bab ii receiver dan transmitter dibuat dengan prinsip
Post on 03-Dec-2021
0 Views
Preview:
TRANSCRIPT
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Penelitian Terdahulu
Pada penelitian terdahulu, rangkaian receiver dan transmitter
dibuat dengan prinsip kerjanya menggunakan pantulan
gelombang. Penggunaannya, rangkaian transmitter di tempatkan
di luar air dan rangkaian trasnmitter di dalam air. Lampu Led
disertakan pada kedua rangkaian tersebut. Apabila kedua
rangkaian berfungsi, lampu Led akan menyala dan akan
terdengan suara dari transducer.
2.2. Landasan Teori
2.2.1. Gelombang Radio Frekuensi
Radio adalah teknologi yang digunakan untuk
pengiriman sinyal dengan cara modulasi dan radiasi
elektromagnetik (gelombang elektromagnetik). Gelombang
ini melintas dan merambat lewat udara dan bisa juga
merambat lewat ruang angkasa yang hampa udara, karena
gelombang ini tidak memerlukan medium pengangkut (seperti
molekul udara).
Gelombang radio adalah satu bentuk dari radiasi
elektromagnetik, dan terbentuk ketika objek bermuatan listrik
dimodulasi (dinaikkan frekuensinya) pada frekuensi yang
terdapat dalam frekuensi gelombang radio (RF) dalam suatu
6
spektrum elektromagnetik, dan radiasi elektromagnetiknya
bergerak dengan cara osilasi elektrik maupun magnetik.
Berikut ini merupakan beberapa perilaku gelombang
radio yang dapat digunakan dalam merencanakan instalasi
jaringan nirkabel(Onno dkk, 2008), yaitu :
a. Semakin panjang gelombang, semakin jauh
gelombang radio merambat. Untuk daya pancar yang
sama, gelombang dengan panjang gelombang yang
lebih panjang cendrung untuk dapat menjalar lebih
jauh daripada gelombang dengan panjang gelombang
pendek. Efek ini kadang kala terlhat di radio FM, jika
di bandingkan jarak pancar pemancar FM diwilayah
88 MHz dengan wilayah 108 MHz.
b. Semakin panjang gelombang, semakin mudah
gelombang melalui atau mengitari penghalang.
Sebagai contoh, radio FM (88-108 MHz) dapat
menembus bangunan atau berbagai halangan dengan
lebih mudah. Sementara yang gelombangnya lebih
rendah, seperti handphone GSM yang bekerja pada
900 MHz atau 1800 MHz akan lebih sukar untuk
menembus bangunan. Memang efek ini sebagian
karena perbedaan daya pancar yang digunakan di
radio FM dengan GSM, tapi juga sebagian karena
pendeknya panjang gelombang di sinyal GSM.
7
c. Semakin pendek panjang gelombang, semakin banyak
data yang dapat dikirim. Semakin cepat gelombang
berayun atau bergetar, semakin banyak informasi yang
dapat dibawa setiap getaran atau ayunan digunakan
untuk mengirimkan bit digital ’0′ atau ’1′, ‘ya’ atau
‘tidak’. Ada sebuah prinsip yang dapat dilihat di
semua jenis gelombang dan amat sangat berguna
untuk mengerti proses perambatan gelombang radio.
Prinsip tersebut dikenal sebagai Prinsip Huygens,
yang diambil dari nama Christiaan Huygens, seorang
matematikawan, fisikawan dan astronomer Belanda
1629-1695.
“Prinsip Huygens adalah metoda analisis yang
digunakan untuk masalah perambatan atau propagasi
gelombang dibatasan medan jauh (far field). Prinsip
Huygens memahami bahwa setiap titik dalam
gelombang berjalan adalah pusat dari perubahan yang
baru dan sumber dari gelombang yang lain, dan
gelombang berjalan secara umum dapat dilihat sebagai
penjumlahan dari gelombang yang muncul pada media
yang bergerak. Cara pandang perambatan atau
propagasi gelombang yang demikian sangat
membantu dalam memahami berbagai fenomena
gelombang lainnya, seperti difraksi”. Prinsip ini
membantu untuk mengerti difraksi maupun zone
8
Fresnel yang dibutuhkan untuk line of sight (LOS)
maupun kenyataan bahwa kadang-kadang kita dapat
mengatasi wilayah tidak line of sight.
1. Absorsi / Penyerapan
Pada saat gelombang elektromagnetik menabrak
sesuatu material, biasanya gelombang akan menjadi lemah
atau teredam. Banyak daya yang hilang akan sangat
tergantung pada frekuensi yang digunakan dan tentunya
material yang ditabrak. Untuk gelombang microwave, ada
dua material utama yang menjadi penyerap, yaitu :
b) Metal
Elektron bergerak beebas di metal dan siap untuk berayun
oleh karenanya akan menyerap energy dari gelombang
yang lewat.
c) Air
Gelombang microwave akan menyebabkan molekul air
bergetar, yang pada prosesnya akan mengambil sebagian
energi gelombang.
