APA BEDANYA ANTARA MATCHING YANG “ASAL SWR NYA 1 : 1” DENGAN “CONJUGATE MATCHING” ?

APA BEDANYA ANTARA MATCHING YANG “ASAL SWR NYA 1 : 1” DENGAN “CONJUGATE MATCHING” ?
By : Djoko Haryono

Sebagian besar ham belum mengenal istilah CONJUGATE MATCHING” atau “CONJUGATE MATCH”. Jauh lebih sedikit mereka yang sudah mengenal istilah ini.

Apa perbedaan dari kedua istilah tsb ?
 MATCHING YANG “NON_REFLECTIONS” ALIAS “ASAL SWR NYA 1 : 1/SERENDAH MUNGKIN”.

Cara melakukan matching antara antenna/line yang paling “populer” dan dianut banyak ham adalah yang kita sebut sebagai “Non-Reflection Match”. Penganut metode ini cenderung berfokus untuk menghindari adanya Reflections alias Reflected Power. Mereka berpatokan sedapat mungkin SWR mencapai 1 : 1 ( Unity ).

Umumnya mereka sudah akan langsung puas jika mereka berhasil mencapai hasil pengukuran dengan nilai tsb. , terlepas dari apakah kondisi yang sebenarnya sistem antenna dan saluran transmisinya benar2 telah bekerja dengan efisiensi tinggi atau belum , yang penting SWR meternya “harus/sedapat mungkin” terbaca 1 : 1.

Dalam postingan2 lainnya saya sudah cukup banyak memberikan contoh2 bahwa SWR 1 : 1 tidaklah selalu berarti baik ( ber-efisiensi tinggi ) , namun dalam praktek sehari-hari , sebetulnya teramat banyak contoh kasus dimana penunjukan meter yang 1 : 1 ternyata adalah “penunjukan semu / palsu” yang sering menipu kita ( kasus ketika SWR turun banyak tetapi ternyata power juga justru turun banyak , kasus sistem radial antenna vertical HF yang diperlemah ( diminimalkan ) yang justru malah menujukkan nilai SWR nya membaik / turun alias menipu , kasus dimana ketika balun disisipkan / dipasang maka SWR langsung turun jadi 1 : 1. Turunnya SWR itu karena dipasangi balun yang sebelumnya tidak ada. Padahal kemudian ternyata powernya malah banyak hilang –karena design balun yang salah- . Power itu hilang menjadi panas yang tinggi pada balunnya. Hal hal semacam ini –dimana nilai SWR menipu kita- sering terjadi.

CONJUGATE MATCHING
Istilah Conjugate Matching umumnya hanya dikenal oleh para amatir radi ( ham ) yang dalam menjalankan hobbynya , ia sudah tertarik berusaha mendalami “bagian2 perhitungan ( bilangan ) complex dalam meng-evaluasi Impedansi sistem Antenna / Saluran Transmisinya”.

Mengapa demikian ? Itu karena Teori CONJUGATE MATHING memang tidak berbasis ( berfokus ) pada angka SWR nya namun lebih berkonsentrasi pada perhitungan2 complex yang “terkandung” pada Impedansi ( Resistance & Reactance , baik Inductive maupun Capacitive ).
 
Sebuah antenna Doublet 100 ft dioperasikan pada 80 m band. Saluran transmisinya ladder line 300 ohm sepanjang 40 ft. Impedansi pada terminal antenna ( = output dari line ) 26 – j 420 ohm.

Impedansi pada jarak 0.15 lambda dari feed point / terminal antenna , atau pada input dari line = 8.8 – j 2.8 ohm. Coaxial dengan impedansi karakteristik 50 ohm hanya digunakan antara TX dan Antenna Tuner.

Pertanyaan2 maupun kesan2 yang timbul adalah :

01. Perhatikan input line. Impedansi disana terukur 8.8 – j 2.8 ohm.
Darimanakah impedansi 8.8 – j 2.8 ohm itu muncul ?
Artinya , apakah nilai itu muncul sebagai transformasi impedansi 26 - j 420 ohm di output line ? ( atau dengan kata lain ….. Apakah benar impedansi 26 – j 420 ohm dari antenna itu setelah melalui jarak 0.15 lambda akan menjadi 8.8 – j 2.8 ohm ?

