2721_simulator Sal Trans

Dan seterusnya

VII. Analisa Data Merupakan Bagian dari analisa Data, jawablah pertanyaan berikut ini; Percobaan Standing Waves (gelombang berdiri) dan pantulan sebagian 1. Berapakah nilai koefisien pantulan dari pengamatan saudara terhadap pantulan pulsa? 2. Apakah saudara setuju koefisien pantulan dengan nilai perhitungan berdasarkan persamaan berikut, berikan beberapa contoh?

(b0) (0)

3. Bagaimana menjelaskan amplitudo maksimum dalam hal koefisien pantulan yang didapat sebelumnya? 4. Jika fasa diatur pertama untuk memberikan Standing Wave yang sama dengan terminasi 200R dan kemudian dengan terminasi 1k8, bagaimanakah mengatur agar kedua fasa berbeda? Percobaan Sifat dari saluran

 2

5. Semua sketsa atau gambar anda harus menunjukkan fitur umum mengenai posisi tegangan maksimum. Apa itu? 6. Untuk setiap frekuensi resonansi, catat jumlah dari panjang gelombang pada saluran. Apakah kondisi ini dapat diterapkan pada semua kasus? 7. Apakah statemen umum yang dapat anda buat tentang bentuk dari tegangan gelombang pada kasus ini? 8. Apakah pernyataan umum yang dapat saudara berikan tentang frekuensi resonansi pada kasus ini? Percobaan Saluran dengan terminasi kerugian tidak sama (berbeda). 9. Kenapa tidak terdapat resonansi pada 2 Hz dan 4 Hz? 10. Apakah kapasitansi dari terminator (nilai 110 uF), didasarkan pada rumus berikut; bila frekuensi resonansi didasarkan pada percobaan Impedansi Tinggi pada Saluran Sumber dan Rangkaian Terbuka pada Ujung Saluran dan Praktikum Saluran dengan Terminasi Reaktif (reaktansi kapasitif)? Buktikan? Zin = JZ0tan

2  ?

VIII. Kesimpulan Berikan kesimpulan saudara terhadap keseluruhan demonstrasi dan praktikum.

Sementara itu ke-13 kolom LED (yang menyala) menunjukkan arah perambatan sinyal. Simulator juga memiliki unit power supply terdiri dan step function generator Untuk dilakukan pengontrolan pada simulator, terdapat pemilihan waktu perambatan (line length) yaitu L (0.25 detik), 2L (0.5 detik) dan 8L (2 detik) pengontrolan lain berupa distributed attenuator yang memberikan efek redaman yang bersambung dari kondisi rugi terkecil (min) sampai rugi tertinggi (max)pada seluruh bagian saluran. Selain itu terdapat fasilitas untuk melihat sinyal secara kontinyu “run” atau pada saat tertentu “hold”.

III. Teori Dasar Perambatan Pada Saluran Transmisi Terdapat banyak cara untuk menghubungkan sebuah generator (sumber daya listrik) ke sebuah beban (perangkat yang menyerap daya) baik dari sumber dengan tegangan tinggi (frekuensi rendah) seperti pembangkit listrik, atau dari sumber dengan tegangan rendah (frekuensi tinggi) seperti mikrofon atau pemancar radio (dayanya bisa tinggi atau rendah). Akan tetapi pada setiap kasus, sepasang penghantar diperlukan untuk mengalirkan dari generator ke beba. Sepasang penghantar ini disebut saluran transmisi atau disingkat saluran. Ketika sinyal mengalir pada sbuah saluran transmisi pada salah satu ujungnya , ujung yang lain tidak segera terpengaruh. Akan tetapi sinyal menjalar. Sepanjang saluran dengan kecepatan yang terbatas, dan mencapai beban pada waktu berikutnya. Perbedaan potensial diantara penghantar berkaitan berkaitan dengan medan listrik, dan arus pada pada penghantar berkaitan berkaitan dengan medan magnet, medan-medan tersebut dapat digambarkan didalam 2 bentuk gambar 1. Medan medan-medan saling interaksi satu sama lain pada saluran dan membentuk pemandu gelombang elektromagnetik menjalar sepanjang saluran. Kecepatan maksimum setiap gelombang dapat mencapai gelombang cahaya 3x

108 m/s, pada saluran yang memiliki

bahan padat sebagai penghantar mempunyai kecepatan yang lebih rendah dari kecepatan cahaya tersebut. Jika sinyal sinusoidal melalui saluran, perbedaan fasa dari gelombang sinus akan terdistribusi pada jarak sepanjang saluran disebebkan oleh perambatan sinyal, seperti gambar 2, untuk 3 buah gelombang sesaat. Hubungan antara panjang panja ng gelombang λ yang merupakan kebalikan frekuensi F terhadap kecepatan perambatan v seperti rumus

V = f λ Dimana f dalam Hz, λ dalam meter (m), dan kecepatan propagasi v dalam m/s atau meter/detik

Gambar 1. Medan pada penghantar saluran dua kawat dan saluran koaksial Jika panjang dari sepasang pengantar jauh lebih pendek dari λ/4 untuk seluruh frekuensi, biasamya penghantar tidak perlu dipertimbangkan sebagai sebuah saluran transmisi. Jarak kritis adalah boleh jadi beberapa centimeter frekuensi antena televisi, beberapa ratus meter saluran telepo, dan beberap ratus kilo meter untuk pembangkit .

