LAPORAN LABORATORIUM SISTEM TRANSMISI
NOMER PERCOBAAN : 01 JUDUL PERCOBAAN : Impedansi Karakteristik Saluran Dua Kawat
Nama Praktikan Partner Tanggal Percobaan Kelas
: 1. Linawati (1312030038) : 2. Rizqia Irawati (1312030047) (1312030047) 3. Sobar Wilman (1312030048) : 1 September 2014 : T.Telekomunikasi T.Telekomunikasi 5A
Dosen
: Yenniwarti Rafsyam, SST., MT
Jurusan Teknik Elektro Program Studi Telekomunikasi Politeknik Negeri Jakarta 2014 MENENTUKAN IMPEDANSI KARAKTERISTIK
DARI SUATU SALURAN DUA – KAWAT 1. Tujuan Percobaan
Percobaan – percobaan ini bertujuan untuk 1.1. Mengukur impedansi karakteristikdari suatu saluran simestris. 1.2. Mengukur arus masukan dan tegangan masukan pada saluran, bila terminalnya hubung singkat dan bila ujung salurannya terbuka. 1.3. Menghitung impedansi karakteristik dari nilai-nilai yang diperoleh dalam pengukuran. 1.4. Menentukan magnitude impedansi karakteristik sebagai suatu fungsi frekuensi. 1.5. Menentukan terminal saluran terbaik untuk transmisi dalam rentang frekuensi medium. 1.6. Mengetahui efek panjang saluran pada impedansi karakteristik.
2. Diagram Rangkaian
2.1.
2.2.
3. Instrumen-instrumen / Komponen
No
Alat dan Komponen
Jumlah
1
model saluran transmisi 0,9 µ ; 0,85 km
2 buah
2
Generator Fungsi 0,2 Hz – 200 kHz
1 buah
3
Osiloskop dual-trance dengan input diferensial
1 buah
4
resistor terminating 300 ohm
2 buah
5
catu daya
1 buah
6
probe test, 10 : 1
2 buah
7
adapter probe
2 buah
8
Universal Bridge
1 buah
9
multimeter
1 buah
10
set kabel penghubung dan plug
1 buah
4. Pendahuluan
Agar dapat memperkirakan kemampuan penggunaan suatu saluran untuk suatu rentang frekuensi transmisi, perlu diketahui impedansi karakteristik saluran. Dari magnitude impedansi karakteristik, saluran dapat disesuaikan dengan suatu harga optimum. Impedansi karakteristik tergantung dari konstruksi geometrik saluran. Sebagaimana digambarkan dalam rangkaian ekivalen dibawah ini, impedansi karakteristik tersebut dapat direpresentasikan dengan sederetan resistor yang sangat kecil dan koil-koil yang terhubung seri serta sambungan parallel dari sejumlah kapasitor-kapasitor yang sangat kecil dan konduktansi.
Gambar. 1 Resistansi R’ dari suatu saluran tergantung pada diameter saluran dan bahan yang digunakan dalam pembuatan kawat. Nilai resistansi R’ ditulis dalam Ohm/km. Induktansi L’, kapasitansi C’, dan konduktansi G’, semua tergantung pada jarak antar saluran, diameter saluran dan isolasi bahan yang digunakan. Induktansi dituliskan dalam mH/km, kapasitansi dalam nF/km dan konduktansi dalam µS/km. Sebagai contoh, nilai-nilai karakteristik saluran yang mempunyai diameter 0,9 mm, dengan isolasi plastik adalah : R’ = 57,8 ohm/km L’ = 0,7 mH/km C’ = 34 nF/km G’ = 1 µS.km
Diagram berikut ini, menunjukkan metoda pengukuran impedansi karakteristik.
Gambar 2.
1. Dengan saluran yang berujung terbuka, pengukuran tegangan dan arus tak langsung dibuat untuk menentukan seluruh nilai konduktansi (G) dan seluruh nilai kapasitansi (Xc).
resistansi saluran berujung terbuka
Gambar 3. 2. Dengan keluaran terhubung singkat (gb. 3) resistansi total dari seluruh resistor (R) dan induktansi koil (XL) yang terhubung seca ra seri diukur.
resistansi hubungan singkat.
Impedansi karakteristik dihitung dari nilai-nilai yang diperoleh untuk Ro dan Rsh, untuk setiap frekuensi yakni :
√ Dalam latihan ini, digunakan sebuah model saluran transmisi, yang mempunyai rangkaian ekivalen sebagai berikut :
Gambar 4. Simulasi dari nilai-nilai konduktansi, telah dihilangkan.
5. Percobaan
5.1. Membuat sebuah rangkaian seperti ditunjukkan dalam diagram 2.1. Mengatur osiloskop pada masukan diferensial. Memasangkan probe tes 10:1 dengan hati-hati. Catatan : Menggunakan defleksi yang sama untuk kedua kanal Y.
