DESIGN SISTEM ANTENNA DUAL XL-BAND 3 M PENERIMA DATA INDERAJA RESOLUSI RENDAH STASIUN BUMI PAREPARE 2015

Transkripsi

1 DESIGN SISTEM ANTENNA DUAL XL-BAND 3 M PENERIMA DATA INDERAJA RESOLUSI RENDAH STASIUN BUMI PAREPARE 2015 BALAI PENGINDERAAN JAUH PAREPARE PUSAT TEKNOLOGI DAN DATA PENGINDERAAN JAUH KEDEPUTIAN BIDANG PENGINDERAAN JAUH LAPAN

2 I. PENDAHULUAN Perubahan lingkungan global telah menjadi perhatian seluruh dunia. Satelit pengamatan bumi digunakan untuk mengamati perubahan lingkungan, maka dibuatlah sebuah penelitian untuk mengembangkan earth observation satellite (EOS). EOS series di kembangkan untuk tujuan pemantauan lingkungan bumi menggunakan teknologi penginderaan jauh dari ruang angkasa.terra, Aqua dan NPP adalah beberapa contoh satelit EOS untuk pemantauan permukaan bumi, atmosfer dan kelautan. Sedangkan NOAA dan METOP merupakan contoh satelit EOS untuk pemantauan lingkungan dan cuaca. Satelit EOS melakukan perekaman permukaan bumi dengan berbagai sensor yang ada di dalam satelit. Data tersebut dikirimkan ke bumi melalui gelombang electromagnet dengan frekuensi X Band atau L-band. Data downlink diterima oleh antenna stasiun bumi. Antenna mengikuti gerakan satelit sesuai orbit prediction yang diambil dari data TLE. Kemampuan antenna dalam menerima data downlink tergantung dari gain antenna penerima, diilustrasikan. sebagai berikut. Gambar 1: Ilustrasi Satelit Remote Sensing Balai Penginderaan Jauh Parepare memiliki stasiun bumi penginderaan jauh, diharapkan memiliki kemampuan penerimaan dan pengolahan data penginderaan jauh satelit dengan standar internasional. Kontinuitas penerimaan dan ketersediaan data wilayah Indonesia merupakan keharusan dan memberikan dukungan bagi penguatan Sistem Bank Data Penginderaan Jauh Nasional (BDPJN) di Pusat Teknologi dan Data Penginderaan Jauh (Pustekdata) LAPAN.

3 1.1 Latar Belakang Balai Penginderaan Jauh Parepare sebagai unit teknis di bawah Pustekdata, diharapkan mempu memberikan dukungan bagi Bank Data Penginderaan Jauh Nasional dalam hal kontinuitas penerimaan dan pengolahan data inderaja satelit. Kemampuan stasiun bumi BPJP saat ini yaitu dapat menerima dan mengolah data inderaja satelit resolusi rendah, menengah dan resolusi tinggi, tdd data satelit Terra, Aqua, NPP, Landsat-7, Landsat-8, SPOT-5 dan SPOT-6. Kemampuan ini meningkatkan kompleksitas operasional di Balai Penginderaan Jauh Parepare. Redundansi peralatan, integrasi peralatan, konektivitas dengan operator satelit, kecepatan pengolahan dan transmisi data merupakan beberapa faktor penting yang menjadi perhatian. Aliran proses dalam operasional Balai secara internal memerlukan kemampuan transmisi data yang cepat sehingga proses pengolahan data tidak terhambat dan meningkatkan kecepatan delivery data hasil produksi ke Pustekdata. Selanjutnya Pustekdata yang akan mendistribusikan data tersebut ke pengguna. Kemampuan pengolahan/produksi data near real time sudah menjadi tuntutan. Kebutuhan pengguna data inderaja satelit dalam hal monitoring lingkungan dan cuaca memerlukan informasi yang cepat dan dinamis. Untuk itu stasiun bumi sebagai sumber penerimaan data memegang peranan yang sangat penting. Dasar hukum pelaksanaan kegiatan ini adalah Renstra Pustekdata , Renstra Balai Penginderaan Jauh Parepare ,Peraturan Kepala LAPAN Nomor 02 Tahun 2011 tentang Organisasi dan Tata Kerja Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional, serta Peraturan Kepala LAPAN Nomor 05 Tahun 2011 tentang Organisasi dan Tata Kerja Unit Pelaksana Teknis. Kegiatan ini juga merupakan bagian dari roadmap PUSTEKDATA yaitu menuju operasionalisasi BDPJN dengan memperkuat operasional sistem akuisisi data multimisi penginderaan jauh. 1.2 Permasalahan Stasiun Bumi Penginderaan Jauh multi misi saat ini merekam satelit EOS

