KOREKSI POSISI ANTENA PENJEJAK PADA PENERIMAAN DATA TERRA/ AQUA

(1)

KOREKSI POSISI ANTENA PENJEJAK PADA

PENERIMAAN DATA TERRA/ AQUA

Suhermanto Peneliti Madya Bidang Pengolahan Data Bidang Pengembangan Teknologi Inderaja, Lapan suhermanto@lapan.go.id

Abstrak

Antena Dundee berdiameter 2,4 m dirancang untuk penerimaan data satelit NOAA (pita-L) dan tidak memiliki penjejak-otomatis. Dengan akurasi pointing <0,5° dan tanggapan motor penggerak yang terbatas, kinerja antena penjejak harus diperbaiki bila antena akan digunakan untuk keperluan akuisisi data satelit yang ditransmisikan pada pita-X, khususnya satelit generasi EOS (Earth Observing System). Di samping itu, masih ada kendala lain berupa pola- berkas antena pemancar satelit Terra/Aqua tidak datar, terutama pada elevasi >35° • Oleh karenanya perlu upaya khusus mengatasi penurunan level sinyal yang ekstrem pada elevasi sekitar 68°.

Modifikasi posisi antena penjejak-terprogram adalah upaya mengatasi penurunan/kehilangan sinyal melalui koreksi posisi azimuth dan elevasi saat penjejakan satelit berlangsung. Hasil modifikasi mampu memperbaiki kinerja antena, sehingga antena Dundee yang didesain untuk penerimaan data NOAA, dapat digunakan dan dioperasikan untuk penerimaan dan perekaman data satelit pada pita-L dan pita-X. Uji operasional yang telah dilakukan, menunjukkan bahwa keberhasilan akuisisi data Terra dan Aqua cukup tinggi, kecuali pada akuisisi dengan lintasan yang hampir overhead. Kendala ini muncul sebagai akibat dari keterbatasan kinerja motor penggerak antena.

(2)

■ ■ KOREKSI POSISI ANTENA PENJEJAK PADA PENERIMAAN DATA TERRA/AQUA

Abstract

The satellite tracking performance of Dundee antenna must be improved when it is used for reception of satellite data of EOS (Earth Observing System) generation. Ii is due to the low performance ofthe antenna, the absent of the autotracking, as well as antenna beam pattern on the EOS Terra / Aqua satellite that is not flat, especially at high elevation. Eased ron the measurement data of TEX as well as position offset model which is shown by SeaSpace antenna along period of acquisition, we made a model to improve the performance of the antenna. Through optimization activity of programmed tracker, antenna position correction was made when satellites tracking. Modification result could improve antenna performance, so 2.4 m Dundee antenna was which was designed for reception of data on L band, could be used and operated for satellite data reception and recording on L andX band (Terra andAqua). Operation tests conducted after the trial, showed that the high success of Terra andAqua data acquisitions, exceptfor the acquisition with overhead path. This is due to rotation of antenna when the overhead required high performance of antenna and specifications were beyond the reach of Dundee antenna capability.

Keywords: program track, optimization, offset, acquisition, X-band

1. Pendahuluan

Penggunaan pita-L untuk transmisi data meteorologi sudah sangat padat, sehingga sebagian satelit memindahkan jalur transmisi datanya dari pita-L ke pita-X. Kondisi ini sejalan dengan peningkatan resolusi spasial datanya serta semakin banyak dan kompleksnya instrumen yang dibawa Contohnya adalah, satelit meteorologi eksperimen Terra/Aqua yang telah menggunakan pita-X untuk memancarkan datanya ke permukaan Bumi

Kita katahui bahwa harus dipenuhi beberaDa u •

, - . id_Pa_{syarat bagi suatu antena}

parabola untuk penerimaan data telemetri satelit pada pita-X. Secara umum, hal tersebut terkait dengan karakteristik antena pemancar, antena penerima! dan redaman sinyal RF dari pemancar hingga penerima. Faktor-faktor yang memengaruhi redaman radiasi gelombang EM (elektro magnetik) di atmosfer, antara lain: kabut, asap, awan, hujan, dan lain-lain. Berkenaan dengan efisiensi sinyal transmisi RF pita-X yang relatif rendah, diperlukan sistem penerima yang baik. Dalam hal ini, kualitas penerimaan data satelit terkait dengan ukuran dish, kualitas feed, LNA dan redaman sinyal pada perangkat penerima maupun kabel penghubung serta konektor yang digunakan. Upaya dari semua hal tersebut adalah agar sinyal yang lemah tersebut dapat diterima, diperkuat, dan menghasilkan sinyal berkualitas.

