DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

28
Teknik Teknik Saluran Saluran Transmisi Transmisi DTG2A3 2. . MACAM MACAM-MACAM KONDISI SALURAN TRANSMISI MACAM KONDISI SALURAN TRANSMISI By : Dwi Andi Nurmantris

Transcript of DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

Page 1: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

TeknikTeknik SaluranSaluran

TransmisiTransmisi

DTG2A3

22. . MACAMMACAM--MACAM KONDISI SALURAN TRANSMISIMACAM KONDISI SALURAN TRANSMISI

By : Dwi Andi Nurmantris

Page 2: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

Where Are We?Where Are We?

Page 3: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

ContentContent

1. Pendahuluan2. Saluran tanpa rugi – rugi (Lossless /

Lowloss)3. Saluran Tanpa cacat (Distortionless)4. Saluran Merugi (Lossy)5. Saluran-saluran Istimewa

Page 4: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

Pendahuluan

Page 5: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

Loss Loss dalamdalam SaluranSaluran TransmisiTransmisi

q In transmission line, the resistance of the conductors is never equal to zero (There are no perfect conductivity)

q Whenever current flows through conductors, some energy is dissipated in the form of heat.

q Conductor losses increase with an increase in frequency because of skin effect

Conductor Loss

q the portion of the energy of an alternating electrical field in a dielectric medium that is converted into heat.

Dielectric Loss

q Radiation losses occur because some magnetic lines of force about a conductor do not return to the conductor when the cycle alternates.

q These lines of force are projected into space as radiation, and this results in power losses

Radiation Loss

q Induction losses occur when the electromagnetic field about a conductor cuts through any nearby metallic object and a current is induced in that object.

q As a result, power is dissipated in the object and is lost.

q Leakage loss present in transmission line having dielectric with finite resistivity

Leakage Loss

Page 6: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

• 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.

DistorsiDistorsi signal signal dalamdalam saluransaluran transmisitransmisi

• 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

Page 7: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

Saluran lossless dan distortionless

Transmission line

Transmission line

Transmission line

Saluran Lossy dan terdistorsi

Saluran Lossy tapi distortionless

Page 8: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

Saluran Tanpa Rugi-rugi(Lossless/Lowloss)

Page 9: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

9

• Pada saluran ini tidak terjadi redaman daya atau redamanamplituda ( = 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 :

a

w w

''p

0'

'

''

''

0

''

''

''2'

'''

1V

''

12

R

0

))((

))((

CL

CLf

C

L

CjG

LjRZ

CL

jCLj

CLCjLj

CjGLjR

==

==

==+

+=

=

=

==

-==

++=

b

w

b

pl

w

w

wb

a

bw

www

wwg

SaluranSaluran LosslessLossless

Catatan :

§ Pada saluran lossless, kecepatan phasatidak tergantung dari frequency (frequency independence), maka pada saluranlossless juga berlaku distortionless.

§ Pada kondisi tertentu, yaitu ketika salurantransmisi sangat panjang maka saluranlossless bisa bersifat terdistorsi karenaperbedaan kecil kecepatan phasa akanmenimbulkan delay yang besar jika saluransangat panjang

Page 10: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

10

• Pada saluran transmisi lossless berlaku :

TeganganTegangan dandan ArusArus padapada SaluranSaluran LosslessLossless

0 0

0 0

( )

( )

z z

z z

V z V e V e

I z I e I e

g g

g g

+ - - +

+ - - +

= +

= +

zzzz

zz

eV

eV

eIeII(z)

eVeVV(z)

0

-

0

0

000

-

00

bbbb

bb

jjjj

jj

ZZ+-

++-+

+-+

-=+=

+=

Revisi !!!

Page 11: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

TeganganTegangan dandan ArusArus padapada SaluranSaluran LosslessLossless

zjZIzV

zjZIzjV

γzZIγzVV

ss

ss

ssz

bb

bb

sincos

sinhcosh

sinhcosh

0

0

0

-=

-=

-=

zjZ

VzI

zjZ

VzjI

γzZ

VγzII

ss

ss

ssz

bb

bb

sincos

sinhcosh

sinhcosh

0

0

0

-=

-=

-=

Persamaan TeganganDan Arus Jika ParameterSumber diketahui !

