Week 5. Konstanta Saluran Transmisi primer dan sekunder. Konstanta kabel koax dan kabel paralel ganda

Transkripsi

1 Week 5 Knstanta Saluan Tansms pme dan sekunde Knstanta kabel kax dan kabel paalel ganda 1

2 Pada pembahasan lalu: Besaan γ dan Z da sebuah saluan tansms memankan peanan pentng pada fenmena peambatan gelmbang. Knstanta ppagas γ, d dalamnya tekandung α: knstanta peedaman β: knstanta phasa dan mpedans gelmbang Z : pengauh pada mpedans apa pada beban, yang akan menghaslkan gelmbang efleks. Kedua besaan tu dtentukan leh : besaan pe-satuan panjang, R, L, G dan C. Jad pehtungan dan penentuan R, L, G dan C menjad bagan yang esensal dalam menentukan kaaktestk ppagas sebuah saluan tansms. Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas 5 5.

3 Nla R, L, G dan C dtentukan langsung da gemet da saluan tansms tu send dan mateal penyusunnya, sehngga ke-empat besaan n dnamakan knstanta pme saluan tansms. Sedangkan γ dan Z bau bsa dhtung setelah besaan pme d atas, maka dnamakan juga knstanta sekunde. Gamba d bawah n menunjukkan tga tpe saluan tansms pentng yang dpaka pada aplkas teknk. Kabel kax kabel paalel ganda mkstp Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas 5 5.3

4 Kabel Kax knstanta pme dhtung dengan pesamaan pesamaan Maxwell dan syaat aatbatasnya a pada stuktu saluan tansms kax n. Penghanta lua delektka Penghanta dalam Kabel kax adalah cnth saluan tansms yang secaa matemats cukup mudah untuk danalsa, dan secaa pakts mempunya bdang aplkas yang cukup luas Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas 5 5.4

5 Pehtungan C Q C V E ( ρ) Q π ρ V E(ρ) dρ V Q π C π Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas 5 5.5

6 Pehtungan L ψ L I m ψ m adalah fluks magnets,,yang meupakan besaan alan medan magnet yang menembus suatu pemukaan Dengan menggunakan asums aus yang mengal d dalam penghanta, bak dalam atau lua, hmgen (belaku teutama sekal pada fekuens endah), akan dhtung medan magnet yang dhaslkanlk stuktu tesebut. t Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas 5 5.6

7 Medan magnet d dalam penghanta dalam bsa dhtung dengan hukum Ampee H ( ) d I( ) H ( ) I ( ) I π π dengan I( ) I Dengan hubungan eneg magnets pesatuan panjang w 1 H B I I L I da πd 4 4 8π 4π 3 I m d Sehngga L 8π Induktvtas penghanta lua bsa dhtung dengan caa sama d tebal penghanta lua Induktans dalam penghanta menjad Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas L + L 1 + 8π L d 16π 8π d 5.7

8 Pehtungan medan magnet d uang antaa kedua penghanta H ( ) I π Kntbus nduktans uang antaa: L u π Kntbus nduktans keseluuhan: 1 d L π 4 Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas 5 5.8

9 Untuk pehtungan pakts, seng kal nduktans dalam dabakan L π Impedans gelmbang menjad π π π C L Z π C j dan knstanta peambatan menjad 5.9 ω γ j Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas 5

10 Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas

11 Cnth pehtungan: Rancanglah beapa adus lua da kabel kax yang dpelukan untuk mendapatkan mpedans gelmbang sebesa 60 Ω, jka teseda kemungknan penggunaan delektka dengan knstanta pemttvtas elatf sebesa: 1;,0; dan 7,0. Radus dalam teseda 1 mm. Jawab: π Z dengan Z Z 60 e e Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas 5

12 Jad penggunaan delektka dengan pemttvtas yang tngg, akan membesa dmens da kabel kax untuk mpedans yang sama. Keuntungannya adalah, kabel kax tesebut memlk batas beak dwn yang lebh tngg, atnya bsa dgunakan untuk mentansmskan eneg yang lebh besa, tanpa meusak kabel tu. Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas 5 5.1

13 Keugan pada kabel kax teutama sekal dsebabkan leh efek kult (skn effect) yang muncul makn nyata jka fekuens keja makn tngg. Efek kult n akan membekan nla pada R. Nla untuk G teutama sekal dsebabkan leh keugan yang ada pada delektka akbat pses plasas yang cepat, yang basanya sengkal dabakan. Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas

14 Kabel helax, yang seng pula dpaka untuk aplkas WLAN,4 GHz memlk peedaman sekta 0,071 db/m, yang jauh d bawah peedaman kabel kax pada gamba d atas, tetap sangat mahal a haganya. Secaa apksmatf R bsa dhtung dengan R 1 π t σ σadalah daya hanta elekts dan t kedalaman akbat efek skn dengan t ωσ Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas

15 Kabel Paalel Ganda Kabel paalel ganda banyak dpegunakan d telekmunkas, khususnya pada aplkas kmunkas data (shelded/ unshelded twsted pa UTP). Keuntungan da kabel n dbandngkan kabel kax adalah baya pduksnya yang jauh lebh endah, sedangkan kekuangannya memlk knstanta peedaman yang lebh tngg. Dengan besaan gemet d damete da masng-masng kawat, dan D untuk jaak antaa kedua kawat, mpedans gelmbang kabel paalel ganda Z D 10 a csh d Dengan apksmas k D >> d Z D 10 d Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas

16 Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas

17 Knstanta Sekunde saluan tansms ( R + jωl ) ( G + jωc ) α + jβ γ Dengan mengkuadatkannya: α β + ( R C L G ) j αβ R G ω L C + jω + dengan nla ya α β R G ω L C Nla mutlak da knstanta ppagas ( ) ( R + ω L G ω C ) α + β + Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas

18 Jka kedua pesamaan teakh djumlahkan 1 ( )( ) [ ] 1 C G L R L C G R ω ω ω α dan penguangannya dan penguangannya ( ) ( ) [ ] 1 C G L R L C G R ω ω ω β + + Dengan penulsan sudut keugan: 5.18 Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas 5

19 Knstanta Peambatan Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas

20 Cnth Pehtungan: Dbekan k sebuah kabel kax yang memlk adus dalam 1mm dan adus lua,7 mm. Kawat dalam dan lua tebuat da tembaga, dengan knduktvtas sebesa σ 6, S/m. Delektka antaa kedua bagan kawat n memlk pemtvtas elatf dan lss angle (sudut ug) tan δ Tentukanlah nlakaaktestk da saluan tansms n pada f 10 GHz. Slus: Dengan kedalaman efek skn t 0,64m ωσ π 10 1, , 10 Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas 5 5.0

21 m R / 5, Ω + t, σ π m H L / 0, π m pf C / 111 l π m ms C G / 1,398 tan δ ω 5.1 Mudk Alaydus, Unv. Mecu Buana, 008 Pesentas 5