(3)

KOREKSI POSISI ANTENA PENJEJAK PADA PENERIMAAN DATA TERRA/AQUA ■■

Kemampuan motor antena dalam memosisikan feeder secara tepat sepanjang periode akuisisi menjadi parameter penentu keberhasilan penjejakan satelit. Berdasar catatan operasional, persyaratan tersebut terkait dengan: 1) Nilai G/T (GainlTemperatur), 2) Akurasi pointing antena yang idealnya <0,1° (azimuth maupun elevasi), dan 3) Modus penjejak-satelit yang digunakan. Dalam hal modul penjejak satelit, sebaiknya menggunakan

autotrock, agar mampu melakukan autokoreksi posisi secara dinamis saat

akuisisi.

Inderaja Lapan di Pekayon, memiliki antena penjejak terprogram berdiameter 2,4 m yang telah purna pakai, di mana sebelumnya antena tersebut dipakai untuk menerima data satelit National Oceanic and Atmospheric

Administration {NOAA, pita- L), pada kurun waktu 1996 hingga 2004.

Akurasi pointing antena < 0,3°, namun cukup baik untuk penerimaan data

High Resolution Picture Transmissions (HRPT)-NOAA maupun CHRPT.

Melalui kegiatan ini diupayakan agar antena tersebut dapat difungsikan kembali untuk menerima data satelit meteorologi yang ditransmisikan pada pita-L, pita-X maupun pita-X dan L sekaligus.

Seperti dijelaskan sebelumnya, ada tiga kendala yang dihadapi, yaitu modus penjejak tidak autotrack, akurasi pointing nya < 0,5° dan usia peralatan lebih dari 10 tahun. Secara umum kinerja antena telah jauh menurun, ditambah sistem pengendaliannya masih menggunakan DOS, serta karakteristik pola berkas {beam pattern) antena pemacar satelit generasi EOS

(Terra!Aqua) tidak lazim, yaitu rasio sinyal terhadap derau (S/N) sangat

rendah pada kisaran sudut elevasi antena 68°. Dipahami bahwa, pola berkas antena pemancar demikian dimaksudkan untuk memperluas cakupan penerimaan, agar sinyal dapat diterima pada sudut elevasi rendah. Namun hal tersebut memiliki konsekuensi lain.

Berdasarkan dokumen teknis Orbital System.Ltd [9]; penggunaan antena penjejak-terprogram (programm-track) untuk menerima data satelit Terra/ Aqua, mensyaratkan: kecepatan azimuth 57°/det dan percepatannya 39°/ det2_{, kecepatan motor elevasi 9°/det dan percepatannya 0,9°/det}2_.

Sementara spesifikasi teknis antena Dundee sangat rendah, jauh di bawah persyaratan .minimal, yaitu hanya memiliki kecepatan azimuth maksimum 15°/det dan kecepatan elevasi maksimum 5°/det.

Tulisan ini mengemukakan optimisasi yang dilakukan untuk memperbaiki akurasi posisi penjejak satelit agar antena dapat digunakan untuk keperluan akuisisi data satelit Terra dan Aqua. Perbaikan dan modifikasi sistem RF tidak dibahas, namun disampaikan sekilas untuk menggambarkan alur sistem penerima datanya. Fokus bahasan pada pendekatan praktis dalam memodifikasi ketepatan posisi antena penjejak

(4)

disampaikan contoh quicklook Terra/Aqua sebelum dan sesudah optimisasi yang dikombinasi dengan cuplikan informasi level sinyal yang tertangkap penerima.

2. Karakteristik Pola Berkas Antena pada Satelit

EOS

Satelit Terra dan Aqua termasuk kelompok satelit riset, yang mengemban misi eksperimen dan dipersiapkan sebagai media transisi dari satelit operasional NOAA menuju ke satelit operasional National Polar-orbiting

Operational Environmental Satellite System (NPOESS). Berbagai uji coba telah

dilakukan pada satelit Terra/Aqua guna memenuhi syarat sebagai muatan pada misi NPOESS. Semua hasil akan diintegrasikan dan divalidasi kembali pada satelit NPP (NPOESS Preparatory Project). Secara konsep, satelit NPP berperan sebagai jembatan penghubung pada transisi dari generasi EOS ke satelit operasional NPOESS. Pada periode transisi, banyak hal diperbaiki, mulai dari instrumen, paket data, pola-berkas antena pemancar, algoritma pengolah data, standarisasi produk, format distribusi, dan lain sebagainya.

