laboratorium dasar transmisi - · pdf filebesaran terlambat (retarded value) 2. ... vektor...

LABORATORIUM DASAR TRANSMISI FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS TELKOM

LABORATORIUM DASAR TRANSMISI

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS TELKOM

BANDUNG

2015


UNIVERSITAS TELKOM

2 Modul Praktikum Elektromagnetika 2015

SAP ELEKTROMAGNETIKA II

Mata Kuliah : Elektromagnetika II

Kode Mata Kuliah : TTG3C3

Program Studi : S1 TT

SKS : 3

Semester : 5

Minggu Pertemuan Materi

Kompetensi Referensi Topik Sub Topik

1

1

Persamaan Maxwell

untuk Medan Dinamis

1. Konsep dan Arti Fisis tentang Empat Persamaan Maxwell

1. Mahasiswa menguasai konsep dan arti fisis tentang Empat Persamaan Maxwell serta konsep Retarded Value

[HYATT ’01] CH. 10 [ISKANDER ’92] CH. 2.12 s.d 2.14

2

2. Konsep Nilai Besaran Terlambat (Retarded Value)

2. Mahasiswa mendapatkan gambaran tentang penerapan konsep tentang Empat Persamaan Maxwell serta konsep Retarded Value, khususnya dalam bidang Telekomunikasi

2 3 Propagasi

Gelombang Datar

3. Penurunan Persamaan Helmholtz dari Persamaan Maxwell

1. Mahasiswa menguasai penurunan Pers. Helmholtz dari Persamaan Maxwell

[HYATT ’01] CH. 11.1 – 11.5


UNIVERSITAS TELKOM


4. Perambatan Gelombang pada Berbagai Medium (Dielektrik Merugi)

2. Mahasiswa dapat melakukan analisis pada peristiwa perambatan pada Berbagai Medium (Dielektrik Merugi, Dielektrik Sempurna, Vakum, Konduktor : Efek Kulit) dengan Parameter Primer dan Parameter Sekundernya

[ISKANDER ’92] CH. 3.11 s.d 3.12

5. Dielektrik Sempurna, Vakum, Konduktor : Efek Kulit, dengan Parameter Primer dan Parameter Sekundernya

4

6. Vektor Poynting dan Analisis Daya

3. Mahasiswa menguasai analisis Vektor Poynting dan Analisis Daya pada perambatan gelombang, serta Polarisasi Gelombang

7. Polarisasi Gelombang

3

5

8. Pantulan gelombang sudut datang nol

1. Mahasiswa menguasai analisis peristiwa pantulan gelombang sudut datang nol

[HYATT ’01] CH. 12.1 – 12.2 [ISKANDER ’92] CH. 5 & CH. 6

6

9. Konservasi Daya dalam Pantulan

2. Mahasiswa menguasai analisis Konservasi Daya dalam Pantulan, Standing Wave Ratio dan Impedansi Input


UNIVERSITAS TELKOM


10. Standing Wave Radio dan Impedansi Input

4

7

11. Matching Gelombang

1. Mahasiswa menguasai analisis permasalahan Matching Gelombang

[HYATT ’01] CH. 12.3 [ISKANDER ’92] CH. 5

8

12. Radome (med1|med2|med1 - med1|med2|med3)

2. Mahasiswa dapat melakukan analisis dan desain Radome (med1|med2|med1 -med1|med2|med3)

5

9

13. Perambatan GEM pada arah sembarang

1. Mahasiswa menguasai analisis perambatan GEM arah sembarang

[HYATT ’01] CH. 12.4-12.6 [ISKANDER ’92] CH. 6

10

14. Pantulan Sudut-Datang Tak-Nol dan Nol : Gelombang Berdiri

2. Mahasiswa menguasai analisis Pantulan Sudut-Datang Tak-Nol dan Nol (Hukum Snell): Gelombang Berdiri

6

11 Saluran

Transmisi

15. Model dan Persamaan Saluran Transmisi

1. Mahasiswa dapat menurunkan Persamaan Model Inkremental Saluran Transmisi

[HYATT ’01] CH. 13.1 – 13.3 [ISKANDER ’92] CH. 7 16. Macam-macam

Saluran Transmisi dengan Parameter Primer dan Sekundernya, Saluran Distortionless dan Lossless

2. Mahasiswa menguasai perbedaan bermacam-macam Saluran Transmisi dengan Parameter Primer dan Sekundernya, Saluran Distortionless dan Lossless

12 17. Kasus 1 : Saluran Tak-merugi Beban Sesuai (V, I, P)

3. Mahasiswa dapat melakukan analisis (V, I, P) berbagai


UNIVERSITAS TELKOM


18. Kasus 2 : Saluran Tak-merugi Beban Tak-Sesuai (V, I, P)

kasus Saluran Transmisi: Saluran Tak-merugi Beban Sesuai , Saluran Tak-merugi Beban Tak-Sesuai, Impedansi input dan VSWR, Saluran Istimewa (λ/2, λ/4, ZL = 0, ZL = ∞), dan Saluran Merugi

19. Impedansi Input dan VSWR

20. Kasus 3 : Saluran-saluran Istimewa (λ/2, λ/4, ZL=0,

ZL=∞) 21. Kasus 4 : Persoalan Saluran Merugi

7

13

22. Penyesuaian Impedansi dengan Transformator 1/4 panjang gelombang

1. Mahasiswa menguasai analisis dan desain Penyesuaian Impedansi dengan Transformator ¼ l serta stub-tunggal


23. Konsep lebar-pita Frekuensi untuk Sistem Saluran Transmisi

14

24. Penyesuaian Impedansi dengan Stub-Ganda dengan Smith chart

2. Mahasiswa menguasai Konsep lebar-pita frekuensi pada sistem saluran transmisi

8

15

25. Smith-Chart : Pembuatan dan Penggunaan

1. Mahasiswa mendapatkan gambaran tentang pembuatan Smith-Chart

[HYATT ’01] CH. 13.4 – 13.5 [ISKANDER ’92] CH. 7

16

26. Penyesuaian Impedansi dengan Stub-ganda dengan Smith Chart

2. Mahasiswa dapat menggunakan Smith Chart untuk penyesuaian impedansi dengan Transformator ½λ, Stub Tunggal, dan Stub Ganda.


UNIVERSITAS TELKOM


9

17

Bumbung Gelombang

27. Bumbung Gelombang Persegi (BGP)

1. Mahasiswa memahami analisis Medan Elektromagnetik dalam BGP

[HYATT ’01] CH. 14.1 & 14.4

28. Analissis Medan Elektromagnetik dalam (BGP)

2. Mahasiswa menguasai karakteristik Gelombang Mode TMmn beserta Parameter Primer dan Sekundernya pada BGP

18

29. Gelombang Mode TMmn, Parameter Primer dan Sekunder

10

19

30. Gelombang Mode Temn, Parameter Primer dan Sekunder

1. Mahasiswa menguasai karakteristik Gelombang Mode TEmn beserta Parameter Primer dan Sekundernya pada BGP

[HYATT ’01] CH. 14.1 & 14.4

31. Tinjauan Daya dan Rugi-rugi

2. Mahasiswa menguasai analisis Daya dan Rugi-rugi pada BGP

20

32. Rongga Resonator

3. Mahasiswa menguasai analisis medan Elektromagnetik pada Rongga Resonator Persegi


UNIVERSITAS TELKOM


11

21

33. Bumbung Gelombang Sirkular (BGS)

1. Mahasiswa menguasai karakteristik Gelombang Elektromagnetik Mode TMnl dan TEnl, Parameter Primer dan Sekundernya pada BGS

[RAMO’65] CH. 3.26 & CH. 7.16

34. Analisa Medan Elektromagnetik dalam BGS

2. Mahasiswa memahami analisis Gelombang Elektromagnetik pada Serat Optik

22

35. Gelombang Mode TMnl dan Tenl, Parameter Primer dan Sekunder

36. Pengenalan Serat Optik

12

23

Radiasi Gelombang

37. Analisa Medan Radiasi Filamen Pendek, Diagram Arah

1. Mahasiswa memahami konsep analisis Medan Radiasi GEM oleh Filamen Pendek


24

38. Aproksimasi untuk Medan Jauh, Daya Pancar, Tahanan Pancar

2. Mahasiswa menguasai karakteristik radiasi gelombang pada aproksimasi Medan Jauh: Diaram Arah, Daya Pancar, Tahanan Pancar

