Teknik Saluran

Transmisi

DTG2A3

2. MACAM-MACAM KONDISI SALURAN TRANSMISI

Where Are We?

Content

1. Pendahuluan

2. Saluran tanpa rugi – rugi (Lossless /

Lowloss)

3. Saluran Tanpa cacat (Distortionless)

4. Saluran Merugi (Lossy)

5. Saluran-saluran Istimewa

Pendahuluan

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

Leakage Loss

• 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

Saluran lossless dan distortionless

Transmission line

Transmission line

Transmission line

Saluran Lossy dan terdistorsi

Saluran Lossy tapi distortionless

Saluran Tanpa Rugi-rugi (Lossless/Lowloss)

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'

'''

1V

''

12

R

0

))((

))((

CL

CLf

C

L

CjG

LjRZ

CL

jCLj

CLCjLj

CjGLjR

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

• Pada saluran transmisi lossless berlaku :

Tegangan dan Arus pada Saluran Lossless

0 0

0 0

( )

( )

z z

z z

V z V e V e

I z I e I e

zzzz

zz

eV

eV

eIeII(z)

eVeVV(z)

0

-

0

0

000

-

00

jjjj

jj

ZZ

Revisi !!!

Tegangan dan Arus pada Saluran Lossless

zjZIzV

zjZIzjV

γzZIγzVV

ss

ss

ssz

sincos

sinhcosh

sinhcosh

0

0

0

zjZ

VzI

zjZ

VzjI

γzZ

VγzII

ss

ss

ssz

sincos

sinhcosh

sinhcosh

0

0

0

Persamaan Tegangan

Dan Arus Jika Parameter

Sumber diketahui !

ZL

Zg

Vg

+

Vs

-

Is

+

VL

-

Zo

+j

Z=L

Z

Tegangan dan Arus pada Saluran Lossless

djZIdV

djZIdjV

γdZIγdVV

LL

LL

LLd

sincos

sinhcosh

sinhcosh

0

0

0

djZ

VdI

djZ

VdjI

γdZ

VγdII

LL

LL

LLd

sincos

sinhcosh

sinhcosh

0

0

0

Persamaan Tegangan

Dan Arus Jika Parameter

Beban diketahui !

ZL

Zg

Vg

+

Vs

-

Is

+

VL

-

Zo

+j

Z=L

d

13

ljZZ

ljZZZ

ljZZ

ljZZZZ

γlZZ

γlZZZZ

L

L

L

Lin

L

Lin

tan

tan

tanh

tanh

: maka ,0

tanh

tanh

0

00

0

00

0

00

Pada saluran transmisi lossless berlaku :

llj

ljlj

ljlj

coscosh

sinsinh

tantanh

Impedansi Input Saluran Lossless

• 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

Contoh Kasus

Saluran Tanpa Cacat (Distortionless)

16

• 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)

Why???

Konstanta – konstanta pada saluran distortionless :

'

'

'

'

'

''

'

''

''

''

0

''

''''

'

'''

'

'

'

'''

'

'''

'

'

'

'''

'

''

'

''''''

1

dan atau : Maka

atau

G

R

C

L

jC

GC

jL

RL

CjG

LjRZ

CLV

CLCLC

GCL

L

R

jC

GCLj

L

RCL

jC

Gj

L

RCL

jC

GCj

L

RLCjGLjR

p

Saluran Tanpa Cacat (Distortionless)

Frequency Independent

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 metal submarine 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???

Saluran Merugi (Lossy)

???

Saluran Lossy

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.

Saluran-saluran Istimewa

23

Saluran Istimewa

ZL ,0Z

Suatu saluran transmisi Lossless dengan

panjang L dengan impedansi beban ZL

L

Zin

I(d) IL

+

V(d)

-

+

VL

-

ljZZ

ljZZZZ

L

Lin

tan

tan

0

00

d

2.1 nL

L

L

L

L

L

L

Lin

Z

jZZ

jZZZ

jZZ

jZZZ

ljZZ

ljZZZZ

tan

tan

2

2tan

2

2tan

tan

tan

0

00

0

0

0

0

00

4.1 nL

L

L

L

L

L

L

Lin

Z

Z

jZZ

jZZZ

jZZ

jZZZ

ljZZ

ljZZZZ

2

0

0

0

0

0

0

0

0

00

2tan

2tan

4

2tan

4

2tan

tan

tan

Saluran Istimewa

ZL ,0Z

Suatu saluran transmisi Lossless dengan

panjang L dengan impedansi beban ZL

L

Zin

I(d) IL

+

V(d)

-

+

VL

-

LjZZ

LjZZZZ

L

Lin

tan

tan

0

00

d

L.3

L

L

L

L

L

L

Lin

Z

jZZ

jZZZ

LjZZ

LjZZ

Z

LjZZ

LjZZZZ

0tan

0tan

2tan

2tan

tan

tan

0

00

0

0

0

0

00

:arusnyadanteganganNilai

)()0(

2sin

2cos

sincos

0

0

ldVdVsehingga

djZIdV

djZIdVV

LL

LLd

)()0(

2sin

2cos

sincos

0

0

LdIdIsehingga

djZ

VdI

djZ

VdII

LL

LLd

djZIdVV LLd sincos 0

djZ

VdII L

Ld sincos0

Saluran Istimewa

,0Z

Suatu saluran transmisi Lossless dengan

panjang L dengan impedansi beban ZL

L

Zin

I(d) IL

+

V(d)

-

+

VL

-

d

0.4 LZ

ljZ

Z

ljZZ

ljZ

ljZZ

ljZZ

ljZZZZ

L

Lin

tan

tan

tan0

tan0

tan

tan

0

0

00

0

00

0

00

ZL=0

,0Z

L

Zin

I(d) IL

+

V(d)

-

+

VL

-

d

ZL=∞

LZ.5

lj

Z

ljZ

ljZZ

ljZZ

ljZZZZ

L

Lin

tan

tan

tan

tan

tan

0

0

00

0

00

)()(0 Scinocin ZZZ

Tugas 4

Find! Z0 , γ , Vp , λ ,α , β

80 + J40 Ω

L

100 Ω

Zg

Vg

)10102cos(10 3 t

ZL KmR /4,10'

KmhenryL /0037,0'KmmicroMhosG /8,0'

KmmFC /00835,0'

1.

2.

80 + J40 Ω

Гin = ….?

VSWR = ….?

100 Ω

Zg

Vg

Volt010

ZL 435000Z

)(08,007,0 perKmJ

Zin = ….?

L = 10Km

3.

d= 0,5 λ

Z(d) = ….?

I(z) = ….?

150 Ω

Z= 1,5 λ

100 Ω

Z0 = 100 Ω

(lossless)

Zg

Vg

Volt010

ZL +

V(z) = ….?

-

Questions???