Agar tidak hilang begitu saja, maka ikatlah ilmu itu dengan cara menuliskannya.


 
Home | Produk | Alamat Kontak | Management | Bisnis Link | Artikel Teknik


Saluran Transmisi: Coaxial.

Umumnya antena diletakkan setinggi mungkin (di atas menara) agar radiasi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan dapat menjangkau wilayah yang luas. Sebaliknya perangkat pemancar harus diletakkan di dalam ruangan agar terlindung dari hujan dan terik matahari. Dengan demikian antara antena dan pemancar harus terpisah oleh jarak. Jarak inilah yang kemudian menimbulkan masalah tersendiri, yaitu munculnya kebutuhan akan saluran transmisi yang berfungisi untuk menyalurkan daya dari pemancar ke antena.

Gambar potongan melintang garis medan listrik pada (a) dua konduktor sejajar (b) kabel coaxial

Arus listrik pada dasarnya dapat dengan mudah disalurkan menggunakan dua buah konduktor. Akan tetapi untuk menyalurkan arus listrik bolak-balik pada frekuensi sangat tinggi, apalagi dengan daya yang besar, diperlukan persyaratan-persyaratan tertentu. Dua buah konduktor sejajar dinilai kurang memenuhi syarat, karena medan elektromagnetik yang timbul di sepanjang saluran ini sebagian besar akan hilang. Hal ini disebabkan karena sebagian besar aliran medan elektromagnetik itu tidak terlindungi dengan baik (lihat gambar (a) di atas). Akibatnya energi yang terkandung di dalamnya banyak yang menyebar kemana-mana (di sepanjang saluran). Masalah ini kemudian diatasi dengan cara meletakkan satu konduktor di dalam konduktor lainnya. Konstruksi saluran seperti ini kemudian dikenal dengan nama coaxial (lihat gambar (b) di atas).

Saluran / kabel coaxial disusun dari dua buah konduktor berbentuk silindris yang melingkari satu sumbu yang sama. Co-axial berarti satu sumbu. Dua konduktor ini diisolasi satu sama lain dengan suatu bahan dielektrik yang sekaligus berfungsi untuk memegang konduktor dalam (inner) agar posisinya selalu satu sumbu dengan konduktor luar (shield). Perhatikan bentuk fisik potongan kabel coaxial pada gambar (c) di bawah ini. Dengan konfigurasi seperti ini maka medan listrik dan medan magnet yang mengalir di sepanjang saluran ini akan tetap berada di antara kedua konduktor. Dengan kata lain arus listrik tetap dapat mengalir menuju antena, sedangkan medan listrik & medan magnet yang ditimbulkannya tidak menyebar kemana-mana dan akan ikut mengalir di sepanjang saluran (melalui medium dielektrik yang terdapat di antara kedua konduktor). Dengan demikian daya RF yang berasal dari pemancar dapat tersalurkan secara maksimal ke antena.

Gambar (c) Contoh potongan saluran coaxial. Sumber: Andrew, Air Dielectric, High Power, HELIAX® Coaxial Cable.

FAKTOR REDAMAN

Penyebab pertama redaman adalah resistansi konduktor, dan penyebab kedua adalah penyerapan daya (rugi-rugi) oleh bahan dielektrik yang digunakan. Redaman haruslah diupayakan sekecil mungkin agar penyaluran daya dari pemancar ke Antena menjadi lebih efisien. Jika tidak, akan banyak daya / energi yang terbuang sia-sia menjadi panas di dalam saluran, yang lama-kelamaan justru dapat merusak saluran transmisi itu sendiri.

Redaman akibat resistansi konduktor merupakan fungsi dari luas penampang konduktor itu sendiri. Makin besar luas penampangnya akan makin kecil nilai resistensinya, karena semakin luas penampang ini elektron-elektron yang mengalir di dalam konduktor akan makin leluasa bergerak. Dengan kata lain hambatan atau resistensinya berkurang. Untuk sinyal dengan frekuensi yang sangat tinggi elektron-elektron tersebut hanya mengalir di permukaan konduktor saja (kulit). Fenomena ini kemudian dikenal dengan istilah skin effect, dimana makin tinggi frekuensi sinyal akan makin tinggi pula resistensi yang diterima, karena luas penampang kulit konduktor yang dilaluinya semakin tipis.

Salah satu cara untuk mengurangi redaman ini adalah dengan memilih jenis konduktor yang memiliki konduktansi tinggi, misalnya: tembaga, aluminium atau perak. Memperbesar diameter konduktor adalah cara yang paling umum dilakukan untuk mengurangi redaman. Diameter lebih besar berarti luas penampang konduktor lebih besar, sehingga resistansinya mengecil. Melapisi tembaga dengan perak misalnya, adalah cara lain yang sering ditempuh untuk mengurangi skin effect. Sebab konduktansi perak lebih baik dibanding tembaga, dan berhubung perak lebih mahal dibanding tembaga maka lapisan perak ini cukup dibuat tipis-tipis saja, mengingat sinyal dengan frekuensi tinggi hanya mengalir dipermukaan / kulit saja.

