Power Divider dan Coupler (1) fileT-Junction Coupler Diinginkan matched dan lossless utk 3 port...
Transcript of Power Divider dan Coupler (1) fileT-Junction Coupler Diinginkan matched dan lossless utk 3 port...
Power Divider dan Coupler(1)
TTG4D3 – Rekayasa Gelombang Mikro
Oleh
Budi Syihabuddin – Erfansyah Ali
1
Outline
2
• 3 Port Power Divider• Resitive Power Divider
• Lossless Power Divider
• T-Junction Power Divider
• Wilkinson Power Divider
• Circulator
Pendahuluan
3
COUPLER POWER DIVIDER
1 Watt 0,7 Watt
0,2 Watt0,1 Watt
1 Watt
0,5 Watt
0,5 Watt
• Bagaimana cara membagi daya dengan komponen gelombang mikro?
4 Port 3 Port
Sifat Divider dan Coupler
• Rangkaian 3-Port (T-Juntions)• Secara ideal, coupler 3 port harus matched, lossless dan resiprok.
1. Lossless :
2. Matched :
S11 = S22 = S33 = 0; tidak ada pantulan pada port input.
2. Resiprok :Matrix Parameter S, simetris.
4
1*
1
ki
N
k
kiSS 0*
1
kj
N
k
kiSS Utk i ≠ j
3-Port Coupler (1)
Matrix Parameter S
Diasumsikan : Device adalah komponen pasif dan terbuat dari isotropic material.
Syarat 3-Port Coupler : Matched, Resiprok dan Lossless.
• Matched S11 = S22 = S33 = 0
• Resiprok S21 = S12; S31 = S13; S23 = S32
5
333231
232221
131211
SSS
SSS
SSS
S
0
0
0
3231
3221
3121
SS
SS
SS
S
3-Port Coupler (2)
• Matrix S matched dan Resiprok
• Jika diharapkan 3-Port Coupler bersifat lossless, maka :
• Sulit mencari solusi dari 9 variable dengan 6 persamaan!!
6
0
0
0
3231
3221
3121
SS
SS
SS
S
1
1
1
2
32
2
31
2
32
2
21
2
31
2
21
SS
SS
SS
0
0
0
31
*
21
32
*
21
32
*
31
SS
SS
SS
Kesimpulan (1)
7
• Komponen 3-Port Coupler yang bersifat Matched, Resiprok danLossless sulit untuk direalisasikan.
Port 1
Port 2
Port 3
Z0
Z0
Z0
Contoh (1)
8
Cek apakah rangkaiantersebut bersifatMatched? Lossless? Resiprok?
31
32
32
32
31
32
32
32
31
S
Contoh (2)
9
Port 1
Port 2
Port 3
Z0
Z0
Z0
RR
R
Cek apakah rangkaiantersebut bersifatMatched? Lossless? Resiprok?
05
35
35
305
35
35
30
S
Kesimpulan (2)
• Dengan menggunakan 3-Port, dapat dibuat 3-Port Coupler yang bersifat lossless dan resiprok atau 3-port Coupler yang matched danresiprok bahkan mathed dan lossless tapi tidak resiprok.
• Dari beberapa percobaan sebelumnya, dengan menggunakan 3-Port, tidak dapat dibuat 3-Port Coupler yang bersifat matched, lossless danresiprok.
10
T-Junction Coupler
Diinginkan matched dan lossless utk 3 port coupler tapi sulit utk 3 port, bahkan mustahil.
1. Lossless Divider lossless, reciprok, tapi gak match.
2. Resitive Divider lossy tapi resiprok dan match
3. Circulator matched dan (ideally) lossy, gak resiprok
4. Wilkinson Divider mirip resitif power divider, matched dan resiprok, tapi lossy. Tapi lossy ini tidak muncul ketika membagi daya, jadi seolah2 daya bisa dibagi tanpa redaman (loss).
11
Resitive Divider (1)
Port 1
Port 2
Port 3
Z0
Z0
Z0
RR
R
12
Port 1
Z0
Z0
Z0
RR
R
25,1
2
)(||)(
0
0
000
ZR
ZRR
ZRZRRZ
Port – 1 akan matched jika :
3
0ZR
Resitive Divider (2)
Port 1
Port 2
Port 3
Z0
Z0
Z0
RR
R
13
Bagaimana dengan daya tiap port? Dari daya yang masuk
pada Port – 1, total daya yang keluar Port – 2 dan Port – 3
hanya ½ daya input port – 1. ¼ pada Port – 2 dan ¼ pada
Port – 3. sisanya terserap oleh divider
02
12
12
102
12
12
10
S
Lossy
Matched
Resiprok
Lossless Power Divider (1)
14
Port 1
Port 2
Port 3
Z01
Z02
Z03
1P
2P
3P
Port 1 Z01
Z02
Z03
Note :Rangkaian tidak simetrik, coba cek S22 dan S33, apakah bernilai nol??
