SWR Meter Standing Wave Ratio

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 =Vmax/Vmin

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.

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 

Skema Rangkaian SWR Meter dan Cara Kalibrasi. Pada Transmisi Daya RF, apabila Impedansi Saluran Transmisi tidak sesuai dengan Impedansi Beban (antenna), maka akan muncul Daya Pantul (Reflected Power) pada saluran transmisi menuju sumber (transmitter). Daya pantul ini akan berinterferensi dengan daya dari pemancar (Forward Power) dan menghasilkan Gelombang Tegangan Berdiri pada saluran (Volt Standing Wave).

Nilai SWR dapat dihitung melalui perbandingan Impedansi Beban terhadapImpedansi Saluran Transmisi, yaitu :

Pengukuran Nilai VSWR dapat dilakukan dengan mengukur perbandingan tegangan maju (forward) dan tegangan pantul (reverse). Kita dapat membuat SWR Meter dengan skema seperti di bawah ini :

Bagian utama dalam Membuat SWR Meter adalah potongan kabel coaxial 50 Ohm sepanjang 12 cm. Dapat digunakan RG-58 A/U atau RG-8 untuk dapat melewatkan daya yang lebih besar. Bagian tepi dikupas dan dibuang serabut luarnya sehingga tinggal tersisa 10 cm yang memiliki serabut luar. Selanjutnya bagian tengah dikerat sekitar 2 cm sehingga terlihat serabut luarnya. Kemudian dirangkai seperti skema di atas.

Pemilihan VU Meter sangat kritis, pengertiannya adalah kualitas dari VU Meter harus diperhatikan khususnya arus nominalnya. Standar VU untuk SWR Meter adalah 0 – 100 uA. Namun masih dapat ditoleransi dengan pemakaian VU Meter 0 – 1 mA, dengan kompensasi sensitivitas SWR Meter yang berkurang. Selain itu, Karaktersitik VU Meter harus dipastikan Linear, artinya skala penunjukan harus Linear. Di lain pihak dalam Membuat SWR Meter, Konstruksi dari Sheldingsangat menentukan sekali terhadap kebocoran RF dan nilai Impedansi dari selubung rangkaian SWR Meter.

Kalibrasi Rangkaian SWR Meter :

Hubungkan SWR Meter antara pemancar dengan Dummy Load 50 Ohm. Hubungkan sesuai posisi konektor (TX ke pemancar dan ANT ke Dummy Load). Atur posisi VR2 pada minimal.

Hidupkan pesawat dan atur VR2 ke arah maksimal sampai jarum Forward mencapai skala Maksimal. Sambil memperhatikan jarum Reverse.

Atur VR1 sampai jarum Reverse menunjuk pada skala Nol (Minimal), sambil memperhatikan kondisi jarum Forward agar selalu pada skala maksimal (mungkin harus merubah sedikit posisi VR2).

Matikan pesawat. Balik posisi SWR Meter (TX ke Dummy Load dan ANT ke Pesawat). Nyalakan Pesawat. Pastikan jarum Reverse pada skala Maksimal dan jarum Forward pada skala Nol (Minimal). Apabila tidak demikian, putar sedikit VR1 dan ulangi langkah no.2  s/d  4.

Kalau tindakan no.4 tidak juga memperoleh penunjukan yang sama (jarum Reverse tidak menunjuk skala Maksimal dan Forward tidak Minimal), maka yang harus dilakukan adalah menggeser posisi solderan VR1 pada serabut luar Coaxial sedikit ke kiri atau ke kanan.

Ulangi langkah no.1 sampai dengan 5 hingga memperoleh hasil penunjukan yang sama.

Hasil pengukuran SWR Meter sangat ditentukan oleh Kualitas dan Panjang Saluran Transmisi karena rugi-rugi saluran, khususnya apabila SWR Meter diletakkan dekat pemancar (Transmitter) dan kabel transmisi yang begitu panjang. Misal, sebuah pemancar dengan tegangan keluar 12 volt. Karena rugi-rugi pada saluran transmisi maka tegangan yang sampai ke antena 10 Volt. Karena ketidak-sesuaian Impedansi Beban dengan Impedansi Saluran Transmisi, maka muncul tegangan pantul sebesar 3 Volt menuju pemancar. Dan karena rugi-rugi saluran transmisi, tegangan pantul yang sampai ke pemancar tinggal 2,5 Volt. Maka VSWR terukur adalah :

Jika SWR Meter diletakkan di ujung saluran transmisi dekat dengan antena, maka VSWR terukur adalah :

Ternyata dengan menempatkan SWR Meter di ujung saluran transmisi dekat dengan antena diperoleh hasil pengukuran VSWR yang lebih tinggi dibanding menempatkan SWR Meter dekat dengan pemancar. Kalau demikian dimanakah seharusnya SWR Meter ditempatkan?. Tentunya menempatkan SWR Meter dekat dengan pemancar lebih menguntungkan apabila nilai VSWR rendah (1 atau 1,1). Kalau VSWR masih menunjuk angka yang tinggi (diatas 1,5 atau hampir menyentuh 2,0), maka Matching Antenna perlu dilakukan.