TUGAS AKHIR ANALISIS KARAKTERISTIK SALURAN TRANSMISI MIKROSTRIP

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISIS KARAKTERISTIK SALURAN TRANSMISI MIKROSTRIP O L E H LEMUEL ARTIOS L. TOBING DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

2 ABSTRAK Saluan tansmisi meupakan suatu media yang digunakan untuk mengiim enegi listik dai satu titik ke titik lain dalam suatu angkaian listik. Ada bebeapa saluan tansmisi yang digunakan secaa umum pada saat ini sepeti Two Wie Line, kabel koaksial, Balanced Shielded Line, mikostip atau stipline dan bumbung gelombang. Mikostip meupakan saluan tansmisi yang bentuk fisiknya tidak beupa kabel lentu akan tetapi besifat kaku. Jenis saluan tansmisi ini umumnya dipegunakan untuk bekeja pada daeah fekuensi gelombang miko. Pada Tugas Akhi ini, akan dibahas tentang kaakteistik dai saluan tansmisi mikostip. Paamete-paamete utama yang akan dianalisis adalah impedansi kaakteistik, ugi-ugi, attenuasi dan waktu popagasi dai saluan tansmisi mikostip tesebut. Dai hasil analisis yang dilakukan, didapatkan bahwa besa impedansi kaakteistik sebesa ohm, ugi-ugi tembaga, ugi-ugi adiasi dan attenuasinya mengalami kenaikan seiing betambahnya fekuensi yang dibeikan. Sedangkan ugi-ugi dielektiknya cendeung tetap sebesa x db/m dan ugi-ugi yang paling besa meupakan ugi-ugi kondukto. Besanya waktu popagasi saluan tansmisi mikostip sebesa ns/inchi, untuk semua fekuensi uji.

3 KATA PENGANTAR Puji dan Syuku Penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, atas bekat dan ahmatnya sehingga penulis dibeikan kemampuan untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhi ini dengan baik. Tugas Akhi ini bejudul: ANALISIS KARAKTERISTIK SALURAN TRANSMISI MIKROSTRIP. Tugas Akhi ini meupakan salah satu syaat untuk mempeoleh gela kesajanaan pada Depatemen Teknik Elekto Fakultas Teknik Univesitas Sumatea Utaa. Penulis menyampaikan asa homat, bangga, dan teimakasih yang sebesabesanya kepada kedua oangtua saya, Ayahanda R. L. Tobing dan Ibunda R. Sitompul, yang telah membesakan, mendidik dan selalu mendoakan saya, seta asa sayang kepada saudaa-saudaa saya Toael F. L. Tobing, Eklesia C. S. L. Tobing, Euangelyne T. L. Tobing dan David R. R. L. Tobing. Dalam kesempatan ini juga penulis menyampaikan asa teimakasih yang sebesa-besanya kepada : 1. Bapak Ali Hanafiah Rambe, ST., MT. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhi, yang dengan ikhlas dan saba membeikan masukan, dukungan, bimbingan dan motivasi dalam penulisan Tugas Akhi ini. 2. Bapak I. Riswan Dinzi, MT., selaku Dosen Wali selama saya mengikuti pekuliahan.

4 3. Bapak Pof. D. I. Usman Ba afai, selaku Pelaksana Haian Ketua Depatemen Teknik Elekto Fakultas Teknik Univesitas Sumatea Utaa. 4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT, selaku Seketais Depatemen Teknik Elekto Fakultas Teknik Univesitas Sumatea Utaa. 5. Bapak I. A. Rachman Hasibuan dalam membeikan bahan efeensi Tugas Akhi. 6. Seluuh staf pengaja di Depatemen Teknik Elekto Fakultas Teknik Univesitas Sumatea Utaa, yang telah membeikan bekal ilmu kepada saya selama mengikuti pekuliahan. 7. Seluuh kayawan di Depatemen Teknik Elekto Fakultas Teknik Elekto Univesitas Sumatea Utaa. 8. Teimakasih kepada Ompu Paada di manapun, Nenek, Om Joe, Uak Ratna, K Ratna, B El-Joe yang beada di Suabaya, teima kasih atas pehatian kalian selama ini, JnILU. 9. Teimakasih kepada teman-teman BEZALEEL, Bastanna E. Bangun, Budi K. Sidabuta, Chiz D. Siega, Roy H. Peangin-angin Sukatendel yang selalu mendukung dan menguatkan saya di dalam banyak hal. Sahabatsahabat saya, Hans T. M. Sinaga, Septin E. K. G. M., Shea Zwi Hutabaat (ItoqZ), Monalisa P., Ivan C. Tobing, K Feina, Lidia Samosi yang menjadi teman sepejuangan dan tempat bebagi, teman seu-seuan Akmal dan teman-teman sepejuangan Samuel Simanjuntak, Chici Iban, Ica, Rainhad T. dan yang tidak bisa saya sebutkan satu pesatu...tetaplah semangat, Papa JC membekati kalian semua..

5 10. Teimakasih kepada Bang Samuel H. S.,ST., dan Kak Matha P.,S.Sos. atas bimbingannya dan kesabaannya kepada kami Adik-adikku tekasih Samuel M.T., Agus H. H., Josua E. G., Johannes A. B., Chistian D. S., Reinhad F. B. yang membuat hidup ini beisi. 12. Teman-teman mahasiswa dan semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu pesatu. Penulis menyadai bahwa Tugas Akhi ini masih sangat jauh dai sempuna, baik dai segi matei maupun caa penyajiannya. Oleh kaena itu, penulis siap meneima saan dan kitik dai pembaca yang sifatnya membangun demi kesempunaan Tugas Akhi ini. Akhi kata, penulis behaap aga Tugas Akhi ini dapat bemanfaat bagi pembaca dan penulis. Medan, Desembe 2009 Penulis Lemuel Atios L. Tobing

6 DAFTAR ISI ABSTRAK.. KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... i ii v DAFTAR GAMBAR... viii BAFTAR GRAFIK... DAFTAR TABEL... ix x BAB I PENDAHULUAN I.1 Lata Belakang Masalah... 1 I.2 Rumusan Masalah... 2 I.3 Tujuan Penulisan... 2 I.4 Batasan Masalah... 2 I.5 Metode Penulisan... 3 I.6 Sistematika Penulisan... 3 BAB II SALURAN TRANSMISI 2.1 Umum Jenis Media Saluan Tansmisi Kaakteistik Saluan Tansmisi Lumped Constant Distibuted Constant... 13

7 2.3.3 Impedansi Kaakteistik Saluan Rufi-Rugi (Losses) pada Saluan Tansmisi Gelombang Elektomagnet dalam Sakuan Tasmisi Kecepatan Rambat Gelombang Panjang Gelombang Rangkaian Ekivalen dan Paamete Saluan Tansmisi Pesamaan Umum Saluan Tansmisi.. 24 BAB III SALURAN TRANSMISI MIKROSTRIP 3.1 Umum Impedansi Kaakteistik Saluan Tansmisi Mikostip Rugi-Rugi pada Saluan Tansmisi Mikostip Fequency Dependencies dai Saluan Tansmisi Mikostip Attenuasi pada Saluan Tansmisi Mikostip Waktu Popagasi Mikostip Mikostip T-Junction Impedance Matching Teknik Pencatuan Kelebihan dan Keugian Saluan Tansmisi Mikostip BAB IV ANALISIS KARAKTERISTIK SALURAN TRANSMISI MIKROSTRIP 4.1 Umum.. 38