Untuk kepentingan pembuatan jaringan nirkabel
secara praktis, penulis akan melihat metal dan air sebagai
penyerap gelombang yang baik. Lapisan air merupakan
penghalang gelombang microwave, kira-kira sama dengan
tembok pada cahaya. Air mempunyai banyak dampak
yang besar dan dalam banyak kesempatan perubahan
9
cuaca sangat mungkin untuk membuat sambungan
jaringan nirkabel menjadi putus.
Ada material lain yang mempunyai efek yang
lebih kompleks terhadap penyerapan gelombang radio,
yaitu pohon dan kayu. Banyaknya penyerapan sangat
tergantung pada jumlah air yang ada pada material yamg
terkena gelombang microwave.
1. Refleksi / Pantulan
Gelombang radio juga akan terpantul jika
gelombang tersebut bersentuhan dengan material yang cocok
untuk itu. Untuk gelombang radio, sumber tama dari pantulan
adalah metal dan permukaan air. Aturan terjadinya pantulan
cukup sederhana, sudut masuknya gelombang ke permukaan
akan sama dengan sudut sinyal di pantulkan. Dalam
pandangan gelombang radio sebuah terali besi atau
sekumpulan tiang besi yang rapat sama dengan sebuah
permukaan yang padat, selama jarak antar tiang lebih kecil
dari panjang gelombang radio-nya.(Onno dkk, 2008)
Gambar 2.1 Pantulan dari gelombang radio.
Sudut masuk gelombang akan sama dengan sudut
dari pantulan. Seb
menggunakan efek ini untuk mengkonsentrasikan
gelombang radio yang tersebar dipermukaannya menuju
satu tujuan.( Onno dkk, 2008)
2.2.2. Propagasi Gelombang Radio
Propagasi Gelombang Radio merupakan proses
perambatan gelombang radio
pemancar radio hingga sampai pada penerima. Media
perambatan atau biasa juga disebut saluran transmisi
gelombang dapat berupa fisik yaitu sepasang kawat
konduktor, kabel koaksial dan berupa non fisik yaitu
gelombang radio atau sinar laser. Pada Gambar 1
gambaran singkat tentang propagasi gelombang (J, Herman,
1986: 1.4).
10
Pantulan dari gelombang radio.
Sudut masuk gelombang akan sama dengan sudut
dari pantulan. Sebuah bentuk parabolik akan
menggunakan efek ini untuk mengkonsentrasikan
gelombang radio yang tersebar dipermukaannya menuju
satu tujuan.( Onno dkk, 2008)
Propagasi Gelombang Radio
Propagasi Gelombang Radio merupakan proses
perambatan gelombang radio mulai saat dipancarkan dari
pemancar radio hingga sampai pada penerima. Media
perambatan atau biasa juga disebut saluran transmisi
gelombang dapat berupa fisik yaitu sepasang kawat
konduktor, kabel koaksial dan berupa non fisik yaitu
inar laser. Pada Gambar 1 merupakan
gambaran singkat tentang propagasi gelombang (J, Herman,
11
Gambar 2.2 Propagasi Gelombang
Gelombang radio yang terpancar dari pemancar sampai
dapat diterima pada stasiun penerima dapat melalui beberapa
metode, antara lain :
1. Terpantul balik oleh bumi (Ground Waves)
2. Terpantul balik oleh lapisan ion atau ionosfir (Sky
Waves)
3. Secara Langsung (Line of Sight / Surface Wave)
1. Gelombang Bumi (Ground Wave)
Gelombang bumi merupakan gelombag radio yang
perambatannya merupakan hasil pantulan oleh permukaan
bumi. Gelombang permukaan bumi berpolarisasi vertikal,
karena setiap komponen horisontalnya akan dihubung singkat
oleh permukaan bumi. Daerah frekuensi utama gelombang ini
adalah 30 kHz – 3 MHz yaitu band MF dan LF dan
konfigurasi medannya terlihat seperti pada gambar.
Perubahan kadar air mempunyai pengaruh yang besar
terhadap gelombang tanah. Redaman gelombang tanah
12
berbanding lurus terhadap impedansi permukaan tanah.
Impedansi ini merupakan fungsi dari konduktivitas dan
frekuensi. Jika bumi mempunyai konduktivitas yang tinggi,
maka redaman (penyerapan energi gelombang) akan
berkurang. Dengan demikian, propagasi gelombang tanah di
atas air, terutama air garam (air laut) jauh lebih baik dari pada
di tanah kering (berkonduktivitas rendah), seperti padang
pasir. Rugi-rugi (redaman) tanah akan meningkat dengan
cepat dengan semakin besarnya frekuensi. Karena alasan
tersebut, gelombang tanah sangat tidak efektif pada frekuensi
di atas 2 MHz.
