2

Diagram blok BTS ......................................................... 26

17. Gambar 3.3

Antena Base Transceiver Station ..................................... 27

18. Gambar 3.4

Penampang Luar Antena BTS ......................................... 28

19. Gambar 3.5

Penampang Dalam Antena Dipole BTS ........................... 28

20. Gambar 3.6

Diagram Radiasi Antena BTS tipe 732480 ...................... 29

21. Gambar 3.7

Efek Radiasi Pada DNA .................................................. 31

22. Gambar 4.1

Antena BTS Dengan 8 Dipole ......................................... 35

23. Gambar 4.2

Antena Dipole BTS dengan Reflektor ............................. 36

24. Gambar 4.3

Antena Dipole BTS dengan Reflektor ............................. 36

25. Gambar 4.4

Batas Wilayah Radiasi Elektrik 935 MHz Horizontal ...... 38

26. Gambar 4.5

Batas Wilayah Radiasi Magnetik 935 MHz Horizontal ..... 38

27. Gambar 4.6

Batas Wilayah Radiasi Elektrik 935 MHz Vertikal .......... 39

28. Gambar 4.7

Batas Wilayah Radiasi Magnetik 935 MHz Vertikal ........ 39

29. Gambar 4.8

Batas Wilayah Radiasi Elektrik 945 MHz Horizontal ...... 40

30. Gambar 4.9

Batas Wilayah Radiasi Magnetik 945 MHz Horizontal .... 41

31. Gambar 4.10 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 945 MHz Vertikal .......... 41 32. Gambar 4.11 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 945 MHz Vertikal......... 42 33. Gambar 4.12 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 960 MHz Horizontal ...... 43 34. Gambar 4.13 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 960 MHz Horizontal .... 43 35. Gambar 4.14 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 960 MHz Vertikal .......... 44 36. Gambar 4.15 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 960 MHz Vertikal........ 44 37. Gambar 4.16 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 935 MHz Pekerja ........... 46 38. Gambar 4.17 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 935 MHz Pekerja ......... 46 39. Gambar 4.18 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 935 MHz Umum ............ 47 40. Gambar 4.19 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 935 MHz Umum ......... 47 41. Gambar 4.20 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 945 MHz Pekerja ........... 48 42. Gambar 4.21 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 945 MHz Pekerja ......... 48 43. Gambar 4.22 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 945 MHz Umum ............ 49 44. Gambar 4.23 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 945 MHz Umum ......... 49 45. Gambar 4.24 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 960 MHz Pekerja ........... 50 46. Gambar 4.25 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 960 MHz Pekerja ......... 50 47. Gambar 4.26 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 960 MHz Umum ............ 51 48. Gambar 4.27 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 960 MHz Umum ......... 51

49. Gambar 4.28 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 935 MHz Pekerja ........... 52 50. Gambar 4.29 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 935 MHz Pekerja ......... 52 51. Gambar 4.30 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 935 MHz Umum ............ 53 52. Gambar 4.31 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 935 MHz Umum ......... 53 53. Gambar 4.32 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 945 MHz Pekerja ........... 54 54. Gambar 4.33 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 945 MHz Pekerja ......... 54 55. Gambar 4.34 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 945 MHz Umum ............ 55 56. Gambar 4.35 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 945 MHz Umum ......... 55 57. Gambar 4.36 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 960 MHz Pekerja ........... 56 58. Gambar 4.37 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 960 MHz Pekerja ......... 56 59. Gambar 4.38 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 960 MHz Umum ............ 57 60. Gambar 4.39 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 960 MHz Umum ......... 57

DAFTAR TABEL

1 Tabel 2.1

Hasil Perhitungan Medan Listrik ...................................... 23

2

Tabel 2.2

Hasil Perhitungan Medan Magnet .................................... 23

3

Tabel 3.1

Batas Radiasi Gelombang Elektromagnet Bagi Kalangan Pekerja .............................................................. 32

4

Tabel 3.2

Batas Radiasi Gelombang Elektromagnet Bagi Orang umum ..................................................................... 33

5 Tabel 3.3

Nilai Batas Radiasi Gelombang Elektromagnet Pada Tiap-tiap Frekuensi ........................................................... 34

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Kemajuan teknologi telekomunikasi terutama teknologi Wireless telah memberikan berbagai kemudahan bagi setiap orang untuk melakukan komunikasi. Teknologi wireless / tanpa kabel menggunakan gelombang radio yaitu gelombang elektromagnet.

Meningkatnya

peralatan

komunikasi

yang

menggunakan

gelombang elektromagnet telah mengakibatkan meningkatnya daerah yang terkena radiasi gelombang elektromagnet. Demikian pula halnya dengan peralatan yang berbasis elektromagnetik seperti peralatan telekomunikasi dan elektronik lainnya. Pengguna langsung maupun tidak

langsung

elektromagnetik perkembangan

alat yang

tersebut

akan

bersumber

teknologi

dan

dari

menyerap alat

pemakaian

energi

tersebut. alat

dari

gelombang

Dengan

elektronik

pesatnya

seperti

alat

telekomunikasi bergerak (handphone), setiap orang, disadari atau tidak, akan tersinari atau terekspos oleh berbagai frekuensi gelombang elektromagnetik (EMF). Dengan demikian, EMF sudah mempengaruhi kondisi lingkungan. Tingkat paparan gelombang EMF dari berbagai frekuensi berubah secara signifikan sejalan dengan berkembangnya teknologi serta penemuan peralatan EMF. Salah satu alat EMF yang berkembang sedemikian pesatnya adalah telepon seluler (handphone), dengan berbagai merek dan kecanggihannya. Namun, dari segi keselamatan terhadap energi dan gelombang elektromagnetik, hal tersebut belum mendapat perhatian yang serius.

