Kecepatan Transfer Sinyal Berdasarkan Material Penyusun Dielektrik

Kabel Koaksial

Al Aziz Abbie Roossano, Dimas Cahyo Wihatmoko, Jeffry Immanuel Putra

Teknik Elektro, Teknik Teknologi Industri, Universitas Gunadarma

Alaziz.abbie@gmail.com , dimas241292@yahoo.com, whydoyoulive@yahoo.co.id

Abstrak

Kabel coaxial digunakan sebagai jalur transmisi untuk sinyal frekuensi radio. Aplikasi meliputi feedlines

menghubungkan transmitter dan receiver radio dengan antena mereka, jaringan komputer (internet) koneksi, dan

sinyal kabel mendistribusikan sinyal televisi. Kabel koaksial memiliki 4 bagian yaitu Konduktor utama, Isolasi

(Dielektrik), Konduktor bagian luar, Pembungkus luar. Kecepatan transfer dipengaruhi oleh bahan dielektrik dari

kabel koaksial, beberapa bahan akan dibahas dalam pembahasan ini.

Kata kunci : koaksial, kecepatan transfer, konstanta dielektrik

1. Pendahuluan

Pada zaman sekarang ini kebutuhan akan internet

atau jaringan yang baik adalah sangat diperlukan.

Untuk mendapatkan koneksi internet yang baik

tentunya juga harus didukung oleh jaringan yang

baik pula. Lalu bagaimana untuk menciptakan

jaringan yang baik agar memperoleh koneksi

internet yang baik.

Pada kesempatan kali ini aka dibahas menganai

jaringan berbasis kabel (wireline). Jika sudah

berbicara wireline tentunya semua berkaitan dengan

kabel. Ada banyak jenis kabel yang digunakan untuk

digunakan pada macam-macam jaringan. Salah satu

contohnya adalah kabel koaksial. Pada kesempatan

kali ini akan dibahas mengenai kecepatan transfer

sinyal dari beberapa jenis kabel koaksial.

Banyak faktor yang mempengaruhi kecepatan

transfer sinyal pada kabel koaksial. Salah satunya

adalah meterial penyusun dari konduktor pusat kabel

koaksial tersebut. Berbeda material penyusun

dielektrik tersebut, berbeda pula nilai dari konstanta

dielektriknya.

Gambar 1.1 Konstruksi Kabel Coaxial

Kabel coaxial disini adalah saluran tranmisi dari

jaringan data. Jaringan disini tentunya

menghubungkan antara komputer satu dengan yang

lainnya. Data–data ditransmisikan melalui kabel

koaksial ini. Tentu ada keuntungan dan kerugian jika

menggunakan kabel jenis ini. Berbicara tentang

mentransmisikan data tentunya sangat berhubungan

dengan kecepatan dalam mengirimkan data. Jika

menggunakan kabel koaksial tentunya ada kecepatan

maksimum yang bisa diberikan.

Gambar 1.2 Element Model Saluran Transmisi

2. Dasar Teori

2.1 Karateristik Kabel Koaksial

Kabel koaksial atau dipanggil “coax” adalah sarana

penyalur yang bertugas menyalurkan setiap

informasi yang telah diaubah menjadi sinyal-sinyal

listrik. Kabel koaksial menawarkan beberapa

keunggulan. Antara lain dapat dijalankan dengan

tanpa banyak bantuan repeater. Kabel ini memiliki

kemampuan yang besar dalam menyalurkan bidang

frekuensi yang lebar. Kabel jenis ini mempunyai

kemampuan dalam menyalurkan sinyal–sinyal listrik

yang lebih besar dibandingkan saluran transmisi dari

kawat biasa. Selain itu kabel koaksial memiliki

ketahanan arus yang semakin kecil pada

frekuensi yang lebih tinggi.

Kabel koaksial terdiri atas konduktor silindris

melingkar yang mengelilingi sebuah kabel tembaga

konduktif yang dilapisi isolator dalam dan isolator

luar. Konduktor pusat harus terbuat dari bahan

tembaga padat berbentuk silindris tanpa cacat

berkonduktivitas tinggi.

Untuk diameter dari kabel tidak diperbolehkan

melebihi 0,02 mm dan 1,53 mm. Untuk isolator

dalam kabel terbuat dari bahan polietilena homogen

dan melingkari pada konduktor utama. Untuk

diameter berukuran 0,97 mm dan tidak boleh

melebihi 0,05 mm. Konduktor bagian luar terbuat

dari pita tembaga yang memiliki tebal 0,25 mm

dengan maksimum toleransi 0,2 mm pada posisi

memanjang dan sedikit tumpang tindih. Untuk

tahanannya adalah sebesar 1/52 per meter. Pada

bagian atas pita tembaga ini dibalut

secara helikod dengan dua lapis pita baja yang

memiliki tebal 0,15 mm yang digunakan sebagai

pelindung elektromagnetik. Untuk isolator luar kabel

terbuat dari polietilena yang dicampur

dengan karbonhitam sebanyak 2%. Untuk tebal rata–

rata pembungkus tidak diperbolehkan melebihi dari

2 mm dan juga tidak boleh kurang dari 1,6 mm.

