![Laporan Modul 2 - Mingga Handayani - Jtd3e [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/laporan-modul-2-mingga-handayani-jtd3e.jpg)
4 0 648 KB
PRAKTIKUM TEKNIK GELOMBANG MIKRO MODUL 2. PERAMBATAN GELOMBANG DALAM WAVEGUIDE Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Praktikum Gelombang Mikro Semester V
Penyusun: JTD 3E KELOMPOK GANJIL NO
NAMA
NIM
13
Mingga Handayani
1741160110
D-IV JARINGAN TELEKOMUNIKASI DIGITAL TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MALANG 2019
Aditya Firmansyah
Aida Ulfia Rochmah
Bima Gerry Pratama
1741160022
1741160003
1741160048
Garis Sanubari
Ikke Febriyana W
Marc’ie M. Z. A
1741160070
1741160001
1741160072
Mingga Handayani
Muhammad F. R. M
1741160110
1741160088
17411600207
Putri Ayu Zartika
Rafidatus Sabrina
1741160092
1741160089
Suta Ramadhan 1641160091
Nella Wahyu A. S
Modul 2. PERAMBATAN GELOMBANG DALAM WAVEGUIDE 3.1 Tujuan 1) Mengukur distribusi tegangan sepanjang waveguide. 2) Mengukur panjang gelombang dalam waveguide dengan berbagai dielektrik, yaitu : a) udara, b) teflon, c) PVC, d) Plexiglass. 3) Menentukan konstanta dielektrik dari berbagai bahan dengan bantuan tabel yang diberikan. 4) Meneliti bahwa kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik tergantung pada konstanta dielektrik suatu medium rambat.
3.2Alat yang digunakan 1) Gunn osilator 2) Diode detector probe 3) Saluran waveguide (250 mm) : 2 buah 4) Slotted line 5) Moveable short 6) Multimeter digital 2 buah 7) Generator fungsi dengan catu daya (LM 4500) 8) Bahan dielektrik (teflon, PVC, plexiglass) 9) Kabel BNC to banana 10) Kabel banana to banana 4 buah 3.3 Teori Dasar Panjang gelombang waveguide λL, tidak hanya dipengaruhi oleh frekuensi fM, tetapi juga dipengaruhi oleh konstanta dielektrik ℇr dalam waveguide. Oleh karena itu memungkinkan untuk mengukur konstanta dielektrik dari berbagai bahan dielektrik pada frekuensi yang ditentukan dalam waveguide (misalnya 10 GHz). fC
= adalah frekuensi kritis dari waveguide (dalam percobaan ini 6,562 GHz)
λM
= panjang gelombang pada frekuensi dalam percobaan, fM (dalam ruang bebas)
Panjang gelombang waveguide dapat dihitung dari :
c : kecepatan cahaya 300 x 106 m/det dari tabel 1 pada percobaan Karakteristik Gunn Osilator : f (GHz) 9,00 9,05 9,10 9,15 9,20 9,25 9,30 9,35 9,40 9,45 9,50 9,55 9,60 9,65 9,70 9,75 9,80 9,85 9,90 9,95 10,00
o (mm) 33,31 33,13 32,95 32,77 32,59 32,41 32,24 32,06 31,89 31,72 31,56 31,39 31,23 31,07 30,91 30,75 30,59 30,44 30,28 30,13 29,98
L (mm) 48,67 48,01 47,55 47,01 46,49 45,99 45,49 45,01 44,54 44,09 43,64 43,21 42,78 42,37 41,97 41,57 41,19 40,81 40,44 40,08 39,73
Pada tabel berikut ini pengisian konstanta dielektrik menggunakan rumus :
Tabel 2. Hubungan Konstanta Dielektrik Terhadap Perambatan Gelombang L2
fM(GHz) 9,9
9,8
9,7
9,6
9,5
9,4
9,3
(mm) 15
10 4,43
4,51
4,61
4,70
4,80
4,90
5,01
5,12
16
3,94
4,02
4,10
4,29
4,28
4,37
4,46
4,56
17
3,54
3,61
3,69
3,76
