Derau (bahasa Inggris:noise) adalah suatu sinyal gangguan yang bersifatakustik (suara), elektris, maupun elektronis yang hadir dalam suatusistem (rangkaian listrik/elektronika) dalam bentuk gangguan yang bukan merupakansinyal yang diinginkan.
Sumber derau dapat dikelompokkan dalam tiga kategori:
- Sumber derauintrinsik yang muncul darifluktuasi acak di dalam suatusistem fisik sepertithermal danshot noise.
- Sumber derau buatan manusia sepertimotor,sakelar,elektronika digital.
- Derau karena gangguan alamiah sepertipetir danbintik matahari.
Derau bisa pula berkaitan dengan bunyi dan gangguan suara. Secara kelistrikan, derau ditakrifkan sebagaitenagaelektris yang tidak diinginkan. Misalnya, dalam rekaman suara, ada tenaga berlistrik yang tidak dikehendaki berkisar antara 0 – 15 kHz, akan mencampur dan mengganggumusik, yang selanjutnya disebut sebagai derau.
Derau dan noise sebenarnya berbeda derau biasanya gangguan dari satu atau beberapa sinyal frekuensi dan frekuensinya rendah, noise merupakan gangguan sinyal frekuensi yang sangat kompleks dan acak pada jalur frekuensinya lebih tinggi dari frekuensi derau.
- Correlated noise: Hubungan antarasinyal dan derau masuk dalam kategori ini. Karena itu,correlated noise hanya muncul saat ada sinyal.
- Uncorrelated noise: Derau yang dapat muncul kapan pun, saat terdapat sinyal maupun tidak ada sinyal.Uncorrelated noise muncul tanpa memperhatikan adanya sinyal atau tidak. Derau dalam kategori ini dapat dibagi lagi menjadi dua kategori umum, yaitu:
- External Noise: Derau ini dihasilkan dari luar alat ataurangkaian. Derau tidak disebabkan olehkomponen alat dalamsistem komunikasi tersebut. Ada 3 sumber utamaexternal noise:
- Atmospheric noise: Gangguan elektris yang terjadi secara alami, disebabkan oleh hal–hal yang berkaitan denganatmosfer bumi.Atmospheric noise biasanya disebut jugastatic electricity. Derau jenis ini bersumber dari kondisi elektris yang bersifat alami, sepertikilat danhalilintar.Static electricity berbentukimpuls yang menyebar ke dalam energi sepanjang lebarfrekuensi
- Extraterrestrial noise: Derau ini terdiri dari sinyal elektris yang dihasilkan dari luar atmosfer bumi. Terkadang disebut jugadeep-space noise.Extraterrestrial noise bisa disebabkan olehBima Sakti,galaksi lain, danmatahari. Derau ini dibagi menjadi 2 kategori, yaitusolar dancosmic noise:
- Solar noise:Solar noise dihasilkan langsung dari panas matahari. Ada dua bagiansolar noise, yaitu saat kondisi di mana intensitasradiasi terjadi malar dan tinggi, gangguan muncul karena kegiatansun-spot (bintik matahari) dansolar flare-ups (suar matahari). Besar gangguan yang jarang terjadi ini (bersifat sporadis) bergantung pada kegiatansun-spot mengikuti pola perputaran yang berulang setiap 11 tahun.
- Cosmic noise:Cosmic noise disalurkan secara sinambung di sepanjang galaksi. Intensitas derau ini cenderung kecil karena sumber derau galaksi terletak lebih jauh dari matahari.Cosmic noise sering juga disebutblack-body noise dan disalurkan secara merata di seluruhangkasa.
- Man-made noise: Secara sederhana diartikan sebagai derau yang dihasilkan manusia. Sumber utama dari derau ini adalah mekanismespark-producing, sepertikomutator dalammotor listrik,sistem pembakarankendaraan bermotor,alternator, dan kegiatan peralihan alat oleh manusia (switching equipment). Misalnya, setiap saat di rumah, penghuni sering mematikan dan menyalakan lampu melaluisakelar, otomatisaruslistrik dapat tiba-tiba muncul atau terhenti.Tegangan dan arus listrik berubah secara mendadak, perubahan ini memuatkan lebar frekuensi cukup besar. Beberapa frekuensi itu memancar/menyebar dari sakelar atau listrik rumah, yang bertindak sebagai penghantar miniatur danantena.
Termasuk derau karena kegiatan manusia ini disebut jugaimpulse noise, karena bersumber dari kegiatan nyala/mati yang bersifat mendadak.Spektrum derau cenderung besar dan lebar, frekuensinya bisa sampai 10 MHz. Derau jenis ini lebih sering terjadi pada daerahperkotaan dan areaindustri yang padat penduduknya, karena itu disebut jugaindustrial noise.
