ANEKA INFO TEKNIK: TUTORIAL SALURAN TRANSMISI ; KARAKTERISTIK IMPEDANSI SALURAN TRANSMISI

Anda pelajari sebelumnya bahwa maksimum (dan paling efisien) transfer energi listrik terjadi ketika impedansi sumber cocok dengan impedansi beban. Fakta ini sangat penting dalam studi jalur transmisi dan antena. Jika karakteristik impedansi saluran transmisi dan impedansi beban adalah sama, energi dari pemancar akan melakukan perjalanan menyusuri jalur transmisi ke antena tanpa kehilangan daya yang disebabkan oleh refleksi.
Definisi dan Simbol
Setiap saluran transmisi memiliki sebuah KARAKTERISTIK IMPEDANSI tertentu, biasanya ditunjuk sebagai Z₀ Z₀ adalah perbandingan E ke I di setiap titik sepanjang saluran. Jika beban yang sama dengan impedansi karakteristik ditempatkan pada ujung output pada berapapun panjang saluran, impedansi yang sama akan muncul pada terminal saluran input. Karakteristik impedansi adalah satu-satunya nilai impedansi untuk setiap jenis dan ukuran tertentu dari saluran transmisi yang bertindak dengan cara ini. Karakteristik impedansi menentukan jumlah arus yang dapat mengalir ketika tegangan diberikan diterapkan ke saluran transmisi dengan panjang tak terhingga. Impedansi karakteristik sebanding dengan resistansi yang menentukan jumlah arus yang mengalir dalam rangkaian dc.
Dalam pembahasan sebelumnya, konstanta lumped dan terdistribusi telah dijelaskan. Gambar di bawah, bagian A, menunjukkan sifat resistensi, induktansi, kapasitansi, dan konduktansi dikombinasikan dalam potongan pendek dari saluran transmisi dua kawat. Ilustrasi menunjukkan kapasitansi merata disamakan sebagai kapasitor tunggal dan konduktansi terdistribusi disamakan sebagai jalur kebocoran. Nilai disamakan dapat digunakan untuk perhitungan saluran transmisi jika panjang fisik saluran sangat pendek dibandingkan dengan panjang gelombang energi yang ditransmisikan. Gambar bagiant B, menunjukkan semua empat sifat disatukan dan diwakili oleh simbol-simbol konvensional mereka.

Potongan pendek dari saluran transmisi dua kawat dan sirkuit ekuivalen.

Karakteristik Impedansi pada saluran Tak Terbatas
Beberapa bagian pendek, seperti ditunjukkan dalam gambar di atas, dapat dikombinasikan untuk membentuk saluran transmisi yang panjang, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Arus akan mengalir jika tegangan diterapkan di poin K dan L. Bahkan, setiap sirkuit, seperti yang diwakili dalam gambar bagian A, memiliki arus tertentu untuk setiap nilai tegangan yang diberikan. Rasio tegangan untuk arus impedansi (Z).

Z = E / I

Karakteristik Impedansi

Impedansi yang disajikan ke terminal input dari saluran transmisi bukan hanya hambatan dari kawat yang dihubung secara seri dengan impedansi beban. Efek dari induktansi seri dan kapasitansi shunt dari saluran itu sendiri mungkin diikuti oleh resistansi, dan bahkan beban, sejauh terminal input yang bersangkutan.

Untuk menemukan impedansi input dari saluran transmisi, tentukan dahulu impedansi dari satu bagian saluran transmisi. Impedansi antara titik K dan L, dalam bagian B gambar di atas, dapat dihitung dengan menggunakan rumus impedansi seri-paralel, yang disediakan impedansi di titik M dan N yang telah diketahui. Tapi karena bagian ini hanyalah satu bagian kecil dari saluran yang panjang, bagian lain yang sama terhubung ke titik M dan N. Sekali lagi, impedansi di titik K dan L dari dua bagian dapat dihitung, asalkan impedansi dari bagian ketiga dikenal. Proses menambahkan satu bagian ke bagian lain dapat diulang tanpa henti. Penambahan setiap bagian menghasilkan impedansi di titik K dan L dari nilai baru dan lebih rendah. Namun, setelah banyak bagian telah ditambahkan, setiap bagian ditambahkan berturut-turut memiliki efek semakin berkurang dan terus berkurang pada impedansi di titik K dan L. Jika bagian yang ditambahkan ke baris tanpa henti, saluran menjadi panjang tak terhingga, dan nilai terbatas tertentu impedansi di poin K dan L akhirnya tercapai.