Ini akan bisa di check menggunakan Smith Chart ( yang belum saya coba lakukan. Terus terang saya masih sedikit agak malas mencoba melakukan re-check karena saya anggap masih ada 1 parameter yang tidak ditulis pada skema / gambar yg saya temukan ini , yaitu velocity factor dari ladder line nya. Memang MUNGKIN bisa di-kira2 , tapi justru “main kira2” itu yg menyebabkan saya jadi sedikit enggan ).

Ataukah nilai itu merupakan conjugate impedance 8.8 + j 2.8 ohm yang dihasilkan oleh tuner ?

02. Betulkah nilai Lumped component L = 1 uH dan C = 1870 pF itu resonans pada ( salah satu freq. ) di band 80 meter dan “menghasilkan” impedansi 8.8 + J 2.8 ohm ( yang berlawanan phase dengan 8.8 – j 2.8 pada input line ) ?

03. Kondisi yang ada dalam contoh ini ( yaitu impedansi antenna terukur 26 – j 420 ohm ) TENTU SAJA HANYA BERLAKU UNTUK SALAH SATU FREKUENSI KERJA SAJA , sedangkan kalau kita berpindah frekuensi lain ( tetutama pindah band ) impedansi pada terminal antenna tentu saja menjadi berbeda lagi.

Dari sinilah kita bisa membayangkan betapa complexnya perhitungan / perencanaan Conjugate Matching , khususnya untuk para “orang radio” yang ham / amatir radio karena mereka bekerja ber-pindah2 dan ber hak menggunakan berbagai band radio.

04. Untuk lebih bisa membayangkan “betapa complex” nya perencanaan agar kita bisa mencapai kondisi Conjugate Matching bila antenna kita adalah antenna Multi Band , coba perhatikan BETAPA BESAR RANGE DARI IMPEDANSI ANTENNA DOUBLET G3RWF KETIKA IA BER - PINDAH2 DARI SATU KELAIN BAND ( pada station broadcast atau lainnya yang hanya bekerja menggunakan singlke freq. , perencanaannya menjadi lebih sederhana ).

( Dalam Tabel yang ada pada link / alamat situs dibawah ini kita bisa melihat perubahan2 nilai Impedansi Antenna Doublet tsb., baik Resistancenya maupun Reactance / jX nya ).

Complexnya nilai2 yang muncul akan membuat perencanaan Conjugate Matchingnya makin bikin penasaran.

Bagus ya G3RWF ( juga sejumlah laporan experiment para ham / amatir radio lainnya ) telah membuat daftar impedansi multi band sedetil itu.

Akan sangat baik untuk dipakai sebagai bahan berlatih menggunakan Smith Chart.

http://www.arkansas-aresraces.org/.../Doublet%20Antenna... 

Disini Conjugate sendiri kita artikan sebagai UTUH atau MENYATU ( = sebagai kesatuan ). Artinya pada sistem perhitungan bagaimana mendapatkan hasil Conjugate Matching , akan didapatkan hasilnya adalah SELURUH POWER AKAN DISERAP OLEH ANTENNA ( LOAD ) DAN SELURUHNYA AKAN TERPANCARKAN.

Pada perhitungan ini , seluruh sistem akan tampil sebagai SATU KESATUAN ( baik Impedansi antenna , line output , panjang coaxial ( atau penyalur lainnya ) , line input dan conjugate impedance dari transmitternya. Totalitas atau Utuh bagaikan satu kesatuan itulah yang kita maksudkan dengan istilah Conjugate.

Sebaliknya , pada sistem yang paling banyak dikenal yaitu “ Yang penting SWR nya 1 : 1” sebenarnya seluruh bagian dari sistem seakan terpecah pecah ( terpisah pisah ).

Antenannya menyatu dengan Line outputnya ( ujung atas coax ). Sedangkan TX nya menyatu dengan Line Inputnya dan “berdiri sendiri” ( artinya apa yang ditunjukkan SWR meter diruang pemancar tidak / belum menunjukkan nilai SWR / Line yang sebenarnya yang ada di feed point antenna ). Itupun masih ada “Bagian ke 3” yang juga seakan terpisah dari kelompok antenna & kelompok TX nya , yaitu “Panjang Kabel ( Coax ) nya” yang juga “berdiri sendiri” dan sering menjadi “biang” dari ketidak cocokan hasil/nilai pengukuran yang ditunjukkan.

Pada Conjugate Matching , “Panjang Line” itu sudah menyatu dalam hitungan complex yang dilakukan. Berapapun panjang Line –selama total loss nya terkontrol- , hasilnya akan tetap ( artinya Seluruh Power akan tetap tersalur ke antenna ).