3,84
3,92
4,01
4,09
18
3,20
3,27
3,34
3,41
3,48
3,55
3,63
3,71
19
2,92
2,98
3,04
3,10
3,17
3,24
3,31
3,38
20
2,68
2,73
2,79
2,85
2,91
2,97
3,03
3,10
21
2,47
2,52
2,57
2,62
2,68
2,74
2,79
2,85
22
2,29
2,33
2,38
2,43
2,48
2,53
2,59
2,64
23
2,13
2,17
2,22
2,26
2,31
2,36
2,41
2,46
24
1,99
2,03
2,07
2,16
2,16
2,21
2,25
2,30
25
1,87
1,91
1,95
1,99
2,03
2,07
2,11
2,16
26
1,76
1,79
1,83
1,87
1,91
1,95
1,99
2,04
27
1,66
1,70
1,73
1,77
1,81
1,84
1,88
1,92
28
1,58
1,61
1,64
1,68
1,71
1,75
1,78
1,82
29
1,50
1,53
1,56
1,59
1,63
1,66
1,70
1,73
30
1,43
1,46
1,49
1,52
1,55
1,58
1,62
1,65
31
1,37
1,39
1,42
1,45
1,48
1,51
1,55
1,58
32
1,31
1,33
1,36
1,39
1,42
1,45
1,48
1,51
33
1,26
1,28
1,31
1,33
1,36
1,39
1,42
1,45
34
1,21
1,23
1,26
1,28
1,31
1,34
1,37
1,40
35
1,16
1,19
1,21
1,24
1,26
1,29
1,32
1,35
36
1,12
1,15
1,17
1,19
1,22
1,25
1,27
1,30
37
1,09
1,11
1,13
1,16
1,18
1,20
1,23
1,26
38
1,05
1,07
1,09
1,12
1,14
1,17
1,19
1,22
39
1,02
1,04
1,06
1,09
1,11
1,13
1,16
1,18
40
0,99
1,01
1,03
1,05
1,08
1,10
1,12
1,15
3.4 Langkah percobaan Sambungkan diode detector probe kedalam slotted line, hati-hati jangan sampai ujung probe bagian dalam menyentuh waveguide. Susunlah rangkaian seperti gambar berikut dan atur tegangan catu pada 9 volt, kemudian hubungkan dengan osilator gunn (hati-hati periksa kembali polaritas tegangan ke osilator jangan sampai terbalik).
1) Geserlah detector probe sepanjang slotted line sampai didapatkan harga tegangan maksimum, atur kembali kedalaman probe hingga didapatkan harga tegangan yang paling besar. Ulangi prosedur tersebut pada lokasi tegangan minimumnya. 2) Lepaskan moveable short dan letakkan teflon kedalam waveguide, kemudian susun kembali rangkaian seperti semula. Ukurlah lokasi-lokasi dimana terjadi tegangan maksimum dan minimum sepanjang waveguide, kemudian catatlah hasilnya dalam tabel pada lembar kerja 2. 3) Ulangi pengukuran seperti pada langkah 2, tetapi dengan menggunakan dielektrik PVC, catat hasilnya pada lembar kerja 3. 4) Ulangi langkah 2, dengan menggunakan dielektrik plexiglass dan catat pada lembar kerja
Lembar kerja 1. Pertanyaan : 1) Bagaimana reaksi multimeter bila kedalaman probe di ubah pada lokasi dimana terjadi tegangan maksimum? Pada tegangan maksimum, kedalaman probe mempengaruhi perubahan nilai tegangan yangan diukur pada multimeter. Semakin dalam probe (semakin rapat) maka tegangan yang dihasilkan akan semakin tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa kedalaman probe berbanding lurus dengan tegangan yang dihasilkan. 2) Bagaimana reaksi multimeter bila kedalaman probe di ubah pada lokasi dimana terjadi tegangan minimum? Pada tegangan minimum, kedalaman probe mempengaruhi perubahan nilai tegangan yang diukur pada multimeter. Ketika probe diatur secara renggang maka tegangan yang dihasilkan akan semakin kecil. Hal ini menunjukkan bahwa kerenggangan probe berbanding lurus dengan tegangan yang dihasilkan pada multimeter.