4 seri terakhir seperti NPP. Satelit ini memiliki karakteristik yang berbeda dari sisi frekuensi downlink, modulasi, pengolahan data serta produk akhir yang dihasilkan. Di stasiun bumi BPJP, data satelit NPP diterima menggunakan antenna Seapace 5.1 beserta demodulator dan ingest dengan sistem Terascan. Kondisi yang ada belum mencukupi mengingat hanya satu sistem yang melakukan perekaman data secara simultan tanpa ada backup peralatan apabila terjadi kerusakan pada perangkat yang akan mengakibatkan perekaman data menjadi gagal. Antena x-band pengadaan tahun 2013 (Viasat) tidak dapat menerima data satelit NPP karena frekuensi kerjanya tidak sesuai untuk penerimaan datanya. Hal lain yang mendasari kegiatan ini adalah belum adanya kemampuan stasiun bumi BPJP untuk menerima data satelit lingkungan dan cuaca pada frekuensi L-band. Seluruh antena yang dimiliki bekerja pada frekuensi x-band. 1.3 Tujuan dan Sasaran Tujuan: Membangun Stasiun Bumi Penginderaan Jauh multi-misi yang handal dan memiliki availabilitas tinggi. Sasaran: 1. Tersedianya infrastruktur penerimaan data yang handal dan memiliki availabilitas yang tinggi dengan kemampuan penerimaan pada frekuensi x- band dan L-band 2. Mengurangi prosentase kegagalan akuisisi data satelit EOS dengan adanya redundansi

5 II. KONDISI EKSISTING DAN KEBUTUHAN DI BPJ PAREPARE Kondisi Eksisting Sistem Stasiun Bumi Satelit Penginderaan Jauh Parepare Sistem Penerima Data Satelit EOS Pengembangan stasiun bumi BPJP memperhatikan beberapa hal. Availabilitas sistem harus di perhitungkan karena dengan availability yang tinggi kegagalantracking dapat dihindari. Gambar 2: Gambar Ruang Server Saat ini belum ada redundansi untuk penerimaan data NPP, dan belum ada perangkat untuk penerimaan data L-band. 2.2 Spesifikasi Teknis Peralatan Sistem Penerimaan Satelit EOS DB (Earth Orbit Satellit Direct Broadcast) Sistem penerimaan perekaman dan pengolahan data satelit EOS DB (Earth Orbit Satellit Direct Broadcast) adalah sebuah sistem yang terintegrasi mulai dari tracking, penerimaan, perekaman, pengolahan data satelit EOS DB. Sistem ini harus mampu bekerja pada frekuensi X Band dan L Band. Seluruh peralatan yang dilelang harus diinstal, dikonfigurasi dan diintegrasikan dengan sistem yang sudah ada di Balai Penginderaan Jauh.Instalasi dan integrasi sistem harus dilakukan oleh

6 engineer principal. A. Daftar Peralatan Yang Dibutuhkan 1. Antenna System (Antena dan Positioner) 2. Demodulator L Band dan X Band 3. Sistem Control Antena, Recording dan Pengolahan Data Satelit 4. Universal RF Matrix Switch 8 input x 8 Output Termasuk Software Remote ke Perangkat Matrix Switch 5. Peralatan Tambahan a. Panel Box Power b. Kabel Power c. Cable Ladder d. Penangkal Petir dan Ground Body antenna B. URAIAN DAN PENJELASAN 1. Antenna System (Antenna and Positioners) Antenna ini digunakan untuk melakukan tracking satelit LEO dan MEO. Adapun syarat teknis dari antenna tersebut adalah : N o Nama Spesifikasi Keterangan 1 Tracking Satelit minimal TERRA, AQUA, NPP, FY3, Metop, NOAA POES, FY1, FY3, 2 Diameter Diameter dish antenna minimum 3 meter 3 Radome Radome pelindung antenna dari Radome disesuaikan hujan dengan penangkal petir yang dengan paket antenna terinstall di atas radome. 4 Dehidrator Dilengkapi Dehidrator sesuai standart Sesuai standart paket 5. G/T antenna Minimum 26.3 db/k untuk X Band, 9.5 db/k L Band tanpa radome. Minimum 24.5 db/k X Band, 8 db/k antenna G/T diukur di Antenna