Satelit Terra/Aqua memiliki tiga modus transmisi: Direct Broadcast, Direct

Downlink dan Direct Playback. Ketiganya menggunakan laju transmisi berbeda

tetapi dengan pola-berkas antena yang mirip, sebagaimana terlihat pada Tabel 2.1. dan Tabel 2.2. Modus transmisi dan link margin Terra pada beberapa sudut elevasi disajikan pada Tabel 2.1. Data dari dokumen Control interface satelit Terra, link margin minimum diperoleh pada sudut elevasi 63° Sementara pada Tabel 2.2., ditampUkan parameter yang sama untuk satelit Aqua.

Energi-pancar satelit Aqua adalah 14 dBW; lebih besar 3 dBW dibandingTerra. Link margin satelit Terra pada elevasi 63° berkisar antara 0,12 dB sampai dengan 3,82 dB (lihat Tabel 2.1.), dan data tersebut diperoleh berdasarkan perhitungan/pengukuran menggunakan dish berdiameter 3 meter.

(5)

KOREKSI POSISI ANTENA PENJEJAK PADA PENERIMAAN DATA TERRA/AQUA ■ ■

Tabel 2.1. Rangkuman kinerja DAS return link satelit Terra

Mode Data

Rate [Mbps]

Channel Link Margin (dB) For Various

Gronnd Elevation Angles (degrees)

5 40 63 90

Direct Broadcast with Q:I = 4:1 to 3 meter ground antenna

13.125 _Q 5.97 10.54 _0.12

3.82 6.269.96 Direct Downlink or Direct Playback 2

(DP2) with Q:I = 4:1 to 11.3 meter ground antenna

105 _Q 6.99 11.56 4.84 10.98

Direct Playback 1 (DPI) with Q:I=1:1 to 11.3 meter ground antenna

150 _IQ 3.6 8.17 1.45 7.59

[1] For ground system with Reed Solomon decoding.

Menyadari bahwa pola berkas antena pemancar seperti Gambar 2.1perlu upaya untuk meminimalisir penurunan kuat sinyal, khususnya menjelang dan saat berada pada titik ekstrem-minimum. Kondisi ini berkait dengan kinerja antena Dundee (Lampiran 1) yang jauh dari pemenuhan syarat minimum bagi antena penjejak-terprogram untuk penerimaan data satelit Terra, Aqua maupun NPP, serta tidak mampu melakukan koreksi posisi sebagaimana keharusan bagi antena penerima data satelit pada pita-X. Tabel 2.2. Budged Downlink Direct Broadcast 15 Mbps satelit Ac

Results at off-nadir angles. 3 Adverse

Parameter Units Tolerance

63.8° 17° o° (dB)

1. TWTA Tx Output Power 14.0 14.( 14.C dBW 0.4

2. Transmit Circuit loss -3.0 -3.C -3.C dB 0.2

3. Antenna loss/gain 6.C -7.2 -4.1 dBI 0.5.1.6.0.3

4. EOS EIRP 17.0 3.£ _6.6 dBWI

6. Space loss/gain -178.S -168.1 -167.6 dB -

7. Atmospheric loss/gain -O.E O.C O.C dB

-9. Polarization loss/gain -0.4 -0.£ -0.6 dB 0.6.1.2.0.4

10. Received isotropic power _-162.0 -164.£ -161.3 dBWI

.11. User Ground Terminal GfT 21.0 22.7 23.4 dBi/K _

„12- 1/Boltzmann’s constant 228.fi 228.E 228.6 dBHzK/W -

13. 1/Data rate _-_{71 .€} -71 .£ -71.6 dB-sec.

