57
Teknik Saluran Transmisi DTG2A3 1. PENDAHULUAN (KONSEP DASAR SALURAN TRANSMISI)

DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

  • Upload
    lamdien

  • View
    634

  • Download
    17

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Teknik Saluran

Transmisi

DTG2A3

1. PENDAHULUAN

(KONSEP DASAR SALURAN TRANSMISI)

Page 2: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Where Are We?

Page 3: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Content

1. Contoh-contoh Aplikasi saluran transmisi

2. Konsep/Teori Saluran Transmisi

3. Model Saluran Transmisi

4. Parameter-parameter Saluran Transmisi

5. Persamaan Umum Saluran Transmisi

6. Konsep Bandwidth Saluran Transmisi

Page 4: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Contoh-contoh Aplikasi Saluran Transmisi

Page 5: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Aplikasi Saluran Transmisi

Page 6: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Teori Saluran Transmisi

Page 7: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

• Saluran transmisi didefinisikan sebagai alat untuk menyalurkan energi elektromagnet dari suatu titik ke titik lain. Saluran transmisi dapat berupa kabel koaxial, kabel sejajar/twinlead, bumbung gelombang, optik, dan sebagainya.

• Macam-macam saluran transmisi umumnya ditentukan dari daerah frekuensi operasi, kapasitas daya yang disalurkan, maupun redaman saluran per meter. Disini karakteristik saluran transmisi diturunkan atas dasar analogi dengan gelombang datar dalam medium.

• Saluran transmisi dikatakan uniform jika distribusi penampang medan listrik dan medan magnetnya tampak sama pada tiap titik sepanjang saluran transmisi tersebut. Dalam hal ini, sebagaimana pada gelombang datar uniform, keadaan tersebut memerlukan karakteristik medium dielektrik yang uniform sepanjang saluran transmisi.

• Contoh saluran transmisi adalah : kabel PLN, kabel penghubung antara sentral yang bisa berbentuk serat optik, kabel koax, strip line, twisted pair.

Teori Saluran Transmisi

Page 8: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

• In an electronic system, the delivery of power requires

the connection of two wires between the source and

the load. At low frequencies, power is considered to be

delivered to the load through the wire.

• In the microwave frequency region, power is

considered to be in electric and magnetic fields that are

guided from place to place by some physical structure.

Any physical structure that will guide an

electromagnetic wave place to place is called a

Transmission Line.

Teori Saluran Transmisi

Introduction

Page 9: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

The major deviation from circuit theory with transmission line, distributed networks is this positional dependence of voltage and current!

– Must think in terms of position and time to understand transmission line behavior

– This positional dependence is added when the assumption of the size of the circuit being small compared to the signaling wavelength

tzfI

tzfV

,

,

V1 V2

dz

I2I1

Voltage and current on a transmission line is a

function of both time and position.

Teori Saluran Transmisi

Key point about transmission line operation

Page 10: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Power Plant

Consumer Home

Power Frequency (f) is @ 60 Hz

Wavelength (l) is 5 106 m ( Example length : 300 Km)

Teori Saluran Transmisi

Electrical Power Transmission Line

Page 11: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Integrated Circuit

Microstrip

Stripline

Via

Cross section view taken here

PCB substrate

T

W

Cross Section of Above PCB

T

Signal (microstrip)

Ground/Power

Signal (stripline)

Signal (stripline)

Ground/Power

Signal (microstrip)

Copper Trace

Copper Plane

FR4 Dielectric

W

Signal Frequency (f) is approaching 10 GHz

Wavelength (l) is 1.5 cm ( 0.6 inches)

Micro-

Strip

Stripline

Teori Saluran Transmisi

PC Transmission Line

Page 12: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Whether it is a bump or a mountain depends on the ratio of its size (tline) to the size of the vehicle (signal wavelength)

When do we need to use transmission line

analysis techniques vs. lumped circuit

analysis?

