PETUNJUK PELAKSANAAN PRAKTIKUM ET3000 MEDAN ELEKTROMAGNETIK II. Kontribusi : Dr.-Ing. Chairunnisa

Transkripsi

1 PETUNJUK PELAKSANAAN PRAKTIKUM ET3000 MEDAN ELEKTROMAGNETIK II Kontribusi : Dr.-Ing. Chairunnisa PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2017

2 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL 1 DAFTAR ISI 2 ATURAN UMUM LTRGM 3 PANDUAN UMUM KESELAMATAN DAN PENGGUNAAN PERALATAN LAB 5 PENGGUNAAN ALAT PRAKTIKUM 6 TUGAS PENDAHULUAN DAN LAPORAN PRAKTIKUM 7 DASAR TEORI 8 MODUL 1 Mengenal Peralatan Praktikum untuk Mengetahui Konsep Pantulan Gelombang 11 Tujuan Percobaan 12 Unit yang digunakan 12 Prosedur Percobaan 12 MODUL 2 Pengaruh Konektor dan Tambahan Kabel pada SWR dengan Menggunakan Alat Ukur Vector Network Analyzer 14 Tujuan Percobaan 15 Unit yang digunakan 15 Prosedur Percobaan 15 2

3 Aturan Umum Laboratorium Telekomunikasi Radio dan Gelombang Mikro Kelengkapan Setiap praktikan wajib berpakaian sopan dan formal, menggunakan celana panjang/ rok, kemeja, dan menggunakan sepatu. Untuk memasuki laboratorium praktikan diwajibkan membawa kelengkapan berikut: 1. Modul Praktikum 2. Log book 3. Alat tulis dan alat hitung (kalkulator) 4. Tugas Pendahuluan Pada saat praktikum pertama praktikan diwajibkan membawa pas foto 3x4 sebanyak satu buah. Keterlambatan a) Praktikan yang datang praktikum akan mendapat nilai nol untuk praktikum modul tersebut b) Praktikan yang terlambat mengumpulkan laporan praktikum akan mendapat nilai nol untuk laporan praktikum modul tersebut Persiapan Praktikum Sebelum praktikum dimulai praktikan harus mempersiapkan diri dengan melakukan hal-hal berikut: 1. Membaca dan memahami isi modul praktikum 2. Mengerjakan tugas pendahuluan 3. Mengisi kartu praktikum 4. Memastikan seluruh anggota kelompok datang tepat waktu 5. Meletakkan tas pada loker yang telah disediakan. Selama Praktikum Setelah memasuki laboratorium dan menempati meja praktikum, praktikan diwajibkan : 1. Mengumpulkan tugas pendahuluan pada asisten 2. Mengumpulkan kartu praktikum pada asisten 3. Mempersiapkan peralatan praktikum 4. Melakukan setiap percobaan dengan baik sesuai prosedur pada modul praktikum 5. Mendokumentasikan hasil percobaan pada logbook yang telah disediakan (jika diperlukan harap membawa kamera) 6. Menggunakan alat dengan baik. 3

4 Setelah Praktikum Setelah percobaan selesai praktikan diwajibkan: 1. Mematikan dan merapikan alat praktikum 2. Memastikan log book ditandatangani asisten 3. Mencatat dan memahami instruksi pengerjaan laporan dari asisten 4. Merapikan meja dan kursi praktikum. Pergantian Jadwal Sanksi Kasus umum Pertukaran jadwal hanya dapat dilakukan per orang dengan modul yang sama. Prosedur penukaran jadwal adalah sebagai berikut: 1. Menghubungi kordas praktikum mata kuliah terkait 2. Mencari praktikan lain yang bersedia bertukar jadwal 3. Mengisi form yang diberikan kordas praktikum mata kuliah terkait 4. Mengumpulkan form paling lambat tiga hari sebelum praktikum. Kasus sakit atau urusan mendesak Pertukaran jadwal dapat dilakukan oleh praktikan yang sakit atau memiliki kepentingan mendesak tanpa harus mengumpulkan form pertukaran jadwal sesuai peraturan yang berlaku. Prosedur penukaran dapat dilakukan dengan cara berikut: 1. Menghubungi kordas praktikum terkait mata kuliah terkait maksimal tiga jam sebelum praktikum dimulai 2. Mencari praktikan lain yang bersedia bertukar jadwal 3. Apabila tidak ada yang bisa bertukar jadwal, praktikan diharapkan menghubungi kordas terkait jadwal pengganti 4. Surat izin dikumpulkan kepada kordas secepatnya dengan ditandatangani pihak ketiga. Bagi praktikan yang terbukti melakukan penjiplakan laporan dan atau tugas pendahuluan dikenakan sanksi berupa nilai E pada mata kuliah terkait. Pengabaian peraturan di atas dapat dikenakan sanksi pengurangan nilai praktikum. 4

