MATCHING DEVICE ¼ LAMBDA , PANJANGNYA TIDAK SELALU HARUS ¼ LAMBDA.

MATCHING DEVICE ¼ LAMBDA , PANJANGNYA TIDAK SELALU HARUS ¼ LAMBDA.

MATCHING DEVICE ¼ LAMBDA , PANJANGNYA TIDAK SELALU HARUS ¼ LAMBDA.

By : Djoko Haryono

“Peralatan matching ¼ lambda” ( quarter wave matching device ) dengan bermacam versi bentuknya , apakah yang dibuat dari sepotong kabel coax ¼ lambda , atau dari bahan pipa kaku sebagai outer/selongsongnya , atau berupa power divider pipa segi 4 , adalah impedance transformer atau peralatan matching yang sangat populer karena sederhana dan mudah dibuat.

Peralatan matching ¼ lambda pertama kali diperkenalkan oleh seorang ham / amatir radio FRANK REGIER ( Callsign OD5CG ) dalam publikasi pertamanya di tahun 1970 dalam buku ARRL Antenna.

Meski kebanyakan ( atau “hampir semua” ) matching transformer ( yang impedansinya bisa juga dihitung agar berfungsi sebagai divider / combiner ) dibuat dengan ukuran panjang ¼ lambda , tetapi TAHUKAH ANDA BAHWA PERALATAN MATCHING ¼ LAMBDA ITU PANJANGNYA TIDAK HARUS ¼ LAMBDA ?

Penjelasannya begini :

01
Peralatan tsb. sebagian besar / kebanyakan dibuat dengan panjang ( dalam sistem pecahan ) ¼ lambda alias ( dalam sistem decimal ) 0.25 lambda , atau bisa juga kita sebut ( dalam sudut siklus gelombang radio ) panjangnya 90 derajat.

Ukuran panjang ¼ lambda itu sebetulnya hanyalah ukuran paling praktis atau ukuran “rata-rata”dimana pada jarak atau panjang tersebut akan muncul dan terjadi efek transformasi impedansi pada kabel saluran transmisi.

Dengan kata lain , kalau kita membuat / memotong panjang coaxnya ( atau pipa jika transformernya dibuat dari pipa ) LANGSUNG TEPAT ¼ LAMBDA , maka umumnya alat tsb. juga ( sudah / akan ) LANGSUNG BISA BEKERJA DENGAN CUKUP BAIK. Kalaupun ada kekurang cocokan , misalnya impedansi yang dihasilkan belum benar2 menghasilkan perfect match , ataupun misalnya panjang alat tsb. –supaya menghasilkan matching sempurna 100% - ternyata seharusnya tidak tepat ¼ lambda , ternyata ( kalau memang terjadi / ada ) kemelesetan itu umumnya masih bisa ditoleransi dan hasil dari pemasangan matching device ¼ lamda itu seringkali sudah bisa kita anggap sebagai SUDAH MATCH atau SUDAH CUKUP MATCH.

02
Namun tidak semua ham selalu membuat matching device yang panjangnya tepat ¼ lambda ketika ia merasa perlu membuat device ¼ lambda.

Sebagian ham ( yang sudah semakin mendalami pengetahuan tentang antenna & saluran transmisi , dan umumnya adalah para ham senior yang cermat banyak mempelajari masalah gelombang dengan lebih detil ) terkadang SENGAJA MEMBUAT MATCHING DEVICE 1/4 LAMBDA ( = 0.25 LAMBDA ) YANG PANJANGNYA TIDAK 0.25 LAMBDA , tetapi mungkin sengaja dibuat 0.27 lambda , atau 0.29 lambda , 0.32 lambda , 0.22 lambda , 0.21 lambda dsb.

Pada kasus2 tertentu , angka2 ukuran panjang yang BUKAN ¼ LAMBDA itu , setelah didahului dengan perhitungan2 yang lebih cermat , justru mereka temukan SEBAGAI UKURAN PANJANG YANG LEBIH TEPAT ( DIBANDINGKAN DENGAN ¼ LAMBDA ) YANG MENGHASILKAN IMPEDANSI YANG LEBIH “PERSIS”/MATCH DARIPADA JIKA MENGGUNAKAN ¼ LAMBDA.