-14. Received Eb/No 15.fi _14.7 18.S dB

15. Implementation loss/gain -3.3 -3.2 -3 3 dB _

16. Required Eb/No -6.fi -6.£ _-6.6 dB

-17. Nominal link margin 5.7 4.6 8.6 dB

Adverse tolerance O.S -2.C -0.7 dB 0.9.2.0.0.7

18. Adverse link margin 4.C 2.e _8.1 dB

(6)

-900 -800 -70.0 -60.0 -50.0 -40.0 -30.0 -20.0 -10.0 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0

Angle Off Antenna Center Axis (Degrees) | — Minimum — Average — Maximum")

Gambar 2.1. Pola penguatan antena satelit EOS Aqua (8160.0 MHz) pada stasiun penerima ~-

2.1.

Data Pengukuran Sinyal Terra

Data penerimaan sinyal satelit Terra yang dilakukan TRX (USA) pada 24, 26 dan 27 Januari 2000, dengan cuaca berbeda menghasilkan data seperti pada Tabel 2.3. Pengukuran dilakukan untuk lintasan satelit siang hari, dan usia data elemen orbit (Two Line Element, TLE) kurang dari 3 hari. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa nilai C/N dipengaruhi oleh waktu akuisisi dan kondisi cuaca; dan nilai C/N minimum didapat pada elevasi 63°, yaitu sekitar 0,5 dB. Berikut adalah data hasil pengukuran yang dipublikasi.

(7)

Tabel 2.3. Data pengukuran C/N (dB) Terra tanggal 24, 26 dan 27 Januari 2000. (Pengukuran tidak mencantumkan: diameter antena, konfigurasi sistem RF serta modus penjejak satelit yang digunakan).

024 11:23 EST pass Max Elevation: 64° East/West: west Orbit: Descending RBW: 3MHz, VBW: 3Khz Weather, partly cloudy, mild wind

Reflector, clean

Ephemeris: TLE from 1-21-

00 Az (deg) El (deg) C/N(dB) 4.87 15 15 2.84 20 13 0.47 25 13 357 30 12.5 354 35 13 350 40 15 346 45 340 50 9 332 55 5 282 64 4 251 60 2 239 55 4 230 50 4 225 45 4 220 40 9 216 35 ,v 15 213 30 ₁₈ 210 25 19 208 20 20 206 15 20 204 10 20 203 5 15.5 Sumber TRX Corp.

026 10:52 EST pass Max Elevation: 57.3° East/ West east Orbit Descending RBW: 3MHz, VBW: 3Khz Weather, clear and sunny Reflector, snow & ice accumulation

Ephemeris: TLE from 1- 25-00 Az (deg) El (deg) C/N (dB) 19 5 15 21 10 18 24 15 20 27 20 20 30 25 22 34 30 23 39 35 22 45 40 20 51 45 17 62 50 15 78 55 13 103 57.3 11 123 55 11 139 50 14 150 45 15 155 40 18 162 35 23 167 30 21 171 25 21 174 20 21.5 177 15 22 180 10 21 026 10:52 EST pass Max Elevation: 63° East/West west Orbit Descending RBW: 3MHz, VBW: 3Khz Weather, clear 8s sunny w/ wind gust Reflector, clean

Ephemeris: TLE from 1-26- 00 Az El C/N (deg) (deg) (dB) 5 10 10 18 4 15 18 1.7 20 19 359 25 19 350 30 19 350 35 18 348 40 13 341 45 8 336 50 5 326 55 3 63 0.5 60 3 244 55 7 50 7 228 45 13 223 40 18 219 35 ₂₀ 215 30 22 212 25 22 210 20 22 207 15 21 205 10 20 204 5 15

(8)

Dari tabel di atas, diketahui bahwa nilai C/N mengecil saat elevasi antena >35°, dan terus mengecil dan menjadi sangat ekstrem pada elevasi 63°. Juga diperoleh data bahwa nilai C/N tidak sama untuk sudut elevasi yang sama, saat antena bergerak naik dan bergerak turun. Dari data tersebut, nilai C/N cenderung lebih kecil pada saat elevasi antena bergerak turun.

2.2. Data Seaspace Corp.

Mengacu pada materi presentasi Seaspace Corp-, antena SeaSpace berdiameter 2,4 m dapat digunakan untuk akuisisi data Terra/Aqua. Tercatat bahwa nilai G/T minimum pada penerimaan data Terra/Aqua < 23 dB/°K, sementara antena SeaSpace berdiameter 2,4 m memiliki G/T sedikit lebih besar dari 23 dB/K (Gambar 2.2). Walau marginnya cukup kecil, hanya sekitar 0,5 dB/°K, namun antena berdiameter 2,4 m tetap dapat digunakan untuk tujuan tersebut.

