Frekuensi ultra tinggi

Frekuensi ultra tinggi dalam bahasa inggris disebut Ultra High Frequency (UHF) merupakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi antara 300 MHz sampai dengan 3 GHz (3.000 MHz). Panjang gelombang berkisar dari satu sampai 10 desimeter atau sekitar 10 cm sampai 1 meter, sehingga UHF juga dikenal sebagai gelombang desimeter. Gelombang radio dengan frekuensi di atas pita UHF adalah super high frequency atau frekuensi super tinggi (SHF) dan extremely high frequency atau frekuensi ekstrem tinggi (EHF). Sedangkan sinyal frekuensi yang lebih rendah termasuk ke dalam very high frequency atau frekuensi sangat tinggi (VHF).

Sejarah

Pada tahun 1864, James Clerk Maxwell menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik yang cepat memengaruhi antara medan magnet listrik dan menyebar dengan kecepatan cahaya. Maxwell menyatakan bahwa cahaya seperti gelombang yang pada dasarnya merupakan fenomena elektromagnetik. Dengan demikian, dia berpendapat bahwa cahaya adalah suatu bentuk radiasi elektromagnetik.

Heinrich Rudolf Hertz adalah seorang fisikawan Jerman yang memperjelas dan memperluas teori elektromagnetik cahaya yang telah diajukan oleh Maxwell. Dia adalah orang pertama yang menunjukkan adanya gelombang elektromagnetik dengan membangun sebuah alat untuk menghasilkan dan mendeteksi gelombang VHF dan UHF. Hertz mengembangkan antena penerima gelombang VHF dan UHF.

Penggunaan

UHF dan VHF adalah pita frekuensi yang paling umum digunakan untuk transmisi sinyal televisi. Selain untuk siaran televisi, pita UHF juga bisa digunakan untuk hal-hal lain, yaitu:

• Telepon seluler yang mampu mengirim dan menerima dalam spektrum UHF.
• UHF banyak digunakan oleh badan-badan pelayanan publik untuk komunikasi radio dua arah, biasanya menggunakan modulasi frekuensi narrowband. Modem radio narrowband menggunakan frekuensi UHF untuk komunikasi data jarak jauh misalnya untuk pengawasan dan pengendalian jaringan distribusi tenaga listrik.
• Siaran radio.
• Operator radio amatir.
• Global Positioning System.
• Mendeteksi luahan parsial. Luahan parsial terjadi karena geometri tajam diciptakan dalam peralatan berisolasi tegangan tinggi. Keuntungan deteksi UHF adalah dapat digunakan untuk melokalisasi sumber pembuangannya. Sedangkan kelemahannya adalah sangat sensitif terhadap kebisingan eksternal. Metode pendeteksian UHF ini mulai digunakan untuk transformator distribusi yang besar, terutama untuk Wi-Fi, Bluetooth dan transfer energi nirkabel lainnya.
• Beberapa identifikasi frekuensi radio menggunakan UHF yang umumnya dikenal sebagai UHFID atau Ultra-HighFID (Ultra-High Frequency Identification). Contoh sederhananya dan yang sering kita lihat adalah alat bertenaga baterai kecil seperti yang digunakan untuk membuka pintu mobil dari jarak jauh.
• Semua frekuensi dalam pita UHF digunakan untuk menembus radar, serta frekuensi pada pita VHF. Umumnya, semakin rendah frekuensi, semakin besar kedalaman penetrasi sinyal radar. Frekuensi 250 Mhz, 500 MHz dan 100 MHz biasanya digunakan untuk geofisika arkeologi, sedangkan frekuensi di bawah 100 MHz digunakan untuk geofisika geologi dan pertambangan.