Tline Wavelength/edge rate

Similarly, whether or

not a line is to be

considered as a

transmission line

depends on the ratio of

length of the line

(delay) to the

wavelength of the

applied frequency

Teori Saluran Transmisi

When does a line become a T-Line? (analogy)

Page 13: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Model Saluran Transmisi

Page 14: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

• The electrical characteristics of a transmission line become increasingly critical as the frequency of transmission increases

• Instead of examining the EM field distribution within these

transmission lines (Very Complex), we will simplify the discussion by

using a simple model consisting of distributed elements

(inductors,capacitors,resistor). This model called distributed

element model or transmission line model

• essentially, transmission line model needs to be used in circuits

where the wavelengths of the signals have become comparable to

the physical dimensions of the components. An often quoted

engineering rule of thumb is that parts larger than one tenth of a

wavelength will usually need to be analysed as distributed elements

Model Saluran Transmisi

Page 15: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

• At low frequencies, the circuit elements are lumped since voltage and current waves affect the entire circuit at the same time.

• At microwave frequencies, such treatment of circuit elements is not possible since voltage and current waves do not affect the entire circuit at the same time.

• The circuit must be broken down into unit sections within which the circuit elements are considered to be lumped.

• This is because the dimensions of the circuit are comparable to the wavelength of the waves according to the formula:

l c/f

where,

c = velocity of light

f = frequency of voltage/current

• The transmission line is divided into small units where the circuit elements can be lumped.

Low Frequency Vs High Frequency

Model Saluran Transmisi

Page 16: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

• The differential segment of the transmission line

R’ = resistance per unit length

L’= inductance per unit length

C’= capacitance per unit length

G’= conductance per unit length

Model Saluran Transmisi

Page 17: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi

Page 18: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

• Konstanta primer saluran :

– R’, L’, G’, C’

• Konstanta sekunder saluran :

– Konstanta propagasi ( )

– Impedansi karaketristik (Z0)

– Kecepatan fasa (Vph)

– Kecepatan group (Vg)

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Page 19: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

• The transmission line has electrical resistance along its

length. This resistance is usually expressed in ohms per

unit length and is shown as existing continuously from

one end of the line to the other.

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Konstanta primer (Resistance (R’))

Page 20: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

• When current flows through a wire, magnetic lines of force are set

up around the wire

• As the current increases and decreases in amplitude, the field

around the wire expands and collapses accordingly

• The energy produced by the magnetic lines of force collapsing back

into the wire tends to keep the current flowing in the same direction

• This represents a certain amount of inductance, which is expressed

in microhenrys per unit length

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Konstanta primer (Inductance (L’))

Page 21: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

• Capacitance also exists between the transmission line wires.

• two parallel wires act as plates of a capacitor and that the air

between them acts as a dielectric.

• The capacitance between the wires is usually expressed in

picofarads per unit length

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Konstanta primer (Capacitance (C’))

Page 22: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

• Since any dielectric, even air, is not a perfect insulator, a small

current known as LEAKAGE CURRENT flows between the two

wires.

• In effect, the insulator acts as a resistor, permitting current to pass

between the two wires.

• This property is called CONDUCTANCE (G) and is usually given in

micromhos per unit length.

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Konstanta primer (Conductance (G’))

Page 23: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

TUGAS 2

1. Carilah formula konstanta primer

beberapa jenis saluran transmisi!

2. Apa saja yang mempengaruhi besarnya

nilai konstanta primer dari suatu jenis

saluran transmisi?

Page 24: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

dB 8,686 Np 1

(farad/m) panjangsatuan per iKapasitans

(s/m)atau (mho/m) panjangsatuan per iKonduktans

(H/m) panjangsatuan per Induktansi

(Ohm/m) panjangsatuan per Resistansi

Z

salurantik karakteris Impedansi

(rad/km) fasa konstanta ; (Np/km)redaman konstanta ,

saluran propagasi Konstanta

'

'

'

'

000

'

'

''

'

0

''''''

C

G

L

R

jXR

Y

Z

CjG

LjRZ

j

YZCjGLjR

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Konstanta Sekunder Saluran Transmisi

Page 25: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Konstanta Sekunder….Konstanta Propagasi

Propagation Constant

jCjGLjR )'')(''(

Menyebabkan penurunan

amplitudo gelombang karena

desipasi daya sepanjang

transmisi. Nilai a terkait

dengan resistansi saluran

Konstanta redaman

Menyebabkan perubahan

fasa dan bentuk gelombang

terkait dengan perubahan

induktansi dan kapasitansi

sepanjang saluran

Konstanta fasa

Page 26: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

0

' '.