Pada sistem komunikasi seluler, area yang dilayani oleh sebuah penyedia jasa jaringan di bagi menjadi bagian-bagian kecil yang disebut dengan sel. Sebuah sel berhubungan dengan sebuah perangkat pemancar yang disebut dengan Base Transceiver Station. Antarmuka yang menghubungkan pelanggan bergerak (mobile subscribers) dengan Base Transceiver Station sebagai infrastruktur yang tetap (fixed infrastructure) pada jaringan komunikasi seluler dikenal dengan antarmuka radio. Base Transceiver Station (BTS) merupakan antena pemancar sekaligus sebagai antena penerima. Karena BTS adalah sebuah antena maka setiap kali BTS melakukan transmisi dengan out station maka transmisi akan dilakukan dengan gelombang radio, yaitu gelombang elektromagnet. Maka untuk komunikasi tanpa kabel (wireless) antena adalah alat yang paling berperan dalam mentransmisikan gelombang elektromagnet. Namun bukan hanya BTS saja yang dapat memancarkan gelombang elektromagnet. Saat ini telah terdapat banyak sekali peralatan elektronik yang menggunakan teknologi wireless yang menggunakan gelombang elektromagnet. Contohnya seperti antena televisi, radio, remote control, bluetooth, infra merah, dan yang paling merebak saat ini adalah handphone atau telepon seluler yang semua benda tersebut memancarkan gelombang elektromagnet.

Bayangkan,

dengan kondisi yang seperti ini maka hampir dimanapun kita berada kita selalu bersinggungan dengan radiasi gelombang elektromagnet. Amankah..? Suatu teknologi diciptakan untuk memudahkan manusia dalam beraktivitas, namun setiap teknologi tidak hanya memiliki efek positif saja, tapi juga dampak negatif meskipun itu hanya dalam kapasitas yang kecil. Untuk mengurangi resiko akibat dampak negatif dari radiasi gelombang elektromagnet, maka penting bagi khalayak umum untuk mengetahui

batas

wilayah radiasi gelombang elektromagnet yang aman bagi kehidupan. Gelombang elektromagnet adalah gelombang radio, makin kuat gelombang radionya maka daya pancarnya akan semakin jauh. Semakin tinggi frekwensinya, radiasinya makin besar. Pada BTS (Base Transceiver Station) radiasi yang timbul bisa berupa panas cahaya dan tenaga akibat frekwensi tinggi yang menginduksi benda apapun yang ada di sekitarnya. Mengingat pentingnya keselamatan publik yang berada dalam wilayah radiasi gelombang elektromagnet, maka sebisa mungkin radiasi yang dipancarkan dari BTS dan teknologi wireless lainnya harus diminimalkan sekecil mungkin agar dimasa mendatang teknologi tidak lagi mengkhawatirkan bagi publik.

1.2 Tujuan Penulisan Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah menganalisis,memperhitungkan serta menentukan batas wilayah radiasi gelombang elektromagnet dari sebuah BTS (Base Transceiver Station) pada suatu bidang dengan menggunakan simulasi komputer dengan aplikasi software Mininec Professional for Windows© dan simulasi program Matlab.

1.3 Batasan Masalah Untuk memfokuskan permasalahan maka kajian permasalahan akan diberikan batasan-batasan: -

Membuat model antena dipole BTS dari sumber dengan menggunakan Mininec Professional for Windows©.

-

Menganalisis dan memvisualisasikan hasil perhitungan radiasi gelombang elektromagnet pada suatu bidang dengan menggunakan Program Matlab.

1.4 Metodologi Penyelesaian Masalah Metodologi yang digunakan adalah: 1. Studi Literatur Metode yang dipakai adalah studi pustaka dari berbagai literatur yang membahas mengenai Base Transceiver Station dan gelombang elektromagnet serta bahasan-bahasan lain yang mendukung.

2. Riset Simulasi Membuat model antena dipole BTS dan menentukan batas wilayah yang aman dari radiasi gelombang elektromagnet yang dipancarkannya menggunakan simulasi komputer dengan aplikasi Mininec Professional for Windows© dan Matlab.

1.5 Sistematika Penulisan Secara umum sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: Bab I

Pendahuluan Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan penulisan, perumusan masalah, pembatasan masalah, metode penyelesaian masalah dan sistematika penulisan.

Bab II

Dasar Antena dan Perhitungan Bab ini berisi tentang teori-teori dasar yang menunjang pemahaman radiasi gelombang elektromagnet yang dipancarkan antena dipole

BTS ( Base Transceiver Station ) serta langkah-langkah membuat model antena dipole. Bab III

Batas Radiasi Gelombang Elektromagnet Berisi tentang frekwensi downlink BTS pada sistem GSM 900 MHz, batas radiasi gelombang elektromagnet yang mengacu pada standar Badan Kesehatan Dunia (WHO) serta efek radiasi terhadap kesehatan manusia.

Bab IV

Hasil Analisa Radiasi Gelombang Elektromagnet Berisi tentang batas radiasi gelombang elektromagnet dari sebuah BTS yang ditampilkan dalam sebuah bidang dengan menggunakan aplikasi software Mininec Professional for Windows© dan Matlab.

Bab V

Penutup Berisi tentang kesimpulan bahasan permasalahan diatas dan saransaran.

BAB II DASAR ANTENA DAN PERHITUNGAN

2.1

Antena Pada sistem komunikasi tanpa kabel (wireless), antena merupakan salah satu

komponen yang paling penting. Antena yang baik akan menghasilkan performansi yang baik pula untuk melakukan suatu transmisi gelombang elektromagnet. Antena adalah sebuah komponen yang dirancang untuk bisa memancarkan dan atau menerima gelombang elektromagnet. Namun ada juga antena yang hanya digunakan sebagai pemancar saja atau penerima gelombang elektromagnet saja. Dengan kata lain, antena sebagai alat pemancar (transmitter) adalah sebuah transduser (pengubah) elektromagnetis yang mengubah gelombang tertuntun (pada saluran transmisi kabel) menjadi gelombang yang tak tertuntun yang merambat di ruang bebas, dan sebagai alat penerima (receiver) merubah gelombang elektromagnet dalam ruang bebas menjadi gelombang tertuntun. Gelombang elektromagnet yang dipancarkan oleh antena akan menghasilkan radiasi yang bisa saja membahayakan bagi manusia. Apalagi jika antena itu bekerja pada frekuensi yang sangat tinggi, maka radiasi yang dipancarkan akan tinggi juga. Berikut ini adalah beberapa aplikasi penting dari penggunaan antena; 2.1.1 Komunikasi Penggunaan antena didahulukan dari pada penggunaan kabel ( saluran transmisi ) dikarenakan oleh alasan-alasan ketidak-mungkinan, ketidak-praktisan dan ketidak-efisienan. Maka dari itu antena dipakai untuk menghapus ketidakmungkinan diatas dan untuk menghubungkan antar out station yang bergerak.

