Transmisi (telekomunikasi): Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Kabel Empat Bintang |
Tidak ada ringkasan suntingan Tag: Suntingan perangkat seluler Suntingan peramban seluler |
||
(16 revisi perantara oleh 7 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
'''Transmisi'''
Dalam rekayasa frekuensi radio , saluran '''
Artikel ini mencakup saluran transmisi dua konduktor seperti saluran paralel (
== Ikhtisar ==
Kabel listrik biasa cukup untuk membawa arus bolak-balik frekuensi rendah (AC), seperti daya listrik , yang membalikkan arah 100 hingga 120 kali per detik, dan sinyal audio . Namun, mereka tidak dapat digunakan untuk membawa arus dalam rentang frekuensi radio , di atas sekitar 30 kHz, karena energi cenderung memancarkan kabel sebagai gelombang radio , yang menyebabkan hilangnya daya. Arus frekuensi radio juga cenderung memantul dari diskontinuitas pada kabel seperti konektor dan sambungan, dan bergerak turun kembali ke arah sumber.
Pada frekuensi gelombang mikro dan di atasnya, daya yang hilang pada saluran transmisi menjadi berlebihan, dan sebagai gantinya, pandu gelombang digunakan,
Teori perambatan gelombang suara sangat mirip secara matematis dengan teori gelombang elektromagnetik, sehingga teknik dari teori saluran transmisi juga digunakan untuk membangun struktur untuk melakukan gelombang akustik; dan ini disebut saluran transmisi akustik .
== Sejarah ==
Analisis matematis tentang perilaku saluran transmisi listrik muncul dari karya James Clerk Maxwell , Lord Kelvin dan Oliver Heaviside . Pada tahun 1855 Lord Kelvin merumuskan model difusi arus dalam kabel bawah laut. Model ini dengan benar memprediksi kinerja buruk kabel telegraf kapal selam trans-Atlantik 1858. Pada tahun 1885 Heaviside menerbitkan makalah pertama yang menggambarkan analisisnya tentang propagasi dalam kabel dan bentuk modern dari persamaan telegrapher .
<br />
== Penerapan ==
Baris 23:
[[Berkas:Empat model terminal.jpg|jmpl|300x300px|''Variasi pada simbol elektronik skematis untuk saluran transmisi'']]
Untuk keperluan analisis, saluran transmisi listrik dapat dimodelkan sebagai jaringan dua-port (juga disebut quadripole), sebagai berikut:
[[Berkas:
Dalam kasus yang paling sederhana, jaringan diasumsikan linier (yaitu tegangan kompleks di kedua port sebanding dengan arus kompleks yang mengalir ke dalamnya ketika tidak ada pantulan), dan kedua port diasumsikan dapat dipertukarkan. Jika saluran transmisi seragam sepanjang, maka perilakunya sebagian besar dijelaskan oleh parameter tunggal yang disebut ''impedansi karakteristik'' , simbol Z0. Ini adalah rasio dari tegangan kompleks dari gelombang yang diberikan ke arus kompleks dari gelombang yang sama di setiap titik di saluran. Nilai tipikal Z <sub>0</sub> adalah 50 atau 75 ohm untuk kabel koaksial , sekitar 100 ohm untuk pasangan kabel bengkok, dan sekitar 300 ohm untuk jenis umum pasangan tidak berpilin yang digunakan dalam transmisi radio.
Baris 36:
== Persamaan Telegrapher ==
'''Persamaan telegrapher''' (atau hanya '''persamaan telegraf''' ) adalah sepasang persamaan diferensial linier yang menggambarkan tegangan ('''V''') dan arus ('''I''') pada saluran transmisi listrik dengan jarak dan waktu. Mereka dikembangkan oleh Oliver Heaviside yang menciptakan ''model saluran transmisi'' , dan didasarkan pada Persamaan Maxwell.
