Impedance matching Penyesuai impedansi adalah hal yang penting dalam rentang frekuensi gelombang mikro. Suatu saluran transmisi yang diberi beban yang sama dengan impedansi karakteristik mempunyai standing wave ratio (SWR) sama dengan satu, dan mentransmisikan sejumlah daya tanpa adanya pantulan. Juga efisiensi transmisi menjadi optimum jika tidak ada daya yang dipantulkan. Matching dalam saluran transmisi mempunyai pengertian yang berbeda dengan dalam teori rangkaian. Dalam teori rangkaian, transfer daya maksimum membutuhkan impedansi beban sama dengan konjugasi kompleks sumber. Matching seperti ini disebut dengan matching konjugasi. Dalam saluran transmisi, matching mempunyai pengertian memberikan beban yang sama dengan impedansi karakteristik saluran. 1. Conjugate Matching Zs = Z* L Z g Z L V s Digunakan umumnya di bagian sumber. Matching ini memaksimalkan daya yang dikirim ke beban, tapi tidak meminimalkan pantulan ( kecuali Zs real) 2. Load Matching Z 0 = Z L Z 0 Z L
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Impedance matching
Penyesuai impedansi adalah hal yang penting dalam rentang frekuensi
gelombang mikro. Suatu saluran transmisi yang diberi beban yang sama
dengan impedansi karakteristik mempunyai standing wave ratio (SWR) sama
dengan satu, dan mentransmisikan sejumlah daya tanpa adanya pantulan.
Juga efisiensi transmisi menjadi optimum jika tidak ada daya yang
dipantulkan.
Matching dalam saluran transmisi mempunyai pengertian yang berbeda
dengan dalam teori rangkaian. Dalam teori rangkaian, transfer daya
maksimum membutuhkan impedansi beban sama dengan konjugasi kompleks
sumber. Matching seperti ini disebut dengan matching konjugasi. Dalam
saluran transmisi, matching mempunyai pengertian memberikan beban yang
sama dengan impedansi karakteristik saluran.
1. Conjugate Matching
Zs = Z*L
Zg
ZL
Vs
Digunakan umumnya di bagian sumber. Matching ini memaksimalkan daya
yang dikirim ke beban, tapi tidak meminimalkan pantulan ( kecuali Zs real)
2. Load Matching
Z0 = ZL
Z0 ZL
Umumnya digunakan di bagian beban. Matching ini meminimalkan pantulan
tapi tidak memaksimalkan daya yang dikirim, kecuali jika Z0 real.
Gambar berikut menunjukkan sistem saluran transmisi yang ”matched”.
ZL
Z0
Zg* Zg
Input
matching network
ZL*
output
matching network
Z0Z0Z0Z0
Zg
ZL
Vs
Rangkaian penyesuai impedansi umumnya menggunakan komponen reaktif
(kapasitor dan induktor) untuk menghindari rugi-rugi.
Matching dengan elemen seri dan paralel
Perancangan rangkaian penyesuai impedansi selain menggunakan
pendekatan matematis dapat juga menggunakan pendekatan grafis dengan
Smith Chart. Pada Smith Chart akan diplot titik-titik impedansi atau
admitansi. Titik-titik admitansi dan impedansi yang diplot dapat merupakan
harga normalisasi pada suatu harga tertentu. Titik admitansi dapat dapat
diperoleh dari titik impedansi dengan mencerminkannya pada titik tengah,
begitu juga sebaliknya. Penambahan komponen reaktansi seri atau paralel
dapat dilakukan dengan aturan sebagai berikut:
1. Penambahan L seri atau C seri menggerakkan titik impedansi di
sepanjang lingkaran resistansi konstan. L seri menambah induktansi
sedangkan penambahan C seri mengurangi kapasitansi.
induktansi Seri kapasitansi Seri
2. Penambahan L atau C paralel menggerakkan impedansi di sepanjang
lingkaran konduktansi konstan. Penambahan C paralel menaikkan
kapasitansi sedangkan L paralel mengurangi induktansi.
induktansi paralel kapasitansi paralel
Penggunaan Smith Chart dalam Saluran Transmisi
Smith chart bisa digunakan untuk menghitung impedansi akibat penambahan
elemen seri atau paralel terhadap beban.
Contoh : Suatu beban Z = R + jXL L L, ditambahkan suatu induktor X = jωL secara seri, dimana impedansi berubah menjadi Z' = Z + X = R + j(X + X)
L L
L . Bagian real dari impedansi adalah tetap sedangkan bagian reaktansi (imajiner) bertambah sebanyak jX. Dalam smith chart, hal ini berasosiasi dengan pergerakan sepanjang lingkaran resistansi konstan, dan menaikkan bagian imajiner dari impedansi.
Jika ZL = 50 − j75 dan impedansi sistem adalah 50 Ω, impedance beban ternormalisasi menjadi zL = ZL / Zo = 1 − j1.5. Penambahan suatu induktor dengan reaktansi X = jωL = j50 (normalisasi menjadi x = j50 / 50 = j1) menghasilkan impedansi ternormalisasi z'L = 1 − j1.5 + j1 = 1 − j0.5. Pergerakan dalam smithchart adalah di sepanjang lingkaran resistansi konstan (r = 1), dari j = − j1.5 to j = − j0.5.
Penambahan resistansi seri menggerakkan impedansi beban di sepanjang lingkaran resistansi konstan menuju nilai reaktansi yang lebih positif.
Secara matematis, adalah mudah untuk menghitung efek dari penambahan
satu elemen seri. Tapi akan menjadi cukup rumit jika beberapa elemen
ditambahkan secara seri dan paralel. Dengan menggunakan smith chart,
perubahan impedansi bisa dihitung dengan mudah.
Perubahan dalam impedansi akibat penambahan elemen R,L ,atau C pada
beban :
• Penambahan elemen bisa dilihat sebagai suatu pergerakan dalam smith
chart
• Induktor seri : reaktansi positif, bergerak searah jarum jam dalam
lingkaran resistansi konstan
• Kapasitor seri : reaktansi negatif, bergerak BAJJ dalam lingkaran
resistansii konstan
• Induktor paralel : suseptansi negatif, bergerak berlawanan arah jarum
jam dalam lingkaran konduktansi konstan.
• Kapasitor paralel : suseptansi positif, bergerak searah jarum jam dalam
lingkaran konduktansi konstan
• Secara umum, reaktansi/suseptansi positif bergerak searah jarum jam.