Pada prakteknya dalam sistem komunikasi seluler antena itu sendiri harus bersifat resiprok, artinya jika antena tersebut berfungsi sebagai pemancar (transmitter) dengan baik, maka ia akan berfungsi sebagai penerima (receiver) dengan baik pula. 2.1.2 Mobile Phone Mobile phone atau yang sering kita sebut telepon genggam, antena merupakan pilihan satu-satunya untuk komunikasi benda bergerak. Pada mobile phone antena digunakan sebagai pengirim ataupun penerima gelombang elektromagnet untuk melakukan hubungan dengan BTS. 2.1.3 BTS ( Base Transceiver Station ) BTS berfungsi sebagai interkoneksi antara infra struktur sistem selular dengan Out Station. BTS harus selalu memonitor Out Station yang masuk ataupun yang keluar dari sel BTS tersebut. Luas jangkauan dari BTS sangat dipengaruhi oleh lingkungan, antara lain topografi dan gedung tinggi. BTS sangat berperan dalam menjaga kualitas GSM, terutama dalam hal frekwensi hoping dan antena diversity. BTS bekerja pada frekwensi yang tinggi maka pada wilayah disekitar area daya pancar antenna terdapat radiasi gelombang elektromagnetik.

2.2

Parameter Antena Parameter antena merupakan hal yang paling penting dalam antena, karena

parameter antena sebagai tolak ukur dari performansi antenna itu sendiri. Selain itu parameter antena juga dapat memberikan besar atau kecil nilai radiasi yang dipancarkan olehnya.

2.2.1 Diagram Radiasi Diagram radiasi (Radiation Pattern) adalah menkonsentrasikan gelombang elektromagnet yang dipancarkan antenna pada suatu arah tertentu, sedangkan ke arah lain tidak. Ada 3 dasar antena yang mendasari diagram radiasi yaitu: 1)

Antena Isotop Adalah antena yang mengirim gelombang elektromagnetik/ energi ke segala

arah dengan sama rata.

Gambar 2.1 Arah Radiasi Antena Isotop Antena isotop yang memliki daya pancar Pt akan memancarkan medan listrik pada jarak r sebesar; E 

dimana

2)

Pt .Z 1  V/m. 2 r

(1)

E

adalah medan lsitrik (V/m)

Pt

adalah daya pancar (Watt)

r

adalah jarak (meter)

Z

adalah Impedansi gelombang pada udara ( 120 π  )

Antena Omnidireksional (Dipole) Adalah antena yang mengirim gelombang elektromagnetik/ energi pada

bidang tertentu dengan sama rata.

Gambar 2.2 Arah Radiasi Antena Omni Direksional Antena dipole ini banyak digunakan pada BTS (Base Transceiver Station) karena keterarahanya yang mana pada BTS antena ini dipakai sebagai antena sektoral untuk mencakup daerah tertentu sesuai dengan kebutuhan. 3)

Antena Direksional Adalah antena yang mengirimkan gelombang elektromagnetik secara lebih /

fokus ke satu arah dari pada arah yang lainya. Contah antena direksional yang mudah kita jumpai adalah parabola.

2.2.2 Gain Gain ( penguatan ) adalah parameter antena yang menggambarkan kemampuan dari keterarahan energi. Pada BTS (Base Transceiver Station) gain yang dipakai sangat besar karena pemakaiannya yang berada didaerah urban dan sub urban yang men-cover wilayah yang cukup luas, sehingga performansi dan energi yang dipancarkan BTS tetap kuat. Namun untuk indoor area, gain BTS akan lebih kecil karena wilayah yang lebih kecil pula. 2.2.3 Frekwensi Frekwensi adalah laju dari gelombang periodik dan berulang. Pada BTS (Base Transceiver Station) terutama pada komunikasi GSM (Global System for Mobile Communications) terdiri dari beberapa alokasi spektrum frekwensi untuk GSM. Spektrum ini terdiri atas dua buah sub-band masing-masing sebesar

25MHz, antara 890MHz - 915MHz dan 935MHz - 960MHz. Sebuah sub-band dialokasikan untuk frekuensi uplink dan sub-band yang lain sebagai frekuensi downlink. 2.2.4 Radiasi Radiasi berasal dari kata radiate yang berarti memancar dari satu titik. Radiasi yang dipancarkan oleh sebuah BTS (Base Transceiver Station) adalah gelombang

radio

atau

gelombang

elektromagnetik.

Karena

gelombang

elektromagnetik merupakan gelombang radio maka makin kuat gelombang radionya daya pancarnya akan semakin jauh. Semakin tinggi frekwensinya maka radiasinya semakin besar. Gelombang elektromagnet terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang saling tegak lurus. Maka, radiasi yang paling mungkin untuk dianalisa adalah besar radiasi medan listrik dan medan magnet dari sebuah gelombang electromagnet.

2.2.5 Near Field dan Far Field BTS (Base Transceiver Station) bekerja pada frekwensi yang tinggi, radiasi dari frekwensi yang tinggi inilah yang akan menginduksi benda-benda diarea sekitar BTS. Area yang terinduksi oleh radiasi gelombang elektromagnetik ini disebut dengan Near Field dan Far Field. Jarak area yang terinduksi oleh radiasi gelombang elektromagnetik dari sebuah BTS tergantung pada tinggi antenna BTS, frekwensi dan daya yang dipancarkan oleh BTS serta struktur ruang. Jarak area near field dan far field bisa kita tentukan dengan:

R 

dimana

2D 2



(2)

R adalah jarak dari antena (m) D adalah dimensi antena λ adalah panjang gelombang

Dari persamaan diatas, bila nilai R lebih kecil maka titik/jarak tersebut termasuk near field. Sebaliknya jika nilai R lebih besar maka titik/jarak tersebut termasuk far field. Dalam kaitanya dengan radiasi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh sebuah BTS (Base Transceiver Station) maka Near Field lebih besar terkena radiasi /induksi gelombang elektromagnetik, sedangkan Far Field relatif kecil terkena radiasi pada jarak yang sangat jauh.

2.3

Membuat Model Antena Dipole BTS Dengan menggunakan program MININEC antena dipole dibuat. Antena

dipole yang dibuat mengacu pada antena BTS untuk GSM dari perusahaan Kathrein dengan tipe Flat panel 730368. Proses pembuatan model antena dipole ini meliputi geometry points, straight wires, wire mesh,

frekuensi, dan

voltage/current source. Berikut ini adalah skema / gambar antena dipole yang akan dibuat dengan Mininec.

