LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK TRANSMISI TEGANGAN SEPANJANG SALURAN TRANSMISI
Nama
: Abdul Aziz ( 141331001 141331001 )
Partner
: Afnan Fuadi ( 141331002 ) Ajeng W.P ( 141331003 )
Kelas
: 2 TC A1
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2016
I.
Tujuan 1. Tujuan Umum
Mengukur tegangan yang didistribusikan disepanjang saluran koaksial, ketika saluran koaksial dihubungsingkat ujungnya, dibuka ujungnya dan diterminasi impedansi beban.
2. Tujuan Khusus
1. Mengukur tegangan yang didistribusikan di sepanjang saluran koaksila dengan ujung saluran dihubungsingkat,dibuka dan diterminasi beban sebesar impedansi karakterisitik saluran tersebut, untuk berbagai harga frekuensi.
4
2
2. Mengenal distribusi tegangan dan distribusi tegangan . 3. Memahami pengaruh frekuensi terhadap tegangan yang didistribusikan disepanjang saluran koaksial. 4. Memahami pengaruh impedansi beban saluran terhadap distribusi tegangan sepanjang saluran.
II.
Landasan Teori
Saluran transmisi adalah alat untuk menyalurkan energi gelombang elektromagnetik dalam bentuk sinyal listrik dari suatu titik yang disebut pengirim ke titik yang lain yang disebut penerima. Energi gelombang elektromagnetik akan merambat mengikuti struktur fisik dari saluran transmisi, oleh karena itu gelombang ini dinamakan gelombang terbimbing. Dalam penggunaannya, saluran transmisi akan terhubung kedua perangkat, yaitu sumber (generator) dengan penerima. Parameter-parameter yang ada disumber yaitu tegangan yang dibangkitkan generator (Vg) dan impedansi dalam generator (Zg). Ketika penerima dihubungkan dengan saluran transmisi, penerima tersebut dipandang sebagai beban oleh saluran transmisi, sehingga impedansi sistem penerima disebut juga impedansi beban yang disimbolkan Zl. Semua jenis saluran transmisi memiliki impedansi karakterisitik, konstanta redaman dan konstanta fasa, sehingga parameter-parameter yang ada disaluran transmisi adalah impedansi karakteristik (Zo), konstanta redaman (α) dan konstanta fasa (ß).
Umumnya impedansi karakteristik saluran bersifat resistif murni, sebagai contoh kabel koaksial tipe RG 58/U memiliki impedansi karakteristik 50 Ω. Perhatikan gambar berikut ini : Zg
V g V S
Z o , ' , '
Z L
x
Vg = tegangan generator
Zo = impedansi karakteristik saluran
Vs = tegangan diawal saluran (pada x = 0)
Zl = impedansi beban saluran
Zg = impedansi dalam generator Gambar 2.1 Potongan saluran transmisi yang diberi tegangan sumber Vg. Jika tegangan diawal saluran atau diujung dekat generator adalah Vs, maka tegangan pada jarak x dari awal saluran memenuhi persamaan : V (x) = Vs. −. cos (ω.t-ßx) Dengan
: α = konstanta redaman (Neper/meter) ß = konstanta phasa (rad/meter) x = referensi jarak didalam saluran transmisi ω = frekuensi sudut (rad/detik)
persamaan (2.1) terdiri dari 2 bagian, yaitu amplitude dan fasa Vs. −. adalah amplitude, sedangkan cos (ω.t-ßx) adalah fasa. Dari persamaan diatas terlihat bahwa : 1. Untuk x membesar,
−.
mengecil, sehingga Vs. −. mengecil, ini berarti bahwa
dengan bertambahnya panjang (jarak) saluran, amplituda tegangan semakin mengecil (turun). Sepanjang saluran terjadi redaman yang diakibatkan oleh adanya α. 2. Untuk x berubah maka ßx juga berubah, yang artinya dengan perubahan jarak atau panjang saluran maka phasa gelombang juga berubah, hal ini disebabkan oleh adanya ß. 3. Ketika α = 0, maka amplitude dari awal saluran sampai ujung beban akan sama, yaitu sebesar Vs. Sedangkan fasa tetap berubah akibat perubahan jarak.
