Analisis Impedansi Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip Rugi-Rugi Saluran Transmisi Mikrostrip

Lemuel Artios L. Tobing : Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip, 2010.

4.3. Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip

Karakteristik saluran transmisi yang akan dianalisis pada Tugas Akhir ini adalah impedansi karakteristik, rugi-rugi saluran yang berupa rugi tembaga, rugi radiasi dan rugi dielektrik. Untuk mempermudah dalam penganalisisan pada Tugas Akhir ini, penulis menggunakan aplikasi MATLAB dimana daftar program dapat dilihat pada Lampiran A

4.3.1. Analisis Impedansi Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip

Pada analisis bagian ini, akan dihitung besarnya impedansi karakteristik saluran transmisi mikrostrip dengan mengambil beberapa parameter-parameter yang diasumsikan pada persamaan 3.1.. Karena 695 . 439 . 1 1 = = h w 1, maka digunakan persamaan 3.2, sehingga diperoleh: 8.364 439 . 1 1 1 04 . 1 439 . 1 12 1 2 1 9 . 12 2 1 9 . 12 2 5 . =               − +       ⋅ + − + + = − eff ε mm 0.062 1 036 . 439 . 1 2 ln 14 . 3 036 . 1 2 ln =       + ⋅ =       + = ∆ t h t w π mm 033 . 2 9 . 12 1 1 062 . =       + = ∆w mm 033 . 1 033 . 1 = + = ∆ + = w w w Lemuel Artios L. Tobing : Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip, 2010. ohm Z o 606 . 50 14 . 3 2 9 . 12 1 1 033 . 1 439 . 1 4 11 9 . 12 8 14 033 . 1 439 . 1 4 11 9 . 12 8 14 033 . 1 439 . 1 4 1 ln 1 9 . 12 14 . 3 2 2 73 . 376 2 2 2 =         + +       ⋅       + +            ⋅       + ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ = Dari perhitungan yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa impedansi karkateristik saluran transmisi mikrostrip tidak dipengaruhi oleh seberapa besar frekuensi yang diberikan, tetapi berpengaruh pada lebar strip konduktor, ketebalan bahan dielektrik, ketipisan strip konduktor dan juga oleh konstanta bahan dielektrik dari saluran trasnsmisi tersebut. Untuk impedansi karakteristik yang diperoleh sebesar 50.606 ohm, dengan konstanta bahan dielektrik GaAs Galium Arsen sebesar 12.9, ketebalan bahan dielektrik sebesar 1.439mm, lebar strip konduktor 1mm dan ketipisan strip sebesar 0.036mm.

4.3.2. Rugi-Rugi Saluran Transmisi Mikrostrip

Rugi-rugi saluran transmisi pada saluran transmisi mikrostrip yang dianalisis pada Tugas Akhir ini adalah rugi-rugi tembaga, rugi-rugi radiasi dan rugi-rugi dielektrik. Adapun perhitungan rugi-ruginya sebagai berikut:

