Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
TeknikTeknik SaluranSaluran
TransmisiTransmisi
DTG2A3
22. . MACAMMACAM--MACAM KONDISI SALURAN TRANSMISIMACAM KONDISI SALURAN TRANSMISI
By : Dwi Andi Nurmantris
Where Are We?Where Are We?
ContentContent
1. Pendahuluan2. Saluran tanpa rugi – rugi (Lossless /
Lowloss)3. Saluran Tanpa cacat (Distortionless)4. Saluran Merugi (Lossy)5. Saluran-saluran Istimewa
Pendahuluan
Loss Loss dalamdalam SaluranSaluran TransmisiTransmisi
q In transmission line, the resistance of the conductors is never equal to zero (There are no perfect conductivity)
q Whenever current flows through conductors, some energy is dissipated in the form of heat.
q Conductor losses increase with an increase in frequency because of skin effect
Conductor Loss
q the portion of the energy of an alternating electrical field in a dielectric medium that is converted into heat.
Dielectric Loss
q Radiation losses occur because some magnetic lines of force about a conductor do not return to the conductor when the cycle alternates.
q These lines of force are projected into space as radiation, and this results in power losses
Radiation Loss
q Induction losses occur when the electromagnetic field about a conductor cuts through any nearby metallic object and a current is induced in that object.
q As a result, power is dissipated in the object and is lost.
q Leakage loss present in transmission line having dielectric with finite resistivity
Leakage Loss
• Any signal that carries significant information must has some non-zero bandwidth. In other words, the signal energy (as well as the information it carries) is spread across many frequencies
• If the different frequencies that comprise a signal travel at different velocities, that signal will arrive at the end of a transmission line distorted. We call this phenomenon signal dispersion.
DistorsiDistorsi signal signal dalamdalam saluransaluran transmisitransmisi
• dispersion is the phenomenon in which the phase velocity of a wave depends on its frequency. or alternatively when the group velocity depends on the frequency
Saluran lossless dan distortionless
Transmission line
Transmission line
Transmission line
Saluran Lossy dan terdistorsi
Saluran Lossy tapi distortionless
Saluran Tanpa Rugi-rugi(Lossless/Lowloss)
9
• Pada saluran ini tidak terjadi redaman daya atau redamanamplituda ( = 0). Agar tercapai maka :
– R’ dan G’ = 0 (punya konduktor dan dielektrik yang sempurna)
– Saluran dioperasikan pada frekuensi tinggi ( L’>>R dan C’ >>G’
• Sehingga pada saluran lossless berlaku :
a
w w
''p
0'
'
''
''
0
''
''
''2'
'''
1V
''
12
R
0
))((
))((
CL
CLf
C
L
CjG
LjRZ
CL
jCLj
CLCjLj
CjGLjR
==
==
==+
+=
=
=
==
-==
++=
b
w
b
pl
w
w
wb
a
bw
www
wwg
SaluranSaluran LosslessLossless
Catatan :
§ Pada saluran lossless, kecepatan phasatidak tergantung dari frequency (frequency independence), maka pada saluranlossless juga berlaku distortionless.
§ Pada kondisi tertentu, yaitu ketika salurantransmisi sangat panjang maka saluranlossless bisa bersifat terdistorsi karenaperbedaan kecil kecepatan phasa akanmenimbulkan delay yang besar jika saluransangat panjang
10
• Pada saluran transmisi lossless berlaku :
TeganganTegangan dandan ArusArus padapada SaluranSaluran LosslessLossless
0 0
0 0
( )
( )
z z
z z
V z V e V e
I z I e I e
g g
g g
+ - - +
+ - - +
= +
= +
zzzz
zz
eV
eV
eIeII(z)
eVeVV(z)
0
-
0
0
000
-
00
bbbb
bb
jjjj
jj
ZZ+-
++-+
+-+
-=+=
+=
Revisi !!!
TeganganTegangan dandan ArusArus padapada SaluranSaluran LosslessLossless
zjZIzV
zjZIzjV
γzZIγzVV
ss
ss
ssz
bb
bb
sincos
sinhcosh
sinhcosh
0
0
0
-=
-=
-=
zjZ
VzI
zjZ
VzjI
γzZ
VγzII
ss
ss
ssz
bb
bb
sincos
sinhcosh
sinhcosh
0
0
0
-=
-=
-=
Persamaan TeganganDan Arus Jika ParameterSumber diketahui !
ZL
Zg
Vg
+
Vs
-
Is
+
VL
-
Zo
g=a +j b
Z=L
Z
TeganganTegangan dandan ArusArus padapada SaluranSaluran LosslessLossless
djZIdV
djZIdjV
γdZIγdVV
LL
LL
LLd
bb
bb
sincos
sinhcosh
sinhcosh
0
0
0
+=
+=
+=
djZ
VdI
djZ
VdjI
γdZ
VγdII
LL
LL
LLd
bb
bb
sincos
sinhcosh
sinhcosh
0
0
0
+=
+=
+=
Persamaan TeganganDan Arus Jika ParameterBeban diketahui !