25.5

Reflektor

19 6

13.3

z 129

z y

13

x

Dipole

Semua satuan dalam cm

Gambar 2.3 Antena Dipole BTS tipe 730368 Dari gambar 2.3 terlihat antena ini terdiri dari 8 buah dipole yang di-back dengan sebuah reflektor. Bila digambarkan dalam ruang 3 dimensi maka dipoledipole tersebut terletak pada bidang x = 6 cm. Setiap dipole memiliki panjang 19 cm, dengan jarak antar dipole 13 cm pada sumbu z dan 13,3 cm pada sumbu y. Panjang reflektor yang mem-back dipole tersebut adalah 129 cm, lebar 25.5 cm, dan reflektor terletak pada bidang x = 0. 2.3.1 Geometry Points Untuk memulai membuat model antena dipole terlebih dahulu kita tentukan titik-titik koordinat untuk tiap-tiap dipole. Setelah menentukan koordinat

dipole pada bidang x, y, z ( kartesian) maka koordinat tersebut dimasukan pada geometry points yang terdapat pada program Mininec.

Gambar 2.4 Geometry points untuk menentukan koordinat dipole

Setiap baris terdiri dari 3 koordinat yaitu x, y, z. Pada baris pertama yang terdiri dari 6, -6.65, 57.5 baris ini mewakili koordinat ujung sebuah dipole. Begitu juga untuk baris berikutnya, tiap-tiap baris mewakili koordinat ujung sebuah dipole. Untuk membuat 8 buah dipole maka akan terdapat 16 koordinat ujung dipole dan membutuhkan 16 baris geometry points.

2.3.2 Straight Wires Straight Wires digunakan untuk membuat dipole dari koordinat yang ada pada

geometry

points.

Gampangnya,

straight

wires

digunakan

untuk

menghubungkan setiap ujung koordinat dipole sesuai dengan dipole yang kita inginkan. Radius yang digunakan pada straight wires harus lebih besar dari 0.

untuk itu radius yang dipakai adalah 0.001 yang merupakan nilai default Mininec dan setiap dipole terdiri dari 8 segmen.

Gambar 2.5 Straight Wires Tool untuk menghubungkan koordinat dipole Pada baris pertama tampilan Straight Wires berarti radius yang digunakan adalah 0.001, jumlah segmen tiap dipole 8 buah, point 1 dan point 2 mewakili satu buah dipole dari baris ke 1 dan baris ke 2 dari geometry points. Untuk lebih jelasnya, dari point 1 dan point 2 pada straight wires akan menjadi satu buah dipole dengan koordinat yang ada pada baris ke 1 dan baris ke 2 pada geometry points. Maka statement tersebut akan menjadi seperti berikut ini;

segmen dipole

Gambar 2.6 Dipole dengan 8 segmen Sama halnya dengan statement-statement berikutnya yang ada pada straight wires, hingga menghasilkan 8 buah dipole yang masing-masing dipole terdiri dari 8 buah segmen.

2.3.3 Wire Mesh Wire mesh merupakan reflektor yang ada dibelakang dipole, reflektor mem-back dipole untuk mengurangi / menghalangi

radiasi gelombang

elektromagnet yang mengarah ke belakang atau ke arah yang tidak diinginkan. Dengan reflektor maka arah pancaran gelombang elektromagnet dapat dengan baik memancar ke arah yang diinginkan. Mengacu pada gambar 2.3, reflektor terletak pada bidang x = 0 dan terletak pada bidang y dan z dengan koordinat masing-masing sudut adalah (12.75 , 64.5) (12.75 , 64.5) (-12.75 , -64.5) dan (12.75 , -64.5).

(-12.75 , 64.5)

(12.75 , 64.5)

z H

y

(-12.75 , -64.5)

(12.75 , - 64.5)

Gambar 2.7 Koordinat Tiap-tiap Sudut Wire Mesh Wire mesh atau reflektor yang digunakan untuk mem-back antena dipole seperti pada antena BTS berbentuk seperti jaring atau sekat yang rapat dan teratur (seperti grid). Untuk membuat jaring / grid pada panjang dan lebar dari sebuah reflektor maka perlu diperhitungkan jumlah grid tersebut. Berikut adalah rumus matematis untuk menentukan jumlah jaring / grid pada panjang dan lebar sebuah reflektor;

H 1   X 10

(3)

dan

L 1   X 10

(4)

Dimana

H

Panjang reflektor (m)

L

Lebar reflektor (m)

λ

Panjang gelombang (m)

X

Jumlah sekat (baris/kolom) pada reflektor

Bila kita ambil frekuensi down link BTS (maksimum) adalah 960 MHz maka;

 

c f

300x106   0.3125 960x106

(5)

m

( c = kecepatan cahaya [3x108] )

Setelah mencoba dengan kedua rumus di atas ( 3 dan 4 ) didapatkan dua nilai yang merupakan jumlah banyaknya sekat pada panjang dan lebar reflektor. Nilai yang ditentukan adalah 60 pada panjang reflektor dan 15 pada lebar reflektor. Nilai inilah yang akan digunakan untuk membuat model wire mesh pada program Mininec. Pada H = 1.29 m dan X = 60 maka; H 1  x0.3125 X 10 1.29  0.03125 60 0.0215  0.03125

Untuk L = 0.255 m dan X = 15 maka; H 1  x0.3125 X 10 0.255  0.03125 15 0.017  0.03125

Dari perhitungan di atas maka nilai X untuk membuat jaring / grid pada panjang dan lebar reflektor adalah benar dan sesuai.

Gambar 2.8 Wire Mesh Tool untuk membuat sekat-sekat pada reflektor Sebeuah reflektor biasanya terbuat dari bahan alumunium atau tembaga yang ringan dan tahan lama ( tidak mudah berkarat) agar mempunyai nilai efisiensi. Namun bahan yang dipilih lebih mempertimbangkan pada faktor kerja reflektor agar bisa mengarahkan daya pancar gelombang elektromagnet dengan baik.