13 25

39. Dipole Pendek 1. Mahasiswa menguasai konsep karakteristik medan jauh dari radiasi gelombang oleh: Dipole Pendek, Dipole ½ l, dan Monopole


40. Dipole 1/2 lambda


UNIVERSITAS TELKOM


26 41. Monopole

14

27

Aplikasi Lain

Persamaan Maxwell

42. Penurunan Teori Rangkaian Elektrik Frekuensi Tinggi

1. Mahasiswa memahami penurunan Teori Rangkaian Elektrik Frekuensi Tinggi berdasarkan Hukum Maxwell

[HYATT ’81] CH. 13.3 & CH. 13.2

28

43. Rongga Resonator Koaksial

2. Mahasiswa menguasai karakteristik medan elelektromagnetik pada Rongga Resonator Koaksial

Referensi :

[1] William H. Hayt, Jr.John A Buck, Engineering Electromagnetics 6th Edition. McGraw-Hill

Companies, 2001

[2] Magdy F. Iskander, Electromagnetics Fields and Waves, Prentice Hall International. 1992

[3] Stuart M, Wentworth, Fundamental of Electromagnetics with Engineering Applications,

John Wilet & Sons, inc.2005


UNIVERSITAS TELKOM


PERATURAN PRAKTIKUM

Kelengkapan Praktikum

Dalam pelaksanaan praktikum, praktikan diwajibkan memakai seragam kuliah

sesuai dengan peraturan Telkom University (No Jeans) dan berkaos kaki.

Praktikan wajib membawa kartu praktikum yang telah ditempel foto, dicap saat

pengumpulan TP pertama.

Tugas Pendahuluan

TP tidak bersifat wajib dan dikerjakan secara perseorangan

Seluruh TP dikumpulkan secara bersamaan pada waktu yang telah ditentukan

(Senin, 07.00-09.00).

Pengumpulan TP boleh diwakilkan.

Praktikan yang tidak mengumpulkan TP berhak mengikuti kegiatan praktikum

dengan nilai TP=0.

TP ditulis tangan dan dikerjakan pada buku praktikum yang sudah ditentukan

sebelumnya.

Buku TP berukuran A5, 25 Lembar, Sampul Koran, Cover HVS berwarna hijau

dengan template yang sudah ditentukan.

Kartu praktikum ditempel dihalaman depan buku praktikum.

Soal TP WAJIB dikerjakan semua jika tidak, maka nilai TP=0

Aturan pengerjaan TP sesuai dengan modul yang dipraktikumkan.

Keterlambatan pengumpulan TP maksimal 20 menit. Untuk keterlambatan 10

menit pertama mendapat potongan nilai 20%, untuk keterlambatan 10 menit

kedua mendapat potongan nilai 40%.

Kehadiran

Praktikan datang 10 menit sebelum praktikum dimulai.

Keterlambatan lebih dari 20 menit, DILARANG MENGIKUTI

PRAKTIKUM dan tidak ada praktikum susulan bagi yang terlambat.

Jika praktikan hadir dengan tidak melengkapi kartu berfoto maka praktikan diberi

waktu meninggalkan ruangan untuk melengkapinya

Praktikan diharuskan mengikuti semua modul praktikum.

Apabila tanpa kejelasan dimana praktikan tidak menghadiri salah satu atau lebih

kegiatan praktikum, maka praktikan dinyatakan tidak lulus.

Tes awal

Tes awal dilaksanakan pada saat sebelum praktikum.

Tes awal bersifat lisan

Tes awal berlangsung selama 15-20 menit dan bersifat close book.


UNIVERSITAS TELKOM


Pelaksanaan Praktikum

Shift I : 06.30 – 09.00

Shift II : 09.30 – 12.00

Shft III : 12.30 – 15.00

Shift IV: 15.30 – 18.00

Tukar Jadwal

Tukar jadwal dilakukan paling lambat satu hari sebelum pelaksanaan praktikum.

Tukar jadwal hanya bisa dilakukan sesama praktikan dengan modul yang sama

dalam 1 periode praktikum.

Form tukar jadwal harus ditanda tangani oleh Asisten Laboratorium.

Penilaian Praktikum

Persentase penilaian praktikum :

TP : 20%

Tes Awal : 15%

Praktikum : 30%

Jurnal : 35%

Syarat Kelulusan

Praktikan wajib mengikuti semua modul

Nilai rata-rata praktikum ≥ 65

Bandung, 31 Agustus 2015

Koordinator Asisten

Muhammad Reza

1101120206

Ketua Divisi Praktikum

Intan Rizkyani Sarah

1101120089

Mengetahui,

Pembina Lab Dasar Transmisi

Saleh Dwi Mardiyanto, S.T., M.T.

NIP 07730365-4


UNIVERSITAS TELKOM


TIM PRAKTIKUM

LABORATORIUM DASAR TRANSMISI

Pembina : Saleh Dwi Mardiyanto, S.T., M.T.

Koordinator Asisten : Muhammad Reza

Kepala Sekolah : Muhammad Faikar Widjanarko

Divisi Administrasi : Benedicta Donna Privera Loudoe

Tara Damayanti

Divisi Praktikum : Intan Rizkyani Sarah

Arfan Husni Rahmanto

Viona Apryaleva

Divisi Alat : Muhammad Faikar Widjanarko

Muhammad Reza

Rafly Sidiq Affyanto

Asisten Praktikum : Arfan Husni Rahmanto

Benedicta Donna Privera Loudoe

Intan Rizkyani Sarah

Muhammad Faikar Widjanarko

Muhammad Reza

Rafly Sidiq Affyanto

Tara Damayanti

Viona Apryaleva

Asisten Riset : Intan Rizkyani Sarah

Muhammad Faikar Widjanarko

Muhammad Reza


UNIVERSITAS TELKOM


yH

MODUL I

POLARISASI MEDAN RADIASI, TRANSMISI DAN

REFLEKSI GELOMBANG

I. TUJUAN PRAKTIKUM

1. Memahami prinsip kerja probe medan-E.

2. Mengamati dan mampu menganalisa polarisasi medan yang teradiasi.

3. Mengetahui dan memahami prinsip polarisasi gelombang.

4. Mengamati jarak terjadinya kejadian interferensi gelombang (transmisi dan

refleksi).

5. Mengetahui hubungan SWR dengan faktor refleksi || dan transmisi |T|

II. TEORI DASAR

Gelombang elektromagnetik terdiri dari komponen gelombang elektrik dan

gelombang magnetik yang saling tegak lurus dalam arah perambatan gelombangnya.

Gambar 1.1. Gelombang ELektromagnetik

Sebagai penangkap gelombang elektromagnetik, digunakan Probe medan-E

yang pada dasarnya merupakan sebuah antena horn dan sebuah detektor dioda.

Antena horn berfungsi sebagai penyedia tegangan RF (URF) yang besarnya

sebanding dengan kuat medan elektrik yang akan dicari. Yang ditangkap oleh probe

medan-E adalah gelombang medan elektrik (E) sehingga didapat informasi berupa

xE

Arah propagasi GEM


UNIVERSITAS TELKOM


daya terima probe medan-E dan juga dapat diamati SWR-nya (penjelasan SWR di

halaman berikutnya). Untuk menghilangkan pengaruh frekuensi yang sangat besar

akibat adanya pengaruh kapasitansi dari antena horn serta rangkaian lainnya, maka

antena horn harus di damp dengan bahan resistif yang sesuai.

Kuat medan elektrik dari sebuah medan elektromagnetik (medan gelombang

mikro) dapat ditentukan dengan cara meletakkan probe medan-E pada posisi yang

berbeda terhadap antena horn.

