38
2. Thin Coaxial Cable
Seiring dengan pertambahan ketebalan atau diameter kabel, maka tingkat kesulitan pengerjaannya pun akan semakin tinggi. Harus diingat bahwa kabel
jenis ThickNet harus ditarik melalui pipa saluran yang ada dan pipa ini ukurannya terbatas. Oleh karena itu diciptakanlah Thin Coaxial cable untuk
mengatasi beberapa masalah di atas. Kabel jenis ini ditunjukan pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Thin Coaxial Cable RG 59 Kabel koaksial jenis ini banyak dipergunakan di kalangan radio amatir,
terutama untuk transceiver yang tidak memerlukan output daya yang besar. Untuk digunakan sebagai perangkat jaringan, kabel koaksial jenis ini harus
memenuhi standar IEEE 802.3 10BASE2, di mana diameter rata-rata berkisar 5 mm dan biasanya berwarna hitam atau warna gelap lainnya. Setiap
perangkat dihubungkan dengan BNC T-connector. Kabel jenis ini juga dikenal sebagai thin Ethernet atau ThinNet [12].
3.4 Konstanta Saluran Transmisi Kabel Koaksial
Untuk menghitung konstanta primer secara tepat digunakan Persamaan- Persamaan Maxwell dengan syarat batasnya pada struktur saluran transmisi yang
diamati. Dari struktur penampang kabel koaksial, didapati tiga komponen utama
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
39
yaitu penghantar dalam, penghantar luar dan dielektrika pengisolir kedua penghantar tersebut. Gambar penampang kabel koaksial diperlihatkan pada
Gambar 3.4 [1].
Gambar 3.4 Penampang kabel koaksial Pada bagian ini akan dihitung parameter R, C dan L sebagai parameter
primer dari kabel koaksial diikuti dengan penghitungan medan magnet dan medan listrik yang terbentuk. Dalam saluran transmisi mode TEM, konsep tegangan dan
arus masih sangat berguna di mana nanti akan digunakan untuk menghitung medan magnet dan medan listrik yang ditimbulkan keduanya.
Penghantar dalam biasanya terbuat dari batang yang massiv atau potongan kawat halus yang diputar bersama-sama. Penghantar luar terbuat dari pipa metal
massiv Ag, Cu, Al, atau dari lembaran foil dari metal dan serabut dari kawat- kawat halus. Sedangkan dilektrika bisa berupa ruang hampa udara yang pada
jarak-jarak tertentu dipasangkan penopang penyanggah supaya tidak ada kontak galvanis di antara kedua penghantar, atau berupa polimer organis seperti Teflon.
Untuk resistensi per satuan panjang dihitung menggunakan efek kulit ke dalam penjumlahan frekuensi-frekuensi sangat tinggi. Dengan
adalah diameter
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
40
konduktor dalam dan diameter konduktor luar,
dan merupakan
konduktifitas relatif konduktor dalam dan konduktor luar. Persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut [6]:
√
√ √
…………………………3.1 √
√ √
…………..3.2 Perhitungan kapasitansi persatuan panjang C dari kabel koaksial bisa
dilakukan dengan menggunakan definisi kapasitansi persatuan panjang. Gambar perhitungan kapasitansi kabel koaksial dapat dilihat pada Gambar 3.5.
……………… …………………. 3.3
Gambar 3.5 Penampang kabel koaksial untuk penghitungan C Jika kita memiliki muatan persatuan panjang Q di atas permukaan
penghantar dalam kabel koaksial, maka dari teori medan elektromagnetik, medan listrik di dalam dielektrik didapatkan dengan:
………………………………….. 3.4
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
41
Medan listrik keluar radial dari penghantar dalam ke penghantar luar dengan asumsi, penghantar dalam muatan positif. Persamaan di atas didapatkan
dengan asumsi quasi-statis seolah-olah statis, yang hanya berlaku dari frekuensi 0 sampai suatu batas tertentu.