Hal ini berbeda dengan metode “Yang penting SWR nya terbaca 1 : 1 ( asal matching ) ” ini yang sering menipu kita. Mengujinya mudah untuk membutuktikan bahwa matching yang dilakukan itu adalah matching yang tidak total / non conjugate. Setelah SWR terbaca 1 : 1 , kalau panjang linenya kita rubah ( misalnya dengan dikurangi atau dipotong sedikit demi sedikit ) maka bacaan SWR nya akan senantiasa berubah ubah. Itulah kondisi NON-CONJUGATE yang sebenarnya banyak menyia-nyiakan power karena tidak terserap antenna.

Pengujian ( atau yang lebih tepat bukan pengujian melainkan PEMBUKTIAN ) dengan cara tersebut ( kapan panjang coax akan mempengaruhi SWR dan kapan panjang coax tidak mempengaruhi ) yang mudah membedakan antar Conjugate dengan Non Conjugate Matching , lebih mudah untuk dilakukan oleh sebagian besar ham , meskipun ada cara lain yang lebih praktis dan cepat yaitu menganalisis menggunakan Smith Chart. Yang menjadi masalah untuk bisa melakukan analisis dan penghitungan adalah bahwa sebagaian besar ham belum menguasai / mengenal cara penggunaan Smith Chart. Hanya sedikit ( prosentagenya ) diantara mereka yang sudah menguasai cara penggunaan Smith Chart.

Conjugate match terjadi pada sistem jika INTERNAL RESISTANCE DARI TX SAMA DENGAN KOMPONEN RESISTIVE DARI IMPEDANSI LINE INPUT ( ATAU SEBALIKNYA ) dan SEMUA SEMUA RESIDU REAKTANSI YANG ADA ( RESIDUAL REACTANCE COMPONENTS ) PADA TX DAN IMPEDANSI LINE INPUT DICANCEL SAMPAI KE NILAI ZERO ( HILANG SAMA SEKALI ).
DALAM KONDISI SEMACAM INI SISTEM MENJADI RESONANS.

Seluruh power dari TX akan melewati line dan semua pantulan akibat ketidak jodohan terminasi ( terminating mismatch ) maupun pantulan dari titik2 discontinuity ( ingat pada perancangan coax / saluran transmisi , timbulnya discontinuity adalah satu hal yang perlu dihindari ) yang ada disepanjang line akan di kompensasi oleh munculnya “Pantulan kedua / pelengkap” akibat terciptanya “Nondissipative mismatch” pada titik matching conjugate.

Nondissipative mismatch ini adalah suatu kondisi yang “ditempatkan sendiri oleh sitem” ( muncul dengan sendirinya dititik tsb. jika/setelah kita memilih nilai2 yang tepat ( misalnya menggunakan lumped component ) dalam perancangan sistem kita , dan nilai yang tepat itu akan “memproduksi” SWR & Pantulan yang besarnya sama dengan Pantulan ( Reflected Power ) yang datangnya dari arah antenna ( would produce the same magnitude of reflection or SWR ) tetapi dihasilkan sendiri oleh line termination mismatch..

Akibatnya adalah akan terjadi Pemantulan Kedua ( Rereflection ) pada gelombang , tetapi kali ini terjadinya di input line serta pemantulan itu terjadi terhadap Reflected Power yang datang dari arah antenna / outpour line. Reflection ulang yang terjadi adalah sebuah Total Reflection kembali kearah antenna. Meskipun teori ini kedengarannya sangat rumit , namun bisa dicapai dengan prosedur tuning & loading yang benar. Itu semua terjadi pada conjugate matching pada sistem dengan lossless line.
Sebenarnya saya sendiri masih sangat bodoh dalam ( berusaha ) memahami prinsip2 CONJUGATE MATCHING dan saya masih ingin belajar banyak dari teman2 yang lain. Untuk itu saya mengharap adanya sumbangan pemikiran dan atau tutorial dari teman2 yang sudah memiliki pengalaman tentang Conjugate Matching. Juga tolong dikoreksi kesalahan2 yang ada pada tulisan saya diatas.
Daftar URL / link dibawah ini adalah sedikit referensi singkat yang berkaitan dengan Conjugate Matching.

http://www.optenni.com/optenni-lab/conjugate-matching
http://forums.qrz.com/archive/index.php/t-333473.html
http://urgentcomm.com/test-amp-measu…/maximum-power-transfer