4.3.2.1. Rugi-Rugi Tembaga pada Saluran Transmisi Mikrostrip - Untuk frekuensi sebesar 1 GHz = 10

9 Hz ohm f R c o c s 008 . 10 84 . 5 10 56 . 12 10 14 . 3 1 7 7 9 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = − σ µ π δ σ Lemuel Artios L. Tobing : Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip, 2010. 1.395 036 . 1 14 . 3 4 ln 14 . 3 1 4 ln 1 = ⋅ ⋅       =       = ∂ ∂ t w t w π π m dB e e hz t w w h w h h w w h R o Z o s c 386 . 3 606 . 50 1000 439 . 1 395 . 1 1 439 . 1 1 439 . 1 1 439 . 1 4 1 1 439 . 1 8 10 ln 008 . 10 1 4 8 10 ln 10 60 606 . 50 60 = ⋅ ⋅       ⋅ + +       ⋅ − ⋅ ⋅ =       ∂ ∂ + +       − = π π α - Untuk frekuensi sebesar 2 GHz = 2.10 9 Hz ohm f R c o c s 0.012 10 84 . 5 10 56 . 12 10 2 14 . 3 1 7 7 9 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = − σ µ π δ σ 1.395 036 . 1 14 . 3 4 ln 14 . 3 1 4 ln 1 = ⋅ ⋅       =       = ∂ ∂ t w t w π π m dB e e hz t w w h w h h w w h R o Z o s c 4.788 606 . 50 1000 439 . 1 395 . 1 1 439 . 1 1 439 . 1 1 439 . 1 4 1 1 439 . 1 8 10 ln 012 . 10 1 4 8 10 ln 10 60 606 . 50 60 = ⋅ ⋅       ⋅ + +       ⋅ − ⋅ ⋅ =       ∂ ∂ + +       − = π π α - Untuk frekuensi sebesar 3 GHz = 3.10 9 Hz ohm f R c o c s 0.014 10 84 . 5 10 56 . 12 10 3 14 . 3 1 7 7 9 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = − σ µ π δ σ 1.395 036 . 1 14 . 3 4 ln 14 . 3 1 4 ln 1 = ⋅ ⋅       =       = ∂ ∂ t w t w π π Lemuel Artios L. Tobing : Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip, 2010. m dB e e hz t w w h w h h w w h R o Z o s c 5.865 606 . 50 1000 439 . 1 395 . 1 1 439 . 1 1 439 . 1 1 439 . 1 4 1 1 439 . 1 8 10 ln 014 . 10 1 4 8 10 ln 10 60 606 . 50 60 = ⋅ ⋅       ⋅ + +       ⋅ − ⋅ ⋅ =       ∂ ∂ + +       − = π π α - Untuk frekuensi sebesar 4 GHz = 4.10 9 Hz ohm f R c o c s 0.016 10 84 . 5 10 56 . 12 10 4 14 . 3 1 7 7 9 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = − σ µ π δ σ 1.395 036 . 1 14 . 3 4 ln 14 . 3 1 4 ln 1 = ⋅ ⋅       =       = ∂ ∂ t w t w π π m dB e e hz t w w h w h h w w h R o Z o s c 6.772 606 . 50 1000 439 . 1 395 . 1 1 439 . 1 1 439 . 1 1 439 . 1 4 1 1 439 . 1 8 10 ln 016 . 10 1 4 8 10 ln 10 60 606 . 50 60 = ⋅ ⋅       ⋅ + +       ⋅ − ⋅ ⋅ =       ∂ ∂ + +       − = π π α - Untuk frekuensi sebesar 5 GHz = 5.10 9 Hz ohm f R c o c s 0.018 10 84 . 5 10 56 . 12 10 3 14 . 3 1 7 7 9 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = = − σ µ π δ σ 1.395 036 . 1 14 . 3 4 ln 14 . 3 1 4 ln 1 = ⋅ ⋅       =       = ∂ ∂ t w t w π π Lemuel Artios L. Tobing : Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip, 2010. m dB e e hz t w w h w h h w w h R o Z o s c 7.571 606 . 50 1000 439 . 1 395 . 1 1 439 . 1 1 439 . 1 1 439 . 1 4 1 1 439 . 1 8 10 ln 018 . 10 1 4 8 10 ln 10 60 606 . 50 60 = ⋅ ⋅       ⋅ + +       ⋅ − ⋅ ⋅ =       ∂ ∂ + +       − = π π α

4.3.2.2. Rugi-Rugi Radiasi pada Saluran Transmisi Mikrostrip

Karena saluran transmisi yang dianalisis adalah saluran transmisi microstrip single line yang impedansi salurannya sudah matched dengan bebannya, maka untuk rugi-rugi radiasi saluran transmisi mikrostrip sebagai berikut: - Untuk frekuensi sebesar 1 GHz = 10 9 Hz m f c o 3 . 10 10 3 9 8 = ⋅ = = λ 0.601 1 364 . 8 1 364 . 8 log 364 . 8 2 1 364 . 8 1 1 1 log 2 1 1 =     − + − − =         − + − − = eff eff eff eff eff F ε ε ε ε ε m dB F h eff o r 0.033 601 . 3 . 001439 . 14 . 3 2 60 2 60 2 2 = ⋅       ⋅ ⋅ =     = ε λ π α Lemuel Artios L. Tobing : Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip, 2010. - Untuk frekuensi sebesar 2 GHz = 2.10 9 Hz m f c o 0.150 10 2 10 3 9 8 = ⋅ ⋅ = = λ 0.601 1 364 . 8 1 364 . 8 log 364 . 8 2 1 364 . 8 1 1 1 log 2 1 1 =     − + − − =         − + − − = eff eff eff eff eff F ε ε ε ε ε m dB F h eff o r 0.131 601 . 0.150 001439 . 14 . 3 2 60 2 60 2 2 = ⋅       ⋅ ⋅ =     = ε λ π α - Untuk frekuensi sebesar 3 GHz = 3.10 9 Hz m f c o 0.100 10 3 10 3 9 8 = ⋅ ⋅ = = λ 0.601 1 364 . 8 1 364 . 8 log 364 . 8 2 1 364 . 8 1 1 1 log 2 1 1 =     − + − − =         − + − − = eff eff eff eff eff F ε ε ε ε ε m dB F h eff o r 0.295 601 . 0.100 001439 . 14 . 3 2 60 2 60 2 2 = ⋅       ⋅ ⋅ =     = ε λ π α - Untuk frekuensi sebesar 4 GHz = 4.10 9 Hz Lemuel Artios L. Tobing : Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip, 2010. m f c o 0.075 10 4 10 3 9 8 = ⋅ ⋅ = = λ 0.601 1 364 . 8 1 364 . 8 log 364 . 8 2 1 364 . 8 1 1 1 log 2 1 1 =     − + − − =         − + − − = eff eff eff eff eff F ε ε ε ε ε m dB F h eff o r 0.524 601 . 0.075 001439 . 14 . 3 2 60 2 60 2 2 = ⋅       ⋅ ⋅ =     = ε λ π α - Untuk frekuensi sebesar 5 GHz = 5.10 9 Hz m f c o 0.060 10 5 10 3 9 8 = ⋅ ⋅ = = λ 0.601 1 364 . 8 1 364 . 8 log 364 . 8 2 1 364 . 8 1 1 1 log 2 1 1 =     − + − − =         − + − − = eff eff eff eff eff F ε ε ε ε ε m dB F h eff o r 0.818 601 . 060 . 001439 . 14 . 3 2 60 2 60 2 2 = ⋅       ⋅ ⋅ =     = ε λ π α