' '

R j LZ

G j C

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik

Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu saluran

transmisi yang panjangnya tak hingga

Jika saluran tersebut dicatu dengan tegangan AC maka akan

muncul arus yang mengalir di sepanjang saluran (pengaruh nilai C’

dan G’)

Perbandingan tegangan dan arus pada input saluran transmisi

dengan panjang tak hingga disebut Impedansi Karakteristik

Page 27: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Konstanta Sekunder…..Wavelength (λ )

Wavelength (Panjang gelombang) didefinisikan sebagai jarak

dimana gelombang merambat sepanjang saluran agar pergeseran

gelombang mencapai 2π radian (satu gelombang penuh)

)(2

meter

l

Jika suatu saluran menggunakan suatu dielektrik tertentu maka

panjang gelombang bisa dituliskan :

)(0 meter

rll

l0

r

Panjang gelombang di udara

Konstanta dielektrik relatif

Page 28: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Konstanta Sekunder…..Kecepatan Phasa (Vp)

Kecepatan Phasa (phase velocity / wave velocity/ velocity of

propagation ) didefinisikan sebagai kecepatan dimana gelombang

merambat sepanjang saluran pada frekuensi tertentu.

)sec/( ondmeterfV p l

fV p

2

V p

Jika saluran menggunakan bahan dielektrik maka

r

p

CV C = Cepat rambat gelombang di udara

Page 29: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Konstanta Sekunder…..Kecepatan Group (Vg)

Kecepatan Group (group velocity) didefinisikan sebagai

kecepatan dari sekumpulan gelombang yang bersuperposisi

Disebut juga kecepatan envelope

Page 30: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

1. Suatu saluran telepon open wire memiliki R’ = 10Ω/km,

L’=0,0037 henry/km, C’=0,0083 x 10-6 , dan G’= 0,4 x

10-6 mho/km , pada frequensi 1 Khz tentukan :

a) Konstanta propagasi

b) Konstanta redaman

c) Konstanta phasa

d) Impedansi karakteristik

e) Panjang gelombang

f) Kecepatan phasa

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Contoh Soal

Page 31: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

a) Konstanta propagasi

b) Konstanta redaman

c) Konstanta phasa

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Solusi

jCjGLjR )'')(''(

jjj ))10.0083,0(1000210.4,0))(0037,0(1000210( 66

jjj ))10.15,5210.4,0)(25,2310( 66

j )56,8910.15,52)(73,6631,25( 6

j 29,15610.92,1319 6

jperKmj )(0356,000746,0145,7803633,0

)/(0000648,0)/(00746,0 mdBKmneper

)/(0356,0 Kmradian

dBneper 686,81

Page 32: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

a) Impedansi Karakteristik

b) Panjang Gelombang

c) Kecepatan Phasa

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Solusi

)(88,13788,682415,1166,696

56,8910.15,52

73,6631,25

)''(

)''(0

6ohmJ

CjG

LjRZ

)(49,1760356,0

22km

l

)/(10.49,176100010.49,176 63 smfVp l

Page 33: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Find the baby

Page 34: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Persamaan Umum Saluran Transmisi

Page 35: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

),(),()''(),( tzzVtzIzLJzRtzV

),()''(),(),(

tzILJRz

tzVtzzV

Taking the limit as z tends to 0 leads to

),()''(),(

tzILJRdz

tzdV

Persamaan Umum Saluran Transmisi

),()''(),(),(

lim0

tzILJRz

tzVtzzV

z

Page 36: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

),()''(),(

tzVCJGdz

tzdI

),(),( tzzIItzI

zCJ

tzzV

zG

tzzVtzzItzI

'1

),(

'1

),(),(),(

Taking the limit as z tends to 0 leads to

),()''(),(),( tzzVzCJzGtzzItzI

),()''(),(),(

tzzVCJGz

tzItzzI

Persamaan Umum Saluran Transmisi

),()''(),(),(

0

tzzVCJGz

tzItzzILim

z

Page 37: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

0),(),(

0),(),(

2

2

2

2

2

2

tzIdz

tzId

tzVdz

tzVd

),()''(),(

tzILJRdz

tzdV

),()''(),(

tzVCJGdz

tzdI

Persamaan Umum Saluran Transmisi

0 0

0 0

( , ) cos( ) cos( )