ZL

Zg

Vg

+

Vs

-

Is

+

VL

-

Zo

g=a +j b

Z=L

Z

Page 12: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

TeganganTegangan dandan ArusArus padapada SaluranSaluran LosslessLossless

djZIdV

djZIdjV

γdZIγdVV

LL

LL

LLd

bb

bb

sincos

sinhcosh

sinhcosh

0

0

0

+=

+=

+=

djZ

VdI

djZ

VdjI

γdZ

VγdII

LL

LL

LLd

bb

bb

sincos

sinhcosh

sinhcosh

0

0

0

+=

+=

+=

Persamaan TeganganDan Arus Jika ParameterBeban diketahui !

ZL

Zg

Vg

+

Vs

-

Is

+

VL

-

Zo

g=a +j b

Z=L

d

Page 13: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

13

úû

ùêë

é

+

+=ú

û

ùêë

é

+

+=

=

úû

ùêë

é

+

+=

ljZZ

ljZZZ

ljZZ

ljZZZZ

γlZZ

γlZZZZ

L

L

L

Lin

L

Lin

b

b

b

b

a

tan

tan

tanh

tanh

: maka ,0

tanh

tanh

0

00

0

00

0

00

Pada saluran transmisi lossless berlaku :

llj

ljlj

ljlj

bb

bb

bb

coscosh

sinsinh

tantanh

=

=

=

ImpedansiImpedansi Input Input SaluranSaluran LosslessLossless

Page 14: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

• Suatu saluran sepanjang 5 km menghubungkan sentral kepelanggan. Diasumsikan saluran bersifat lossless dan mempunyaiimpedansi karakteristik = 50 ohm dan konstanta fasa = 5 rad/km. Tegangan yang dikirimkan oleh sentral (tegangan sumber) = 10 < 00 volt. Dipelanggan terdapat pesawat telepon yang mempunyaiimpedansi 50 ohm. Carilah :

– Impedansi input di sisi sentral

– Tegangan dan arus di pesawat telepon pelanggan

SaluranSaluran LosslessLossless

Contoh Kasus

Page 15: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

Saluran Tanpa Cacat(Distortionless)

Page 16: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

16

• Dua jenis distorsi pada saluran :

– Distorsi Redaman. Distorsi ini terjadi apabila nilai redaman merupakanfungsi dari frekuensi

– Distorsi fasa/distorsi kecepatan fasa. Distorsi ini terjadi jika nilaikecepatan 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=

SaluranSaluran TanpaTanpa CacatCacat ((DistortionlessDistortionless))

Why???

Page 17: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

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

==

÷÷

ø

ö

çç

è

æ+

÷÷

ø

ö

çç

è

æ+

=+

+=

==

===

÷÷

ø

ö

çç

è

æ+=

÷÷

ø

ö

çç

è

æ+=

÷÷

ø

ö

çç

è

æ+

÷÷

ø

ö

çç

è

æ+=

÷÷

ø

ö

çç

è

æ+

÷÷

ø

ö

çç

è

æ+=++=

w

w

w

w

b

w

wbaa

wgwg

wwg

wwwwg

SaluranSaluran TanpaTanpa CacatCacat ((DistortionlessDistortionless))

Frequency Independent

Page 18: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

Dalam kenyataannya saluran transmisi tidak ada yang ideal memenuhi syarat distortionless line, dan kebanyakan kondisiadalah :

SaluranSaluran TanpaTanpa CacatCacat ((DistortionlessDistortionless))

'

'

'

'

L

R

C

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???

Page 19: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

Saluran Merugi (Lossy)

Page 20: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

???

SaluranSaluran LossyLossy

Page 21: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

LatihanLatihan soalsoal

1. Suatu saluran transmisi beroperasi pada frekuensi125 Mhz memiliki impedansi karakteristik 40 Ω, konstanta redaman 0,02 Np/m, dan konstantaphasa 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 . The line length is 1.185 λ . The load impedance is 110 + j80 ? . Find the input impedance.

