Teknik Transmisi Radio

(1)

Teknik Transmisi

Radio

DTH2F3

2. MACAM-MACAM KONDISI SALURAN TRANSMISI

By : Dwi Andi Nurmantris

Yuyun SitiRohmah

(2)

(3)

Content

1. Pendahuluan

2. Saluran tanpa rugi – rugi (Lossless /

Lowloss)

3. Saluran Tanpa cacat (Distortionless)

4. Saluran Merugi (Lossy)

(4)

(5)

Loss dalam Saluran Transmisi

 In transmission line, the resistance of the conductors is never equal to zero (There are no perfect conductivity)

 Whenever current flows through conductors, some energy is dissipated in the form of heat.  Conductor losses increase with an increase in frequency because of skin effect

Conductor Loss

 the portion of the energy of an alternating electrical field in a dielectric medium that is converted into heat.

Dielectric Loss

 Radiation losses occur because some magnetic lines of force about a conductor do not return to the conductor when the cycle alternates.

 These lines of force are projected into space as radiation, and this results in power losses

Radiation Loss

 Induction losses occur when the electromagnetic field about a conductor cuts through any nearby metallic object and a current is induced in that object.

 As a result, power is dissipated in the object and is lost.

 Leakage loss present in transmission line having dielectric with finite resistivity

(6)

• Any signal that carries significant information must has some non-zero bandwidth. In other words, the signal energy (as well as the information it carries) is spread across many frequencies

• If the different frequencies that comprise a signal travel at different velocities, that signal will arrive at the end of a transmission line

distorted. We call this phenomenon signal dispersion.

Distorsi signal dalam saluran transmisi

• dispersion is the phenomenon

in which the phase velocity of a

wave depends on its frequency.

or alternatively when the group

velocity depends on the frequency

(7)

Saluran lossless dan distortionless

Transmission line

Saluran Lossy dan terdistorsi Saluran Lossy tapi distortionless

(8)

Saluran Tanpa Rugi-rugi

(Lossless/Lowloss)

(9)

9

• Pada saluran ini tidak terjadi redaman daya atau redaman amplituda ( = 0). Agar tercapai maka :

– R’ dan G’ = 0 (punya konduktor dan dielektrik yang sempurna)

– Saluran dioperasikan pada frekuensi tinggi ( L’>>R dan C’ >>G’

• Sehingga pada saluran lossless berlaku :





' ' p 0 ' ' ' ' ' ' 0 ' ' ' ' ' ' 2 ' ' ' ' 1 V ' ' 1 2 R 0 ) )( ( ) )( ( C L C L f C L C j G L j R Z C L j C L j C L C j L j C j G L j R                                     

Saluran Lossless

Catatan :

 Pada saluran lossless, kecepatan phasa tidak tergantung dari frequency (frequency

independence), maka pada saluran

lossless juga berlaku distortionless.

 Pada kondisi tertentu, yaitu ketika saluran

transmisi sangat panjang maka saluran

lossless bisa bersifat terdistorsi karena perbedaan kecil kecepatan phasa akan menimbulkan delay yang besar jika saluran sangat panjang

(10)

10

• Pada saluran transmisi lossless berlaku :

Tegangan dan Arus pada Saluran Lossless

0 0 0 0

( )

z z z z

V z

V e

I z

I e

           









z z z z z z

e

V

e

V

e

I

e

I

I(z)

e

V

e

V

V(z)

0 -0 0 0 0 0 -0 0       j j j j j j

Z

        













Revisi !!!