( , ) cos( ) cos( )

z z

z z

v z t V e t z V e t z

i z t I e t z I e t z

0 0

0 0

( )

( )

z z

z z

V z V e V e

I z I e I e

Disebut Persamaan Differential saluran

transmisi

Solusi Tegangan dan arus :

Atau dalam bentuk fungsi hiperbolic:

zzez

sinhcosh

zzez

sinhcosh

zVVzVV sinhcoshV(z) 0000

zIIzII sinhcoshI(z) 0000

Disebut Telegrapher’s Equations

Ingat :

tjezV Ret)V(z, Dalam Fungsi Real Time:

Page 38: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

+

V(z)

-

Zo

+j

)eVe(-VZ0

1I(z)

eVeVV(z)

zz

zz

γ

0

γ

0

γ

0

γ

0

Persamaan

Umum saluran

transmisi

L

V(z) = Tegangan sejauh z dari sumber

I(z) = Arus sejauh z dari sumber

Z

Persamaan Umum Saluran Transmisi

0 eVV(z)

zγ-

0 eVV(z)

Menggambarkan ada dua

gelombang yang merambat

dalam saluran transmisi :

• V+ dan atau I+ yang merambat

pada arah (Z positif)

• V- dan atau I- yang merambat

pada arah (Z negatif)

I(z)

Page 39: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

)eVe(-VZ0

1I(z)

eVeVV(z)

zz

zz

γ

0

γ

0

γ

0

γ

0

o

00zz

0 0sz

Z

VV- I I

V V V V

:didapat maka 0 z Jika

Persamaan umum saluran :

Pers 1

Pers 2

2

.ZIVs V

2

.ZIVs V

0s0

0s0

2

ee.ZI

2

eeVV

e2

.ZIVe

2

.ZIVV

:didapat 1, pers ke Vdan Vkan Substitusi

γz-γz

0s

γz-γz

sz

γz0ssγz0ssz

0

-

0

γzZIγzVVssz

sinhcosh0

Persamaan Tegangan dan Arus jika

Parameter sumber diketahui

ZL

Zg

Vg

+

Vs

-

Is

+

VL

-

Zo

+j

Z=L

Z

Page 40: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

)eVe(-VZ0

1I(z)

eVeVV(z)

zz

zz

γ

0

γ

0

γ

0

γ

0

40

Persamaan umum saluran :

Pers 1

Pers 2

2

ee

Z

V

2

eeII

e2Z

.ZIVe

2Z

V.ZII

:didapat 2, pers ke Vdan Vkan Substitusi

γz-γz

0

S

γz-γz

sz

γz

0

0ssγx

0

S0sz

0

-

0

γzZ

VγzII s

szsinhcosh

0

Persamaan Tegangan dan Arus jika

Parameter sumber diketahui

ZL

Zg

Vg

+

Vs

-

Is

+

VL

-

Zo

+j

Z=L

Z

Page 41: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

41

γzZIγzVV ssz sinhcosh 0

γzZ

VγzII s

sz sinhcosh0

Persamaan Tegangan

Dan Arus Jika

Parameter

Sumber diketahui !

Persamaan Tegangan dan Arus jika

Parameter sumber diketahui

ZL

Zg

Vg

+

Vs

-

Is

+

VL

-

Zo

+j

Z=L

Z

Page 42: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

)eVe(-VZ0

1I(z)

eVeVV(z)

zz

zz

γ

0

γ

0

γ

0

γ

0

Persamaan umum saluran :

Pers 1

Pers 2

γL

0

γL-

0

o

L

γL

0

γL-

0L

eV eV-Z

1 I

eV eV V

:didapat maka L z Jika

γL0LL0

γL0LL0

e2

.ZIV V

e2

.ZIV V

2

eeZIe

2

eeVV

e2

.ZIVe

2

.ZIVV

e2

.ZIVe

2

.ZIVV

e2

.ZIVe

2

.ZIVV

:didapat 1, pers ke Vdan Vkan Substitusi

γd-γd

0L

γ-γd-γd

Ld

γd0LLγd-0LLd

z)-γ(L0LLz)-γ(L-0LLd

γLγz0LLγL-γz0LLz

0

-

0

γdZIγdVV LLd sinhcosh 0

Persamaan Tegangan dan Arus jika

Parameter Beban diketahui

ZL

Zg

Vg

+

Vs

-

Is

+

VL

-

Zo

+j

Z=L

d

Page 43: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

)eVe(-VZ0

1I(z)

eVeVV(z)

zz

zz

γ

0

γ

0

γ

0

γ

0

Persamaan umum saluran :