[[Berkas:Transmission line element
Model saluran transmisi adalah contoh dari model elemen terdistribusi . Ini mewakili saluran transmisi sebagai rangkaian tak terbatas dari komponen dasar dua-port, masing-masing mewakili segmen pendek yang sangat pendek dari saluran transmisi:
* Resistansi '''R''' didistribusikan konduktor diwakili oleh resistor seri (dinyatakan dalam ohm per satuan panjang).
* Induktansi
* Kapasitansi
* Konduktansi
Model terdiri dari ''serangkaian'' elemen ''tak terbatas'' yang ditunjukkan pada gambar, dan nilai-nilai komponen ditentukan ''per satuan panjang'' sehingga gambar komponen dapat menyesatkan '''R''','''L''','''C''' dan '''G''' mungkin juga merupakan fungsi frekuensi. Notasi alternatif adalah menggunakan
Tegangan saluran '''V(x)''' dan arus '''I(x)''' dapat dinyatakan dalam domain frekuensi sebagai
Baris 55:
<math>{\displaystyle {\frac {\partial I(x)}{\partial x}}=-(G+j\,\omega \,C)\,V(x)~\,.}</math>
===
Ketika elemen '''''R''''' dan '''''G''''' sangat kecil saluran transmisi dianggap sebagai struktur lossless.
<math>{\displaystyle {\frac {\partial ^{2}V(x)}{\partial x^{2}}}+\omega ^{2}L\,C\,V(x)=0}</math>
Baris 71:
<math>{\displaystyle {\frac {\partial ^{2}I(x)}{\partial x^{2}}}=\gamma ^{2}I(x)\,}</math>
Dimana
<math>{\displaystyle \gamma ={\sqrt {(R+j\,\omega \,L)(G+j\,\omega \,C)\,}}}</math>
Baris 85:
<math>{\displaystyle I(x)={\frac {1}{Z_{0}}}\,\left(V_{(+)}e^{-\gamma \,x}-V_{(-)}e^{+\gamma \,x}\right)~\,.}</math>
Konstanta <math>{\displaystyle V _ {(\pm)}}</math> harus ditentukan dari kondisi batas. Untuk tegangan pulsa
<math>{\displaystyle \operatorname {Re} (\gamma )=\alpha =(a^{2}+b^{2})^{1/4}\cos(\psi )\,}</math>
Baris 104:
=== Khusus, Kasus Kerugian Rendah ===
Untuk kerugian kecil dan frekuensi tinggi, persamaan umum dapat disederhanakan: Jika <math>{\displaystyle {\tfrac {R} {\omega \, L}} \ll 1}</math>dan
<math>{\displaystyle \operatorname {Re} (\gamma )=\alpha \approx {\tfrac {1}{2}}{\sqrt {L\,C\,}}\,\left({\frac {R}{L}}+{\frac {G}{C}}\right)\,}</math>
Baris 110:
<math>{\displaystyle \operatorname {Im} (\gamma )=\beta \approx \omega \,{\sqrt {L\,C\,}}~.\,}</math>
Memperhatikan bahwa kemajuan dalam fase oleh <math>{\displaystyle -\omega \,\delta }</math>
<math>{\displaystyle V_{\mathrm {out} }(x,t)\approx V_{\mathrm {in} }(t-{\sqrt {L\,C\,}}\,x)\,e^{-{\tfrac {1}{2}}{\sqrt {L\,C\,}}\,\left({\frac {R}{L}}+{\frac {G}{C}}\right)\,x}.\,}</math>
Baris 125:
Impedansi diukur pada jarak tertentu l dari impedansi beban ZL dapat dinyatakan sebagai
<math>Z_\mathrm{in}\left(\ell\right)=\frac{V(\ell)}{I(\ell)} = Z_0 \frac{1 + \mathit{\Gamma}_\mathrm{L} e^{-2 \gamma \ell}}{1 - \mathit{\Gamma}_\mathrm{L} e^{-2 \gamma \ell}}</math>,
dimana γ adalah konstanta propagasi dan I'L=
<math>Z_\mathrm{in}(\ell) = Z_0\,\frac{Z_\mathrm{L} + Z_0 \tanh\left(\gamma \ell\right)}{Z_0 + Z_\mathrm{L}\,\tanh\left(\gamma \ell \right)}</math>.