Gambar 2. Pergeseran fasa sebuah gelombang sepanjang saluran; 1) sinyal asli; 2,3) sinyal asli yang bergeser fasanya

Redaman Aliran arus pada penghantar yang mempunyai tahanan memberikan peningkatan kerugian energi (daya). Selanjutnya kerugian meningkat karena ketidaksempurnaan isolasi diantara pengantar, seperti permukaan isolator yang bocor, atau kerugian dielektrik. Pengurangan daya ini secara eksponensial : penurunannya diberikan dengan faktor per unit jarak. Sinyal dapat dikatakan teredam. Secara matematis sebuah saluran transimisi, keseluruhan sifat yang telah digambarkan (kecepatan perambatan, redaman, distorsi sinyal), dinyatakan dalam 4 sifat konstanta saluran yaitu : L

induktansi dari saluran per unit jarak (H/m)

R

resistansi dari saluran per unit jarak (Ω/m)

C

kapasitansi dari saluran per unit jarak (F/m)

D

konduktansi dari saluran per unit jarak (S/m)

Sebagai catatan bahwa unit jarak bisa berbeda-beda tergantung asumsinya, sebagai centimeter bila berkerja pada gelombang mikro, mil untuk saluran telepon dll. Untuk saluran X yang sangat pendek, saluran secara listrik akan terlihat seperi gambar 3, yang menggambarkan sebuah saluran seperti sejumlah besar potongan yang digabungkan secara bersama-sama konstanta saluran pada kenyataannya tetap untuk sebuah frekuensi tertentu, dan akan bervariasi dari satu frekuensi ke frekuensi lain.

Gambar 3. Karakteristik sebuah saluran

Terminal, Kasus Sederhana Saluran yang sangat panjang dimana sinyal tidak pernah sampai ujungnya (ujung jauh) yaitu saluran tak hingga. Hal penting adalah bagaimana menggambarkan hubungan dengan generator, bagaimana sinyal dilepaskan (memulai perambatannya pada awal saluran). Sebuah generator (sumber tegangan) yang dihubungkan ke saluran menyebabkan arus mengalir kepada saluran tersebut. Perbandingan tegangan dan arus akan melahirkan impedansi, tergantung pada nilai konstanta listrik saluran yaitu R, G, L dan C. Perbandingan ini disebut impedansi karakteristik dengan simbol

.

Misalkan sebuah saluran dengan panjang tak hingga (sinyal tidak pernah sampai ujungnya), bila saluran tersebut dipasangi sumber pada ujung awalnya (titik A) seperti gambar 4, atau bila dipasangi sumber pada potongan saluran dititk B seperti gambar 5, saluran tetap mempunyai impedansi karakteristik yang sama. Sementara itu, bila saluran diterminasi pada titik B dengan impedansi yang sama dengan impedansi saluran seperti gambar 6, maka energy dari sumber akan terserap secara sempurna, sehingga kondisi ini disebut impedansi matcing atau saluran diterminasi dengan benar.

Saluran Ujung Terbuka Jika saluran A ke B, sekarang diputus pada B, sebuah gelombang arus

Gambar 4. Generator pada ujung awal saluran yang panjang tak hingga

Gambar 5. Generator dipasang pada titik tertentu sepanjang saluran yang tak hingga

Gambar 6. Sebuah saluran diterminasi dengan impedansi yang sama dengan impedansi saluran Mengalir sepanjang saluran dari A, tiba-tiba mengikat pada B, kemudian menjadi nol. Akibatnya, seperti akan muncul gelombang yang sama dari saluran yang tak hingga menuju titik B tapi dengan arah yang berlawanan. Ini seperti sebuah gelombang yang merambat dari titik A mecapai B, kemudian dipantulkan, maka gelombang tersebut akan kembali ke A. Proses ini akan berulang sampai gelombag tersebut teredam kemudian tegangan dan arusnya menjadi nol, seperti gambar 7. Pada kondisi ini sinyal pantulkan kembali ke sumber hanya melalui saluran yang terhubung ke sumber. Pantulan yang juga terjadi jika saluran di hubung singkat pada titik B, karena gelombang yang datang dari A dan tiba di B yang tegangannya nol, maka gelombang akan kembali lagi ke A dengan arah yang berlawanan dengan sebelumnya juga dengan waktu yang berbeda. Juga pada kondisi ini sinyal dipantulkan kembali ke sumber.

Gambar 7. Kondisi tegangan dan arus pada ujung terbuka dititik B.