Gambar 1.2 Prinsip probe medan E

Besarnya level tegangan UREC sebanding dengan amplitudo kuat medan

elektrik E di mana probe medan-E ditempatkan. Jika kuat medan tersebut cukup kecil

maka UREC akan sebanding dengan kuadrat dari amplitudo kuat medan elektriknya.

2ˆ.EKEREC

Urec = daya yang terekam di antenna

dengan: 20

^

4 R

qE

dan K = Konstanta (m2/V)


UNIVERSITAS TELKOM


Medan gelombang uniform yang berjalan dari arah–z mempunyai persamaan (lihat

Gambar. 1 ) :

Keterangan :

xoE : Amplitido medan (Volt)

α : Konstanta redaman (Neper/meter)

β : Konstanta Fasa (radian/meter)

: Impedansi intrinsik

xa

: bergetar ke sumbu x

ya

: bergetar ke sumbu y

z : merambat ke sumbu z

SIFAT PROPAGASI GELOMBANG DI BERBAGAI BAHAN

Suatu medium propagasi mempunyai ciri dasar yang membedakan dengan

medium lain. Ciri dasar tersebut dapat kita kelompokkan dalam parameter primer,

yaitu :

a. σ (Konduktivitas), sifat bahan berdasarkan sifatnya sebagai penghantar.

b. μ (Permeabilitas), sifat bahan berdasarkan kemagnetannya.

c. ε (Permitivitas), sifat bahan berdasarkan kelistrikannya.

Dari parameter primer tersebut, juga dapat ditentukan parameter sekundernya,

yaitu :

a. γ (Konstanta propagasi)

b. η (Impedansi Intrinsik)

x

z

xo aωt-βzeEtzE

cos,

y

zxo aωt-βzeE

tzH

cos,


UNIVERSITAS TELKOM


Tabel 1. Parameter di berbagai medium

Parameter Medium

Vakum

Dielektrik sempurna

Dielektrik merugi Konduktor yang baik

Primer

σ 0 0 ≠ 0 ∞

μ μ0 μ0.μr μ0.μr μ0.μr

ε ε0 ε0.εr ε0.εr ε0.εr

μr 1 ≥ 1 ≥ 1 ≥ 1

εr 1 ≥ 1 ≥ 1 ≥ 1

Sekunder

γ jβ 𝑗

𝜔

𝑐 √ μr εr

𝑗𝜔 √με√1 − j tan θ

1

𝛿 + 𝑗

1

𝛿

η 120π 120𝜋 √μr

εr

√μ

ε

1

√1 − j tan θ

√2

σδ e

jπ

4

α 0 0 Re(γ) β

tan θ 0 0 ≠ 0 ∞

Contoh

udara Mika, nilon, kertas, karet

Air laut Emas, perak , tembaga, aluminium

Catatan : μ0 = 4π x 10-7 Henry/meter

ε0 = 8,85 x 10-12 Farad/meter

POLARISASI MEDAN RADIASI

Medan gelombang mikro merupakan medan elektromagnetik yang terdiri atas

medan elektrik E dan medan magnetik H yang secara umum berubah terhadap posisi

dan waktu.


UNIVERSITAS TELKOM


E1

E2

)2cos()(^

xxx ftEtE

)2cos()(^

yyy ftEtE

)2cos()(^

zzz ftEtE

Polarisasi adalah arah orientasi gelombang elektro-magnetik (horisontal atau

vertikal) yang relatif terhadap bidang referensi.

Macam-macam polarisasi:

1. Polarisasi Linier

Polarisasi dimana terdapat perbedaan fasa antara dua gelombang dengan

amplitude bisa sama atau berbeda.

Syarat : 1. yxEE atau yx

EE

2. (φy – φx) =0, ± π

x

y

Contoh gelombang polarisasi vertical : Pemancar FM

Contoh gelombang polarisasi horizontal : Pemancar TV

dstnn

...,2,1,0


UNIVERSITAS TELKOM


E1

E2

E1

E2

2. Polarisasi sirkular

Polarisasi dimana terdapat perbedaan fasa antara dua gelombang

dengan amplitude yang sama.

Syarat : 1. 1Ey

Ex

2. (φy – φx) = ± 𝜋

2 , ±

3𝜋

2 , …

X X

y y

Sirkular Putar Sirkular Putar

Kanan Kiri

Contoh Gelombang Polarisasi Sirkular :

Pada sistem komunikasi seluler misalnya pada pemancaran gelombang

radio.

x

E3

E4

x

E3

E4


UNIVERSITAS TELKOM


x

E1

E2

E1

E2

E2

E1

E1

Ēx = Ēxo cos (ωt – βz) Ēy = Ēyo cos (ωt – βz + δ)

Ē = Ēx âx + Ēy ây

3. Polarisasi Eliptik

Polarisasi dimana terdapat perbedaan fasa antara kedua gelombang

dengan amplitudo yang berbeda.

Syarat : 1. sembarangEy

Ex

2. (φy – φx) = sembarang

X X

Y Y

Eliptic Putar Kanan Eliptic Putar Kiri

Pembangkitan Polarisasi sehingga didapat persamaan polarisasi :

dengan

dan

E3

E4

E3

E4

x x

E2


UNIVERSITAS TELKOM


PLF = sin 2𝛗

2

POLARIZATION LOSS FACTOR (PLF)

Jika Polarisasi yang diterima oleh probe medan-E tidak sama dengan polarisasi

gelombang datang, ketidaksamaan ini disebut ketidaksesuaian polarisasi (polarization

mismatch).

Perbedaan polarisasi tersebut membentuk beda sudut sebesar φ, sehingga daya

terima probe medan-E akan mengalami penurunan yang dinyatakan dengan PLF

Untuk polarisasi medan linear vertikal didapat :

PLF = cos2 φ

Untuk polarisasi medan linear horizontal didapat :

Jika gelombang datang memiliki polarisasi yang sesuai dengan polarisasi probe

medan-e maka PLF akan sama dengan 1 sehingga didapat daya maksimum. Lalu kapan

didapat daya minimum ? (lakukan percobaan).

SWR

Gelombang berdiri dihasilkan oleh superposisi antara gelombang datang (arah +z)

dan gelombang pantul (arah –z). Pada saat gelombang elektromagnetik mengenai probe

medan-E sebagian gelombang dipantulkan dan sebagian lagi diteruskan. SWR (Standing

Wave Ratio) yaitu derajat terbaginya gelombang menjadi gelombang berjalan dan

gelombang berdiri dinyatakan dengan perbandingan harga maksimum terhadap harga

minimum gelombang yang bersangkutan. Dengan mengasumsikan bahwa gelombang

dalam arah –z (gelombang pantul) akan bertemu dengan gelombang berarah +z

(gelombang datang), di mana kedua gelombang mempunyai amplitudo yang sama namun


UNIVERSITAS TELKOM


dalam arah yang berlawanan, maka akan diperoleh persamaan gelombang berdiri

sebagai berikut:

zftE

c

ztf

c

ztfEztE

x

xx

2sin2sin2

2cos2cos),(

zftx

E

c

ztf

c

ztfx

Ezt

yH

2sin2sin2

2cos2cos),(

Vektor Poynting Dan Koefisien Pantul

Hubungan antara vektor medan magnet, vektor medan listrik dan vektor poynting

ditunjukkan dengan persamaan berikut:

= dengan

dimana vektor poynting merupakan vektor rapat daya sesaat.

Pada gelombang yang mengenai plat dielektrik hanya sebagian yang dipantulkan,

perbandingan antara gelombang pantul dan gelombang datang (asli) disebut faktor

pantul :

= medan pantul.

= medan datang.

Dan rasio daya pantul dengan daya datang adalah


UNIVERSITAS TELKOM


Γ = |Γ|

Koefisien pantul selain memiliki magnitude juga berfase = jr yang menggeser

gelombang pantul dari gelombang datang semula. Bentuk kompleks dari faktor pantul

adalah :

Hubungan SWR Dengan Koefisien Pantul

SWR didefinisikan sebagai perbandingan antara medan maksimum dan medan

minimum :

1

1

min

max

E

ESWR

Hubungan Koefisien Pantul Dengan Koefisien Transmisi

Koefisien transmisi adalah perbandingan gelombang yang diteruskan dengan

gelombang yang datang.