2.3.4 Frequency Frekuensi merupakan elemen listrik dari program mininec. Setelah langkah-langkah yang berhubungan dengan geometry atau letak koordinat sebuah dipole, maka langkah selanjutnya adalah menentukan besar frekuensi yang bekerja pada antena dipole tersebut. Berikut adalah cara penulisannya;

Gambar 2.9 Tampilan Menu Frekuensi

2.3.5 Voltage / Current Sources Pada tahap ini maka akan dimasukan besaran yaitu tegangan dan arus yang mengalir pada tiap-tiap dipole. Voltage / Current Sources diletakan tepat ditengahtengah dipole (Node). Setiap dipole terdiri dari 8 segmen dan terdapat 7 buah node. Bila satu buah dipole terdiri dari 7 node maka titik tengah node tersebut terletak pada node yang ke 4, berikut adalah penulisannya;

Gambar 2.10 Tampilan Menu Voltage / Current Sources

Besar nilai arus dan tegangan pada tiap-tiap node adalah 1. yang merupakan nilai default dari Mininec. Node yang dipilih adalah node yang berada di tengah atau merupakan titik tengah dari sebuah dipole.

1 2 dipole

3

node 4

5 6 7

Gambar 2.11 Node 4 Titik Tengah Sebuah Dipole

2.3.6 Menghitung Medan Listrik dan Medan Magnet Near field adalah daerah pancaran radiasi gelombang elektromagnet yang berada dekat dengan antena pemancar. Karena letaknya yang tidak jauh dari antena maka tingkat radiasi didalam daerah near field akan sangat besar dan bisa membahayakan bagi manusia dan makhluk hidup yang berada di dekatnya. Gelombang elektromagnet merupakan gelombang radio yang terdiri dari medan listrik dan medan magnet. Untuk mengetahui besar radiasi yang dipancarkan oleh sebuah antena pemancar (BTS) maka dengan program mininec akan dihitung besar medan listrik dan medan magnet pada suatu titik yang terletak di near field antena.

Untuk menghitung besar medan listrik dan medan magnet terlebih dulu kita harus menentukan batas jarak daerah yang akan dihitung radiasinya. Hal itu bisa ditentukan dengan menu solution near field yang ada pada program mininec.

Gambar 2.12 Tampilan Menu Near Field Dari gambar 2.12 dapat dijelaskan bahwa near field dihitung pada bidang 2 dimensi yaitu pada koordinat x dan koordinat y. Koordinat x dimulai dari x = 30 dengan step / increment sebesar 20 sebanyak 50. Sedangkan pada koordinat y dimulai dari y = -650 dengan step / increment sebesar 20 sebanyak 65. Selanjutnya, Run Options digunakan untuk memerintahkan mininec menghitung medan listrik dan medan magnet.

Gambar 2.13 Menu Run Untuk Menghitung Medan Listrik dan Medan Magnet

Dengan meng-klik OK pada menu Run maka dengan sendirinya komputer akan mulai menjalankan proses perhitungan. Setelah proses menghitung selesai maka akan tampil menu sebagai berikut;

Gambar 2.14 Tampilan Menu Display Options Pada menu display options maka besar medan listrik dan medan magnet akan ditampilkan setelah kita memasukan daya (input power). Input power yang dimasukan adalah power yang umumnya dipakai pada BTS yaitu sebesar 40 Watt. Berikut ini adalah beberapa contoh nilai medan listrik dan medan magnet yang dihitung menggunakan mininec.

Tabel 2.1. Hasil Perhitungan Medan Listrik

Tabel 2.2 Hasil Perhitungan Medan Magnet

BAB III BATAS RADIASI GELOMBANG ELEKTROMAGNET

3.1

Global System For Mobile Communication (GSM) Sejak masyarakat semakin meningkatkan mobilitasnya, komunikasi seluler

merupakan salah satu aplikasi telekomunikasi yang mengalami pertumbuhan cepat dan banyak dibutuhkan. Dalam banyak kasus, teknologi komunikasi seluler dapat dengan sukses berkompetisi dengan telepon jaringan kabel tradisional dan telepon nirkabel. Pada tahun 1982, CEPT (Conference Europeenne de Postal et Telecommunications) mulai merumuskan sebuah layanan telekomunikasi untuk masyarakat Eropa yang bekerja pada frekuensi 900 MHz. Sebuah grup standarisasi

didirikan

untuk

memformulasikan

suatu

spesifikasi

sistem

komunikasi radio selular bergerak masyarakat Eropa. Sehingga terlahirlah GSM (Global System for Mobile Communication), sebuah standarisasi teknologi selular digital. Spesifikasi kemudian dikembangkan meliputi sebuah antarmuka udara untuk range frekuensi 1800 MHz, yang kemudian dikenal dengan DCS (Digital Communication System) 1800.

3.2

Spesifikasi GSM 900 GSM 900 menggunakan sub band frekuensi 890 – 915 MHz yang

dialokasikan untuk uplink ( yaitu transmisi dari Mobile Station ke Base Station), dan sub band frekuensi 935 – 960 MHz untuk downlink-nya (transmisi dari Base Station ke Mobile Station).

Alokasi spektrum tersebut dibagi atas kanal – kanal radio dengan lebar pita frekuensi setiap kanal sebesar 200 KHz. Kanal – kanal radio tersebut diidentifikasi dengan suatu nomor kanal yang dikenal dengan ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number). Sebuah ARFCN meliputi sisi uplink dan sisi downlink, dengan pemisahan sebesar 45MHz antara frekuensi uplink dan downlink-nya. Jaringan DCS 1800 memiliki spesifikasi sistem yang sama, kecuali untuk band frekuensi dan pemisahan kanal sisi uplink dan downlink (duplex distance)nya. Sub Band frekuensi uplink dispesifikasikan antara 1710 – 1785 Mhz, dan sub band frekuensi downlink 1805 – 1880 MHz. Sehingga duplex distance-nya adalah sebesar 95 MHz.

Gambar 3.1 Alokasi spektrum frekuensi GSM 900 dan DCS 1800

3.3

Base Transceiver Station (BTS) BTS merupakan perangkat pemancar dan penerima yang memberikan

pelayanan radio kepada MS (Mobile Station). Dalam BTS terdapat kanal trafik yang digunakan untuk komunikasi. Secara garis besar, blok diagram dari sebuah BTS ditampilkan pada gambar 3.2. berikut.

