Memahami Thermal Noise: Fenomena Tak Terhindarkan dalam Sistem Komunikasi dan Elektronika
Thermal noise atau biasa dikenal sebagai Johnson-Nyquist noise merupakan jenis gangguan yang umum terjadi pada sistem komunikasi. Gangguan ini dapat disebabkan oleh pergerakan acak elektron dalam suatu konduktor akibat energi panas dari radiasi gelombang elektromagnetik. Dalam artikel ini, kita akan membahas fenomena thermal noise baik dari segi pengertian, faktor-faktor yang dapat mempengaruhi, serta dampaknya pada sistem komunikasi.
Asal Usul Thermal Noise
Konsep thermal noise pertama kali diperkenalkan oleh John Bardeen dan William Shockley pada awal abad ke-20. Mereka menjelaskan bahwa elektron dalam konduktor tidak bergerak dengan pola yang teratur, melainkan bergerak secara acak karena energi thermal. Gerakan acak inilah yang menyebabkan fluktuasi pada tegangan dan arus listrik yang diukur sebagai noise
Pengertian Thermal Noise
Thermal Noise adalah jenis noise (bising) yang muncul karena adanya pergerakan acak elektron dalam suatu konduktor. Pergerakan ini disebabkan oleh energy panas yang dihasilkan oleh radiasi gelombang elektromagnetik. Thermal Noise ini dapat ditemukan pada setiap perangkat elektronik dan media transmisi, dan tidak tergantung pada adanya sinyal atau tidak.
Faktor-Faktor yang Bisa Mempengaruhi Thermal Noise
Thermal noise dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor utama, yaitu:
Temperatur
Suhu berperan besar dalam menentukan intensitas thermal noise. Dimana, semakin tinggi temperature, maka akan semakin banyak pula energi thermal yang tersedia untuk menyebabkan gerakan acak elektron, sehingga meningkatkan noise.
Bandwith Sinyal
Thermal noise dapat diukur dalam rentang frekuensi tertentu. Oleh karena itu, bandwith sinyal yang digunakan dalam pengukuran juga menentukan jumlah noise yang terdeteksi. Semakin lebar bandwith, maka akan semakin besar pula thermal noise yang dihasilkan.
Resistansi Konduktor
Resistansi suatu material juga dapat mempengaruhi level thermal noise. Semakin tinggi resistansi, maka akan semakin besar thermal noise yang dihasilkan. Hal ini karena pergerakan acak elektron lebih mudah terjadi pada konduktor dengan resistansi tinggi.
Dampak Thermal Noise pada Sistem Komunikasi dan Elektronik
Thermal noise memiliki dampak signifikan pada sistem komunikasi, tertama pada receiver (sistem penerima). Berikut beberapa dampaknya:
Noise Figure
Thermal noise dapat mempengaruhi noise figure, yaitu perbandingan antara noise yang dihasilkan perangkat dengan noise pada perangkat ideal. Semakin tinggi noise figure, maka akan semakin buruk kualitas sinyal.
Kualitas Sinyal
Thermal noise dapat mengurangi kualitas sinyal yang diterima sehingga mengakibatkan kesalahan data pada sinyal digital atau distorsi pada sinyal analog.
Pengaruh pada Sirkuit Analog
Dalam sirkuit analog, thermal noise dapat menurunkan rasio sinyal terhadap noise (SNR). Hal ini penting dalam desain amplifier, rado, dan sistem komunikasi, di mana noise dapat menganggu kualitas sinyal yang diterima.
Desain Sensor dan Detektor
Pada sensor suhu tinggi atau dalam detektor sensitivitas tinggi, thermal noise harus diperhitungkan untuk memastikan akurasi pengukuran. Desain yang baik termasuk memilih bahan dengan resistansi rendah atau menggunakan teknik lain untuk mengurangi dampak thermal noise.
Strategi Untuk Mengurangi Thermal Noise
Untuk mengurangi thermal noise, beberapa strategi dapat digunakan diantaranya:
Pendinginan
Salah satu metode untuk mengurangi thermal noise adalah dengan menurunkan suhu sistem. Penggunaan teknik pendinginan seperti cryogenic cooling dapat mengurangi noise, terutama dalam aplikasi seperti detector inframerah dan radio stronomi.
Desain Komponen
Pemilihan bahan dengan resistansi rendah dan desain sirkuit yang efisien dapat membantu meminimlkan thermal noise. Misalnya, penggunaan material superkonduktor yang memiliki resistansi hamper nol dapat mengurangi noise secara signifikan.
Persempit Bandwith
Dengan mengurangi bandwith kita juga akan mengurangi thermal noise. Karena, semakin sempit bandwith, maka akan semakin kecil juga thermal noise yang dihasilkan. Hal ini karena thermal noise berbanding lurus dengan bandwith.
Menggunakan Filter
Filter dapat digunakan untuk mengurangi thermal noise dengan memfilter sinyal yang tidak diinginkan. Filter yang efektif dapat mengurangi spektrum frekuensi yang tidak diinginkan dan meningkatkan kualitas sinyal.
Menggunakan Alat Penguat
Alat penguat dapat meningkatkan kekuatan sinyal tanpa meningkatkan thermal noise. Namun, perlu diingat bahwa alat pengut juga dapat meningkatkan noise, sehingga perlu disesuaikan dengan baik.
Daftar Pustaka
Adiputra, M. (n.d.). Gangguan Transmisi Pada Jaringan. https://terusbelajar.wordpress.com/2009/04/07/gangguan-transmisi-pada-jaringan/
InfoIT. (n.d.). Parameter-parameter Sistem Komunikasi Satelit. https://informasi-dunia-tik.blogspot.com/2012/02/parameter-parameter-sistem-komunikasi.html
Mundasir, T. (n.d.). Macam-macam Gangguan Pada Sistem Komunikasi. https://teukumundasir.wordpress.com/2016/04/20/macam-macam-gangguan-pada-sistem-komunikasi/
Saputra, R. (n.d.). Analisis Thermal Noise Akibat Radiasi Gelombang Elektromagnetik pada Perangkat Telekomunikasi Wireless. Universitas Brawijaya. http://repository.ub.ac.id/id/eprint/144130
YETHA VIONITA SIAGIAN. (n.d.). ANALISIS PARAMETER-PARAMETER YANG MEMPENGARUHI KUALITAS TRANSMISI SIGNAL TO NOISE RATIO (SNR) SERAT OPTIK DI PT.TELKOM, TBK STO JATINEGARA RUAS JATINEGARA - CIKUPA. http://repository.unj.ac.id/2514/1/SKRIPSI YETHA SIAGIAN.pdf
NIM: 23050874011
TE2023A
S1 Teknik Elektro
