PERANCANGAN TRANSISI KOAXIAL KE WAVEGUIDE WG8
Toni Ismanto 1 , Mudrik Alaydrus 2 1,2 Jurusan Elektro, Universitas Mercu Buana Jl. Meruya Selatan, Kebun Jeruk - Jakarta Barat. Telepon: 021-5857722 (hunting), 5840816 ext.2600 Fax: 021-5857733 Email: mudrikalaydrus@yahoo.com
Abstrak - Waveguide adalah struktur yang      membimbing      gelombang, seperti   gelombang   elektromagnetik atau  gelombang  suara.  Ada  berbagai jenis  Waveguide  untuk  setiap  jenis gelombang.   Yang   asli   dan   paling umum,   artinya   adalah   pipa   logam kosong digunakan untuk tujuan ini. Waveguides berbeda dalam geometri yang  dapat  membatasi  energi  dalam satu   dimensi   seperti   di   lempengan waveguides  atau  dua  dimensi  seperti dalam serat atau saluran waveguides. Selain     itu,     waveguides     berbeda diperlukan untuk memandu frekuensi yang   berbeda:   membimbing   serat optik  laser   (frekuensi   tinggi)   tidak akan   memandu   gelombang   mikro (yang  memiliki  frekuensi  yang  jauh lebih       rendah). Kata       kunci :
Waveguide,   transisi   koaxial,   serat optik laser
Abstract -  Waveguide  is  a structure that guides the waves, like electromagnetic waves or sound
waves.  There  are  various  types of waveguide for each type of wave. The original and most general meaning is an empty metal pipe used for this purpose.
Waveguides different in geometry that  can limit the energy in one dimension as in slab waveguides or  two dimensions  as  in  the  fibers  or channel  waveguides. In  addition, different  waveguides is needed to guide the different frequencies: optical  fiber guided laser (high frequency) will not guide the microwave  (which  has a much  lower frequency).
Keywords: Waveguide, coaxial transistion, laser fiber optic

## PENDAHULUAN
Aplikasi sebuah  saluran transmisi pada  sebuah alat/perangkat  memang tidak bisa dipisahkan, karena saluran transmisi   dengan   jenis   medianya baik  itu  media  fisik  atau  pun  non fisik    akan    selalu  berhubungan dengan     perkembangan     teknologi
melalui  alat/perangkat yang  dibuat untuk  mempermudah  manusia dalam pekerjaan    baik  yang   bersifat produksi ataupun pekerjaan sehari- hari. Untuk menunjang suatu perangkat  yang  dapat  mengirimkan energi  dari satu  titik  ke titik lainnya dengan  jarak  yang  lebih  jauh tentunya sangat dibutuhkan pengunaan  media  transmisi yang dapat  mengirimkan energi dalam bentuk gelombang, untuk itu maka diperlukan  sebuah transisi  pada sebuah  media transmisi fisik (kabel) menjadi  media transmisi non fisik (udara) dalam bentuk gelombang elektromagnetik     yang  merambat diudara, energi  dalam  gelombang elektromagnetik  tersebut  merambat melalui udara untuk itu diperlukan suatu  alat  yang  dapat  membimbing gelombang yaitu waveguide. Waveguide adalah tabung berongga yang  dapat  membimbing  gelombang untuk  kemudian  dapat dipancarkan melalui  media  udara  dalam bentuk gelombang.

## Batasan Masalah
1.  Penelitian   ini   hanya   membatasi permasalahan      pada      bumbung
gelombang   persegi   (waveguide) khususnya WG8.
2.  Menganalisa  transisi  dari  coaxial kabel ke waveguide.
3.

## Tujuan Penelitian
Menganalisa  transisi dari koaxial kabel ke waveguide dengan sebuah fabrikasi  waveguide tipe  WG8  yang dibuat dengan  material plat kuningan yang  merupakan bagian dari bahan konduktif dengan ketebalan = 1 mm dan kemudian dibentuk dengan dimensi = 109 mm x 55 mm.

