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)