7 L Band menggunakan radome 6 Kabel RF Redaman Kabel maksimum <13 db 7 Frekuensi X Band 8 Frekuensi L Band 9 IF frekuensi X Band 10 LNC noise temperatur e 11 LNC overall conversion gain X to IF 12 IF output 13. frekuensi L Band Kelengkapa n elektrikal cabinet dan control outdoor pada jarak 85 (cukup disesuaikan di lapangan) meter pada frekuensi IF 720 MHz 7700 MHz sampai dengan 8500 MHz 1682 MHz sampai dengan 1710 MHz G/T 24.5 db/k di demodulator termasuk redaman radome. Penyedia menyediakan pemasangan konektor di lapangan dan melakukan sebelum instalasi survey 720 MHz Frekuensi input ke demodulator <50 K Noise yang ditimbulkan oleh down converter 60 db typical Penguatan Low Noise MHz sampai dengan MHz Emergency stop switch Audible warning annunciator Visual warning indicator Converter - Emergency stop untuk menghentikan antenna apabila gerakan antenna membahayakan. - Audio warning untuk mengetahui antenna akan bergerak - Indikator visual apabila antenna akan bergerak.

8 14 Power 220 Volt plus minus 10% standar PLN Penyusunan spesifikasi berdasarkan analisa kebutuhan dan referensi dari Ball Aerospace & Technologies Corp. : Interface Control Document, NPP Spacecraft High Rate Data (HRD) RFICD to the Direct-Downlink Stations (terlampir). Posisi kabel RF dan kabel power dapat dilihat pada gambar berikut Gambar 3 Ilustrasi Kabel RF Dan Kabel Power Kabel RF dan control antenna ditanam di dalam tanah dilindungi dengan pipa sebesar 5 inchi tipe AW kabel RF terukur sepanjang 85 meter. Bak kontrol untuk melihat posisi kabel dipasang sejumlah 4 titik. Posisi jalur kabel RF dan Kabel Power dipisah agar tidak saling interference. 2. Demodulator L Band dan X Band Demodulator X Band Demodulator X Band digunakan untuk memisahkan sinyal informasi dengan sinyal pembawa. Demodulator ini digunakan pada frekuensi X Band

9 N o Nama Spesifikasi 1 Support Satellite AQUA, Terra, NPP, JPSS-1, FY3-MPT, Oceansat 2 (optional) 2. Fitur SQPSK/QPSK/BPSK demodulaot up to 40 MSPS Hardware Viterbi decoding for FEC Encoded downlinks-support single and dual channel decoding 3. Input Frekuensi 720 MHz RF 4. Komunikasi Data USB (optional), RS 422, LVDS 50 Ohm TTL Clock dan NRZ data Output, Ethernet 5. Tampilan Control LCD, display receive signal level dan estimasi EB/No 6. Input Konektor N Female, impedansi 50 Ohm 7. Input power dynamic -60 dbm to 0 dbm range 8. Demodulator Implementation Loss <0.2 db at ber 10 E-6 BER pada modulasi BPSK dan QPSK Demodulator L Band N o Nama Spesifikasi 1 Support Satellite Memiliki dua mode penerimaan Geosyncron Weather ½ Viterbi GOES GVAR, GOES LRIT, MSG LRIT, MTSAT HRIT, MTSAT LRIT, Meteosat PDUS, Feng Yun 2 SVISSR, NOAA HRPT, Feng Yun 1 CHRPT, COMS LRIT, COMS HRIT All Mode Polar ¾ Viterbi NOAA HRPT, Feng Yun 1 CHRPT, METOP AHRPT, GOES GVAR, Meteosat PDUS, Feng

10 Yun 2 SVISSR, Feng Yun 3 HRPT 2 Fitur - QPSK/BPSK/PSK demodulation up to 3.5 MSPS - Selectable RF inputs and IF bandwidths for multimode flexibility, Ethernet and USB control for setup, tuning, mode selection, and status 3. Input Frekuensi 126 to 154 MHz RF 4. Komunikasi Data USB (optional), RS 422, LVDS 50 Ohm TTL Clock dan NRZ data Output, Ethernet 5. Tampilan Control LCD, display receive signal level dan status 6. Input Konektor N Female, impedansi 50 Ohm 7. Input power dynamic range 8. Demodulator Implementation Loss -90 dbm to -20 dbm nominal 0.5 tipilkal db pada bit error rate 10 E-6 BER pada modulasi BPSK dan QPSK 3. Sistem Control Antena, Recording dan Pengolahan Data Satelit Sitem perekaman yang mampu melakukan perekaman data hasil demodulator, sistem ini sekaligus melakukan manajemen tracking satelit dan perekaman data pada level 0. Syarat a. Merekam data satelit menjadi raw data TERRA, AQUA, NPP, FY3, Metop, NOAA POES, FY1, FY3, b. Berbasis GUI dapat diakses di semua komputer c. Operasional real time status dan performance. d. Mampu melakukan akuisisi secara otomatis, auto update TLE. 4. Universal IF Matrix Switch 8 input x 8 Output Termasuk Software Universal IF Matrix Switch adalah perangkat untuk mengkoneksikan perangkat antenna dengan demodulator. Perangkat ini memiliki input IF dan

