satellite link - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · isotropis) dan dbd (ref. antena dipole /2)...

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 1

SATELLITE LINK

1. Review parameter antena, thermal noise, etc

2. Anatomi link satelit

3. Rugi-rugi

4. Analisa link budget dasar untuk kondisi clear sky dan hujan


Obyektif Perkuliahan

Dapat memahami antena dan mekanisme

kerjanya

Dapat memahami link komunikasi satelit

dan rugi-rugi.

Dapat memahami link budget

Referensi :

Maral, G and Bousquet, M., “Satellite

Communication Technology : System and Design”,

John Willey and Son, 1995

Chapter 2, page


Agenda Perkuliahan

Parameter antena

Anatomi link satelit

Analisa link budget dasar untuk kondisi clear

sky dan hujan


Basic Link Analysis

(C/N0)Up

Uplink

Downlink

(C/N0)DnGRmax

θR

θT

GTmax

GR

GT

Transponder

θT

θR

GR

GT

(C/N0)Tot


Parameter Antena

Gain

Antena adalah divais pasif (tidak

menghasilkan daya atau penguatan)

Gain yang dimaksud adalah bila

dibandingkan antena lain

Satuannya adalah dBi (ref. antena

isotropis) dan dBd (ref. antena dipole

/2)

Radiation pattern


Parameter Antena

Gain

Efisiensi akibat : iluminasi, spill over, kerataan permukaan, ketidaksesuaian impedansi, loss ohmic, dll

effAG

2max

4

2

max

DG

zfsi

%75%55

22

DAAeff


23

max

29000

dB

G

20max,

10

1703 dBiGdB

DdB

703 Koefisien iluminasi 70o

Efisiensi 0,6

Beam Width

Parameter Antena


Parameter Antena Polarisasi

Orientasi antena

Loss yang timbul akibat

ketidaksesuaian

polarisasiantena dengan

gelombang datang

22

AER cosaaPLF


Parameter Antena

XPD (cross polarization

discrimination)

XPI (cross polarization

isolation)

x

c

b

adBXPI log20

vertical vertical

horisontal horisontal

b

a

ax

bx

ac

bc

x

c

a

adBXPD log20


Parameter Antena

Effective Radiated Power

Sama dengan daya output

HPA dikalikan dengan Gain

antena (dengan antena

referensi adalah antena

dipole)

EIRP = ERP dengan antena

referensi adalah antena

isotropis

TTGPERP


Parameter Antena

Power Flux Density

RSL (Received Signal

Level)

24 R

GP TT

Antena isotropis

Daya radiasi per

sudut ruang PT/4

PT

GT=1

Antena isotropis

Daya radiasi per

sudut ruang PTGT/4

PT

GTreffR AP


Parameter Antena

Received Signal Power

Gunakan teori

transmisi Friis

R

FS

TTR GL

GPP

1

24

RLFS

)(log20)(log2044.32)( MHzfKmRdBLFS


CONTOH

UPLINK

DOWNLINK

KmRGHzfWPmD uTSBSB 40000;14;100;4

6,0;55,0;23 SBsat

o

dBsat

??; RsatMaxsat P

55,0;2;12;10 3 sat

o

dBsatDTsat GHzfWP

6,0;40000;4 SBSB KmRmD

???; LFSPRSBMaxSB


Rugi-rugi dan Noise

Rugi-rugi yang harus diperhitungkan

Redaman propagasi atmosfer free space loss dan

redaman hujan

Rugi-rugi pada perangkat pemancar dan penerima

redaman kabel feeder

Rugi-rugi kesalahan pengarahan antena

Rugi-rugi ketidaksesuaian polarisasi XPD, XPI

Sumber noise

Sumber natural yang meradiasi di sekitar lokasi antena

Noise yang dihasilkan oleh komponen perangkat

penerima


Rugi-Rugi

Redaman di atmosfer (hujan, awan, salju, es, gas-gas di troposfer dan ionosfer)