31 4.5m —► 30 29 28 I 27 3.6m -5- „c b26 25 24 2.4m —► 23 Antenna Diameter 22

—X—ERS-1 Unkl Nom. Req. G/T —6—

SPOT Nom. Req. G/T -D-LANGSAT

Nom. Roq. G/T

-RADARSAT Nom. Roq. G/T Kecj. G/l

Elevation Analo (dogroo»)

Gambar 2.2. Korelasi antara diameter dan G/T serta persyaratan untuk penerimaan data pita-X

Dari materi yang sama, kami tampilkan data hasil pengukuran perbedaan elevasi antara hasil perhitungan penjejak satelit dengan posisi aktual antena menggunakan penjejak-otomatis. Juga ditampilkan variasi level sinyal satelit Terra/Aqua (Gambar 2.3.) sepanjang periode akuisisi. Pada kondisi normal, karakteristik deviasi sudut elevasi dan azimuth saat menjejak satelit Terra/ Aqua hampir sama dari waktu ke waktu, sehingga data ini kami jadikan salah satu acuan. Dari data tersebut, diketahui deviasi sudut azimuth berkisar -0,30° hingga 1,7°, dan elevasi berkisar antara -1,6° hingga 1,3°. Data ini diperoleh pada kondisi Cross level shift on, high elevation passes and. Azimuth level off.

(9)

C-aphs

"Er

min: 1COC looco

nax: 1903 looco value: ir,7fi | --0 30 . 1.7 1 -16 1.3 1.6 1.00 -3r ■3 73 ^ & » II O Z Tar (act-cal) 'I 3 (act-cal) az Tiln: -0.05; -030 max: •1.2 1 7 value: 0.01 -006 "U

_iT

\ , Typical -68° elevf. I signal drop (Aqua and Terra)

1 ■ ■ 1 ■ ■ ■

When elevation goes directly overhead, th offsets go from ■» to

-' i.

Cross I eve (""shifts on high elevation passes and (act-cal) azimuMi levels off.

Qc

Gambar 2.3. Tampilan modul trackmon saat akuisisi EOS Aqua 5 Juni 2003, dengan nilai

offset elevasi dan azimuth sepanjang penjejakan satelit

3. Metodologi

Sinyal RF yang sampai ke penerima/demodulator tergantung pada beberapa faktor, antara lain: Feed, LNA, doivnconverter, lossess pada kabel/ konektor, dan pointing antena. Eliminasi terhadap faktor-faktor yang tidak terkait langsung dengan akurasi posisi penjejak telah dilakukan, meliputi kalibrasi posisi Feed, memperkecil redaman pada kabel dan perangkat RF, tanggapan zenith pass hingga upgrade sistem operasi komputer untuk kemudahan update orbit satelit, agar selalu menggunakan data TLE terbaru.

Sistematika operasi perangkat lunak penjejak, dimulai menjelang akuisisi

berlangsung. Perangkat lunak akan meng-update beberapa parameter termasuk

memperbarui time-computer dari GPS Time Receiver dengan cara mengeksekusi

passmode.exe. Eksekusi passmode.exe menghasilkan beberapa data, salah satunya adalah

PASS.dat. PASS.dat adalah file teks yang memuat parameter: kode satelit, awal akuisisi,

tabel koordinat azimuth dan elevasi dengan interval tertentu selama periode akuisisi. Karena modul kontrol antena Dundee dikemas dalam satu paket, sehingga interupsi proses hanya dapat dilakukan dengan menambahkan fungsi lain saat eksekusi passmode.exe.

(10)

antena penjejak, yang diturunkan dari algoritma penjejak satelit dan fungsi yang diturunkan dari data pengukuran pada Gambar 2.1. dan Gambar 2.3. Utiliti hanya dieksekusi sekali dan hanya boleh dieksekusi bila kode satelitnya adalah Terra ataupun Aqua.

Pada dasarnya, utiliti ini memuat modul komputasi posisi antena penjejak satelit terseleksi, yang diturunkan memakai algoritma Simplified

General Perturbations 4 (SGP4). Modul penjejak satelit diperoleh dari

perangkat lunak Predict, untuk data posisi pada file Pass.dat dikoreksi memakai data hasil komputasi posisi penjejak dan karakterisitik deviasi offset posisi antena. Data hasil modifikasi diuji coba secara trial and error, baik saat antena bergerak naik maupun turun, dengan fokus pada elevasi antena > 35°. Pengujian visual dilakukan dengan memantau nilai BER (khusus Terra), level sinyal pada penerima dan memakai spectrum analyzer.