11E

E

E

EET


UNIVERSITAS TELKOM


III. Overview Praktikum

Pelaksanaan Praktikum

Praktikum modul ini bertujuan untuk menganalisis dan mengamati konsep dari

radiasi gelombang berhubungan dengan polarisasi gelombang, transmisi dan refleksi

gelombang serta SWR. Kita akan menggunakan sebuah Antena horn berfungsi

menyediakan tegangan RF (URF) yang besarnya sebanding dengan kuat medan elektrik

yang akan dicari. Kemudian dengan menggunakan probe medan-E dapat diketahui level

kuat medan yang ditangkap pada jarak tertentu dari antena. Gerakkan probe medan-E

untuk melihat perubahan-perubahan besarnya level kuat medan. Karena probe medan-E

merupakan antena horn sehingga polarisasi medan yang kita amati adalah polarisasi

linear baik itu vertikal maupun horizontal dengan mengubah posisi antenna Horn. Kita

juga dapat mengubah-ubah arah polarisasi dengan menggunakan PWG (Parallel Wire

Gratting) sehingga kita dapat mengamati pengaruh perubahan polarisasi terhadap kuat

medan yang diterima oleh probe medan-E.

Peralatan

1. 1 Gunn osilator

2. 1 Gunn power supply

3. 1 SWR meter

4. 1 probe medan-E

5. 1 Parallel Wire Gratting (PWG)

6. Penggaris 100 cm

7. 3 coaxial cable BNC male

8. 1 Detector Mount


UNIVERSITAS TELKOM


Gambar 1.3 Susunan alat praktikum

A. Prosedur Praktikum Polarisasi Medan Elektromagnetik

Bagan 1.1 Blok Diagram Praktikum Modul 1

1. Susun percobaan seperti gambar 1.3

2. Hubungkan Gunn Oscilator dengan soket Gunn Supply, PIN Modulator dengan

soket PIN Supply, dan Detector Mount dengan input di SWR Meter.

3. Atur knob pada Gunn Power Supply dengan ketentuan :

Gunn Bias Knob : posisi paling kiri

Pin Bias Knob : posisi paling kiri

Pin Mod Frequency : posisi di tengah

Mode Select : Internal mod.

4. Atur knob pada SWR Meter dengan ketentuan :

Range : 40 dB/ 50 dB

Crystal : 200 kΩ

Gain (Coarse-fine) : posisi di tengah

Gunn Power Supply

Isolator Antena Pengirim

Pin Modulator

Antena Penerima

SWR Meter

Detector Mount

Gunn Oscillator


UNIVERSITAS TELKOM


Mode Switch : Normal

SWR/ dB Switch : dB

5. Nyalakan Gunn Power Supply dan SWR Meter.

6. Atur tegangan pada knob Gunn Bias tidak melebihi 10 Volt. Lalu putar knob Pin

Bias ke kanan sampai maksimum.

7. Atur posisi probe medan-E terhadap antena pemancar dengan mengubah posisi

probe medan-E pada jarak setiap 10 cm. Amati perubahan pada SWR Meter setiap

kali pengukuran / pergeseran jarak.

B. Polarisasi Medan Elektromagnetik Dengan PWG

Gambar 1.4 Pelaksanaan praktikum dengan antena pemancar diputar 90

1. Atur jarak antar antena sejauh 10 cm.

2. Diantara antena letakkan PWG.

3. Atur sudut PWG sesuai dengan jurnal praktikum. Amati perubahan pada SWR

Meter setiap perubahan sudut.

4. Ubah konfigurasi diatas dengan mengubah posisi antena pemancar sebesar 90

seperti pada gambar 1.4.

5. Atur sudut PWG sesuai dengan jurnal praktikum. Amati perubahan pada SWR

Meter setiap perubahan sudut.


UNIVERSITAS TELKOM


MODUL II

KARAKTERISTIK SALURAN TRANSMISI DAN PENGENALAN TRLINE

I. Tujuan Praktikum

1. Dapat mengetahui konsep gelombang berdiri pada saluran transmisi (slotted line).

2. Dapat mengetahui dan menggambarkan pola gelombang berdiri dengan berbagai

kondisi beban.

3. Dapat melakukan perhitungan dan memahami hubungan antara gelombang berdiri,

koefisien pantul dan VSWR.

4. Mengetahui nilai impedansi input saluran dan impedansi beban (antena)

menggunakan slotted line.

II. Teori Dasar

Saluran Transmisi atau yang biasa disebut saltran, didefinisikan sebagai suatu

struktur fisik yang digunakan untuk menyalurkan daya maupun energi elektromagnetik

dari satu titik ke titik lain, atau menghubungkan sumber dengan beban. Saluran transmisi

dapat berupa: coaxial cable, twisted pair, fiber optic dan waveguide.

Pada saluran transmisi dikenal istilah TEM (Transverse Electromagnetic), yaitu

distribusi medan elektromagnetik pada saluran transmisi uniform. Pada gelombang

datar, uniform berarti sama disemua titik. Saluran transmisi dikatakan uniform jika

distribusi penampang medan listrik dan medan magnet sama di semua titik sepanjang

saluran transmisi tersebut. Untuk memperoleh keadaan tersebut, diperlukan

karakteristik medium dielektrik yang uniform disepanjang titik pada saltran.

Jika sifat saltran uniform, maka untuk setiap sampel differensial dapat dibuat

rangkaian kutub empat ekivalen yang memiliki parameter-parameter sebagai berikut:


UNIVERSITAS TELKOM


Tabel. Parameter Primer dan Sekunder pada Saluran Transmisi

Primer Sekunder

Resistansi (R) Konstanta Propagasi (γ)

Konduktansi (G) Konstanta Redaman (α) Kapasitansi (C) Konstanta Fasa (β)

Induktansi (L) Kecepatan Fasa (Vph)

Kecepatan Group (Vg)

Impedansi Karakteristik (Zo)

Jika parameter-parameter primernya diketahui, maka parameter sekunder saluran

transmisi dapat dihitung sebagai berikut:

Macam-macam saluran dan parameternya:

1. Kabel Koaxial

2. Kawat Sejajar

3. Strip Line

Impedansi Input Saluran

Untuk menentukan impedansi input saluran dapat dilakukan perhitungan dengan

menggunakan rumus yang telah ada :

𝑍𝑖𝑛 = 𝑍0

𝑍𝑙 + 𝑍0 tanh 𝛾𝑙

𝑍0 + 𝑍𝑙 tanh 𝛾𝑙

untuk kondisi saluran lossless α=0, sehingga

𝑍𝑖𝑛 = 𝑍0

𝑍𝑙 + 𝑗𝑍0 tan 𝛽𝑙

𝑍0 + 𝑗𝑍𝑙 tan 𝛽𝑙

𝑍0 = √𝑅 + 𝑗𝜔𝐿

𝐺 + 𝑗𝜔𝐶

𝛾 = √(𝑅 + 𝑗𝜔𝐿)(𝐺 + 𝑗𝜔𝐶)


UNIVERSITAS TELKOM


Jika perhitungan yang dilakukan menggunakan admitansi maka dapat dilakukan dengan

rumus :

𝑌𝑖𝑛 = 𝑌0

𝑌𝑙 + 𝑌0 tanh 𝛾𝑙

𝑌0 + 𝑌𝑙 tanh 𝛾𝑙

untuk kondisi saluran losless α=0, sehingga

𝑌𝑖𝑛 = 𝑌0

𝑌𝑙 + 𝑗𝑌0 tan 𝛽𝑙

𝑌0 + 𝑗𝑌𝑙 tan 𝛽𝑙

Gambar ekivalen impedansi input dari saluran transmisi :

Impedansi input saluran terbuka (open circuit) adalah impedansi yang diukur pada input

saluran berhingga ketika ujung saluran dalam kondisi open circuit. Demikian pula

impedansi saluran hubung singkat (short circuit), merupakan impedansi saluran

berhingga dengan bagian ujung terminasi dihubung singkat.