8 4.2 Paamete Asumsi Analisis Kaakteistik Saluan Tansmisi Mikostip Analisis Impedansi Kaakteistik Saluan Tansmisi Mikostip Rugi-Rugi Saluan Tansmisi Mikostip Rugi-Rugi Tembaga pada Saluan Tansmisi Mikostip Rugi-Rugi Radiasi pada Saluan Tansmisi Mikostip Rugi-Rugi Dielektik pada Saluan Tansmisi Mikostip Attenuasi pada Saluan Tansmisi Mikostip Waktu Popagasi Mikostip BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saan DAFTAR PUSTAKA.. 59 LAMPIRAN

9 BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG MASALAH Seiing pekembangan zaman, semakin betambah juga teknologi yang dihasilkan. Untuk menghasilkan suatu teknologi, tentunya haus menggunakan saluan tansmisi dalam teknologi kaena saluan tansmisi meupakan suatu hal yang penting dalam menggunakan teknologi tesebut walaupun hanya sedikit mengunakan saluan tansmisi. Saluan tansmisi meupakan suatu media yang digunakan untuk mengiim enegi listik dai satu titik ke titik lain dalam suatu angkaian listik. Ada bebeapa saluan tansmisi yang digunakan secaa umum pada saat ini sepeti Two Wie Line, kabel koaksial, Balanced Shielded Line, mikostip atau stipline dan bumbung gelombang. Mikostip meupakan saluan tansmisi yang bentuk fisiknya tidak beupa kabel yang beupa lentu akan tetapi besifat kaku. Jenis saluan tansmisi ini umumnya dipegunakan untuk bekeja pada daeah fekuensi gelombang miko (GHz) dan digunakan untuk menghubungkan pianti-pianti elektonika yang bejaak cukup dekat. Pada Tugas Akhi ini, akan dibahas tentang kaakteistik saluan tansmisi mikostip. Paamete-paamete utama yang akan dianalisis adalah impedansi kaakteistik, ugi-ugi, attenuasi dan waktu popagasi dai saluan tansmisi mikostip tesebut

10 Untuk mempeoleh kineja saluan tansmisi mikostip yang jauh lebih baik, maka dipelukan adanya analisis dai saluan tansmisi, temasuk menganalisis kaakteistik saluan tansmisi tesebut. 1.2 RUMUSAN MASALAH Dai lata belakang di atas, maka dapat diumuskan bebeapa pemasalahan, yaitu: 1. Bagaimana impedansi kaakteistik dai saluan tansmisi mikostip? 2. Bagaimana ugi ugi dai saluan tansmisi mikostip? 3. Bagaimana attenuasi dai saluan tansmisi mikostip? 4. Bagaimana waktu popagasi saluan tansmisi mikostip? 1.3 TUJUAN PENULISAN Tujuan penulisan tugas akhi ini adalah menganalisis kaakteistik saluan tansmisi mikostip. 1.4 BATASAN MASALAH Aga pembahasan lebih teaah, maka pembahasan dibatasi sebagai beikut: 1. Paamete paamete yang dianalisis adalah impedansi kaakteistik, ugi-ugi, attenuasi dan waktu popagasinya. 2. Hanya membahas tentang saluan tansmisi mikostip. 3. Hanya membahas saluan tansmisi secaa umum. 4. Fekuensi yang digunakan yaitu 1GHz, 2 GHz, 3 GHz, 4 GHz, 5 GHz.

11 1.5 METODOLOGI PENULISAN Metode penulisan yang dilakukan pada penulisan tugas akhi ini adalah: 1. Studi liteatu Beupa studi kepustakaan dan kajian dai buku-buku dan tulisan-tulisan lain yang tekait seta dai layanan intenet beupa junal-junal penelitian. 2. Diskusi Beupa tanya jawab dengan dosen pembimbing dan teman-teman mahasiswa mengenai masalah-masalah yang timbul pada tugas akhi ini. 1.6 SISTEMATIKA PENULISAN Untuk membeikan gambaan mengenai tugas akhi ini, secaa singkat dapat diuaikan sistematika penulisan sebagai beikut : BAB I PENDAHULUAN Bab ini menguaikan tentang lata belakang masalah, umusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penulisan, seta sistematika penulisan. BAB II SALURAN TRANSMISI Bab ini beisi penjelasan tentang saluan tansmisi secaa umum sepeti medan elektomagnetik, panjang gelombang, kaakteistik saluan tansmisi pada umumnya.

12 BAB III SALURAN TRANSMISI MIKROSTRIP Bab ini beisi teoi-teoi tentang saluan tansmisi mikostip, kaakteistiknya dan keuntungan dan keugian dai saluan tansmisi mikostip tesebut. BAB IV ANALISIS KARAKTERISTIK SALURAN TRANSMISI MIKROSTRIP Bab ini beisi tentang analisis kaakteistik saluan tansmisi yang beupa impedansi kaakteistik, ugi-ugi saluan mikostip, attenuasi, waktu popagasi dan hasil dai analisis yang dilakukan BAB V PENUTUP Beisi kesimpulan dan saan dai hasil pembahasan-pembahasan sebelumnya.

13 BAB II SALURAN TRANSMISI 2.1 Umum Penyampaian infomasi dai suatu sumbe infomasi kepada peneima infomasi dapat telaksana bila ada suatu sistem atau media penyampai di antaa keduanya. Jika jaak antaa sumbe infomasi dengan peneima infomasi dekat, maka sistem tansmisi yang dipakai cukup melalui media udaa. Namun bila jaak keduanya jauh dan sangat jauh, maka dibutuhkan suatu sistem tansmisi yang lebih kompleks. Sistem tansmisi itu dapat tedii atas satu atau lebih media tansmisi. Media yang digunakan dalam sistem ini dapat beupa media fisik (kabel) maupun non fisik (nikabel). Media tansmisi fisik meupakan media tansmisi yang mempunyai bentuk fisik. Media fisik ini umumnya menggunakan kabel, bumbung gelombang atau seat optik, sedangkan media non fisik beupa udaa atau uang bebas (fee space). Saluan tansmisi meupakan suatu komponen yang sangat penting dalam sistem tansmisi baik sistem kabel maupun nikabel. Pada sistem tansmisi nikabel, saluan tansmisi digunakan untuk menghubungkan pemanca dengan antena pemanca dan peneima dengan antena peneima. Walaupun gelombang yang meambat pada saluan tansmisi beupa medan listik dan medan magnet yang tedapat di antaa kedua penghantanya, tetapi dapat dimodelkan sebagai suatu angkaian listik yang memiliki tegangan dan aus

14 sehingga dapat dianalisis, dimana yang membedakan analisis pada saluan tansmisi dengan angkaian listika adalah ukuan dan kaakteistik listik saluan tansmisi. 2.2 Jenis Media Saluan Tansnisi Walaupun secaa umum media saluan tansmisi yang digunakan pada fekuensi tinggi maupun gelombang miko (micowaves) dapat beupa sepasang penghanta atau sebuah penghanta beongga, namun dalam aplikasinya dapat kita bedakan dalam 4 kategoi. yakni : a. Saluan tansmisi dua kawat sejaja (two-wie tansmission line), b. Saluan tansmisi koaksial (coaxial tansmission line), c. Bumbung gelombang (waveguides), d. Micostip dan stipline. Saluan tansmisi two-wie hanya cocok dipakai pada daeah fekuensi teendah dai spektum fekuensi adio sebab pada fekuensi yang lebih tinggi saluan tansmisi jenis ini memiliki edaman yang sangat besa. Untuk mempebaiki ketebatasan saluan two-wie ini maka pada fekuensi yang lebih tinggi, penggunaan sepasang penghanta sejaja digantikan oleh sepasang penghanta yang disusun dalam satu sumbu yang sama, disebut "coaxial'. Dengan saluan ini edaman yang dialami medan elektomagnetik dapat dikuangi. Pada daeah fekuensi yang lebih tinggi lagi (gelombang miko), saluan coasxial tidak cocok dipakai kaena gelombang elektomagnetik meambat dalasm bentuk adiasi menembus bahan dielektik saluan sehingga edamannya semakin besa. Untuk itu, digunakan suatu saluan beupa penghanta beongga yang disebut bumbung