Sementara untuk tebal dari bagian antara

penggantung dengan kabel adalah 3,4 mm dan

dengan tinggi 3 – 4,5 mm.

2.2 Persamaan Matematika

Anggap arus dan voltase yang melalui kabel

transmisi dengan persamaan sebagai berikut :

Berdasarkan rangkaian lumped model dari kabel

coaxial maka dengan KVL dan KCL didapatkan

persamaan :

Anggap wRC dan wLG jauh lebih kecil dari 1,

dimana batas kehilangan daya yang rendah ki jauh

lebih kecil daripada kr.

dan dapat dihitung dengan parameter dasar

elektronika suatu saluran transmisi. Untuk

Kapasitansi per satuan panjang, dalam satuan Farad

per meter adalah sebagai berikut:

( )

( )

Dan untuk Induktansi per satuan panjang, dalam

satuan Henry per meter adalah sebagai berikut:

(

)

(

)

Dari 2 persamaan L dan C diatas kita mendapatkan

persamaan kecepatan transfer :

√

Beberapa simbol yang digunakan:

Konstanta dielektrik = . Dielektrik konstant

yang sering digunakan adalah dielektrik

konstant relatif = atau dielektrik ruang hampa

. Sehingga nilai konstanta dielektrik adalah:

.

Permeabilitas Magnetis suatu insulator = .

Sama seperti konstanta dielektrik, permeabilitas

juga memiliki perhitungan antara permeabilitas

relatif dan permeabilitas ruang hampa: .

Vp kecepatan propagasi atau kecepatan

perambatan (m/s)

2.3 Macam-macam material

Ada berbagai bahan yang dapat berhasil digunakan

sebagai dielektrik dalam kabel coax. Masing-masing

memiliki konstanta dielektrik sendiri, dan sebagai

hasilnya, kabel coax yang menggunakan bahan

dielektrik yang berbeda akan menunjukkan faktor

kecepatan yang berbeda.

MATERIAL DIELECTRIC

CONSTANT

VELOCITY

FACTOR

Polyethylene 2.3 0.659

Foam polyethylene 1.3 - 1.6 0.88 - 0.79

Solid PTFE 2.07 0.695

2.4 Waktu transfer

√

√

Polietilena

√

√ 0.65938

Foam Polietilena

√

√ 0.877058

Solid PTFE

√

√ 0.695048

Nilai dari perhitungan waktu transfer adalah dari

kecepatan cahaya (3 x 10 8 meter / detik). Jika

panjang kabel koaksial adalah 2500 meter. Berapa

lama waktu yang diperlukan untuk sedikit

melakukan perjalanan jika menggunakan bahan :

a. Polietilena

b. Foam Polietilena

c. Solid PTFE

dari awal sampai akhir kabel? Abaikan setiap delay

propagasi di dalam peralatan.

(Kecepatan cahaya = 3 x 10 8 meter / detik)

solusi:

a. Kecepatan propagasi

Vp = 0.65938 x c

= 0.65938 x 3 x 108

= 197814142 = 1.9 x 10

8 meter / detik.

Delay = 2500/1.9 x 10 8 = 12.6 µdetik

b. Kecepatan propagasi

Vp = 0.877058 x c

= 0.877058 x 3 x 108

= 2.6 x 10 8 meter / detik.

Delay = 2500/2.6 x 10 8 = 9.5 µdetik

c. Kecepatan propagasi

Vp = 0.695048 x c

= 0.695048 x 3 x 108

= 2.08 x 10 8 meter / detik.

Delay = 2500/2.08 x 10 8 = 11,9 µdetik

3. Kesimpulan

Dari data yang ada dalam pembahasan, didapat

kecepatan factor polietilena 0.65938, Busa

polietilena 0.877058 dan Solid PTFE 0.695048 dari

kecepatan cahaya yang ditransfer dalam kabel

koaksial. Dengan perandaian digunakan kabel 2500

meter didapat waktu tempuh polietilena 12.6 µdetik,

Busa polietilena 9.5 µdetik dan Solid PTFE 11,9

µdetik. Jadi dari perhitungan kecepatan transfer

sinyal yang dipengaruhi oleh bahan dielektriknya

cukup berpengaruh dalam pengiriman sinyal dengan

perbedaan beberapa mikro detik.

4. Saran

Dalam mencari kecepatan propagasi harus diketahui

besar dan untuk mendapat hasil perhitungan yang

lebih akurat.

Untuk mendapatkan kecepatan transfer maksimal

harus memperbesar konstanta dielektrik dan

mendekatkan jarak tempuh pengiriman sinyal.

5. Daftar Pustaka

[1]

Coax-al Velocity Factor, [online],

http://www.radio-electronics.com, Tanggalakses

29 Agustus 2012.

[2] Common Network Cable types. [online].

http://www.omnisecu.com/basic-

networking/common-network-cable-types.htm,

Tanggalakses 29 Agustus 2012.

[3] [online].http://www.ittelkom.ac.id/library/index.ph

p. Tanggalakses 29 Agustus 2012.

[4] Physical Layer. [online]. http://www.ee.ui.ac.id,

Tanggal akses 29 Agustus 2012.