Saluran dihubung Singkat Ketika pantulan terjadi, tegangan dan arus pada saluran adalah jumlah dari tegangan dan arus apada gelombang datang (incident) dan gelombang pantul (reflected). Disini perlu dicatat bahwa saluran yang terbuka ujungnya, di hubung singkat ujungnya akan selalu menghasilkan pantulan, sampai diujungnya terdapat sebuah terminal yang dapat menyerap energy gelombang yang datang sepanjang saluran.

Gelombang Berdiri (Standing waves) Jika dua gelombang sinyal seperti gelombang sinus, dari frekuensi yang sama menjalar pada arah yang berbeda pada sebuah saluran, sinyal tersebut pada satu titik memiliki fasa yang berkebalikan satu terhadap yang lainnya. Hasil ini tampak seperti sinyal/gelombang berdiam diri, maka disebut gelombang berdiri (standing waves), diilustrasikan seperti gambar 8a. Ini menunjukkan bagaimana gelombang berdiri dibangkitkan oleh pantulan pada sebuah saluran yang ujunganya terbuka. Garis penuh

menunjukkan gelombang datang (dari kiri ke kanan),

smemtara itu garis titik-titik..... merupakan gambar bayangan dari gelombang dan merepresenta-

Gambar 8a. ilustrasi dari gelombang berdiri terhadap berbagai macam waktu

Gambar 8b. Keseluruhan garis putus-putus yang di tumpangkan satu sama lain

Gambar 9. Menunjukkan berbagai macam arus dan tegangan ukuran saluran tertentu dengan koefisien pantulan tegangan. sikan gelombang pantul dari saluran terbuka. sementara itu, garis putus-putus -----menunjukkan hasil dari penjumlahan kedua gelombang. Perhatikan bahwa garis putus-putus melewati pada titik nol pada posisi yang sama sepanjang saluran. Gambar 8b menunjukkan seluruh garis putus-putus yang ditumpangkan pada satu sama lain. Adapun gambar 9 menunjukkan rangkuman dari perilaku/sifat dari saluran tanpa rugi. Sebuah gelombang yang merambat pada saluran yang memiliki impedansi karakteristiik



dan datang pada terminasi dengan impedansi Z b memberikan peningkatan terhadap amplitudonya sehingga gelombang asli yang mencapai terminal dikalikan oleh koefiseien pantulan. Oleh karena itu, koefisien pantulan untuk tegangan gelombang adalah

Y=

(−) ( +)

Sementara itu, pada sebuah saluran yang tidak diterminasi dengan benar atau terminasi tidak sama dengan impedansi saluran (misalkan rangkaian terbuka, dihubung singkat, impedansi lebih tinggi atau lebih rendah), akan menyebabkan sinyal dipantulkan kembali kesumber, kemudian dikirim lagi ke terminasi, dipantulkan lagi ke sumber, sehingga gelombang tersebut sedikit demi sedikit amplitudonya berkurang sampai tegangannya 0. Kejadian ini disebut dengan resonansi. Semakin lama gelombang beresonansi, menunjukkan semakin sedikit gelombang terserap oleh terminasi maupun rugi pada saluran. Pada kasus terminasi dengan nilai resonansi yang lama, biasanya saat dihubung singkat atau rangkaian terbuka, jika berkaitan dengan konstanta saluran menimbulkan efek induktif dan efek kapasitif, maka dapat dicari nilai induktansi dan nilai kapasistansi yang menyebabkan saluran di terminasi seperti impedansi karakteristiknya. Pada kondisi ini juga saluran seperti “tanpa rugi”. Jika saluran tanpa rugi dengan panjang l , mempunyai kecepatan rambatan v dan impedansi karakteristik Z0, dihubung singkat pada ujung jauh (katakanlah titik B), bekerja pada frekuensi  f, maka impedansinya,

ᴨ   )

Zin=jZ0tan(

IV. Peralatan dan Bahan Daftar alat: 1. Transmission Line Demonstrator TLD511

1 buah

2. Function Generator, Sinus dan Pulsa, 0,5-3Hz,

2 buah

HP 33125A atau GFG-8219A 3. Osiloskop (analog atau digital), Osiloskop X-Y,

1 buah

Kopling DC.

Daftar Bahan: 1. Link

2 buah

2. Terminator 600 Ω (600GR)

2 buah

3. Terminator 200 Ω (200R)

2 buah

4. Terminator 1K8

1 buah

5. Terminator 10K

1 buah

6. Terminator 50 Ω (50R)

1 buah

7. Terminator 110 uF

1 buah

8. Konektor BNC T (cabang T)

1 buah

9. Kabel BNC to BNC

1 buah

10. Kabel BNC to Banana

2 buah

11. Kabel Power

3 buah

V. Langkah-Langkah Percobaan 5.1. Demonstrator A.

Perambatan pada sebuah saluran transmisi (Waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan bagian ini adalah 25-30 menit) 1.Aturlah Transmission Line Demonstrator TDL511 (selanjutnya hanya disebut TDL511 atau Demonstrator saja) sebagai berikut : Hold/Run pada ‘run’, Line Length pada ‘8L’, Distributed Attenuation pada ‘min’. 2.Hubungkan rangkaian seperti gambar 10.1, dimana function generator belum dihubungkan ke bagian A TLD511.

