SATELLITE LINK FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

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

Basic Link Analysis

(C/N0)Up Uplink Downlink (C/N0)Dn GRmax 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)

Parameter Antena



Gain



Efisiensi akibat : iluminasi, spill over, kerataan

permukaan, ketidaksesuaian impedansi, loss ohmic,

dll

eff A G        ₂ max 4





2 max





















D

G















_i



_s



_f



_z



%

75

%

55







 

2

2

D

A

A

_eff









 2 3 max 29000 dB G  

_

_

20 max,

10

170

3_dB



G dBi



D

dB





₃



70

Koefisien iluminasi 70o  Efisiensi 0,6 

Beam Width

Parameter Antena

Parameter Antena

 Polarisasi

 Orientasi antena

 Loss yang timbul akibat ketidaksesuaian

polarisasiantena dengan gelombang datang

Parameter Antena



XPD (cross polarization

discrimination)



XPI (cross polarization

isolation)

 

_













x c

b

a

dB

XPI

20

log

vertical _vertical b a a_x b_x a_c b_c

 

_













x c

a

a

dB

XPD

20

log

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

T T

G

P

ERP



Parameter Antena



Power Flux Density



RSL (Received Signal

Level)

        ₂ 4 R G P_{T T}



Antena isotropis Daya radiasi per sudut ruang P_T/4 P_T

G_T=1

Antena isotropis Daya radiasi per sudut ruang P_TG_T/4 P_T G_T reff R

A

P





Parameter Antena



Received Signal Power



_{Gunakan teori}

transmisi Friis





_R FS T T R

G

L

G

P

P

_













1

2

4



















R

L

_FS ) ( log 20 ) ( log 20 44 . 32 ) (dB R Km f MHz L_FS   

CONTOH



UPLINK



DOWNLINK

Km

R

GHz

f

W

P

m

D

_SB



4

;

_TSB



100

;

_u



14

;



40000

6

,

0

;

55

,

0

;

2

3



sat



SB



o dBsat







?

?;





_Rsat Maxsat

P



55

,

0

;

2

;

12

;

10



₃







o _sat dBsat D Tsat

W

f

GHz

P





6

,

0

;

40000

;

4







_SB SB

m

R

Km

D



?

?

?;







P

_RSB

LFS

MaxSB



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}

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 A FS

L

L

L



]

[W

L

P

P

_Rx



_{R FRx} ] [ 12 2 3 dB L dB T T          ] [ 12 2 3 dB L dB R R         

Noise



Sumber noise



Noise yang dihasilkan

oleh sumber radiasi

natural terletak dalam

daerah penerimaan

antena



_{Noise yang dihasilkan}

oleh komponen

elektronik sebagai

interferensi

N

B

N

N



₀

kB

N

T









HzK



W k  1,379  1023

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 o e o o e T T T T T B GkT B T T Gk F _            1

   



















T

G

d

T

_{A b}











,

,

4

1





ATT ATT o ATT ATT ATT e L F T T T L T      1









_























3 2 2 1 3 1 2 1

1

1

F

F

F

F

G

G

T

G

T

T

T

e e e e

kB

N

T



contoh

LN A MIX ER LO IF a mp 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 :

Noise



Temperatur noise di Rx





FRx R F FRx A

G

T

T

L

T

T

₁







1



R F FRx FRx A FRx

T

T

L

L

T

L

T

T

_





















1

1

1

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

Temperatur Antena



Temperatur antena

satelit

Temperatur Antena



Temperatur antena SB



Sangat dipengaruhi



Frek



Sudut elevasi



Kondisi atmosfer

Ground SKY A

T

T

T





K

K

T

T

A

T

A

T

T

m Ground hjn m hjn SKY A

280

260

1

1





























Harga T_G berdasarkan ITU-R

Temperatur Antena

Contoh Perhitungan Uplink (clear sky)

 F = 14GHz  Untuk ES:  P_TX = 100W, L_FTX = 0,5 dB  Diameter Ant = 4 m  Efisiensi antena = 0,6  Pointing error = 0,1o  Jarak ES-Sat = 40000 km  L_A = 0,3 dB  Untuk Sat  Beamwidth = 2o  Efisiensi antena = 0,55

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  L_FRX= 0,5 dB, TF = 290 K  Diameter antena = 4m  Kesalahan pointing = 0,1o  To = 290 K,

Perhitungan Link Satelit

1

1

1















































d

u

Total

N

C

N

C

N

C

Perhitungan kondisi hujan



Uplink



Downlink

A FS U

L

L

L





A FS D

L

L

L





K K T T A T A T T m Ground hjn m hjn SKY A 280 260 1 1                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

Pengaruh Medium Propagasi



Efek curah hujan



Redaman



Cross Polarisasi



Redaman hujan





_R

(dB/km) 

bergantung frek dan

intensitas hujan

(mm/h)



L

_e

 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 L

_e 

Penentuan



_R

e

R

Rain

L

A





Pengaruh Medium Propagasi

 





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





E

h

h

L

R S S

_sin





h_s : tinggi SB dari permukaan laut

Valid untuk E>5o

1 2







L

L

E



r

S

cos

1

1

0 01 , 0





3

 

0,015 0,01 0

35

R

e

km

L



 01 , 0

r

L

L

_e



_S 7

daerah

dari

bergantung

01 , 0



R

4

nomogram

dari



R



5 6 s h Utk R0,01 ≥ 100 mm/hr  R0,01 = 100 mm/hr

Pengaruh Medium Propagasi

Pengaruh Medium



Nomogram untuk

menentukan redaman

CONTOH

Diketahui :

Kota

: Bandung

Posisi

: 7o LS

Ketinggian

: 0,7 Km

Elevasi

: 80o

Polarisasi

: Horisontal

Frekuensi

: 6 GHz

P

: 0,01 %

Hitung Ahjn = ?

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_{, 5}o_{, 10}o_{, 15}o untuk p = 1, 0.1, 0.01, 0.001 pada 14/11 GHz

 





 

   

 

 

 

 





 

2





4

cos

1

5

,

0

log

10

log

40

log

30

log

20

2 m

e

I

E

E

D

I

E

D

f

dB

U

A

U

dB

XPD

dB Rain 































Harga XPD tipikal adalah : 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/N

₀

)

_hujan

= (C/N

₀

)

_req



meningkatkan EIRP membutuhkan tambahan daya

transmit  bisa menimbulkan intermodulasi



Site diversity



Adaptivity

Kompensasi Akibat Propagasi

Interferensi dari Satelit Berdekatan

Jaringan Satelit baru baru Jaringan Satelit lama Stasiun Bumi Stasiun

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

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

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