Karena setiap potongan saluran transmisi terdiri dari resistansi yang terhubung seri dengan induktansi dan kapasitansi yang terhubung paralel dengan konduktansi, seolah-olah tegangan didistribusikan disepanjang saluran. Distribusi tegangan yang terjadi bergantung pada impedansi beban saluran. Jika saluran tidak diterminasi bebabn yang sama dengan impedansi karakeristik saluran tersebut (Zl ǂ Zo), maka sinyal yang ditransmisikan menuju ke beban akan dipantulkan kembali ke sumber beberapa bagian, akibatnya disaluran ada 2 buah gelombang dimana interferensi antara pantulan dengan gelombang yang datang ke saluran akan menimbulkan gelombang berdiri (standing wave) pada saluran, ini ditandai dengan adanya tegangan-tegangan maksimum pada suatu titik disaluran dan di titik lain muncul tegangan-tegangan maksimum. Tegangan-tegangan maksimum dan minimum ini merupakan hasil percampuran dua gelombang tegangan yaitu gelombang tegangan yang merambat ke arah beban atau yang disebut gelombang tegangan datang dan gelombang tegangan yang merambat ke arah sumber atau yang disebut gelombang tegangan pantul. Kedua jenis tegangan tersebut pada saluran memenuhi distribusi tertentu untuk setiap jarak tertentu pula, biasanya jarak saluran dinyatakan dalam λ. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar gelombang berdiri (gambar 2.2), disini dimisalkan saluran tidak meredam, α = 0 atau redaman kecil sekali sehingga diabaikan.
Jarak tegangan maksimum ke tegangan minimum terdekat adalah maksimum ke tegangan minimum ke minimum terdekat adalah
4 2
, jarak tegangan
. Jika dimisalkan
pada awal saluran terukur tegangan minimum sedangkan pada ujung saluran terukur tegangan maksimum atau sebaliknya, maka pada saluran tersebut didistribusikan
tegangan dengan sebutan distribusi tegangan , sedangkan jika dimisalkan pada awal 4
saluran terukur tegangan minimum sedangkan pada ujung saluran terukur tegangan minimum juga atau pada awal saluran terukur tegangan maksimum dan diujung saluran terukur tegangan maksimum juga,maka pada saluran tersebut didistribusikan
tegangan dengan sebutan distribusi tegangan . 2
Vmaks
Vmin
1
1
2
1
2
4
x , panjang saluran
Gambar 2.2 bentuk gelombang berdiri untuk saluran tak meredam Jika saluran diterminasi beban yang sama dengan impedansi karakteristik saluran tersebut, maka tidak akan terjadi pantulan dan gelombang berdiri pada saluran yang terjadi hanyalah redaman pada tegangan yang didistribusikan sepanjang saluran, jika saluran meredam. Tetapi jika saluran tak meredam atau redaman saluran sangat kecil, maka tegangan dari awal sampai ujung saluran akan konstan ampliudonya. Kondisi ini juga harus diikuti oleh impedansi dalam dari generator yang digunakan sebagai sumber tegangan saluran, dimana impedansi dalam generaor harus sama dengan impedansi karakteristik saluran. Jika disaluran transmisi tidak terdapat pantulan, maka terjadi transfer daya maksimum.
III.
Diagram Rangkaian
Pada
praktikum
ini
digunakan
3
kondisi
beban
saluran,
dihubungsingkat,dibuka,dan diterminasi impedansi beban 60 ohm.
Gambar 2.3 Diagram rangkaian percobaan dengan ujung saluran dibuka
yaitu
Gambar 2.4 Diagram rangkaian percobaan dengan ujung saluran dihubungsingkat
Gambar 2.5 Diagram rangkaian percobaan dengan ujung saluran diterminasi beban 60
IV.
V.
Peralatan & Komponen
1. Generator Fungsi
: 1 buah
2. Osiloskop 2 kanal
: 1 buah
3. Saluran koasial 50 meter
: 2 buah
4. Resistor terminasi 60 ohm
: 1 buah
5. Kabel BNC to BNC, kabel sambungan & soket
: secukupnya
6. Frequency Counter
: 1 buah
Langkah Percobaan A. Untuk kondisi ujung saluran dibuka (open ended)
1. Susunlah diagram rangkaian percobaan gambar 2.3, ujung saluran koasial dibiarkan terbuka. Set tegangan generator U1 = 2Vpp untuk setiap harga frekuensi yang diberikan pada tabel 2.1. ukur tegangan dititik-titik MP2 sampai dengan MP5.
