GELOMBANG BERDIRI PADA SALURAN KOAKSIAL
1. Tujuan 1.1. Menentukan kapan distribusi
muncul pada saluran.
1.2. Menjabarkan distribusi tegangan sepanjang saluran yang dibebani sebesar impedansi karakteristiknya. 2. Diagram Rangkaian
3. Alat – alat dan Komponen yang Digunakan : Jumlah 1
Nama Alat Generator Fungsi
Nomor Alat GH.5 - 2.05.01.048.35
2
Saluran Koaksial - 2.05.01.048.31
1
Set Kabel penghubung dan plug
-
2
Kabel Banana - Banana
-
1
Kabel BNC – BNC
-
1
Multimeter BBC
-
1
Dioda Adapter
-
1
Resistor 60 ohm
-
1
4. Teori Singkat Percobaan yang berhubungan dengan distribusi tegangan sepanjang saluran, hubung buka, hubung singkat, atau sepadan (match), telah memperlihatkan bagaimana distribusi merupakan fungsi dari frekuensi. Pada frekuensi f = 370 kHz, distribusi λ/4 muncul, pada f = 740 kHz distribusi λ/2 muncul sepanjang saluran. Oleh karena itu pada f = 1500 kHz, distribusi λ dapat diharapkan. Pengukuran dilaksanakan dengan menggunakan dB meter ”bebas pentanahan” (earth-free), sehingga hasil yang didapatkan adalah akurat.
Tugas Individu (Ringkasan Gelmobang Berdiri)
Gambar 1. Dua speaker yang dihidupkan dengan sumber yang sama Pada gambar diatas merupakan contoh dimana dua speaker dengan sumber yang sama dengan jarak 3 meter. Seorang pendengar berada pada jarak 8 meter dari titik tengah kedua speaker. Lalu pendengar berjalan 0,35 meter tegak lurus. Gelombang suara dari speaker pada contoh diatas meninggalkan speaker dalam arah maju, dan kita menganggap interferensi pada titik dalam ruang di depan speaker. Misalkan kita mengubah speaker sehingga mereka saling berhadapan dan kemudian memancarkan suara dari frekuensi dan amplitudo yang sama. Kita sekarang memiliki keadaan di mana dua gelombang yang identik merambat di arah yang berlawanan dalam medium yang sama. Gelombang ini tergabung sesuai dengan prinsip superposisi.
2
Kita dapat menganalisis situasi seperti ini dengan mempertimbangkan fungsi gelombang untuk dua gelombang sinusoidal transversal memiliki amplitudo, frekuensi, dan panjang gelombang yang sama tapi merambat di arah yang berlawanan dalam medium yang sama:
dimana y1 merupakan gelombang merambat ke kanan dan y2 merambat ke kiri. Menambahkan dua fungsi memberikan fungsi gelombang resultan y :
Ketika
menggunakan
identitas
trigonometri
, maka persamaan diatas menjadi
yang merupakan fungsi gelombang dari gelombang berdiri. Sebuah gelombang berdiri, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, adalah pola osilasi dengan garis stasioner yang dihasilkan dari superposisi dari dua gelombang yang identik merambat dalam arah yang berlawanan.[1]
Gambar 2. Pola osilasi dengan garis stasioner yang dihasilkan dari superposisi dari dua gelombang yang identik merambat dalam arah yang berlawanan Sebagai contoh dari tipe kedua, gelombang berdiri pada garis transmisi adalah gelombang dimana distribusi arus, tegangan, atau kekuatan medan terbentuk oleh
3
superposisi dari dua gelombang dengan frekuensi yang sama merambat dalam arah yang berlawanan. Efeknya adalah serangkaian simpul (perpindahan nol) dan anti-simpul (perpindahan maksimum) pada titik tetap sepanjang saluran transmisi. Gelombang berdiri tersebut dapat dibentuk ketika sebuah gelombang yang dikirim ke salah satu ujung saluran transmisi dan dipantulkan dari ujung lainnya oleh ketidakcocokan impedansi, yaitu, diskontinuitas, seperti rangkaian terbuka atau pendek [2]. Kegagalan garis untuk mentransfer daya pada frekuensi gelombang berdiri biasanya akan mengakibatkan distorsi atenuasi. Contoh lain adalah gelombang berdiri di laut terbuka yang dibentuk oleh gelombang dengan periode gelombang yang sama bergerak dalam arah berlawanan. Ini mungkin terbentuk di dekat pusat badai, atau dari refleksi gelombang besar di pantai, dan merupakan sumber microbaroms dan microseisms. Dalam prakteknya, kerugian dalam saluran transmisi dan komponen lain berarti bahwa refleksi sempurna dan gelombang berdiri murni tidak pernah tercapai. Hasilnya adalah gelombang berdiri parsial, yang merupakan superposisi dari gelombang berdiri dan gelombang berjalan. Tingkat dimana gelombang menyerupai gelombang berdiri baik murni atau gelombang berjalan murni adalah diukur dengan Standing Wave Ratio (SWR).[3]
5. Langkah Kerja Untuk pembacaan pada masing- masing pengukuran seri (MP1-5 = 0 = l = 100 m), level pada awal saluran (MP1 = 0 m) diberi tegangan U1 = 0 dB, dengan saluran dihubung singkat. Saat hubung singkat dilepas, level input akan turun sekita -7 dB pada frekuensi 370 kHz. Perubahan level tersebut, hasil dari transformasi adalah ditentukan pada semua frekuensi yang diberikan dan diambil dalam perhitungan ketika membuat gambar sketsa. Untuk penuruan level yang tajam, range meter harus diubah dari 1 V (dB) ke 300 mV (-10db).