## Teori Dasar Saluran Transmisi Umum
Penyampaian  informasi dari suatu sumber informasi kepada penerima  informasi dapat terlaksana bila  ada  suatu  sistem atau  media penyampai diantara keduanya jika jarak  antara  sumber  informasi dengan penerima  informasi dekat, maka  sistem transmisi  yang  dipakai ckup  melalui  media udara. Namun jika jarak keduanya jauh dan sangat jauh  maka  di butuhkan suatu sistem transmisi  yang   lebih    kompleks. Sistem transmisi itu dapat  terdiri dari satu   atau   lebih   media   transmisi. Media  yang  digunakan  dalam sistem
ini  dapat  berupa  media  fisik  (kabel) maupun nonfisik (nirkabel).

## Jenis Media Saluran Transmisi
Walaupun  secara  umum media saluran transmisi yang digunakan pada frekuensi tinggi maupun gelombang mikro ( microwaves ) dapat berupa sepasang penghantar atau  sebuah  penghantar berongga, namun dalam aplikasinya dapat  kita  bedakan  dalam 4  kategori, yakni :
• Saluran transmisi dua kawat sejajar ( two-wire transmission line ),
• Saluran transmisi koaksial ( coaxial transmission line ),
• Bumbung gelombang
( waveguides ),
• Microstrip dan stripline.

## Karakteristk Saluran Transmisi
Karakteristik listrik pada saluran transmisi berbeda dengan karakteristik  dari rangkaian  listrik biasa.  Karakteristik  listrik suatu saluran transmisi  sangat  bergantung pada  konstruksi  dan  dimensi fisiknya.
Ketika hubungan antara sumber sinyal dengan beban sedang berlangsung,     maka     sinyal     akan
merambat pada pasangan kawat penghantar  saluran  transmisi  menuju keujung yang  lain dengan kecepatan tertentu. Semakin panjang saluran transmisi,  maka  waktu  tempuh  dari rambatan sinyal itu akan semakin lama. Arus yang mengalir di sepanjang saluran akan membangkitkan suatu medan  magnet yang  menyelimuti kawat penghantar dan adakalanya saling berhimpit dengan  medan  magnet lain yang berasal  dari kawat  penghantar  lain  di sekitarnya.  Medan  magnet  yang dibangkitkan oleh kawat penghantar berarus listrik, merupakan suatu timbunan  energi yang tersimpan dalam kawat  penghantar  tersebut sehingga  dapat  dianggap  bahwa kawat penghantar bersifat induktif atau memiliki induktansi.

## Waveguide
Bumbung      Gelombang      Persegi (waveguide)
Bumbung gelombang merupakan  pipa  yang terbuat  dari konduktor    sempurna    dan  di dalamnya kosong atau di isi dielektrik, seluruhnya atau sebagian. Gelombang elektromagnetik  yang menjalar  dalam bumbung  gelombang adalah   mode   TE   dan   mode   TM.
Berdasarkan bentuk penampangnya, bumbung gelombang dibagi menjadi beberapa  jenis;  yang  banyak  dikenal adalah bumbung gelombang dengan penampang persegi dan lingkaran. Bumbung gelombang persegi ( rectangular  waveguide )    lebih populer  dalam penggunaan  daripada bumbung gelombang lingkaran ( circular waveguide ).
Mode TM mn
Pada    mode    TM,    seluruh    medan magnetik   transversal   terhadap   arah jalar, berarti H z berharga nol.
Konstanta     k c disebut     bilangan gelombang cutoff.
Untuk  impedansi  gelombang  dicari dengan rumus :
o adalah impedansi intrinsik vakum dan    berharga    120 =    377
(impedansi  intrinsik  udara  dianggap sama dengan o ).
Mode TE mn
Pada mode  TE, semua  medan listrik  transversal  pada  arah propagasi, E z =  0,  tapi  ada  medan magnetik yang longitudinal terhadap arah propagasi.
Impedansi gelombang adalah : ( m dan n tidak  boleh  berharga  nol secara bersamaan,)
Bila m  =  n =  0,  adalah  gelombang mode TEM, padahal  dalam bumbung gelombang tidak ada mode TEM.
Frekuensi cutoff mode-mode gelombang dapat dinyatakan dengan frekuensi cutoff mode   TE 10 ,   dan mode    TE 10 frekuensi cutoff nya paling kecil. Dengan demikian frekuensi cutoff sebuah mode gelombang dalam bumbung gelombang  persegi  dapat dituliskan dalam bentuk.
Waveguide harus dirancang dengan ukuran sedemikian rupa sehingga yang menjalar hanya satu mode gelombang,  mode dominan. Agar hanya satu mode  gelombang yang  menjalar,  maka gelombang tersebut harus mempunyai frekuensi cutoff paling kecil. Jadi pada bumbung gelombang persegi, dengan a        b mode  dominannya   adalah mode TE 10 .
Setelah  mode  TE 10 ,  mode berikutnya adalah  mode  TE 20 atau mode  TE 01 ,  tergantung  apakah a 2 b atau a 2 b . Jadi lebar bidang frekuensi sebuah bumbung, agar hanya  menjalarkan  gelombang dengan mode tunggal, harus diperhatikan  frekuensi cutoff ketiga mode ini. Untuk a 2 b , lebar bidang
g g 2 2 2
frekuensi ditentukan oleh mode TE 10
dan mode TE 01 .