15 gelombang. Sedangkan untuk menghubungkan jaak yang dekat, pada fekuensi ini biasanya digunakan saluan tansmisi yang disebut stipline dan micostip. Bedasakan konstuksi fisik, saluan tansmisi dapat dibedakan menjadi: a. Two-wie line (Twin Lead) Meupakan saluan dua kawat yang tedii dai sepasang penghanta sejaja yang dipisahkan oleh bahan dielektik jenis polyethylene. Saluan ini biasanya mempunyai impedansi kaakteistik 300 Ω sampai 600 Ω dan banyak dipakai untuk neghubungkan peneima pesawat televisi dengan antena peneima pada daeah Vey High Fequency (VHF). Stuktu fisiknya dapat dilihat pada gamba 2.1. Gais putus-putus pada gamba tesebut menunjukkan medan magnet yang timbul di sekeliling indukto, sedangkan gais yang tidak putusputus menunjukkan medan listik. Low Loss Dielectic D d Gamba 2.1 Two Wie Line b. Coaxial Line Meupakan salutan tidak seimbang (unbalanced line), dimana salah satu kawat penghantanya digunakan sebagai pelilndung bagi kawat penghanta yang lain dalam satu sumbu yang sama. Kedua kawat penghantanya dipisahkan oleh bahan dielektik polyethelyne atau teflon. Saluan tansmisi ini paling banyak digunakan untuk mengiimkan enegi dengan fekuensi adio (RF), baik dalam sistem pemanca maupun peneima. Impedansi kaakteistiknya beagam,

16 mulai dai 50 Ω sampai 75 Ω. Stuktu fisik dan pola medannya dapat dilihat pada gamba 2.2 dimana gais putus-putus menunjukkan medan magnet, sedangkan gais yang tidak putus-putus menunjukkan medan listik. Flexible Coaxial Line Inne Conducto Rigid Coaxial Line Dielectic Oute Insulato Coppe Baid (Oute Conducto) Inne Insulato (Polyethelyne) Rigid Oute Conducto Inne Conducto D d Gamba 2.2 Kabel Coaxial c. Balanced Shielded Line Meupakan pepaduan dai saluan two=wie line dan coaxial, dimana kedua kawat penghantanya saling sejaja, namun untuk menguangi ugi-ugi adiasi digunakan pelindung (shielded) dai jalinan seat logam sepeti pada saluan coaxial. Kabel ini mempunyai kaakteistik yang lebih baik dibandingkan kabel two-wie. Konstuksi dan pola medan-nya dipelihatkan pada gamba 2.3. Shielded Pai h Two Wie D d Rubbe Cove Baided Shield Dielectic Gamba 2.3 Konstuksi dan Pola Medan Shielded Pai

17 d. Micostip dan Stipline Meupakan saluan tansmisi yang bentuk fisiknya beupa kabel yang besifat kaku. Saluan tansmisi jenis ini biasanya digunakan untuk bekeja pada daeah fekuensi gelombang miko (ode GHz) dan digunakan untuk menghubungkan pianti elektonik yang bejaak dekat. Saluan micostip biasanya dibuat dalam bentuk Pinted Cabling Boad (PCB) dengan bahan khusus yang mempunyai ugi-ugi endah pada fekuensi gelombang miko. Bentuk fisiknya dan pola medannya dapat dilihat pada gamba 2.4. Stipline Micostip Dielectic mateial h Gound Plane h W Inne Conducto Gamba 2.4a Bentuk Fisik Stipline dan Micostip H W Second Conducto Dielectic mateial H E H = medan magnet; E = medan listik E Gamba 2.4b Pola Medan pada Stipline dan Micostip e. Bumbung Gelombang (Waveguides) Meupakan saluan tansmisi yang bebentuk kondukto beongga, akan tetapi masih bisa dikategoikan sebagai saluan tansmisi, kaena masih

18 befungsi untuk menyalukan gelombang walaupun yang disalukan di dalamnya bukan lagi beupa aus atau tegangan, namun beupa gelombang elektomagnetik itu sendii. Pada fekuensi yang sangat tinggi, diatas 1GHz, saluan tansmisi sudah tidak efektif lagi sebagai media tansmisi gelombang elektomagnetik, kaena pada fekuensi tesebut efek adiasi dai edaman saluan sudah telalu besa. Impedansi kaakteistik dan mode peambatan gelombang pada saluan jeis ini bebeda dengan jenis sebelumnya. Salah satu aplikasi dai bumbung gelombang ini adalah seat optik. Walaupun kondisinya bebentuk kabel, namun seat optic meupakan saluan tansmisi jenis bumbung gelombang, dalam hal ini, bumbung bepenampang lingkaan (cicula waveguide). Aplikasi yang lainnya yaitu sebagai pengumpan (feede) pada antena paabola. Adapun gamba bumbung gelombang sepeti pada gamba 2.5. Kondukto Bahan Dielektik Udaa (a) (b) Gamba 2.5 Waveguide: (a) Rectangula Waveguide, (b) Cicula Waveguide 2.3 Kaakteistik Saluan Tansmisi Kaakteistik listik pada saluan tansmisi bebeda dengan kaakteistik dai angkaian listik biasa. Kaakteistik listik suatu saluan tansmisi sangat begantung pada konstuksi dan dimensi fisiknya.

19 Ketika hubungan antaa sumbe sinyal dengan beban sedang belangsung, maka sinyal akan meambat pada pasangan kawat penghanta saluan tansmisi menuju ke ujung yang lain dengan kecepatan tetentu. Semakin panjang saluan tansmisi, maka waktu tempuh dai ambatan sinyal itu akan semakin lama. Aus yang mengali di sepanjang saluan akan membangkitkan suatu medan magnet yang menyelimuti kawat penghanta dan adakalanya saling beimpit dengan medan magnet lain yang beasal dai kawat penghanta lain di sekitanya. Medan magnet yang dibangkitkan oleh kawat penghanta beaus listik, meupakan suatu timbunan enegi yang tesimpan dalam kawat penghanta tesebut sehingga dapat dianggap bahwa kawat penghanta besifat induktif atau memiliki induktansi. Tegangan yang ada di antaa dua kawat penghanta akan membangkitkan medan listik. Medan listik ini juga meupakan timbunan enegi yang mungkin juga saling beimpit dengan medan listik lain di sekitanya, sehingga akan timbul kapasitansi di antaa dua kawat penghanta. Untuk saluan yang panjang, induktansi dan kapasitansi itu akan menyeba secaa meata pada sepanjang saluan dan besanya tegantung pada fekuensi sinyal atau gelombang yang meambat di dalamnya. Setiap jenis saluan tansmisi dua kawat juga mempunyai suau nilai konduktansi yakni nilai yang meepesentasikan kemungkinan banyaknya elekton yang mengali (aus) melewati atau menembus bahan dielektik saluan. Jika saluan diamggap seagam (unifom), dimana semua nilai besaan-besaan tesebut sama di sepanjang saluan, maka potongan kecil saluan dapat dianggap meepesentasikan panjang keseluuhan.