5 Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium Keselamatan Selama praktikum, praktikan dan asisten diharapkan menjaga keselamatan dan keamanan. Dengan demikian, praktikan diharapkan mematuhi panduan keselamatan dan penggunaan alat di laboratorium. Bahaya Listrik Perhatikan dan pelajari tempat-tempat sumber listrik pada laboratorium. Jika ada potensi bahaya segera laporkan pada asisten. 1. Menghindari daerah atau benda yang berpotensi menimbulkan bahaya listrik seperti kabel yang sudah terkelupas 2. Tidak melakukan sesuatu yang menimbulkan bahaya listrik pada diri sendiri atau orang lain 3. Memastikan bagian tubuh kering pada saat menggunakan alat praktikum 4. Selalu waspada dan tidak main-main saat praktikum berlangsung. Bahaya Api Praktikan dan asisten diharapkan tidak membawa benda-benda yang mudah terbakar (korek api, gas, dan lain-lain) ke dalam laboratorium. 1. Tidak melakukan sesuatu yang menimbulkan bahaya api pada diri sendiri atau orang lain 2. Selalu waspada terhadap bahaya api atau panas berlebih pada setiap aktivitas praktikum. Lain-lain Praktikan dan asisten dilarang membawa makanan dan minuman ke meja praktikum. 5

6 Penggunaan Alat Praktikum Sebelum menggunakan alat praktikum, praktikan dan asisten diharapkan sudah memahami penggunaan alat praktikum yang ada di laboratorium. Sanksi 1. Perhatikan dan patuhi peringatan yang terdapat pada badan alat praktikum 2. Memahami fungsi alat praktikum dan menggunakannya untuk aktivitas yang sesuai dengan fungsinya. Menggunakan alat praktikum diluar fungsinya dapat menimbulkan kerusakan alat dan bahaya keselamatan praktikan 3. Memahami jangkauan kerja alat praktikum dan menggunakannya sesuai dengan jangkauan kerja. Menggunakan alat praktikum diluar jangkauan kerjanya dapat menimbulkan kerusakan alat dan bahaya keselamatan praktikan 4. Memastikan seluruh peralatan praktikum aman dari benda tajam, api atau panas berlebih, maupun benda lain yang dapat mengakibatkan kerusakan alat 5. Tidak melakukan aktivitas yang dapat mengotori atau merusak alat praktikum 6. Kerusakan alat praktikum menjadi tanggung jawab bersama rombongan praktikum tersebut. Alat yang rusak harus diganti oleh rombongan tersebut. Pengabaian panduan di atas dapat dikenakan sanksi tidak lulus mata kuliah yang bersangkutan. 6