Karakteristik

Pengiriman dan penerimaan sinyal TV dan radio dipengaruhi oleh banyak variabel. Atmosfer kelembaban, angin, matahari, penghalang fisik seperti gunung dan bangunan, dan cuaca sepanjang hari akan memiliki efek pada transmisi sinyal dan degradasi penerimaan sinyal. Semua gelombang radio sebagian diserap oleh uap air atmosfer. Jika penyerapan Atmosfer berkurang, maka hal ini akan melemahkan kekuatan sinyal radio jarak jauh. Pengaruh ini meningkatkan penurunan kualitas saat beralih dari sinyal VHF ke sinyal UHF. Sinyal UHF umumnya lebih rusak oleh kelembaban yang lebih rendah daripada sinyal VHF.

Lapisan atmosfer bumi, ionosfer, diisi dengan partikel bermuatan yang dapat memantulkan beberapa gelombang radio. Pengguna radio amatir menggunakan kualitas dari ionosfer ini untuk membantu frekuensi rendah. Sinyal UHF tidak memiliki kemampuan untuk memanfaatkan apa yang dibawa sepanjang ionosfer tetapi sinyal UHF dapat terpantul dari partikel-partikel bermuatan rendah ke titik lain di bumi untuk mencapai jarak yang lebih jauh.

Keuntungan dan kerugian

Keuntungan utama dari pita UHF adalah gelombang fisik yang pendek mampu dihasilkan oleh frekuensi tinggi. Ukuran antena transmisi dan penerimaan, tergantung oleh ukuran gelombang radio. Antena UHF adalah sedikit gemuk dan pendek. Memasang antena yang lebih kecil sudah mampu digunakan untuk frekuensi yang lebih tinggi.

Kerugian utama dari UHF adalah dibatasinya jangkauan siaran dan penerimaan, sering disebut sebagai line-of-sight (jarak pandang) antara antena transmisi stasiun TV dan antena penerimaan pelanggan.

Perbedaan UHF dengan VHF

Perbedaan antena UHF dan VHF pada dasarnya terletak pada ukurannya. Frekuensi UHF jauh lebih tinggi daripada VHF, jadi antena yang digunakan lebih kecil. Perbedaan transmisi VHF dan UHF hanya pada area frekuensi mereka berasal.

Daya pancar

Besarnya daya pancar akan memengaruhi besarnya sinyal penerimaan siaran televisi di suatu tempat tertentu pada jarak tertentu dari stasiun pemancar televisi. Semakin tinggi daya pancar semakin besar level kuat medan penerimaan siaran televisi. Namun demikian besarnya penerimaan siaran televisi tidak hanya dipengaruhi oleh besarnya daya pancar.

Besarnya daya pancar yang diperlukan untuk menjangkau sasaran pada jarak tertentu dipengaruhi antara lain oleh besarnya frekuensi, ketinggian antena pemancar dan antena penerima, profil antara lokasi pemancar dengan lokasi penerima, serta besarnya level kuat medan yang diharapkan dapat diterima oleh pesawat penerima. Apabila dinyatakan dalam rumus, dapat kita lihat dengan jelas parameter-parameter yang berpengaruh pada penerimaan sinyal siaran televisi :

Pfs(db) = Po(db) + Gant Tx(db) – Apl(db) + Gant Rx(db)

• Pfs(db) : Level Field Strength dalam satuan dB (level kuat medan)
• Po(db) : Power Output pemancar dalam satuan dB (besarnya frekuensi)
• Gant Tx(db) : Gain antena pemancar dalam satuan dB (ketinggian antena pemancar)
• Apl(db) : Attenuation Path Loss dalam satuan dB (redaman ruang)
• Gant Rx(db) : Gain antena penerima dalam satuan dB (ketinggian antenna penerima)
  

Untuk menganalisa perbedaan kebutuhan daya pancar antara pemancar VHF dengan UHF dapat dilakukan perhitungan dengan menggunakan grafik rumus propagasi gelombang pada "free space" dengan variable-variable sebagai berikut :

• Jarak pemancar dengan penerima = 20 Km

Antara pemancar dan penerima tidak ada halangan dan ketinggian antena pemancar dan penerima tidak diperhitungkan

