ANALISIS LINK BUDGET SISTEM TTC, APRS REPEATER, dan

VOICE REPEATER SATELIT LAPAN-A2

•SEMINAR KERJA PRAKTEK

DOSEN PEMBIMBING : Dr. Eng. RAHMADI KURNIA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS

2013

LEMBAGA PENERBANGAN DAN ANTARIKSA NASIONALPUSAT TEKNOLOGI SATELITRANCA BUNGUR, BOGOR

OLEH : FADLUR RAHMAN

LATAR BELAKANG

Telekomunikasi sebagai kebutuhan primer

Komunikasi yang real-time dan instan

Komunikasi kapanpun dan dimanapun

Penghubung antar jarak yang jauh

Rumusan Masalah

Bagaimana analisis link budget sistem TTC, APRS repeater, dan Voice repeater satelit LAPAN-A2.

Batasan Masalah

Adapun batasan masalah kerja praktek ini adalah :1.Pengenalan modul TTC satelit LAPAN-A2.2.Analisis link budget sistem TTC dan

payload APRS repeater dan voice repeater pada satelit LAPAN-A2.

Tujuan Umum

Mengenal Dunia Kerja

Implementasi ilmu teoritis di lapangan

Improving

sense of

engineeri

ng

Siap untuk bersaing selepas menyelesaikan studi di Universitas Andalas

Pemecahan masalah dalam dunia kerja dengan mengimplementasikan ilmu teoritis

Mengenal dunia kerja secara langsung dan pengembangan soft skill

Tujuan Khusus Memahami teknis dalam perancangan satelit

Mengenal perangkat dalam TTC satelit

Mengetahui konfigurasi dan TTC pada satelit LAPAN-A2

Waktu Pelaksanaan

Tanggal : 21 Desember 2012 s.d 21 Januari 2013 pada hari kerja

Waktu : 08.00 WIB – 16.00 WIBTempat : Pusat Teknologi Satelit Lembaga

Penerbangan dan Antariksa Nasional (Pusteksat LAPAN)

Alamat : Jl. Cagak Satelit, km 04, Rancabungur , Kabupaten Bogor, Kode Pos 16310

TINJAUAN SINGKAT LAPAN

Lembaga Nonkementerian

RI

Kedudukan

Berkedudukan di bawah Presiden

Bertanggung jawab kepada

presiden melalui kemenristek

Tugas pokok

Penelitian dan Pengembangan

Bidang Kedirgantaraan

Lembaga Antariksa dan Penerbangan Nasional (LAPAN) dibentuk pada tanggal 27 November 1963 dengan Keputusan Presiden Nomor 236 tahun 1963 tentang LAPAN, untuk melembagakan penyelenggaraan program-program pembangunan kedirgantaraan nasional.

Satelit

Stasiun Bumi

SATELLITE COMMUNICATION SYSTEM

Pada dasarnya sistem komunikasi satelit merupakan sistem komunikasi radio. Satelit berfungsi sebagai repeater tunggal yang berada di luar angkasa.

ELEMEN DASAR SISTEM KOMUNIKASI SATELIT

Frekuensi Uplink

Frekuensi Downlink

Sistem komunikasi satelit menggunakan frekuensi tinggi dalam sistem transmsinya, agar mampu menembus atmosfir dan dapat menempuh jarak yang jauh serta meminimalisir kerusakan gelombang selama transmisi.

SATELLITE COMMUNICATION SYSTEM

BAND LAPAN-A2

OrbitOrbit adalah garis edar di angkasa yang

dilalui oleh pusat massa suatu benda, dalam hal ini adalah satelit. Orbit satelit dapat ditentukan berdasarkan kegunaan ketinggian, posisi dan bentuknya.

Orbit Berdasarkan Ketinggian

Orbit LEO merupakan orbit satelit yang memiliki ketinggian paling rendah dan paling dekat dengan permukaan bumi. Orbit LEO memiliki radius ketinggian 160-10000 km di atas permukaan bumi

Low Earth Orbit (LEO)

Ketinggian orbit MEO dikategorikan orbit menengah, dengan radius ketinggian 10.000-20.000 km. Waktu pengamatan oleh stasiun bumi terhadap satelit pada orbit MEO sedikit lebih lama dari LEO, antara 1 – 2 jam.

Medium Earth Orbit (MEO)

Orbit GEO merupakan Orbit tertinggi, orbit ini memiliki ketinggian di atas 36.000 km di atas permukaan bumi. Pergerakan satelit pada orbit GEO relatif diam terhadap bumi, dengan waktu edar mengitari bumi selama 24 jam, atau sama dengan waktu rotasi bumi.

Geostationary Earth Orbit (GEO)

Orbit equatorial merupakan orbit satelit yang melintas di atas garis equator. Orbit equatorial memiliki inklinasi sebesar 0o berada tepat di atas equator.

