BAB 1 BAB 1
PENDAHULUAN PENDAHULUAN
1.1.
1.1. Latar Belakang MasalahLatar Belakang Masalah
Seiring dengan perkembangan zaman, semakin bertambah
Seiring dengan perkembangan zaman, semakin bertambah teknologi yangteknologi yang dihasilkan. Untuk menghasilkan suatu teknologi, tentunya harus menggunakan dihasilkan. Untuk menghasilkan suatu teknologi, tentunya harus menggunakan saluran transmisi dalam teknologi tersebut karena saluran transmisi merupakan saluran transmisi dalam teknologi tersebut karena saluran transmisi merupakan suatu hal yang penting dalam menggunakan teknologi ters
suatu hal yang penting dalam menggunakan teknologi ters ebut walaupun hanyaebut walaupun hanya sedikit menggunakan saluran transmisi. Saluran transmisi merupakan suatu media sedikit menggunakan saluran transmisi. Saluran transmisi merupakan suatu media yang digunakan untuk mengirim energi listrik dari satu titik ke titik lain dalam yang digunakan untuk mengirim energi listrik dari satu titik ke titik lain dalam suatu rangkaian listrik. Ada beberapa saluran transmisi
suatu rangkaian listrik. Ada beberapa saluran transmisi yang digunakan secarayang digunakan secara umum pada saat ini seperti
umum pada saat ini seperti two wire linetwo wire line, kabel koaksial,, kabel koaksial, balanced shielded line,balanced shielded line, mikrostrip dan bumbung gelombang (
mikrostrip dan bumbung gelombang ( waveguide).waveguide).
1.2.
1.2. Landasan TeoriLandasan Teori
Bahwa bagian dari spektrum elektromagnetik yang jatuh antara 1000 MHz Bahwa bagian dari spektrum elektromagnetik yang jatuh antara 1000 MHz dan 100.000 MHz disebut sebagai wilayah microwave. Sebelum membahas dan 100.000 MHz disebut sebagai wilayah microwave. Sebelum membahas prinsip-prinsip
prinsip-prinsip dan dan aplikasi aplikasi frekuensi frekuensi gelombang gelombang mikro, mikro, arti arti dari dari istilahistilah microwave seperti yang digunakan dalam modul ini harus ditetapkan. Di microwave seperti yang digunakan dalam modul ini harus ditetapkan. Di permukaan,
permukaan, definisi definisi dari dari microwave microwave akan akan tampak tampak sederhana sederhana karena, karena, dalamdalam elektronik, awalan "mikro" biasanya berarti sepersejuta bagian dari suatu unit. elektronik, awalan "mikro" biasanya berarti sepersejuta bagian dari suatu unit. Mikro juga berarti kecil, yang merupakan istilah relatif, dan digunakan dalam Mikro juga berarti kecil, yang merupakan istilah relatif, dan digunakan dalam pengertian itu
pengertian itu dalam dalam modul modul ini. ini. Microwave adalaMicrowave adalah h istilah istilah yang diterapkan yang diterapkan secarasecara longgar untuk mengidentifikasi gelombang elektromagnetik di atas di frekuensi longgar untuk mengidentifikasi gelombang elektromagnetik di atas di frekuensi 1000 megahertz karena fisik pendek panjang gelombang frekuensi tersebut. 1000 megahertz karena fisik pendek panjang gelombang frekuensi tersebut. Energi gelombang pendek menawarkan keuntungan yang berbeda dalam banyak Energi gelombang pendek menawarkan keuntungan yang berbeda dalam banyak aplikasi. Sebagai contoh, excellent directivity dapat diperoleh dengan aplikasi. Sebagai contoh, excellent directivity dapat diperoleh dengan menggunakan antena relatif kecil dan pemancar berdaya rendah.
menggunakan antena relatif kecil dan pemancar berdaya rendah.
Fitur-fitur ini sangat ideal untuk digunakan baik dalam militer dan sipil Fitur-fitur ini sangat ideal untuk digunakan baik dalam militer dan sipil radar dan aplikasi komunikasi. Antena kecil dan komponen kecil lainnya radar dan aplikasi komunikasi. Antena kecil dan komponen kecil lainnya dimungkinkan oleh frekuensi gelombang mikro aplikasi. Ini merupakan dimungkinkan oleh frekuensi gelombang mikro aplikasi. Ini merupakan
pertimbangan penting dalam perencanaan peralatan kapal dimana ruang dan berat badan merupakan masalah utama. Penggunaan frekuensi microwave sangat penting dalam desain kapal radar karena memungkinkan pendeteksian target yang
lebih kecil.
