bahasan kuliah tgm 28 jan 2013-ver-1

BAHASAN KULIAH TGM 28/1/2013

1. Penjelasan dengan referensi copy sesi-1 :a. Definisi gel mikro dan aplikasinyab. Alokasi gel mikro oleh ITU-Rc. Karakteristik dari gel mikrod. Matematika vector

2. Hubungan E (Medan listrik) dan H(Medan magnit)a. Hubungan E,D,B dan H : Hubungan konstitutif, 4 rumus dari Amper,

Faraday dan Gaussb. Contoh soalc. Persamaan gelombang Maxwelld. Daya dan enersi dan Poynting vectore. Skin effect dan skin depth

SPEKTRUM FREKWENSI

Band frekwensi Kelas frekwensi dan λ

CLASS,FREQUENCY DAN λ

DEFINISI GELOMBANG MIKRO

DEFINISI DARI GELOMBANG MIKRO

Definisi umum dari gelombang mikro adalah ge-

lombang elektromaknetik dengan kisaran panjang

gelombang : 1 mm s/d 1m atau dengan kisaran

frekwensi 0.3 Ghz - 300 Ghz.

Untuk aplikasi telekomunikasi kisaran frekwensi yang

digunakan adalah 1 Ghz – 40 Ghz.

BAND FREKWENSI GELOMBANG MIKRO

KARAKTERISTIK GELOMBANG MIKRO (1)

• Gelombang mikro cocok pada peralatan dengan dimensi yang sama dengan λ dari gelombang mikro tsb.

• Teori tentang ‘lumped circuit’ tidak cocok (inaccurate) jika diberlakukan pada gelombang mikro. Contoh lumped circuit tsb adalah yang menggunakan elemen diskrit seperti : resistor, kapasitor dan induktor.

• Sebagai gantinya diberlakukan teori ‘distributed circuit element’

• Ada perubahan,seperti : open-wire line maupun coax digantikan dengan bumbung gelombang ataupun stripline maupun microstrip, lihat slide-8. Dan rangkaian tuned (RLC) digantikan dengan cavity maupun resonant line

Transmission Line and Waveguide Structures

KARAKTERISTIK GELOMBANG MIKRO (2)

• Semakin kecil λ dari sinyal, akan semakin terkait dengan dimensi komponen peralatan yang dilalui sinyal tsb

• Semakin kecil λ, maka rumus : V = E.ds (V=tegangan dlm volt dan E =Kuat medan listrik dlm volt/meter dan s adalah panjang elemen dlm meter) sudah tidak berlaku

• Σ Vn = - ∂ψ/∂t digantikan dengan pengertian Curl E = -∂B/∂t

• P = V x I (daya dlm Watt) digantikan dengan pengertian P = E x H (Poynting vector dlm watt/m-persegi)

• Jadi, pada rangkaian listrik konvensional menggunakan arus dan tegangan,pada gel mikro menggunakan E dan H

• Catatan : ψ = magnetic flux ; B = magnetic flux density [weber/m-persegi]; H = intensitas magnit [Amper/meter]

APLIKASI TGM

• Bidang Telekomunikasi

• Radar & navigasi

• Radio Astronomi

• Heating & Power applications (drying and curing product,plasma generations dsb)

• Medical industry (spectroscopy dsb)

• Other industries (farmasi, dsb)

MATEMATIKA VEKTOR

MATEMATIKA VEKTOR: Del, Div dan Curl

1. Lihat catatan/copy tentang matematika yang digunakan

2. Rumus no 12, pada hal-58 digunakan untuk penurunan persamaan gelombang Maxwell

3. Rumus Curl terhadap vektor seperti pada hal -57 digunakan dalam menghitung B atau H jika Ediketahui Curl E = -∂B/∂t

HUBUNGAN ANTARA : E,D,B dan H

PERSAMAAN MAXWELL

HUBUNGAN KONSTITUTIF DAN POYNTING VECTOR

• D = ԑE dan B = µH

• P = E x H , dimana P merupakan fluks daya yang berjalan tegak lurus terhadap bidang yang dibentuk oleh E dan H yang saling tegak lurus.

• Hubungan E dan H dapat dilihat dari latihan soal berikut ini.

Jika : E = Em sin (ωt – βz) ay dalam ruangan bebas, tentukan : D, B dan H.

Bagaimana gambar/sketsa E dan H pada t=0 ?

SKIN EFFECT

Pada permukaan konduktor yg baik yg berbatasandg udara ataupun ruang hampa, terjadi fenomenabahwa medan EM dpt menembus konduktor tsbdengan ketebalan yg tipis, pada frekwensigelombang mikro. Fenomena tsb disebut sebagai‘skin effect’, dimana arus listrik mengalirsepanjang konduktor dan berada pada lapisanatas. Tebal lapisan atas disebut sebagai ‘skindepth’

SKIN DEPTH

Skin depth Conductivity [mho/meter]Jika nilai conductivity dari material berikut adalah :Alumunium = 3.54 x 10 pangkat 7Copper = 5.8 x 10 pangkat 7Emas = 4.1 x 10 pangkat 7Nikel = 1.28 x 10 pangkat 7Permeabilitas relatif , μr:Al = 1.00002 ; Cu = 0.999991;Au=1 ; Ni = 600

Hitung berapa skin depth darimasing-masing konduktor tsb biladilalui gelombang dengan frek-

wensi 10 Ghz .

PENGGOLONGAN BESAR KULIAH TGM

1. ELEMEN TRANSMISI

2. ELEMEN PEMBANGKIT FREKWENSI TERMASUK SEBAGAI PENGIRIM DAN PENERIMA

3. ELEMEN RADIATOR YANG LEBIH DIKENAL SEBAGAI ANTENA