Gambar 10.1. Diagram Pengukuran Perambatan Sinyal 3.Tekanlah saklar ‘step input ke A’ sampai menyala 2 kolom display LED, kemudian lepaskan, amati bentuk pola dan arah gerakan sinyal pada panel demonstrator.

Catatan: 

Panel terdiri dari 13 kolom LED, tiap kolom terdapat 10 LED terdiri dari 5 LED atau menunjukkan kuat sinyal positif dan 5 LED dibawah menunjukkan kuat sinyal negative, garis tengah (diantara 5 LED atas atau dan 5 LED bawah) menunjukkan nilai nol tegangan (Ground)



Bila saudara menekankan Step Input ke A, maka gerakan sinyal (nyala LED) dari A ke B dinamakan sinyal datang, dan sebaliknya dari B ke A disebut sinyal pantulan. Bila step input ditekan ke B, maka gerakan sinyal dari B ke A disebut sinyal datang dan sebaliknya dari A ke B disebut sinyal pantulan.



Saudara harus mengamati sampai benar-benar nyala LED hilang semua

4.Catatlah bentuk pola dan arah gerakan pulse atau sinyal tersebut 5.Ubahlah Line Length pada posisi ‘2L’. Ulangi langkah  3 , lalu catat perbedaan saudara amati 6.Coba juga Line Length pada posisi ‘L’. Ulangi langkah 3, lalu catat perbedaan saudara amati 7.Sekarang cobalah saklar hold/run pada posisi ‘hold’, dan amati gerakan sinyal pada panel.berikan catatan saudara tentang hal ini.

8.Aturlah distributed attenuation (DA) pada posisi tengah, amatilah dan catat perubahan yang saudara lihat. Setelah itu catat juga perubahan setelah saklar DA pada posisi maksimum. 9.Atur kembali demostrator seperti langkah 1. Lalu tekanlah ‘step input ke A’. 10.

Set frekuensi pada function generator (atau generator) 0,75 Hz (±750 mHz),

tegangan awalnya 0 Volt, gelombang pulsa. Kemudian hunungkan ke saluran A demonstrator 11.

Naikkan tegangan generator sampai indikator setiap kolom LED nyala penuh (LED

yang paling tinggi menyala). Kemudian ubalah hold/run ke ‘hold’. Jelaskan perubahan yang saudara lihat! 12.

Ubah kembali hold /run ke ‘run’. Kemudian aturlah perlahan-lahan frekuensi

generator sampai 2 atau 3 Hz, catatlah perubahan yang saudara amati. 13.

Sekarang ubahlah sinyal masukan menjadi gelombang sinus, ubalah line length pada

posisi ‘2L’. Kemudian ulangi langkah 10 sampai 12

Pertanyaan (harus dijawab saat ini juga) 1.Apa fungsi Line Length? Kemudian dalam hal perambatan sinyal berhubungan dengan apa? Buktikan? 2.Apakah sama perubahan rambat sinyal ketika menaikkan frekuensi dari 0.75 Hz sampai 2 Hz? Bukatikan hubungannya?

B. Redaman Sinyal . (Dapat diselesaikan dengan waktu 15 -25 menit) 1.Aturlah TDL511 seperti berikut: Hold/run pada posisi ‘run’ Line length pada posisi ‘2L’ Distributed attenuation (DA) pada posisi ‘min’ 2.Hubungkan peralatan seperti gambar 10.2.

Gambar 10.2. Setup Pengukuran Redaman 3.Set frekuensi generator 2Hz, gelombang sinus, tegangan keluaran 0 Volt atau minimum

Redaman dari Gelombang sinus 4.Naikkan perlahan-lahan tegangan keluaran generator sampai LED paling tinggi nyala. Pastikan bahwa seluruh kolom mempunyai jumlah LED m enyala sama 5.Sekarang putarlah DA kearah ‘max’ (maksimum). Pastikan bahwa sinyal mengalami redaman

6.Catatlah step range DA pada saat 4 LED nyala sampai 2 LED saja dan juga jarak range DA saat 2 LED menjadi LED menyala. 7.Menurut saudra berbentuk apakah karakter redaman seperti diamati pada langkah 6.

Redaman Distorsi 8.Aturlah kembali tegangan generator sampai hanya ada 4 LED yang menyala. Kemudian turunkan frekuensi pelan-pelan sampai terlihat hanya 2 LED menyala. Catatlah hasil pengamatan saudara.

Dispersi/Penyebaran Pulsa 9.

Cabutlah generator, set line length ke ‘8L’. Atur DA pada posisi tengah

10. Operasikan ‘step input ke A’ sampai menyala 2 kolom display. Kemudian perhatikan bahwa level pulsa berkurang semakin jauh menjalar ke depan. Dan pulsa juga seperti memiliki ekor. 11.