Pers 1

Pers 2

Dengan cara yang sama masukkan

V0 - dan V0

+ ke pers 2, maka didapat :

γdZ

VγdII L

Ldsinhcosh

0

Persamaan Tegangan dan Arus jika

Parameter Beban diketahui

ZL

Zg

Vg

+

Vs

-

Is

+

VL

-

Zo

+j

Z=L

d

Page 44: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

γdZIγdVV LLd sinhcosh 0

γdZ

VγdII L

Ldsinhcosh

0

Persamaan Tegangan

Dan Arus Jika

Parameter

Beban diketahui !

Persamaan Tegangan dan Arus jika

Parameter Beban diketahui

ZL

Zg

Vg

+

Vs

-

Is

+

VL

-

Zo

+j

Z=L

d

Page 45: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

• Pada slide sebelumnya sudah

didefinisikan mengenai

impedansi karakteristik

• Alternatif pengertian impedansi

karakteristik yang dilihat dari

persamaan umum saluran

transmisi, adalah ratio antara

tegangan dan arus yang

merambat ke satu arah (

V(z)+/I(z)+ ) atau ( -V(z)-/I(z)- )

pada setiap titik di saluran

transmisi

CjG

LjR

zI

zV

zI

zVZ

Jadi

CjG

LjR

CjGLjR

LjRLjR

LjR

zI

zVdan

LjR

zI

zV

maka

CjGLjRKarena

zIzVLjR

danzIzVLjR

eIeIeVLjR

eVLjR

eIeIeVeVLjR

eIeILjReVeV

eIeILjReVeV

eIeIzIzIzI

eVeVzVzVzV

zILjRdz

zdV

o

zzzz

zzzz

zzzz

zzzz

zz

zz

)(

)(

)(

)(

,

)(

)(

)(

)(

,

)()()()(

)(

)()(

)()()(

)()()(

)()()(

0000

0000

0000

0000

00

00

z

Impedansi Karakteristik

Page 46: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

• Dapat disimpulkan bahwa impedansi karakteristik bukan merupakan

fungsi dari jarak, dan besarnya hanya tergantung dari nilai R’, L’, C’,

dan G’ saja.

• Untuk mempermudah desain dan aplikasi biasanya nilai impedansi

karakteristik (Z0) dari berbagai jenis saluran sudah dibuat formula-

formula yang bisa langsung digunakan

Impedansi Karakteristik

1. Carilah formula-formula Impedansi

karakteristik (Z0) beberapa jenis saluran

transmisi!

2. Apa saja yang mempengaruhi besarnya nilai

impedansi karakteristik dari suatu jenis

saluran transmisi?

TUGAS 3

Page 47: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

47

coshI

1

coshI

1

dengan Kalikan

sinhcosh

sinhcosh

L

L

0

0

d

d

γdZ

VγdI

γdZIγdV

I

VZ

LL

LL

d

d

d

γdZZ

γdZZZZ

L

L

dtanh

tanh

0

0

0Didapat :

Merupakan impedansi saluran sejauh d dari beban !

Persamaan Impedansi Saluran Transmisi

ZL

Zg

Vg

+

Vs

-

Is

+

VL

-

Zo

+j

Z=L

L

d

Zd Zin

Bedakan dengan impedansi

karakteristik saluran !!!

Page 48: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

48

γdZZ

γdZZZZ

L

L

dtanh

tanh

0

0

0

Jika d = L maka :

γLZZ

γLZZZZZ

L

L

inLdtanh

tanh

0

0

0

Adalah Impedansi Input Saluran Transmisi !