(11)

Tegangan dan Arus pada Saluran Lossless

z

j

Z

I

z

V

z

j

Z

I

z

j

V

γz

Z

I

γz

V

s s s s s s z



sin

cos

sinh

cosh

sinh

cosh

0 0 0













z

j

Z

V

z

I

z

j

Z

V

z

j

I

γz

Z

V

γz

I

s s s s s s z



sin

cos

sinh

cosh

sinh

cosh

0 0 0













Persamaan Tegangan Dan Arus Jika Parameter Sumber diketahui ! Z_L Z_g V_g + V_s - I_s + V_L - Z_o  +j  Z=L Z

(12)

Tegangan dan Arus pada Saluran Lossless

d

j

Z

I

d

V

d

j

Z

I

d

j

V

γd

Z

I

γd

V

L L L L L L d



sin

cos

sinh

cosh

sinh

cosh

0 0 0













d

j

Z

V

d

I

d

j

Z

V

d

j

I

γd

Z

V

γd

I

L L L L L L d



sin

cos

sinh

cosh

sinh

cosh

0 0 0













Persamaan Tegangan Dan Arus Jika Parameter Beban diketahui ! Z_L Z_g V_g + V_s - I_s + V_L - Z_o  +j  Z=L d

(13)

13

















































l

jZ

Z

l

jZ

Z

l

j

Z

l

j

Z

γl

Z

γl

Z

L L L L in L L in





tan

tanh

:

maka

,

0 tanh

tanh

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Pada saluran transmisi lossless berlaku :

l l j l j l j l j l j       cos cosh sin sinh tan tanh   

Impedansi Input Saluran Lossless

R R R R R Z Z Z Z Z Z Z           in 2 0 in in 2 0 in in Z : maka /2 3 l Jika Z : maka /4 5 l Jika Z : maka l Jika Z : maka /4 l Jika Z : maka /2 l Jika



(14)

• Pada saluran lossless/lowloss akan

berlaku :





dimana

n

0,1,2,3...

...

4 λ

1 2n

l

saluran

panjang

jika

Z

....

0,1,2,3,..

n

dimana

2 λ

n.

l

saluran

panjang

jika

Z

R 2 0 in R in







(15)

• Suatu saluran sepanjang 5 km menghubungkan sentral ke

pelanggan. Diasumsikan saluran bersifat lossless dan mempunyai impedansi karakteristik = 50 ohm dan konstanta fasa = 5 rad/km. Tegangan yang dikirimkan oleh sentral (tegangan sumber) = 10 <

00_{volt. Dipelanggan terdapat pesawat telepon yang mempunyai}

impedansi 50 ohm. Carilah :

– Impedansi input di sisi sentral

– Tegangan dan arus di pesawat telepon pelanggan

Saluran Lossless

(16)

Saluran Tanpa Cacat

(Distortionless)

(17)

17

• Dua jenis distorsi pada saluran :

– Distorsi Redaman. Distorsi ini terjadi apabila nilai redaman merupakan fungsi dari frekuensi

– Distorsi fasa/distorsi kecepatan fasa. Distorsi ini terjadi jika nilai kecepatan fasa bergantung pada nilai frekuensi

• Supaya saluran terbebas dari distorsi maka :

– Konstanta redaman bukan fungsi frekuensi – Kecepatan fasa bukan fungsi frekuensi

• Untuk memenuhi syarat distortionless : Oliver Heaviside (1850–

1925) menemukan solusinya pada abad 19!

'

C

G

L

R



Saluran Tanpa Cacat (Distortionless)

(18)

Konstanta – konstanta pada saluran distortionless :















' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' 0 ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' 1 dan atau : Maka atau G R C L j C G C j L R L C j G L j R Z C L V C L C L C G C L L R j C G C L j L R C L j C G j L R C L j C G C j L R L C j G L j R p                                                                                                                

Saluran Tanpa Cacat (Distortionless)

Frequency

Independent

(19)

Dalam kenyataannya saluran transmisi tidak ada yang ideal memenuhi syarat distortionless line, dan kebanyakan kondisi adalah :

Saluran Tanpa Cacat (Distortionless)

'

L

R

C

G



Mu metalsubmarine telegraph cable construction. This was a type of cable used for long undersea telegraph cables, invented by The Telegraph Construction and Maintenance Company Ltd., London, in 1923. The copper conductor was wrapped with fine wire made of Mu metal, a high permeability nickel-iron alloy. It had been found that the seawater surrounding ordinary cables distorted the signal carried by them, resulting in very low transmission rates. The Mu metal wrapping added inductance to the cable, correcting the distortion and enabling higher data rates.

