DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ......

33
Teknik Saluran Transmisi DTG2A3 1. KONSEP PANTULAN DALAM SALURAN TRANSMISI By : Dwi Andi Nurmantris

Transcript of DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ......

Page 1: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Teknik Saluran

Transmisi

DTG2A3

1. KONSEP PANTULAN DALAM SALURAN TRANSMISI

By : Dwi Andi Nurmantris

Page 2: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Where Are We?

Page 3: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Pre-Test

1. Apakah penyebab pantulan dalam saluran transmisi?

2. Apa pengaruh pantulan dalam saluran transmisi?

3. Tuliskan persamaan gelombang datang dan pantul dalam saluran

Lossy dan lossless

4. Apa yang dimaksud dengan koefisien pantul? tuliskan persamaannya?

5. Apa yang dimaksud SWR dan VSWR? Tuliskan persamaan VSWR?

6. Apakah nilai koefisien pantul di sepanjang saltran selalu sama untuk saluran

lossy dan lossless?

7. Apakah nilai VSWR di sepanjang saltran selalu sama untuk saluran lossy dan

lossless?

8. Apa yang dimaksud dengan return Loss?

9. Apa hubungan koefisien pantul, VSWR, dan RL?

10. Berapakah nilai koefisien pantul, VSWR, dan return loss untuk kondisi saluran

berikut? a) infinite length saltran b) saltran denga ZL=Z0 c) saltran dengan

terminasi OC d) saltran dengan terminasi SC

Page 4: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Content

1. Pendahuluan

2. Koefisien Pantul

3. VSWR

4. Return Loss

5. Missmatch Loss

6. Daya kirim, daya pantul dan daya yang

diserap

Page 5: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Pendahuluan

Pantulan dalam saluran transmisi terjadi jika sebagian atau seluruh

gelombang yang dikirim/merambat dalam saluran dipantulkan kembali

kearah sumber dari gelombang tersebut.

Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami

pantulan yaitu :

a. Karakteristik saluran transmisi sepanjang titik tidak seragam (tidak

uniform) adanya perbedaan konstanta primer saluran di sepanjang

saluran

b. Adanya impedance missmatch antara saluran dengan komponen yang

terhubung dengan saluran tersebut (Fokus kita)

Akibat dari pantulan pada saluran transmisi adalah :

a. Gelombang yang kembali dan sampai ke perangkat generator bisa

merusak/membakar komponen-komponen di dalamnya

b. Daya yang di kirim akan berkurang karena sebagian hilang karena

dipantulkan

Page 6: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Pendahuluan

Ada empat besaran yang saling berhubungan yang menjelaskan adanya

fenomena pantulan gelombang dan efektifitas pentransmisian daya dari

suatu saluran transmisi ke beban :

1. Reflection coefficient

2. VSWR

3. Missmatch Loss

4. Return Loss

Z

γz

0 eVV(z) γz-

0 eVV(z)

γz-

0 eII(z) z-

0 eII(z)

Page 7: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Reflection Coefficient

Adalah besaran yang menyatakan perbandingan gelombang

pantul terhadap gelombang datang

Koefisien pantul tegangan

Koefisien pantul arus

Magnitude koefisien pantul arus = magnitude koefisien pantul

tegangan

Beda fasa antara koefisien pantul tegangan dan koefisien pantul

arus adalah 180o

1)(0 (z)V

(z)V)( v

-

v

zz

1)(0 )(I

)(I)( i

-

i

zz

zz

)((z)V

(z)V-

Z(z)V

Z(z)V-

(z)I

(z)I)( v

-

0

0

-

-

i zz

Page 8: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Reflection Coefficient

γz2

0

0

γz

0

γz

0

-

v eV

V

eV

eV

(z)V

(z)V)(

z

0

0

0γ02

0

0

-

vV

Ve

V

V

0)(zV

0)(zV)0(

z

Sehingga :

