Transmission Lines dan Waveguides [1]

Transmission Lines (Saluran Transmisi) adalah perangkat yang dirancang untuk mengarahkan energi listrik dari satu titik ke titik lain. Sebagai contoh digunakan untuk mengirimkan keluaran energi RF dari pemancar ke antena. Energi ini tidak dapat merambat menggunakan kabel listrik biasa dengan rugi daya yang besar. Walaupun sebenarnya antena bisa saja terhubung langsung dengan pemancar, namun pemancar biasanya diletakkan di dalam ruangan dan antena terletak di luar. Saluran transmisi diperlukan untuk menghubungkan antar pemancar dan antena.

Tujuan dari saluran transmisi yaitu mengirimkan energi keluaran dari pemancar ke antena dengan kehilangan daya sekecil mungkin. Seberapa baik ini dilakukan tergantung pada karakteristik fisik dan elektrik (impedansi dan resistansi) dari saluran transmisi.

Karakteristik listrik dari saluran transmisi dua kawat sangat bergantung pada susunan saluran tersebut. Dua buah kawat bertindak seperti kapasitor panjang. Perubahan reaktansi kapasitifnya terlihat ketika frekuensi yang diterapkan padanya berubah. Sebuah konduktor (kabel) memiliki medan magnet ketika energi listrik dilewatkan melaluinya, selain itu juga akan terbentuk sifat induktansi. 

Nilai induktansi dan kapasitansi tergantung pada berbagai faktor fisik. Misalnya, jenis saluran yang digunakan, dielektrik dalam saluran, dan panjang saluran harus dipertimbangkan. Efek dari reaktansi induktif dan kapasitif saluran tergantung pada frekuensi yang diterapkan. Karena tidak ada dielektrik yang sempurna, elektron dapat berpindah dari satu konduktor ke konduktor lainnya melalui dielektrik. Setiap jenis saluran transmisi dua kawat juga memiliki nilai konduktansi. Nilai konduktansi ini mewakili nilai arus yang mungkin diharapkan melalui insulasi.

Ketika arus mengalir melalui kawat, garis gaya magnet diatur di sekitar kawat. Saat arus meningkat dan menurun dalam amplitudo, medan di sekitar kawat mengembang dan menyusut. Energi yang dihasilkan oleh garis gaya magnet yang menyusut kembali ke dalam kawat cenderung menjaga arus mengalir ke arah yang sama. Ini mewakili sejumlah induktansi, yang dinyatakan dalam microhenry per satuan panjang.

Distribusi Induktansi

Medan listrik antara kabel ini mirip dengan medan yang ada di antara dua pelat kapasitor. Dua kabel paralel bertindak sebagai pelat kapasitor dan udara di antara mereka bertindak sebagai dielektrik.

Distribusi Kapasitansi

Pada kabel juga terdapat hambatan listrik sepanjang kabel. Resistansi ini biasanya dinyatakan dalam ohm per satuan panjang dan selalu ada terus menerus dari satu ujung saluran ke ujung lainnya.

Distribusi Resistansi

Karena dielektrik apa pun, bahkan udara, bukanlah isolator yang sempurna, arus kecil yang dikenal sebagai "Ärus Bocor" (Leakage Current) mengalir di antara dua kabel. Akibatnya, isolator bertindak sebagai resistor, memungkinkan arus melewati antara dua kabel. Gambar dibawah ini menunjukkan jalur kebocoran ini sebagai resistor yang dihubungkan secara paralel di antara dua jalur. Sifat ini disebut Konduktansi (G) yang merupakan kebalikan dari hambatan. Konduktansi dalam saluran transmisi dinyatakan sebagai kebalikan dari resistansi dan biasanya diberikan dalam mikromho per satuan panjang. 

Leakage pada saluran transmisi