Tugas RangkumanMata Kuliah Medan Elektromagnetik

Impedance Matching dan Transmission Lines

Oleh :FX Rian Wicaksono (I0714016)Program Studi Teknik ElektroUniversitas Sebelas MaretSurakarta2015A. Impedance Matching

Impedance Matching atau penyesuaian impedansi adalah penyesuaian (penyamaan) antara impedansi input (Zi) dan impedansi output (Zo), sehingga dapat mengeliminasi reflected voltage ataupun reflected current pada suatu transmission line (saluran transmisi) dan meminimalisasi adanya rugi-rugi dalam proses transmisi Penyesuaian impedansi dapat dilakukan dengan Alasan menggunakan Impedance Matching Memaksimalkan transfer daya pada beban Impedansi input tetap sebesar impedansi output (Zo), sehingga impedansi input menjadi (hampir) tidak dipengaruhi oleh panjangnya saluran transmisi Terdapat 2 Teknik Matching Single Stub Matching Seri atau Parallel Stub Open Circuited atau Short Circuited Stub Quarter Wave Transformer

A. 1. Single Stub Matching

Stub adalah short section dari saluran transmisi (shorted atau terbuka di salah satu ujungnya) yang mana input dari impedansinya dapat berubah sesuai tergantung pada panjangnya Basic idea

Pada gambar di atas, lebih tepatnya pada dua gambar di sisi kiri merupakan konfigurasi dari Single Stub Seri (atas) dan Single Stub Parallel (bawah), dengan jarak beban (d) dan panjang stub (L). Di mana konfigurasi Seri menggunakan stub dengan sort circuited dan konfigurasi Parallel menggunakan stub dengan open circuited. Basic idea dari single stub matching adalah menentukan Zin, di mana besarnya merupakan penjumlahan dari Zo + ZA. ZA merupakan impedansi pada titik A (sambungan stub) dengan panjang d (terdiri dari bilangan real (R) dan imajiner (X)) Metode Penghitungan

Stub pada rangkaian dapat berupa 3 komponen, yakni Resistor (R), Induktor (L), dan Kapasitor (C). Pada konfigurasi Seri, induktasi beban tetap menggunakan rumus induktansi karena komponen dipasang secara Seri. Sedangkan pada Parallel, induktansi didenormalisasi menjadi bentuk admitansi (Y), karena komponen dipasang secara parallel. Di mana rumus dari setiap besaran terdapat pada gambar di atas. Adapun metode pengerjaan adalah : Rotasikan d pada Smith Chart sehingga terbentuk garis, di mana garis tersebut memiliki besar ZL, ZR, atapun ZC. Untuk parallel, besar YL, YR, ataupun ZC adalah perpanjangan dari ZL, ZR, ataupun ZC ke arah sumbu negatif Rotasikan pada Smith Chart sehingga tebentuk garis yang memiliki besar ZA. Untuk parallel, denormalisasi ZA menjadi YA dengan mengkalikan ZA dengan 1/Zo (Yo) Hitung nilai Zin ataupun Yin sesuai dengan rumus di atas

Untuk konfigurasi Stub dengan Open Circuited atau Short Circuited, besar Zin dapat ditentukan sesuai dengan rumus pada gambar berikut :

Di bagian pojok kanan bawah gambar, ditunjukkan bahwa secara teoritis rumus di atas menunjukkan adanya kesesuaian (match) antara Zo dan Zin (juga Yo dan Yin) pada suatu rangkaian

A. 2. Quarter Wave Transformer Pada teknik matching yang kedua ini, berlaku kondisi di mana d=/4, dan ditentukan bahwa karakteristik impedansi = Zs, dan hambatan beban = RL, sehingga berlaku rumus pada gambar berikut :

Ketika Zs hanya terdiri dari bilangan real (R), kita dapat mengubah Zs sehingga Zs mendekati Zin