Dalam diskusi jalur transmisi ini, efek konduktansi (G) adalah kecil dibandingkan dengan induktansi (L) dan kapasitansi (C), dan sering diabaikan. Pada gambar di atas, bagian C, G dihilangkan dan induktansi dan resistansi dari setiap saluran dapat dianggap sebagai satu saluran.

Mari kita berasumsi bahwa bagian pandang C terus ke kanan dengan jumlah bagian saluran tak terbatas. Ketika jumlah tak terbatas bagian diteruskan ke kanan, impedansi muncul di seluruh K dan L adalah Z₀ Jika saluran dipotong di R dan S, jumlah tak terbatas bagian masih meluas ke kanan karena saluran adalah tak berujung ke arah itu. Oleh karena itu, impedansi sekarang muncul di poin R dan S juga Z₀ seperti yang digambarkan dalam bagian D. Anda dapat melihat bahwa jika hanya tiga bagian pertama diambil dan impedansi beban Z₀ terhubung di titik R dan S, impedansi di terminal input K dan L masih Z₀ Jalur ini terus bertindak sebagai garis tak terbatas. Ini diilustrasikan dalam bagian E.

Gambar di bawah, bagian A, menggambarkan bagaimana karakteristik impedansi saluran transmisi tak terbatas dapat dihitung. Resistor ditambahkan dalam series parallel di terminal K dan L dalam delapan langkah, dan impedansi yang dihasilkan dicatat. Pada langkah 1 impedansi tak terbatas, dalam langkah 2 impedansi 110 ohm. Pada langkah 3 impedansi menjadi 62,1 ohm, perubahan 47,9 ohm. Pada langkah 4 impedansi 48,5 ohm, perubahan hanya 13,6 ohm. Perubahan yang dihasilkan dalam impedansi dari setiap kenaikan tambahan menjadi semakin kecil. Akhirnya, praktis tidak ada perubahan dalam hasil impedansi dari penambahan lebih lanjut ke saluran. Total impedansi dari saluran pada titik ini dikatakan pada karakteristik impedansi, yang, dalam hal ini, adalah 37 ohm. Ini berarti bahwa saluran tak terbatas dibangun seperti yang ditunjukkan pada langkah 8 dapat secara efektif digantikan oleh resistor 37-ohm. Lihat B menunjukkan resistor 37-ohm ditempatkan di saluran di berbagai titik untuk menggantikan saluran tak terbatas langkah 8 dalam pandangan A. Tidak ada perubahan total impedansi.

Gambar Terminasi saluran

Pada Gambar di atas, resistor digunakan untuk menunjukkan karakteristik impedansi demi kesederhanaan. Menggambarkan impedansi aktual saluran memiliki reaktansi sangat mirip, dengan induktansi mengambil tempat resistor seri dan kapasitansi mengambil tempat resistor shunt. Karakteristik impedansi saluran dalam penggunaan aktual biasanya terletak di antara 50 dan 600 ohm.

Ketika saluran transmisi adalah "pendek" dibandingkan dengan panjang gelombang frekuensi radio yang dibawanya, maka kebalikannya yang disajikan yaitu terminal input ditentukan sebagai impedansi beban. Sejumlah kecil daya didisipasikan karena adanya resistansi saluran. Namun, ketika saluran adalah "panjang" dan beban impedansi yang salah, tegangan yang diperlukan untuk mendorong jumlah arus yang diberikan melalui saluran tidak dapat dipertanggungjawabkan dengan mempertimbangkan hanya impedansi dari beban secara seri dengan impedansi dari saloran . Saluran ini memiliki sifat selain resistensi yang mempengaruhi impedansi masukan. Properti ini adalah induktansi seri dengan saluran, kapasitansi shunt saluran, jalur resistansi kebocoran melintasi saluran, dan kerugian radiasi tertentu.

LIHAT JUGA

PENGANTAR

TERMINOLOGY

Macam-macam Transmision line

Two wire/paralel line/Kabel sejajar
Twisted Pair

Shielded Pair

Coaxial Lines

Rigid & flexible coaxial

Waveguide

Losses pada Saluran transmisi

Panjang Saluran Transmisi
Teori Saluran Transmisi
Konstanta Lumped dan konstanta distribusi

Medan Elektromagnetik sekitar saluran Transmisi