Redaman juga dapat diperbaiki dengan memilih bahan dielektrik yang memiliki resistansi tinggi, misalnya: udara, teflon atau polyethylene. Udara adalah dielektrik yang lebih baik dibanding teflon maupun polyethylene. Tetapi udara tidak bisa memegang konduktor dalam (inner) karena wujudnya berupa gas. Untuk itu kemudian dibuat kombinasi antara udara dan dielektrik (perhatikan gambar (c) di atas). Kombinasi ini bisa juga dalam bentuk gelembung-gelembung udara yang dilarutkan ke dalam dielektrik lain sehingga wujudnya mirip busa. Selain menjadi lebih fleksibel, dielektrik dalam bentuk busa ini cukup kuat memegang inner, dan gelembung-gelembung udara di dalamnya menghasilkan resistansi yangi lebih tinggi. Hasilnya, jenis dielektrik seperti ini lebih sulit ditembus arus listrik sehingga rugi-rugi yang diakibatkannya menjadi berkurang.

Pada saat saluran mendapat tegangan listrik, dielektrik akan dilalui arus. Arus yang mengalir di dalam dielektrik ini (walaupun sangat kecil) akan menyerap daya/energi, yang mana hal ini identik dengan redaman. Maksudnya, daya RF yang seharusnya disalurkan ke antena sebagian justru diserap oleh adanya arus yang mengalir ke dielektrik ini. Arus yang mengalir pada dielektrik ini akan menghasilkan panas. Makin tinggi daya yang mengalir pada saluran, makin tinggi pula panas yang muncul dari dielektrik. Selain itu, bila frekuensi sinyal makin tinggi, makin tinggi pula panas yang muncul pada dielektrik. Jadi redaman pada saluran transmisi (baik yang disebabkan oleh resistansi konduktor maupun dielektrik) merupakan fungsi dari frekuensi. Gambar kurva di bawah ini memperlihatkan hubungan antara redaman terhadap frekuensi.

Gambar (d) Kurva hubungan antara redaman pada saluran coaxial terhadap frekuensi

POWER HANDLING

Persyaratan teknis yang ketiga dalam saluran transmisi adalah power handling, yaitu kemampuan saluran dalam menyalurkan daya RF. Besarnya daya RF maksimum yang bisa disalurkan ditentukan oleh kemampuan saluran dalam menahan tegangan tembus (voltage breakdown). Tegangan tembus adalah besarnya tegangan yang mampu menembus hambatan di antara dua konduktor sehingga menghasilkan lompatan arus listrik (spark) di antara keduanya.

Di dalam saluran transmisi tegangan tembus ini sangat berbahaya dan sedapat mungkin harus harus dihindari. Jika tidak, maka tegangan tembus ini akan membakar dielektrik sehingga saluran menjadi hangus dan tidak bisa digunakan lagi. Namun sebaliknya, keberadaan tegangan tembus ini justru sangat dibutuhkan pada kendaraan bermotor, yaitu untuk menghasilkan lompatan arus listrik pada busi. Lompatan listrik pada busi (spark) digunakan untuk membakar bahan bakar yang telah dimampatkan di ruang bakar. Dari pembakaran inilah energi mekanik dihasilkan sehingga kendaraan bermotor bisa bergerak. Jadi di satu sisi tegangan tembus ini sangat dibutuhkan, tetapi di sisi lain harus dihindari.

Salah satu cara untuk mengatasi tegangan tembus pada saluran coaxial adalah dengan memperlebar jarak antar dua konduktor, atau dengan memperbesar diameter konduktor luar. Dengan cara ini maka jarak antara inner dan outer akan makin lebar, sehingga makin besar pula kemampuannya dalam menahan tegangan tinggi. Tetapi makin besar diameter saluran ini jelas harganya menjadi semakin mahal.

Keramik adalah bahan dielektrik yang sangat ideal untuk mengatasi tegangan tinggi maupun panas yang berlebih. Tetapi karena sifat fisiknya yang kaku dan berat membuat keramik tidak cocok dimanfaatkan sebagai dielektrik dalam saluran transmisi. Pilihan terbaik memang jatuh pada udara. Dibanding teflon atau polyethylene, udara adalah bahan dielektrik yang lebih baik untuk mengatasi panas maupun tegangan tinggi. Selain itu udara juga mudah diperoleh dan gratis. Tetapi pemakaian udara sebagai dielektrik juga melahirkan masalah baru, yaitu kedua ujung saluran harus tertutup rapat agar debu atau benda-benda kecil lainnya tidak masuk ke dalamnya. Rongga udara ini juga harus dijaga agar tetap kering agar terhindar dari uap air yang berusaha masuk. Sebuah alat yang disebut dehydrator sering dipakai untuk membuat rongga udara dalam saluran tranmisi tetap kering. Dehydrator dilengkapi dengan tabung berisi silica gel yang berfungsi untuk menyerap uap air. Pemakaian dehydrator tentu akan menambah beban investasi, instalasi dan perawatannya.

Artikel selanjutnya: Saluran Transmisi Waveguide

Ditulis oleh Dwi Ananto Widjojo @ PT. Dua Wijaya Teleinformatika © 2009