03
Mengapa ukuran panjang yang “tidak persis” ¼ lambda itu seringkali / terkadang lebih baik dibanding dengan kalau ¼ lambda ? HAL ITU KARENA PANJANG TERTENTU PADA COAXIAL ( ATAU JARAK TERTENTU DALAM “LAMBDA” MAUPUN DALAM SUDUT ) MEMILIKI PENGARUH DAN ADA HUBUNGANNYA DENGAN TRANSFORMASI IMPEDANSI.

Sehingga , jika ketika kita sedang mendesign matching transformer ternyata impedansi yang “dihasilkan” sedikit meleset dan tidak tepat memenuhi besaran impedansi yang kita harapkan , SEBENARNYA SOLUSINYA SEDERHANA SAJA , YAITU YANG KITA BUTUHKAN HANYALAH SEKEDAR “MENGGESER” ALIAS MERUBAH PANJANG COAX ATAU MATCHING DEVISE , KEARAH UKURAN PANJANG “DIMANA IMPEDANSI YANG KITA INGINKAN ITU BERADA”.

Tentu saja perubahan panjang coax / device itu bisa menjadi “lebih panjang” dari ¼ lambda , ataupun menjadi “kurang / lebih pendek” dari ¼ lambda , SEMUANYA TERGANTUNG APAKAH POSISI PERTAMA KITA TADI KURANG INDUKTIF ATAUKAH KURANG KAPASITIF.

Kalau arah kita “menggeser” tsb. keliru , tentu saja hasilnya akan makin buruk ( makin menjauh dari perfect match ) , tapi kalau arahnya benar , kita akan mendapatkan kondisi matching yg lebih baik daripada ¼ lambda.

Para ham yang menggeluti komunikasi radio pantulan (permukaan ) bulan ( Moonbounce / Earth Moon Earth / EME communication ) maupun para teknisi radio yang sering mempraktekkan Conjugate Matching , sering membuat matching device yang PANJANGNYA TIDAK PERSIS ¼ LAMBDA.

Kita bisa merancang ( = menghitung ) matching device semacam itu dengan bantuan ( menggunakan ) Smith Chart.

Atau mempelajari pengetahuan basicnya dari berbagai referensi.

Karena saya bukan seorang ham senior , maka kalau ingin mengetahui dasar2 pengetahuannya , silahkan mempelajarinya sendiri dari salah satu referensi yang saya pilihkan dibawah ini , yaitu apa yang ditulis oleh seorang ham yang sudah sangat dikenal didunia , W4RNL ( L.B. Cebik ) berikut ini.

Djoko Haryono / 19 Januari 2015

WHEN QUARTER WAVE IS NOT QUARTER WAVE

Read More

RUMUS PANJANG UNTUK PANJANG KABEL DARI PEMANCAR KE SWR BAGAIMANA ?

Sumber artikel ini saya ambil dari postingannya Om Djoko Haryono di Facebook Group HOME BREW PROJECT ( CB RADIO, ANTENNA, SWR, AUDIO, MICROPHONE, BOOSTER, etc )

RUMUS PANJANG UNTUK PANJANG KABEL DARI PEMANCAR KE SWR BAGAIMANA ?
By : Djoko Haryono

Untuk menyikapi pertanyaan dari “Biru Hitam” yang ….. “Rumus untuk panjang kabel dari pemancar ke SWR bagaimana ?” saya tulis jawaban sesuai dengan pandangan saya sebagai berikut. :

01
Untuk bagian "pada TX & SWR mtr." cukuplah gunakan patokan kabel jumpernya "sependek mungkin" , itu saja ( tentu saja gunakan kabel yg baik , yang rendah lossesnya ).
Ingin gunakan patokan panjang "1/2 lambda efisien" ikut bisa tetapi kan kelak dapat tidak berkelanjutan sebab 1/2 lanbda efisien itu cuma wajar digunakan pada frekuensi2 yg tinggi sekali di UHF saja ( jika VHF dengan fisik akan kepanjangan walau dengan elektrik benar ditambah lagi VHF "bagian bawah" seperti 50 MHz masak jumpernya butuh 3 mtr..

Belum juga jika patokan itu digunakan di HF contohnya 80 meterband kan jika patokan itu digunakan , masak perlu kabel jumper yg panjangnya seputar 35 mtr. ? ).