7 Tugas Pendahuluan dan Laporan Praktikum Tugas Pendahuluan 1. Tugas pendahuluan wajib dibuat dan dikumpulkan oleh praktikan di waktu yang telah ditentukan. 2. Praktikan tidak diperkenankan mengerjakan tugas pendahuluan saat praktikum akan dimulai 3. Tugas pendahuluan harus dikerjakan secara individu agar praktikan memahami materi modul yang akan diuji dalam praktikum 4. Seluruh soal tugas pendahuluan harus disertakan jawabannya. Jika soal tugas pendahuluan ada yang tidak dikerjakan, nilai tugas pendahuluan untuk modul tersebut adalah nol. 5. Praktikan wajib menuliskan nama lengkap, NIM, shift praktikum (hari dan jam), nama lengkap asisten, dan judul modul yang akan diuji dalam praktikum di pojok kanan atas tugas pendahuluan. Laporan Praktikum Sanksi 1. Laporan praktikum dibuat oleh praktikan dengan menggunakan format IEEE yang terdiri atas: a. Abstrak dan kata kunci b. Pendahuluan c. Dasar teori d. Metodologi e. Data dan analisis f. Kesimpulan g. Daftar pustaka h. Biografi penulis 2. Praktikan yang terbukti melakukan plagiarism atas laporan praktikum akan mendapat nilai E unutk mata kuliah PTT 3. Praktikan wajib mengumpulkan softcopy laporan praktikum ke asisten dan koordinator asisten sesuai waktu yang akan ditetapkan 4. Praktikan wajib menyerahkan hardcopy laporan praktikum ke LTRGM sesuai waktu yang akan ditetapkan dengan melakukan hal berikut : a. Mengumpulkan laporan di tempat yang telah disediakan sesuai dengan modulnya b. Mengisi formulir pengumpulan laporan praktikum dengan mencantumkan jam dan tanggal pengumpulan secara benar c. Praktikan diharapkan memperhatikan dengan seksama tempat dan formulir yang sesuai dengan laporan praktikum yang akan dikumpulkan Pengabaian peraturan di atas dapat dikenakan sanksi berupa pengurangan nilai tugas pendahuluan atau laporan praktikum. 7

8 DASAR TEORI Gelombang Elektromagnetik Pada dasarnya pembagian spektrum frekuensi gelombang elektromagnetik dilakukan berdasarkan jenis aplikasi atau teknologi yang menggunakan spektrum tersebut. Ada banyak standard dalam pengklasifikasian tersebut, tetapi yang perlu diingat adalah bahwa penamaan spektrum frekuensi tersebut pada dasarnya digunakan untuk memudahkan dalam menyebutkan rentang frekuensi yang digunakan. Tabel 1 di bawah merupakan salah satu pengelompokkan spektrum frekuensi. Tabel 1. Pembagian spektrum frekuensi Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal yang memiliki sifat sebagai berikut. 1. Dapat dipantulkan 2. Dapat dibiaskan 3. Dapat berinterferensi 4. Dapat berdifraksi, dan 5. Mengalami gejala polarisasi Cepat rambat gelombang elektromagnetik (c) bergantung pada medium yang dilaluinya, seperti permitivitas (ε ), permeabilitas ( µ), dan konduktivitas (σ). 8

9 Saluran transmisi berfungsi untuk mentransmisikan gelombang elektromagnetik dari satu titik ke titik lain. Saluran transmisi yang digunakan berpengaruh terhadap besarnya daya yang diterima pada titik setelah pemasangannya. Biasanya saluran transmisi mentransmisikan daya dari suatu sistem ke beban. Elemen matched dan mismatched Beberapa parameter yang digunakan untuk mengukur tingkat kesepadanan antara beban dengan sistem adalah sbb : o Reflected power (db), merupakan daya yang dipantulkan antena ke saluran transmisi disebabkan ketidaksesuaian impedansi antena (beban) dengan impedansi saluran transmisi. Pada kondisi ideal, besarnya daya yang dikirim ke antena melalui saluran transmisi (P fwd ) sama besar dengan daya yang diradiasikan oleh antena (P emit ). Namun di lapangan ketidaksesuaian impedansi seringkali terjadi, sehingga daya yang diradiasikan selalu lebih kecil dari daya yang diterima dari saluran transmisi dan daya yang dikembalikan ke saluran transmisi (P ref ) muncul. Gambar 1. Distribusi daya pada sistem mismatched o o Standing Wave Ration (SWR). Ketika terjadi ketidaksesuaian impedansi antara antena dengan saluran transmisi, maka dari daya yang dikirim ke antena, ada sebagian daya yang dikembalikan ke saluran transmisi. SWR merupakan besaran yang menyatakan perbandingan daya yang dipantulkan terhadap daya yang dikirimkan ke antena, dimana SWR dapat dihitung dengna persamaan sbb : V S W R = max V min V fwd+v ref Z = V V ant, dimana : fwd ref Z sal V max = amplitudo maksimum dari penjumlahan amplitudo sinyal datang dan amplitudo sinyal yang dipantulkan V min = amplitudo minimum dari penjumlahan amplitudo sinyal datang dan amplitudo sinyal yang dipantulkan V fwd = tegangan dari sinyal datang V r = tegangan dari sinyal yang dipantulkan Z ant = impedansi antena (beban) Z sat = impedansi saluran transmisi Return-Loss menyatakan besarnya daya yang dipantulkan. Satuan dari return loss adalah decibell (db). Untuk menghitung nilai return loss dapat digunakan persamaan sbb : 9