Baris 136:
Z_\mathrm{in}(\ell) = Z_0 \frac{Z_\mathrm{L} + j\,Z_0\,\tan(\beta \ell)}{Z_0 + j\,Z_\mathrm{L}\tan(\beta \ell)}
</math>
dimana β=
Dalam menghitung β panjang gelombang umumnya berbeda di dalam saluran transmisi dengan apa yang akan di ruang bebas. Konsekuensinya, konstanta kecepatan material yang dibuat oleh saluran transmisi perlu diperhitungkan saat melakukan perhitungan seperti itu.
Baris 170:
=== Rangkaian terbuka ===
Untuk kasus beban terbuka (ZL = ∞ ), impedansi input sekali lagi imajiner dan periodik
<math>Z_\mathrm{in}(\ell) = -j\,Z_0 \cot(\beta \ell). \,</math>
Baris 180:
<math>Z_\mathrm{i+1} = Z_\mathrm{0,i}\,\frac{\,Z_\mathrm{i} + j\,Z_\mathrm{0,i}\,\tan(\beta_\mathrm{i} \ell_\mathrm{i})\,}{Z_\mathrm{0,i} + j\,Z_\mathrm{i}\,\tan(\beta_\mathrm{i} \ell_\mathrm{i})}\,</math>
dimana βi adalah nomor gelombang dari i-th segmen saluran transmisi dan li
[[Berkas:PolarSmith.jpg|jmpl|Lingkaran transformasi impedansi sepanjang saluran transmisi yang karakteristik impedansinya Z<sub>0,</sub> lebih kecil dari kabel input Zo. Dan sebagai hasilnya, kurva impedansi tidak terpusat ke arah sumbu -x. Sebaliknya
Lingkaran transformasi impedansi sepanjang saluran transmisi yang karakteristik impedansinya Z0,i lebih kecil dari kabel input Zo. Dan sebagai hasilnya, kurva impedansi tidak terpusat ke arah sumbu -x. Sebaliknya
Karena karakteristik impedansi dari setiap segmen saluran transmisi Z0,i sering berbeda dari kabel input Zo, lingkaran transformasi impedansi tidak terpusat di sepanjang sumbu x dari sumbu Chart Smith yang representasi impedansinya biasanya dinormalisasi oleh Zo.
Baris 223:
==== Kabel Empat Bintang (Star-Quad) ====
{{Main|Kabel Empat Bintang}}
[[Berkas:Star_quad.svg|jmpl|250x250px|Kabel Star-quad dimaksudkan untuk digunakan dengan sirkuit dua kawat tunggal atau dua sirkuit dua kawat.
[[Berkas:Star-Quad_Cable_Cross_Section.jpg|jmpl|Penampang kabel star-quad]]
[[Berkas:Star-Quad_exploded.jpg|jmpl|Tampilan meledak bintang-quad menunjukkan pusat geometris dari dual-konduktor yang digunakan untuk setiap kaki dari garis seimbang.]]
'''Kabel Star-quad''' adalah '''kabel''' empat konduktor yang memiliki geometri quadrupole khusus yang memberikan kekebalan magnetik ketika digunakan dalam garis seimbang .
Kabel quad star sering menggunakan elemen pengisi untuk menahan pusat konduktor dalam pengaturan empat titik simetris tentang sumbu kabel.
Imunitas magnetik dari kabel quad bintang adalah fungsi dari keakuratan geometri star-quad, akurasi penyeimbang impedansi, dan rasio penolakan mode-umum dari penerima yang seimbang.
===== Keuntungan =====
Ketika kabel star-quad digunakan untuk saluran seimbang tunggal, seperti aplikasi audio profesional dan telepon dua-kawat , dua konduktor yang tidak berdekatan diakhiri bersama di kedua ujung kabel, dan dua konduktor lainnya juga diakhiri bersama.