0302
0302
1
0302
01
11
ZZ
ZZ
ZZZ
Supaya ideal, s11 = 0, dan port 2 dan port 3 dibebani dengan beban match. Impedansi input pada port-1 harus sama dengan Z01 akan benar jika :
Lossless Power Divider (1)
Port 1
Port 2
Port 3
Z01
Z02
Z03
15
1P
2P
3P
Lossless, karena tidak ada komponen bersifat resitif.
321 PPP
Daya yg datang (dan
diserap) jika S11 = 0Daya yang diserap pada port
2 dan port 3 jika dibebani
dengan beban matched
Kecuali Z02 dan Z03 bernilai sama, daya yang
mengalir ke port 2 dan port 3 tidak akan sama.
Sehingga diperoleh ratio pembagi (divission
ratio) α :
02
03
3
2
Z
Z
P
P
Jika diinginkan S11 = 0 dengan ratio pembagi
(divission ratio) α tertentu, maka :
1
11
0103
0102
ZZ
ZZ
Contoh : T-Junction Power Divider
16
• A lossless T-Junction power divider has a source impedance of 50 ohm. Find theoutput characteristic impedances so the input power is divided in a 2:1 ratio. Compute the reflection coefficients Z0
Z1
Z2
jB
+
-
Yin
Contoh : T-Junction Power Divider
17
Z0
Z1
Z2
jB
+
-
Yin
50150||75inZ
Jika tegangan pada
sambungan adalah V0 ,
daya input divider tersebut
adalah :
0
2
0
2
1
Z
VPin
inPZ
VP
3
1
2
1
1
2
01
1503 01 ZZ
inPZ
VP
3
2
2
1
2
2
02
752
3 02
ZZ
Koefisien pantul port 2 thd port 1
dan port 3 thd port 1??
Contoh : T-Junction Power Divider
18
Port 1
Port 2
Port 3
Z01
Z02
Z03
1P
2P
3P
Q : bukankah diinginkan impedansi karakteristik tiap port
sama? Z01 = Z02 = Z03 = Z0 ??A : Betooll!!, secara praktis bisa disisipkan penyepadan, seperti
¼ λ pada port 2 dan port 3.
Port 1
Port 2
Port 3
Z0
Z0
Z0
2P
3P
1P4
4
020ZZ
030ZZ
Contoh : T-Junction Power Divider
19
Port 1
Port 2
Port 3
Z0
Z0
Z0
2P
3P
1P4
4
Tapi ingat, penyepadanan ini
akan membuat divider bekerja
hanya di satu frekuensi.
3332
2322
2
2
220
SSj
SSj
jj
S
S22 , S23 , S32 , S22 , tergantung dari
ratio pembagi (divission ratio) α
020ZZ
030ZZ
Contoh : T-Junction Power Divider
20
Port 1
Port 2
Port 3
Z0
Z0
Z0
2P
3P
1P4
4
Jika diinginkan divider 3dB (i.e α = 1)
20Z
010302 2ZZZ
20Z
21
21
2
21
21
2
220
j
j
jj
S
Circulator
21
2P
3P
1P
2P
3P
1P
Jika dicatu port 2, akan keluar di port 1.
bagaimana jika dicatu port 1? Apakah keluar di
port 2? Bagaimana jika dicatu port 3?
010
001
100
S
Matched
Lossless
Tidak Resiprok
Wilkinson Power Divider
23
Most popular power divider
Very similiar to a lossless 3dB divider, but has one additional component.
even/odd analysis to analyze its performance.
002
002
220
j
j
jj
S
Mendekati power divider 3dB ideal
12
31
2
21
2
11 SSS
2
11
2
212
PPSP
2
11
2
313
PPSP
03223 SS
03322 SS
Z0
Z0
Z0
Model Saluran
Wilkinson Power Divider
Z0
Z0
Z0
Model Microstrip
24
Bagaimana cara menbuat Wilkinson Power Divider?
Dengan menyisipkan resistor sebesar
2Z0 antara port 2 dan port 3
Port 2 dan port 3
menjadi matchedPort 2 dan port 3 menjadi
terisolir (isolated) satu
sama lain
λ/4 membuat wilkinson
power divider menjadi
narrow band (pita sempit)