Ulangi langkah 10 dengan bermacam-macam nilai (posisi) DA. Uraikanlah kejadian yang saudara amati.

12.

Sekarang pindahkan terminator 600R ke ujung saluran A. Operasikan ‘step input ke B’. Pindahkan keluaran generator pada masukan saluran B. Kemudian ulangi langkah 4 sampai 10. Apakah saudara melihat gejala yang sama?

C. Terminasi, Kasus Sederhana. (membutuhkan waktu 15 -25 menit). 1. Atur TLD511 seperti berikut: Hold/run

posisi

‘run’

Line length

posisi

‘8L’

Distributed attenuation (DA) posisi ‘min’ 2. Set function generator; amplitude ke posisi nol, frekuensi ke 1,5 Hz 3. Hubungkan rangkaian seperti gambar 10.3. akan tetapi generator diputus.

Gambar 10.3. Setup pengukuran terminasi sederhana

Pantulan karena kesalahan terminasi 4. Tekanlah saklar ‘step input ke A’ sampai kolom kedua menyala. Catatlah proses penjalaran pulsa dari ujung saluran A sampai ke ujung saluran B atau pantulannya. Apakah pulsa terserap oleh terminasi yang benar? 5. Cabutlah terminator 600R dari saluran B, kemudian lakukan langkah 4. Jelaskan perbedaan perambatan sinyal sekarang dibandingkan langkah 4. 6. Pasanglah Terminal Link (pada posisi 600R sebelumnya). Kemudian ulangi langkah 4. Bandingkan apa yang saudara amati?

Superposisi dari gelombang yang datang dari depan dan gelombang yang datang dari belakang (datang dari kedua ujung saluran) 7. Pasang kembali 600R keterminal B. kemudian tekan saklar ‘step input ke A’, kemud ian pada saat pulsa sedang merambat dari saluran A ke B, tekanlah ‘step input ke B’. lalu amati pada saat kedua sinyal bertemu. Uraikan kejadian pada saat kedua sinyal tersebut bertemu?

Superposisi dari gelombang datang dan gelombang pantul 8. Sekarang tekanlah saklar ‘step input ke A’ dan tahanlah sampai sinyal mencapai B, kemudian lepas saklar ketika terminator tercabut dari saluran. Disusul kemudian tekan kembali saklar ‘step input ke A’, pertahankan sampai sinyal kembali ke titik A. apakah terjadi penjumla han amplitudo sinyal, jelaskan sesuai dengan yang saudara amati? 9. Ulangi langkah 8. Jika saluran B diterminasi dengan ,hubungan pendek/link’.

Pengamatan Gelombang Berdiri 10. Kembali ke langkah 3 tetapi generator dihubungkan ke saluran A. Ubahlah line length ke ‘2L’. Pasang kembali terminator 600R pada B. naikkan tegangan function generator sampai sinyal yang merambat memiliki amplitudo setengah dari skala penuh (hanya sampai 3 LED menyala). 11. Cabutlah terminator dari B. amati gelombang berdiri. Variasikan frekuensi dari 0,5 sampai 2 Hz, amati perubahan dalam panjang gelombang, dan tegangan selalu maksimum pada terminal B. jelaskan apa yang saudara saksikan? 12. Atur kembali frekuensi pada 1,5 Hz, kemudian pasang link/hubung singkat pada terminal B. amati bahwa nilai maksimum dan minimum sinyal berlawanan (saling bertukar tempat).

Tugas: (lakukan praktikum secara mandiri) D. Gelombang berdiri dan Pantulan Tertentu/sebagian. (waktu praktikum 25-30 menit) Percobaan pantulan sebuah pulsa 1. Hubungkan rangkaian seperti gambar 11.1. kedua saluran diterminasi secara benar dengan 600R, kemudian aturlah TLD511 sebagai berikut: Hold/run

pada posisi

‘run’

Line length

pada posisi

‘8L’

Distributed attenuation pada posisi

‘min’

Gambar 11.1. Bentuk rangkaian saluran pengukuran pantulan pulsa 2. Tekan saklar ‘step input ke A’ sampai cukup menyala dua kolom display, kemudian lepas. Amati dan catat besar dan arah perambatan sinyal, jelaskan juga apakah terjadi pantulan sinyal. 3. Gantilah 600R terminator B dengan 200R kemudian amati dan catat isyarat dan amplitudo dari pulsa pantulan. 4. Lakukan langkah 3 dengan terminator 1k8

Praktikum Standing Wave karena ketidaksesuaian impedansi 5. Cabutlah terminal A, kemudian hubungkan dengan generator, dua link (satu pada link A, satu lagi pada link B), sebuah terminator 600R pada saluran B, seperti gambar 11.2.

