KOMPONEN PASIF GELOMBANG MIKRO A. Directional coupler
Directional coupler adalah sebuah komponen yang digunakan untuk mengukur pantulan, dan mempunyai kemampuan untuk mengarahkan sinyal. Directional coupler sering digunakan untuk pengukuran pada frekuensi radio. Tetapi, bisa juga digunakan untuk pengukuran pada frekuensi-frekuensi rendah. Directional coupler memiliki beberapa kemampuan, diantaranya : Mengarahkan Sinyal Mengkopling Sinyal Berikut simbol Directional Coupler 4 kutub
Sinyal dari sumber, masuk ke port 1 lalu diteruskan ke port 2. Apabila di port 2 tidakterjadi apa-apa, maka sinyal akan di couple oleh port 4. Bila terjadi akibat port 2 dishort circuit atau di open circuit atau miss-match impedance maka akan ada sinyalyang dipantulkan, sinyal tersebut akan di couple oleh port 3. Directional couplers yang paling sering dibangun dari dua jalur transmisi digabungkan cukup dekat sehingga energi yang melewati satu digabungkan ke yang lain. Teknik ini disukai pada frekuensi gelombang mikro dimana desain garis transmisi biasanya digunakan untuk mengimplementasikan banyak elemen rangkaian. Namun, perangkat komponen lumped juga dimungkinkan pada frekuensi rendah, seperti frekuensi audio yang ditemui di telepon. Juga pada frekuensi gelombang mikro, terutama pita yang lebih tinggi, desain waveguide dapat digunakan. Banyak dari skrup Waveguide ini sesuai dengan salah satu desain garis transmisi yang melakukan, namun ada juga tipe yang unik untuk Waveguide. B. Attenuator Attenuator
adalah suatu rangkaian elektronika yang berfungsi sebagai pelemah atau penurun level sinyal listrik dari suatu output rangkaian. Disamping sebagai pelemah sinyal, attenuator juga dapat digunakan sebagai penyesuai ( matching ) impedansi. Sebagai rangkaian penyesuai impedansi, diharapkan kedua tipe ini dapat selalu mengikuti perubahan-perubahan besarnya impedansi keluaran ( out put) .
Karena attenuator selalu melemahkan/menurunkan sinyal, maka harga A selalu kurang dari satu. Biasanya dalam attenuasi digunakan kebalikan dari A, yang dinotasikan dengan a.
dengan Dimana : a : pelemahan sinyal A : Penguatan sinyal Vout : Tegangan output rangkaian Vin : Tegangan input rangkaian
Karakteristik Resistansi Attenuator Karakteristik dasar penyesuaian impedansi oleh sebuah attenuator yaitu keadaan yang menunjukkan bahwa harga hambatan masukkan (Rin) sama dengan harga hambatan beban (RL). Attenuator Dalam Keadaan “Match”
Besarnya karakteristik resistansi (Ro) dari suatu adalah :
attenuator
Dimana : Rins : resistansi input pada saat output dihubung singkat. Rino : resistansi input pada saat output terbuka. C. Antena
Antena adalah perangkat listrik yang mengubah tenaga listrik menjadi gelombang radio, dan sebaliknya. Biasanya, digunakan dengan pemancar radio atau penerima radio. Dalam transmisi, pemancar radio memasok frekuensi radio arus listrik berosilasi ke terminal antena, dan antena memancarkan energi dari arus gelombang elektromagnetik (gelombang radio). Dalam
penerimaan, antena memotong beberapa kekuatan gelombang elektromagnetik untuk menghasilkan tegangan kecil di terminal. Tegangan ini diterapkan ke penerima yang akan diperkuat. Fungsi Antena
Antena adalah komponen penting dari semua jenis peralatan yang memanfaatkan radio. Ini termasuk: siaran radio, siaran televisi, radio dua arah, penerima komunikasi, radar, ponsel, dan komunikasi satelit; serta perangkat lain seperti pembuka pintu garasi, mikrofon nirkabel, bluetooth perangkat diaktifkan, jaringan komputer nirkabel, monitor bayi, dan tag RFID pada barang dagangan. Antena juga dapat mencakup unsur-unsur reflektif atau direktif atau permukaan tidak terhubung ke pemancar atau penerima, seperti elemen parasit, reflektor parabola, atau tanduk. Ini berfungsi untuk mengarahkan gelombang radio menjadi sinar atau pola radiasi lainnya yang diinginkan. Antena dapat dirancang untuk mengirim atau menerima gelombang radio ke segala arah sama (antena omnidirectional), atau mengirimkan mereka dalam balok dalam arah tertentu dan menerima dari yang satu arah saja (gain directional atau tinggi antena). Cara Kerja Antena
Pada umumnya Antena terdiri dari elemen atau susunan bahan logam yang terhubung dengan saluran Transmisi dari pemancar maupun penerima yang berkaitan dengan gelombang elektromagnetik. Untuk membahas lebih lanjut mengenai cara kerjanya, kita mengambil sebuah contoh pada sebuah Stasiun Pemancar Radio yang ingin memancarkan programnya, pertama kali stasiun pemancar tersebut harus merekam musik atau menangkap suara si pembicara melalui Mikropon yang dapat mengubah suara menjadi sinyal listrik. Sinyal listrik tersebut akan masuk ke rangkaian pemancar untuk dimodulasi dan diperkuat sinyal RFnya.