MSC

BSC

Gambar 3.2 Diagram blok Base Transceiver Station

3.3.1 Antena Base Transceiver Station (BTS) Base Transceiver Station merupakan antena dua arah baik sebagai pemancar (transmitter) atau sebagai receiver (penerima). Luas daerah cakupan sel setiap BTS dapat dimodifikasi dengan mengubah kuat sinyal dari BTS, yang pada umumnya dilakukan pada saat perencanaan sel. Bentuk sel dipengaruhi oleh tipe antenna. Sebuah BTS dapat menggunakan antenna omnidireksional ataupun antena pengarah / sektoral. Pada BTS yang menggunakan antena omnidireksional (dipole), BTS tersebut memiliki kuat sinyal yang sama pada arah horizontal melingkar di sekeliling antena. Antena jenis ini mempunyai pola radiasi 360 derajat dan

biasanya digunakan untuk koneksi P2MP (point to multipoint). Antena ini sangat baik untuk jarak sekitar 1-5 Km. Namun pada kenyataannya, saat ini antenna sektoral lebih sering digunakan pada BTS. Hal ini disebabkan oleh letak topografi sehingga antenna sektoral lebih sering digunakan sesuai dengan kebutuhan. BTS yang menggunakan tiga antena pengarah / sektoral dengan setiap antena meliput area dengan sudut 120°, ia mempunyai tiga sektor sel disekelilingnya. Tidak diperlukan harus ada tiga sektor dalam satu BTS. Bergantung pada daerah cakupan dan kepadatan trafik yang harus dilayani, bisa saja dua sektor atau satu antenna omni untuk sel yang bersangkutan. Berikut ini adalah gambar antenna BTS yang umum digunakan oleh beberapa perusahaan yang menyediakan jasa telekomunikasi.

Gambar 3.3 Antena Base Transceiver Station (BTS)

3.3.2 Model Antena Dipole BTS Base Transceiver Station (BTS) pada umumnya menggunakan antena dipole (omni directional), berikut ini adalah salah satu contoh antena dipole BTS yang diapakai pada komunikasi GSM 900 MHz yang diproduksi oleh sebuah perusahaan Kathrein dengan tipe flat panel 732 480.

Gambar 3.4 Penampang Luar Antena BTS Bila pembungkus luar antena BTS kita buka maka di dalamnya akan terdapat beberapa dipole yang terlihat seperti pada gambar berikut;

Gambar 3.5 Penampang Dalam Antena Dipole BTS

Dari gambar 3.5 terlihat antena itu memiliki 12 buah dipole yang di-back dengan sebuah reflektor yang besar. Antena ini memiliki gain 14 dBi dan lebar berkas (beam width) 900 dan 130 masing-masing untuk bidang horizontal dan vertikal. Berikut ini adalah diagram radiasi (radiation pattern) yang dihasilkan oleh antena.

horizontal

vertikal

Gambar 3.6 Diagram Radiasi Antena BTS Tipe 732 480

3.4

Efek Biologis Radiasi Gelombang Elektromagnet Base Transceiver Station ( BTS ) merupakan sebuah antena yang

memancarkan gelombang elektromagnet dengan frekwensi sangat tinggi dan dipancarkan ke suatu arah tertentu. Sebuah BTS yang bekerja dengan frekwensi yang sangat tinggi maka ia akan memancarkan radiasi gelombang elektromagnetik yang besar juga. Daerah yang sangat rentan dan berbahaya dengan radiasi ini adalah daerah yang berada dekat dengan pusat BTS atau berada di near-field area. Hampir dimanapun kita berada kita bisa bersinggungan dengan radiasi gelombang elektromagnetik baik yang secara langsung maupun tidak langsung, karena gelombang elektromagnetik bisa memantul jika terhalang oleh suatu media. Untuk memancarkan frekwensi yang tinggi sebuah BTS (Base Transceiver Station) dilengkapi dengan gain yang besar sehingga gelombang elektromagnetik yang

dipancarkan

bisa

dimaksimalkan

sampai

ke

jarak

yang

sangat

jauh/maksimum. Banyak kalangan mengklaim bahwa gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh ponsel (telepon seluler) dan Base Transceiver Station (BTS) dapat mengganggu kesehatan pengguna dan orang-orang yang berada di dekatnya. Anggapan ini dibenarkan oleh para ahli bidang telekomunikasi, namun tidak sedikit pula bantahan-bantahan oleh beberapa pihak yang menyangkal sebaliknya. Banyak

peneliti

yang

mengungkap

pengaruh

radiasi

gelombang

elektromagnetik terhadap kesehatan manusia menerangkan bahwa seseorang yang banyak terkena radiasi elektromagnetik cepat atau lambat, dapat menyebabkan efek detrimental pada otak, bahkan ada yang berpendapat bahwa penggunaan ponsel secara terus menerus selama lima sampai delapan belas tahun atau lebih,

dapat beresiko lebih tinggi terkena kanker leukemia atau kanker pankreas serta juga dapat menyebabkan penurunan jumlah produksi sperma sampai 80 persen dan kerusakan DNA pada sel jaringan tubuh manusia.

DNA mulai berekor dan terancam rusak

DNA utuh dan baik

DNA rusak

Gambar 3.7 Efek Radiasi Pada DNA

Secara garis besar, radiasi yang diserap dalam tubuh manusia adalah tergantung beberapa hal; 1) Frekuensi yang dipancarkan 2) Konfigurasi (seperti jarak) antara badan dengan sumber radiasi. 3) Keadaan paparan radiasi, seperti adanya benda lain disekitar sumber radiasi. 4) Sifat-sifat elektrik (listrik) tubuh. Hal ini sangat tergantung pada kadar air di dalam tubuh. Radiasi akan lebih banyak diserap pada media dengan konstan dielektrik yang tinggi, seperti otak, otot, dan jaringan lainnya dengan kadar air yang tinggi.

3.5

Batas Radiasi Gelombang Elektromagnet The International Council on Non-Ionizing Radiation Protection ( ICNIRP )

adalah badan yang mengeluarkan standar batas radiasi dari sebuah gelombang elektromagnet pada frekwensi < 1 Hz hingga 300 GHz. ICNIRP merupakan lembaga yang bernaung di bawah WHO (World Health Organization). Besaran radiasi itu telah ditentukan berdasarkan medan listrik / electric field dalam satuan (V/m), medan magnet / magnetic field (A/m), serta densitas daya / Power Density (mW/cm2). ICNIRP juga membagi batasan radiasi gelombang elektromagnet menjadi dua klasifikasi yaitu untuk kalangan pekerja dan untuk orang umum. Berikut adalah tabel batas radiasi yang dikeluarkan ICNIRP; Tabel 3.1. Batas Radiasi Gelombang Elektromagnet Bagi Kalangan Pekerja Frequency Range

Magnetic Field

Power Density

(H)

(S) (E;H Fields)

( V/m )

( A/m )

( mW/cm2 )