Lainnya masalah jika yang dibicarakan bagian yang lain ( yakni pada antenna & SWR mtr. ) , permasalahannya BISA SEDERHANA ( buat yg telah kuasai basicnya ) tetapi JUGA BISA SANGAT KOMPLEKS ( butuh ketelitian ).


02
KALAU KABEL COAX YANG “DISISI LAIN YAITU SISI ANTENNA ( ALIAS COAX ANTARA TERMINAL ANTENNA & SWR METER ) , Ya ITULAH BAGIAN YANG LEBIH PERLU DIPERHATIKAN sebab ADA BERBAGAI KEMUNGKINAN ATAU HASIL POSITIP MAUPUN AKIBAT NEGATIP ( kenyataan timbulnya/terjadinya efek negatip ini seringkali tidak diakui beberapa ham / pegiat.

Saat effisiensi sistem antennanya tengah anjlok / rendah , mereka seringkali tidak tahu serta masih senang dengan transmisinya cuma sebab mereka meyakini jika SWR nya telah 1 : 1 atau dikit di atas itu. Ada banyak yang belumlah dapat memperbedakan pada penunjukan 1 : 1 yang asli dengan penunjukan nilai 1 : 1 yang palsu / semu yang dibarengi turunnya efisiensi ) YANG BISA MUNCUL

TERJADI PADA SISI TERSEBUT. 

Untuk setelah itu , berikut ini kita cuma mengulas “Sisi pada Antenna dengan SWR meter” itu saja ( pada posting ini saya akan tidak mengulas dengan lebih detail kembali kabel di “Sisi pada SWR mtr. dengan / serta TX” ).

03 KABEL COAX ANTARA SWR METER SAMPAI KE ANTENNA ( dengan anggapan SWR meternya ditempatkan di dalam ruangan Tx / didekat Tx serta bukan lakukan pengukuran langsung pada terminal antenna ) – SELAMA TOTAL ATTENUATION / LOSSESNYA TETAP TERJAGA RENDAH – SEBETULNYA BISA / BOLEH MENGGUNAKAN PANJANG BEBAS ALIAS BERAPAPUN SECUKUPNYA SESUAI JARAK DARI ANTENNA SAMPAI KE SWR METER. Dalam kata lainnya , tak perlu panjangnya mesti “sekian lambda”, NAMUN KONDISI “PANJANG SEMBARANG / SEBARANG” SEMACAM INI IDEALNYA HANYA LAYAK DILAKUKAN JIKA :

03-A Si pegiat / ham nya cukup sudah mengerti PENGETAHUAN DASAR KABEL TRANSMISI / COAX ( distribusi arus serta tegangan , impedansi , transformasi impedansi , losses dll ) & MATCHING , DENGAN CUKUP BAIK.
KALAU PENGETAHUAN DASAR ITU CUKUP DIKUASAI , jadi seseorang pegiat bisa menjadi makin siaga. Dia akan dapat bertambah cepat “mencurigai” serta atau temukan / memperbedakan apa satu penunjukan SWR mtr. ( tengah ) benar2 tunjukkan nilai SWR sebenarnya yang ada “di antenna” atau mungkin dia ( tengah ) memberikan nilai SWR yang “salah” sebab timbulnya transformasi impedansi karena keadaan antenna yang ( masih tetap ) reactive & dampak panjang kabel.

03-B Pegiat / ham berkaitan sudah mengetahui persis KONDISI KABEL coax yang barusan / sudah dipasangnya :

03-B-1 Tahu berapakah persisnya panjang kabelnya ( berapakah mtr. lebih berapakah cm ) “mulai dari ujung connector ke ujung lainnya connectornya ). Tahu dengan pas panjang kabel transmisi sebelum dipasang ialah satu rutinitas yang baik.

03-B-2 Kenal karakter kabel yang dipakai ( tidak hanya merk/typenya , ikut yang penting VELOCITY FACTORnya dan ATTENUATIONnya dengan spesifik pada / di sekitar frekwensi kerja spesifik yang akan digunakan ).