2. Set tegangan generator U1 = 2vpp dan dihubungkan ke MP1. Atur frekuensi sampai terukur tegangan maksimum pada osiloskop di MP5, berapa frekeunsi yang dihasilkan ? distribusi tegangan apa yang dihasilkan pada saluran 100 meter ? 3. Pada frekuensi yang didapat dari langkah 2,ukur tegangan pada MP2 sampai MP5. B. Untuk kondisi ujung saluran dihubungsingkat (short ended)
4. Ulangi langkah pengukuran 1 untuk kondisi ujung saluran dihubungsingkat (gambar 2.4). 5. Set generator U1 = 2vpp. Atur frekuensi sehimgga diperoleh tegangan dari MP2 sampai MP5 mengikuti fungsi cosinus (awal saluran (MP1)) tegangan maksimum akhir saluran MP5 tegangan minimum. Pada frekuensi berapa terjadi kondisi ini ? ukur tegangan dari titik MP1 sampai MP5. 6. Ulangi langkah 1 untuk kondisi saluran diterminasi beban 60 ohm (gambar 2.5). 7. Hitung redaman saluran koasial 100 meter dari nilai-nilai tegangan yang terukur pada frekuensi 10,100,200 Khz (diambil rata-rata pada ketiga frekuensi tersebut). Lalu hitung juga redaman saluran untuk setiap meter panjang saluran dalam dB/m.
VI.
Referensi
1. Lehr dan Messgerate, “Measurement on Coaxial Transmission Lines”, Lucas Nulle, TAT. 5/4, TAT. 5/5 dan TAT. 5/6. 2. Samuel Y. Liao, (1991), “Microwave Circuits Analysis and Amplifier Design, “ Prentice- Hall.
VII.
Hasil Percobaan
Langkah percobaan 1 Tabel 2.1 ( Untuk beban terbuka ) F
MP1
MP2
MP3
MP4
MP5
10 kHz
Vpp
100 kHz
Vpp
200 kHz
Vpp
300 kHz
Vpp
370 kHz
Vpp
400 kHz
Vpp
500 kHz
Vpp
600 kHz
Vpp
700 kHz
Vpp
800 kHz
Vpp
900 kHz
Vpp
1 MHz
Vpp
1,1 MHz
Vpp
1,2 MHz
Vpp
1,3 MHz
Vpp
1,37 MHz
Vpp
Keterangan : MP1 = titik pengukuran di jarak 0 meter dari awal sa luran MP2 = titik pengukuran di jarak 25 meter dari awal saluran MP3 = titik pengukuran di jarak 50 meter dari awal saluran MP4 = titik pengukuran di jarak 75 meter dari awal saluran MP5 = titik pengukuran di jarak 100 meter dari awal saluran
Langkah Percobaan 2. Frekuensi, f = ....................................... kHz Langkah Percobaan 3.
Tegangan di titik MP1 = ........................... Vpp Tegangan di titik MP2 = ............................Vpp Tegangan di titik MP3 = ............................Vpp Tegangan di titik MP4 = ............................Vpp Tegangan di titik MP5 = ............................Vpp Langkah Percobaan 4. Tabel 2.2 ( Untuk ujung saluran dihubungsingkat ) F
MP1
MP2
MP3
MP4
MP5
10 kHz
Vpp
100 kHz
Vpp
200 kHz
Vpp
300 kHz
Vpp
370 kHz
Vpp
400 kHz
Vpp
500 kHz
Vpp
600 kHz
Vpp
700 kHz
Vpp
800 kHz
Vpp
900 kHz
Vpp
1 MHz
Vpp
1,1 MHz
Vpp
1,2 MHz
Vpp
1,3 MHz
Vpp
1,37 MHz
Vpp
Langkah Percobaan 5.
Frekuensi, f = ............................kHz Tegangan di titik MP1 = ........................... Vpp Tegangan di titik MP2 = ............................Vpp Tegangan di titik MP3 = ............................Vpp Tegangan di titik MP4 = ............................Vpp Tegangan di titik MP5 = ............................Vpp Langkah Percobaan 6. Tabel 2.3 ( Untuk ujung saluran diterminasi beban 60 Ω ) F
MP1
MP2
MP3
MP4
MP5
10 kHz
Vpp
100 kHz
Vpp
200 kHz
Vpp
300 kHz
Vpp
370 kHz
Vpp
400 kHz
Vpp
500 kHz
Vpp
600 kHz
Vpp
700 kHz
Vpp
800 kHz
Vpp
900 kHz
Vpp
1 MHz
Vpp
1,1 MHz
Vpp
Langkah Percobaan 5.
Redaman pada frekuensi 10 kHz = ............................ Redaman pada frekuensi 100 kHz = ...........................
Redaman pada frekuensi 200 kHz = ............................ Rata rata redaman = .............................dB/m VIII.
IX.
Analisis
Kesimpulan