Redaman di Perangkat Tx dan Rx

Loss karena ketidaktepatan pengarahan

Loss karena ketidaksesuaian polarisasi

Lihat penjelasan sebelumnya

AFS LLL

][WLPP FRxRRx

][12

2

3

dBLdB

TT

][12

2

3

dBLdB

RR

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

LAPISAN ATMOSFIR

16


Noise

Sumber noise

Noise yang dihasilkan

oleh sumber radiasi

natural terletak dalam

daerah penerimaan

antena

Noise yang dihasilkan

oleh komponen

elektronik sebagai

interferensi

NBNN 0

kBNT

HzKdBWk

HzKWk

6,228

10379,1 23

Rapat spektral white noise

k : Konst Boltzman


Noise Temperatur derau elemen 2-port

Temperatur derau elemen 4-port

Te : suhu noise efektif

To = 290o K : suhu noise referensi

Temperatur derau sebuah antena

Temperatur derau

sebuah atenuator

Temperatur derau

sebuah divais yang

terdiri dari beberapa

elemen secara kaskade

o

e

o

oe

o

oe

T

T

T

TT

BGkT

BTTGkF

1

dGTT bA

,,

4

1

ATTATToATT

ATTATTe

LFTT

TLT

1

21

3

1

21

21

3

1

21

11GG

FG

FFF

GGT

GT

TT eeee

kBNT

TURUNKAN PERSAMAAN INI !!!


contoh

19LN

A

MIX

ER

LO

IF

am

p

TeRX

LNA : TLNA = 150 K, GLNA = 50 dB

Mixer : TMX = 850 K, GMX = - 10 dB (LMX = 10 dB)

IF Amplifier : TIF = 400 K, GIF = 30 dB

Maka :

TeRX = 150+(850/10^5)+(400/(10^5*10^-1))

TeRX = 150 K


Noise

Temperatur noise di Rx

FRx

RFFRxA

G

TTLTT 11

RF

FRxFRx

A

FRx

TTLL

T

L

TT

111

2



Signal to Noise pada Input Rx

Figure of Merit

EIRP perangkat pemancar

Path loss medium transmisi

G/T perangkat penerima

Temperatur noise antena

Antena satelit

Bergantung pada frekuensi dan posisi orbit

Antena stasiun bumi

Clear sky

Kondisi Hujan


Temperatur Antena

Temperatur antena

satelit


Temperatur Antena Temperatur antena SB

Sangat dipengaruhi

Frek

Sudut elevasi

Kondisi atmosfer

GroundSKYA TTT

KKT

TA

TA

TT

m

Ground

hjn

m

hjn

SKYA

280260

11

Harga TG berdasarkan ITU-R

Tm : mean thermodynamic temp.


Temperatur Antena

Temperatur derau clear sky frek & sudut elevasi


Temperatur Noise


Contoh Perhitungan Uplink (clear sky)

F = 14GHz

Untuk ES: PTX = 100W, LFTX = 0,5 dB

Diameter Ant = 4 m

Efisiensi antena = 0,6

Pointing error = 0,1o

Jarak ES-Sat = 40000 km

LA = 0,3 dB

Untuk Sat Beamwidth = 2o


Noise figure = 3 dB

LFRX = 1 dB, T F = 290 K

TA = 290 K


Contoh Perhitungan Downlink (clear sky)

F = 12GHz

Untuk Sat:

PTX = 10W, LFTX =1 dB

Beamwidth = 2o


Jarak Sat-ES = 40000 km

LA = 0,3 dB

Untuk ES, terletak di ujung cakupan satelit


Noise figure Rx = 1 dB

LFRX = 0,5 dB, TF = 290 K

Diameter antena = 4m

Kesalahan pointing = 0,1o

To = 290 K,

Tsky = 20 K TGround= 45KNoD

- 206.4 dB(W/Hz)

(C/No)D = 94.9 dB (Hz)


Perhitungan Link Satelit

111

duTotal N

C

N

C

N

C



Perhitungan kondisi hujan

Uplink

Downlink

AFSU LLL

AFSD LLL

KKT

TA

TA

TT

m

Ground

hjn

m

hjn

SKYA

280260

11

berubah

stabumT

G

C/N0 uplink akan berkurang

akibat hujan karena adanya

pengurangan daya carrier yang

diterima oleh satelit

(bertambahnya loss)

C/N0 downlink akan berkurang

akibat hujan selain karena

adanya pengurangan daya

carrier yang diterima oleh

stabum (bertambahnya loss)

juga akibat berkurangnya G/T

akibat peningkatan temperatur

noise di penerima


Pengaruh Medium Propagasi

Efek curah hujan

Redaman

Cross Polarisasi

Redaman hujan

R (dB/km) bergantung frek dan intensitas hujan (mm/h)

Le panjang lintasan efektif gel dalam hujan

Prosedur penentuan redaman hujan (berdasarkan ITU-R)