## Karakteristik Waveguide
Dalam   waveguide   ada   dua karakteristik penting yaitu :
1.  Frekuensi  cut  off,  yg  di  tentukan oleh dimensi waveguide.
2. Mode gelombang yang ditransmisikan, yang memperlihatkan ada tidaknya  medan listrik  atau  medan  magnet  pada  arah rambat.
Faktor-faktor dalam pemilihan waveguide  sebagai saluran  transmisi antara:
1.  Band  frekuensi  kerja,  tergantung pada dimensi.
2.  Transmisi  daya,  tergantung  pada
bahan.
Tahap-tahap pembuatan Waveguide : a.  Menentukan      ukuran      dimensi waveguide         sesuai         dengan frekuensi   kerja.   Semakin   kecil ukuran      waveguide,      semakin membutuhkan      toleransi      yang kritis.
b.  Hitung       panjang       gelombang waveguide ( λ ) .
c.   Tentukan  posisi  titik  lubang konektor   dari   garis   tengah bidang waveguide ( λ )
Dengan   Frekuensi   1.70   Ghz, Wide  Side (a) = 109  mm, Short Side  (b) =  55  mm,  dengan ketebalan/Material Thickness 1 mm, didapat :
 Free Space  Wavelength ሺ ߣ ߣ ሻ
8 m
3.  Rugi-rugi    transmisi,    tergantung mode yang digunakan.
λ = c = 3 × 10 s  W 0 f 2.15 × 10 9 1 5 = 300 cm = 13.95 cm = 139.5 mm 21.5 Pembuatan Dan Pengukuran

## Waveguide
Proses  pembuatan  waveguide
dilakukan     dengan     tujuan     untuk
avelength Cut Off ( ߣ � ) λ c = 2 × wideside = 2 × 109 mm = 218 mm
 Waveguide Wavelength ሺ ߣ ߣ ሻ 1 menganalisa    faktor    transmisi    dan
λ g = 2  1  +  1  faktor refleksi dari transisi koaxial ke    
waveguide        dalam        pembuatan
 λ 0   λ c 
waveguide     yang     dibuat     secara
= 1  1   +  1 
manual,  dengan  dimensi  waveguide
   
