SATELLITE LINK FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

SATELLITE LINK 1. 2. 3. 4.

Review parameter antena, thermal noise, etc Anatomi link satelit Rugi-rugi Analisa link budget dasar untuk kondisi clear sky dan hujan

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

1

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 FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

2

Agenda Perkuliahan  Parameter antena  Anatomi link satelit  Analisa link budget dasar untuk kondisi clear

sky dan hujan


3

Basic Link Analysis Transponder



(C/N0)Up GR

GT

GTmax

Uplink

θT

θR

θR

θT

Downlink GR

(C/N0)Tot GT GRmax

(C/N0)Dn


4

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 


5

Parameter Antena  Gain Gmax

 

 4    2  Aeff  

Gmax

 D       

Aeff  A   D 2

2

2

55%    75%

  i s  f  z   Efisiensi akibat : iluminasi, spill over, kerataan

permukaan, ketidaksesuaian impedansi, loss ohmic, dll FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

6

Parameter Antena Beam Width Koefisien iluminasi

Efisiensi 0,6 

70o

Gmax 

 3dB



29000

3dB 

2

70  D 3dB  170  10


Gmax,dBi 20



7

Parameter Antena  Polarisasi 

Orientasi antena



Loss yang timbul akibat ketidaksesuaian polarisasiantena dengan gelombang datang

  2 FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO PLF  a ER  a A   cos 2 8

Parameter Antena  XPD (cross polarization

discrimination)  ac  XPD dB   20 log   ax 

vertical

vertical

a

ac

 XPI (cross polarization

isolation)

bx

 ac XPI dB   20 log  bx

  

ax bc

b horisontal FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

horisontal 9

Parameter Antena  Effective Radiated Power  Sama dengan daya output HPA dikalikan dengan Gain antena (dengan antena referensi adalah antena dipole)

ERP  PT GT  EIRP = ERP dengan antena

referensi adalah antena isotropis


10

Parameter Antena GT=1

Antena isotropis Daya radiasi per sudut ruang PT/4

 Power Flux Density PT

PG     T T2   4R 

 RSL (Received Signal

Antena isotropis Daya radiasi per sudut ruang PTGT/4

Level)

PR  Areff

GT PT


11

Parameter Antena  Received Signal Power  Gunakan teori transmisi Friis

 1 PR  PT GT   LFS

LFS

 4R      

 GR 

2

LFS (dB)  32.44  20 log R( Km)  20 log f (MHz )


12

CONTOH  UPLINK

DSB  4m; PTSB  100W ; f u  14GHz; R  40000Km 3dBsat  2o ;sat  0,55;SB  0,6

Maxsat  ?; PRsat  ?  DOWNLINK

PTsat  10W ; f D  12GHz;3dBsat  2o ;sat  0,55 DSB  4m; R  40000Km;SB  0,6

MaxSB  ?; PRSB  ? LFS  ? FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

13

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


14

Rugi-Rugi  Redaman di atmosfer (hujan,

awan, salju, es, gas-gas di troposfer dan ionosfer)

L  LFS LA  Redaman di Perangkat Tx dan Rx

PRx  PR LFRx [W ]  Loss karena ketidaktepatan

pengarahan 2

  LT  12 T  [dB]   3dB  2

  LR  12 R  [dB]   3dB 

 Loss karena ketidaksesuaian

polarisasi  Lihat penjelasan sebelumnya FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

15

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

N  N 0 BN T  N kB k : Konst Boltzman

Rapat spektral white noise



k  1,379  10 23 W



k  228,6 dBW FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

HzK

HzK



 17

Noise  Temperatur derau elemen 2-port

T  N kB  Temperatur derau elemen 4-port

 Gk Te  To B  Te  To T   F    1 e To To  GkTo B 

 Temperatur derau

sebuah atenuator Te  L ATT  1TATT TATT  To  FATT  L ATT

 Temperatur derau

sebuah divais yang terdiri dari beberapa elemen secara kaskade

 Te : suhu noise efektif  To = 290o K : suhu noise referensi  Temperatur derau sebuah antena

 1  TA    Tb  ,  G ,  d  4 

Te  Te1  F  F1 

TURUNKAN PERSAMAAN INIFAKULTAS !!! TEKNIK

Te 2

G1



F2  1

ELEKTRO

Te3

G1



G1G2



F3  1

G1G2 18



contoh

IF amp

LNA

MIX ER

TeRX LO

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 FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

19

Noise  Temperatur noise di Rx

T1  TA  LFRx

TR  1TF  GFRx

T1 TA  1 T2    1  LFRx LFRx  LFRx

 TF  TR 

TURUNKAN PERSAMAAN INI !!! FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