20 Tiga hal inilah yang menjadi alasan bahwa saluan tansmisi bebeda dai angkaian-angkaian listik pada umumnya, sehingga kaakteistik saluasn tansmisi dapat dibedakan atas Lumped Constant dan Distibuted Constant Lumped Constant Saluan tansmisi juga memiliki besaan atau konstanta sepeti induktansi, kapasitansi dan esistansi sebagaimana sepeti pada angkaian listik pada umumnya, akan tetapi pada angkaian listik konstanta-konstanta yang ada dalam angkaian betumpuk di dalam pianti angkaian itu sendii, maka besaan atau konstanta yang demikian disebut dengan lumped constant Distibuted Constant Idealnya saluan tansmisi juga memiliki nilai induktansi, kapasitansi dan esistansi yang besifat betumpuk (lumped), namun tidak demikian halnya, kaena saluan tansmisi memiliki besaan atau konstanta dengan nilai yang tedistibusi di sepanjang saluan dan masing-masing tidak dapat dipisahkan satu dengan lainnya, maka besaan yang demikian disebut distibuted constant, yang atinya nilainya tedistibusi di sepanjang saluan, diamete penghanta, jaak anta penghanta dan jenis bahan dielektik yang memisahkan kedua penghanta. Maka ini beati nilai-nilai konstanta ini akan beubah bila panjang saluan diubah. Adapun macam-macam distibuted constant, antaa lain:

21 1. Induktansi Saluan Sewaktu aus mengali pada kawat penghanta saluan tansmisi, maka di sekeliling penghanta akan timbul gais gaya magnet dalam aah tetentu sepeti gamba 2.6 di bawah ini: Gamba 2.6 Distibuted Inductance Gais gaya ini mempunyai intentitas dan aah yang bevaiasi sesuai dengan vaiasi dai peubahan besa dan aah aus dalam penghanta. Enegi yang dihasilkan oleh gais gaya magnet yang tesimpan dalam kawat penghanta dapat dipandang meepesentasikan sekumpulan induktansi di sepanjang saluan (dengan satuan µh/satuan panjang). 2. Kapasitansi Saluan Sewaktu saluan tansmisi dihubungkan ke sumbe sinyal, maka tegangan di antaa kedua penghanta menimbulkan medan listik, yang tesimpan di antaa kedua penghanta di sepanjang saluan, sepeti gamba 2.7 di bawah ini:

22 + + Electic field - - Distibuted Capacitance Gamba 2.7 Distibuted Capacitance Adapun besa kapasitansi ini dinyatakan dengan satuan pikofaad pe satuan panjang (pf/satuan panjang). 3. Resistansi Saluan Lawat penghanta saluan tansmisi dengan panjang tetentu memiliki besa tahanan tetentu juga. Hal ini diepesentasikan oleh besa aus yang semakin lama semakin kecil di ujing saluan, bila saluan ini dihubungkan dengan sumbe sinyal. Resistansi ini juga tedistibusi di sepanjang saluan (sepeti pada gamba 2.8) dengan satuan Ohm pesatuan panjang (Ω/satuan panjang) Distibuted Resistance Gamba 2.8 Distibuted Resistance 4. Aus Boco dan Konduktansi Saluan Akibat tidak sempunanya sifat bahan dielektik yang memisahkan kedua kawat penghanta saluan tansmisi, maka timbul aus boco yang mengali di antaa kedua penghanta (aus yang mengali kecil sekali),

23 aus ini meepesentasikan sifat konduktivitas dai bahan dielektik yang seakan-akan sepeti suatu esistansi yang tehubung di antaa kedua kawat penghanta (sepeti pada gamba 2.9). Hal ini dikenal sebagai konduktansi saluan (dengan satuan picomho pesatuan panjang (p /satuan panjang) atau siemen (S)). Leakage Cuent in Tansmission Line Distibuted Conductance Gamba 2.9 Distibuted Conductance Impedansi Kaakteistik Saluan Besaan-besaan tedistibusi sepeti induktansi, kapasitansi, esistansi dan konduktansi meupakan paamete pime suatu saluan tansmisi yang tedapat dalam semua jenis saluan, telepas apakah pada saat itu saluan tesebut dihubungkan atau tidak dengan sumbe sinyal. Tetapi ada juga paamete yang penting dai saluan tansmisi yang disebut impedansi kaakteistik. Gelombang yangn meambat pada saluan tansmisi yang panjangnya tak behingga, tidak akan mempengauhi apa yang ada di ujung saluan. Pebandingan antaa tegangan dan aus di ujung masukan saluan sesungguhnya dapat dianggap sama dengan pebandingan antaa tegangan dan aus setelah mencapai ujung lainnya. Dapat diatikan bahwa aus dan tegangan di antaa kedua kawat penghanta saluan itu memandang saluan tansmisi sebagai suatu impedansi. Impedansi inilah yang disebut impedansi kaakteistik (Zo).

24 tegangan fowad Z o = aus fowad (2.1) Jadi dapat dikatakan bahwa impedansi kaakteistik adalah impedansi yang diuku di ujung saluan tansmisi yang panjangnya tak behingga. Bila daya diambatkan pada saluan tansmisi dengan panjang tak behingga, maka daya itu akan diseap seluuhnya di sepanjang saluan. Tegangan dan aus akan menuun di sepanjang saluan sebagai akibat boconya aus pada kapasitansi anta penghanta dan hilangnya tegangan pada induktansi saluan. I 1 1' I 1 1' V Zo V Zo Zo Zo 2 2' Zo = V/I Zo = V /I 2 2' Gamba 2.10 Pengukuan Impedansi Kaakteistik Pada gamba 2.10, dipelihatkan bahwa impedansi yang dipandang pada titik 1-2 (jaak titik 1-2 ke 1-2 behingga) ke aah kanan adalah sebesa Zo juga, tetapi dengan tingkat tegangan dan aus yang lebih kecil dibandingkan dengan tegangan pada titik 1-2. Sehingga bila impedansi pada titik 1-2 digantikan dengan impedansi beban sebesa Zo, maka impedansi di titik 1-2 akan sebesa Zo juga. Impedansi kaakteistik saluan tanpa ugi-ugi (loseless-line) dapat dituliskan sebagai: dimana: L Zo = [Ω/m]..(2.2) C

25 L = induktansi total kedua kawat penghanta sepanjang saluan l (Heny) C = kapasitansi anta kedua kawat penghanta dalutan sepanjang l (Faad) Besa impedansi kaakteistik suatu saluan tansmisi maupun bumbung gelombang bebeda-beda dan nilainya ditentukan oleh ukuan fisik penampang dan bahan dielektik yang digunakan sebagai isolato. Adapun inpedansi kaakteistik saluan tansmisi dapat dilihat pada tabel 2.1 beikut: Tabel 2.1 Impedansi Kaakteistik Saluan Tansmisi Jenis Saluan Zo [Ω] L [H/m] C [F/m] Twin Lead Coaxial Balanced Shielded v=h/d =h/d Micostip/Stip line [3] 377 T W e t dimana: D = jaak anta kondukto (pada twist pai) atau diamete kondukto oute (pada coaxial dan balanced shielded) (mete) d = diamete kondukto inne (mete) h = jaak anta kondukto (pada balanced shielded) (mete) k = konstanta dielektik bahan isolato ε = pemitivitas

26 µ = pemeabilitas e t = konstanta dielektik elative pade PCB (pinted cabling boad) T = ketebalan dai PCB W = leba dai kondukto stipline atau micostip Rugi-Rugi (Losses) pada Saluan Tansmisi Tegangan maupun aus dai sinyal yang meambat di sepanjang saluan tansmisi akan mengalami penuunan seiing dengan jaak yang makin panjang, ini beati saluan tansmisi memiliki ugi-ugi. Pada umumnya ada tiga macam ugi-ugi yang tedapat pada saluan tansmisi yang sedang dilalui sinyal, yaitu: a. Rugi-Rugi Tembaga Rugi-ugi ini antaa lain beupa disipasi daya (I 2 R) yang beupa panas yang besifat esistif dan ugi-ugi akibat efek kulit (skin ect). Makin tinggi fekuensi, makin besa esistansi yang timbul akibat skin ect ini, sehingga ini mengakibatkan ugi-ugi saluan makin besa. Jadi selain disebabkan oleh esistansi penghantanya sendii, ugi-ugi tembaga ini juga disebabkan oleh skin ect, yang menyebabkan esistansi penghanta pada fekuensi tinggi juga meningkat. b. Rugi-Rugi Dielektik Rugi-ugi ini timbul diakibatkan oleh pemanasan yang tejadi pada kawat penghanta sewaktu dilalui aus bolak balik. Daya yang dikiimkan sumbe sinyal sebagian beubah menjadi panas yang tejadi pada bahan