ZL
Zg
Vg
+
Vs
-
Is
+
VL
-
Zo
g=a +j b
Z=L
d
13
úû
ùêë
é
+
+=ú
û
ùêë
é
+
+=
=
úû
ùêë
é
+
+=
ljZZ
ljZZZ
ljZZ
ljZZZZ
γlZZ
γlZZZZ
L
L
L
Lin
L
Lin
b
b
b
b
a
tan
tan
tanh
tanh
: maka ,0
tanh
tanh
0
00
0
00
0
00
Pada saluran transmisi lossless berlaku :
llj
ljlj
ljlj
bb
bb
bb
coscosh
sinsinh
tantanh
=
=
=
ImpedansiImpedansi Input Input SaluranSaluran LosslessLossless
• Suatu saluran sepanjang 5 km menghubungkan sentral kepelanggan. Diasumsikan saluran bersifat lossless dan mempunyaiimpedansi karakteristik = 50 ohm dan konstanta fasa = 5 rad/km. Tegangan yang dikirimkan oleh sentral (tegangan sumber) = 10 < 00 volt. Dipelanggan terdapat pesawat telepon yang mempunyaiimpedansi 50 ohm. Carilah :
– Impedansi input di sisi sentral
– Tegangan dan arus di pesawat telepon pelanggan
SaluranSaluran LosslessLossless
Contoh Kasus
Saluran Tanpa Cacat(Distortionless)
16
• Dua jenis distorsi pada saluran :
– Distorsi Redaman. Distorsi ini terjadi apabila nilai redaman merupakanfungsi dari frekuensi
– Distorsi fasa/distorsi kecepatan fasa. Distorsi ini terjadi jika nilaikecepatan fasa bergantung pada nilai frekuensi
• Supaya saluran terbebas dari distorsi maka :
– Konstanta redaman bukan fungsi frekuensi
– Kecepatan fasa bukan fungsi frekuensi
• Untuk memenuhi syarat distortionless : Oliver Heaviside (1850–1925) menemukan solusinya pada abad 19!
'
'
'
'
C
G
L
R=
SaluranSaluran TanpaTanpa CacatCacat ((DistortionlessDistortionless))
Why???
Konstanta – konstanta pada saluran distortionless :
( )( )
( )( ) '
'
'
'
'
''
'
''
''
''
0
''
''''
'
'''
'
'
'
'''
'
'''
'
'
'
'''
'
''
'
''''''
1
dan atau : Maka
atau
G
R
C
L
jC
GC
jL
RL
CjG
LjRZ
CLV
CLCLC
GCL
L
R
jC
GCLj
L
RCL
jC
Gj
L
RCL
jC
GCj
L
RLCjGLjR
p
==
÷÷
ø
ö
çç
è
æ+
÷÷
ø
ö
çç
è
æ+
=+
+=
==
===
÷÷
ø
ö
çç
è
æ+=
÷÷
ø
ö
çç
è
æ+=
÷÷
ø
ö
çç
è
æ+
÷÷
ø
ö
çç
è
æ+=
÷÷
ø
ö
çç
è
æ+
÷÷
ø
ö
çç
è
æ+=++=
w
w
w
w
b
w
wbaa
wgwg
wwg
wwwwg
SaluranSaluran TanpaTanpa CacatCacat ((DistortionlessDistortionless))
Frequency Independent
Dalam kenyataannya saluran transmisi tidak ada yang ideal memenuhi syarat distortionless line, dan kebanyakan kondisiadalah :
SaluranSaluran TanpaTanpa CacatCacat ((DistortionlessDistortionless))
'
'
'
'
L
R
C
G£
Mu metal submarine telegraph cable construction. This was a type of cable used for long undersea telegraph cables, invented by The Telegraph Construction and Maintenance Company Ltd., London, in 1923. The copper conductor was wrapped with fine wire made of Mu metal, a high permeability nickel-iron alloy. It had been found that the seawater surrounding ordinary cables distorted the signal carried by them, resulting in very low transmission rates. The Mu metal wrapping added inductance to the cable, correcting the distortion and enabling higher data rates.
Bagaimana cara agar kondisi distortionless
Line/Heaviside terpenuhi???
Saluran Merugi (Lossy)
???
SaluranSaluran LossyLossy
LatihanLatihan soalsoal
1. Suatu saluran transmisi beroperasi pada frekuensi125 Mhz memiliki impedansi karakteristik 40 Ω, konstanta redaman 0,02 Np/m, dan konstantaphasa 0,75 rad/m.a. Apakah saluran diatas lossless?
b. Apakah saluran diatas distortionless?
c. Hitunglah konstanta primer saluran diatas!