===== Kekurangan =====
Kerugiannya adalah bahwa bintang quad, dalam menggabungkan dua konduktor, biasanya memiliki kapasitansi lebih dari kabel audio twisted dan terlindung dua konduktor serupa.
Kapasitansi kabel 4-konduktor quad-star kira-kira sama dengan kapasitansi kabel 2-konduktor standar sekitar 1,5 kali lebih lama.
==== Twin-lead ====
{{Main|Twin-lead}}
[[Berkas:Twinlead.gif|kiri|jmpl|300 ohm twin-lead]]
Kabel '''twin-lead''' adalah kabel datar dua konduktor yang digunakan sebagai saluran transmisi seimbang untuk membawa sinyal frekuensi radio (RF).
Lead kembar dapat memiliki kehilangan sinyal secara signifikan lebih rendah daripada kabel koaksial fleksibel miniatur pada gelombang pendek dan frekuensi radio VHF;
===== Karakteristik dan penggunaan =====
Kabel twin lead dan jenis lain dari saluran transmisi paralel-konduktor terutama digunakan untuk menghubungkan pemancar dan penerima radio ke antena mereka.
Twin-lead disediakan dalam beberapa ukuran yang berbeda, dengan nilai impedansi karakteristik 600, 450, 300, dan 75 ohm .
Impedansi karakteristik twin-lead adalah fungsi dari diameter kawat dan jaraknya;
==== Saluran Lecher ====
Baris 264:
=== Transfer sinyal ===
Saluran transmisi listrik sangat banyak digunakan untuk mengirimkan sinyal frekuensi tinggi jarak jauh atau pendek dengan kehilangan daya minimum. Salah satu contoh yang dikenal adalah ujung bawah dari TV atau radio ke penerima.
=== Pembangkitan pulsa ===
saluran transmisi juga digunakan sebagai generator pulsa. Dengan mengisi saluran transmisi dan kemudian melepaskannya ke beban resistif , pulsa persegi panjang sama dengan dua kali panjang listrik saluran dapat diperoleh, meskipun dengan setengah tegangan. Saluran transmisi Blumlein adalah perangkat pembentuk pulsa terkait yang mengatasi keterbatasan ini. Ini kadang-kadang digunakan sebagai sumber daya berdenyut untuk pemancar radar dan perangkat lain.
=== Filter rintisan ===
Baris 274:
'''Saluran transmisi artifisial'''
Dalam telekomunikasi, saluran transmisi artifisial adalah jaringan listrik dua port yang memiliki impedansi karakteristik, waktu tunda transmisi, pergeseran fasa, atau parameter lain dari saluran transmisi nyata. Ini dapat digunakan untuk mensimulasikan saluran transmisi nyata dalam satu atau beberapa hal ini. saluran buatan awal digunakan dalam penelitian telepon dan mengambil bentuk "cascade equalizer" fase kisi untuk memberikan penundaan yang diperlukan. Sirkuit fase kisi diciptakan oleh Otto Zobel pada 1920-an.
'''Kecepatan fase'''
Baris 290:
Dengan demikian kecepatan rambat v adalah v = x / t = ω / k. Gelombang merambat lebih cepat ketika osilasi frekuensi yang lebih tinggi didistribusikan kurang padat di ruang angkasa. Secara formal, Φ = kx - ωt adalah fase. Karena ω = ΦdΦ / dt dan k = + dΦ / dx, kecepatan gelombang adalah v = dx / dt = ω / k.
'''Gelombang longitudinal'''
Gelombang longitudinal adalah gelombang di mana perpindahan media berada dalam arah yang sama dengan, atau arah yang berlawanan dengan, arah propagasi gelombang. Gelombang longitudinal mekanis juga disebut gelombang kompresional atau kompresi, karena menghasilkan kompresi dan penghalusan ketika
Jenis utama gelombang lainnya adalah gelombang transversal, di mana perpindahan medium berada pada sudut yang tepat terhadap arah rambat. Beberapa gelombang transversal bersifat mekanis, artinya gelombang membutuhkan media elastis untuk dilalui. Gelombang mekanik transversal juga disebut "gelombang geser".