27 dielektik. Ketika dilalui aus bolak-balik, maka stuktu atom dai bahan dielektik akan mengalami peubahan dan peubahan ini membutuhkan enegi. Enegi inilah yang mengakibatkan timbulnya ugi-ugi daya. Semakin sulit stuktu atom suatu bahan dielektik beubah, maka semakin besa enegi yang dibutuhkannya, yang beati semakin besa ugi daya yang disebabkannya. c. Rugi-Rugi Radiasi dan Induksi Rugi-ugi ini tejadi akibat adanya medan-medan yang ada disekita kawat penghanta. Rugi-ugi induksi tejadi ketika medan elektomagnetik di sekeliling penghanta tekena langsung dengan suatu penghanta tesebut, akibatnya daya hilang pada penghanta tesebut. Rugi-ugi adiasi meupakan ugi-ugi yang disebabkan hilangnya sebagian gais-gais gaya magnet kaena memanca kelua dai saluan tansmisi. Rugi-ugi pada saluan ini mengakibatkan edaman yang dinyatakan dalam satuan decibel pe satuan ataupun nepe pe satuan panjang. 2.4 Gelombang Elektomagnetik dalam Saluan Tansmisi Ketika pengiiman sinyal melalui suatu saluan, maka medan-medan (listik dan magnet) yang dikiimkan dai sumbe sampai ke beban dan setelah sampai di beban, enegi yang tesimpan dalam medan-medan tesebut diubah menjadi enegi yang diinginkan, dimana medan-medan ini dikenal sebagai medan elektomagnetik.

28 Peambatan enegi listik di sepanjang saluan tansmisi adalah dalam bentuk medan elektomagnetik tansvesal yaitu gelombang yang aah peambatannya tegak luus tehadap pepindahannya. Ada tiga tipe peambatan yangn dikenal pada saluan tansmisi meupun bumbung gelombang, yaitu tipe TEM (Tansvese Electic Magnetic), TE (Tansvese Electic) dan TM (Tansvese Magnetic), biasanya tipe TEM yang tejadi pada saluan tansmisi, sedangkan tipe TE dan TM umumnya tejadi pada bumbung gelombang (waveguides). Pada tipe TEM, medan magnet (H) dan medan listik (E), gelombang saling tegak luus dan melintang tehadap sumbu peambatan, sehingga tidak ada komponen medan yang seaah dengan sumbu peambatannya, sedangkan pada tipe lainnya, salah satu komponen medannya akan seaah dengan sumbu peambatan. Daeah atau bagian dai saluan tansmisi yang paling padat diselimuti oleh medan elektomagnetik adalah bagian diantaa kedua kawat penghantanya, yang biasanya diisi oleh suatu bahan isolato. Paamete yang penting dai bahan isolato adalah konstanta dilektik (k). Haga konstanta dielektik ini meupakan haga elative tehadap konstanta dielektik dai uang hampa. Ada dua hal penting yang mempengauhi suatu gelombang, yaitu: Kecepatan Rambat Gelombang Gelombang yang meambat di sepanjang saluan tansmisi bisa memiliki kecepatan yang bebeda-beda tegantung pada jenis dan kaakteistik popagasi saluan tesebut. Kecepatan meambat medan elektomagnetik di sepanjang saluan tansmisi juga ditentukan oleh besanya konstanta dielektik dai

29 isolato kawat penghantanya. Semakin besa haga k, maka kecepatan meambat akan semakin pelan. Hubungan antaa konstanta dielektik dengan kecepatan ambat gelombang dapat dituliskan sebagai: dimana: v = (2.3) k k = konstanta dielektik bahan isolato. Haga konstanta dielektik bahan isolato yang haganya adalah haga elative tehadap konstanta dielektik udaa (uang hampa), sehingga tidak memiliki satuan. Konstanta dielektik bebeapa bahan isolato ditampilkan pada tabel 2.2 beikut: Tabel 2.2 Konstanta Dielektik dan Kecepatan Rambat Gelombang Elektomagnetik pada Bahan Isolato Mateial Ruang hampa Udaa Teflon PVC Nylon Polystyene Konstanta Dielektik (k) Kecepatan Rambat (v) [m/detik] 300 x x x x x x 10 6 Untuk saluan tansmisi tanpa ugi-ugi (loseless line), kecepatan ambat gelombang dalam saluan dapat dituliskan sebagai: v =... (2.4) LC dimana: = panjang potongan saluan (mete),

30 L = induktansi total kedua kawat penghanta saluan sepanjang C = kapasitansi anta kedua kawat penghanta sepanjang saluan (Heny), (Faad) Panjang Gelombang Panjang gelombang didefenisikan sebagai jaak dimana gelombang tesebut begese atau bejalan sejauh satu siklus (identik dengan peubahan sudut 2π). Bila suatu sinyal fekuensi tinggi meambmat pada suatu saluan tansmisi, maka panjang gelombang sinyal tesebut di dalam saluan akan begantung pada haga konstanta dielektik (k) dai bahan isolato tesebut menuut hubungan: c λ = (mete).. (2.5) f k dimana: c = kecepatan ambat gelombang elektomagnetik pada uang hampa (3 x 108 m/detik), f = fekuensi gelombang tesebut (Hz), dan k = konstanta dielektik. 2.5 Rangkaian Ekivalen dan Paamete Saluan Tansmisi Aga dapat menentukan atau mencai distibusi tegangan dan aus di sepanjang saluan tansmisi, maka telebih dahulu kita haus dapat menggambakan sifat-sifat atau kaakteistik listik saluan tansmisi tesebut dalam bentuk suatu model atau angkaian ekivalennya. Rangkaian ekivalen suatu saluan tansmisi akan tedii dai

31 esistansi (R), induktansi (L) sei, kapasitansi (C) dan konduktansi (G) paallel, sepeti yang ditunjukkan pada gamba Shunt C dan G L dan R beuutan Gamba 2.11 Rangkaiang Ekivalen Saluan Tansmisi Keempat besaan tesebut, tedistibusi secaa meata di sepanjang saluan tansmisi. Resistansi (R), disini dapat dibayanngkan sebagai esistansi dai kawat penghanta saluan tansmisi, dalam satuan ohm pe mete Ω/m). ( Aus yang mengali pada kawat penghanta akan menimbulkan medan magnet di sepanjang saluan tansmisi yang menyebabkan timbulnya tegangan induksi L di/dt. Induktansi L ini juga tedistibusi meata di sepanjang saluan tansmisi, dengan satuan heny pe mete (H/m). Kapasitansi C dapat dibayangkan sebagai kapasitansi yang timbul di antaa dua kawat penghanta yang letaknya sejaja satu sama lain sepanjang saluan tansmisi. Ketidak sempunaan bahan isolato (dielectic loss) antaa kedua kawat penghanta ditandai sebagai konduktansi G yang mempunyai satuan mho pe mete atau siemens pe metet (S/m). 2.6 Pesamaan Umum Saluan Tansmisi Bila pada gamba 2.11 di atas, dianggap bahwa aah peambatan gelombang dalam sumbu x, dan bila kita potong suatu elemen kecil dai saluan tesebut, sepanjang Δx yang mengandung esistansi R.Δx ohm, induktansi L.Δx heny, kapasitansi C.Δx faad dan konduktansi G.Δx mho, maka akan dipeoleh gamba