10 SW R 1 R eturn Loss [db] = 20log 10( SW R+1) o Mismatch loss merupakanbesaran yang menyatakan daya yang hilang dibandingkan dengan daya yang dikirim oleh saluran transmisi. Rugi-rugi ini terjadi akibat ketidaksesuaian impedansi antara antena (beban) dan saluran transmisi. Mismatch loss dapat dihitung dengan persamaan sbb : M ismatch loss [db] = 10log 10 (P ower reflected[%]) dimana SW R 1 2 SW R+1 P ower ref lected [%] = 1 ( ) Gambar dibawah ini menggambarkan berbagai kondisi impedansi pada rangkaian, kondisi impedansi yang sesuai (matched, gambar 3) dan kondisi impedansi tidak sesuai (gambar 2 dan gambar 1). Gambar 2. Distribusi tegangan pada berbagai kondisi impedansi 10

11 MODUL 1 MENGENAL PERALATAN PRAKTIKUM UNTUK MENGETAHUI KONSEP PANTULAN GELOMBANG 1. Tujuan : 1. Mengenal kit praktikum yang digunakan untuk menghindari terjadinya kesalahan instalasi perangkat praktikum yang dapat menyebabkan terjadinya kerusakan pada peralatan. 2. Memahami konsep pantulan gelombang 3. Memahami konsep bahwa gelombang yang merambat melalui medium bukan udara dapat teredam 2. Unit yang digunakan : 1. Tiang pemancar dengan pemutar otomatis 2. Tiang penerima 3. Kabel dan konektor 4. Kit Antenna EAN-1 : Antena Yagi-Uda 5. Antena penerima wide-band log periodic 6. Tiang pemancar dengan pemutar manual 7. Penggaris panjang/meteran, dan obeng 3. Prosedur praktikum : A. Pengenalan peralatan 1. Lakukan identifikasi 4 unit utama dalam praktikum ini : kabel dan konektor, tiang pemancar, tiang penerima, dan kit Antenna. 2. Amati dengan seksama kabel dan juga konektor yang harus dihubungkan dengan setiap elemen yang ada yaitu : generator RF, motor penggerak (stepper motor), dan spectrum analyzer(terletak menyatu dengan control box EANC). 3. Amati tiang pemancar dan tiang penerima dengan baik. Pada tiang pemancar terdapat dua buah pegangan untuk meletakkan antena. Pada tiang penerima terdapat antena pita lebar log periodic yang didesain khusus sebagai penerima yang digunakan pada praktikum ini. 4. Perhatikan kit antenna EAN-1, dan identifikasi semua jenis antena yang terdapat pada kit tersebut. 11

