SATELLITE LINK FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Transkripsi

1 SAELLIE 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 1

2 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 echnology : System and Design, John Willey and Son, 1995 Chapter 2, page 2

3 Agenda Perkuliahan Parameter antena Anatomi link satelit Analisa link budget dasar untuk kondisi clear sky dan hujan 3

4 Basic Link Analysis ransponder (C/N 0 ) Up G max G R G Uplink θ θ R (C/N 0 ) ot θ Downlink θ R G R G G Rmax (C/N 0 )Dn 4

5 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

6 Parameter Antena Gain 4 Gmax Aeff 2 A eff A D 2 2 G max D 2 55% 75% i s f z Efisiensi akibat : iluminasi, spill over, kerataan permukaan, ketidaksesuaian impedansi, loss ohmic, dll 6

7 Parameter Antena Beam Width Koefisien iluminasi 70 o 3dB 70 D Efisiensi 0,6 G max Gmax, dbi 2 3dB db

8 Parameter Antena Polarisasi Orientasi antena Loss yang timbul akibat ketidaksesuaian polarisasiantena dengan gelombang datang PLF aer a A cos

9 Parameter Antena XPD (cross polarization discrimination) XPD XPI (cross polarization isolation) XPI c db 20log ax a c db 20log bx a vertical a vertical a c b x a x horisontal b horisontal b c 9

10 Parameter Antena Effective Radiated Power Sama dengan daya output HPA dikalikan dengan Gain antena (dengan antena referensi adalah antena dipole) ERP P G EIRP = ERP dengan antena referensi adalah antena isotropis 10

11 Parameter Antena Power Flux Density G =1 Antena isotropis Daya radiasi per sudut ruang P /4 P G 4R 2 P RSL (Received Signal Level) P R A reff G Antena isotropis Daya radiasi per sudut ruang P G /4 P 11

12 Parameter Antena Received Signal Power Gunakan teori transmisi Friis P R 1 L P G GR FS L FS 4R 2 L FS ( db) log R( Km) 20 log f ( MHz ) 12

13 CONOH UPLINK DSB 4m; P 100W ; f 14GHz; R 40000Km SB u 2 ; 0,55; o 3dBsat sat SB Maxsat?; P? Rsat 0,6 DOWNLINK P sat o 10W ; f 12GHz; 3 2 ; D dbsat sat 0,55 D MaxSB SB 4m; R 40000Km;?;? LFS? P RSB SB 0,6 13

14 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

15 Rugi-Rugi Redaman di atmosfer (hujan, awan, salju, es, gas-gas di troposfer dan ionosfer) L L FS L A Redaman di Perangkat x dan Rx P Rx P R L FRx [W] Loss karena ketidaktepatan pengarahan L L R 12 3 R 12 3 Loss karena ketidaksesuaian polarisasi Lihat penjelasan sebelumnya db db 2 [ db] 2 [ db] 15

16 LAPISAN AMOSFIR 16

17 Noise Sumber noise Noise yang dihasilkan oleh sumber radiasi natural terletak dalam daerah penerimaan antena Noise yang dihasilkan oleh komponen elektronik sebagai interferensi Rapat spektral white noise N N0B N N kb W 23 k 1, k : Konst Boltzman k 228,6 dbw HzK HzK 17

18 Noise emperatur derau elemen 2-port emperatur derau elemen 4-port F Gk Gko B e : suhu noise efektif B e o e o 1 o = 290o K : suhu noise referensi emperatur derau sebuah antena A 1 4 N kb o, G, b d URUNKAN PERSAMAAN INI!!! e o e F emperatur derau sebuah atenuator e A A o emperatur derau sebuah divais yang terdiri dari beberapa elemen secara kaskade F e L 1 e2 G 1 A F A L A F2 1 F 3 1 G 1 e3 G G 1 2 G G 1 2

19 contoh LNA MIX ER IF amp erx LO LNA : LNA = 150 K, GLNA = 50 db Mixer : MX = 850 K, GMX = - 10 db (LMX = 10 db) IF Amplifier : IF = 400 K, GIF = 30 db Maka : erx = 150+(850/10^5)+(400/(10^5*10^-1)) erx = 150 K 19

20 Noise emperatur noise di Rx 1 A L 1 FRx F G R FRx 2 L 1 A 1 FRx L FRx 1 L FRx F R URUNKAN PERSAMAAN INI!!! 20

21 Signal to Noise pada Input Rx Figure of Merit EIRP perangkat pemancar Path loss medium transmisi G/ perangkat penerima emperatur noise antena Antena satelit Bergantung pada frekuensi dan posisi orbit Antena stasiun bumi Clear sky Kondisi Hujan 21

22 emperatur Antena emperatur antena satelit 22

23 emperatur Antena emperatur antena SB A SKY Ground A m SKY 1 m 1 A hjn A 260K 280K hjn Ground Sangat dipengaruhi Frek Sudut elevasi Kondisi atmosfer m : mean thermodynamic temp. Harga G berdasarkan IU-R 23

24 emperatur Antena emperatur derau clear sky frek & sudut elevasi 24

25 emperatur Noise 25

26 Contoh Perhitungan Uplink (clear sky) F = 14GHz Untuk ES: P X = 100W, L FX = 0,5 db Diameter Ant = 4 m Efisiensi antena = 0,6 Pointing error = 0,1 o Jarak ES-Sat = km L A = 0,3 db Untuk Sat Beamwidth = 2 o Efisiensi antena = 0,55 Noise figure = 3 db L FRX = 1 db, F = 290 K A = 290 K 26