Peringatan ! Catatan dalam melakukan pengaturan kedalaman probe ini, mintalah petunjuk instruktur saudara. Hindari dari kecerobohan yang dapat mengakibatkan kerusakan pada peralatan !
Lembar kerja 2. Untuk udara Untuk dapat menentukan lokasi-lokasi tegangan minimum dan maksimum dengan tepat, maka pembacaan harus dilakukan pada tepi kiri dari penggeser probe dalam millimeter, kemudian hasilnya masukkan kedalam tabel berikut ini. l (mm)
Nilai-nilai tegangan maksimum dan minimum terjadi setiap ½ λ. Untuk dapat
Mak
45
menentukan dengan tepat frekuensi yang digunakan dalam percobaan dengan
Min
100
cara mengukur jarak setiap tiga minimum yang terbaca sebagai panjang
Mak
88
gelombang dalam waveguide yang berisi udara (λL1).
Min
130
Untuk menentukan frekuensi yang sebenarnya berdasarkan tabel teori, dengan
Mak 145
nilai :
Min
λL1 = 3 =
147
𝑠
47 3
= 15,667 mm
fM = < 10 GHz
Untuk langkah 2 (dielektrik teflon). Putih Susu Untuk dapat menentukan lokasi-lokasi tegangan minimum dan maksimum dengan tepat, maka pembacaan harus dilakukan pada tepi kiri dari penggeser probe dalam millimeter, kemudian hasilnya masukkan kedalam tabel berikut ini. l (mm)
Sekarang ukur jarak 3 minimum berurutan dalam waveguide yang berisi
Mak
31
dielektrik, dengan panjang gelombang :
Min
120
λL2 = 3 =
Mak
70
Tentukan konstanta qdielektrik bahan dengan menggunakan nilai-nilai fM dan
Min
150
λL2.
Mak 140,5 Min
173
𝑠
53 3
ℇr = 3,2 mm
= 17,66 mm
Lembar kerja 3. Untuk langkah 3 (dielektrik PVC). Hijau Untuk dapat menentukan lokasi-lokasi tegangan minimum dan maksimum dengan tepat, maka pembacaan harus dilakukan pada tepi kiri dari penggeser probe dalam millimeter, kemudian hasilnya masukkan kedalam tabel berikut ini. Nilai-nilai tegangan maksimum dan minimum terjadi setiap ½ λ. Untuk dapat
l (mm) Mak
70
menentukan dengan tepat frekuensi yang digunakan dalam percobaan dengan
Min
36
cara mengukur jarak setiap tiga minimum yang terbaca sebagai panjang
Mak 144
gelombang dalam waveguide yang berisi udara (λL1).
Min
Untuk menentukan frekuensi yang sebenarnya berdasarkan tabel teori, dengan
117
Mak 173
nilai :
Min
λL1 = 3 =
181
𝑠
47 3
= 15,667 mm
fM = < 10 GHz
Sekarang ukur jarak 3 minimum berurutan dalam waveguide yang berisi dielektrik, dengan panjang gelombang : 𝑠
λL2 = 3 =
145 3
= 48,3 mm
Tentukan konstanta dielektrik bahan dengan menggunakan nilai-nilai fM dan λL2. ℇr = 0,99
Lembar kerja 4. Untuk langkah 4 (dielektrik plexiglass). Bening Putih Untuk dapat menentukan lokasi-lokasi tegangan minimum dan maksimum dengan tepat, maka pembacaan harus dilakukan pada tepi kiri dari penggeser probe dalam millimeter, kemudian hasilnya masukkan kedalam tabel berikut ini. l (mm)
Nilai-nilai tegangan maksimum dan minimum terjadi setiap ½ λ. Untuk dapat
Mak
113
menentukan dengan tepat frekuensi yang digunakan dalam percobaan dengan
Min
85
cara mengukur jarak setiap tiga minimum yang terbaca sebagai panjang
Mak
129
gelombang dalam waveguide yang berisi udara (λL1).