Gambar 11.2. diagram pengukuran standing wave 6. Pada kontrol TLD511 posisikan ke ‘L’, ‘run’, dan ‘min’. 7. Pada generator atur frekuensi 2-2,5 Hz, aturlah amplitudo sampai menyala 2 display atas dan 2 display bawah pada setiap kolomnya. 8. Lepaslah terminator 600R, amati dan jelaskan bentuk standing wave yang muncul. 9. Pasanglah terminator 1k8 pada posisi terminator 600R, amati dan catatlah bentuk standing wave, apakah membesar atau mengecil? Bandingkan dengan hasil percobaan sebuah pulsa sebelumnya.

Praktikum Standing Wave sebagai penjumlahan Gelombang Datang dan Gelombang Pantul 10. Ambillah terminator dari saluran, hubungkan generator 1 ke terminal A dan generator 2 ke terminal B dari saluran, seperti gambar 11.3.

Gambar 11.3. Pengukuran Standing Wave karena sinyal datang dan sinyal pantul Catatan: jika generator memiliki impedansi yang sama dengan 600R, maka sinyal yang dikirim dari salah satu generator tidak akan dipantulkan kembali. Untuk membuktikan ini, saudara dapat membuat salah satu generator (G2) tegangannya nol, dan yang lain G1 tegangannya sampai sinyal dapat merambat pada saluran. 11. Aturlah kira-kira amplitudo G1 = 4 Vpp, G2 = 2 Vpp. Aturlah fasa dari salah satu generator menggunakan kontrol PHASE. Amati dan catatlah tampilan display. Catatan: jika kedua saluran diterminasi sama (impedansi internal generator), maka seperti ada 2 Vpp sinyal merambat dari A ke B, dan 1 Vpp sinyal merambat dari B ke A.

E. Sifat dari saluran

   . (waktu praktikum 50-60 menit)

Praktikum Saluran Terbuka Pada Kedua Ujungnya. 1. Hubungkan generator seperti gambar 11.4. generator pada saluran A akan melewati tahanan 10 kΩ, aturlah frekuensinya 1 Hz, dan keluarannya 8 Vpp. 2. Hidupkan TLD511, aturlah kontrol seperti berikut: Saklar hold/run Line length

pada posisi

‘run’

pada posisi

Distributed attenuation pada posisi

‘L’

‘min’

Catatan: pada kondisi ini, tetap saja sinyal yang sampai ke saluran B kelihatan kecil amplitudonya, karena pengaruh tahanan 10 kΩ yang memotong sinyal generator.

Gambar 11.4. set up pengukuran saluran terbuka kedua ujungnya 3. Sekarang turunkan frekuensi pelan-pelan sampai 0,2 Hz, amatilah dengan seksama tampilan display, kemudian uraikan pengamatan saudara. 4. Selanjutnya dengan perlahan-lahan (dengan kenaikan yang kecil), naikkan frekuensi sampai mencapai 2 Hz, kemudian amati lagi dengan seksama dan uraikan hasil pengamatan saudara. Catatan: saudara harus menunggu beberapa detik untuk melihat perubahan yang telah dilakukan menuju hasil yang diinginkan. 5. Saudara cabutlah tahanan 10 kΩ, kemudian catat perubahan pada tampilan simulator, setelah itu pasang kembali tahanan 10 kΩ tersebut dan uraikan proses peralihan amplitudo sinyal pada tampilan layar. 6. Naikkan perlahan-lahan frekuensi generator sampai 6 Hz, lakukan proses seperti langkah 5, kemudian uraikan tampilan simulator yang saudara lihat. 7. Naikkan perlahan-lahan frekuensi generator sampai 6 Hz, lakukan proses seperti langkah 5, kemudian uraikan tampilan simulator yang saudara lihat.

Praktikum Saluran dengan ujung Dihubung singkat. 8. Aturlah rangkaian seperti gambar 11.5. gunakan terminasi 50R (terminasi tidak sesuai) pada saluran A dan saluran dihubung singkat pada saluran B. 9. Atur tegangan generaAtur tegangan generator 2,5 Vpp dan frekuensi generator 0,5 Hz, 1 Hz, 1,5 Hz, 2 Hz, dan 3 Hz, kemudian catatlah masing-masing bentuk gelombang pada frekuensi tersebut sesuai yang saudara lihat pada tampilan TLD511.

Gambar 11.5. set up pengukuran saluran dihubung singkat

Praktikum Redaman 10. Hubungkan peralatan seperti gambar 11.6. disini diberikan terminasi yang benar, sehingga sinyal diserap pada saluran B. 11. Aturlah frekuensi sampai 2 Hz, kemudian tegangan sampai semua LED tampilan TLD511 yang paling tinggi menyala. Tegangan ini boleh dicatat.