yang sudah ditentukan.
 139.5  1  218  Perancangan Waveguide = ( 5.138 × 10 − 5 ) − ( 2.104 × 10 − 5 )
Vol.4 No.2 Mei 2013
= 1 7.147 × 10 − 3 = 13.992 mm  λ 
0.1dB dan (S21 ≤ - 0.5dB) pada 2.23 GHz = -3.46dB, 2.68 GHz = -3.1dB, 2.71  GHz  =  -3.15dB,  2.94  GHz  =  - 0.9dB.
 Probe Length  0   4  = 139.5 = 34.88 mm 4
Pengukuran Dengan
Menggunakan Network Analyzer
Gambar 4.1 Pengukuran faktor transmisi dengan Network Analyzer Dari  hasil  pengukuran  faktor transmisi  S21  dengan  menggunakan Network Analyzer di dapatkan hasil seperti yang ditunjukan pada gambar 4.1, dimana pada frekuensi kerja dari 1.2  –  3.0 GHz,  terdapat  beberapa faktor  transmisi yang  cukup baik karena   sudah   memenuhi   tuntutan dari  ketentuan  faktor  transmisi  (S21 ≥ -0.5dB)  ada  pada  frekuensi  1.38 GHz  =  -0.3dB,  1.60  GHz  =  -0.2dB, 1.82  GHz  =  -0.2dB,  1.98  GHz  =  -
Gambar 4.2 Pengukuran faktor refleksi dengan Network Analyzer
Dari hasil pengukuran faktor refleksi S11 dengan menggunakan Network Analyzer di dapatkan hasil seperti yang ditunjukan pada gambar 4.13,   dimana   pada   frekuensi   kerja 1.2   –   3.0   GHz,   terdapat   faktor refleksi   yang   cukup   baik   (S11 ≤ - 20dB)  ada  pada  frekuensi  1.38  GHz =  -25.46dB,  1.60  GHz  =  -31.61dB, 1.82GHz  =  -31.61dB,  1.98GHz  =  - 33.81dB dan faktor refleksi yang kurang  baik (S11≥ -20dB)  ada  pada frekuensi  2.23  GHz  =  -2.61dB,  2.68 GHz   =   -2.63dB,   2.71   GHz   =   - 3.15dB, 2.94 GHz = -7.35dB.
Frekuensi GHz S11 dB S21 dB 1.38 -25.46 -0.3 1.60 -31.61 -0.2 1.82 -39.52 -0.2 1.98 -33.81 -0.1 2.23 -2.61 -3.46 2.68 -2.63 -3.1 2.71 -5.20 -3.15 2.94 -7.35 -0.9

## Gambar 4.3 Diagram Smith Chart pada Network Analyzer
Dari   pembacaan   data   pada mode  Smith pada Network Analyzer dapat dilihat pada gambar 4.15. Tampak pada display Network Analyzer  gelombang    berada  di tengah hal ini menunjukan hasil yang cukup baik.
Tabel 1. Pengukuran faktor Refleksi S11 Dan Faktor Transmisi S21
hasil  yang cukup  baik untuk  faktor refleksi (S11 ≤ -20dB)  yaitu  pada frekuensi 1.38 GHz = -25.46dB, 1.60 GHz   =   -31.61dB,   1.82   GHz   =   - 39.52dB, 1.98 GHz = -33.81dB, dan didapat juga  faktor  refleksi  yang kurang baik (S11≥ -20dB)  yaitu pada frekuensi  2.23  GHz  =  -2.61dB,  2.68 GHz   =   -2.63dB,   2.71   GHz   =   - 5.20dB,  2.94  GHz  =  -7.35dB  dan pada  faktor transmisi,  hasil  yang cukup baik ( S21≥ -0.5dB) yaitu pada frekuensi  1.38  GHz  =  -0.3dB,  1.60 GHz  =  -0.2dB,  1.82  GHz  =  -0.2dB, 1.98 GHz = -0.1dB sedangkan hasil yang kurang bak (S21≤ -0.5dB) yaitu pada  frekuensi  2.23  GHz  =  -3.46dB, 2.68  GHz  =  -3.1dB,  2.71  GHz  =  - 3.15dB, 2.94 GHz = -0.9dB.
Saran

## KESIMPULAN
Dari  hasil pengukuran  yang
telah dilakukan menggunakan Network  Analyzer  pada   faktor refleksi  dan  faktor  transmisi    dari fabrikasi   waveguide   WG8,   didapat
Dari  hasil  Penelitian yang dilakukan, diperlukan beberapa saran untuk  menyempurnakan  fabrikasi dan data pengukuran yang dihasilkan pada Penelitian ini, yaitu diperlukannya proses perancangan yang tepat, terutama pembuatan bidang waveguide dan proses
pengelasan karena bentuk bidang yang presisi akan sangat mempengaruhi                  perambatan
gelombang    yang    merambat    pada dinding-dinding waveguide.

## DAFTAR PUSTAKA
1. N.      Marcuvitz. Waveguide handbook.    Peter  Peregrinus Ltd, 1986.
2. Wadel,      Brian C.      1991. Transmission     Line     Design
Handbook, Artech House, Inc., Norwood.
3.       http://en.wikipedia.org/wiki/W aveguide   (di   unduh   05   Mei
2010).
4. http://www.radio- electronics.com/info/antennas/
waveguide/rf-waveguide- dimensions-sizes.php (di unduh 10 Mei 2010).