Dari Rangkaian Pemancar Radio tersebut, sinyal listrik akan mengalir ke sepanjang kabel transmisi antena hingga mencapai Antenanya. Elektron yang terdapat dalam sinyal listrik tersebut bergerak naik dan turun (bolak-balik) sehingga menciptakan radiasi elektromagnetik dalam bentuk gelombang radio. Gelombang yang menyertakan program radio tersebut kemudian akan dipancarkan dan melakukan perjalanan secepat kecepatan cahaya. Pada saat ada orang mengaktifkan radionya sesuai dengan frekuensi pemancar di jarak beberapa kilometer kemudian, gelombang radio yang dikirimkan tersebut akan mengalir melalui Antena dan menyebabkan elektron bergerak naik dan turun (bolak-balik) pada Antena yang bersangkutan sehingga menimbulkan energi listrik. Energi listrik ini kemudian diteruskan ke rangkaian penerima radio sehingga kita dapat mendengarkan berbagai program dari Stasiun Radio. Karakteristik dan Parameter Kinerja Antena
Empat Karakteristik atau Parameter diantaranya adalah sebagai berikut :
Kinerja
Antena
tersebut
1. Pola Radiasi Antena ( Radiation Pattern )
Pola Radiasi atau Radiation Pattern adalah penggambaran radiasi yang berkaitan dengan kekuatan gelombang radio yang dipancarkan oleh antenna ataupun tingkat penerimaan sinyal yang diterima oleh antenna pada sudut yang berbeda. Pada umumnya Pola Radiasi ini digambarkan dalam bentuk plot 3 dimensi. Pola radiasi antenna 3 dimensi ini dibentuk oleh dua pola radiasi yaitu pola elevasi dan pola azimuth. Bentuk pola radiasi adalah Pola Omnidirectional pattern yaitu pola radiasi yang serba sama dalam satu bidang radiasi dan Pola Drective yang membentuk bola berkas yang sempit dengan radiasi yang tinggi. 2. Keterarahan ( Directivity )
Keterarahan atau Directivity adalah perbandingan antara dentisitas daya antenna pada jarak sebuah titik tertentu relatif terhadap sebuah radiator isotropis. Yang dimaksud dengan Radiator Isotropis adalah pemancaran radiasi Antena secara seragam ke semua arah. 3. Gain
Gain atau sering juga disebut dengan Directivity Gain adalah sebuah parameter Antena yang mengukur kemampuan antena dalam mengarahkan radiasi sinyalnya atau penerimaan sinyal dari arah
tertentu. efisiensi decibel.
Dengan kata lain, Gain digunakan untuk mengukur sebuah Antena. Gain diukur dalam bentuk satuan
3. Polarisasi (Polarization)
Polarisasi atau Polarization dapat diartikan sebagai arah rambat dari medan listrik atau penyebaran vektor medan listrik. Polarisasi Antena yang dimaksud disini adalah orientasi medan listrik dari gelombang radio yang berhubungan dengan permukaan bumi dan kecocokan struktur fisik antena dengan orientasinya. Mengenali Polarisasi bermanfaat untuk mendapatkan efisiensi maksimum pada transmisi sinyal. D. Nonreciprocal Devices Diferensial phase shifter Sebuah elemen pemancar mempunyai fase yang berbeda antara dua arah dari propagasi yaitu
θ
radian.