2. A lossless line has a characteristic resistance of 50 . The line length is 1.185 λ . The load impedance is 110 + j80 ? . Find the input impedance.
Saluran-saluran Istimewa
23
SaluranSaluran IstimewaIstimewa
ZLb,0Z
Suatu saluran transmisi Lossless denganpanjang L dengan impedansi beban ZL
L
Zin
I(d) IL+
V(d)-
+
VL
-
úû
ùêë
é
+
+=
ljZZ
ljZZZZ
L
Lin
b
b
tan
tan
0
00
d
2.1 l=L
L
L
L
L
L
L
Lin
Z
jZZ
jZZZ
jZZ
jZZZ
ljZZ
ljZZZZ
=
úû
ùêë
é
+
+=
úúú
û
ù
êêê
ë
é
×+
×+=
úû
ùêë
é
+
+=
p
p
l
l
p
l
l
p
b
b
tan
tan
2
2tan
2
2tan
tan
tan
0
00
0
0
0
0
00
4.1 l=L
L
L
L
L
L
L
Lin
Z
Z
jZZ
jZZZ
jZZ
jZZZ
ljZZ
ljZZZZ
2
0
0
0
0
0
0
0
0
00
2tan
2tan
4
2tan
4
2tan
tan
tan
=
úúú
û
ù
êêê
ë
é
+
+=
úúú
û
ù
êêê
ë
é
×+
×+=
úû
ùêë
é
+
+=
p
p
l
l
p
l
l
p
b
b
SaluranSaluran IstimewaIstimewa
ZLb,0Z
Suatu saluran transmisi Lossless denganpanjang L dengan impedansi beban ZL
L
Zin
I(d) IL+
V(d)-
+
VL
-
úû
ùêë
é
+
+=
ljZZ
ljZZZZ
L
Lin
b
b
tan
tan
0
00
d
l<<L.3
L
L
L
L
L
L
Lin
Z
jZZ
jZZZ
ljZZ
ljZZ
Z
ljZZ
ljZZZZ
=
úû
ùêë
é
+
+=
úúú
û
ù
êêê
ë
é
+
+=
úû
ùêë
é
+
+=
0tan
0tan
2tan
2tan
tan
tan
0
00
0
0
0
0
00
l
pl
p
b
b
:arusnyadanteganganNilai
)()0(
2sin
2cos
sincos
0
0
ldVdVsehingga
djZIdV
djZIdVV
LL
LLd
=»=
+=
+=
l
p
l
p
bb
)()0(
2sin
2cos
sincos
0
0
LdIdIsehingga
djZ
VdI
djZ
VdII
LL
LLd
=»=
+=
+=
l
p
l
p
bbdjZIdVV LLd bb sincos 0+=
djZ
VdII L
Ld bb sincos0
+=
SaluranSaluran IstimewaIstimewa
b,0Z
Suatu saluran transmisi Lossless denganpanjang L dengan impedansi beban ZL
L
Zin
I(d) IL+
V(d)-
+
VL
-
d
0.4 =LZ
ljZ
Z
ljZZ
ljZ
ljZZ
ljZZ
ljZZZZ
L
Lin
b
b
b
b
b
b
tan
tan
tan0
tan0
tan
tan
0
0
00
0
00
0
00
=
úû
ùêë
é=ú
û
ùêë
é
+
+=
úû
ùêë
é
+
+=
ZL=0
b,0Z
L
Zin
I(d) IL+
V(d)-
+
VL
-
d
ZL=8
¥=LZ.5
lj
Z
ljZ
ljZZ
ljZZ
ljZZZZ
L
Lin
b
b
b
b
b
tan
tan
tan
tan
tan
0
0
00
0
00
=
úû
ùêë
é
¥+
+¥=
úû
ùêë
é
+
+=
)()(0 Scinocin ZZZ ´=
TugasTugas 44
Find! Z0 , γ , Vp , λ ,α , β
80 + J40 ?
L
100 ?
Zg
Vg
)10102cos(10 3 °+tp
ZL
KmR /4,10' W=KmhenryL /0037,0'=
KmmicroMhosG /8,0'=KmmFC /00835,0'=
1.
2.
80 + J40 ?
Гin = ….?
VSWR = ….?
100 ?
Zg
Vg
Volt°Ð010
ZLW°-Ð= 435000Z
)(08,007,0 perKmJ+=g
Zin = ….?L = 10Km
3.
d= 0,5 λ
Z(d) = ….?
I(z) = ….?
150 ?
Z= 1,5 λ
100 ?
Z0 = 100 ?
(lossless)
Zg
Vg
Volt°Ð010
ZL
+
V(z) = ….?
-
Questions???Questions???