percobaan 4

(1)

LAPORAN PRAKTIKUM

SALURAN TRANSMISI

Percobaan 4

Perbandingan Tegangan Saluran Koaksial dengan Ujung terbuka

DISUSUN OLEH:

KINANTI HAPSARI

O931130044

KELAS 2B

PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

(2)

1. Judul : PERBANDINGAN TEGANGAN SALURAN KOAKSIAL DENGAN UJUNG BUKA (Percobaan 4)

2. Waktu : Rabu, 13 April 2011 3. Tujuan :

a. Mengukur distribusi tegangan pada titik level pengukuran 0m, 25m, 75m, 100m dengan frekuensi berbeda serta mengevaluasi hasil-hasil pengukuran.

b. Memahami pengaruh impedansi instrumen pada hasil yang didapat.

c. Membuat pengukuran bebas pentanahan dan mengena distribusi tegangan pada transfer λ/2.

4. Diagram Rangkaian :

5. Alat dan komponen :

Jumlah Nama Alat Nomor Alat 1 Generator Fungsi 2.08.03.02.051.4 1 Osiloskop Dual Trace OPR 3

1 Frekuensi Counter

1 Test Probe, 10:1/1:1, switchable PROBE 2 1 Dioda Adapter 2.03.03.01.033.2 2 Probe Adapter

(3)

2 Saluran koaksial 2.05.01.05.048.30 2.05.01.05.048.31 1 Kabel BNC/BNC BNBN 2

1 Set kabel penghubung dan plug BNBN 9

1 Multimeter A.9

1 T konektor BNC*

6. Teori Dasar :

Suatu kabel koaksial 100 meter terbagi masing-masing pada panjang 25 meter dan dilengkapi dengan soket,sehingga dapat dipasang dalam hubungan seri. Dalam

percobaan, kapsitansi saluran terlihat bahwa kabel tersebut mempunyai kapsitansi : C = 97 pF/m , i.e

Dapat dipahami bahwa soket-soket dalam pengukuran saluran mempengaruhi kapasitansi saluran tersebut. Pemantulan terjadi pada soket dan dapat dilihat pada saluran di MP 6 pada saluran.Oleh karena itu , hanya 5 titik pengukuran dilaukan sepanjang saluran yang memberikan cukup informasi pada distribusi tegangan sepanjang saluran.

Kapasitansi 1pF/cm juga menunjukkan pembebanan yang diperoleh oleh impedansi atau kopling pertanahan instrumen.

Seperti yang terlihat pada percobaan resistansi saluran, konduktor luar mempunyai resistansi 35Ω dan induktansi tidak dapat diabaikan.Dari sis ini terdapat perbedaan tegangan yang dihasilkan antara ujung akhir konduktor luar dan konduktor di awal saluran , yang mana makin tinggi dengan kenaikan frekuensi.

Perbedaan tegangan ini tampilkan dalam osiloskop,tetapi tidak dapat dikurangkan begitu saja, karena fasa dari kedua tegangan tidak sama lagi pada frekuensi yang lebih tinggi.

Bila frekuensi dinaikkan ,tegangan pada titik pengukuran 2 sampai 5 juga

naik.Jika kenaikan ini mengikuti fungsi sinus pada frekuensi tertentu,kemudian distribusi λ/4 tercapai yakni ¼ panjang gelombang terbentuk sepanjang saluran kabel dengan minimum pada awal saluran maksimum pada ujung akhir saluran.

(4)

tegangan pada ujung akhir saluran diatur ke maksimum dengan mengatur nilai frekuensi saja.Pembebanan hasil dari impedansi metr harus diingat. Hasil yang lebih baik akan didapatkandengan instrumen bebas pertahanan (eart-free) yang dihubungkan ke titik pengukuran dan titik konduktor luar (screen) yang menyertai.

Perlu diingat bahwa instrumen seperti itu harus tidak dihubungkan dengan sumber teganagn utama dan kapasitansinya harus sekecil mungkin dibandingkan dengan

kapasitansi saluran, kalau tidak terpenuhi kapasitansi paralel tambahan dikopelkan pada tegangan jatuh saluran.

Untuk mendapatkan instrumen bebas pertanahan , multimeter (Ri =10 MΩ) digunakan dengan dioda adapter.

