MENENTUKAN IMPEDANSI KARAKTERISTIK

DARI SUATU SALURAN DUA – KAWAT

1. Tujuan / Percobaan

Percobaan – percobaan ini bertujuan untuk set kabel

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

- 2 model saluran transmisi 0,9 µ ; 0,85 km

- 2 resistor terminating 300 ohm

- 1 panel lintasan universal

- 1 catu daya

- 1 generator fungsi 0,2 Hz – 200 kHz

- 1 Osiloskop dual-trance dengan input diferensial

- 2 probe test, 10 : 1

- 2 adapter probe

- 1 multimeter

- 1 set kabel penghubung dan plug

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 geometric 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).

Ro=U 1I 1

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 secara seri diukur.

Rsh=U 1I 1

resistansi hubungan singkat.

Impedansi karakteristik dihitung dari nilai-nilai yang diperoleh untuk Ro dan

Rsh, untuk setiap frekuensi yakni :

Z=√RL .RK

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

Ro/sh=UeIe

; dimana Ie=URR

, kemudian

Rosh

= UeURR

=U e(V )UR (V ) . 300 ohm

Dari nilai-nilai Ro dan Rsh, menghitung impedansi karakteristik :

Z=√RL .RK

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 Hubung Singkat

f [Hz] Ue[Vpp] UR[Vpp] Ro[Ω] Ue[Vpp] UR[Vpp] Rsh[Ω] Z[Ω]

100

200

300

400

500

600

800

1000

2000

3000

4000

5000

6000

8000

10000

(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 Hubung Singkat

f [Hz] Ue[Vpp] UR[Vpp] Ro[Ω] Ue[Vpp] UR[Vpp] Rsh[Ω] Z[Ω]

100

200 - - - - - - -

300 - - - - - - -

400

500 - - - - - - -

600 - - - - - - -

800

1000 - - - - - - -

2000 - - - - - - -

3000

4000 - - - - - - -

5000 - - - - - - -

6000

8000 - - - - - - -

10000

(lembar kerja 4)

Untuk 5.4

Untuk 5.5

Rterm = ohm