Orbit polar merupakan orbit satelit yang memiliki lintasan melewati kutub-kutub bumi. sudut inklinasi hampir mendekati 90o .

Orbit Berdasarkan Posisi

Orbit Polar

Orbit Equatorial

Jenis SatelitSatelit

astronomi dan Satelit

pengamat Bumi

Satelit komunikasi

Satelit navigasi dan Satelit mata-mata

Satelit tenaga surya

Digunakan untuk pengamatan bumi dan angkasa, seperti galaksi, planet, lingkungan, sumber daya alam

Digunakan untuk telekomunikasi, menggunakan radio pada frekuensi gelombang mikro. Kebanyakan satelit komunikasi menggunakan orbit geosinkron.

Digunakan untuk navigasi, menentukan arah. Satelit mata-mata merupakan satelit militer yang bekerja sebagai mata-mata.

Digunakan untuk memancarkan cahaya matahari dengan gelombang mikro ke antena penerima di bumi sebagai sumber energi

Ground segment atau stasiun bumi merupakan stasiun penerima dan pemancar yang berkomunikasi dengan satelit, pada stasiun bumi inilah pengontrolan, pengamatan, dan komunikasi dengan satelit terjadi.

Stasiun Bumi (Ground Segment)

Satelit (Space Segment)pada prinsipnya satelit merupakan repeater yang berada di angkasa yang berfungsi memperkuat gelombang sinyal yang berasal dari stasiun bumi dan di translasi dari uplink frequency menjadi downlink frequency.

Konfigurasi Satelit :• Struktur• Payload• Power Supply• Kontrol temperatur• Kontrol Attitude dan Orbit• Telemetri, tracking, dan Command (TTC)

Sistem Payload Satelit

LAPAN-A2S-band Transmiter• Frekuensi 2220 MHz• Modulasi FM dan BPSK • RF output maksimum 3,5 WKamera 1• CCD digital space camera• Effective picture element (in picture mode) 2000x2000 pixels• Swath 12 km• Ground resolution 6m• 600 mm lensKamera 2• Color CCD• Effective picture element 752x582 pixels• Swath 81 km• Ground resolutions 200 m• 50 mm lens

AIS (automaticidentifications system)• Sensitivity 117 dBm• Max number of ship to be track 104/minAPRS (automatic position/reporting system) repeater• Modified COTS component• Antenna omnidirectional• Frequency 145,825 MHzVOICE repeaterRepeater for radio amateur• Antenna omnidirectional• Modified COTS core RF unit• Adjustable CCTCS tone• Frekquency uplink 145,880 MHz/downlink 435,880 MHz

LAPAN-A2

Parameter Link Sistem Komunikasi Satelit

• Gain (Penguatan)

• EIRP (effective isotropic radiated power)

• Losses

• Sensitivitas Receiver

• Figure of Merit (G/T)

Parameter Link Sistem Komunikasi Satelit

•C/N

ANALISIS LINK BUDGET SISTEM TTC, APRS REPEATER, DAN

VOICE REPEATERSATELIT LAPAN-A2

Satelit LAPAN-A2 akan mengorbit pada orbit equatorial yang berada pada ketinggian sama dengan orbit LEO, hanya saja LAPAN-A2 mengorbit berada di atas garis equatorial bumi dengan inklinasi rendah. LAPAN-A2 mampu mengitari bumi lebih kurang 100 menit

ORBIT LAPAN-A2

TTC Transceiver Sistem Komunikasi Satelit LAPAN-A2

Unit TTC memiliki fungsi sebagai pusat analisa kode dari command pada satelit. Mencakup pada modulasi, demodulasi, mengirim dan menerima sinyal command melalui sinyal RF pada satelit LAPAN-A2

Parameter Nilai

Transmitter RF

Output

3,5 watt

Frequency 437,325 MHz

Gain antena -1 dBi

Modulasi digital FFSK

Bit Rate 1200 bps

Sensitivitas (0,18 μV) -121,88 dBm

Modul TTC pada satelit LAPAN-A2 akan dioperasikan dengan parameter-parameter yang telah ditentukan dan dirancang sedetail mungkin agar tidak terjadi kesalahan pada TTC LAPAN-A2. Tabel di bawah menjelaskan parameter-parameter pada modul TTC yang digunakan pada LAPAN-A2.

