VSWR METER

VSWR (Volt Standing Wave Ratio) pada Transmisi Daya RF

T6VSWR (Volt Standing Wave Ratio) pada Saluran Transmisi Daya RF. Bila impedansi beban tidak sesuai dengan impedansi saluran transmisi, maka sebagian dari energi gelombang yang datang pada beban akan dipantulkan. Hal tersebut menimbulkan suatu gelombang pantulan yang berjalan kembali di sepanjang saluran transmini ke arah sumbernya.

Begitu juga apabila impedansi sumber tidak sesuai dengan impedansi saluran, maka pantulan selanjutnya dari gelombang yang sebelumnya terpantul dari beban akan terjadi. Dengan demikian pantulan-pantulan majemuk dapat ditimbulkan baik pada beban maupun pada sumber gelombang.

Efek keseluruhan dari peristiwa tersebut dapat diperlakukan sebagai resultan dari suatu gelombang datang dan gelombang pantulan tunggal. Gelombang-gelombang tersebut bila dilihat dari posisinya merupakan tegangan diam (untuk frekuensi dan sinyal masukan tetap) dan karena itulah disebut dengan Gelombang Berdiri Tegangan (Voltage Standing Wave = VSW).

Pada setiap gelombang berdiri tegangan akan terjadi juga arus karena yang disalurkan dari sumber menuju beban melalui saluran transmisi pada prinsipnya adalah daya RF. Dengan demikian apabila impedansi saluran transmisi tidak sesuai dengan impedansi beban maka akan timbul pantulan daya (Reflected Power) pada saluran transmisi. Pantulan daya ini selanjutnya akan berinterferensi dengan daya yang menuju beban (Forward Power) atau daya maju dan menghasilkan gelombang tegangan berdiri seperti gambar (Voltage Standing Wave) di atas.

Pantulan Daya (Reflected Power) ini pada nilai-nilai yang ekstrim (VSWR >2,0) merupakan kondisi yang dianggap berbahaya dan selalu dihindari karena akan berpengaruh langsung pada penambahan Desipasi Daya pada Komponen Utama pada Penguat Akhir RF dan berpotensi merusaknya.

Selanjutnya Perbandingan Gelombang Berdiri Tegangan (Voltage Standing Wave Ratio = VSWR) sesuai gambar di atas dapat didefinisikan sebagai

 

Tegangan maju adalah tegangan berasal dari sumber (transmitter) menuju beban (antenna) sedangkan tegangan mundur adalah tegangan pantul dari beban (antenna).

Untuk nilai-nilai yang berhubungan dengan Impedansi Beban dan Impedansi Saluran Transmisi, nilai VSWR adalah :

Misal, diketahui Impedansi Beban (antenna) adalah 75 Ohm dan Impedansi Saluran Transmisi 50 Ohm, maka nilai VSWR :

Koefisien Pantulan Tegangan pada Beban

Koefisien Pantulan Tegangan pada Beban dapat didefinisikan sebagai Perbandingan Tegangan Pantulan terhadap Tegangan Datang yang terjadi pada Beban atau Perbandingan Arus Pantulan terhadap Arus yang Datang pada Beban.

Dengan mengetahui nilai VSWR, dapat juga diketahui koefisien pantulan tegangan pada beban :

Pada saluran transmisi, gelombang arus datang akan selalu sefasa dengan gelombang tegangan datang. Sedangkan gelombang arus pantulan akan selalu berlawanan fasa dengan gelombang tegangan pantulan. Hal ini terjadi karena salah satu dari medan listrik atau medan magnet dari gelombang harus berbalik arah. Dengan demikian maka maksimal arus selalu berpasangan dengan minimal tegangan dan maksimal tegangan selalu berpasangan dengan minimal arus. Berikut ini kondisi RF pada saluran transmisi untuk berbagai kondisi Impedansi Beban terhadap Impedansi Saluran Transmisi :

Dari persamaan-persamaan di atas, ini berarti bahwa VSWR dapat mempunyai nilai satu sampai tak berhingga ;

 

Yang perlu diperhatikan bahwa VSWR adalah selalu suatu bilangan nyata –> yaitu bilangan yang tidak mempunyai bagian khayal. Nilai VSWR yang ideal seharusnya adalah satu, karena ini merepresentasikan suatu keadaan yang disesuaikan (matched), dan pengaturan-pengaturan praktis pada saluran transmisi RF yang sering ditujukan untuk membuat VSWR yang minimum. Apabila Nilai VSWR sama dengan satu atau sangat mendekati satu dapat terpenuhi, maka suatu sistem transmisi daya RF dapat dianggap telah memenuhi persyaratan Optimalisasi dan Efisiensi Transmisi Daya RF.

SWR Meter

Standing Wave Ratio

Standing wave ratio disingkat SWR kadang-kadang disingkat dengan nama VSWR (Voltage Standing Wave Ratio). Bila impedansi saluran transmisi tidak sesuai dengan transceiver maka akan timbul daya refleksi (reflected power) pada saluran yang berinterferensi dengan daya maju (forward power). Interferensi ini menghasilkan gelombang berdiri (standing wave) yang besarnya tergantung pada besarnya daya refleksi.