4.3.2.3. Rugi-Rugi Dielektrik pada Saluran Transmisi Mikrostrip

Adapun perhitungan untuk rugi-rugi dielektrik saluran transmisi mikrostrip sebagai berikut: Lemuel Artios L. Tobing : Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip, 2010. - Untuk frekuensi sebesar 1 GHz = 10 9 Hz 11 - 7 7 9 10 0.2171 10 84 . 5 10 56 . 12 10 14 . 3 2 1 1 × = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = − ωµσ δ 619 . 1 9 . 12 1 364 . 8 1 1 = − − = − − = r eff q ε ε m f c r g 084 . 9 . 12 10 10 3 9 8 = ⋅ ⋅ = = ε λ m dB q g d 10 43.8669 084 . 10 0.2171 tan 619 . 10 ln 14 . 3 20 tan 10 ln 20 11 - -11 × = × ⋅ ⋅ = = λ δ π α - Untuk frekuensi sebesar 2 GHz = 2.10 9 Hz 11 - 7 7 9 10 0.1085 10 84 . 5 10 56 . 12 10 2 14 . 3 2 1 1 × = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = − ωµσ δ 619 . 1 9 . 12 1 364 . 8 1 1 = − − = − − = r eff q ε ε m f c r g 0.042 9 . 12 10 2 10 3 9 8 = ⋅ ⋅ ⋅ = = ε λ m dB q g d 10 43.8669 0.042 10 0.1085 tan 619 . 10 ln 14 . 3 20 tan 10 ln 20 11 - -11 × = × ⋅ ⋅ = = λ δ π α - - Untuk frekuensi sebesar 3 GHz = 3.10 9 Hz 11 - 7 7 9 10 0.0724 10 84 . 5 10 56 . 12 10 3 14 . 3 2 1 1 × = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = − ωµσ δ Lemuel Artios L. Tobing : Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip, 2010. 619 . 1 9 . 12 1 364 . 8 1 1 = − − = − − = r eff q ε ε m f c r g 0.028 9 . 12 10 3 10 3 9 8 = ⋅ ⋅ ⋅ = = ε λ m dB q g d 10 43.8669 0.028 10 0.0724 tan 619 . 10 ln 14 . 3 20 tan 10 ln 20 11 - -11 × = × ⋅ ⋅ = = λ δ π α - - Untuk frekuensi sebesar 4 GHz = 4.10 9 Hz 11 - 7 7 9 10 0.0543 10 84 . 5 10 56 . 12 10 4 14 . 3 2 1 1 × = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = − ωµσ δ 619 . 1 9 . 12 1 364 . 8 1 1 = − − = − − = r eff q ε ε m f c r g 0.021 9 . 12 10 4 10 3 9 8 = ⋅ ⋅ ⋅ = = ε λ m dB q g d 10 43.8669 0.021 10 0.0543 tan 619 . 10 ln 14 . 3 20 tan 10 ln 20 11 - -11 × = × ⋅ ⋅ = = λ δ π α - - Untuk frekuensi sebesar 5 GHz = 5.10 9 Hz 11 - 7 7 9 10 0.0434 10 84 . 5 10 56 . 12 10 5 14 . 3 2 1 1 × = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = − ωµσ δ 619 . 1 9 . 12 1 364 . 8 1 1 = − − = − − = r eff q ε ε m f c r g 0.017 9 . 12 10 5 10 3 9 8 = ⋅ ⋅ ⋅ = = ε λ m dB q g d 10 43.8669 0.021 10 0.0543 tan 619 . 10 ln 14 . 3 20 tan 10 ln 20 11 - -11 × = × ⋅ ⋅ = = λ δ π α Lemuel Artios L. Tobing : Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip, 2010. Untuk menghitung rugi-rugi totalnya digunakan persamaan 3.20. Jadi, Total rugi-rugi saluran transmisi mikrostrip adalah hasil penjumlahan dari rugi-rugi tembaga, rugi-rugi radiasi dan rugi-rugi dielektrik dari saluran transmisi tersebut, sehingga diperoleh besar total rugi-ruginya adalah - Untuk frekuensi sebesar 1 GHz = 10 9 Hz d r c T α α α α + + = dBm 7102307 3.41871136 0438669 0.00000000 033 . 