03-B-3 Dengan awal mulanya ( sebelum beroperasi ) si pegiat sudah tahu ke-2 perihal di atas ( terpenting 03-B-1 ) jadi walau “sekarang” dia belumlah kuasai mengenai “manfaat / keuntungan apakah yg dapat diperoleh dari mempunyai catatan panjang & spec. kabel” itu , tapi KAPANPUN ( masa datang ) kelak dia telah makin kenal faedahnya mempunyai data itu , dia AKAN MENJADI LEBIH MUDAH UNTUK MELAKUKAN KOREKSI ATAU PERHITUNGAN ULANG MEMPERBAIKI / MENINGKATKAN EFISIENSI DARI SISTEMNYA TANPA PERLU HARUS “BARU MENGUKUR” KABELNYA DENGAN ME-MANJAT2 TOWER/TIANG YANG ITU AKAN SULIT KARENA ADANYA BELOKAN2 / TEKUKAN PADA JALUR KABELNYA DSB., ATAU MENURUNKAN KABELNYA UNTUK MENGUKURNYA.

03-C Orang spesifik yang lain yang ( lebih ) mempunyai kekebasan untuk pilih “berapapun panjang coaxnya” ialah mereka yang dikit banyak ( telah ) kuasai langkah pemakaian Smith Chart untuk “melakukan matching” serta atau “menelusuri impedansi selama kabel”.
Demikian 3 keadaan yang akan dapat membuat seorang akan dapat “mencurigai” , “menengarai” serta bahkan juga “menemukan / memastikan” APAKAH ANGKA / NILAI YANG DITUNJUKKAN SWR METERNYA ‘KALI INI’ MASUK AKAL ATAU TIDAK. Ada banyak amatir radio yang alami “penunjukan SWR meternya lebih baik / makin rendah” tapi tidak sadar atau tidak paham jika nyatanya ( kadang ) pancarannya malah semakin melemah yang itu berlangsung pada saat SWR mtr. tengah “nakal” tunjukkan nilai yang salah.
Tapi buat mereka yang bisa memakai Smith Chart serta “mampu mengatakan dengan persis / pas berapakah panjang fisik kabelnya” , jadi dia akan dapat cepat memperbedakan apa meternya “sedang jujur” atau mungkin tengah “berbohong”, hingga bila dibutuhkan , dia dapat selekasnya bertindak koreksi.

04 Dengan tahu / mengetahui :

a. PANJANG FISIK kabel ( contohnya …. Demikian mtr. lebih demikian cm ).
b. Frekwensi kerja ( MHz )
c. Velocity Factor kabel. 

Jadi ham / amatir radio tsb. akan dapat tahu “berapa lambda / wavelength” PANJANG ELEKTRIK kabel itu.

Serta dengan tahu berapakah PANJANG ELEKTRIK / EFEKTIF nya , jadi MESKIPUN IA ( sesudah lakukan pengukuran diujung bawah kabel coax pentingnya yang ujung atasnya tersambung ke antenna , contohnya memakai Antenna Analyzer ) HANYA MENGETAHUI NILAI IMPEDANSI YANG TERBACA DIUJUNG BAWAH COAX ( contohnya 32 + j 15.5 ohm atau 41 – j 22.1 ohm dll. ) , MAKA JIKA IA MAMPU MENGGUNAKAN SMITH CHAR , IA AKAN TAHU ( BISA MENGHITUNG ) BERAPAKAH “IMPEDANSI SESUNGGUHNYA DIATAS SANA” ALIAS IMPEDANSI REAL PADA ANTENNA.

05 Dengan temukan berapakah sebetulnya impedansi di antenna , dia pada akhirnya akan dapat tahu BERAPAKAH NILAI SWR YANG SEBENARNYA ( yang berada di antenna di atas tower sana , serta BUKAN sebatas nilai SWR –atau impedansi- yang muncul diujung bawah coax yang terkadang benar tetapi ikut terkadang dapat salah ).

06 Jadi , semestinya BIASAKANLAH utuk bukan sekedar tahu merk , attenuation dari Coax anda ( dan frekwensi kerja anda ) tapi ikut ketahui berapakah PANJANG FISIK coax anda ( yang itu akan membuat anda/kita ketahui panjang “wavelength / lambda”nya menjadi BEKAL UTAMA dalam membuat coretan2 perhitungan di atas Smith Chart.