27 Contoh Perhitungan Downlink (clear sky) F = 12GHz Untuk Sat: PX = 10W, LFX =1 db Beamwidth = 2 o Efisiensi antena = 0,55 Jarak Sat-ES = km LA = 0,3 db Untuk ES, terletak di ujung cakupan satelit Efisiensi antena = 0,6 Noise figure Rx = 1 db L FRX = 0,5 db, F = 290 K Diameter antena = 4m Kesalahan pointing = 0,1 o o = 290 K, sky = 20 K Ground = 45K NoD db(w/hz) 27 (C/No)D = 94.9 db (Hz)

28 Perhitungan Link Satelit C N otal C N u C N d URUNKAN PERSAMAAN INI!!! 28

29 Perhitungan kondisi hujan Uplink L U L Downlink L A m D L FS FS L L A SKY 1 m 1 A hjn A 260K 280K G stabum A hjn berubah Ground C/N 0 uplink akan berkurang akibat hujan karena adanya pengurangan daya carrier yang diterima oleh satelit (bertambahnya loss) C/N 0 downlink akan berkurang akibat hujan selain karena adanya pengurangan daya carrier yang diterima oleh stabum (bertambahnya loss) juga akibat berkurangnya G/ akibat peningkatan temperatur noise di penerima 29

30 Pengaruh Medium Propagasi Efek curah hujan Redaman Cross Polarisasi Redaman hujan A Rain R L R (db/km) bergantung frek dan intensitas hujan (mm/h) L e panjang lintasan efektif gel dalam hujan e Prosedur penentuan redaman hujan (berdasarkan IU-R) Hitung tinggi hujan Hitung panjang slant path dalam hujan entukan intensitas/ laju hujan untuk outage time tertentu Hitung faktor reduksi untuk outage time tertentu Hitung L e Penentuan R Penghitungan A rain 30

31 Pengaruh Medium Propagasi 7 A 5 Rain h s 4 L e 3 2 L h R S 1 km 0,015R0, 01 km e L0 35 L Sr 0,01 R 0,01 p 0, 01 RLe h 3 0,028 (Latitude) 4 0,075latitude 36 R h S bergantung dari R sin r E daerah Utk R0, mm/hr R0,01 = 100 mm/hr 6 IU-R 1997 A 1 31 Rain 1 0,01 dari jika 0 latitude 36 jika latitude 36 h s : tinggi SB dari permukaan laut Valid untuk E>5 o L S nomogram L 0 cos E 0,546 0,043log p p A p 0,0112p Rain o o

32 Pengaruh Medium Propagasi Peta daerah hujan oleh CCIR [1988 IU] 32

33 Pengaruh Medium Nomogram untuk menentukan redaman R 33

34 CONOH Diketahui : Kota : Bandung Posisi : 7o LS Ketinggian : 0,7 Km Elevasi : 80o Polarisasi : Horisontal Frekuensi : 6 GHz P : 0,01 % Hitung Ahjn =? 34

35 Pengaruh Medium Propagasi [rodden] 35

36 Pengaruh Medium Propagasi U I Cross Polarization (IU-R P618-7) db U 20logARain 2 db 30log f DE I db 40logE 2 m 10log 0,51 cos4 e XPD D E Keterangan : Berlaku untuk 3 37 GHz f : frek dalam GHz E : sudut elevasi dalam derajat : polarisation tilt angle relatif thdp horisontal 2 = 0, distribusi sudut jatuhnya titik air I() dapat diabaikan untuk polarisasi sirkular m2 = 0,0053 m Dengan : deviasi standar distribusi sdt inklinasi hujan = 0 o, 5 o, 10 o, 15 o untuk p = 1, 0.1, 0.01, pada 14/11 GHz Harga XPD tipikal adalah : 20 db untuk p = 0,01% 36

37 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/N 0 ) hujan = (C/N 0 ) req meningkatkan EIRP membutuhkan tambahan daya transmit bisa menimbulkan intermodulasi Site diversity Adaptivity 37

38 Kompensasi Akibat Propagasi eknik Perbaikan dalam Kom. Sat 38

39 Interferensi dari Satelit Berdekatan Mode interferensi yang mungkin terjadi : Macam-macam mode interferensi antara satelit dan terestrial : A1 ransmisi dari stasiun terestrial menyebabkan interferensi yang di terima oleh stasiun bumi baru A2 ransmisi dari stasiun bumi baru menyebabkan interferensi yang di terima oleh tasiun terestrial C1 ransmisi dari satelit baru menyebabkan interferensi yang di terima oleh stasiun terestrial C2 ransmisi dari stasiun terestrial menyebabkan interferensi yang di terima oleh satelit baru Stasiun erestrial C1 A2 A1 C2 Jaringan Satelit baru baru Propagasi troposfer Propagasi Free Space Stasiun Bumi Jaringan Satelit lama 39 B2 B1 E F B2 B1 P r o p a g a s i F r e e S p a c e

40 Interferensi dari Satelit Berdekatan Macam-macam mode interferensi antara jaringan satelit yang berlainan dengan penggunaan frekuensi yang sama : B1 ransmisi dari satelit baru menyebabkan interferensi yang di terima oleh stasiun bumi lama dan sebaliknya B2 ransmisi 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 ransmisi dari satelit baru menyebabkan interferensi yang di terima oleh satelit lama dan sebaliknya F ransmisi dari stasiun bumi baru menyebabkan interferensi yang di terima oleh stasiun bumi lama dan sebaliknya 40

41 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 roposfer : 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 41