Pengujian kualitas data rekaman dilakukan melalui dekoda rawdata. Proses dekoda dapat mendeteksi' jumlah frame yang rusak, jumlah blok data yang berhasil dan/atau gagal diperbaiki, serta berbagai informasi lain sesuai ketentuan paket-data Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS). Hasilnya disimpan ke file serta ditampilkan di layar komputer sebagai

quicklook. Melalui file log-proses dapat diamati korelasi antara kualitas rekaman

dengan offset posisi yang diterapkan pada modul penjejak satelit selama periode akuisisi.

4. Hasil dan Pembahasan

Prinsip optimisasi posisi adalah menambahkan offset positif atau negatif terhadap posisi elevasi dan azimuth antena sepanjang periode penjejakan. Hasil uji empiris, diperoleh data bahwa nilai offset dapat dibedakan menjadi tiga kelompok, yaitu: 1) Basis_offset azimuth, 2) Offset elevasi dan azimuth di daerah semi-esktrem, dan 3) Offset elevasi dan azimuth saat berada pada area ekstrem minimum. Dari uji coba yang dilakukan selama hampir 4 bulan, diperoleh data bahwa nilai basis_offset azimuth sebesar +0,7°. Nilai ini optimum untuk operasi akuisisi data Aqua maupun Terra untuk kondisi setup parameter antena dan pedestal yang berlaku. Pada dasarnya nilai ini adalah koreksi posisi azimuth antena, akibat pengaturan antena yang kurang presisi.

(11)

Koreksi Pergerakan Azimuth dan Elevasi EL Hitungan EL Terkoreksi AZ Hitungan AZ Terkoreksi

Gambar 4.1. Perbandingan pergerakan antena sebelum dan sesudah koreksi Tabel 4.1. Koreksi posisi antena (azimuth dan elevasi) pada detik ke 360 sampai 367

Detik ke

Sudut Azimuth :

: Sudut elevasi

Sebelum

terkoreksi [°] terkoreksi [°] : Setelah terkoreksi [°] sebelum terkoreksi [°] setelah

360 14,86 15,16 57,11 56,91 361 14,90 15,20 57,57 57,37 362 14,95 15,30 58,04 57,74 363 15,00 15,35 58,51 58,21 364 15,05 15,40 58,98 58,68 365 15,11 15,46 59,46 59,16 366 15,16 15,51 59,94 59,64 367 15,22 15,57 60,43 60,13

Grafik korelasi antara sudut elevasi antena berdasar hasil perhitungan (garis kuning) dengan elevasi antena terkoreksi dengan garis biru muda ditampilkan pada Gambar 4.1. Sementara garis biru mewakili nilai azimuth berdasar perhitungan dan garis pink untuk nilai azimuth terkoreksi. Secara grafis perbedaannya tidak terlihat, tetapi posisi detailnya disajikan pada Tabel

4.1. Informasi pada Tabel 4.1. dicuplik saat akuisisi data satelit Aqua tanggal 27 September 2006 dengan periode akuisisi pada detik ke-360 hingga 367, dengan nilai koreksi posisi elevasi dan azimuth berkisar antara 0,2° sampai dengan 0,4°.

(12)

4.1.

Hasil yang Diperoleh

Perbedaan energi transmisi satelit Terra dan Aqua ternyata sangat berpengaruh pada pembentukan fungsi offset-posisi kedua satelit. Pada Gambar

4.2. ditampilkan quicklook dan level sinyal saat akuisisi satelit Terra dan Aqua untuk elevasi > 60°. Pada kondisi ini, banyak faktor yang harus diperhatikan untuk menyeimbangkan level sinyal saat antena bergerak naik dan turun di berbagai posisi. Akuisisi data Terra pada 29 September 2006 menghasilkan data bahwa level sinyal hampir seimbang saat elevasi naik dan turun, namun pada elevasi tinggi, sinyal melemah drastis hingga penerima

un-lock.

