Gelombang Radio

---MIFTAHUL ULUM - (XI-TKJ2)---

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). (http://id.wikipedia.org/wiki/Radio,Agustus 25,2010)

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 spektrum elektromagnetik, dan radiasi elektromagnetiknya bergerak dengan cara osilasi elektrik maupun magnetik. (http://id.wikipedia.org/wiki/Radio,Agustus 25,2010)

Sinyal Elektromagnetik

Sinyal elektromagnetik adalah suatu fungsi tehadap waktu, tetapi dapat juga dinyatakan sebagai fungsi terhadap frekuensi; yaitu, sinyal terdiri dari komponen-komponen dengan frekuensi beram.(Stallings, 2007).

Sebuah sinyal elektromagnetik dapat berupa sinyal analog atau digital. Sinyal analog adalah sinyal yang intensitasnya beragam dengan mulus seiring waktu. Dengan kata lain, tidak ada jeda atau diskontinuitas dalam sinyal. Sebuah sinyal digital adalah sinyal yang intensitasnya tetap konstan pada suatu tingkat selama beberapa waktu kemudian berubah ketingkat konstan lain.

Gambar: Bentuk Gelombang Analog dan Digital

Gambar: Contoh Sinyal-sinyal Periodik

Bentuk sinyal paling sederhana adalah sinyal periodik, yaitu pola sinyal yang sama yang berulang sepanjang waktu. Gambar 2.4 menunjukan sebuah contoh sinyal analog periodik (gelombang sinus) dan sinyal digital periodik (gelombang persegi).(Stallings,2007)

Pengertian Polarisasi

Polarisasi adalah arah dari vektor medan listrik.(Onno dkk, 2008). Mengenali polarisasi antena amat berguna dalam sistem komunikasi, khususnya untuk mendapatkan efisiensi maksimum pada transmisi sinyal yang dikeluarkan oleh antena.

Spektrum Elektromagnetik

Spektrum Elektromagnetik adalah wilayah frekuensi dan panjang gelombang. Gelombang elektromagnetik meliputi frekuensi maupun panjang gelombang yang sangat lebar. Bagian spektrum elektromagnetik banyak dikenali oleh manusia adalah cahaya, yang merupakan bagian spektrum elektromagnetik yang terlihat oleh mata. Cahaya berada pada kira-kira frekuensi 7.5*1014 Hz dan 3.8*1014 Hz. (Stallings, 2007).

Radio menggunakan bagian dari spektrum elektromagnetik dimana gelombangnya dapat dibangkitkan dengan memasukkan arus bolak balik ke antena. Hal ini hanya benar pada wilayah 3 Hz sampai 300 GHz. Punggunaan paling populer dari gelombang micro adalah di oven microwave, yang kebetulan menggunakan frekuensi yang sama dengan frekuensi standard wireless yang penulis akan bahas. Spektrum frekuensi ini berada dalam band yang dibuat terbuka untuk penggunaan umum tanpa perlu lisensi. Di Indonesia berdasarkan KEPMEN Nomor 2/2005, penggunaan frekuensi 2.4 GHz dapat dilakukan tanpa perlu lisensi dari pemerintah.

Bandwith

Bandwith adalah ukuran dari sebuah wilayah / lebar / daerah frkuensi. Jika lebar frekuensi yang digunakan oleh sebuah alat adalah 2.40 GHz sampai 2.48 GHz maka bandwith yang digunkan adalah 0.08 GHz. Semakin besar bandwith yang digunakan akan berdampak pada semakin cepat atau besar jumlah data yang dapat dikirimkan didalamnya, dengan ilustrasi semakin lebar tempat yang tersedia di ruang frekuensi, semakin banyak data dapt kita masukkan pada sebuah waktu.(Onno dkk, 2008)

Frekuensi dan Kanal

Pembagian spectrum menjadi potongan-potongan kecil yang terdistribusi pada band sebagai satuan kanal

Gambar: Kanal dan Frekuensi Tengah untuk 802.11b (Onno dkk, 2008)

Perilaku Gelombang Radio

Ada beberapa aturan yang dapat digunakan dalam merencanakan instalasi jaringan nirkabel, yaitu : (Onno dkk, 2008)

• 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.
• 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.
• 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 Fresnel yang dibutuhkan untuk line of sight (LOS) maupun kenyataan bahwa kadang-kadang kita dapat mengatasi wilayah tidak line of sight.

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 gelombangmicrowave, ada dua material utama yang menjadi penyerap, yaitu :

• Metal
  Elektron bergerak beebas di metal dan siap untuk berayun oleh karenanya akan menyerap energy dari gelombang yang lewat.
• 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 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.

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: 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.(Sumber : Onno dkk, 2008)

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: Difraksi melalui celah sempit (Onno dkk,2008)

Prinsip Huygens memberikan sebuah model untuk mengerti prilaku ini. Pada gelombangmicrowave, dimana 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 pojokan penghalang.

Gambar: 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.

Interferensi

Untuk memahami sebuah gelombang, satu tambah satu belum tentu sama dengan dua. Hasilnya kadang-kadang bisa saja menjadi nol.

Gambar: 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 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 menggangu kualitas sinyal.(Onno dkk,2008)

Propagasi

Propagasi adalah rambatan gelombang microwave melalui udara dari antena pemancar ke antena penerima yang jaraknya bisa mencapai ribuan kilometer.(Wibisono dkk,2008)

Line Of Sight

Line of sight adalah jalur transmisi antara transmiter dan receiver.(Onno dkk,2008) Konsep line of sight sangat kompleks jika diterapkan pada gelombang microwave, sebagian besar karakteristik perambatan atau propagasi gelombang elektromagnetik tergantung pada panjang gelombangnya.

Daya

Gelombang elektromagnetik akan membawa energy pada saat tekena panas matahari. Jumlah energy yang di terima pada satu waktu tertentu di sebut daya.(Onno dkk, 2008)