Pada Z=0 , maka:

z2jz2

0

)zj(2

0

γz2

0

γz2

0

0v eeeee

V

V)(

z

Magnitude

Phase

z2

0v e)( z z2

Penurunan Koefisien Pantul (diukur dari sumber)

ZL

L

Z d 0

)(v z

Page 9: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Reflection Coefficient

γz2

0

0

γz

0

γz

0

-

v eV

V

eV

eV

(z)V

(z)V)(

z

L

γL2

0

0

-

v eV

V

L)(zV

L)(zV)(

Lz

Sehingga :

Pada Z=L , maka:

d2jd2

L

)dj(2

L

γd2γL2

0

d)-γ(L2

0

0v eeeeee

V

V)(

d

Magnitude

Phase

d2

Lv e)( d d2

Penurunan Koefisien Pantul (diukur dari beban)

ZL

L

Z d

L

Page 10: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Reflection Coefficient

Jadi Perlu Dipahami!!!

ZL

L

L1 L2

222 L2jL2

23 ee 11 L2jL2

21 ee

Page 11: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Reflection Coefficient

Jika saluran transmisinya Lossless (α=0)

z2j

0v e)( z

0v )( z

z 2

Artinya Apa???

Z

0v )0( z zjez 2

0v )(

Hubungan Koefisien Pantul dengan Impedansi karakteristik dan impedansi saluran

(z)V)((z)V

(z)V

(z)V)( v

--

v

zz

))((z)(1V

)((z)V(z)V(z)V(z)VV(z)

v

v

-

z

z

0

v

0

v

0

00

-

Z

(z))-(z)(1V

Z

(z)(z)V

Z

(z)V

Z

(z)V

Z

(z)V(z)I(z)II(z)

Page 12: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Reflection Coefficient

(z))-(1

))((1ZZ(z)

Z

(z))-(z)(1V

))((z)(1V

I(z)

V(z))(

v

v0

0

v

v

zzzZ

(z))Z)((

(z))((z)ZZ)(

(z)ZZ(z))()(

v0

vv00

v00v

zZ

zZzZ

zZzZ

0

0v

Z)(

Z)((z)

zZ

zZ Sehingga

ZL

0

0vv

Z

Z0)(dL)(z

L

L

Z

Z

L

Z d

LosslessZ

Z

Z

Z

L

L

L

L

d2j

0

0

d2jd2

0

0v

eZ

Z

eeZ

Z(d)

Page 13: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Koordinat Gaus Kompleks

Koefisien Pantul dalam saluran transmisi biasanya kompleks dan dapat

direpresentasikan dalam bentuk visualisasi dalam koordinat gaus kompleks

A

11

j

j

d2j

AB e

z2j

AC e

Besarnya magnitude ditunjukkan oleh

panjang anak panah (jika lossless

panjang konstan)

Besarnya phase ditunjukkan oleh

sudut yang dibentuk oleh garis

tersebut dengan sumbu riil positif

Perubahan besar koefisien pantul dari

suatu titik saluran menuju generator

direpresentasikan dengan perputaran

searah jarum jam.

Perputaran 1 lingkaran penuh

(kembali ke titik semula)

merepresentasikan pergerakan

sepanjang saluran lamda/2

Koefisien pantul saluran

lossless pada koordinat gaus

kompleks

A

A

22

2222

ddd

Page 14: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Contoh Soal

Suatu saluran transmisi lossless sepanjang 2,3 lamda

dengan Z0 = 50 Ω dihubungkan dengan suatu beban :

a) Gambarkan koefisien pantul pada koordinat gaus

komplek jika beban ZL=OC, ZL=SC, ZL=J50 Ω , ZL= -J50

Ω, ZL=50 Ω

b) hitung dan plot di koordinat gaus komplek koefisien

pantul di input saluran transmisi Jika beban ZL=75 Ω

Page 15: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Gelombang Berdiri dan VSWR

Gelombang berdiri terjadi jika dua buah

gelombang yang arahnya saling

berlawanan, bersuperposisi

Gelombang datang pada saluran transmisi

yang bersuperposisi dengan gelombang

yang dipantulkan bisa membentuk

gelombang berdiri .