< 1 Hz

_

163 x 103

_

1-8 Hz

20000

163 x 103/f2

_

8-25 Hz

20000

2 x 104/f

_

0.025-0.82 KHz

500/f

20/f

_

0.82-65 KHz

610

24.4

100;22,445

0.065-1 MHz

610

1.6/f

100;100/f2

1-10 MHz

610/f

1.6/f

100/f2

10-400 MHz

61

0.16

1

400-2000 MHz

3f 1/2

0.008f ½

f/400

2-300 GHz

137

0.36

5

(f)

Electric Field ( E )

Tabel 3.2. Batas Radiasi Gelombang Elektromagnet Bagi Orang Umum Frequency Range

Magnetic Field

Power Density

(H)

(S) (E;H Fields)

( V/m )

( A/m )

( mW/cm2 )

< 1 Hz

_

3.2 x 104

_

1-8 Hz

10000

3.2 x 104/f2

_

8-25 Hz

10000

4000/f

_

0.025-0.8 KHz

250/f

4/f

_

0.8-3 KHz

250/f

5

_

3-150 KHz

87

5

2; 995

0.15-1 MHz

87

0.73/f

2; 20/f 2

1-10 MHz

87/f2

0.73/f

2/f; 20/f 2

10-400 MHz

28

0.073

0.2

400-2000 MHz

1.375 f 1/2

0.0037f ½

f/2000

2-300 GHz

61

0.16

1

(f)

Electric Field ( E )

Pada downlink GSM 900 frekuensi yang digunakan adalah 935 - 960 MHz. Berdasarkan tabel maka frekuensi itu berada pada interval 400 – 2000 MHz. Untuk menganalisa batas radiasi pada frekuensi downlink GSM 900 maka diambil 3 poin (batas bawah-tengah-batas atas) yang dapat menggambarkan perbedaan radiasi pada tiap frekuensi yaitu 935 MHz, 945 MHz, dan 960 MHz. Dengan menggunakan rumus matematis pada tabel, akan didapatkan nilai batas radiasi untuk tiap-tiap frekuensi terhadap medan listrik (electric field) maupun medan magnet (magnetic field) adalah:

Tabel 3.3. Nilai Batas Radiasi Gelombang Elektromagnet Pada Tiap-tiap Frekuensi

Frekuensi (f)

960 MHz

945 MHz

935 MHz

Medan listrik

Medan Magnet

( V/m )

( A/m )

Pekerja

92.40

0.247

Umum

42.6

0.114

Pekerja

92.22

0.245

Umum

42.26

0.113

Pekerja

91.73

0.244

Umum

42.04

0.113

Klasifikasi

Gelombang elektromagnet terdiri dari medan listrik dan medan magnet, untuk menganalisa radiasi menggunakan software Mininec akan dibatasi pada electric field dan magnetic field saja. Dari data tabel.3.3 terlihat jelas perbedaan batas radiasi untuk tiap-tiap frekuensi, serta perbedaan untuk pekerja dan orang umum. Meskipun hanya sedikit selisih / perbedaan nilai, namun pada beberapa kasus dan interval frekuensi tertentu akan menarik untuk kita perhitungkan sebagai sikap waspada terhadap radiasi gelombang elektromagnet.

BAB IV HASIL ANALISA BATAS WILAYAH RADIASI GELOMBANG ELEKTROMAGNET

Setelah mendapatkan nilai batas radiasi gelombang elektromagnet pada frekuensi downlink BTS, yang perhitungannya dilakukan dengan menggunakan program mininec maka pada bab ini akan ditampilkan batas wilayah radiasi gelombang elektromagnet bagi pekerja dan orang umum.

4.1

Antena Dipole BTS Dengan langkah-langkah yang ada pada Bab II, dengan menggunakan

mininec maka jadilah antena BTS dengan 8 buah dipole yang di-back oleh sebuah reflektor.

Gambar 4.1 Antena BTS Dengan 8 Dipole

Gambar 4.2 Antena Dipole BTS dengan Reflektor

Gambar 4.3 Antena Dipole BTS dengan Reflektor

4.2

Analisa Radiasi Gelombang Elektromagnet Menggunakan Matlab Matlab merupakan software yang digunakan untuk menampilkan atau

memvisualisasikan data-data radiasi gelombang elektromagnet (medan listrik dan medan magnet) yang diperoleh dari mininec untuk kemudian ditampilkan dalam bentuk gambar 2 dimensi. Gambar inilah yang menjadi inti dari tugas akhir ini , karena dengan matlab maka bisa diketahui batas wilayah yang aman dan wilayah bahaya dari radiasi gelombang elektromagnet. BTS (Base Transceiver Station) memancarkan radiasi gelombang elektromagnet dengan frekuensi downlink sebesar 935 – 960 MHz pada sisitem GSM 900. Untuk menganalisa radiasi agar lebih spesifik maka ditentukan 3 frekuensi yang bisa mewakili rentang frekuensi tersebut yaitu 935 MHz, 945 MHz, dan 960 MHz serta daya / power yang digunakan adalah 40 Watt.

4.3

Analisa Radiasi Gelombang Elektromagnet 935 MHz Untuk menganalisa radiasi gelombang elektromagnet pada frekuensi 935

MHz adalah dengan cara menggunakan fungsi load yang ada pada program Matlab. Fungsi load digunakan untuk memanggil dan mengambil data yang telah diperoleh dari mininec. Kemudian dengan menggunakan fungsi contour maka data tersebut divisualisasikan dalam bentuk gambar 2 dimensi. Batas radiasi medan listrik dan medan magnet pada frekuensi 935 MHz adalah 91.73 V/m dan 0.244 A/m untuk pekerja, serta 42.04 V/m dan 0.113 A/m untuk orang umum.

Gambar 4.14a Radiasi Medan Listrik 935 MHz Horizontal

Batas pekerja

Batas orang umum

Gambar 4.4 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 935 MHz Horizontal

Batas pekerja

Batas orang umum

Gambar 4.5 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 935 MHz Horizontal

Batas pekerja

Batas orang umum

Gambar 4.6 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 935 MHz Vertikal

Batas pekerja

Batas orang umum

Gambar 4.7 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 935 MHz Vertikal

4.4

Analisa Radiasi Gelombang Elektromagnet 945 MHz Dengan menggunakan fungsi load dan contour program matlab maka data

mininec dengan frekuensi 945 MHz ditampilkan dalam bentuk gambar radiasi gelombang elektromagnet. Batas radiasi medan listrik dan medan magnet pada frekuensi 945 MHz adalah 92.22 V/m dan 0.245 A/m untuk pekerja, serta 42.26 V/m dan 0.113 A/m untuk orang umum.