Bagaimana cara agar kondisi distortionless

Line/Heaviside terpenuhi???

(20)

(21)

???

(22)

Latihan soal

1. Suatu saluran transmisi beroperasi pada frekuensi

125 Mhz memiliki impedansi karakteristik 40 Ω,

konstanta redaman 0,02 Np/m, dan konstanta

phasa 0,75 rad/m.

a. Apakah saluran diatas lossless?

b. Apakah saluran diatas distortionless?

c. Hitunglah konstanta primer saluran diatas!

2. A lossless line has a characteristic resistance of 50

Ω . The line length is 1.185 λ . The load impedance

is 110 + j80 Ω . Find the input impedance.

(23)

(24)

24

Saluran Istimewa

Z_L



, 0 Z

Suatu saluran transmisi Lossless dengan panjang L dengan impedansi beban Z_L

L Z_in I(d) _I L + V(d) - + V_L -

















l

jZ

Z

l

jZ

Z

L L in



tan

0 0 0 d 2 . 1 L n L L L L L L L in Z jZ Z jZ Z Z jZ Z jZ Z Z l jZ Z l jZ Z Z Z                                             tan tan 2 2 tan 2 2 tan tan tan 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 ) 1 2 ( . 2 L n  L L L L L L L in Z Z jZ Z jZ Z Z jZ Z jZ Z Z l jZ Z l jZ Z Z Z 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 tan 2 tan 4 2 tan 4 2 tan tan tan                                                 Untuk n=0,1,2,3,…… Untuk n=0,1,2,3,……

(25)

Saluran Istimewa

Z_L



, 0 Z

L Z_in I(d) _I L + V(d) - + V_L -

















L

jZ

Z

L

jZ

Z

L L in



tan

0 0 0 d   L . 3 L L L L L L L in Z jZ Z jZ Z Z L jZ Z L jZ Z Z L jZ Z L jZ Z Z Z                                 0 tan 0 tan 2 tan 2 tan tan tan 0 0 0 0 0 0 0 0 0       : arusnya dan tegangan Nilai ) ( ) 0 ( 2 sin 2 cos sin cos 0 0 l d V d V sehingga d j Z I d V d j Z I d V V L L L L d              ) ( ) 0 ( 2 sin 2 cos sin cos 0 0 L d I d I sehingga d j Z V d I d j Z V d I I L L L L d           

d

j

Z

I

d

V

_d



_L

cos





_L ₀

sin



d j Z V d I I_d _L cos



L sin



0  

(26)

Saluran Istimewa



, 0 Z

L Z_in I(d) _I L + V(d) - + V_L - d 0 . 4 Z_L  l jZ Z l jZ Z l j Z l jZ Z l jZ Z l jZ Z Z Z L L in       tan tan tan 0 tan 0 tan tan 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0                           ZL=0



, 0 Z L Z_in I(d) _I L + V(d) - + V_L - d ZL=∞   L Z . 5 l j Z l j Z l jZ Z l jZ Z l jZ Z Z Z L L in      tan tan tan tan tan 0 0 0 0 0 0 0                      ) ( ) ( 0 Zin oc Zin Sc Z  

(27)

Tugas 4

Find! Z₀, γ , V_p, λ ,α , β 80 + J40 Ω L 100 Ω Z_g V_g ) 10 10 2 cos( 10  3t  Z_L Km R'10,4/ Km henry L'0,0037 / Km microMhos G'0,8 / Km mF C'0,00835 / 1. 2. 80 + J40 Ω Гin = ….? VSWR = ….? 100 Ω Z_g V_g Volt  0 10 ZL     500 43 0 Z ) ( 08 , 0 07 , 0 J perKm   Z_in = ….? L = 10Km 3. d= 0,5 λ Z(d) = ….? I(z) = ….? 150 Ω Z= 1,5 λ 100 Ω Z₀= 100 Ω (lossless) Z_g V_g Volt  0 10 Z_L + V(z) = ….? -

(28)

(29)