11 output IF. Dengan perangkat ini beberapa antenna dapat bekerja secara bersamaan, sehingga sebuah antenna dapat dikoneksikan dengan beberapa demodulator maupun beberapa antenna untuk beberapa demodulator. Perangkat ini dilengkapi software GUI untuk meremote dari jarak jauh. Input : 1. Antena 6.1 Meter 2 port. 2. Antena 5.4 Meter 2 port. 3. Antena X/L Band (Proposed) 1 port. Jumlah 5 port Output : 1. Demodulator X Existing 1 port 2. Demodulator X Band proposed 1 port 3. Demodulator High Rate 2 port 4. Demodulator High Rate 1 port 4. Spektrum analizer 1 port. Jumlah 6 port Persyaratan teknis perangkat tersebut adalah No Spesifikasi Keterangan 1. Configuration 8 inputs by 8 outputs Konfigurasi 8 Input dan 8 Output 2. Impedansi 50 Ohm Impedansi sesuai dengan 3. Konektor input SMA 4. Remote Interface Ethernet 5. Frequency Range minimum 20 MHz to 2000 MHz standar impedansi kabel 50 Ohm 6 Gain Unity (nominal) Gain input dan gain output minimal sama tidak ada redaman

12 7. Crosstalk Isolation: >65 db MHz > 55 db MHz Menghindari sinyal diantara channel tercampurnya 8. Off Isolation : >70 db from 20 MHz to 1.5 GHz >60 db from 1.5 GHz to 3 GHz 9 Max signal level 0 dbm (no damage) Maksimum power yang bisa 10. Noise figure <12 db diterima 11. Remote Software IP based GUI. 5. Peralatan Tambahan Peralatan tambahan adalah peralatan yang mendukung operasional sistem penerimaan. Peralatan ini menjaga agar operasional antenna dapat bertahan lama dan mengurangi kerusakan. e. Penangkal Petir dan Ground Body antenna Penangkal Petir Penangkal petir memiliki 1 air terminal berbahan tembaga di atas radome. Kemudian dihubungkan dengan 2 kawat BC 50 dari air terminal menuju pentanahan. Posisi kawat di dalam radome dengan sudut 180 derajat satu sama lain (saling tegak lurus). Di posisi bawah radome penangkal petir dihubungkan dengan 4 kabel ke sumur grounding melingkari radome. Pentanahan penangkal petir dilakukan dengan menanam 4 titik sumur grounding beserta stick rod (berbahan tembaga) dengan kedalaman minimum 5 meter dengan kabel BC 50 dengan metode sangkar faraday, sumur grounding dibuat dilengkapi dengan bak kontrol. Didalam bak kontrol dimasukkan zat aditif untuk mengurangi nilai tahanan tanah menggunakan bentonit atau campuran arang dan garam. Seluruh stick rod dihubungkan dengan

13 kabel BC 50 mengelilingi pondasi ditanam di dalam tanah sedalam 10 cm. Kabel penangkal petir di integrasikan ndengan tower utama penangkal petir. Panjang kabel ke penangkal petir induk sepanjang 70 meter total kabel BC meter (termasuk untuk ground body). Penyambungan antara kabel dengan stick rod menggunakan las. Nilai tahanan tanah diharuskan di bawah 1 Ohm, apabila belum mencapai 1 Ohm penyedia diharuskan menambah jumlah stick rod sampai memenuhi nilai tahanan tanah di bawah 1 Ohm. III.REKOMENDASI Gambar 7 : Posisi Ground Penangkal Petir f. Ground Body Body antenna dan kelistrikan disambungkan dengan ground body busbar di dalam ruang genset. Arester dipasang 2 unit. Arester 3 phasa pada posisi di panel di bawah antenna existing dan di atas genset di bawah antenna 3 meter.

14 1. Perlu adanya sistem redundant yang mampu merekam semua data satelit. Sistem ini dapat merekam data satelit pada lebih dari satu antenna. 2. Perlunya pengadaan dan rancang bangun sistem pengelolaan data satelit penginderaan jauh di Balai Penginderaan Jauh Parepare untuk mendukung operasional Bank Data Penginderaan Jauh Nasional. 3. Perlunya diakomodasikan kebutuhan sarana penunjang untuk mempertahankan kehandalan sistem produksi data satelit penginderaan jauh di Balai Penginderaan Jauh Parepare