Uji akuisisi data Aqua pada tanggal 27 September 2006, menghasilkan tampilan quicklook yang lebih baik walau masih terdapat unlock (garis putih) pada elevasi maksimum. Akan tetapi level sinyal saat elevasi naik dan turun sangat berbeda. Dalam hal ini level sinyal sangat lemah saat sudut elevasi maksimum, sebagai akibat dari Icetidakmampuan antena mengikuti gerak satelit saat melintas mendekati zenith-pass. Fakta ini memberi informasi bahwa perlu adjustment lebih presisi untuk menyeimbangkan level sinyal saat antena bergerak naik maupun turun.

(13)

t

—

. ^

[y _ „„

i

Offset belum optimal untuk akuisisi Terra 29 Sep 2006, elevasi maks: 64,6°

Gambar 4.2.

Offset memadai untuk akuisisi data Aqua, 27 Sep 2006 elevasi maks : 80°

Sampel quicklook Terra dan Aqua menggunakan Simulcast pada adjusment offset posisi

4.2. Pembahasan

Usia antena yang lebih 10 tahun, cukup berpengaruh terhadap penurunan kinerja antena Dundee di samping kinerja akurasi posisi yang < 0,5°. Hal ini ditandai dengan sangat berbedanya level penerimaan sinyal saat elevasi naik dan turun walau tanpa offset.

Namun kenyataan ini sesuai plot offset yang terjadi pada antena SeaSpcice sebagaimana terlihat pada Gambar 2.3., namun kondisinya tidak ekstrem.

Hasil perbaikan parameter offset digunakan untuk akuisisi data satelit Aqua pada 1 Oktober 2006 (Gambar 4.3.). Walau elevasi maksimumnya hanya 47,25°, namun level penerimaan sinyal telah seimbang sepanjang periode akuisisi. Penurunan sinyal mulai terjadi saat elevasi > 35° namun level

(14)

KOREKSI POSISI ANTENA PENJEJAK PADA PENERIMAAN DATA TERRA/AQUA

sinyal relatif stabil. Penyempurnaan berkelanjutan terus dilakukan hingga diperoleh hasil optimal saat akuisisi Terra tanggal 5 Oktober 2006 jam 09.59.23 sebagaimana terlihat pada gambar di Lampiran 2.

mas. EL: 47.23

Gambar 4.3. Rekaman level sinyal saat akusisi data Aqua tanggal 01 Oktober 2006

Sesuai dengan grafik transmisi antena Terra/Aqua pada Gambar 2.1., sesungguhnya tidak perlu offset posisi antena sepanjang akuisisi data satelit Terra/ Aqua tidak mencapai elevasi 35°. Proses koreksi posisi antena penjejak terprogram memerlukan waktu yang lama karena 1). Periode pengulangan orbit satelit dengan elevasi > 35° memerlukan beberapa hari, 2). Pengujiannya harus dilakukan secara trial-and-error, dan 3). Level penerimaan sinyal Terra/Aqua sangat sensitif di sekitar posisi ekstrem, di samping proses penyeimbangan level sinyal saat antena bergerak naik dan turun. Namun demikian pada akhirnya, semua upaya optimisasi akan dibatasi oleh spesifikasi teknis antena.

5. Kesimpulan

Penggunaan antena Dundee berdiameter 2,4 m untuk keperluan akusisi data satelit TerraAqua bisa dilakukan, walau antena menggunakan fasilitas penjejak-terprogram dengan menjaga ketepatan waktu-komputer, menggunakan data TLE yang terbarui serta menambahkan modul koreksi posisi, khususnya untuk akuisisi data satelit dengan elevasi > 35°.

Koreksi posisi antena tidak perlu dilakukan sepanjang akuisisi data satelit Terra/Aqua tidak mencapai elevasi 35°. Hasil pengukuran yang dilakukan di Pekayon menggunakan antena Dundee, nilai C/N paling kecil didapat saat elevasi antena sekitar 68°. Optimisasi posisi antena Dundee mutlak diperlukan

(15)

untuk memaksimalkan dan menyeimbangkan level penerimaan sinyal Terra/ Aqua terutama untuk akuisisi data dengan sudut elevasi antena > 35°. Namun upaya optimisasi akan dibatasi oleh kinerja antena, dan kondisi unlock tetap terjadi khususnya pada yang hampir lintasan overhead.

Dengan kinerja antena Dundee yang terbatas, di mana kecepatan dan percepatan motor elevasi dan azimuth di bawah spesifikasi standar, peluang kegagalan akuisisi masih ada, khususnya pada akuisisi data satelit mendekati

zenith-pass.