Integrasi medan listrik sepanjang jalur yang terbentang dari konduktor dalam ke konduktor luar akan menghasilkan tegangan antara kedua penghantar
ini. Berikut merupakan persamaan tegangan di dalam kabel koaksial: …………………………. 3.5
Sehingga dengan definisi Persamaan 3.3 kapasitansi persatuan panjang menjadi: ……………………………………3.6
Gambar medan magnet di wilayah dielektrika di antara kedua penghantar yang dilalui arus listrik ditunjukan pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6 Penampang kabel koaksial untuk penghitungan L Perhitungan induktivitas dari kabel koaksial menuntut perhitungan medan
magnet pada penampang kabel tersebut. Dari teori medan elektromagnetik kita ketahui bahwa arus listrik akan menghasilkan medan magnet, medan magnet ini
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
42
akan menghasilkan suatu fluks magnetik yang menembus permukaan, sehingga bisa didefinisikan besaran induktansi persatuan panjang dengan:
…………………….……………….3.7 Dengan menggunakan asumsi arus yang mengalir di dalam penghantar,
baik dalam atau luar, homogen berlaku terutama sekali pada frekuensi rendah, akan dihitung medan magnet yang dihasilkan struktur tersebut.
Medan magnet di dalam penghantar dalam bisa dihitung dengan menggunakan hukum Ampere. Jika pengandaian arus listrik terdistribusi secara
homogen di dalam penghantar berlaku, maka besar arus listri yang terjadi adalah: ………….………………………..3.8
Dengan I arus total yang mengalir di penghantar dalam. Aplikasi hukum Ampere di sepanjang garis putus-putus ini menghasilkan:
∮ ⃗⃗ ……………3.9
………………………………3.10 Dengan hubungan energi magnetis persatuan panjang didapatkan persamaan
sebagai berikut:
⃗⃗ ⃗
...3.11 ……………………………………….3.12
Selain di dalam penghantar dalam pada kabel koaksial medan magnet juga terdapat di penghantar luar.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
43
Dengan cara analog didapatkan Persamaan 3.13. …………….…………………….3.13
d adalah ketebalan penghantar luar, sehingga induktansi dalam total menjadi: ………………………………3.14
Gambar 3.7 menunjukan besar medan magnet di penampang kabel koaksial sebagai fungsi dari radius.
Gambar 3.7 Besar medan magnet di penampang kabel koaksial sebagai fungsi radius
Terlihat mula-mula medan magnet membesar sampai mencapai nilai maksimumnya di permukaan penghantar dalam. Kemudian mengecil dengan
radius untuk ruang dielektrikum, dan mengecil dengan cepat di penghantar luar, sampai akhirnya menuju nol di permukaan penghantar luar sebelah luar.
Pehitungan induktansi akibat medan magnet di ruang antara penghantar, dengan medan magnet sebesar [1]:
…………………………………..3.15
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
44
Menghasilkan Persamaan sebagai berikut: …………………………………3.16
Sehingga induktansi persatuan panjang total pada sebuah kabel koaksial menjadi: ………………………….3.17
Karena nilai suku kedua biasanya jauh lebih kecil dibandingkan suku pertama, untuk perhitungan praktis, seringkali induktansi dalam diabaikan.
Sehingga persamaan 3.17 dapat ditulis kembali menjadi: …………………………………3.18
Dan untuk impedansi gelombang bisa dihitung dengan Persamaan berikut:
√ √
√ ……………………3.19
Dan konstanta perambatan menjadi: √ ………………………………….3.20
Dari Persamaan 3.6, C berbanding terbalik dengan perbandingan radius dalam dan radius luar, sehingga dengan membesarnya perbandingan ini,
kapasitansi persatuan panjang akan mengecil. Sedangkan L menurut Persamaan 3.18 membesar dengan bertambah besarnya perbandingan radius tersebut.
Demikian juga halnya impedansi gelombang, menurut Persamaan 3.19 menunjukan L dan
membesar secara linier dengan .
Dari bentuk luarnya saja tidaklah terlihat apakah saluran transmisi ini
mempunyai impedansi gelombang yang besar atau kecil, karena yang mempengaruhi nilai ini adalah perbandingan radius luar dengan radius dalam.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
45
Sedangkan konstanta perambatan, untuk kasus tidak ada rugi-rugi hanya tergantung dari materi penyusun kabel koaksial itu [1].
Karena medan elektromagnetik merambat melalui wilayah dielektrik. Medan magnet di Persamaan 3.15, bisa dinyatakan dengan tegangan melalui
hubungan denga impedansi gelombang dari Persamaan 3.19, sehingga:
……….………………………3.21 Medan listrik di Persamaan 3.4 bisa juga dinyatakan dalam tegangan dengan
bantuan Persamaan 3.5 sehingga didapatkan persamaan: ………………………………….3.22
3.5 Daya Kabel Koaksial