Simbolnya
ditampilkan pada gambar 6.13(a). directional phase shifter. Gyrator
Yang mana dikenal sebagai kasus khusus dari diferensial phase directional phase shifter sama dengan ditampilkan pada gambar 6.13(b)
shifter Π
radian.
yang
mana
Simbolnya
Isolator peralatan yang mengizinkan daya mengalir hanya pada satu arah, dinamakan isolator karena ia dapat memisahkan port input dari refleksi port yang lainnya. Kinerja ini tergantung pada penyerapan daya pada arah tanpa transmisi. Pada prakteknya peralatan memancarkan sebagian kecil saja pada arah balik. Simbol listrik untuk isolator ditampilkan pada gambar 6.13(c) Circulator Sebuah peralatan yang berfungsi sebagai komutator daya. Simbol listrik untuk 4 port circulator digambarkan pada gambar 6.13(d). Merujuk pada ini, daya masuk pada port 1 hanya akan dipancarkan pada port 2; daya yang masuk pada port 2 hanya akan dipancarkan pada port 3; daya yang masuk pada port 3 hanya akan dipancarkan hanya pada port 4; daya yang masuk pada port4 hanya akan dipancarkan pada port 1. Perputaran ini tidak hanya terbatas pada peralatan circulator 4-port. Circulator 3-port juga menggunakannya dan gambar 6.13(e) menampilkan bagaimana 2 buah circulator 4 port mungkin saja dikmbinasikan untuk menghasilkan circulator 6port.
Gambar 6.13 simbol listrik untuk (a) Differential phase shifter (b) gyrator (c) isolator dan (d) circulator 4 port (e) menampilkan bagaimana circulator 4-port dapat direalisasikan dari 2 buah circulator 4-port
Gambar 6.14 S-Band phase shifter koaksial
E. Frekuensi Meter
Frekuensi gelombang mikro diukur dengan frekuensi meter dimana Frekuensi meter adalah meter yang digunakan untuk mengukur banyaknya pengulangan gerakan periodik perdetik. Gerakan periodik seperti detak jantung, ayunan bandul jam. Ada dua jenis frekuensi meter analog dan digital. Frekuensi meter analog merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur besaran frekuensi dan yang berkaitan dengan frekuensi. Terdapat beberapa jenis frekuensimeter analog diantaranya jenis batang atau lidah getar, alat ukur ratio dan besi putar. Frekuensi meter terdiri dari suatu rongga ( cavity ) yaitu rongga resonator. Apabila ukuran rongga bersesuaian dengan pola gelombang mikro TEmnp atau TMmnp, akan terjadi resonansi atau pengurangan tenaga yang minimum di dalam rongga. Apabila di dalam rongga tersebut dipasang detektor, akan dihasilkan keluaran minimum. Bila frekuensi gelombang mikro tetap, dengan
mengubah ukuran rongga, dapat diketahui kapan terjadi resonansi sesuai dengan frekuensi yang masuk. Perubahan ini biasanya pada panjang rongga dengan perubahan dalam mili atau mikron. Sebelum rongga tersebut digunakan untuk mengukur frekuensi, terlebih dulu ditera, yaitudengan frekuensi yang sudah diketahui. Dengan peneraan ini, dapat langsung dibaca frekuensinya pada skala. Ada 3 jenis rongga untuk frekuensi meter yang biasa digunakan, a. Tipe transmisi, b. Tipe reaksi dan c. Tipe absorpsi. Perbedaannya adalah pada cara mengukur perubahan daya untuk keluaran. Apabila panjang , h = p terjadi resonansi p =1,2,... . Sinyal keluaran dapat ditampilkan pada osiloskop. Pada tipe transmisi diukur daya gelombang mikro yang dilewatkan. Sinyal akan maximum sewaktu terjadi resonansi. Pada osiloskop akan tampak titik maximum. Pada tipe reaksi, daya yang diukur adalah dalam rongga. Pada keadaan resonansi daya yang terserap minimum, pada osiloskop akan tampak titik minimum. Untuk tipe absorpsi, bentuk sinyal keluarannya serupa dengan tipe transmisi, karena daya yang diukur adalah pada input.