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)adalah perbandingan magnitude tegangan maksimum dengan magnitude tegangan minimum pada gelombang berdiri pada suatu titik di saluran transmisi

V(z)max

V(z)min

min

max

V(z)

V(z))( zVSWR

Page 16: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Gelombang Berdiri dan VSWR

E

jarak

ztY

ztY

cosA

cosA

22

11

Misal

ztztYYYt cosAcosA 2121

Jika A1=A2

zt

ztztYYYt

cosA.2cos

coscosA21

ztYt cos2Acos GELOMBANG BERDIRI MURNI

Page 17: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Gelombang Berdiri dan VSWR

Aje 0A

11

j

j

d2j

AB e

z2j

AC e

Tegangan Maksimum dan Tegangan Minimum

)((z)V(z)V(z)V(z)VV(z) v

- z

(z)V)((z)VV(z) vmax

z

(z)V)((z)VV(z) vmin

z

Riil Positive Riil Negative

Page 18: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Gelombang Berdiri dan VSWR

Tegangan Maksimum dan Tegangan Minimum

Suatu saluran transmisi lossless sepanjang lamda dengan

impedansi karakteristik Z0 dan dihubungkan dengan suatu

beban dengan impedansi ZL , gambarkanlah pola gelombang

berdiri disepanjang saluran transmisi jika :

a) ZL= SC

b) ZL= OC

c) ZL= Z0

d) ZL= 1/3 Z0

e) ZL= 3 Z0

Page 19: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Gelombang Berdiri dan VSWR

Sehingga:

Penurunan Rumus VSWR

)((z)V(z)V(z)V(z)VV(z) v

- z

Tegangan maksimum V(z)max terjadi apabila disuatu titik disaluran,

teg datang dan teg pantul sefasa

)((z)V(z)V(z)V(z)VV(z) v

-

max z

Tegangan minimum V(z)min terjadi apabila disuatu titik disaluran,

teg datang dan teg pantul berbeda fasa 1800

)((z)V(z)V(z)V(z)VV(z) v

-

min z

)(1

)(1

(z)V))((1

(z)V))((1

)((z)V(z)V

)((z)V(z)V

V(z)

V(z))(V

v

v

v

v

v

v

min

max

z

z

z

z

z

zzSWR

z2

0

z2

0

z2jz2

0

z2jz2

0

v

v

e1

e1

ee1

ee1

)(1

)(1)(V

z

zzSWR

Page 20: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Gelombang Berdiri dan VSWR

Penurunan VSWR

ZL

L

Z1

Jika saluran lossless

d1

0

0

11

1)(V

zzSWR

0

0

1

1)(V

LzSWR

0L

0L

1

1)0(V

ZZ

ZZdSWR

0L

0L

11

1)(V

ZZ

ZZddSWR

0

0

1

1)0(V

zSWR

Apa Kesimpulannya???

Page 21: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Contoh Soal

1.

Γ=…

VSWR=…

L=0,1λ

2.

Page 22: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Power Flow and Return Loss

Power Flow dalam saluran transmisi yang lossless bisa dilihat

dari gambar dibawah ini :

Pabs=Pinc-Pref

Page 23: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Power Flow dan Return Loss

Adalah besaran yang menyatakan perbandingan antara daya

yang dipantulkan dengan daya yang datang

2

v

2-

2

2-

inc

ref )((z)V

(z)V

R(z)V

R(z)V

P

P)( zzRL

Z

Pref

Pinc

)(log20)(log10 P

Plog10)( v

2

v

inc

ref zzzRL

Penurunan Return Loss

Page 24: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Missmatch Loss

Adalah besaran yang menyatakan perbandingan antara daya

yang diteruskan dengan daya yang datang

2

v

datang

2

vdatang

datang

2

vdatangdatang

datang

pantuldatang

datang

terus

)(1

P

)(1P

P

)(PP

P

PP

P

P)(

z

zzzLossMissmatch

Ppantul

Pdatang

2

v )(1log10)( zzLossMissmatch

Penurunan Missmatch Loss

ZL

L

Pterus

Page 25: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Latihan Soal

VSWR |Г| RL (dB) Missmatch Loss (dB)

1 …. …. ….