Gambar 11.6. set up pengukuran redaman 12. Putarlah kontrol distributed attenuation pada posisi ‘max’, line length ‘2L’, kemudian uraikan tampilan simulator yang saudara lihat. 13. Pindahkan line length pada posisi ‘L’, amati dan uraikan pengamatan saudara. 14. Sekarang pindahkan distributed attenuation pada ‘min’, kemudian aturlah tegangan generator kira-kira 4 dari 5 LED menyala, catatlah tegangannya. Kemudian naikkan perlahanlahan tegangan generator sampai cukup kira-kira menyalakan LED 5 (paling tinggi), catat lagi tegangannya. 15. Sekarang atur lagi distributed attenuation pada ‘max’, perhatikan sinyal pada saluran akan menuju ke level terendah, benarkah? Uraikan yang saudara lihat. Bisakah saudara perkirakan berapa nilai tegangan yang teredam pada saluran. Catatan: sebagian redaman ini (sebagian besar) karena redaman pada saluran, sebagian lagi disebabkan kecepatan perambatan yang berubah (atau diubah) karena frekuensi resonansi  juga berubah.

 2

Praktikum Saluran  sebagai Transformator 1:1 16. Hubungkan peralatan seperti gambar 11.7, buat  Z 1 600R, dan abaikan  Z 2 , saluran A diberi tahanan 10 kΩ. 17. Atur distributed attenuation pada ‘min’. 18. Frekuensi generator 2 Hz, amplitudo 20 Vpp (jangan sampai melebihi 20 Vpp). Pada kondisi ini ujung saluran A seperti memiliki tahanan 600R, dan dihubungkan pada posisi yang dindikasikan oleh  Z pada gambar 11.8. sehingga kanal X osiloskop mempunyai tegangan 20 Vpp, sedangkan kanal Y mempunyai tegangan 20 m, dimana m adalah m =

 ( Ω+)

Pada osiloskop akan merepresentasikan sebuah garis dengan persamaan Y = mX pada 5V/div dan Y pada 0,2V/div, akan terlihat sebuah garis yang melintang pada layar, aturlah agar garis tersebut berada pada tengah layar.

Gambar 11.7. set up pengukuran saluran seperti trafo 1:1 19. Jika frekuensi dinaikkan atau diturunkan, amati tampilan pada layar osiloskop. Uraikan yang saudara lihat. Mestinya tampilan pada layar akan cepat atau melambat, akan tetapi berkas garis tetap pada posisi yang sama, karena Z selalu tetap pada 600R.

Gambar 11.8. rangkaian untuk menentukan impedansi Z 20. Sekarang pindahkan terminasi dari Z 1 ke Z 2. Pada posisi ini Z seperti parallel dengan terminasi 600R dan saluran tidak terminasi. Saluran transmisi seperti (secara normal) impedansi tak hingga jika frekuensi adalah seperti dibuat setengah dari panjang gelombangnya, sehingga membuat Z sekali lagi seperti tahanan 600R. 21. Atur kembali frekuensi sehingga diperoleh garis tunggal pada layar osiloskop. Pada kondisi

 2

ini saluran transmisi akan berperilaku seperti saluran . 22. Sekarang pasanglah terminasi 600R pada saluran B, kemudian uraikan tampilan pada osiloskop. 23. Ganti lagi terminasi dengan 200R dan 1.8k dan uraikan bentuk garis/berkas pada osiloskop. Saudara perlu mengatur osiloskop agar tepat mendapatkan berkas/garis pada layarnya. 24. Saudara bisa juga mengganti terminasi dengan kapasitor. Perhatikan bahwa berkas akan bergerak keluar pada arah yang sama setiap saat, menunjukkan reaktansi adalah kapasitif. Jika berhasil semua prosedur diatas, menunjukkan bahwa saluran bertindak seperti trafo dengan perbandingan 1:1, artinya sebuah saluran memungkinkan diterminasi dengan impedansi yang sama pada kedua ujung.

F. Saluran dengan Ketidaksamaan Terminasi. (waktu Praktikum 30-40 menit). Praktikum Impedansi Rendah pada Saluran Sumber dan Rangkaian Terbuka pada Ujung Saluran. 1. Buatlah pengukuran seperti gambar 11.9. atur TLD511 seperti hold/run pada ‘run’, line length pada ‘L’, dan distributed attenuation pada ‘min’. 2. Set function generator 8 Vpp, dan frekuensi 1 Hz, sketsa bentuk gelombang berdiri pada saluran. 3. Ulangi langkah 2 dengan frekuensi 2 Hz – 6 Hz dengan kenaikan pertahap 1 Hz.

Praktikum Impedansi Tinggi pada Saluran Sumber dan Rangkaian Tebuka pada Ujung saluran. 4. Hubungkan peralatan seperti gambar 11.10. abaiakan terminasi C seperti yang tertera.

Gambar 11.9. set up pengukuran impedansi rendah sumber dan terbuka ujung saluran 5. Lakukan pengukuran seperti langkah 2 dan 3 pada pengukuran diatas.

Praktikum Saluran dengan Terminasi Reaktif (reaktansi kapasitif). 6. Hubungkan peralatan seperti gambar 11.10. akan tetapi tempatkan kapasitor pada saluran sesuai tanda C pada rangkaian.