Batas pekerja

Batas orang umum


Batas pekerja

Batas orang umum


Batas pekerja

Batas orang umum


Batas pekerja

Batas orang umum


4.5

Analisa Radiasi Gelombang Elektromagnet 960 MHz Batas radiasi medan listrik dan medan magnetik pada frekuensi 960 MHz

adalah 92.40 V/m dan 0.247 A/m untuk pekerja, serta 42.6 V/m dan 0.114 A/m untuk orang umum. Dengan langkah yang sama, maka data mininec yang telah diolah menggunakan program matlab adalah;

Batas pekerja

Batas orang umum


Batas pekerja

Batas orang umum


Batas pekerja

Batas orang umum


Batas pekerja

Batas orang umum


4.6

Hasil Analisa Radiasi Pada Frekuensi 935, 945, dan 960 MHz Dengan melihat beberapa gambar batas wilayah radiasi gelombang

elektromagnet untuk masing-masing frekuensi yaitu 935 MHz, 945 MHz, dan 960 MHz, bila dilihat secara sekilas memang seperti tidak ada perbedaan yang mencolok.Hanya ada sedikit perbedaan pada radius atau luas daerah radiasi yang terlihat dari gambar. Dengan skala yang cukup kecil pada grafiik yang ditampilkan, tentu saja cukup sulit untuk menemukan perbedaan daerah radiasi antara frekuensi yang satu dengan yang lainnya. Namun bila ditinjau kembali dari perhitungan secara matematis jelas terlihat perbedaan nilai radiasi antara frekuensi yang satu dengan frekuensi yang lainnya. Pada antena dipole BTS, faktor yang mengakibatkan perbedaan radiasi adalah besar frekuensi yang bekerja pada sebuah antena BTS. Makin besar frekeunsi yang bekeja pada antena, maka akan semakin besar radiasi yang dipancarkannya, dan semakin luas pula daerah radiasinya.

4.7

Analisa Radiasi Elektromagnet Pada Daya 40, 100, dan 200 Watt. Pada umumnya BTS bekerja dengan daya (power) sebesar 40 Watt. Hal ini

tentu saja dipengaruhi oleh letak topografi dan laju trafik sebuah BTS. Bila BTS bekerja pada daerah yang sempit (mikro / pico cell) diperlukan daya yang relatif lebih kecil. Namun, bila ia bekerja pada daerah yang luas (makro cell) maka diperlukan daya yang besar pula. Untuk

mengetahui

pengaruh

daya

terhadap

radiasi

gelombang

elektromagnet maka ditentukan tiga poin yaitu 40 Watt, 100 Watt, dan 200 Watt.

Gambar 4.16 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 935 MHz untuk Pekerja

Gambar 4.17 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 935 MHz untuk Pekerja

Gambar 4.18 Batas Wilayah Radiasi Elektrik 935 MHz untuk Orang Umum

Gambar 4.19 Batas Wilayah Radiasi Magnetik 935 MHz untuk Orang Umum





















Setelah mengamati beberapa grafik diatas, dengan daya masing-masing adalah 40W, 100W, dan 200W, secara kasat mata terlihat bahwa perbedaan besar daya (power) mempengaruhi besar radiasi yang dipancarkannya. Dari grafik tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa, semakin besar daya (power) yang bekerja pada suatu BTS maka akan semakin besar pula radiasi yang dipancarkannya, dan semakin luas pula daerah radiasi gelombang elektromagnetnya.

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan 1 Dari analisa radiasi elektrik dan magnetik 935 MHz, 945 Mhz, dan 960 MHz terdapat perbedaan luas daerah batas radiasi antara batas radiasi untuk pekerja dan orang umum.

Pada bidang horizontal ( koordinat

[x,y]), jarak batas radiasi untuk pekerja adalah ± 300 cm dan ± 100 cm dari antena. Sedangkan jarak batas radiasi untuk orang umum adalah ± 700 cm dan ± 250 cm dari antena. Pada bidang vertikal ( koordinat [x,z]) jarak batas radiasi untuk pekerja adalah ± 300 cm dan ± 70 cm dari antena. Sedangkan jarak batas radiasi untuk orang umum adalah ± 700 cm dan ± 100 cm dari antena. 2

Berdasarkan gambar analisa radiasi elektrik / magnetik tidak begitu terlihat perbedaan yang mencolok pada frekuensi 935 MHz, 945 MHz, dan 960 MHz. Namun berdasarkan tabel 3. secara matematis terdapat perbedaan antara batas radiasi 935 MHz, 945 MHz, dan 960 MHz walaupun dalam jumlah yang sangat kecil. Hal ini membuktikan semakin tinggi frekuensi yang bekerja pada antena, maka semakin besar pula wilayah radiasinya.

5.2 Saran 1

Meskipun

sampai

saat

ini

belum

terbukti

bahwa

gelombang

elektromagnet dapat mempengaruhi kesehatan manusia, namun banyak kalangan dan para ahli telah mengindikasikan bahwa efek radiasi gelombang elektromagnet dapat mempengaruhi kesehatan manusia. Jadi sudah sewajarnya kita lebih bijaksana dalam memilih dan menggunakan alat-alat elektronik yang dapat memancarkan radiasi gelombang elektromagnet. 2

Demi keselamatan dan kesehatan, diharapkan produsen alat-alat elektronik terutama bidang telekomunikasi, lebih meminimalisir efek negatif dari sebuah teknlogi agar dimasa mendatang teknologi tidak lagi membahayakan.

DAFTAR PUSTAKA

[1]

Rockway, J. W. And J. C. Logan, MININEC Broadcast Professinal for Windows, EM Scientific Inc, Carson City, Nevada, 1996.

[2]

Roddy Dennis, Idris Kamal, Coolen John, Komunikasi Elektronika, Erlangga, Jakarta, 1984.

[3]

Gunaidi Abdia Away, The Shortcut of MATLAB Programming, Bandung, 2006.

[4]

Robert F Cleveland, Jr And Jerry Radiofrequency Electromagnetic Fields.

L. Ulcek, Biological Effect of

TUGAS AKHIR ANALISA BATAS WILAYAH RADIASI GELOMBANG ELEKTROMAGNET MENGGUNAKAN SIMULASI MININEC

Recommend Documents