Hitung tinggi hujan

Hitung panjang slant path dalam hujan

Tentukan intensitas/ laju hujan untuk outage time tertentu

Hitung faktor reduksi untuk outage time tertentu

Hitung Le

Penentuan R

Penghitungan Arain

eRRain LA



o

o

36 latitude jika 36latitude075,04

36 latitude0 jika (Latitude) 028,03kmhR

E

hhL SR

S sin

hs : tinggi SB dari

permukaan laut

Valid untuk E>5o

1

2

ELLr

S cos11

001,0

3

01,0015,0

0 35R

ekmL

01,0rLL Se 7

daerah dari bergantung01,0 R

4

nomogram dariR

5

eRRain LpA 01,0

6

p

RainRain ppApA log043,0546,01201,0

sh

ITU-R 1997

Utk R0,01 ≥ 100 mm/hr R0,01 = 100 mm/hr



Peta daerah hujan oleh CCIR [1988 ITU]


Pengaruh Medium

Nomogram untuk

menentukan redaman

R


CONTOH

34

Diketahui :

Kota : Bandung

Posisi : 7o LS

Ketinggian : 0,7 Km

Elevasi : 80o

Polarisasi : Horisontal

Frekuensi : 6 GHz

P : 0,01 %

Hitung Ahjn = ?



[rodden]



Keterangan :

Berlaku untuk 3 – 37 GHz

f : frek dalam GHz

E : sudut elevasi dalam derajat

: polarisation tilt angle relatif thdp horisontal

2 = 0,0053 2

distribusi sudut jatuhnya titik air

I() dapat diabaikan untuk polarisasi sirkular

m2 = 0,0053 m

Dengan : deviasi standar

distribusi sdt inklinasi hujan

= 0o, 5o, 10o, 15o

untuk p = 1, 0.1, 0.01, 0.001 pada 14/11 GHz

2

4cos15,0log10

log40

log30

log20

2

meI

EED

IEDfdBU

AUdBXPD

dB

Rain

Harga XPD tipikal adalah :

20 dB untuk p = 0,01%

Cross Polarization (ITU-R P618-7)


Kompensasi Akibat Propagasi

Cross Polarization

Uplink : mengkoreksi polarisasi antena pemancar

dengan mengantisipasi sedemikian sehingga

gelombang datang matched thd antena satelit

Downlink : dengan menyesuaikan polarisasi antena

terhadap gelombang datang

Redaman

Memberikan margin agar (C/N0)hujan = (C/N0)req

meningkatkan EIRP membutuhkan tambahan daya

transmit bisa menimbulkan intermodulasi

Site diversity

Adaptivity


Kompensasi Akibat Propagasi

Teknik Perbaikan dalam Kom. Sat


Interferensi dari Satelit Berdekatan

Jaringan Satelit

baru baru

Jaringan Satelit

lama

Stasiun BumiStasiun

Terestrial Propagasi troposfer

Propagasi Free

Space

A1

A2

C1

C2

F

E

B1

B2

B1

B2

P

r

o

p

a

g

a

s

i

F

r

e

e

S

p

a

c

e

Mode interferensi yang mungkin terjadi : Macam-macam mode

interferensi antara satelit dan terestrial :

A1 Transmisi dari stasiun terestrial menyebabkan interferensi yang di terima oleh stasiun bumi baru

A2 Transmisi dari stasiun bumi baru menyebabkan interferensi yang di terima oleh tasiun terestrial

C1 Transmisi dari satelit baru menyebabkan interferensi yang di terima oleh stasiun terestrial

C2 Transmisi dari stasiun terestrial menyebabkan interferensi yang di terima oleh satelit baru



Macam-macam mode interferensi antara jaringan satelit yang berlainan dengan penggunaan frekuensi yang sama :

B1 Transmisi dari satelit baru menyebabkan interferensi yang di terima oleh stasiun bumi lama dan sebaliknya

B2 Transmisi dari stasiun bumi baru menyebabkan interferensi yang di terima oleh satelit lama dan sebaliknya

Macam-macam mode interferensi antara jaringan satelit yang berlainan dengan penggunaan frekuensi yang sama secara 2 arah :

E Transmisi dari satelit baru menyebabkan interferensi yang di terima oleh satelit lama dan sebaliknya

F Transmisi dari stasiun bumi baru menyebabkan interferensi yang di terima oleh stasiun bumi lama dan sebaliknya



Kondisi propagasi

yang menyebabkan

interferensi :

Propagasi Free

Space : antara

stasiun bumi

dengan satelit,

contohnya : B1,

B2, C1, C2 dan E.

Propagasi

Troposfer : efektif

pada permukaan

bumi, contohnya :

A1, A2, dan F.

Satelit dan stasiun bumi yang diinginkan

Satelit dan stasiun bumi penginterferensi

Interferensi antara 2 jaringan satelit

satellite link - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · isotropis) dan dbd (ref. antena dipole /2)...

Documents