32 2.12. Dengan menggunakan Kichoff Voltage Law (KVL) dan Kichoff Cuent Law (KCL), dapat dituliskan: i( x, t) v ( x, t) R x i( x, t) L x v( x + x, t) = 0. (2.6) t v( x + x, t) i( x, t) G x v( x + x, t) C x i = t i(x,t) ( x + x, t) 0.. (2.7) v (x,t) x Δx 1x R Δx L Δx i(x+δx,t) v (x,t) G Δx -i(δx,t) C Δx v (x+δx,t) x Δx Gamba 2.12 Potongan Elemen Saluan Tansmisi Sepanjang Δx

33 BAB III SALURAN TRANSMISI MIKROSTRIP 3.1. Umum Sejumlah pebedaan saluan tansmisi yang umumnya digunakan untuk micowave integated cicuit (MIC) sepeti yang tedapat pada gamba 3.1. Masing-masing tipe memiliki keuntungannya masing-masing. Pada gamba 3.1, mateial bahan ditandai dengan aea yang dititik-titikkan dan kondukkto diindikasikan oleh gais tebal. Gamba 3.1 Bebeapa Tipe dai Pinted Tansmission Lines untuk MIC

34 Saluan mikostip meupakan sebuah saluan tansmisi dengan sebuah kondukto tunggal yang teletak pada satu sisi dai bahan dielektik. Dan gound plane tunggal pada sisi yang belawanan. Pada saluan mikostip, medan elektomagnetik (EM) ada sebagian pada udaa yang beada di sekita bahan dielektik dan sebagian di antaa bahan dielektik itu sendii. Konstanta efektif dielektik dai saluan dihaapkan menjadi lebih besa daipada konstanta dielektik udaa dan kuang dai bahan dielektik. Saluan tansmisi mikostip mempunyai kaakteistik sendii yang mempengauhinya, sepeti impedansi kaakteistiknya, ugi-ugi saluan tansmisi tesebut, kecepatan popagasinya yang akan dibahas pada bab ini Impedansi Kaakteistik Saluan Tansmisi Mikostip Pada dasanya, saluan tansmisi memiliki impedansi kaakteistik temasuk di dalamnya saluan tansmisi mikostip. Pada saluan tansmisi mikostip, impedansi kaakteistiknya dapat dihitung dengan menganggap bahwa medan EM pada saluan meupakan quasi tansvese-em (TEM), ketipisan stip diabaikan, konduktivitas yang sempuna, bahan dielektik tipis dan leba tace yang kecil elatif pada panjang gelombang pada saluan tansmisi mikostip tesebut. Adapun impedansi kaakteistik saluan tansmisi mikostip dapat dituliskan sebagai beikut: Z o η o 4h / ε 4h = ln π ε + 1 w' 11 w'. (3.1) / ε 4h 1+ 1/ ε π 11 w' 2

35 Pebaikan pada ε Schneide yang dilakukan oleh Hammestad dan Bekkadal dapat dituliskan sebagai beikut: a. Untuk w/h < 1 ε ε + 1 ε 1 12h = w w h...(3.2) b. Untuk w/h >1 ε ε + 1 ε 1 12h = w (3. Ketipisan dai tace dapat dipebaiki untuk menetapkannya menjadi sebuah nilai yang sesuai dengan leba. Adapun pesamaan pebaikan ini sebagai beikut: dimana: t 2h w = ln (3.4) π t 1+ 1/ ε w' = w (3.5) w' = w + w'..(3.6) Z o = Impedansi kaakteistik (ohm), η o = Impedansi gelombang uang bebas ( Ω) [7], 3) h w ε = Ketebalan bahan dielektik (mm), = Leba stip kondukto (mm), = Konstanta bahan dielektik, ε = Konstanta efektif bahan dielektik, t = Ketipisan stip (mm).

36 3.3. Rugi-Rugi pada Saluan Tansmisi Mikostip Secaa umum ugi-ugi pada saluan tansmisi temasuk saluan tansmisi mikostip ada tiga jenis, yaitu: 1. Rugi-Rugi Tembaga Rugi-ugi kondukto (tembaga) meupakan hasil dai bebeapa fakto yang menyumbang tejadinya ugi-ugi, sepeti: konduktansi dai mateial, fekuensi yang menghasilkan ugi-ugi skin ect, dan ugi-ugi pemukaan yang kasa yang disebabkan oleh pemukaan saluan yang dipepanjang. Rugi-ugi kondukto yang menghasilkan skin ect dan konduktivitas metal yaitu: a. Untuk w/h < 1 8h w h h w Rs w 4h w w t α c =.(3.7) π Z / 60 ln10 hz e o o dimana: R s o = 1 =.(3.8) σ δ c π fµ σ c b. Untuk w/h > 1 Z = o R s 0.44h α π hln10 w 6h + w 5 h 1 w 2 2 c 1 2 Dimana untuk w/h < 1/2π w = t π Untuk w/h > 1/2π 1 ln + w w +.. (3.9) h t 4πw..(3.10) t

37 w 1 2h = ln.(3.11) t π t dimana: α c R s Z o w h f = Rugi-ugi kondukto (db/m), = Hambatan kondukto (ohm), = Impedansi kaakteistik (ohm), = Leba stip kondukto (m), = Ketebalan bahan dielektik (m), = Fekuensi (Hz), μ o = Pemeabilitas kondukto (12,56 x 10-7 H/m) [7], t σ c = Ketebalan stip kondukto (m), = Kondukivitas (S/m). 2. Rugi-Rugi Radiasi Rugi-ugi adiasi begantung pada konstanta dielektik, ketipisan substat/bahan, dan geometi angkaian. Penggunaan konstanta bahan dielektik yang tinggi menguangi ugi-ugi adiasi kaena kebanyakan dai medan EM dipusatkan pada bahan dielektik yang teletak antaa stip kondukto dan gound plane. Rugi-ugi adiasi dapat dituliskan ke dalam pesamaan sebagai beikut: λ o = πh λ o ( ε ) α = F.(3.12) c f.....(3.13)

38 Dimana : a. Untuk angkaian tebuka F ( ε ) ε + 1 = ε b. Untuk saluan tansmisi matched ( ε 1) 2 3/ 2 2ε log ε ε (3.14) 1 F ( ε ) ε = log ε ε ε + 1.( ) dimana: α F(ε ) ε λ o c f h = Rugi-ugi adiasi (db/m), = Fekuensi pada saluan, = Konstanta efektif dielektik, = Panjang gelombang (m), = Kecepatan cahaya (3 x 10 8 m/s), = Fekuensi (Hz), = Ketebalan bahan dielektik (m). 3. Rugi-Rugi Dielektik Rugi-ugi dielektik dapat dituliskan sebagai beikut: 20π q tanδ α d =....(3.16) ln10 λ g

39 1 δ =.....(3.17) ωµσ ε 1 q = (3.18) ε 1 λ = g f c ε......(3.19) dimana: α d = Rugi-ugi dielektik (db/m), δ = Kedalaman kulit kondukto (m 2 /ad), q = Filling facto, λ g = Panjang gelombang pada saluan tansmisi mikostip (m), ω = 2πf = Radian, μ = Pemeabilitas (12,56 x 10-7 [H/m]) [7], σ = Konduktifitas (S/m), f c = Fekuensi (Hz), = Kecepatan cahaya (3 x 10 8 m/s), ε = konstanta bahan dielektik. Sehingga ugi-ugi totalnya (α T ) dapat dituliskan sebagai beikut: α = α + α + α (3.20) T c d 3.4. Fequency Dependencies dai Saluan Tansmisi Mikostip Popagasi mikostip tidak TEM sepenuhnya, baik impedansi dan konstanta efektif dielektiknya beubah dengan fekuensinya. Fequency dependences atau