Sebenarnya Smith Chart memberi banyak keringanan pada kita. Salah satunya perumpamaannya ialah :

Contohnya kabel coax kita panjangnya 14,15 lambda ( wavelength ) , jadi saat kita memakai Smith Chart , untuk lakukan perhitungan , KITA TIDAK PERLU MENGHITUNG “SATU PERSATU” ALIAS “LAMBDA PER LAMBDA” , atau mungkin dengan kata lainnya …….. KITA TIDAK PERLU MENGHITUNG SEPANJANG ( tujuannya dalam berjalan memutari tabel Smith saat mengkalkulasi ) 14.15 lambda !!

Ya , KITA TIDAK PERLU BER-PUTAR2 PULUHAN KALI ikuti “Lingkaran Impedansi” pada tabel. YANG PERLU KITA HITUNG HANYA “SISA”NYA SAJA ALIAS “ANGKA DIBELAKANG KOMA”NYA SAJA , dalam perihal ini yang butuh kita kalkulasi hanya sisi yang 0,15 lambda saja , sedang yang 14 lambda bisa kita “buang” atau acuhkan saja.
Kenapa demikian ? Itu sebab …. 1 putaran ( 360 derajat ) pada Smith Chart itu ( telah ) merepresentasikan “JARAK ½ LAMBDA”.

Jadi untuk mengkalkulasi sisi yang 14 lambda , kita tak perlu pusing “berputar-putar” sampai 28 x ( = 28 x ½ lambda ) sebab toh tiap-tiap jarak ½ lambda elektrik pada coax , kita akan berjumpa kembali dengan keadaan yang sama serta tetap terulang lagi.

BUKANKAH ITU MEMBUAT PEKERJAAN MENJADI LEBIH SEDERHANA ? 

( Walau katakanlah contohnya –sekedar contoh- coax kita panjangnya 360,25 lambda , kita tak perlu mengkalkulasi detail ( 720 x ) + ( 0,25 x ) tetapi cukuplah mengkalkulasi pergeseren babak yang 0,25 alias ¼ lambda saja !!

07 Mungkin bagian-bagian tulisan di atas cukup sangat tehnis atau memusingkan , baik , jika demikian saya catat pilihkan berikut ini BAGIAN2 PENGETAHUAN PRAKTISNYA SAJA yang ( ikut ) terkait dengan “Berapakah PANJANG IDEAL KABEL COAX DIANTARA ANTENNA DAN SWR METER ).

08 PADA KONDISI DIMANA SISTEM SUDAH MATCHING ATAU MENDEKATI MATCH ( dalam perihal ini terutamanya pada antenna & kabel transmisi ) , impedansi antenna telah sesuai dengan dan tidak reaktif kembali , -selama cable attenuation / losses dapat dijaga tidak tinggi- pada prinsipnya PANJANG KABEL ADALAH BEBAS ( BOLEH BERAPAPUN DAN TIDAK ADA KEHARUSAN HARUS MERUPAKAN KELIPATAN “SEKIAN LAMBDA” ).
Pada keadaan ini , arus serta tegangan akan terdistribusikan dengan rata selama kabel.

09 NAMUN JIKA KONDISI BEBAN ( ANTENNA ) MASIH REACTIVE – ini yang butuh lebih kita waspadai- SISTEM MENJADI LEBIH SENSITIF. Semakin besar reactancenya / semakin besar unmatchnya , semakin peka.

PADA KONDISI INI , PANJANG COAX AKAN SANGAT MEMPENGARUHI BAGAIMANA SWR METER AKAN BERSIKAP/MERESPONS. Pergantian nilai impedansi ( diujung bawah coax yg tersambung ke SWR mtr. diruang TX ) berlangsung hingga impedansi disana tak akan sama juga dengan realnya / di antenna. DISINILAH NILAI PENUNJUKAN SWR METER AKAN “PALSU” DAN MENIPU KITA ( KETIKA SWR MENUNJUK RENDAH , NILAI SEBENARNYA –YANG TIDAK TERBACA- ADALAH TINGGI.