Frekuensi microwave sekarang masalah-masalah khusus dalam transmisi, generasi, dan desain sirkuit yang tidak ditemui pada frekuensi yang lebih rendah. Teori rangkaian konvensional didasarkan pada tegangan dan arus sementara teori gelombang mikro didasarkan pada medan elektromagnetik. Konsep interaksi medan elektromagnetik tidak sepenuhnya baru, karena medan elektromagnetik yang membentuk dasar dari semua teori antena. Namun, banyak mahasiswa elektronik menemukan teori medan elektromagnetik sangat sulit untuk memvisualisasikan dan memahami. Modul ini akan menyajikan prinsip-prinsip teori gelombang mikro yang paling sederhana mungkin, tetapi banyak konsep masih agak sulit untuk benar-benar memahami. Oleh karena itu, Anda harus menyadari bahwa modul ini akan memerlukan studi yang sangat berhati-hati bagi Anda untuk benar memahami teori microwave.
BAB 2 PEMBAHASAN
2.1. Pengertian Waveguide
Waveguide adalah saluran tunggal yang berfungsi untuk menghantarkan gelombang elektromagnetik (microwave) dengan frekuensi 300 MHz – 300 GHz. Dalam kenyataannya, waveguide merupakan media transmisi yang berfungsi memandu gelombang pada arah tertentu. Secara umum waveguide dibagi menjadi tiga yaitu, yang pertama adalah Rectanguler Waveguide (waveguide dengan penampang persegi) dan yang kedua adalah Circular Waveguide (waveguide dengan penampang lingkaran), dan Ellips Waveguide (waveguide dengan penampang ellips) seperti di tunjukkan pada Gambar 1.1.
Rectangular waveguides : digunakan untuk aplikasi gelombang mikro
Circular waveguides : mempunyai capability yang lebih tinggi dari
rectangular waveguides
Dielectric waveguisdes : mempunyai loss yang lebih kecil daripada
metallic waveguides atau pada nomor 1 dan 2 pada saat frekuensi tinggi
Fiber optic : mempunyai bandwitch yang luarbiasa keuntungannya
daripada metallic waveguides
Dalam waveguide diatas mempunyai dua karakteristik penting, yaitu : 1. Frekuensi cut off, yang ditentukan oleh dimensi waveguide.
2. Mode gelombang yang ditransmisikan, yang memperlihatkan ada tidaknya medan listrik atau medan magnet pada arah rambat.
Faktor-faktor dalam pemilihan waveguide sebagai saluran transmisi antara lain : 1. Band frekuensi kerja, tergantung pada dimensi.
2. Transmisi daya, tergantung pada bahan.
3. Rugi-rugi transmisi, tergantung mode yang digunakan
Pemilihan waveguide sebagai pencatu karena pada frekuensi diatas 1 GHz, baik kabel pair, kawat sejajar, maupun kabel koaksial sudah tidak efektif lagi sebagai media transmisi gelombang \elektromagnetik. Selain efek radiasinya yang besar, redamannya juga semakin besar. Pada frekuensi tersebut, saluran transmisi yang layak sebagai media transmisi gelombang elektromagnetik ( microwave) adalah waveguide.
Waveguide merupakan konduktor logam (biasanya terbuat dari brass atau aluminium) yang berongga didalamnya, yang pada umumnya mempunyai penampang berbentuk persegi (rectanguler waveguide) atau lingkaran (circular
waveguide). Saluran ini digunakan sebagai pemandu gelombang dari
uatu sub sistem ke sub sistem yang lain. Pada umumnya didalam waveguide berisi udara, yang mempunyai karakteristik mendekati ruang bebas. Sehingga pada waveguide persegi medan
listrik E harus ada dalam waveguide pada saat yang bersamaan harus nol di permukaan dinding waveguide dan tegak lurus. Sedangkan medan H juga harus
sejajar di setiap permukaan dinding waveguide.
2.2. Karakteristik Waveguide
Karakterik dari waveguide dapat dilihat pada grafik dibawah ini :
Gambar 1.2 Karakteristik umum waveguide
Gambar 2.1 dapat dilihat bahwa frekuensi kerja berada di antara fmin dan fmax, band frekuensi kerja : ω > ωc atau λ < λc. Selain itu waveguide juga memiliki karakteristik yang penting yaitu frekuensi cut off dan mode gelombang yang
ditransmisikan.
2.3. Waveguide Silinder
Sekarang kita akan mempertimbangkan suatu propagasi gelombang didalam suatu pipa berongga dengan penampang lintang lingkaran atau silinder. Didalam pemecahan tentang bentuk yang silinder ini, dapat kita ikuti cara-cara pemecahan pada bentuk koordinat persegi (rectangular ), meskipun dalam hal ini akan kita pilih koordinat yang lain, yaitu koordinat silinder (cylindrical ), karena akan
Gambar 1.3 Sistem koordinat silinder
2.4. Distribusi Medan Waveguide Lingkaran
Distribusi medan untuk mode-mode dari waveguide lingkaran ditunjukkan oleh gambar 1.4, Mode TE11 adalah mode yang paling sederhana yang mungkin dapat terjadi pada mode TE untuk waveguide silinder.