Ug = 4 Vpp
1,42 Vrms 5,25 dB, (mengusahakan agar nilai-nilai ini
konstan selama percobaan ; mengukur dengan sebuah mV meter atau dB meter). Pada frekuensi yang telah ditentukan, melengkapi pengukuran yang diperlukan untuk tabel 1. Ue adalah tegangan masukan saluran yang harus diukur (pengukuran diferensial), UR adalah tegangan jatuh pada resistor 300 ohm, yang digunakan untuk mengukur arus masukan secara tidak langsung, Ie.
Dari nilai tegangan terukur, menghitung nilai-nilai Ro dan Rsh
; dimana
, kemudian
. 300 ohm
Dari nilai-nilai Ro dan Rsh, menghitung impedansi ka rakteristik :
√ 5.2. Mentransfer nilai-nilai impedansi karakteristik (Z) dalam grafik pada lembar kerja 2. 5.3. Membuat rangkaian seperti dalam diagram 2.2 Menentukan impedansi karakteristik untuk frekuensi seperti tercantum dalam
tabel
2,
mengikuti
metoda
yang
digunakan
dalam
5.1.
Membandingkan nilai-nilai yang diperoleh dengan nilai-nilai dalam grafik. 5.4. Memeriksa hasil yang diperoleh 5.5. Menghitung resistansi terminating optimum untuk frekuensi medium transmisi, 800 Hz.
6. Data Hasil Percobaan
(lembar kerja 1) Untuk 5.1. Tabel 1
Pengukuran pada suatu saluran untuk menentukan impedansi karakteristik. Panjang saluran = 0,85 km; diameter = 0,9 mm. Ujung Terbuka f [Hz] 100 200 300 400 500 600 800 1000 2000 3000 4000 5000 6000 8000 10000
Ue[Vpp]
UR [Vpp]
Hubung Singkat Ro[Ω] Ue[Vpp]
UR [Vpp]
Rsh[Ω]
Z[Ω]
(lembar kerja 2)
Impedansi karakteristik sebagai suatu fungsi frekuensi panjang saluran = 0,85 km ; diameter = 0,9 mm
(lembar kerja 3) Untuk 5.3 Tabel 2
Pengukuran-pengukuran pada saluran untuk menetukan impedansi karakteristik. Ujung Terbuka f [Hz]
Hubung Singkat
Ue[Vpp]
UR [Vpp]
Ro[Ω] Ue[Vpp]
UR [Vpp]
Rsh[Ω]
Z[Ω]
200
-
-
-
-
-
-
-
300
-
-
-
-
-
-
-
500
-
-
-
-
-
-
-
600
-
-
-
-
-
-
-
1000
-
-
-
-
-
-
-
2000
-
-
-
-
-
-
-
4000
-
-
-
-
-
-
-
5000
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
100
400
800
3000
6000 8000 10000
7. Analisa dan Pembahasan
Pada percobaan ini yaitu percobaan menentukan impedansi karakteristik saluran dua kawat dimana pada percobaan ini menggunakan rangkaian seperti Gambar 2.1 dengan nilai R konstan (300Ω) dan output atau nilai dari Ue dan UR didapat dari Osiloskop. Pada saat rangkaian ujung terbuka ( open ended circuit ) nilai Ie ini sangat tergantung pada nilai U R ,semakin besar nilai UR maka semakin besar pula nilai Ie seperti yang tergambar dalam rumus berikut :
,
Dan saat nilai frekuensi semakin besar nilai Ue dan UR semakin kecil,sehinggan nilai Ro semakin kecil karena nilai Ro tergantung pada nilai Ue,seperti dijelaskan dalam rumus berikut :
.
Dan untuk rangkaian yang terhubung singkat nilai UR yang didapat semakin besar seiring dengan nilai frekuensi yang semakin besar pula,sedangkan nilai Z yang merupakan impedansi karakteristik didapat semakin kecil Perbedaan untuk rangkaian yang terhubung dengan ujung terbuka dan rangkaian yang terhubung singkat yaitu bila suatu rangkaian dengan ujung terbuka, yang dihasilkan adalah nilai resistansi Ro,sedangkan apabila rangkaian terhubung singkat maka didapat nilai Rsh dan impedansi Z. Dan untuk nilai impedansi Z didapat pula pada rangkaian dengan ujung terbuka dari nilai Ro nya , dimana nilai impedansi Z didapat dari hasil akar dari perkalian nilai Ro saat rangkaian ujung terbuka dan Rsh saat rangkaian terhubung singkat .
Kesimpulan Jadi pada percobaan ini dapat disimpulkan bahwa nilai karakteristik saluran dua kawat ini didapat dari hasil pengukuran arus input dan tegnaga