Gambar 11.10. set pengukuran saluran dengan terminasi reaktif 7. Carilah frekuensi yang sesuai, agar terlihat gelombang berdiri. Kemungkinan frekuensinya akan lebih rendah dari pengukuran sebelumnya, f  < 1 Hz.

Praktikum Impedansi dari Sebuah Saluran yang Beresonansi pada Frekuensi yang Jauh dari Resonansi. 8. Hubungkan peralatan seperti pada gambar 11.11. pada awalnya abaikan C, atur generator 1 Hz, atur osiloskop agar menghasilkan garis diagonal yang banyak melintas pada layar.

Gambar 11.11. set up pengukuran saluran beresonansi 9. Sekarang atur generator agar terdapat hanya satu garis yang melintang. Pada saat ini frekuensi diatur pada frekuensi resonansi saluran dan saluran bertindak sebagai tahanan berimpedansi tinggi, idealnya tak hingga sehingga daya tidak diserap. 10. Pasanglah kapasitor pada seperti tertera pada gambar 11.11. atur posisi Y osiloskop sehingga mendapat keseluruhan gambar (mungkin berupa lingkaran) pada layar osiloskop dan berputar berlawanan arah jarum jam. Saudara dapat menguraikan sesuai saudara amati. 11. Ambillah kapasitor dan atur frekuensi seperti pada langkah 7. Kemudian lingkaran akan lebih tinggi tetapi berputar dengan cara yang berbeda. Maksudnya adalah impedansi saluran sama dengan magnitudonya, tetapi berbeda fasanya, karena kapasitor bekerja pada frekuensi tersebut atau lebih tinggi dari 1 Hz. Akan tetapi saluran bertindak seperti induktansi. 12. Atur lagi generator frekuensi diatas 1 Hz, perhatikan garis akan berputar berlawanan arah  jarum jam, menunjukkan saluran bertindak seperti kapasitor. 13. Saudara dapat mencoba beberapa frekuensi resonansi lain.

VI. Data Percobaan Data percobaan disesuaikan dengan urutan percobaan. Contoh; Demonstrator A.1. maksudnya bagian A pada langkah 1 B.2. maksudnya bagian B langkah 2 Dan seterusnya. Tugas D.1. data bagian D langkah 1. E.2. berisi data bagian E langkah 2

Sementara itu ke-13 kolom LED (yang menyala) menunjukkan arah perambatan sinyal. Simulator juga memiliki unit power supply terdiri dan step function generator Untuk dilakukan pengontrolan pada simulator, terdapat pemilihan waktu perambatan (line length) yaitu L (0.25 detik), 2L (0.5 detik) dan 8L (2 detik) pengontrolan lain berupa distributed attenuator yang memberikan efek redaman yang bersambung dari kondisi rugi terkecil (min) sampai rugi tertinggi (max)pada seluruh bagian saluran. Selain itu terdapat fasilitas untuk melihat sinyal secara kontinyu “run” atau pada saat tertentu “hold”.

III. Teori Dasar Perambatan Pada Saluran Transmisi Terdapat banyak cara untuk menghubungkan sebuah generator (sumber daya listrik) ke sebuah beban (perangkat yang menyerap daya) baik dari sumber dengan tegangan tinggi (frekuensi rendah) seperti pembangkit listrik, atau dari sumber dengan tegangan rendah (frekuensi tinggi) seperti mikrofon atau pemancar radio (dayanya bisa tinggi atau rendah). Akan tetapi pada setiap kasus, sepasang penghantar diperlukan untuk mengalirkan dari generator ke beba. Sepasang penghantar ini disebut saluran transmisi atau disingkat saluran. Ketika sinyal mengalir pada sbuah saluran transmisi pada salah satu ujungnya , ujung yang lain tidak segera terpengaruh. Akan tetapi sinyal menjalar. Sepanjang saluran dengan kecepatan yang terbatas, dan mencapai beban pada waktu berikutnya. Perbedaan potensial diantara penghantar berkaitan berkaitan dengan medan listrik, dan arus pada pada penghantar berkaitan berkaitan dengan medan magnet, medan-medan tersebut dapat digambarkan didalam 2 bentuk gambar 1. Medan medan-medan saling interaksi satu sama lain pada saluran dan membentuk pemandu gelombang elektromagnetik menjalar sepanjang saluran. Kecepatan maksimum setiap gelombang dapat mencapai gelombang cahaya 3x

108 m/s, pada saluran yang memiliki

bahan padat sebagai penghantar mempunyai kecepatan yang lebih rendah dari kecepatan cahaya tersebut. Jika sinyal sinusoidal melalui saluran, perbedaan fasa dari gelombang sinus akan terdistribusi pada jarak sepanjang saluran disebebkan oleh perambatan sinyal, seperti gambar 2, untuk 3 buah gelombang sesaat. Hubungan antara panjang panja ng gelombang λ yang merupakan kebalikan frekuensi F terhadap kecepatan perambatan v seperti rumus

V = f λ Dimana f dalam Hz, λ dalam meter (m), dan kecepatan propagasi v dalam m/s atau meter/detik