Persamaan Impedansi Saluran Transmisi

ZL

Zg

Vg

+

Vs

-

Is

+

VL

-

Zo

+j

L

d

Zd Zin

Page 49: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

• A 40-m long TL has Vg=15 cos (ωt), Zo= 262,88-j137,88 W, and γ =

0,00746+J0,0356 (per m). If Zg=ZL=Z0 , find:

a) the input impedance Zin

b) the sending-end current Iin

c) the sending-end voltage Vin,

d) the receiving-end voltage VL.

e) the receiving-end current IL

f) Impedance at point 20 m from load

ZL

Zg

Vg

+

Vin

-

Iin

+

VL

-

Zo= 262,88-j137,88 W

γ= 0,00746+j0,0356

40 m

Latihan

Page 50: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

a) Input Impedance (Zin)

Karena saluran match dengan beban, maka Z0 = ZL = 262,88-j137,88 W

Maka:

b) Sending-end Current (Iin)

c) Sending-end voltage (Vin)

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Solusi

W

88,13788,262

tanh

tanh0

0

00 jZ

γLZZ

γLZZZZ

L

Lin

Zin

Zg

Vg

+

Vin

-

Iin

76,27576,525

015

88,13788,26288,13788,262

015

jjjZinZ

VI

g

gin

))(68,27cos(0253,068,270253,068,2769,593

015amperetIin

Zin

Zg

Vg

+

Vin

-

Iin

015

88,13788,26288,13788,262

88,13788,262

jj

jV

ZgZin

ZV g

inin

t)(volt)( cos 7,5)(05,72

015

voltVin

Page 51: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

d) Receiving-end Voltage (VL)

e) Receiving-end Current (IL)

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Solusi

γzZIγzVV ininz sinhcosh 0

40)0356,000746,0(cosh05,7 jVL

40)0356,000746,0(sinh88,13788,26268,270253,0 jj

γzZ

VγzII in

inz sinhcosh0

40)0356,000746,0(cosh68,270253,0 j

γLZIγLVV ininL sinhcosh 0

γLZ

VγLII in

inL sinhcosh0

64,5402055,040)0356,000746,0(sinh

88,13788,262

05,7j

j

yxyxyx

yxyxyx

xjjx

xjx

sinhcoshcoshsinh)sinh(

sinhsinhcoshcosh)cosh(

sinsinh

coscosh

Review Kembali!!!

))(457,62cos(522,2457,62522,2 volttVL

)64,54cos(02055,0 t

Page 52: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

f) Zd=20m

Parameter-parameter dalam Saluran

Transmisi

Solusi

W

88,13788,262

tanh

tanh0

0

00 jZ

γdZZ

γdZZZZ

L

Ld

Page 53: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Konsep Bandwidth dalam Saluran Transmisi

Page 54: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

54

• Matching impedansi yang dilakukan pada frekuensi tunggal/referensi bisa saja berhasil mencapai VSWR minimum yang mendekati 1 di saluran utamanya, terutama jika salurannya lossless. Jika saluran lossy, maka matching dengan VSWR minimum mendekati 1 dapat dicapai pada pangkal saluran (titik input), sedangkan di ujung saluran (titik beban) VSWR akan cenderung membesar.

• Setelah matching dilakukan pada frekuensi referensi, saluran tersebut bagi komponen sinyal dengan frekuensi yang semakin jauh dari referensi akan semakin tidak matched.

• Dapat dibuat plot kurva respons VSWR saluran terhadap frekuensi.

VSWR

f

1.2

1.4

1.6

1.8

1.35

fref fH fL

BW1.35=fH fL

Bandwidth dalam Saluran Transmisi

Page 55: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

55

• Jika band-width filter didefinisikan pada respons 3 dB dari referensi, maka band-with saluran transmisi didefinisikan untuk nilai VSWR maksimum yang diijinkan sebagai referensi. Tetapi nilai VSWR maksimum referensi tersebut tidak disepakati berharga tertentu, bisa saja 1,15; 1,20; 1,35; atau 1,50 asalkan cukup baik untuk aplikasi yang bersangkutan (pantulan tidak membahayakan peralatan, khususnya pesawat pemancar).

• Matching berganda (transformator-l/4 ganda, stub ganda) bertujuan memperlebar bandwidth pada VSWR yang sama dibandingkan dengan matching tunggal.

Bandwidth dalam Saluran Transmisi

Page 56: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu

Questions???

Page 57: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Parameter-parameter dalam Saluran Transmisi Konstanta Sekunder…..Impedansi Karakteristik Impedansi Karakteristik saluran didefinisikan dari suatu