20

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 FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

21

Temperatur Antena  Temperatur antena

satelit


22

Temperatur Antena  Temperatur antena SB

TA  TSKY  TGround   TSKY 1   TGround TA   Tm 1   A  Ahjn hjn   Tm  260 K  280 K  Sangat dipengaruhi  Frek  Sudut elevasi  Kondisi atmosfer

Tm : mean thermodynamic temp. Harga TG berdasarkan ITU-R


23

Temperatur Antena  Temperatur derau clear sky  frek & sudut elevasi


24

Temperatur Noise


25

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 Efisiensi antena = 0,55 Noise figure = 3 dB LFRX = 1 dB, T F = 290 K FAKULTAS TEKNIK TA = 290 K

ELEKTRO

26

Contoh Perhitungan Downlink (clear sky)

 

  

F = 12GHz Untuk Sat:  PTX = 10W, LFTX =1 dB o  Beamwidth = 2  Efisiensi antena = 0,55 Jarak Sat-ES = 40000 km LA = 0,3 dB Untuk ES, terletak di ujung cakupan satelit  Efisiensi antena = 0,6  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= 45K FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

NoD - 206.4 dB(W/Hz)

27

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

Perhitungan Link Satelit 1

1

1

C C C         N Total  N u  N  d

TURUNKAN PERSAMAAN INI !!!


28

Perhitungan kondisi hujan  Uplink

C/N0 uplink akan berkurang akibat hujan karena adanya pengurangan daya carrier yang diterima oleh satelit (bertambahnya loss)

LU  LFS  LA  Downlink

LD  LFS  LA  TSKY 1   TA   Tm 1   TGround   Ahjn  Ahjn  Tm  260 K  280 K

G  berubah    T  stabum

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


29

Pengaruh Medium Propagasi  Efek curah hujan  Redaman  Cross Polarisasi  Redaman hujan

 Prosedur penentuan

redaman hujan (berdasarkan ITU-R)  

ARain   R Le 





R (dB/km)  bergantung frek dan intensitas hujan (mm/h) Le  panjang lintasan efektif gel dalam hujan



  

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


30

Pengaruh Medium Propagasi 1

3  0,028 (Latitude) jika 0  latitude  36o hR km   o 4  0,075latitude  36 jika latitude  36 hs

LS 

2

hR  hS 

sin E

R0,01  bergantung dari daerah

3

hs : tinggi SB dari permukaan laut Valid untuk E>5o

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

4 5

L0 km  35e

Le  LS r0,01

0, 015R0 , 01

6

7

ITU-R 1997

ARain  p  0,01   R Le

r0,01  1

1  LS

L0  cos E 

 R  dari nomogram

 0,546 0, 043 log p  31 TEKNIK ELEKTRO     AFAKULTAS p  A p  0 , 01  12 p Rain Rain

Pengaruh Medium Propagasi Peta daerah hujan oleh CCIR [1988 ITU]


32

Pengaruh Medium  Nomogram untuk

menentukan redaman R


33

CONTOH

Diketahui : Kota Posisi Ketinggian Elevasi Polarisasi Frekuensi P

: Bandung : 7o LS : 0,7 Km : 80o : Horisontal : 6 GHz : 0,01 %

Hitung Ahjn = ?


34

Pengaruh Medium Propagasi

[rodden] FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

35

Pengaruh Medium Propagasi Cross Polarization (ITU-R P618-7)

XPD dB   U  20 log  ARain 

U dB   30 log  f   DE    2  I   DE dB  40 log E 

 

I    10 log 0,5 1  cos 4 e Keterangan :  Berlaku untuk 3 – 37 GHz  f : frek dalam GHz  E : sudut elevasi dalam derajat  : polarisation tilt angle relatif thdp horisontal

 m2



 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 Harga XPD tipikal adalah : 20 dB untuk p = 0,01%


36

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 FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

37

Kompensasi Akibat Propagasi  Teknik Perbaikan dalam Kom. Sat


38

Interferensi dari Satelit Berdekatan 

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

Propagasi Free Space Jaringan Satelit baru baru

Jaringan Satelit lama P r o p a g a s i

E B2

C2 B2

F r e e

B1

C1 B1

S p a c e

A2 F

A1

Stasiun Terestrial

Stasiun Bumi

Propagasi troposfer


39

Interferensi dari Satelit Berdekatan 

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


40

Interferensi dari Satelit Berdekatan  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 FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

41

SATELLITE LINK FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Recommend Documents