Macam-macam Saluran Lossless Istimewa

1. Saluran 𝜆

4 𝑖𝑛 = 𝑍0

2/ 𝑍

2. Saluran 𝜆

2 𝑖𝑛 = 𝑍

3. Saluran Short Circuit (𝑍𝑙 = 0) 𝑖𝑛 = 𝑗𝑍0 tan 𝛽𝑙

4. Saluran Open Circuit (𝑍𝑙 = ∞) 𝑖𝑛 = −𝑗𝑍0 cot 𝛽𝑙


UNIVERSITAS TELKOM


Standing Wave

Standing wave ratio (SWR) terkadang disingkat dengan nama VSWR (Voltage Standing

Wave Ratio). Bila impedansi saluran transmisi tidak sesuai dengan transceiver maka akan

timbul daya refleksi (reflected power) pada saluran yang berinterferensi dengan daya

maju (forward power). Interferensi ini menghasilkan gelombang berdiri (standing wave)

yang besarnya tergantung pada besarnya daya refleksi.

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) didefinisikan sebagai perbandingan (atau ratio)

antara tegangan rms maksimum dan minimum yang terjadi pada saluran yang tidak

match. Bila saluran transmisi dengan beban tidak sesuai (missmatch), dimana impedansi

saluran tidak sama dengan impedansi beban dan gelombang dibangkitkan dari sumber

secara kontinyu, maka dalam saluran transmisi selain ada tegangan datang V+ juga

terjadi tegangan pantul V-. Akibatnya, dalam saluran akan terjadi interferensi antara V+

dan V- yang membentuk gelombang berdiri (standing wave).

𝑉𝑆𝑊𝑅 = |𝑉𝑚𝑎𝑥

𝑉𝑚𝑖𝑛|

Vmax =|Vd+| + |Vd-| , untuk V+ dan V- sefasa

Vmin =|Vd+| - |Vd-| , untuk V+ dan V- berbeda fasa 180o

Sehingga,

VSWR = |𝑉𝑑

+|+|𝑉𝑑−|

|𝑉𝑑+|−|𝑉𝑑

−| VSWR=

1+|𝑉𝑑

−

𝑉𝑑+|

1−|𝑉𝑑

−

𝑉𝑑+|

VSWR = 1+|Γ|

1−|Γ|, dimana: Vd+ = tegangan gelombang datang

Vd- = tegangan gelombang pantul

Γ = koefisien pantul


UNIVERSITAS TELKOM


Koefisien Pantul Saluran

Γ𝑑 =𝑍𝑖𝑛−𝑍01

𝑍𝑖𝑛+𝑍01 Γ =

𝑍02−𝑍01

𝑍02+𝑍01

Pola-Pola Gelombang Berdiri pada Saluran

Γ =𝑍𝑙−𝑍0

𝑍𝑙+𝑍0∠ − 2𝛽𝑑 ; Γ =

𝑉−

𝑉+ ; 𝑉 = 𝑉+ + 𝑉−

1) 𝑍𝐿 = 𝑍𝑂 (Sepadan)

Γ = 0 =𝑉−

𝑉+

𝑉− = 0

𝑉 = 𝑉+ + 𝑉−, 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑉 = 𝑉+

2) 𝑍𝐿 = ~(Open Circuit)

𝑑 = 0


𝑍𝑙+𝑍0 ; Γ =

~−𝑍0

~+𝑍0= 1∠0𝑜 ; Γ = 1 =

𝑉−

𝑉+

𝑉− = 𝑉+

𝑉 = 𝑉+ + 𝑉− = 2𝑉+

𝑑 = 𝜆

4


𝑍𝑙+𝑍0∠ − 2𝛽𝑑 ; Γ =

~−𝑍0

~+𝑍0= 1∠𝜋 ; Γ = −1 =

𝑉−

𝑉+

𝑉− = −𝑉+

𝑉 = 𝑉+ + 𝑉− = 0

𝑑 = 𝜆

2


𝑍𝑙+𝑍0∠ − 2𝛽𝑑 ; Γ =

~−𝑍0

~+𝑍0= 1∠2𝜋 ; Γ = 1 =

𝑉−

𝑉+

𝑉− = 𝑉+

𝑉 = 𝑉+ + 𝑉− = 2𝑉+

𝑑 = 3𝜆

4


𝑍𝑙+𝑍0∠ − 2𝛽𝑑 ; Γ =

~−𝑍0

~+𝑍0= 1∠3𝜋 ; Γ = −1 =

𝑉−

𝑉+


UNIVERSITAS TELKOM


𝑉− = − 𝑉+

𝑉 = 𝑉+ + 𝑉− = 0

2 V+

3𝜆4⁄ 𝜆

2⁄ 𝜆4⁄ 0

3) 𝑍𝐿 = 0 (Short Circuit)

𝑑 = 0


𝑍𝑙+𝑍0 ; Γ =

0 − 𝑍0

0 + 𝑍0= −1∠0𝑜 ; Γ = −1 =

𝑉−

𝑉+

𝑉− = −𝑉+

𝑉 = 𝑉+ + 𝑉− = 0

𝑑 = 𝜆

4


𝑍𝑙+𝑍0∠ − 2𝛽𝑑 ; Γ =

0 − 𝑍0

0 + 𝑍0= −1∠𝜋 ; Γ = 1 =

𝑉−

𝑉+

𝑉− = 𝑉+

𝑉 = 𝑉+ + 𝑉− = 2𝑉+

𝑑 = 𝜆

2


𝑍𝑙+𝑍0∠ − 2𝛽𝑑 ; Γ =

0 − 𝑍0

0 + 𝑍0= −1∠2𝜋 ; Γ = −1 =

𝑉−

𝑉+

𝑉− = −𝑉+

𝑉 = 𝑉+ + 𝑉− = 0

𝑑 = 3𝜆

4


𝑍𝑙+𝑍0∠ − 2𝛽𝑑 ; Γ =

0 − 𝑍0

0 + 𝑍0= −1∠3𝜋 ; Γ = 1 =

𝑉−

𝑉+

𝑉− = 𝑉+

𝑉 = 𝑉+ + 𝑉− = 2𝑉+


UNIVERSITAS TELKOM


Transmission Line (TRLINE)

TRLINE adalah sebuah program yang digunakan untuk menguji masalah-masalah

yang terdapat pada saluran transmisi dan membuktikan konsep dasar mengenai saluran

transmisi. Selain itu, program ini menyajikan evaluasi perhitungan secara cepat terhadap

beberapa parameter pada saluran transmisi yang dapat diamati.

Aplikasi Modul 2

Beberapa saluran transmisi yang banyak digunakan, antara lain:

1. Kabel Koaksial

Suatu jenis kabel yang pusatnya berupa inti kawat padat yang dilingkupi oleh sekat yang

kemudian dililiti lagi oleh kawat berselaput konduktor.

2. Serat Optik

Saluran transmisi yang terbuat dari kaca atau plastik yang digunakan untuk

mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain.

3. Twisted Pair

Adalah sebuah bentuk kabel di mana dua konduktor digabungkan dengan tujuan untuk

mengurangi atau meniadakan interferensi elektromagnetik dari luar.

2V+

3𝜆4⁄ 𝜆

2⁄ 𝜆4⁄ 0

http://id.wikipedia.org/wiki/Kaca

http://id.wikipedia.org/wiki/Plastik

http://id.wikipedia.org/wiki/Cahaya

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Interferensi_elektromagnetik&action=edit&redlink=1


UNIVERSITAS TELKOM


III. Overview Praktikum

Pelaksanaan praktikum

Melakukan pengukuran tegangan pada slotted line, yang diambil sebagai

parameter adalah tegangan maksimum dan tegangan minimumnya, digunakan untuk

menentukan parameter-parameter lainnya. Selain itu akan dilakukan penghitungan

impedansi input di saluran dengan kondisi beban open circuit dan short circuit dan beban

antena

Peralatan

1. 1 Power Supply 6. Dummy Load 50Ω

2. 1 Generator Sinyal 7. Multimeter

3. 1 Slotted line 8. Program TRLINE

4. 2 Kabel coax

5. 1 Konektor BNC modifikasi untuk beban short (beban short)

Blok diagram praktikum :


UNIVERSITAS TELKOM


Power supply, mencatu tegangan dari sumber catuan PLN 220 Volt.