KOMPONEN AKTIF GELOMBANG MIKRO A. SWR meter ( Standing Wave Ratio )
SWR adalah singkatan dari Standing Wave Ratio , kadangkadang disebut dengan nama VSWR (Voltage Standing Wave Ratio). Bila impedansi pada kabel koaksial tidak sesuai dengan transceiver maka akan timbul daya refleksi (reflected power) pada kabel yang berinterferensi dengan daya maju (forward power). Interferensi ini menghasilkan gelombang berdiri (standing wave) yang besarnya tergantung pada besarnya daya refleksi. Gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh sebuah transmitter RF yang dilalukan sebuah transmisi line misal cable coaxial, Feeder, dll tidak lagi memiliki bentuk sebagai sinyal sinusoidal yang sempurna, namun mirip dengan sinyal sinusoidal yang telah disearahkan oleh sebuah diode rectifier,
dimana porsi negatif dari sinyal sinusoidal dibalik menjadi positif semua, makanya kesan pertama yang bisa dilihat oleh para researcher saat itu adalah berdiri atau "Standing Wav". Sifat dari gelombang elektromagnetik ini adalah dapat terpantul (reflected) bila menemui impedansi yang tidak sama (matched) dengan impedansi saluran transmisi yang dilaluinya. Sesuai dengan kaidah "Setengah Daya Maksimum", dimana daya di beban akan maksimum pada saat impedansinya sesuai dengan impedansi saluran transmisi! atau dengan kata lain, tidak ada gelombang terpantul yang kembali ke saluran transmisi, yang mengakibatkan transceiver menjadi saturasi atau efeknya transistor final akan "jebol". Pada kondisi impedansi antenna dan impedansi saluran transmisi tidak sesuai (matched), biasanya ditunjukkan dengan VSWR >1, maka beberapa efek berikut akan dirasakan adalah Daya RF yang sampai di antenna tidak optimum, sehingga pancaran tidak akan jauh optimum. Bercampurnya gelombang maju (Forward) dan gelombang pantul (reflected) kemungkinan akan mempengaruhi kualitas suara pancaran, mungkin saja terdengar parau atau tidak bulat. Nilai VSWR yang terlalu tinggi (VSWR >2), akan membuat RF Linear amplifier mengalami saturasi, yang biasanya terasa "over heating" dan bila dibiarkan terus-terusan akan membuat rusak komponen di Final. B. Generator Gelombang Mikro
Pada pembangkitan gelombang radio, biasa digunakan sistem osilator rangkaian R C-L. Dengan sistem ini frekuensi optimum yang dapat diperoleh mencapai ratusan MHz, dengan kestabilan yang makin berkurang. Frekuensi gelombang mikro masih di atas lagi yaitu berjangkau GHz. (109 Hz). Untuk memperoleh frekuensi daerah tersebut digunakan sistem osilasi gerakan electron dalam ruang vakum. Untuk ini diperlukan elektroda positip dan negatip untuk mempercepat dan memperlambat gerakan electron sehingga terjadi osilasi dan dipancarkan gelombang mikro. Berikut dibicarakan sistem pembangkit gelombang mikro yang umum digunakan, mulai yang sederhana yaitu: klystron, magnetron, maser dan TWTA.
C. Power meter
Power meter adalah suatu alat ukur yang bisa mengukur besaran-besaran listrik secara terintegrasi dari beberapa komponen alat ukur menjadi satu kesatuan yang terangkai dalam suatu alat ukur. Dengan kata lain dalam satu alat sudah dapat digunakan untuk mengukur berbagai macam jenis besaran listrik
antara lain arus, tegangan, daya, faktor daya, frekuensi bahkan Total Harmonik Distorsion secara real time monitoring.
DAFTAR PUSTAKA
https://www.researchgate.net/publication/301901177_Fabrikasi_D an_Karakterisasi_Directional_Coupler_Sebagai_Devais_Pembagi_Da ya https://www.scribd.com/doc/135109221/Pengukuran-KarakteristikDirectional-Coupler http://elektronika-dasar.web.id/attenuator/ http://teknikelektronika.com/pengertian-antena-parameterkarakteristiknya/ Gelombang Mikro Oleh: Dr. Mitrayana, M.Si., E-mail:
[email protected] http://alat2ukur.blogspot.co.id/2015/11/swr-meter-standingwave-ratio.html https://tridinamika.tumblr.com/post/79224382384/fungsi-powermeter