CIRI2 APA YANG MUNCUL DAN MUDAH KITA TANDAI KETIKA INI TERJADI ? Pada keadaan ini , PANJANG KABEL COAX TIDAK LAGI “BISA BEBAS / SEMBARANG”. ARTINYA , SETIAP KALI PANJANGNYA KITA RUBAH ( MISALNYA COAX KITA PRUNING / TRIM DENGAN MEMOTONGNYA SEIKIT DEMI SEDIKIT , MAKA PENUNJUKAN SWR METERNYA JUGA BER-UBAH2 NAIK ATAU TURUN TERUS , TERGANTUNG DARI PANJANG COAXNYA.

10. Sebab siklus distribusi arus/ tegangan / impedansi gelombang radio tetap berulang tiap-tiap ½ lambda , MAKA UNTUK MENGHINDARI TERJADINYA “PENUNJUKAN SALAH DARI SWR METER” , KITA BISA MENGGUNAKAN KABEL COAXIAL YANG PANJANGNYA KITA BUAT AGAR MERUPAKAN “KELIPATAN ½ LAMBDA ELEKTRIK/EFEKTIF DARI FREKUENSI YANG DIGUNAKAN’. Dengan langkah tersebut kita dapat jamin jika nilai yang diperlihatkan oleh SWR mtr. ialah sama juga dengan nilai / keadaan sebetulnya yang berada di antenna di atas sana.

Akan tetapi cara ini sangat baik bila dipakai cuma pada station radio yang kerja pada frekwensi tunggal ( ataukah tidak tunggal akan tetapi bandwidth nya tidaklah terlalu lebar )
Untuk bandwidth2 yang lebar ( atau multiband ) jadi pandangan pada manfaat serta pemakaian Smith Chart yang baik ( dan dasar2 dari pengetahuan sekitar Aliran Transmisi & Matching ) semakin lebih diperlukan.

KETERANGAN PENUTUP 
Pada semua sisi dari tulisan ini , saya memakai anggapan jika SWR mtr. dipasang di dalam ruang TX ( ham shack ) , MESKIPUN BANYAK TULISAN SAYA LAINNYA YANG MENJELASKAN BAHWA PEMBACAAN SWR METER YANG PALING AKURAT ADALAH APABILA METER DIPASANG LANGSUNG TERHUBUNG KE TERMINAL ANTENNA ( = SEDEKAT MUNGKIN KE ANTENNA ).

Anggapan jika SWR mtr. di tempat ini dipasang ikuti langkah yg sangat popular/praktis yakni didekat TX ialah se-mata2 UNTUK MENGAITKANNYA DENGAN PERTANYAAN YANG DIAJUKAN yang memakai anggapan mtr. dipasang “dibawah” dekat TX.

Kesempatan ini saya tidak mengulas detail mengenai “Pengukuran yang sedekat mungkin dengan antenna tsb”.

Read More

Mengenal Antenna Penjor dan Manfaatnya

 

Sumber: Radio Tengkorak

 Mengenal Antenna Penjor dan Manfaatnya

Tersebut masih tetap sekitar antenna yang manfaatkan bahan seadanya. Berbahan terbuat dari kawat atau kabel dengan tiang bambu yang biasa digunakan tiang penjor jika di Pulau Bali, atau kita kenal ikut tiang umbul2 untuk daerah lainnya.

Menjadi radial antenna dapat digunakan kawat e-mail atau kabel dengan diameter minimal 0.8 mm dengan panjang semasing radial 1/4 lambda.

Untuk bentuk tarikan wipp/radial antennya tidak selalu harus tegak lurus, bisa jadi ditarik cukup miring sesuai dengan ukuran tinggi tiang bambunya, agar titik feed antenna kurang lebih minimal 3 mtr. dari ground.

Antenna Penjor seperti gambar di atas dapat digunakan untuk frekuensi 27MHz/11 Meters atau untuk 11.415MHz. dengan ukuran masing2 radial untuk di 27MHz = 2.75 Meters, serta untuk di 11.415MHz = 6.25 Meters.

Antenna penjor ini telah dicoba oleh Pak Paimo dari Bali dengan hasil yang begitu memuaskan, bahkan juga digunakan trek-trekan di 11.425MHz, dengan kemampuan signal beliau tidak kalah dengan rekan2 lainnya yang gunakan antenna mahal :-)

Bahagia homebrewing and wish you good luck

Read More