Page 22: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

Saluran-saluran Istimewa

Page 23: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

23

SaluranSaluran IstimewaIstimewa

ZLb,0Z

Suatu saluran transmisi Lossless denganpanjang L dengan impedansi beban ZL

L

Zin

I(d) IL+

V(d)-

+

VL

-

úû

ùêë

é

+

+=

ljZZ

ljZZZZ

L

Lin

b

b

tan

tan

0

00

d

2.1 l=L

L

L

L

L

L

L

Lin

Z

jZZ

jZZZ

jZZ

jZZZ

ljZZ

ljZZZZ

=

úû

ùêë

é

+

+=

úúú

û

ù

êêê

ë

é

×+

×+=

úû

ùêë

é

+

+=

p

p

l

l

p

l

l

p

b

b

tan

tan

2

2tan

2

2tan

tan

tan

0

00

0

0

0

0

00

4.1 l=L

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

=

úúú

û

ù

êêê

ë

é

+

+=

úúú

û

ù

êêê

ë

é

×+

×+=

úû

ùêë

é

+

+=

p

p

l

l

p

l

l

p

b

b

Page 24: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

SaluranSaluran IstimewaIstimewa

ZLb,0Z

Suatu saluran transmisi Lossless denganpanjang L dengan impedansi beban ZL

L

Zin

I(d) IL+

V(d)-

+

VL

-

úû

ùêë

é

+

+=

ljZZ

ljZZZZ

L

Lin

b

b

tan

tan

0

00

d

l<<L.3

L

L

L

L

L

L

Lin

Z

jZZ

jZZZ

ljZZ

ljZZ

Z

ljZZ

ljZZZZ

=

úû

ùêë

é

+

+=

úúú

û

ù

êêê

ë

é

+

+=

úû

ùêë

é

+

+=

0tan

0tan

2tan

2tan

tan

tan

0

00

0

0

0

0

00

l

pl

p

b

b

:arusnyadanteganganNilai

)()0(

2sin

2cos

sincos

0

0

ldVdVsehingga

djZIdV

djZIdVV

LL

LLd

=»=

+=

+=

l

p

l

p

bb

)()0(

2sin

2cos

sincos

0

0

LdIdIsehingga

djZ

VdI

djZ

VdII

LL

LLd

=»=

+=

+=

l

p

l

p

bbdjZIdVV LLd bb sincos 0+=

djZ

VdII L

Ld bb sincos0

+=

Page 25: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

SaluranSaluran IstimewaIstimewa

b,0Z

Suatu saluran transmisi Lossless denganpanjang 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

b

b

b

b

b

b

tan

tan

tan0

tan0

tan

tan

0

0

00

0

00

0

00

=

úû

ùêë

é=ú

û

ùêë

é

+

+=

úû

ùêë

é

+

+=

ZL=0

b,0Z

L

Zin

I(d) IL+

V(d)-

+

VL

-

d

ZL=8

¥=LZ.5

lj

Z

ljZ

ljZZ

ljZZ

ljZZZZ

L

Lin

b

b

b

b

b

tan

tan

tan

tan

tan

0

0

00

0

00

=

úû

ùêë

é

¥+

+¥=

úû

ùêë

é

+

+=

)()(0 Scinocin ZZZ ´=

Page 26: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

TugasTugas 44

Find! Z0 , γ , Vp , λ ,α , β

80 + J40 ?

L

100 ?

Zg

Vg

)10102cos(10 3 °+tp

ZL

KmR /4,10' W=KmhenryL /0037,0'=

KmmicroMhosG /8,0'=KmmFC /00835,0'=

1.

2.

80 + J40 ?

Гin = ….?

VSWR = ….?

100 ?

Zg

Vg

Volt°Ð010

ZLW°-Ð= 435000Z

)(08,007,0 perKmJ+=g

Zin = ….?L = 10Km

3.

d= 0,5 λ

Z(d) = ….?

I(z) = ….?

150 ?

Z= 1,5 λ

100 ?

Z0 = 100 ?

(lossless)

Zg

Vg

Volt°Ð010

ZL

+

V(z) = ….?

-

Page 27: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi

Questions???Questions???

Page 28: DTG2A3 TeknikSaluran Transmisi