Gambar 2.3 Perambatan Gelombang permukaan bumi
Propagasi gelombang radio ini biasa digunakan
untuk komunikasi pantai.
Pemanfaatan gelombang bumi dalam teknik komunikasi,
kuat medan di stasiun penerima akan ditentukan oleh :
1. Daya pancar dari pemancar
2. Karakteristik antena pancar
3. Frekuensi operasinya
4. Pemantulan yang terjadi pada permukaan bumi
13
5. Kondisi meteorologi (suhu, humiditas, cuaca, dll)
6. Karakteristik dari medan penghantar
2. Gelombang Langit (Sky Waves)
Propagasi gelombang radio pada gelombang langit
sangat dipengaruhi oleh kondisi atmosfir di atas permukaan
bumi. Atmosfir di atas bumi terbagi dalam beberapa lapisan,
yaitu ;
a. Troposfir : adalah bagian atmosfir bumi yang membentang
dari permukaan bumi hingga ketinggian sekitar 11 Km.
b. Stratosfir : adalah atmosfir bumi yang berada di ketinggian
sekitar 11 Km s/d 50 Km.
c. Ionosfir : adalah lapisan atmosfir yang berada pada ketinggian
di atas 50 Km dari permukaan bumi. Pada lapisan ionosfir
inilah terdapat gas-gas yang secara terus-menerus terkena sinar
matahari dan membentuk lapisan ion yang dapat memantulkan
gelombang radio.
Ionosfir tersusun dari 3 (tiga) lapisan , mulai dari yang
terbawah yang disebut dengan lapisan D, E dan F. Sedangkan
lapisan F dibagi menjadi dua, yaitu lapisan F1 dan F2 (yang
lebih atas), seperti Gambar 12.
14
Gambar 2.4 Lapisan ionosfir
Untuk lebih jelasnya tentang fenomena masing-masing
lapisan pada ionosfir klik tombol nama-nama lapisan ionosfir.
1) Lapisan D terletak sekitar 40 km – 90 km. Ionisasi
di lapisan D sangat rendah, karena lapisan ini
adalah daerah yang paling jauh dari matahari.
Lapisan ini mampu membiaskan gelombang-
gelombang yang berfrekuensi rendah. Frekuensi-
frekuensi yang tinggi, terus dilewatkan tetapi
mengalami redaman. Setelah matahari terbenam,
lapisan ini segera menghilang karena ion-ionnya
dengan cepat bergabung kembali menjadi molekul-
molekul.
2) Lapisan E terletak sekitar 90 km – 150 km.
Lapisan ini, dikenal juga dengan lapisan Kenelly–
Heaviside, karena orang-orang inilah yang
pertama kali menyebutkan keberadaan lapisan E
15
ini. Setelah matahari terbenam, pada lapisan ini
juga terjadi penggabungan ion-ion menjadi
molekul-molekul, tetapi kecepatan
penggabungannya lebih rendah dibandingkan
dengan lapisan D, dan baru bergabung seluruhnya
pada tengah malam. Lapisan ini mampu
membiaskan gelombang dengan frekuensi lebih
tinggi dari gelombang yang bisa dibiaskan lapisan
D. Dalam praktek, lapisan E mampu membiaskan
gelombang hingga frekuensi 20 MHz.
3) Lapisan F terdapat pada ketinggian sekitar 150 km
– 400 km. Selama siang hari, lapisan F terpecah
menjadi dua, yaitu lapisan F1 dan F2. Level
ionisasi pada lapisan ini sedemikian tinggi dan
berubah dengan cepat se iring dengan pergantian
siang dan malam. Pada siang hari, bagian atmosfir
yang paling dekat dengan matahari mengalami
ionisasi yang paling hebat. Karena atmosfir di
daerah ini sangat renggang, maka penggabungan
kembali ion-ion menjadi molekul terjadi sangat
lambat (setelah terbenam matahari). Karena itu,
lapisan ini terionisasi relatif konstan setiap saat.
Lapisan F bermanfaat sekali untuk transmisi jarak
jauh pada frekuensi tinggi dan mampu
16
membiaskan gelombang pada frekuensi hingga 30
MHz.
3. Propagasi Line of Sight (LOS)
Propagasi gelombang pada frekuensi diatas 30 MHz
memanfaatkan gelombang langsung dan gelombang pantul
oleh permukaan bumi. Pada Gambar 8 berikut ini adalah
gambaran dari propagasi Line of Sight (LOS).