40 pemudaan fekuensi dai saluan tansmisi mikostip ε dapat dihitung dengan menggunakan pesamaan beikut: ε ε ( f = 0) ε ( f ) = ε.(3.21) 1+ P( f ) P ( f ) = P1 P2 [( P3 P4 )(10 fh)].(3.22) w w h P1 = e 20 ( fh) (3.23) + h P ε [ e ] =.(3.24) 4.6w / h ( fh / [ e ] 3.87) P = e (3.25) P 8 ( ε /15.916) [ e ] = (3.26) dimana: f = Fekuensi (GHz), h = Ketinggian bahan dielektik (cm) Attenuasi pada Saluan Tansmisi Mikostip Konstanta attenuasi disebabkan oleh ugi-ugi yang tedapat pada saluan tansmisi mikostip. Adapun pesamaan mencai attenuasi pada saluan tansmisi mikostip dapat dituliskan sebagai beikut: Untuk w/h >1, R α = Z s L 1 w ef π ln. h 1 π w' 2 h ( w' w ) ef ef 2 ef... (3.27) dimana:

41 Z L 120π h =.(3.28) ε w' ef 2h w w ef = w +.ln (3.29) π 2h w ef = Δw+w ef (3.30) Untuk w/h <1, R α Z s L 1 h (3.31) 4πh w' dimana: α h w = Attenuasim (Np/m), = ketinggian bahan dielektik atau substat (m), = leba kondukto stip (m), ε = Konstanta dielektik efektif, Z L = Impedansi kondukto (ohm), R s = Hambatan kondukto (ohm) Waktu Popagasi Mikostip Waktu popagasi dalam saluan tansmisi mikostip (dengan satuan ns pe inchi) mempunyai hubungan yang eat dengan vaiabel-vaiabel lain sepeti leba stip kondukto, tinggi bahan dielektik, dan ε. Dalam popagasi ini juga bepengauh sebuah tundaan faksi yang beati sebuah kecepatan popagasi yang lebih cepat untuk panjang tace yang sama, sehingga dapat dituliskan sebagai beikut:

42 Waktu Popagasi (Micostip) 0.5 ε = (3.32) ε 11.8 dimana: ε = Konstanta elatif bahan dielektik Mikostip T-Junction Mikostip T-Junction dengan tata namanya dan angkaian ekivalennya ditunjukkan oleh gamba 3.2. T1 T1 w2 Z2 T2 T2 d2' T2 Z1 jb Z2 Z1 T1 T1 d2 w1 1 : n Z1 2d1 Z1 Gamba 3.2 Micosstip T-Junction dan angkaian ekivalennya Pemudaan fekuensi dai pesamaan T, dibeikan oleh fakto 2D 1 /λ dimana tidak lebih besa dai 0.3 bedasakan pada adiasi, dimana D = η h /..(3.33) o Z o Didasakan pada pesamaan stipline membeikan hasil dengan akuasi yang lebih baik dai h, adapun pesamaannya sebagai beikut: d D ' 2 2 2D1 1.71Z1 / Z e ln 1 = + λ + Z Z 1 2 Z Z 1 2 (3.34) Sebuah pesamaan untuk pemindahan saluan efeensi utama untuk ukuan yang lebih kecil sebagai beikut:

43 dimana: d / = Z..(3.35) 2 1 D2 0.05n Z1 / 2 n π 2D1 Z sin = 2 λ Z π 2D1 Z1 2 λ Z D1 d2 1 π λ D1 2 2 ' 2 (3.36) 3.8 Impedance Matching Peancangan suatu saluan tansmisi tidak telepas dai penyesuaian impedansi (impedance matching). Suatu jalu atau saluan tansmisi dikatakan matched apabila kaakteistik impedansi Z 0 = Z L, atau dengan kata lain tidak ada efleksi yang tejadi pada ujung saluan beban. Z 0 meupakan kaakteistik impedansi suatu saluan tansmisi dan biasanya benilai 50 ohm. Z L meupakan impedansi beban. Beban dapat beupa antena atau angkaian lain yang mempunyai impedansi ekivalen Z L. Kaena kegunaan utama saluan tansmisi adalah untuk mentansfe daya secaa sempuna, maka beban yang matched sangat dipelukan. Metode pencatuan secaa langsung untuk mendapatkan polaisasi melingka sulit untuk mencapai kondisi matching. Oleh kaena itu dibutuhkan suatu caa untuk mendapatkan kondisi yang matching, yaitu dengan caa menambahkan tansfomato λ/4, pembeian single stub, dan double stub. Pada tugas akhi ini yang dibahas adalah teknik tansfomato λ/4 (gamba 3.3) secaa sepintas. Z 1 Z T Z 3 λ g /4

44 Gamba 3.3 Pembeian tansfomato λ/4 untuk mempeoleh impedance matching Tansfomato λ/4 adalah suatu teknik impedance matching dengan caa membeikan saluan tansmisi dengan impedansi Z T di antaa dua saluan tansmisi yang tidak match. Panjang saluan tansmisi tansfomato λ/4 ini adalah sebesa 1 l = λ g di mana λ g meupakan panjang gelombang pada bahan dielektik yang 4 besanya dapat dihitung pada pesamaan dimana λ o adalah panjang gelombang pada uang bebas (m). Nilai impedansi Z T dapat dihitung dengan menggunakan pesamaan Z = Z Z (3.38) T Teknik Pencatuan Ada bebeapa konfiguasi pencatuan yang dapat digunakan pada mikostip. Namun ada empat buah teknik pencatuan yang biasa digunakan, yaitu mikostip line, coaxial pobe, apetue coupling dan poximity coupling. Teknik pencatuan micostip line (saluan mikostip) meupakan metode yang paling mudah digunakan kaena menyatu dengan patch dengan ukuan leba yang lebih kecil dibandingkan dengan patch. Pencatuan micostip line (gamba 3.4) mudah untuk difabikasi, mudah untuk dilakukan matching dengan mengubah letak inset, dan memiliki bentuk yang sedehana, kaena patch dianggap sebagai pepanjangan dai micostip line. Teknik pencatuan ini juga menghemat bahan kaena hanya menggunakan satu

45 substat saja yaitu substat yang sama dengan substat yang dipakai untuk meletakkan patch. h w t substat Bidang pentanahan Gamba 3.4. Micostip Line 3.10 Kelebihan dan Keugian Saluan Tansmisi Mikostip Kelebihan saluan tansmisi mikostip, antaa lain: 1. Mempunyai beat yang ingan dan volum yang kecil, 2. Biaya fabikasi yang muah, sehingga dapat dipoduksi dalam jumlah yang besa, 3. Dapat dengan mudah diintegasikan dengan micowave integated cicuits, 4. Mendukung opeasi dua atau tiga fekuensi. Adapun keugian dai saluan tansmisi mikostip adalah: 1. Leba pita yang kecil, 2. Efisiensi yang endah, 3. Penguatan yang lemah.