Baris 304:
Transmisi daya frekuensi radio adalah transmisi daya output pemancar ke antena. Ketika antena tidak terletak dekat dengan pemancar, saluran transmisi khusus diperlukan.
Jenis saluran transmisi yang paling umum untuk keperluan ini adalah kabel koaksial berdiameter besar. Pada pemancar daya tinggi, Saluran Tertutup digunakan. Saluran tertutup adalah sejenis saluran udara yang serupa dalam konstruksi dengan kabel koaksial.
''Saluran Tertutup'' digunakan pada pemancar berdaya tinggi di Eropa, seperti pemancar gelombang panjang Topolna, pemancar gelombang panjang Solec Kujawski dan beberapa pemancar berdaya tinggi lainnya untuk gelombang panjang, menengah dan pendek.
Baris 312:
'''Time-domain reflectometer (TDR)'''
''Time-domain reflectometer (TDR)'' adalah instrumen elektronik yang menggunakan time-domain reflectometry untuk mengkarakterisasi dan menemukan kesalahan pada kabel logam (misalnya, kawat pasangan bengkok atau kabel coaxial). Itu juga dapat digunakan untuk menemukan
TDR mengukur refleksi di sepanjang konduktor. Untuk mengukur pantulan tersebut, TDR akan mengirimkan sinyal insiden ke konduktor dan mendengarkan pantulannya. Jika konduktor memiliki impedansi yang seragam dan diakhiri dengan semestinya, maka tidak akan ada pantulan dan sinyal insiden yang tersisa akan diserap pada ujung jauh oleh terminasi. Sebaliknya, jika ada variasi impedansi, maka beberapa sinyal insiden akan dipantulkan kembali ke sumbernya. TDR pada prinsipnya mirip dengan radar.
'''''Refleksi'''''
Secara umum, pantulan akan memiliki bentuk yang sama dengan sinyal datang, tetapi tanda dan besarnya tergantung pada perubahan tingkat impedansi. Jika ada peningkatan langkah impedansi, maka pantulan akan memiliki tanda yang sama dengan sinyal insiden; jika ada langkah penurunan impedansi, refleksi akan memiliki tanda sebaliknya. Besarnya refleksi tidak hanya tergantung pada jumlah perubahan impedansi, tetapi juga pada kehilangan konduktor.
Baris 328:
TDR menggunakan sinyal insiden yang berbeda. Beberapa TDR mentransmisikan pulsa di sepanjang konduktor; resolusi instrumen semacam itu sering kali lebar pulsa. Pulsa sempit dapat menawarkan resolusi yang baik, tetapi mereka memiliki komponen sinyal frekuensi tinggi yang dilemahkan pada kabel panjang. Bentuk denyut nadi sering setengah sinusoid. Untuk kabel yang lebih panjang, lebar pulsa yang lebih luas digunakan.
Langkah waktu naik cepat juga digunakan. Alih-alih mencari pantulan dari denyut nadi yang lengkap, instrumen lebih mementingkan sisi naik, yang bisa sangat cepat. Sebuah teknologi tahun 1970-an TDR menggunakan langkah-langkah dengan kenaikan waktu 25 ps.
TDR lain mentransmisikan sinyal kompleks dan mendeteksi pantulan dengan teknik korelasi. Lihat reflectometry domain waktu spread-spektrum.
== Referensi ==
''Part of this article was derived from [[Federal Standard 1037C]].''
{{Reflist|30em}}
* {{Citation
|last= Steinmetz
|first= Charles Proteus
Baris 344:
|date= August 27, 1898
|pages= 203–205}}
* {{Citation
|title= Electromagnetism
|edition= 2nd
Baris 354:
|isbn= 978-0-471-92712-9|date= 1991-08-26
}}
* {{Citation
|title=Fundamentals of Applied Electromagnetics
|edition= 2004 media
Baris 362:
|isbn= 978-0-13-185089-7|year= 2004
}}
* {{Citation
|title=Radio communication handbook
|year= 1982
Baris 369:
|publisher= [[Radio Society of Great Britain]]
|isbn= 978-0-900612-58-9 }}
* {{Citation
|last= Naredo
|first= J. L.