12 B. Pengukuran daya pancar pada antena Yagi-Uda pada berbagai kondisi 1. Ambil antena Yagi-Uda dari kit EAN-1 dan pasang pada tiang pemancar pada posisi horizontal. 2. Pastikan bahwa antena pada tiang pemancar dan tiang penerima pada jarak 1.5 meter. 3. Dengan menggunakan mistar, pastikan bahwa antena penerima (wide-band log periodic) dan antena Yagi-Uda yang akan diukur terletak pada ketinggian yang sama. 4. Lakukan pengecekan dimana indikator sudut pada tiang pemancar terletak pada sudut Hubungkan tiap elemen ke konektor yang sesuai dan pastikan terhubung dengan baik. Antena pemancar dihubungkan ke RF generator output connector, motor stepper disambungkan ke motor controller connector, dan antena penerima dihubungkan ke RF input connector. 6. Pastikan bahwa saklar pada bagian belakang unit ini dalam posisi ON. 7. Buka perangkat lunak EANC dan tekan tombol START. 8. Gunakan perangkat lunak EANC, dan pada bagian Antenna Test pilihlah Power signal measurement dan pada bagian Antenna Type pilihlah Yagi-Uda Antenna. 9. Tekan tombol START TEST untuk memulai pengukuran daya dan tunggu sampai perangkat lunak selesai melakukan pengukuran. Catat nilai RCV-P yang tertera pada monitor. 10. Letakkan Material-1 di tengah-tengah antena pemancar dan penerima, dan ulangi langkah Letakkan Material-2 di tengah-tengah antena pemancar dan penerima, dan ulangi langkah Letakkan Material-3 di tengah-tengah antena pemancar dan penerima, dan ulangi langkah Letakkan Material-4 di tengah-tengah antena pemancar dan penerima, dan ulangi langkah Letakkan Material-5 di tengah-tengah antena pemancar dan penerima, dan ulangi langkah 9. 12

13 15. Amati perbedaan besar RCV-P pada antena wide-band log periodic pada setiap material penghalang. Karakteristik material seperti apa yang memberikan daya terbesar pada antena penerima. Jelaskan pengaruh kerapatan dan bahan penyusun material terhadap besar daya yang diterima oleh antena. C. Pengaruh pantulan terhadap daya yang diterima untuk kondisi Pastikan posisi tiap konektor tidak berubah seperti pada percobaan A dan B 2. Aturlah posisi antena penerima, antena Yagi-Uda, dan Material-1 seperti gambar dibawah dengan jarak terdekat antar antena adalah 1.3 m. 3. Gunakan perangkat lunak EANC, dan pada bagian Antenna Test pilihlah Power signal measurement dan pada bagian Antenna Type pilihlah Yagi-Uda Antenna. 4. Tekan tombol START TEST untuk memulai pengukuran daya dan tunggu sampai perangkat lunak selesai melakukan pengukuran. Catat nilai RCV_P yang tertera pada monitor. 5. Gantilah Material-1 dengan Material-2, dan ulangi langkah 3 dan Gantilah Material-2 dengan Material-3, dan ulangi langkah 3 dan Gantilah Material-3 dengan Material-4, dan ulangi langkah 3 dan Gantilah Material-4 dengan Material-5, dan ulangi langkah 3 dan Amati perbedaan besar RCV-P pada antena wide-band log periodic pada setiap material penghalang. Bandingkan hasil dengan kondisi sudut antar antena adalah 0 o. Jelaskan pengaruh pemberian sudut datang terhadap besarnya daya yang diterima antena. 13

14 MODUL 2 PENGARUH KONEKTOR DAN TAMBAHAN KABEL PADA SWR DENGAN MENGGUNAKAN ALAT UKUR VECTOR NETWORK ANALYZER 1. Tujuan : Konektor ada yang bersifat ideal ada yang tidak. Ideal disini diartikan tidak memberikan redaman dan pergeseran fasa kepada rangkaian secara keseluruhan. Namun, dalam prakteknya seringkali terjadi perubahan daya dan pergeseran fasa setelah dilakukan penambahan konektor. Sama halnya dengan kabel, yang terkadang menyebabkan terjadinya perubahan yang signifikan terhadap daya yang dipancarkan. Pada percobaan kali ini ingin dilihat pengaruh dari penambahan kabel terhadap SWR dengan menggunakan VNA. 2. Unit yang digunakan : 1. VNA planar TR1300/1 2. Kit kalibrasi : Planar N Personal computer dengan perangkat lunak TRVNA 4. 2 buah kabel coaxial RG50 connector N 5. Tiang pemancar yang dapat diputar secara manual (rotator tower) 6. Adaptor N to SMA 7. Kit Antenna EAN-1 : Antena Dipole λ/2 3. Prosedur praktikum : A. Kalibrasi alat ukur VNA 1 port dan pengukuran pita frekuensi -> dibantu oleh asisten 1. Periksa ketersediaan semua unit yang digunakan. 2. Pastikan semua kabel yang terhubung antara VNA Planar TR1300/1 dan PC tersambung dengan benar. 3. Nyalakan VNA planar TR1300/1 dan buka perangkat lunak TRVNA pada PC 14