46 BAB IV ANALISIS KARAKTERISTIK SALURAN TRANSMISI MIKROSTRIP 4.1. Umum Dalam mentansmisikan sesuatu (temasuk di dalamnya sinyal), memelukan suatu saluan tansmisi. Masing-masing jenis saluan tansmisi, mempunyai kaakteistik tesendii pula, dimana kaakteistik ini juga haus dipehitungkan apakah nantinya akan mempengauhi sinyal yang dilewatkan menjadi sepeti sinyal yang tidak diinginkan atau tidak. Ada bebeapa kaakteistik yang haus dipehitungkan pada saluan tansmisi tesebut, sepeti impedansi kaakteistik, ugi-ugi yang tedapat pada saluan tansmisi tesebut, kecepatan sinyal pada saluan tansmisi tesebut, dan lain sebagainya. Hal inilah yang melatabelakangi pembahasan dalam Tugas Akhi ini. Dipelukannya analisis kaakteistik saluan tansmisi mikostip aga diketahui bagaimana impedansi kaakteistiknya, ugi-uginya, attenuasinya dan waktu popagasi untuk mengetahui kineja micostip single line ini dalam penggunaannya sebagai saluan tansmisi Paamete Asumsi Dalam pengejaan analisis pada Tugas Akhi ini, tedapat bebeapa peamete yang diasumsikan dan dapat dilihat pada gamba 4.1:

47 w = 1 mm t = mm e = 12.9 h = mm Gamba 4.1 Bebeapa Paamete Asumsi pada Saluan Tansmisi Mikostip Yang Dianalisis Dai gamba 4.1 tesebut dapat dilihat bahwa leba stip kondukto sebesa 1mm dengan ketipisan [1] mm, ketebalan bahan dielektik [13] sebesa mm dengan konstanta bahan dielektik (ε ) beupa GaAs (Galium Asen) [7] sebesa Adapun bebeapa paamete tambahan yang diasumsikan untuk pehitungan ini yaitu: a. η o = Impedansi gelombang fee space = Ω [7], b. σ c = Konduktivitas tembaga = 5.84 x 10 7 S/m [7], c. f = Fekuensi yang dianalisis sebesa 1 GHz, 2 GHz, 3 GHz, 4 GHz, dan 5 GHz d. c = Kecepatan cahaya = 3 x 10 8 m/s, e. μ = Pemeabilitas kondukto tembaga = 12,56 x 10-7 H/m [7], f. Mikostip yang digunakan adalah micostip single line yang impedansi saluannya sudah matched dengan bebannya.

48 4.3. Analisis Kaakteistik Saluan Tansmisi Mikostip Kaakteistik saluan tansmisi yang akan dianalisis pada Tugas Akhi ini adalah impedansi kaakteistik, ugi-ugi saluan yang beupa ugi tembaga, ugi adiasi dan ugi dielektik. Untuk mempemudah dalam penganalisisan pada Tugas Akhi ini, penulis menggunakan aplikasi MATLAB dimana dafta pogam dapat dilihat pada Lampian A Analisis Impedansi Kaakteistik Saluan Tansmisi Mikostip Pada analisis bagian ini, akan dihitung besanya impedansi kaakteistik saluan tansmisi mikostip dengan mengambil bebeapa paamete-paamete w 1 yang diasumsikan pada pesamaan Kaena = = < 1, maka h digunakan pesamaan 3.2, sehingga dipeoleh: ε = = t 2h w = ln + 1 = ln + 1 = π t mm 1+ 1/12.9 w ' = = w ' = w + w' = = mm mm

49 Z o / = ln / / (3.14) = ohm Dai pehitungan yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa impedansi kakateistik saluan tansmisi mikostip tidak dipengauhi oleh sebeapa besa fekuensi yang dibeikan, tetapi bepengauh pada leba stip kondukto, ketebalan bahan dielektik, ketipisan stip kondukto dan juga oleh konstanta bahan dielektik dai saluan tasnsmisi tesebut. Untuk impedansi kaakteistik yang dipeoleh sebesa ohm, dengan konstanta bahan dielektik GaAs (Galium Asen) sebesa 12.9, ketebalan bahan dielektik sebesa 1.439mm, leba stip kondukto 1mm dan ketipisan stip sebesa 0.036mm Rugi-Rugi Saluan Tansmisi Mikostip Rugi-ugi saluan tansmisi pada saluan tansmisi mikostip yang dianalisis pada Tugas Akhi ini adalah ugi-ugi tembaga, ugi-ugi adiasi dan ugi-ugi dielektik. Adapun pehitungan ugi-uginya sebagai beikut: Rugi-Rugi Tembaga pada Saluan Tansmisi Mikostip - Untuk fekuensi sebesa 1 GHz = 10 9 Hz π fµ o R = = = = s 7 σ δ σ c c ohm

50 w 1 4πw = ln = t π t ln = h w h h w Rs w 4h w w t α c = Z hz e o / 60 π ln10 o = / 60 π ln10 ( /1000) e = db / m - Untuk fekuensi sebesa 2 GHz = Hz π fµ o R = = = = s 7 σ δ σ c c ohm w 1 4πw = ln = t π t ln = h w h h w Rs w 4h w w t α c = Z hz e o / 60 π ln10 o = / 60 π ln10 ( 1.439/1000) e = db / m - Untuk fekuensi sebesa 3 GHz = Hz R s 1 = = σ δ c π fµ o σ c = = ohm w 1 4πw = ln = t π t ln =

51 8h w h h w Rs w 4h w w t α c = Z hz e o / 60 π ln10 o = / 60 π ln10 ( 1.439/1000) e = db / m - Untuk fekuensi sebesa 4 GHz = Hz R s 1 = = σ δ c π fµ o σ c = = ohm w 1 4πw = ln = t π t ln = h w h h w Rs w 4h w w t α c = Z hz e o / 60 π ln10 o = / 60 π ln10 ( 1.439/1000) e = db / m - Untuk fekuensi sebesa 5 GHz = Hz R s 1 = = σ δ c π fµ o σ c = = ohm w 1 4πw = ln = t π t ln =

52 8h w h h w Rs w 4h w w t α c = Z hz e o / 60 π ln10 o = / 60 π ln10 ( 1.439/1000) e = db / m Rugi-Rugi Radiasi pada Saluan Tansmisi Mikostip Kaena saluan tansmisi yang dianalisis adalah saluan tansmisi micostip single line yang impedansi saluannya sudah matched dengan bebannya, maka untuk ugi-ugi adiasi saluan tansmisi mikostip sebagai beikut: - Untuk fekuensi sebesa 1 GHz = 10 9 Hz λ c f o = = = m F ( ε ) ε 1 ε log = 2 ε 1 ε = 1 log = πh α = 60 F ε λo = db / m 2 ( ) =

53 - Untuk fekuensi sebesa 2 GHz = Hz 8 c 3 10 λ o = = = f 2 10 m F ( ε ) ε 1 ε log = 2 ε 1 ε = 1 log = πh α = 60 F ε λo = db / m 2 ( ) = Untuk fekuensi sebesa 3 GHz = Hz 8 c 3 10 λ o = = = f 3 10 m F ( ε ) ε 1 ε log = 2 ε 1 ε = 1 log = πh α = 60 F ε λo = db / m 2 ( ) = Untuk fekuensi sebesa 4 GHz = Hz

54 8 c 3 10 λ o = = = f 4 10 m F ( ε ) ε 1 ε log = 2 ε 1 ε = 1 log = πh α = 60 F ε λo = db / m 2 ( ) = Untuk fekuensi sebesa 5 GHz = Hz 8 c 3 10 λ o = = = f 5 10 m F ( ε ) ε 1 ε log = 2 ε 1 ε = 1 log = πh α = 60 F ε λo = db / m 2 ( ) = Rugi-Rugi Dielektik pada Saluan Tansmisi Mikostip Adapun pehitungan untuk ugi-ugi dielektik saluan tansmisi mikostip sebagai beikut:

55 - Untuk fekuensi sebesa 1 GHz = 10 9 Hz δ 1 ωµσ = = = ε q = = = ε c 3 10 λ g = = = f ε m α d π q tanδ tan = = ln10 λ ln g = db / m - Untuk fekuensi sebesa 2 GHz = Hz δ 1 ωµσ = = = ε q = = = ε c 3 10 λ g = = = f ε m α d π q tanδ tan = = ln10 λ ln g = db / m -- Untuk fekuensi sebesa 3 GHz = Hz δ 1 ωµσ = = =