…. 0,01 …. ….

…. …. -30 ….

…. 0,1 …. ….

1,5 …. …. ….

…. …. -10 ….

2 …. …. ….

2,5 …. …. ….

Apa Artinya VSWR 1,5 ???

Page 26: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Delivered Power

Vg

Zg

Zin

Iin

Vin

imin

vmin

tItI

tVtV

cos

cos

Daya sesaat

ivmmivmm

imvm

ininin

tIVIV

tItV

tItVtP

2cos2

1cos2

1

coscos

Daya Rata-rata

ininivmm

T

inin

IVIV

dttPT

avP

Re2

1cos2

1

1

0

in

Rin

inR

VavP

2

21

ininin RIavP2

21

inRinin IVavP2

1

ininin

ggg

jXRZ

jXRZ

in

inin

inRin V

jXR

RV

Page 27: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Delivered Power

Vg

Zg

Zin

Iin

Vin

7030

0120

jZ

voltV

in

in

Contoh

????.......avPin

Page 28: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Delivered Power

ZL

L

Pterus

Ppantul

Pdatang

Vg

Zg

Zin

Vg

Zg

Zin

iningg

g

ing

g

injXRjXR

V

ZZ

VI

in

inging

g

in

iningg

g

in

ing

g

ininin

RXXRR

V

RjXRjXR

V

RZZ

VRIP

22

2

2

2

2

21

21

21

21

gin

gin

XX

RR

jikamaksimumAkan

gin ZZ

TRANSFER DAYA MAKSIMUM

Page 29: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Delivered Power

ZL

L

Pabs

Pref

Pinc

Vg

Zg

Zin

0

2

0

2

0

2

0

2

2

0

2

0

00

22

221

2

.........

Re2

1

Re2

1

Re2

1

Re2

1

Re2

1

Z

V

Z

V

Z

V

Z

V

Z

VP

VVVVZ

Z

V

Z

VVV

IIVV

IIVV

IVP

LL

LLL

L

L

abs

LLLLLL

LLL

LLL

LLLLLL

LLLL

LLabs

Pinc

Pref

Pabs=Pinc-Pref

PADA SALURAN LOSSLESS

)(

Re2

1

LosslessKarenaP

IVPP

in

LLLabs

ininin IVP Re2

1

L

LL

LL

LLL

-

LLL

1

VV

)(1V

VVVVV

Page 30: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Delivered Power Contoh-contoh Kasus

λ/4

ZL Vg

Zg

volt010

500Z 50

Hitung Pin dan PL……???

λ/4

ZL Vg

Zg

volt010

750Z5,112

50

50

λ/4

ZL Vg

Zg

volt010

750Z 75

50

λ/4

ZL Vg

Zg

volt010

500Z20j

50

λ/4

ZL Vg

Zg

volt010

20500 jZ

2050 j

2050 j

Page 31: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Goal of Transmission Line Kesimpulan Kasus-kasus

ZL

L

Z0

Vg

Zg

Zin Kasus 1 Common Condition

g*

in

0in0L

ZZ

ZZZZ

sayangnya

sehingga

Kasus 2 Bad Condition

g*

in

0in0L

ZZ

ZZZZ

ditambah

sehingga

Kasus 3 Prefered Condition

g*

in

0in0L

ZZ

ZZZZ

untungnya

sehingga

Kasus 4 Ideal Condition

g*

in

0in0L

ZZ

ZZZZ

ditambah

sehingga

Page 32: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :

Questions???

Page 33: DTG2A3 Teknik Saluran Transmisi · Daya kirim, daya pantul dan daya yang diserap . Pendahuluan ... Ada dua sebab utama gelombang dalam saluran transmisi mengalami pantulan yaitu :