• Frekuensi VHF = 200Mhz dan UHF = 500Mhz
  
• Pfs = Field strength untuk VHF = 75dbuV/m = -30dBm/Z = 50Ohm
  
• Pfs = Field strength untuk UHF = 80dBuV/m = -27dBm/Z = 50Ohm
  
• Gant = Gain antena = 10dB
  
• Po = power output pemancar
  

Po(db) = Pfs(db) – Gant(db) + 32,5(db) + (20logD(km))(db) + (20logF(Mhz))(db)

Dengan data sebagaimana tersebut di atas, dapat dihitung kebutuhan power output VHF yang dapat menjangkau sasaran sejauh 20 Km adalah sebagai berikut :

Po(db) = Pfs(db) – Gant(db) + 32,5(db) + (20logD(km))(db) + (20logF(Mhz))(db)

Po(db) = -32bdm – 10db + 32,5db + 20log20 + 20log200

Po(db) = -32bdm – 10db + 32,5db + 26db + 46db

Po(db) = 62,5 dbm = 2,5dbk = 1,8KW

Sedangkan untuk pemancar UHF diperlukan power output sebesar :

Po(db) = Pfs(db) – Gant(db) + 32,5(db) + (20logD(km))(db) + (20logF(Mhz))(db)

Po(db) = -27bdm – 10db + 32,5db + 20log20 + 20log500

Po(db) = -27bdm – 10db + 32,5db + 26db + 54db

Po(db) = 75,5 dbm = 15,5dbk = 35KW

Dengan data sebagaimana tersebut di atas dan dengan menggunakan standar CCIR, besarnya daya pancar dapat dihitung sebagai berikut :

• Perhitungan Daya Pancar Pemancar VHF

1 Kw atau 0 dbk ERP pada jarak 20 Km dengan ketinggian antena pemancar 150 meter dapat diperoleh field strength sebesar 63 dbuV/m. Dengan demikian dapat dinyatakan bahwa untuk mendapatkan field strength sebesar 75 dbuV/m pada jarak 20 Km diperlukan ERP sebesar 12 dBk dan dengan menggunakan antena pemancar dengan gain 10 dB, power output pemancar VHF yang diperlukan sebesar 2 dBk atau 1,58 KW

• Perhitungan Daya Pancar Pemancar UHF

1 KW atau 0 dbk ERP pada jarak 20 Km dengan ketinggian antena pemancar 150 meter dapat diperoleh Field Strength sebesar 61 dbuV/m. Dengan demikian dapat dinyatakan bahwa untuk mendapatkan field strength sebesar 19 dbk, dan dengan menggunakan antena pemancar dengan Gain 10 dB, power output pemancar UHF yang diperlukan adalah sebesar 9dbk atau 8 KW.

Dari uraian tersebut di atas dapat disampaikan bahwa untuk mendapatkan kualitas penerimaan gambar dan suara yang baik pada jarak yang sama diperlukan daya pancar yang lebih tinggi apabila menggunakan pemancar UHF daripada menggunakan pemancar VHF.

Gain Antenna

Besarnya gain antena dipengaruhi oleh jumlah dan susunan antena serta frekuensi yang digunakan. Antena pemancar UHF tidak mungkin digunakan untuk pemancar TV VHF dan sebaliknya, karena akan menimbulkan gangguan yang tinggi. Sedangkan antena penerima VHF dapat saja untuk menerima sinyal UHF dan sebaliknya, namun gain antenanya akan sangat mengecil dari yang seharusnya.

Biaya

Penggunaan pemancar UHF membutuhkan biaya yang jauh lebih besar daripada menggunakan pemancar VHF untuk menjangkau daerah yang sama. Hal ini sangat wajar karena untuk menjangkau sasaran tertentu pemancar UHF memerlukan daya yang 5 kali lebih besar daripada daya pemancar VHF.

