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