15 4. Pada perangkat lunak TRVNA, klik tombol Stimulus, lalu isi pada bagian Start 300 Mhz, pada bagian Stop diisi 1.3 GHz, pada bagian Point diisi Klik tombol Calibration. Setelah muncul menu pulldown, lakukan sbb : i. Correction off ii. Pilih Cal-Kit : N1.1 type N-F iii. Pilih Calibrate iv. Pilih Full one port Calibration v. Ambil beban Open dari kit kalibrasi dan pasang beban tersebut pada kabel Port 1. Pada layar monitor klik tombol OPEN, dan tunggu sampai muncul tanda checklist pada tombol OPEN. Buka beban Open dari kabel Port 1. vi. Ambil beban Short dari kit kalibrasi dan pasang beban tersebut pada kabel Port 1. Pada layar monitor klik tombol SHORT, dan tunggu sampai muncul tanda checklist pada tombol SHORT. Buka beban Short dari kabel Port 1. vii. Ambil beban Load dari kit kalibrasi dan pasang beban tersebut pada kabel Port 1 dengah menggunakan adapter N-F. Pada layar monitor, klik tombol LOAD, dan tunggu sampai muncul tanda checklist pada tombol LOAD, kemudian klik tombol APPLY. Buka beban Load dari kabel Port 1. viii. Perhatikan pada layar bahwa tampilan garis berwarna hijau menjadi lurus. 6. Ubah tampilan grafik menjadi grafik SWR. Dengan menekan tombol pada layar dengan urutan sebagai berikut : RESPONSE FORMAT SWR 7. Ambil antena Dipole λ/2 dari kit antena EANC-1 Hubungkan antena Dipole λ/2 dengan kabel Port 1. Amati perubahan SWR pada layar. Buatlah gambar menjadi diam dengan menekan tombol pada layar dengan urutan sbb : MENU TRACE MAXHOLD (ON). 8. Dengan menggunakan marker, tandai nilai SWR terendah dan catat besarnya nilai SWR tersebut beserta nilai frekuensinya. 9. Simpanlah data hasil pengukuran pada folder yang telah ditentukan oleh asisten dengan melakukan screenshoot. 10. Lepaskan antena Dipole λ/2 dari kabel Port 1 dan pasang antena Dipole λ/2 pada Tiang pemancar yang berputar secara manual dan konektor pada tiang pemancar tersebut (berupa kabel tipis berwarna biru) dengan kabel pada Port 1. Pada frekuensi yang sama dengan langkah no.8, amati perubahan SWR yang terjadi. Catat harga SWR. Simpan kembali data hasil pengukuran. Perhatikan perbedaan konfigurasi dengan langkah no Lepaskan kabel port 1 dari tiang pemancar, kemudian sambungkan ke Kabel Coaxial RG50 connector N (berwarna biru). Kemudian hubungkan ke tiang pemancar. Catat harga SWR. 12. Lepaskan kabel port 1 dari Kabel Coaxial biru, kemudian sambungkan ke Kabel Coaxial RG50 connector N (berwarna hitam). Kemudian hubungkan ke tiang pemancar. Catat harga SWR. 13. Bandingkan harga SWR yang didapat pada langkah no. 7, 10, 11, dan 12. Jelaskan pengaruh penambahan konektor dan Kabel Coaxial terhadap harga SWR yang didapat. 15