Generator sinyal memiliki komponen utama yang disebut oscillator yang berfungsi

untuk menghasilkan frekuensi. Frekuensi yang digunakan pada praktikum kali ini

berkisar 300 MHz sampai 400 MHz.

Slotted line adalah media transmisi yang ditengahnya terdapat sebuah celah yang

membujur searah dengan arah rambat dari medan elektromagnetik yang mengalir

pada media transmisi tersebut. Pada celah ini dimasukkan probe yang digunakan

untuk mendeteksi dan mengukur amplitudo gelombang bocor yang membentuk

gelombang berdiri. Probe ini kemudian dihubungkan dengan multimeter dan atau

spektrum analyzer.

Multimeter, sebagai pengukur tegangan yang ada pada slotted line.

Beban difungsikan agar terjadi pantulan pada slotted line yang menyebabkan

terbentuknya gelombang berdiri. Beban yang digunakan berupa Short Circuit, Open

Circuit, dan Dummy Load (50).

Probe yang diletakkan pada slotted line akan membaca level gelombang yang

dinyatakan dalam informasi tegangan pada multimeter. Dari parameter tersebut

akan menghasilkan tampilan berupa nilai maksimum dan nilai minimum, yang dapat

digunakan untuk menentukan VSWR.

Pada pelaksanaan praktikum kali ini, alat ukur yang digunakan berupa multimeter

karena frekuensi kerja dari alat praktikum yang relatif rendah masih dapat ditoleransi

oleh multimeter. Terakhir, program TRLINE digunakan untuk melihat bagaimana pola

gelombang berdiri yang terjadi dalam saluran transmisi sesuai dengan data pengukuran

pada slotted line.


UNIVERSITAS TELKOM


PROSEDUR PRAKTIKUM

I. Percobaan pengukuran gelombang berdiri pada beban open circuit dan short

circuit:

1. Periksa multimeter, kabel catu daya unit coaxial bercelah, kemudian hubungkan ke

saluran listrik.

2. Posisikan probe slotted line pada level meteran paling kanan (posisi beban).

3. Input frekuensi carrier sebesar 300 MHz, frekuensi modulasi 100 kHz dan tegangan

sebesar 2 Volt pada generator sinyal.

4. Nyalakan multimeter dan unit coaxial bercelah.

5. Buat kondisi open circuit, dengan cara membiarkan ujung dari saluran transmisi

dibuka dan kondisi short circuit dengan cara memasang konektor beban pada ujung

saluran transmisi.

6. Geser perlahan-lahan panel penunjuk mulai dari yang terdekat dari posisi beban

menuju kearah generator (dari kanan ke kiri), hitung perubahan impedansi saluran

berdasarkan panjang saluran. Masukkan data yang diperoleh pada tabel 1 dan 2.

II. Percobaan pengukuran gelombang berdiri pada beban 50 ohm:

1. Ulangi langkah 1 s/d 3 pada percobaan di atas.

2. Pasang dummy load 50 ohm pada ujung slotted line.

3. Geser perlahan-lahan panel penunjuk mulai dari yang terdekat dari posisi beban

menuju ke arah generator (dari kanan ke kiri), kemudian amati tampilan

multimeter untuk mendapatkan nilai maksimum dan minimum (dibaca pada saat

tampilan stabil) beserta posisinya. Masukkan data yang diperoleh pada tabel 3.

III. Percobaan pengukuran gelombang berdiri menggunakan TRLINE:

1. Buka program TRLINE

2. Klik pada pilihan “Transmission line with generator and load”


UNIVERSITAS TELKOM


3. Klik “Line 1” untuk mengubah panjang saluran transmisi (slotted line)

4. Klik “Load 1” untuk mengubah jenis beban (open circuit, short circuit maupun

dummy load 50 Ω)

5. Klik “Plot V[z] or I[z], and find the VSWR”

6. Klik lagi “Line 1” untuk melihat pola gelombang berdiri pada saluran

7. Hitung VSWR dan gambar pola gelombang berdirinya.


UNIVERSITAS TELKOM


MODUL III

MATCHING IMPEDANCE SALURAN

I. Tujuan Praktikum

1. Mengetahui dan memahami matching impedance beserta karakteristik saluran

matching.

2. Memahami tentang Smith Chart dan penggunaannya dalam menyepadankan

saluran.

3. Dapat mengetahui bermacam-macam stub dan teknik menyepadankan

(matching).

4. Mengaplikasikan matching impedance dengan menggunakan Slide Screw

Transformer.

II. Teori Dasar

SALURAN TRANSMISI

Pada saluran transmisi terjadi pantulan gelombang datar yang menyebabkan

terjadinya interferensi antara gelombang datang dan gelombang pantul yang

menyebabkan terjadinya gelombang berdiri. Pantulan ini terjadi karena impedansi

saluran tidak match dengan impedansi beban.

Saluran transmisi didefinisikan sebagai alat untuk menyalurkan energi

elektromagnet dari suatu titik ke titik lain. Saluran transmisi dapat berupa kabel

koaxial, kabel sejajar, bumbung gelombang, optik dan sebagainya.

MATCHING IMPEDANCE

Penyesuai impedansi (matching impedance) adalah hal yang penting dalam

rentang frekuensi gelombang mikro. Suatu saluran transmisi yang diberi beban yang


UNIVERSITAS TELKOM


sama dengan impedansi karakteristik akan mempunyai standing wave ratio (SWR)

sama dengan 1, dan mentransmisikan sejumlah daya tanpa adanya pantulan. Juga

efisiensi transmisi menjadi optimum jika tidak ada daya yang dipantulkan.

Matching dalam saluran transmisi mempunyai pengertian memberikan beban

yang sama dengan impedansi karakteristik saluran, hal ini disebut load matching.

Umumnya digunakan di bagian beban,matching ini meminimalkan pantulan tapi tidak

memaksimalkan daya yang dikirim, kecuali jika Z0 real. Gambar berikut menunjukan

sistem saluran transmisi yang ”matched”

Rangkaian penyesuai impedansi umumnya menggunakan komponen reaktif

(kapasitor dan induktor) untuk menghindari rugi-rugi.

Matching impedance diperlukan karena :

1. Memaksimalkan daya kirim dari sumber ke beban.

2. Meminimalisasi rugi – rugi di saluran transmisi.

3. Memaksimalkan S/No (Signal per Noise) pada input penerima.

4. Meminimalisasi distorsi sinyal di saluran transmisi.

5. Mengatur tegangan dan arus.

Macam – macam matching impedance :

1. Dengan menggunakan trafo λ/4. 4. Dengan antena mikrostrip

2. Menggunakan stub.

3. Menggunakan rongga koaksial.

Faktor – faktor yang harus dipertimbangkan dalam memilih jenis matching :

1. Kemudahan realisasi

2. Faktor mekanis


UNIVERSITAS TELKOM


3. Pertimbangan bandwidth

Pada matching impedance diperlukan: agar tidak terjadi pantulan ke

sumber (transmitter).

1. Matching Impedance dengan Transformator ¼ λ

Transformator /4 adalah saluran sepanjang /4 yang berimpedansi karakteristik

ZT yang “disisipkan” pada saluran Z0 dengan jarak d tertentu dari beban ZL untuk

ZL Z0.

