SATELLITE LINK - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · isotropis) dan dBd (ref. antena dipole /2)...
Transcript of 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
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 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 Technology : System and Design”,
John Willey and Son, 1995
Chapter 2, page
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 3
Agenda Perkuliahan
Parameter antena
Anatomi link satelit
Analisa link budget dasar untuk kondisi clear
sky dan hujan
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 4
Basic Link Analysis
(C/N0)Up
Uplink
Downlink
(C/N0)DnGRmax
θR
θT
GTmax
GR
GT
Transponder
θT
θR
GR
GT
(C/N0)Tot
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 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
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 6
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
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 7
23
max
29000
dB
G
20max,
10
1703 dBiGdB
DdB
703 Koefisien iluminasi 70o
Efisiensi 0,6
Beam Width
Parameter Antena
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 8
Parameter Antena Polarisasi
Orientasi antena
Loss yang timbul akibat
ketidaksesuaian
polarisasiantena dengan
gelombang datang
22
AER cosaaPLF
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 9
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
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 10
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
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 11
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
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 12
Parameter Antena
Received Signal Power
Gunakan teori
transmisi Friis
R
FS
TTR GL
GPP
1
24
RLFS
)(log20)(log2044.32)( MHzfKmRdBLFS
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 13
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
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 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
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 15
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
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 17
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
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 18
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 !!!
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO
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
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 20
Noise
Temperatur noise di Rx
FRx
RFFRxA
G
TTLTT 11
RF
FRxFRx
A
FRx
TTLL
T
L
TT
111
2
TURUNKAN PERSAMAAN INI !!!
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 21
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 22
Temperatur Antena
Temperatur antena
satelit
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 23
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.
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 24
Temperatur Antena
Temperatur derau clear sky frek & sudut elevasi
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 25
Temperatur Noise
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 26
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
TA = 290 K
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 27
Contoh Perhitungan Downlink (clear sky)
F = 12GHz
Untuk Sat:
PTX = 10W, LFTX =1 dB
Beamwidth = 2o
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= 45KNoD
- 206.4 dB(W/Hz)
(C/No)D = 94.9 dB (Hz)
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 28
Perhitungan Link Satelit
111
duTotal N
C
N
C
N
C
TURUNKAN PERSAMAAN INI !!!
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 29
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
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 30
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
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 31
Pengaruh Medium Propagasi
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
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 32
Pengaruh Medium Propagasi
Peta daerah hujan oleh CCIR [1988 ITU]
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 33
Pengaruh Medium
Nomogram untuk
menentukan redaman
R
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO
CONTOH
34
Diketahui :
Kota : Bandung
Posisi : 7o LS
Ketinggian : 0,7 Km
Elevasi : 80o
Polarisasi : Horisontal
Frekuensi : 6 GHz
P : 0,01 %
Hitung Ahjn = ?
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 35
Pengaruh Medium Propagasi
[rodden]
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 36
Pengaruh Medium Propagasi
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)
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 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/N0)hujan = (C/N0)req
meningkatkan EIRP membutuhkan tambahan daya
transmit bisa menimbulkan intermodulasi
Site diversity
Adaptivity
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 38
Kompensasi Akibat Propagasi
Teknik Perbaikan dalam Kom. Sat
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 39
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
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 40
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
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO 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
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