B. Transmission Line

Transmission Line atau saluran transmisi pada rangkuman lebih dipersempit ke dalam Saluran Transmisi Listrik, yang merupakan suatu saluran di mana dalam praktiknya merupakan SUTET (Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi), yang biasanya memiliki besar voltase hingga 275kV Transmission Line berfungsi sebagai penghubung dari sumber (generator) sehingga apa yang dikirim oleh sumber (dalam hal ini merupakan voltase, daya, dan arus listrik) dapat sampai kepada beban (konsumen) Transmission Line yang baik adalah transmission line yang dapat mengirimkan paket dari sumber sebesar X, dan sampai ke beban sebesar X pula, tanpa berkurang karena faktor-faktor tertentu Dalam aplikasinya, jenis media transmisi dibagi menjadi 4, yakni :a. Saluran transmisi dua kawat sejajar (two-wire transmission line) b. Saluran transmisi koaksial (coaxial transmission line) c. Microstrip dan Stripline d. Bumbung gelombang (waveguides) Setiap media di atas mempunya karakteristik impedansi masing-masing di mana rumusnya ditentukan sebagai berikut :

C. Medan Elektromagnetik Antara Impedance Matching dan Transmission Line

Seperti kita ketahui, akibat adanya karakter dari bahan sambungan pada transmission line, maka penggunaan impedance matching dalam perancangan transmission line tentu sangat diperlukan. Namun dari sisi lain, akibat adanya impedance matching, di mana dalam impedance matching sendiri melibatkan adanya induktor (L), maka secara teoritis akan muncul suatu medan elektromagnetik. Pembuatan dan penghitungan impedance match pun sebaiknya juga mempertimbangkan adanya pengaruh munculnya medan elektromagnetik di sekitar sambungan. Untuk menanggulangi hal ini, maka keberadaan SUTET dibuat sejauh mungkin dengan pemukiman, dan SUTET juga memiliki ketinggian maksimum, sehingga ketika ada yang hendak melintas, pengaruh medan elektromagnetiknya masih dapat ditoleransi oleh tubuh manusia.

D. Hubungan antara Impedance Matching dan Transmission Line

Peran Impedance Matching dan Transmission Line dalam pertransmisian listrik sangatlah besar. Sebuah saluran transmisi membutuhkan impedance matching pada setiap bagian sambungan dari sumber hingga ke bebaan agar daya, tegangan, dan arus yang ditransferkan akan maksimum dan memiliki losses yang kecil. Suatu saluran transmisi yang diberi beban yang sama dengan impedansi karakteristik mempunyaistanding wave ratio(SWR) bernilai satu, sehingga dalam pentransmisian dayanya tanpa ada gelombang yang terpantul. Hal ini menyebabkkan efisiensi transmisi menjadi optimal.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.mcscv.com/produk_detail.php?page-id=Pengertian-Saluran-Telekomunikasi-Transmisi-Jaringan-Komunikasi-Data&rdmt=88034&id=defadm&pid=Saluran-Transmisi-Jaringan-Komunikasi-Data-Sistem-Persinyalan

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/22084/3/Chapter%20II.pdf

http://www.researchgate.net/publication/42353308_Analisis_Karakteristik_Saluran_Transmisi_Mikrostrip

http://staff.unud.ac.id/~wiharta/wp-content/uploads/2008/02/saluran-transmisi-pada-gelombang-mikro.pdf

http://kk.mercubuana.ac.id/files/14041-1-282444298060.pdf

http://eecafedotnet.files.wordpress.com/2012/08/saluran-transmisi-0812-pdf.pdf

http://staff.unud.ac.id/~wiharta/wp-content/uploads/2008/02/matching-impedance.pdf

http://eprints.undip.ac.id/25503/1/ML2F305243.pdf

https://www.youtube.com/watch?v=oS9ylBZrYrshttps://www.youtube.com/watch?v=l2-Zzzsn7Lw&index=5&list=PLwV_zvZuPwXWukOSxBXxl5OnBKhL7T8Vkhttp://www.ece.nus.edu.sg/stfpage/elehht/Teaching/EE2011%20Part%20B/Lecture%20Notes/Transmission%20Lines%20-%20Smith%20Chart%20and%20Impedance%20Matching.pdf