Z0 ZT

Zin¼ λ

Jika diasumsikan Z0 dan ZT lossless, sedangkan ZL resistif murni, maka:

L

T

LT

TL

TZ

Z

jZZ

jZZ

ZZin

2

)4

(2

tan

)4

(2

tan

Syarat matching Zin=Z0 , sehingga

L

T

Z

ZZo

2

LT ZZZ 0

Rangkaian

matching

impedance Sumber

Z0

Zin

ZL

ZL

Zo=ZL


UNIVERSITAS TELKOM


Untuk kasus dimana ZL tidak resistif murni, maka trafo ¼ λ dipasang sejarak d dari

beban, sedemikian Zind bernilai resistif murni.

¼ λ

Z0ZTZ0

d

ZindZin indT ZZZ 0

Contoh Soal :

Z0 ZT

Zin¼ λ

Lakukan matching impedance dengan SC (Short Circuit), cari SWR di beban, SWR

di trafo, ZT, Z0

Solusi :

1. TZ = ZLOZ = √100.50 ( TZ adalah impedansi trafo)

2. Normalisasi ZL terhadap TZ ZL =T

L

Z

Z=

50.100

50 = 0.707

Didapat r = 0.7 dan x=0

3. Putar ZL sepanjang lingkaran SWR ke arah sumber sejauh λ/4

Z1 = 1,4 . (Z1 ≈ ZIN)

4. Denormalisasi

Z1 = Z1 x ZT = 1.4 x √100.50 = 98.98 ≈ 100 Ω

5. Normalisasi ZL terhadap Z0 :

ZL = 50

Ω

Zo = 100

Ω


UNIVERSITAS TELKOM


ZL =100

𝑍𝑜 = 1

6. SWR di beban = SWR di trafo = 1.4

2. Matching Impedance dengan Stub

Penyesuaian impedansi bisa dilakukan dengan menyisipkan suatu

admitansi imajiner parallel dalam saluran transmisi. Admitansi ini bisa diperoleh

dari potongan suatu saluran transmisi. Teknik penyesuai impedansi seperti ini

disebut dengan Stub Matching. Ujung dari stub bisa terbuka atau tertutup,

tergantung dari admitansi imajiner yang diinginkan. Dua atau tiga stub juga bisa

disisipkan pada lokasi tertentu untuk mendapatkan hasil yang lebih baik.

Stub adalah potongan saltran yang digunakan untuk memberikan

kompensasi reaktansi pada saluran transmisi utama. Stub ini dipasang berjarak d

tertentu dari titik beban saluran utama, untuk keperluan matching. Stub bisa


UNIVERSITAS TELKOM


s

ins

ss

sins

l

ZjZ

ljZ

ljZ

ljZZZ

tan

tan0

01

tan

tan

0

0

0

00

berupa saluran transmisi terbuka maupun tertutup. Namun demikian, umumnya

dipakai stub tertutup untuk menghindari kebocoran radiasi medan.

Zins

Z0

ls

ZLs=0

Z0

ls

ZLs=~

Zins

Stub short circuit: Stub open circuit :

sins

sins

ljZZ

Z

ljZZZ

tan

tan0

0

0

0

0

1. Dengan stub tunggal.

a. Stub tunggal paralel (Single Stub Parallel).

Penyepadan dengan menggunakan stub paralel dilakukan dengan

menghubungkan secara paralel saluran stub yang mempunyai impedansi input


UNIVERSITAS TELKOM


(Zs) dengan saluran utama. Saluran stub mempunyai beban (Zc) berupa kapasitif,

induktif, open circuit atau short circuit.

YA=YB+YS

Misal YB=GB+jBB maka agar saluran sepadan (YA= 𝟏

𝒁𝒐 = GB) maka YS = -jBB

Contoh Soal:

Stub tunggal paralel.

1. Plot ZL (ZL ternormalisasi) = 2.4+j1.2 Ω

2. Ubah ZL ke YL, karena menggunakan hubungan stub pararel

(WTG(Wavelength Towards Generator) = 0.47λ)

3. Putar YL pada lingkaran SWR tetap ke arah sumber sehingga

memotong lingkaran r = 1, didapat Yb = 1+j1.2 (WTG = 0.169λ)

dan Yb’= 1- j1.2 Ω

4. Bila pemasangan stub dilakukan yang terdekat dengan beban maka

diambil Yb, didapat d = (0.169+0.03)λ = 0.172λ

5. Agar sepadan Ya = 1 (YA = 1/50 mho) maka Yb = -j1.2 Ω

6. Plot Ys pada Smith Chart (WTG = 0.36λ) dan plot beban stub (Ysc)

(WTG = 0.25λ)

7. Didapat panjang stub Ls = (0.36-0.25)λ = 0.11λ

Lakukan cara yang sama bila diambil Yb’=1


UNIVERSITAS TELKOM


b. Stub tunggal seri (Single Stub Serial).

Jika suatu impedansi di plot dalam Smith Chart, kemudian digerakkan

dalam lingkaran koefisien pantul konstan ( radius konstan) ke arah sumber,

maka pada suatu lokasi akan memotong lingkaran r = 1. Transformasi ini

menyatakan pergerakan disepanjang saluran transmisi dari beban menuju

sumber. Satu putaran penuh dalam Smith Chart menyatakan pergerakan

sejauh ½ λ. Pada perpotongan tersebut, impedansi ternormalisasi r + jx

berubah menjadi 1 + jx’. Setidaknya, dalam putaran tersebut, bagian real dari

impedansi sama dengan impedansi karakteristik Z0 (perhatikan perbedaan jx

dengan jx’). Jika di titik ini saluran dipotong dan disisipkan suatu reaktansi

murni –jx’, maka impedansi total dilihat pada perpotongan ini (dari arah

sumber) adalah penjumlahan 1 + jx’ – jx’ = 1. Dengan demikian saluran

transmisi menjadi matched (sesuai).

Contoh Soal 1:

Suatu antena dipole bekerja pada frekuensi 120 MHz mempunyai

impedansi 44,8 – j 107 Ω. Buatkan rangkaian penyesuai impedansi dengan

stub seri pada saluran transmisi 75 Ω.

Solusi :

1. Normalisasi beban pada Z0= 75 Ω

Z0= 0,597 – j 1,43 Ω ( titik A)

2. Putar beban searah generator sampai memotong lingkaran r = 1 (titik

B).

3. Tarik garis dari pusat Smith Chart (0,0) ke masing-masing titik A & B.

4. Hitung jarak stub ke beban yang dibutuhkan (dalam panjang

gelombang) dari B ke A. Jarak stub dari beban antena adalah 0,346 λ.

cari nilai reaktansi (ternormalisasi) pada titik B, jB = j 1,86.


UNIVERSITAS TELKOM


Panjang stub yang diperlukan harus mampu menghilangkan

reaktansi ini. Sisi luar Smith Chart adalah lingkaran dengan r = 0

(rektansi murni). Bagian kiri adalah short dan bagian kanan open

circuit.

5. Tentukan titik –j1,86 yang diperlukan. Cari panjang stub yang

dibutuhkan. Untuk short circuit stub diperlukan panjang 0,328 λ.

Untuk open circuit stub diperlukan panjang 0.078 λ.


UNIVERSITAS TELKOM


6. Hitung jarak dan panjang stub untuk open circuit :

Jika kecepatan gelombang dalam saluran koaksial adalah 2/3

kecepatan cahaya (3x108 m/s) atau (20 cm/ns) maka panjang

gelombang λ adalah 1,67 m.

Contoh Soal 2:


UNIVERSITAS TELKOM


Misal ZL = 50 + 60j ohm dan Zo = 100 ohm, maka langkah-langkah penyepadan:

Solusi:

1. Plot ZL ( ZL ternormalisasi ) = 0,5 + j0,6 Ω (WTG = 0,1 λ )

2. Putar ZL pada lingkaran SWR tetap kearah sumber sehingga memotong

lingkaran r = 1, didapat Zb = 1 + j1,1 Ω ( WTG = 0,165 λ ) dan Zb’ = 1 - j1,1

Ω

3. Bila pemasangan stub dilakukan yang terdekat dengan beban maka diambil Zb,

didapat d = (0,165 – 0,1) λ = 0,065 λ

4. Agar sepadan Za = 1 (Za = 100 Ω ) maka Zs = -j1,1 Ω

5. Plot Zs pada Smith Chart (WTG = 0,368 λ) dan plot beban stub (Zoc) (WTG =

0,25 λ )

6. Didapat panjang stub Ls = (0,368 – 0,25) λ = 0,118 λ

Lakukan cara yang sama bila diambil Zb’ = 1 – j1,1 Ω

2. Dengan stub ganda paralel (Double Stub Parallel).

Pada saluran koaksial lebih baik digunakan short circuit stub agar pengaruh

radiasi kecil.