Kualitas

Kualitas hasil pencaran dari pemancar VHF dibandingkan dengan kualitas hasil pancaran dari pemancar UHF adalah sama asalkan keduanya memenuhi persyaratan dan spesifikasi yang telah ditentukan. Perbedaan yang mungkin terjadi hanya dapat diketahui dengan menggunakan alat ukur.

Banyak orang mengira kalau UHF adalah teknologi baru yang lebih baik, anggapan ini salah. Teknologi dan prinsip yang digunakan pada sistem operasinya sama. Selama masih sedikit pengguna sistem wireless UHF maka salah satu keuntungan menggunakan operasi UHF ini adalah sedikit kemungkinan mengalami gangguan sehingga membuat siaran UHF lebih tajam dan jelas.

UHF di Indonesia

UHF dan VHF biasanya digunakan untuk transmisi sinyal televisi. Di Indonesia sebagian besar stasiun televisi menggunakan gelombang radio UHF, baik stasiun swasta maupun negeri. Sebelumnya TVRI menggunakan pemancar VHF untuk menjangkau daerah di Indonesia. Setelah muncul televisi swasta, dalam hal ini adalah RCTI, maka digunakanlah pemacar UHF agar mampu menjangkau jarak yang lebih luas. Televisi swasta lainnya yang muncul setelah itu pun menggunakan UHF sebagai pemancar karena jangkauan siarannya yang nasional. Seiring majunya industri penyiaran di Indonesia, akhirnya TVRI pun melakukan perubahan frekuensi dari VHF ke UHF, walaupun sampai sekarang masih terdapat beberapa daerah yang menggunakan pemancar VHF.

Hampir semua kanal frekuensi VHF digunakan TVRI mencakup sekitar 80% wilayah Indonesia. Sedangkan pita UHF, rencama frekuensi awal (tahun 90-an) adalah 7 kanal frekuensi di setiap wilayah di Indonesia. Akibat kebijakan Departemen Penerangan tahun 1998 (5 TV swasta nasional baru), akhirnya diberikan 11 kanal frekuensi untuk Ibu Kota Provinsi. Penambahan kanal ini disebut dengan existing.

Dasar perencanaan eksisting pemancar TV siaran ini adalah agar mendapatkan cakupan wilayah layanan yang seluas-luasnya (dapat meliputi beberapa wilayah kabupaten/kodya, bahkan bisa meliputi beberapa provinsi), meningkatkan potensi ekonomi serta jumlah penonton. Namun kondisi existing ini kemudian memunculkan banyak masalah, antara lain:

• Dalam wilayah layanan yang sama, namun lokasi tower berbeda-beda
• Wilayah layanan pemancar TVRI dan TV swasta tumpang tindih.
• Sejumlah TV lokal diberikan izin oleh Pemerintah Daerah, frekuensinya tidak terencana dengan baik

Untuk menanggulangi masalah existing ini, pada tahun 2003 diberlakukan peraturan pembatasan kanal frekuensi UHF TV dan diadakan pengelompokkan kanal UHF. Hal ini menyebakan terjadinya perubahan frekuensi UHF di Indonesia berubah agar tidak terjadi lagi benturan.

Prinsip perencanaan frekuensi TV UHF di Indonesia

• Kanal UHF: Ch. 22-62 (41 kanal)
• Dalam satu wilayah layanan yang sama, untuk TV analog:

1. Tidak bisa adjacent channel (kanal sebelahnya)
2. Hindari selisih kanal 9, image-channel interference
3. Kombinasi kanal genap dan kanal ganjil saja