VSWR didefinisikan sebagai perbandingan tegangan maksimum dan tegangan minimum gelombang berdiri pada saluran transmisi :

VSWR =

Daftar Komponen
D1,D2 = 1N34, 1N60 (dioda germanium)
C1,C2 = 0,001 uF keramik
VR1 = 100 ohm trimpot
VR2 = 50 Kohm potensio
C3 = 0,001 uF
J1,J2 = konektor , PL259
M1 = 0 – 1 mA linear
S1 = single pole, toggle switch
L = kabel koaxial RG 58 A/U panjang 9,5cm

Konstruksi
SWR dapat dinyatakan sebagai berikut :

 Vf adalah  tegangan maju ke antena (forward)
 Vr adalah  tegangan pantul dari antena (reflected)

Rangkaian SWR meter dapat dilihat pada gambar 1.

Konstruksi cukup sederhana, tetapi dapat diandalkan dan dapat dibuat dengan komponen yang banyak terdapat di pasaran. Komponen utamanya adalah kabel koaxial yang sesuai dengan saluran transmisi (RG 58 A/U, impedansi 50 ohm).

Potonglah kabel koaxial sepanjang 3,75 inch (2,54 % 3,75 = 9,5 cm) lalu ujungnya dikupas sepanjang 1/8 inch. Tepat di tengah-tengah, koaxial dikerat dengan pisau yang tajam atau cutter. Kupaslah konduktor luar yang berupa anyaman. Lalu isolator dikerat sehingga koduktor dalam terlihat. Kemudian solderkan konduktor dalam dengan 100 ohm trimpot melalui sepotong kawat kecil. Tahanan ini nantinya diatur sehingga sama dengan impedansi saluran. Jagalah agar konduktor dalam dan luar tidak terhubung singkat (diisolasi dengan cellotape). Selanjutnya ujung-ujung koaxial bagian luar disolder pada bagian tengah kedua konektor.

Salah satu komponen yang kritis adalah meter. Untuk ini dipakai 0 – 1 mA linier, tetapi skalanya dikalibrasikan terhadap skala SWR. Letak variabel resistor trimpot harus di tengah-tengah koaxial. Ini menentukan kesetimbangan titik nol.

Tegangan maju yang berupa titik imbas disearahkan oleh D1 dan melalui Low Pass Filter C1 yang kemudian dideteksi M1. Sedangkan tegangan pantul akan melalui D2 dan C2. Berilah tanda FWD dan REF pada saklar S1, ANT, dan TX pada konektor yang sesuai.

Kalibrasi

1. Hubungan SWR meter diantara TX dan antena atau dummy load pada konektor yang sesuai (TX ke pesawat, ANT ke antena).
2. Letakkan saklar S1 pada posisi FWD. Hidupkan pesawat TX. Jarum akan menunjuk ke suatu angka. Aturlah VR2 sehingga jarum mencapai skala maksimum.
3. Ubah saklar pada REF. Jarum akan menunjuk ke suatu angka (misal 1,5).
4. Balikkan posisi SWR meter. TX ke antena dan pesawat ke ANT. Ulangi prosedur 2 dan 3. Jarum harus menunjuk angka yang sama (misal 1,5).
5. Bila prosedur 4 tidak tercapai putar trimpot VR1. Bila hal ini tidak menolong berarti VR1 sedikit ke kiri atau ke kanan.
6. Ulangi prosedur 1 sampai 5 berulang-ulang sampai penunjukan meter sama.

Pengukuran SWR

Kadang-kadang SWR meter tidak menunjukkan harga standing wave ratio yang sebenarnya, terutama bila SWR jauh dari 1 : 1. Ini akibat rugi-rugi pada saluran transmisi. Hal ini dapat dilihat pada gambar 2.

SWR meter diletakkan dekat pemancar. Misalkan tegangan maksimum yang keluar dari TX adalah 10 volt. Karena rugi-rugi saluran, tegangan yang sampai di antena adalah 9 volt. Tegangan pantul dari antena 3 volt. Tegangan ini disalurkan ke TX yang juga mengalami redaman. Sampai di TX tinggal 2,7 volt. SWR yang terbaca :

Namun bila SWR diletakkan di dekat antena, SWR yang terbaca adalah :

Ternyata kedua pengukuran berbeda. Hasil yang benar adalah 1 : 2,0. Jadi bila SWR meter diletakkan dekat TX SWR yang sesungguhnya lebih besar daripada yang terukur. Kesalahan akan bertambah besar bila saluran transmisinya panjang. Dalam praktek cara pertama boleh dipakai bila SWR menunjukkan rendah (SWR 1 : 1,1) karena penambahannya sedikit. Tetapi bila penunjukan 1 : 1,0 atau lebih segeralah pindahkan SWR meter ke dekat antena agar penunjukannya tidak terlalu banyak meleset. Apalagi bila koaxialnya panjang sekali (20 meter atau lebih) atur kembali matching antena anda. Selamat bereksperimen.

Gambar 1

 
Gambar 2

Cara Menggunakan SWR Meter

1. Atus posisi potensiometer forward dan reverse pada posisi maksimum.

2. Pasang antenna anda pada jack yang disediakan.

3. Pasang Transmitter dengan power secukupnya untuk membuat jarum forward mendefleksi secara penuh (5 Watt sudah cukup), dengan modulasi AM, FM atau CW.

4. Amati defleksi pada jarum reverse. Secara kasar korelasi antara jarum forward dan reverse dengan SWR adalah sebagai berikut:

SWR Tabel

5. SWR meter ini aman digunakan untuk QSO walaupun tetap terpasang pada saluran transmisi, namun ada RF power yang hilang beberapa dB dalam rangkaian directional coupler dan loss connector, namun kita dapat terus mengamati SWR kita sambil QSO.

6. Pastikan SWR < 2, untuk keamanan pesawat anda, daya pancar yang tidak optimum, kemungkinan interferensi, dll.