- Internal noise:Internal noise juga menjadi faktor yang penting dalamsistem komunikasi.Internal noise adalah gangguan elektris yang dihasilkan alat ataurangkaian. Derau ini berasal dari komponen alat dalam sistem komunikasi bersangkutan. Ada 3 jenis utama derau yang dihasilkan secara internal, yaitu:
- Thermal noise: Thermal noise berhubungan dengan perpindahanelektron yang cepat dan acak dalam alatkonduktor akibatdigitasi thermal.
Perpindahan yang bersifat acak atau random ini pertama kali ditemukan oleh ahli tumbuh-tumbuhan,Robert Brown, yang mengamati perpindahanpartikel alami dalam penyerbukan biji padi.
Perpindahan acak elektron pertama kali dikenal tahun 1927 olehJB. Johnson diBell Telephone Laboratories. Johnson membuktikan bahwa kekuatanthermal noise proporsional denganlebar pita dan suhu mutlak.
Secara matematis, kekuatan derau adalah:
· N = Kekuatan derau (noise power)
· K = Tetapan keberimbangan Boltzmann (Boltzmann’s proportionality constant) (1.38 × 10−23 joules per Kelvin)
· T = Suhu mutlak (absolute temperature)
· B = Lebar pita (bandwidth)
Shot noise: Derau jenis ini muncul karena penyampaian sinyal yang tidak beraturan pada keluaran alat elektronik yang digunakan, seperti padatransistor dua kutub. Pada alat elektronik, jumlahpartikel pembawa energi (elektron) yang terbatas menghasilkanfluktuasi pada arus listrikkonduktor.Shot noise juga bisa terjadi pada alatoptik, akibat keterbatasanfoton pada alat optik. Padashot noise, penyampaian sinyal tidak bergerak secara kontinu dan beraturan, tetapi bergerak berdasarkan garis edar yang acak. Karena itu, gangguan yang dihasilkan acak dan berlapis pada sinyal yang ada. Ketikashot noise semakin kuat, suara yang ditimbulkan derau ini mirip dengan butirlogam yang jatuh di atas gentengtimah.
Shot noise tidak berlaku padakawat logam, karena hubungan antar elektron pada kawat logam dapat menghilangkan fluktuasi acak.
Shot noise disebut jugatransistor noise dan saling melengkapi denganthermal noise.
Penelitianshot noise pertama kali dilakukan padakutub positif dankutub negatif tabung pesawat hampa udara (vacuum-tube amplifier) dan dideskripsikan secara matematis olehW. Schottky tahun 1918.Transit-time noise: Arus sinyal yang dibawa melintasi sistem masukan dan keluaran pada alat elektronik, (misalnya dari penyampai (emitter) ke pengumpul (collector) padatransistor) menghasilkan derau yang tidak beraturan dan bervariasi. Inilah yang disebut dengantransit-time noise. Derau ini terjadi padafrekuensi tinggi ketika sinyal bergerak melintasisemikonduktor dan membutuhkan waktu yang cukup banyak untuk satu perputaran sinyal.
Transit-time noise pada transistor ditentukan olehmobilitas data yang dibawa,prasikap tegangan, dankonstruksi transistor. Jika perjalanan data tertunda dengan frekuensi yang tinggi saat perlintasan semikonduktor, derau akan lebih banyak dibandingkan dengan sinyal aslinya.Derau dapat memberikanefek gangguan pada sistem komunikasi dalam 3 area:
- Derau menyebabkan pendengar tidak mengerti dengan sinyal asli yang disampaikan atau bahkan tidak mengerti dengan seluruh sinyal
- Derau dapat menyebabkan kegagalan dalam sistem penerimaan sinyal
- Derau juga mengakibatkan sistem yang tidak efisien
Tujuan sistem komunikasi adalah untuk mengirimkan data sebanyak mungkin sesuai dengan waktu yang direncanakan, dengan menggunakan cukuplebar pita,daya, dansaluran yang tersedia. Jika derau memberi efek gangguan pada sistem, baik karena kesalahan pada sistem penerimaan sinyal maupun kegagalan sistem (malafungsi), perancang dan pengguna sistem harus mengganti sistem tersebut. Untuk mengatasi derau ini diperlukan penapis untuk mengurangi gangguan derau supaya sinyal yang dikirim tidak tertekan oleh derau. Namun, apa pun cara yang digunakan, sistem komunikasi menjadi tidak efisien karena membuang banyak waktu dan tenaga untuk mengatasi derau.
