Transmisi (telekomunikasi): Perbedaan antara revisi

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.  Refleksi ini bertindak sebagai hambatan, mencegah daya sinyal mencapai tujuan. saluran transmisi menggunakan konstruksi khusus, dan pencocokan impedansi , untuk membawa sinyal elektromagnetik dengan pantulan minimal dan kehilangan daya. Ciri pembeda dari sebagian besar saluran transmisi adalah bahwa mereka memiliki dimensi penampang yang seragam sepanjangnya, memberi mereka ''impedansi yang'' seragam, yang disebut impedansi karakteristik ,   untuk mencegah refleksi. Jenis-jenis saluran transmisi termasuk saluran paralel ( ladder line , twisted pair ), kabel coaxial , dan saluran transmisi planar seperti stripline dan microstrip .  Semakin tinggi frekuensi gelombang elektromagnetik bergerak melalui kabel atau media tertentu, semakin pendek panjang gelombang gelombang. Saluran transmisi menjadi perlu ketika panjang gelombang frekuensi yang ditransmisikan cukup pendek sehingga panjang kabel menjadi bagian penting dari panjang gelombang.

Pada frekuensi gelombang mikro dan di atasnya, daya yang hilang pada saluran transmisi menjadi berlebihan, dan sebagai gantinya, pandu gelombang digunakan,  yang berfungsi sebagai "pipa" untuk membatasi dan memandu gelombang elektromagnetik.  Beberapa sumber mendefinisikan pandu gelombang sebagai jenis saluran transmisi;  Namun, artikel ini tidak akan memasukkan mereka. Pada frekuensi yang bahkan lebih tinggi, dalam terahertz , inframerah dan rentang yang terlihat , pandu gelombang pada gilirannya menjadi lossy, dan metode optik , (seperti lensa dan cermin), digunakan untuk memandu gelombang elektromagnetik.

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 . 

* Induktansi   '''L''' didistribusikan (karena medan magnet di sekitar kabel, induktansi sendiri , dll.) diwakili oleh induktor seri (dalam henries per satuan panjang).

* Kapasitansi   '''C''' antara dua konduktor diwakili oleh kapasitor shunt (dalam farad per satuan panjang).

* Konduktansi   '''G''' dari bahan dielektrik yang memisahkan dua konduktor diwakili oleh resistor shunt antara kabel sinyal dan kabel kembali (dalam siemens per satuan panjang).

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   '''R'<nowiki/>''','''L'<nowiki/>''','''C'<nowiki/>''' dan '''G'''' untuk menekankan bahwa nilai adalah turunan sehubungan dengan panjang. Kuantitas ini juga dapat dikenal sebagai konstanta saluran primer untuk membedakan dari konstanta saluan sekunder yang diturunkan darinya, ini adalah konstanta propagasi , konstanta atenuasi dan konstanta fasa.

Ketika elemen '''''R''''' dan '''''G''''' sangat kecil saluran transmisi dianggap sebagai struktur lossless.  Dalam kasus hipotetis ini, model hanya bergantung pada '''''L''''' dan '''''C''''' elemen yang sangat menyederhanakan analisis. Untuk saluran transmisi lossless, persamaan Telegrapher kondisi tunak orde kedua adalah:

Dimana   <math>{\displaystyle\gamma}</math> adalah konstanta propagasi ( kompleks ). Persamaan ini dasar untuk teori saluran transmisi. Mereka juga persamaan gelombang , dan memiliki solusi yang mirip dengan kasus khusus, tetapi merupakan campuran sinus dan cosinus dengan faktor peluruhan eksponensial. Pemecahan untuk konstanta propagasi <math>{\displaystyle\gamma}</math> dalam hal parameter primer '''R''','''L''','''G''' dan '''C''' diberikan:

Konstanta <math>{\displaystyle V _ {(\pm)}}</math> harus ditentukan dari kondisi batas. Untuk tegangan pulsa  <math>{\displaystyle V _ {\mathrm {in}} (t) \,}</math>, mulai dari <math>{\displaystyle x = 0}</math>dan bergerak pada arah <math>{\displaystyle x}</math> positif, kemudian pulsa yang dikirim   pada posisi <math>{\displaystyle x}</math> dapat diperoleh dengan menghitung Transformasi Fourier, <math>{\displaystyle {\tilde {V}} (\omega)}</math>dari <math>{\displaystyle V _ {\mathrm {in}} (t) \,}</math>  , menipiskan setiap komponen frekuensi dengan<math>{\displaystyle e ^ {- \operatorname {Re} (\gamma)\, x} \,}</math>, memajukan fase dengan <math>{\displaystyle - \operatorname {Im} (\gamma) \, x \,}</math>, dan mengambil Fourier Transform terbalik . Bagian nyata dan imajiner dari <math>{\displaystyle \gamma}</math> dapat dihitung sebagai

Untuk kerugian kecil dan frekuensi tinggi, persamaan umum dapat disederhanakan: Jika <math>{\displaystyle {\tfrac {R} {\omega \, L}} \ll 1}</math>dan   <math>{\displaystyle {\tfrac {G} {\omega \, C}} \ll 1}</math>kemudian

[[Berkas:PolarSmith.jpg|jmpl|Lingkaran transformasi impedansi sepanjang saluran transmisi yang karakteristik impedansinya Z_0, lebih kecil dari kabel input Zo. Dan sebagai hasilnya, kurva impedansi tidak terpusat ke arah sumbu -x. Sebaliknya   jika Z_0,i > Z >Zo, kurva impedansi harus off-centered menuju sumbu +x.]]