Min
100
Untuk menentukan frekuensi yang sebenarnya berdasarkan tabel teori, dengan
Mak
175
nilai :
Min
140
λL1 = 3 =
𝑠
47 3
= 15,667 mm
fM = < 10 GHz
Sekarang ukur jarak 3 minimum berurutan dalam waveguide yang berisi dielektrik, dengan panjang gelombang : 𝑠
λL2 = 3 =
55 3
= 18,33 mm
Tentukan konstanta dielektrik bahan dengan menggunakan nilai-nilai fM dan λL2. ℇr = 3,2
Lembar kerja 5. Data untuk semua hasil pengukuran
Dielektrik
λL1
λL2
ℇr
Teflon
15,667
17,66
3,2
PVC
15,667
48,3
0,99
Plexiglass
15,667
18,33
3,2
Jelaskan mengapa panjang gelombang dalam waveguide yang diisi tiap-tiap dielektrik tersebut lebih pendek dibandingkan, bila waveguide diisi dengan dielektrik udara dan apa pengaruhnya terhadap kecepatan perambatan gelombang dalam waveguide. Gunakan rumus untuk penjelasan di atas? Propagasi dari gelombang elektromagnetik didalam bahan dielektrik memiliki ℇr sangat lambat sebesar factor √ℇ𝑟 dibandingkan propagasi di udara atau ruang hampa udara. Panjang gelombang akan berubah sesuai dengan factor yang sama. Mengacu pada propagasi gelombang dalam ruang bebas, frekuensi cut-off untuk pemandu gelombang λc perlu dipertimbangkan. Kondisi ini seperti pada persamaan berikut ini : 2a = λc Pengukuran panjang gelombang λL2 dilakukan ketika waveguide diisi bahan dielektrik. Untuk panjang gelombang λL1 tanpa bahan dielektrik didalamnya maka perlu dihitung ulang dengan menggunakan persamaan propagasi gelombang dalam pemandu gelombang. 𝜆2 𝐿2.𝜆2 𝑐
λL1 = 𝜆2 𝐿2+ 𝜆2 𝑐
3.5 Analisa 1. Lembar kerja 1 Pada percobaan diatas, diperoleh data bahwa ; Pada tegangan maksimum, kedalaman probe mempengaruhi perubahan nilai tegangan yangan diukur pada multimeter. Semakin dalam probe (semakin rapat) maka tegangan yang dihasilkan akan semakin tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa kedalaman probe berbanding lurus dengan tegangan yang dihasilkan. Pada tegangan minimum, kedalaman probe mempengaruhi perubahan nilai tegangan yang diukur pada multimeter. Ketika probe diatur secara renggang maka tegangan yang dihasilkan akan semakin kecil. Hal ini menunjukkan bahwa kerenggangan probe berbanding lurus dengan tegangan yang dihasilkan pada multimeter. 2. Lembar kerja 2 Pada percobaan diatas, diperoleh data λL1 yaitu 15,667 mm yang didapatkan dari rumus diatas. λL1 ini berpangaruh pada nilai frekuensi, dimana bisa kita lihat pada table 1 pada percobaan karakteristik Gunn osilator. Berdasarkan table tersebut λL1 berkisar antara 48,67 hingga 39,73. Jadi hasil λL1 tidak sesuai dengan agka yang tertera pada table. Sehingga kita mengambil nilai terdekat dengan λL1 yang diperoleh, yaitu frekuensi sama dengan