Dengan beberapa pengukuran ,pembebanan pada geerator oleh kapasitansi kabel dan pemindahan resistansi begitu besar, sehingga level keluaran 0 dB tidak dapat

dipertahankan . Level -10dB =244,9 mVrms.2√ =0,69 Vpp digunakan dalam pengukuran.

7. Langkah Kerja :

1. Rangkai perangkat seperti dalam diagram rangkaian, ujung saluran dibuka. Atur generator U1=2Vpp dan frekuensi diberikan dalam tabel. Gunakan probe 10:1 pada oslioskop dan kalibrasi probe tersebut.

Y1 (1V/Div; 10:1)

Y2 (1-2 V/Div; 10:1) ke MP2 sampai MP4 berurutan. RB di atur sesuai dengan keperluan.

Ground Osiloskop dan Generator dihubungkan ke MP10. Isi tabel tersebut. Pertahankan U1=2Vpp untuk setiap kenaikan frekuensi.

Mengapa timbul tegngan pada MP6 dibandingkan MP10? 2. Y1 ke MP1 sebesar 2Vpp

Y2 ke MP5

Atur frekuensi agar MP5 mencapai maksimum. Cata frekuensinya. Distribusi gelomban apa yang terjadi?

(5)

3. Y2 ke MP5 dan atur hingga maksimum dengan Y1 selidiki titik pengukuran 2 sampai 4 dan amati MP5 pada waktu yang bersamaan. Hasilnya?

4. Bila kedua hasil pengukuran dibandingakan, metoda mana yang lebih baik?

5. Pengukuran dengan instrumen bebas pentanahan. Atur U1 = -10dB. Lakukan pada MP1 ke MP5 dengan ground dihubungkan ke titik menyertainya, yakni 1 dan 10, 2, 9, dan seterusnya

6. Bagaimana tanggapan tegangan pada sauran ujung buka? Kapan tegangan maksimum terjadi?

Pada frekuensi berapa transfer 1:1 diharapkan terjadi? Catat nilai untuk f= 740 kHz dan f= 680 kHz.

(6)

8. Hasil Percobaan

Untuk Langkah Kerja 1

Frekuensi MP1 MP2 MP3 MP4 MP5 MP6 Vpp 10 kHz 2 2 2 2 2 0 Vpp 100 kHz 2 2,1 2,3 2,4 2,6 0 Vpp 200 kHz 2 2,5 3,8 4,8 7,6 0 Vpp 300 kHz 2 3,4 9 6,6 3,2 0 Vpp 400 kHz 2 4,6 1,7 1,4 1,9 0 Vpp 500 kHz 2 1 0,32 0,32 0,24 0 Vpp

Dapat diperlihatkan bahwa kabel luar mempunyai impedansi dan induktansi yang tidak dapat diabaikan, dengan alasan terjadi tegangan naik dan turun saat perubahan frekuensi.

U1 = 2Vpp menghasilkan U5 maksimum = 7,6 Vpp pada frekuensi = 200 kHz. U5

maksimum menghasilkan distribusi gelombang berdiri yaitu tegangan maksimum muncul pada ujung akhir saluran.

U5 memperlihatkan perubahan besar.

Metoda yang lebih baik adalah metoda bebas pentanahan, karena hasil yang didapat lebih akurat dan lebih detail.

(7)

Untuk Langkah Kerja 5 f MP1 MP2 MP3 MP4 MP5 Satuan 10 kHz -10 -9,5 -9,4 -9,3 -9,5 dB 100 kHz -10 -10,3 -10,2 -9,8 -9 dB 200 kHz -10 -8,8 -8,1 -7,8 -7,2 dB 300 kHz -10 -8,7 -8,9 -4,7 -4,6 dB 400 kHz -10 -10,3 -6,9 -4,5 -4,1 dB 500 kHz -10 -14,3 -10,5 -6,9 -5,5 dB 600 kHz -10 -16,8 -16,2 -11 -9,8 dB 700 kHz -10 -16,1 -21,2 -13,9 -11,4 dB 800 kHz -10 -13,8 -22,9 -14,9 -11,9 dB 900 kHz -10 -12,1 -22,5 -15,5 -11,9 dB 1 MHz -10 -11,4 -20,8 -16,1 -12 dB 1,1 MHz -10 -9,5 -16,9 -16 -10,8 dB 1,2 MHz -10 -8 -13,9 -16 -10 dB 1,3 MHz -10 -8 -11.8 -17 -9 dB 1,37 MHz -10 -8,5 -10,9 -18,4 -9,8 dB