Baris 385:
|issn= 1350-2360}}
== Bacaan Lebih Lanjut ==
{{Commons category|Transmission lines}}
* [https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=coo.31924066336946;view=1up;seq=115 Annual Dinner of the Institute at the Waldorf-Astoria]. [[Transactions of the American Institute of Electrical Engineers]], New York, January 13, 1902. (Honoring of [[Guglielmo Marconi]], January 13, 1902)
* Avant! software, [https://web.archive.org/web/20050925041320/http://www.ece.cmu.edu/~ee762/hspice-docs/html/hspice_and_qrg/hspice_2001_2-124.html Using Transmission Line Equations and Parameters]. Star-Hspice Manual, June 2001.
* Cornille, P, [http://www.iop.org/EJ/abstract/0022-3727/23/2/001 On the propagation of inhomogeneous waves]. J. Phys. D: Appl. Phys. 23, February 14, 1990. (Concept of inhomogeneous waves propagation — Show the importance of the telegrapher's equation with Heaviside's condition.)
* Farlow, S.J., ''Partial differential equations for scientists and engineers''.
* Kupershmidt, Boris A., [https://arxiv.org/abs/math-ph/9810020 Remarks on random evolutions in Hamiltonian representation]. Math-ph/9810020. J. Nonlinear Math. Phys. 5 (1998), no. 4, 383–395.
* [http://cktse.eie.polyu.edu.hk/eie403/ Transmission line matching]. EIE403: High Frequency Circuit Design. Department of Electronic and Information Engineering, Hong Kong Polytechnic University. ([[Portable Document Format|PDF]] format)
* Wilson, B. (2005, October 19). ''[https://web.archive.org/web/20060109065828/http://cnx.rice.edu/content/m1044/latest/ Telegrapher's Equations]''. Connexions.
* John Greaton
* Keysight Technologies. Educational Resources. ''Wave Propagation along a Transmission Line''. May need to add "http://www.keysight.com" to your Java Exception Site list. [http://www.keysight.com/find/nw_xline Educational Java Applet]{{Pranala mati|date=Maret 2023 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}.
* Qian, C., [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1090780709001025 Impedance matching with adjustable segmented transmission line]. J. Mag. Reson. 199 (2009), 104–110.
== Tautan External ==
* [http://terahertz.tudelft.nl/Research/project.php?id=74&ti=27 Transmission Line Calculator (Including radiation and surface-wave excitation losses)]
* [http://www.cvel.clemson.edu/emc/calculators/TL_Calculator/index.html Transmission Line Parameter Calculator] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120317184705/http://www.cvel.clemson.edu/emc/calculators/TL_Calculator/index.html |date=2012-03-17 }}
* [http://www.amanogawa.com/archive/transmissionB.html Interactive applets on transmission lines]
* [http://www.eetimes.com/design/microwave-rf-design/4200760/SPICE-Simulation-of-Transmission-Lines-by-the-Telegrapher-s-Method-Part-1-of-3-?Ecosystem=microwave-rf-design SPICE Simulation of Transmission Lines] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120929204812/http://www.eetimes.com/design/microwave-rf-design/4200760/SPICE-Simulation-of-Transmission-Lines-by-the-Telegrapher-s-Method-Part-1-of-3-?Ecosystem=microwave-rf-design |date=2012-09-29 }}
* [https://en.wiki-indonesia.club/wiki/Transmission_line Transmission Line]
* [https://ryanhafid.co.vu R] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200721153403/http://www.ryanhafid.co.vu/ |date=2020-07-21 }}
* [[Saluran Transmisi Telekomunikasi]]
{{Telekomunikasi-stub}}<br />
[[Kategori:Telekomunikasi]]
|