Gambar 2.3 Waveguide : a Rectangular Waveguide, b Circular Waveguide
2.3 Karakteristik Saluran Transmisi
Ketika hubungan antara sumber sinyal dengan beban sedang berlangsung, maka sinyal akan merambat pada pasangan kawat penghantar saluran transmisi
menuju ke ujung yang lain dengan kecepatan tertentu. Semakin panjang saluran transmisi, maka waktu tempuh dari rambatan sinyal itu akan semakin lama. Arus
yang mengalir di sepanjang saluran akan membangkitkan suatu medan magnet yang menyelimuti kawat penghantar dan ada kalanya saling berimpit dengan
medan magnet lain yang berasal dari kawat penghantar lain disekitarnya. Medan magnet yang dibangkitkan oleh kawat penghantar berarus listrik, merupakan suatu
timbunan energi yang tersimpan dalam kawat penghantar tersebut sehingga dapat dianggap bahwa kawat penghantar bersifat induktif atau memiliki induktansi[1,3].
Tegangan yang ada diantara dua kawat penghantar akan membangkitkan medan listrik. Medan listrik ini juga merupakan timbunan energi yang mungkin
juga saling berimpit dengan medan listrik lain disekitarnya, sehingga akan timbul kapasitansi diantara dua kawat penghantar. Untuk saluran yang panjang,
Universitas Sumatera Utara
induktansi dan kapasitansi itu akan menyebar secara merata pada sepanjang saluran dan besarnya tergantung pada frekuensi sinyal atau gelombang yang
merambat didalamnya. Setiap jenis saluran transmisi dua kawat juga mempunyai suatu nilai
konduktansi yakni nilai yang merepresentasikan kemungkinan banyaknya elektron yang mengalir arus melewati atau menembus bahan dielektrik saluran.
Jika saluran dianggap seragam uniform, dimana semua nilai besaran-besaran tersebut sama disepanjang saluran, maka potongan kecil saluran dapat dianggap
merepresentasikan panjang keseluruhan[1,5].
2.4 Impedansi Karakteristik
Gelombang yang merambat pada saluran transmisi yang panjangnya tak berhingga, tidak akan mempengaruhi apa yang ada diujung saluran. Perbandingan
antara tegangan dan arus diujung masukan saluran sesungguhnya dapat dianggap sama dengan perbandingan antara tegangan dan arus setelah mencapai ujung
lainnya. Dapat diartikan bahwa arus dan tegangan diantara kedua kawat penghantar saluran itu memandang saluran transmisi sebagai suatu impedansi.
Impedansi inilah yang disebut Impedansi Karakteristik Zo [1,2].
forward arus
forward tegangan
Z
o
= ....................................2.1
Jadi dapat dikatakan bahwa impedansi karakteristik adalah impedansi yang diukur diujung saluran transmisi yang panjangnya tak berhingga. Bila daya
dirambatkan pada saluran transmisi dengan panjang tak berhingga, maka daya itu
Universitas Sumatera Utara
akan diserap seluruhnya disepanjang saluran sebagai akibat bocornya arus pada kapasitansi antar penghantar dan hilangnya tegangan pada induktansi saluran[1].
Gambar 2.4 Pengukuran Impedansi Karakteristik
Pada Gambar 2.4, diperlihatkan bahwa impedansi yang dipandang pada titik 1-2 ke 1-2 berhingga ke arah kanan adalah sebesar Zo juga. Tetapi dengan
tingkat tegangan dan arus yang lebih kecil dibandingkan dengan tegangan pada titik 1-2. Sehingga bila impedansi pada titik 1-2 digantikan dengan impedansi
beban sebesar Zo, maka impedansi dititik 1-2 akan sebesar Zo juga[1]. Impedansi karakteristik saluran tanpa rugi-rugi losses-line dapat
dituliskan sebagai berikut:
[ ]
m C
L Zo
Ω =
......................................................2.2 dimana :
L = induktansi total kedua kawat penghantar sepanjang saluran l Henry C = kapasitansi antar kedua kawat penghantar dalutan sepanjang l Farad
Universitas Sumatera Utara
Besar impedansi karakteristik suatu saluran transmisi maupun bumbung gelombang berbeda-beda dan nilainya ditentukan oleh ukuran fisik penampang
dan bahan dielektrik yang digunakan sebagai isolator. Adapun impedansi karakteristik saluran transmisi dapat dilihat pada Tabel 2.1[1, 2]:
Tabel 2.1 Impedansi Karakteristik Saluran Transmisi
Jenis Saluran Zo Ω
L Hm C Fm
Twin Lead
d D
k 2
ln 120
d D
2 ln
π µ
d D
2 ln
µε
Coaxial
d D
k ln
60 d
D ln
2
π µ
d D
ln 2
µε
Balanced Shielded
D h
d h
v v
k 1
1 2
ln 120
2 2
= =
+ −
σ σ
σ
Microstrip Strip line
W
T e
t
377 Bumbung Gelombang
Circular Waveguide
2
1 2
− =
f f
Z
c og
π η
dimana:
D = Jarak antar konduktor pada twist pair atau diameter konduktor outer pada coaxial dan balanced shielded meter
d = Diameter konduktor inner meter h = Jarak antar konduktor pada balanced shielded meter
k = Konstanta dielektrik bahan isolator
Universitas Sumatera Utara
e = Permitivitas µ = Permeabilitas
e
t
= Konstanta dielektrik relatif η = Impedansi gelombang udara Ω
f
c
= Frekuensi cut-off GHz
2.5 Gelombang Elektromagnetik dalam Saluran Transmisi