Gambar 2.5 Daerah Freshnel di sekitar lintasan langsung
Pada propagasi LOS terdapat daerah yang harus dan
wajib terhindar dari halangan, daerah itu disebut dengan
daerah fresnel (fresnel zone). Seperti yang ditunjukkan
pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.6 Pemetaan daerah-daerah Freshnel
17
Berdasarkan Gambar 6 dan keterangan di atas, F1
disebut sebagai radius daerah Freshnel pertama, yang
dirumuskan dengan (Aswoyo, 2006: 101) :
2.2.3. Difraksi
Difraksi adalah lenturan yaitu peristiwa pematahan
gelombang oleh celah sempit sebagai penghalang.(Onno
dkk,2008) Difraksi dapat membuat sinyal radio mampu
merambat melalui kelengkungan bumi, melewati horizon dan
merambat dibelakang halangan. Difraksi akan tampak seperti
pembelokan dari gelombang pada saat menabrak sebuah
onjek, hal ini merupakan efek dari sifat gelombang. Jika kita
melihat barisan gelombang yang mungkin saja berupa
gelombang elektromagnetik sebagai sinar yang lurus, akan
susah untuk menerangkan bagaimana caranya mencapai titik-
titik yang tersembunyi dibalik penghalang. Dengan model
barisan gelombang maka fenomena ini menjadi masuk akal.
Gambar 2.7 Difraksi melalui celah sempit (Onno dkk,2008)
Prinsip Huygens memberikan sebuah model untuk
mengerti prilaku ini. Pada gelombang
panjang gelombangnya beberapa centimeter, akan
menampakan efek difraksi saat gelombang menabrak tembok,
puncak gunung, dan berbagai halangan lainnya. Efek ini akan
tampak seperti penghalang akan menyebabkan gelombang
mengubah arahnya dan mengitari sisi atau pojoka
penghalang.
Gambar 2.8 Difraksi Melalui Puncak Gunung (Onno dkk,2008)
Pada dasarnya efek difraksi akan membebani daya,
energy dari gelombang yang terdifraksi akan sangat jauh lebih
kecil dari barisan gelombangnya.
18
Difraksi melalui celah sempit (Onno dkk,2008)
Prinsip Huygens memberikan sebuah model untuk
mengerti prilaku ini. Pada gelombang microwave, dimana
gelombangnya beberapa centimeter, akan
menampakan efek difraksi saat gelombang menabrak tembok,
puncak gunung, dan berbagai halangan lainnya. Efek ini akan
tampak seperti penghalang akan menyebabkan gelombang
mengubah arahnya dan mengitari sisi atau pojokan
Difraksi Melalui Puncak Gunung (Onno dkk,2008)
Pada dasarnya efek difraksi akan membebani daya,
energy dari gelombang yang terdifraksi akan sangat jauh lebih
kecil dari barisan gelombangnya.
2.2.4. Interferensi
Untuk memahami sebuah
satu belum tentu sama dengan dua. Hasilnya kadang
kadang bisa saja menjadi nol.
Gambar 2.9
Untuk pemahaman dari gambar diatas, bayangkan
jika kita menggambar dua (2)
menjumlahkan amplitudanya. Pada saat puncak bertemu
dengan puncak, maka kita akan memperoleh hasil yang
maksimum (1+1=2). Hal ini disebut interferensi
konstruktif. Akan tetapi jika puncak bertemu dengan
lembah, maka hasil yang diperoleh
dari sinyal ((1+(-)1=0). Hal ini disebut interferensi
destruktif.
Dalam teknologi jaringan nirkabel, istilah
interferensi biasanya digunakan untuk hal yang lebih luas,
untuk gangguan dari sumber radio frekuensi seprti dari
kanal tetangga. Jadi interferensi dalam jaringan nirkabel
adalah sebuah gangguan yang dapat mengganggu kualitas
sinyal.(Onno dkk, 2008)
19
Untuk memahami sebuah gelombang, satu tambah
satu belum tentu sama dengan dua. Hasilnya kadang-
kadang bisa saja menjadi nol.
Gambar 2.9 Interferensi Konstruktif dan Destruktif
(Onno dkk,2008)
Untuk pemahaman dari gambar diatas, bayangkan
jika kita menggambar dua (2) gelombang sinus dan
menjumlahkan amplitudanya. Pada saat puncak bertemu
dengan puncak, maka kita akan memperoleh hasil yang
maksimum (1+1=2). Hal ini disebut interferensi
konstruktif. Akan tetapi jika puncak bertemu dengan
lembah, maka hasil yang diperoleh adalah penghilangan
)1=0). Hal ini disebut interferensi
Dalam teknologi jaringan nirkabel, istilah
interferensi biasanya digunakan untuk hal yang lebih luas,
untuk gangguan dari sumber radio frekuensi seprti dari
Jadi interferensi dalam jaringan nirkabel
adalah sebuah gangguan yang dapat mengganggu kualitas
sinyal.(Onno dkk, 2008)
top related