Tegangan pada ujung buka naik sampai frekuensi 1 MHz

kondisi ini menunjukan kondisi maksimum

Tegangan maksimum terjadi pada 1 MHz

Tegangan minimum terjadi pada 400 kHz

Transfer 1 : 1 (λ/2) diharapkan terjadi pada frekunsi 1,2 MHz

(8)

9. Analisa Data

a. Pada hasil percobaan langkah kerja 1 saat perubahan frekuensi dan terjadi tegangan naik turun, impedansi dan induktansi pada saluran tetap ada dan tidak bisa di abaikan.

Sebuah konduktor (yang memanjang) memiliki nilai induktansi (Lo), sedangkan dua buah konduktor yang saling berhadapan adalah identik dengan sebuah kapasitor keping sejajar, jadi kabel coaxial juga memiliki nilai kapasitansi (Co). Impedansi dari sebuah kabel coaxial ditentukan oleh kedua besaran ini (Lo dan Co).

Rumus matematikanya adalah sbb.: Zo = √

dimana

Zo = Impedansi karakterisitik dari sebuah kabel Coaxial Lo = Induktasi kedua konduktor per-satuan panjang

Co = Capasitansi dari kedua konduktor per-satuan panjang. Hasil data ini, sesuai dengan rumus

b. Gelombang Berdiri terjadi pada saat U5 bernilai maksimum

Setiap jenis kabel koaksial memiliki karakteristik impedansi tergantung pada dimensi dan bahan yang digunakan, yang adalah rasio tegangan terhadap arus pada kabel. Untuk mencegah refleksi pada akhir tujuan kabel dari menyebabkan gelombang berdiri, peralatan kabel terpasang harus menyajikan impedansi sama dengan impedansi karakteristik (disebut 'cocok'). Jadi peralatan yang "muncul" elektrik mirip dengan kelanjutan dari kabel, mencegah refleksi. Nilai-nilai umum impedansi karakteristik untuk kabel koaksial adalah 50 dan 75 ohm.

(9)

c. Perubahan besar pada percobaan akan selalu bergeser kekiri. U5 merupakan nilai maksimum dari nilai pertambahan. Yakni dari angka 2,6 Vpp menjadi 7,6 Vpp

d. Metoda bebas pentanahan lebih baik karena terjadi perubahan nilai ke nilai maksimum pada MP5 sebesar 7,6 Vpp.

e. Saat Zin=Zout, berarti saluran match (λ/2) pada frekuensi 600 MHz. Sedangkan (λ/4) terjadi pada frekuensi 300 kHz.

Pada saluran transmisi yang tidak match selain gelombang datang mengalir pula gelombang pantul. Gelombang datang arahnya dari sumber ke beban (dari pemancar ke antena) sedangkan gelombang pantul dari arah yang sebaliknya (dari antena ke pemancar). Untuk mengukur daya gelombang-gelombang tersebut diperlukan Power Meter. Biasanya pada Power Meter terdapat dua skala, satu untuk daya datang dan satu lagi untuk daya pantul, skala untuk daya pantul lebih kecil dari skala daya datang.

10. Kesimpulan :

a. Perubahan frekuensi dan terjadi tegangan naik turun, impedansi dan induktansi pada saluran tetap ada dan tidak bisa di abaikan.

b. terhubung buka menyebabkan fasa gelombang tegangan pantul sama dengan fasa gelombang tegangan datang, sedangkan fasa gelombang arus pantul berlawanan dengan fasa gelombang arus datang. Pada saluran terhubung singkat berlaku sebaliknya.

c. Zin=Zout, berarti saluran match (λ/2). Tidak akan terjadi gelombang pantul maupun gelombang berdiri.

d. Saat λ/2 mempunyai nilai yang hampir sama dengan inputan ( ketentuan untuk MP1).