Daftar Pustaka

Anonim, 2006. Data_Sheet_2.4_AEHPv2006.pdf, 2_4_XLB_Data_

Sheet_A_02.pdf

2_4_AEHP-2_4m_Positioner_Data_Sheet_A_03.pdf. Orbital System. Anonim, Mar 2002. EOS PM-1 Spacecraft to EOS Ground system

Interface control Document. EOS PM project. GSFC 422-11-19-03 Rev A. Goddard Space Flight Center, Greenbelt. Maryland Anonim, June 2002. Interface Description Document for EOS AquaX-band Direct broadcast. GSFC 422-11-19-11. Goddard Space Flight Center, Greenbelt. Maryland. Anonim, 2002. XSD-8.02/8.42-720 Synthesized X-band Satellite Down-

converter. QUORUM Communication, Inc. Texas, USA. Anonim, Jun 2001. EOS Aqua X-band Direct Broadcast Interface Description Document. No. D26699 Rev: A. TRW Inc. Prepared for: NASA GSFC Greenbelt, MD 20771, CDRL 2208 Anonim, 1999. 1999 EOS Reference Handbook. A Guide to NASA Earth Science Enterprise and the Earth Observing System. EOS Project Science Office,

NASA/GSFC, Greenbelt, MD 20771.

Anonim, 1998. (Preliminary) Direct Access System Users’s Guide for the EOS-AM Spacecraft (ICD-107). IS20008696 CAGE No. 79272. Prepared by: Lockheed Martin Corporation, Lockheed Martin Missiles & Space, Philadelphia, PA 19101.

C.C. Chen, 1975. Attenuation of Electromagnetic Radiation by Haze, Fog, Clouds, and Rain. A report prepared for USAF Project RAND. R-1694-

PR. j

http://www.orbitalsvstems.com/ http://www.qsl.net/kd2bd/predict.ht ml

Jack Scott, 2005. Indonesia IMGP Satellite Direct Reception, Australasia Aerospace Consulting, for SeaSpace Corporation a ALMOS Partner.

(16)

Lampiran 1

Parameter gerak Antena Dundee dan kondisi ideal untuk penerimaan data pita-X.

Sebagai bahan perbandingan berikut kami kemukakan feature antena Dundee dengan antena sejenis yang memang dirancang untuk keperluan akusisi data pada pita-X:

t ---- ■' i,,_{r ... ... . ...} f | B|fametet

i

Kebutuhan Ideal j Antena Dundee | 2.4 meter I Orbital System j Model 2.4 j ! XLSA

Azimuth maximum velocity 57 °/sec 18 °/sec >65 “/sec

Azimuth maximum acceleration 39 “/sec2 _{? “/sec}2 _{>70 “/sec}2

Azimuth maximum torque 900 Nm ? Nm >1500 Nm

Azimuth maximum travel - 350° 420 °

Elevation maximum velocity 9 “/sec 5 “/sec >23 “/sec

Elevation maximum acceleration 0.9 “/sec2 _{? "/sec}2 _>_{10 “/sec}2

Elevation maximum torque 900 Nm ? Nm >936 Nm

Elevation maximum travel - 180“ 182°

i

Parameter .

]j

Spesifikasi

___

!L

_

Keterangan ]

i X-band ENA |

r

1

Input Frequency 7.7 sampai dengan 8.5 GHz

Noise Temperature at 23°C Gain Our of band peaking Downcoiiverter 45K (max) 50dB (min) <5dB (max), <3db (desired) Input Freq range

Noise Figure Conversion Gain Image Rejection Operating frequency Reflector Gain

*G/T minimum w/system noise temp <100 K *G/T typical performance 8.02 to 8.42 GHz 16 dB/K Typical 10 dB Typical >60dB, 70dB Typ 6.58 to 6.98 GHz 7700 MHz 8500 MHz 43.5 dB 44.2 dB 23.5 dB/K 24.2 dB/K 24.0 dB/K 24.6 dB/K 174

(17)

Lampiran 2

Lampiran 2. Quicklook Modis-Terra tanggal 5 Okt 2006 jam 09.59.23 (log: SignaL 1160014754. TERRA_20061005_ 024553) dengan level sinyal terbesar tercatat: -27.0 dBm.