Ilustrasi Diagram Blok TTC LAPAN-A2

APRS (AUTOMATIC POSITION REPORTING SYSTEM Repeater

APRS secara singkat adalah sebuah sistem untuk mengirimkan data melalui radio komunikasi amatir.APRS tidak hanya dapat dipakai untuk keperluan navigasi, tetapi bisa juga untuk yang lain, misalnya untuk pengiriman data pengamatan cuaca

APRS pada satelit LAPAN-A2 ORARI untuk berkomunikasi dengan radio tim SAR dalam mencari jalur evakuasi alternatif atau pengiriman bantuan

Parameter Nilai

Frekuensi 145,825 MHz

Tx Power consumption 1,2 Amps @ 15 V

RF power 6 W

Antena Omnidirectional

Data-data parameter APRS repeater milik LAPAN-A2

Voice RepeaterVoice repeater diintegrasikan ke dalam payload mission sebagai bentuk kerja sama dengan ORARI Indonesia dalam hal penggunaan satelit sebagai repeater komunikasi radio di Indonesia

Parameter Nilai

Frekuensi Uplink 145,880 MHz

Frekuensi Downlink 435,880 MHz

Tx power consumption 1.2 Amps @ 15 V

RF Power 6 W

Antena Omnidirectional

LINK BUDGET

Posisi Geometris Satelit Terhadap Stasiun Bumi

RE : Jari-jari bumi(6371km)

Altitude : Ketinggian Orbit

D : Jarak satelit - stasiun bumi

ε : Sudut elevasiλ : sudut nadirρ : Sudut pusat

bumi

asumsi sudut elevasi antena stasiun bumi terhadap satelit LAPAN-A2 sebesar 5o

Sudut Pusat Bumi (λ) Sudut Nadir

Jarak stasiun bumi – satelit

Parameter Nilai Satuan

ORBIT

Jari-Jari Bumi 6371 Km

Altitude satelit 650 Km

Elevasi 5 Deg

Λ 64,6846 Deg

Ρ 20,3154 Deg

D 2446,9173 Km

Parameter Link budget LAPAN-A2Parameter Nilai

Jarak satelit – stasiun bumi 2446,9173 km

Effective Isotropic Radiated Power (EIRP)stasiun bumi 25,7609 dBW

Bandwith 7,6 KHz (38,81 dBHz)

Data Bit Rate 1200 Bps

Implementation Loss 3 dB

GS antenna Pointing Loss 3 dB

Satellite antenna pointing loss 0,5 dB

Polaritation Loss 0,5 dB

GS transmission loss 0,5 dB

Satellite transmission loss 0,2 dB

Constanta Boltzman 1,38 x 10-23 ( -228,59 dB)

G/T of GS antenna (Tx dan Rx) -10 dB/K

Required Eb/No 13,3 dBHz

GS Transmitter RF Output (Uplink) 15 Watt

Satelit Transmitter RF Output (Downlink) 3,5 Watt

APRS Transmitter RF output (Downlink) 6 Watt

Voice Transmitter RF output (Downlink) 6 Watt

Bit Error Ratio 1x10-5 (pada FSK)

Temperatur antena satelit 200 K

Sensitivitas Sistem 0,18 µV

Link Budget TTC

Free Space Loss (Lfs)/pathloss

EIRP (effective isotropic radiater power) Maksimum Satelit

Daya yang diterima (Pr) satelit

Figure of Merit (G/T) satellite

Analisa C/N

Link Budget VOICE repeater

Free Space Loss (Lfs)/pathloss

EIRP (effective isotropic radiater power) Maksimum Satelit

Daya yang diterima (Pr) satelit

Figure of Merit (G/T) satellite

Analisa C/N

Kesimpulan

1. Link margin yang tersedia untuk sistem TTC pada transmisi uplink sebesar 25,5315 dB dengan C/N sebesar 30,8152 dB. Sedangkan untuk downlink budget, link margin yang tersedia sebesar 18,2216 dB dan C/N sebesar 23,5053 dB.

2. Pada APRS repeater, transmisi uplink memiliki link margin sebesar 36,0710 dB dengan C/N 42,5347 dB. Kemudian untuk transmisi downlink didapat link margin sebesar 31,1019 dB dengan C/N 36,3856 dB.

3. Sistem Voice repeater, memiliki nilai S/N sebesar 31,7844 dB pada transmisi uplink, dan S/N sebesar 36,3823 dB pada transmisi downlink.

4. Berdasarkan hasil analisa, satelit LAPAN-A2 memiliki link budget yang cukup untuk transmisi uplink/downlink dengan besar daya maksimum yang disediakan sebesar 32 W.

5. Daya yang dapat diterima antena receiver secara garis besar pada TTC, APRS repeater, Voice repeater tidak melebihi batas sensitivitas dari receiver, daya maksimum didapat sebesar -104,7878 dBm pada downlink TTC, dan daya terima minimum sebesar -88,2281 dBm pada transmisi uplink APRS repeater. Nilai tersebut tidak melebihi batas sensitivitas receiver yang berada pada nilai -121 dBm atau 0,18 μV.

6. Path Loss yang terjadi pada transmisi TTC sebesar 153,0285 dB, pada APRS repeater 143,4890 dB, sedangkan pada voice repeater path loss yang ada pada link transmisi uplink sebesar 153,0593 dB dan pada transmisi downlink sebesar 143,4923 dB.

7. Dengan asumsi elevasi sebesar 5o didapatkan jarak antara satelit dan stasiun bumi penerima adalah 2446,9173 km.