2.5. Dominan Mode Waveguide Silinder
Dapat kita lihat dari gambar 2.4, bahwa dominan mode untuk waveguide silinder adalah mode TE11, yang seringkali digunakan dalam praktek. Distribusi medan dari dominan mode ini dapat dilihat pada gambar 2.5. Perlu dicatat bahwa mode ini pada dasarnya sama dengan mode TE10 dari waveguide persegi. Apabila kita lihat kembali distribusi medan TE10 pada waveguide persegi, maka distribusi medan TE11 pada waveguide silinder ini memepunyai banyak kesamaan. Distribusi medan TE11 pada waveguide silinder dapat dibayangkan sebagai distribusi medan TE10 pada waveguide persegi yang secara berangsur mengalami pembelokkan dalam rangka menyesuaikan bentuk waveguide yang silinder ini. Sehingga, suatu bentuk waveguide persegi yang berubah bentuk dari bentuk aslinya tanpa mengalami suatu perubahan pada salah satu frekuensi cut-off -nya atau konfigurasi medannya. Ini berarti bahwa dalam hal pembuatan bend atau twist tidak memerlukan pemberian toleransi yang besar selama hal ini tidak terjadi secara berangsur-angsur. Hasil-hasil untuk mode TMmn dapat dibuat persamaan sebagai berikut :
2.6. RECTANGULAR WAVEGUIDES
Dimension axb . Dimensi a untuk menentukan range frekuensi yang
dominant,orde yang paling rendah,dan mode perambatannya . Jika semakin tinggi orde maka semakin tinggi attenuasi dan akan menyulitkan untuk mengextract . Dimensi b mempengaruhi attenuasi juga . Semakin kecil b maka atteunasi semakin kecil . Jadi ideal nya b = a/2
Waveguide menyuplai TE dan TM modes . Pada TE mode , medan listrik
merambat tegak lurus pada arah perambatan gelombang . Pada TM mode, medan magnet merambat tegak lurus pada arah perambatan gelombang
Mode order mengacu pada configurasi dari subskrib TE dan TM mode
M subskript mengacu pada gelombang arah x atau angka pertama dan n
subskript mengacu pada gelombang pada arah y
M dan n digunakan untuk menentukan frekuensi cutoff
2.7. Wave Propagation
Kita akan mencapai pengertian dari sebuah perambatan gelombang pada
waveguide dengan menganggap gelombang sebagai superposisi dari sepasang gelombang TEM
Pada gambar A memperlihatkan gelombang TEM merambat pada arah
z,sedangkan pada gambar b memperlihatkan gelombang . Gelombang merambat pada arah z dengan kecepatan u , garis yang tebal sebagai medan maximum(E+) dan garis bisa sebagai medan minimum (E-)
Untuk melihat sepasang gelombang TEM kita memisalkan dalm u+ dan
u- Kita tahu bahwa pada konduktor sempurna E=0 maka kita mengganti
dengan garis horizontal medan nol dengan dinding konduksi yang sempurna sehingga u+ dan u- direfleksikan pada dinding sebagai perambatannya
2.8. Waveguide Impedance
Merupakan rasio dari transverse electric field (TE) dengan transverse
magnetic field (TM) untuk sebuah mode perambatan pada frekuensi tertentu. Atau disebut juga transverse wave impedance .
Untuk mode TE tertentu , waveguide impedance dinyatakan dengan
persamaan:
Dimana
��
u adalah impedansi intrinsik media perambatan. Di udara,��
u =��
o= 120����
.BAB 3 PENUTUP
3.1. Kesimpulan dan Saran
Waveguide memungkinkan untuk menyuplai perambatan gelombang
dibawah frekuensi tertentu atau yang dinamai frekuensi cutoff
Waveguides adalah cara yang paling efisien untuk mentransfer energi
elektromagnetik. Dasarnya koaksial WAVEGUIDES baris tanpa pusat konduktor. Mereka dibangun dari bahan konduktif dan bisa persegi panjang, lingkaran, atau elips dalam bentuk
Berikut jenis waveguides secara umum
1.Rectangular waveguides 2.Circular waveguides
3.Dielectric slab waveguides 4.Fiber optic waveguides
DAFTAR PUSTAKA 1. http://home.cvc.org/microwaves 2. http://www.colorado.edu/physics/2000/microwaves/mwintro.html 3. http://en.wikipedia.org/wiki/waveguide 4. http://home.howstuffworks.com/microwave.htm 5. http://www.scribd.com/document_downloads/direct/53577633