• Jumlah maksimum teoritis dalam satu wilayah layanan terisolasi adalah 41:2 = 20-21 kanal. Tetapi tidak bisa semuanya digunakan, karena diperlukan untuk mengakomodasi daerah layanan sekitarnya, serta juga untuk jatah gap filler. Gap filler pemancar daya pancar kecil untuk menutup blank spot karena ada halangan (gunung, gedung tinggi, dsb).
• Di ibu kota propinsi, sepanjang memungkinkan, jumlah maksimum, dengan mempertimbangkan 7 kanal untuk jatah daerah sekitar lokasi tersebut, adalah maksimum menjadi 14 kanal(mengambil jatah daerah yg bersebelahan)
• Dari 14 kanal, perlu dipertimbangkan 2 kanal untuk jatah TV digital.
• Catatan: Ch.22-25, di beberapa daerah digunakan penyelenggara selular analog NMT-470 (Mobisel). Perlu dikaji seksama agar tidak interferensi. Hal ini dapat mengurangi jumlah kanal yang dapat digunakan.

Pengelompokkan kanal TV UHF di Indonesia

Pada intinya frekuensi UHF di Indonesia berbeda-beda. Namun, terdapat pengelompokkan yang disesuaikan per daerah di Indonesia, seperti di bawah ini

Channel Group	Ch. UHF	Ch. UHF	Ch. UHF	Ch. UHF	Ch. UHF	Ch. UHF	Ch. UHF
A	22	24	26	28	30	32	34
D	23	25	27	29	31	33	35
B	36	38	40	42	44	46	48
E	37	39	41	43	45	47	49
C	50	52	54	56	58	60	62
F	51	53	55	57	59	61	63

Pengelompokan dasar dalam 6 grup (A,B,C,D,E,F) untuk kebutuhan 7 saluran di tiap wilayah. Untuk memenuhi kebutuhan lebih dari 7 saluran per wilayah dapat mengambil jatah saluran dari wilayah tetangga. Konsekuensi logis jika tidak dapat dilakukan pengulangan saluran frekuensi yang sama, akan mengurangi jatah saluran frekuensi di wilayah tetangga tersebut.

• Sesuai pola dasar (7 kanal utama) – Group kanal

1. Ditentukan wilayah layanan sesuai dengan master plan atau rencana induk TV UHF.
2. Dipilih lokasi pemancar yang sesuai
3. Dihitung ERP pemancar yang tidak menyebabkan melebihi batasan yang ditentukan.

• Di luar pola dasar (7 kanal utama) - Penambahan kanal untuk pemancar berdaya pancar besar

1. Dalam keadaan yang memaksa di satu wilayah siaran dapat ditambah saluran baru di luar 7 (tujuh) saluran yang telah direncanakan.
2. Dengan digunakannya saluran yang direncanakan untuk wilayah lain mengakibatkan berkurangnya jumlah saluran, atau bahkan tidak ada lagi saluran yang bisa digunakan di wilayah tersebut. Hal ini mengandung konsekuensi bahwa jumlah stasiun pemancar baru yang bisa dibangun di daerah tersebut akan berkurang dari 7 saluran yang disediakan, sehingga mungkin perlu dilakukan seleksi atau pertimbangan lain yang lebih luas bagi penyelenggara siaran yang mengajukan usulan baru.

• Contoh pengelompokkan wilayah Jabotabek dan Bandung

Jabotabek : Group D, E, & F (23, 27, 29, 31, 37, 39, 41, 43, 45, 47, 49, 51, 53, 57)

Bandung : Group B & C (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62)

lebih jelas tentang pembagian channel UHF yang ada di Indonesia, bisa dilihat daftar stasiun televisi regional di Indonesia.

Referensi

• Aurora. 2008. Perkembangan Teknologi Komunikasi. Depok: 846.
• Direktorat Kelembagaan Internasional Ditjen Postel-Dephub
• Kamajaya. 2007. Cerdas Belajar Fisika. Grafindo Media Pratama.
• Sinclair, Jim. 2000. Radio Signal Finding. McGraw-Hills.
• Tittel, Ed. 2002. Schaum's Outlines: Computer Networking (Jaringan Komputer).McGraw Hills. Schaum's Outlines: Computer Networking

Pranala Luar

• Master plan frekuensi UHF
• Pemancar Televisi VHF dan UHF