Waveguide: High Frequency, High Power

Waveguide sebenarnya sudah ditemukan sejak lama oleh Heaviside, J.J. Thomson *yg nemu elektron*, Rayleigh *yg ngambil Siskomsel pasti pernah denger*, dll, sekitar tahun 1800-an. Btw, apa itu waveguide? Kalau dlihat-lihat, sebenarnya waveguide itu gabungan dari kata wave dan guide, artinya waveguide merupakan suatu benda yang dapat memandu perambatan gelombang. Meskipun jenisnya ada bermacam-macam, biasanya istilah waveguide digunakan untuk menyebut saluran transmisi yang menggunakan sebuah konduktor saja. Bentuknya mirip pipa air, seperti ini.

Dibandingkan dengan saluran transmisi yang memiliki 2 konduktor, waveguide memiliki kelebihan, yaitu dapat menangangi daya yang besar. Jadi jangan kaget kalau melihat waveguide digunakan untuk gelombang dengan daya yang ordenya Megawatt (misalnya dipake di SLAC, search aja di google)…

Lalu, apa efeknya jika hanya memiliki sebuah konduktor saja? Ternyata hal ini berpengaruh terhadap konfigurasi atau susunan medan listrik-magnet aka mode gelombang di dalamnya. Kalau di saluran transmisi dengan dua konduktor, biasanya tidak ada medan listrik dan magnet pada arah perambatan gelombang yang disebut mode Transverse Electromagnetic (TEM).  Ini mirip dengan gelombang di ruang bebas.

Nah, berhubung waveguide hanya memiliki sebuah konduktor saja, mode TEM tidak dapat merambat di dalamnya. Kalau dianalisis dengan hukum Ampere, ternyata yang  menyebabkan mode TEM dapat merambat dalam saluran transmisi adalah keberadaan konduktor kedua dalam saluran transmisi tersebut. Pada zaman dahulu, mungkin hal ini yang menyebabkan adanya anggapan bahwa gelombang tidak dapat merambat di dalam waveguide.

Kenyataannya, gelombang dapat merambat dalam waveguide, namun tidak dalam mode TEM, tapi dalam mode lainnya. Ada 3 kemungkinan, yaitu:

  1. Mode Transverse Magnetic (TM), yaitu tidak ada medan magnet dalam arah perambatan
  2. Mode Transverse Electric (TE), yaitu tidak ada medan listrik dalam arah perambatan
  3. Mode Hybrid, yaitu medan listrik-magnet ada di arah perambatan.

Jika persamaan Maxwell diutak-atik untuk mode-mode ini, ada perbedaan yang cukup penting dengan mode TEM. Ternyata, frekuensi rendah tidak dapat merambat untuk mode TM dan TE. Gelombang dengan frekuensi rendah ini akan teredam saja, disebut mode evanescent. Jika frekuensi terus dinaikkan, pada suatu titik tertentu gelombang dapat mulai merambat. Frekuensi pada batas ini disebut frekuensi cutoff. Jadi, waveguide hanya dapat digunakan pada frekuensi tinggi.

Kata orang-orang, telecom engineer bekerja pada frekuensi tinggi, daya rendah. Kalau power engineer kebalikannya, frekuensi rendah, daya tinggi. Waveguide engineer? Bisa kedua-duanya tinggi :mrgreen:

Referensi

[1]. M. F. Iskander, Electromagnetic Fields and Waves. Illinois: Waveland Press, Inc., 1992.
[2]. D.M. Pozar, Microwave Engineering. Belmont, New York: John Wiley & Sons, 1998.
[3]. K.S. Packard, “The origin of waveguides: a case of multiple rediscovery,” 
      IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. MTT-32, no. 9, pp. 961-969, Sept. 1984.
[4]. Wikipedia, tentu saja😀

2 responses to “Waveguide: High Frequency, High Power

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s