Contoh Soal :


UNIVERSITAS TELKOM


Misal ZL = 30 + j70 Ω, Zo = 50 Ω, d1 = 0,125 λ dan d2 = 0,125 λ, maka langkah

– langkah penyepadan :

1. Buat lingkaran Q (lingkaran r = 1 yang diputar sejauh 0,125 λ ke arah beban

sebagai tanda bahwa jarak antar stub = 0,125 λ)

2. Plot ZL = 0,6 + j1,4 Ω dan ubah ke YL = 0,25 – j0,6 mho

3. Putar YL sejauh 0,125 λ kearah sumber sehingga didapat Ya = 0,2 + j0,22 mho

4. Putar Ya pada lingkaran r tetap (r = 0,2) sehingga memotong lingkaran Q

sehingga didapat yb = 0,2 + j0,4 mho dan yb’ = 0,2 + j1,65 mho

Ys1 = yb – ya = 0,2 + j0,42 – (0,2 + j0,22) = j0,2 mho (Ls1 = 0,031 λ)

Ys1’ = yb’ – ya = 0,2 + j1,65 – (0,2 + j0,22) = j1,43 mho (Ls1’ = 0,153 λ)

5. Putar yb dan yb’ pada lingkaran SWR tetap sejauh 0,125 λ kearah sumber

(pasti memotong lingkaran r = 1 ) maka didapat :

Yc = 1 + j2 sehingga ys2 = -j2 mho (Ls2 = 0,074 λ)

Yc’ = 1 –j4,2 sehingga ys2’ = j4,2 mho (Ls2’ = 0,463 λ)

Sehingga untuk Ls1 = 0,031 λ maka Ls2 = 0,074 λ dan untuk Ls1’ =

0,153 λ maka Ls2’ 0,463 λ (jangan tertukar)

Aplikasi

1. Antenna

Antena pengirim memiliki beberapa bagian dalam susunannya. Tx

(Transmitter), sebagai generator sinyal atau pembangkit frekuensi yang nantinya

dikirimkan. Kabel, sebagai saluran transmisi dari generator ke antena pemancar.


UNIVERSITAS TELKOM


Antena pemancar disini bersifat sebagai beban, dimana ketika hambatan pada

beban haruslah sama dengan sumber agar transfer daya menjadi maksimum. Jika

koefisien pantul beban terlalu besar, maka akan terjadi pemantulan daya yang

besar ke arah generator yang menyebabkan generator mengalami kerusakan.

2. Amplifier

Amplifier adalah suatu rangkaian yang berfungsi untuk menguatkan sinyal

masukan. Pada amplifier terdiri dari sumber tegangan, resistansi sumber, beban,

transistor sebagai komponen penguat, dan Impedance Matching Circuit (IMC). IMC

terdiri dari beberapa komponen pembentuk di dalamnya. IMC dipasang pada

kedua sisi, yaitu masukan dan keluaran. Rangkaian tersebut berfungsi untuk pe-

matching-an yang menjadikan transfer daya pada beban menjadi maksimum.

Overview Praktikum

Rangkaian Matching impedance

Komponen Aktif

EgZg

IMC

in

IMC

outTransistor ZL

Sumber sinyal/

tahap sebelumnya

beban/tahap

berikutnya

Impedance Matching

Circuit input/output


UNIVERSITAS TELKOM


Peralatan

1. Gunn-oscillator, sebagai penyalur sinyal modulasi dari basic unit.

2. Gunn Power Supply, sebagai inputan sumber arus dan daya.

3. Isolator, sebagai penyalur gelombang yang didalamnya terdapat isolator yang

digunakan untuk meredam sinyal pantulan.

4. PIN-modulator, sebagai input daya yang sudah dimodulasi.

5. Slotted measurement line, untuk mengatur jarak.

6. Coax-detector, sebagai masukan probe kabel koaksial.

7. Vernier , untuk mengatur kedalaman Stub.

8. Short-circuit plate, yaitu salah satu komponen berupa kepingan segiempat

untuk membuat saluran menjadi short circuit.

9. Slide screw transformer, untuk menggeser posisi coax detector pada Slotted

Measurement Line sebelah kiri dan posisi vernier pada Slotted Measurement

Line sebelah kanan.

10. Stand bases, sebagai penyangga.

Prosedur Praktikum

I. Pengaturan dan kalibrasi alat

1.1 Pasang peralatan seperti pada gambar. Letakkan short circuit plate pada

ujung measurement line.

1.2 Atur knob pada Gunn Power Supply dengan ketentuan :

Gunn Power Supply

Isolator Slotted Measure-

ment Line + Coaxial

Detector

Pin Modulator

Slotted Measure-ment Line + Vernier

SWR Meter

Beban (Short Circuit dan

Dummy Load 50 ohm)

Gunn Oscillator


UNIVERSITAS TELKOM


Gunn Bias Knob : posisi paling kiri

Pin Bias Knob : posisi paling kiri

Pin Mod Frequency : posisi di tengah

Mode Select : Internal mod

1.3 Atur knob pada SWR Meter dengan ketentuan :

Range : 40 dB/ 50 dB

Crystal : 200 kΩ

Gain (Coarse-fine) : posisi di tengah

Mode Switch : Normal

SWR/ dB Switch : dB

II. Matching impedance dengan menggunakan slide screw transformer

2.1 Hubungkan Gunn Power Supply pada Gunn Oscillator, Pin Supply dengan Pin

Oscillator, dan Input SWR meter dengan Coaxial Detector.

2.2 Kalibrasi slotted measurement line disebelah kanan dengan memasang short

circuit plate dan longgarkan vernier (diputar keatas) yang mengartikan

bahwa stub tidak terpasang .

2.3 Hidupkan Gunn Power Supply, putar Gunn Bias sampai voltase pada tampilan

menunjukkan angka mendekati 10 V, lalu atur Gain Coarse, Gain Fine, dan

Range sampai Power di SWR Meter menunjuk ke 0 dB.

2.4 Geser slide screw transformer pada slotted measurement line disebelah kiri

sampai Power pada SWR Meter mendekati 0 dB ( mendekati matching), lalu

hitung jarak (d), d dihitung dari penggaris (ruler) paling kiri dari slotted

measurement line tadi (dari 0) . Lalu untuk mengukur scale value for

longitudinal position, caranya yaitu dengan mengurangi panjang

keseluruhan ruler pada slotted measurement line yaitu 142 mm dengan jarak

(d).

2.5 Ganti beban pada slotted measurement line disebelah kanan dengan 50 Ω, lalu

putar vernier kedalam sampai vernier menunjuk angka nol, yang


UNIVERSITAS TELKOM


mengartikan bahwa kedalaman stub sebesar 9,4 mm, lalu geser slide screw

transformer di slotted measurement line kanan dengan posisi awal slide screw

transformer di bagian paling kiri slotted measurement line kanan sampai

SWR mendekati 1 atau power mendekati 0 dB pada SWR Meter, lalu tulis

SWR di tabel pada jurnal, lalu hitung juga jarak dari titik nol sampai ketemu

SWR mendekati 1 yang kita misalkan dalam variabel y, yang ditulis di tabel

(di bagian X1 /mm) ialah jarak dari beban ke vernier, maka cara

menghitungnya adalah 142 mm – y mm.

2.6 Ulang langkah 2.5, tetapi dengan kedalaman vernier yang berbeda-beda.

laboratorium dasar transmisi - · pdf filebesaran terlambat (retarded value) 2. ... vektor...

Documents