386 . 3 = + + = . - Untuk frekuensi sebesar 2 GHz = 2.10 9 Hz d r c T α α α α + + = dBm 7894111 4.91942429 0438669 0.00000000 0.131 4.788 = + + = . - Untuk frekuensi sebesar 3 GHz = 3.10 9 Hz d r c T α α α α + + = dBm 3802190 6.15927167 0438669 0.00000000 0.295 5.865 = + + = . - Untuk frekuensi sebesar 4 GHz = 4.10 9 Hz d r c T α α α α + + = dBm 8490562 7.29566182 0438669 0.00000000 0.524 6.772 = + + = . - Untuk frekuensi sebesar 5 GHz = 5.10 9 Hz d r c T α α α α + + = dBm 4775714 8.38956555 0438669 0.00000000 0.818 7.571 = + + = . Lemuel Artios L. Tobing : Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip, 2010. Dari hasil perhitungan rugi-rugi saluran transmisi mikrostrip diatas dapat dilihat pada tabel dan grafik berikut. Tabel 4.1 Pengaruh Besar Frekuensi Terhadap Rugi-Rugi dan Total Rugi-Rugi pada Saluran Transmisi Mikrostrip Frekuensi GHz \Rugi- RugidBm 1 2 3 4 5 Rugi-Rugi Tembaga 3.386 4.788 5.865 6.772 7.571 Rugi-Rugi Radiasi 0.033 0.131 0.295 0.524 0.818 Rugi-Rugi Dielektrik 43.8669 x 10 -11 43.8669 x 10 -11 43.8669 x 10 -11 43.8669 x 10 -11 43.8669 x 10 -11 Total Rugi- Rugi 3.4187113 67102307 4.9194242 97894111 6.1592716 73802190 7.2956618 28490562 8.3895655 54775714 Grafik Pengaruh Besar Frekuensi Terhadap Rugi-Rugi dan Total Rugi- Rugi pada Saluran Transmisi Mikrostrip 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 Frekuensi GHz R ugi -R ugi dB m Rugi-Rugi Tembaga Rugi-Rugi Radiasi Rugi-Rugi Dielektrik Total Rugi-Rugi Grafik 4.1. Pengaruh Besar Frekuensi Terhadap Rugi-Rugi dan Total Rugi-Rugi pada Saluran Transmisi Mikrostrip Dari tabel 4.1 dapat dilihat bahwa rugi-rugi tembaga dan rugi-rugi radiasi pada saluran transmisi mikrostrip akan mengalami kenaikkan seiring dengan Lemuel Artios L. Tobing : Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip, 2010. bertambahnya besar frekuensi yang digunakan pada saluran transmisi mikrostrip seperti yang ditunjukkan pada grafik 4.1. Pada grafik 4.1 dapat dilihat bahwa rugi-rugi tembagalah yang paling besar dibandingkan dengan rugi-rugi yang lainnya, dan rugi-rugi radiasi semakin meningkat, sedangkan rugi-rugi dielektrik masih tetap pada kondisi 43.8669 x 10 -11 dBm. Adapun yang membuat rugi-rugi dielektrik ini sebesar 43.8669 x 10 -11 dBm, adalah koefisien kedalaman kulit konduktor yang besarnya sekitar 10 -11 m 2 rad pada frekuensi-frekuensi analisis tersebut dan tejadi juga penambahan besar total rugi-ruginya.

4.3.3. Attenuasi pada Saluran Transmisi Mikrostrip