4
Mencatat nilai-nila pengukuran pada MP 1 sampai MP 5 untuk kondisi – kondisi berikut : 5.1. Pada f = 370 kHz, saluran hubung singkat, range 1 V. 5.2. Pada f = 370 kHz, saluran hubung buka, range 300 mV. 5.3. Pada f = 740 kHz, saluran hubung singkat, range 1 V. 5.4. Pada f = 740 kHz, saluran hubung buka, range 300 mV. 5.5. Pada f = 1500 kHz, saluran hubung singkat, range 1 V. 5.6. Pada f = 1500 kHz, saluran hubung buka, range 300 mV. 5.7. Pada f = 370 kHz, 740kHz dan 1500 kHz, untuk beban 60 ohm.. 5.8. Menggambar ketiga diagram distribusi untuk 4.1 sampai 5.7 untuk pengukuran pada titik l = 0, l = 25 m, l = 50 m, l = 75 m dan l = 100 m pada frekuensi 370 kHz, 740 kHz dan 1500 kHz untuk saluran sepadan (match), hubung singkat dan hubung buka. 6. Hasil Percobaan 6.1. Untuk 5.1dan 5.2. Range 300 mV = -10 dB
Range 1 V = 0 dB Hubung Buka
Hubung Singkat
MP 1 2 3 4 5
l (m) 0 25 50 75 100
U (dB) 0 -1 -4.6 -10.2 -∞
f (kHz) 370 370 370 370 370
U (dB) -10 -11 -7.7 -5 -4
6.2. Untuk 5.3 dan 5.4. Range 300 mV = -10 dB
Range 1 V = 0 dB Hubung Buka
Hubung Singkat
MP 1 2
l (m) 0 25
U (dB) -10 -8
f (kHz) 740 740 5
U (dB) 0 -4
3 4 5
50 75 100
-7.5 -15 -∞
740 740 740
-10 -5 -2
6.3. Untuk 5.5 dan 5.6. Range 1 V = 0 dB
Range 300 mV = -10 dB Hubung Buka
Hubung Singkat
MP 1 2 3 4 5
l (m) 0 25 50 75 100
U (dB) 0 -2.8 -7 -3 -∞
f (kHz) 1500 1500 1500 1500 1500
U (dB) -10 -12.7 -12.7 -∞ -12.7
6.4. Untuk 5.7. MP
l (m)
f = 370
f =740
f = 1500
kHz
1 2 3 4 5
0 25 50 75 100
0 -1 -2 -3.8 -5.5
0 -3 -3.2 -4.5 -7
0 -2 -4.2 -6.5 -8
dB dB dB dB dB
6.5. Untuk 4.8
6
7. Analisa Data 7
Saluran koaksial yang digunakan pada waktu saluran ini mempunyai panjang
100 meter. Bila kita menengok rumus
, maka apabila sebuah sinyal
mempunyai panjang gelombang 100 meter, maka sinyal tersebut mempunyai frekuensi
Maka saluran 100 meter ini akan dilewati satu gelombang penuh pada frekuensi 3 MHz.
Sesuai dengan teori gelombang berdiri, apabila saluran diterminasi hubung buka, maka semua sinyal reflected mempunyai fasa yang sama dengan fasa gelombang incident. Apabila dua buah gelombang atau lebih yang mempunyai fasa sama dijumlahkan, maka amplitudonyya akan saling menjumlahkan. Jadi, pada saluran yang diterminasi dengan hubung buka ini, maka gelombang yang terukur pada titik – titik pengukuran akan mempunyai tegangan yang lebih tinggi daripada gelombang yang terukur pada titik nol meter saluran (diukur dari sumber sinyal).
Bila dihubung singkat pada akhir saluran, maka gelombang pantul akan mempunyai fasa yang terbalik dengan gelombang yang datang. Apabila dua gelombang mempunyai fasa yang berbeda, maka amplitudo keduanya akan saling mengurangi. Sehingga tegangan gelombang yang terukur pada titik – titik pengukuran akan lebih kecil daripada titik nol saluran (diukur dari sumber sinyal).
8
Bila saluran mempunyai impedansi yang match, maka idealnya tidak ada gelombang sinyal yang dikembalikan / dipantulkan kembali ke sumber (diserap sempurna oleh beban) sehingga tidak ada pelemahan atau penguatan. Pada praktikum ini terdapat pelemahan pada saluran yang match, dikarenakan ada efek resistansi seri pada saluran. Sebenarnya efek resistansi ini juga ada pada saluran yang terhubung buka dan short cicuit, namun tidak dapat terbaca jelas dikarenakan attenuasi dan gain yang lebih besar.
8. Kesimpulan 8.1. Distribusi
muncul pada saluran yang mempunyai panjang
saluran yang mempunyai panjang saluran yang sesuai dengan panjang gelombang tersebut. 8.2. Apabila saluran dibebani oleh sebesar impedansi karakteristiknya, maka distribusi tegangannya akan melemah berbanding lurus dengan panjang saluran. 9
9. Referensi http://www.scribd.com/doc/7625828/salurantransmisi, Hendro Darmono Beng, MT [1] Serway, Raymond A. & Jewett, John W. 2004.Physics for Scientists and Engineers 6th edition. California : Thomson Brooks/Cole [2] This article incorporates public domain material from the General Services Administration document “Federal Standard 1037C” [3] Blackstock, David T. 2000. Fundamentals of Physical Acoustics. Wiley–IEEE, ISBN 0471319791 , 568 pages. See page 141.
10
