Komunikasi Satelit - Panduan Cepat

Secara umum, a satelliteadalah benda kecil yang berputar di sekitar benda yang lebih besar di ruang angkasa. Misalnya, bulan adalah satelit alami bumi.

Kami tahu itu Communicationmengacu pada pertukaran (berbagi) informasi antara dua entitas atau lebih, melalui media atau saluran apa pun. Dengan kata lain, itu tidak lain adalah mengirim, menerima dan memproses informasi.

Jika komunikasi terjadi antara dua stasiun bumi melalui satelit, maka disebut sebagai satellite communication. Dalam komunikasi ini, gelombang elektromagnetik digunakan sebagai sinyal pembawa. Sinyal-sinyal ini membawa informasi seperti suara, audio, video atau data lainnya antara bumi dan angkasa dan sebaliknya.

Uni Soviet telah meluncurkan satelit buatan pertama di dunia bernama, Sputnik 1 pada tahun 1957. Hampir setelah 18 tahun, India juga meluncurkan satelit buatan bernama, Aryabhata pada tahun 1975.

Kebutuhan Komunikasi Satelit

Dua jenis propagasi berikut digunakan sebelumnya untuk komunikasi hingga jarak tertentu.

• Ground wave propagation- Perambatan gelombang tanah cocok untuk frekuensi hingga 30MHz. Metode komunikasi ini memanfaatkan kondisi troposfer bumi.

• Sky wave propagation - Bandwidth yang sesuai untuk jenis komunikasi ini secara luas antara 30-40 MHz dan menggunakan sifat ionosfer bumi.

Hop maksimum atau jarak stasiun dibatasi hingga 1500KM hanya untuk perambatan gelombang tanah dan perambatan gelombang langit. Komunikasi satelit mengatasi batasan ini. Dalam metode ini, satelit menyediakancommunication for long distances, yang jauh di luar jangkauan pandang.

Karena satelit berada pada ketinggian tertentu di atas bumi, komunikasi terjadi antara dua stasiun bumi dengan mudah melalui satelit. Jadi, ini mengatasi keterbatasan komunikasi antara dua stasiun bumi karena kelengkungan bumi.

Bagaimana Satelit Bekerja

SEBUAH satelliteadalah tubuh yang bergerak mengelilingi tubuh lain di jalur tertentu. Satelit komunikasi tidak lain adalah stasiun pengulang gelombang mikro di luar angkasa. Ini membantu dalam telekomunikasi, radio dan televisi bersama dengan aplikasi internet.

SEBUAH repeateradalah sirkuit, yang meningkatkan kekuatan sinyal yang diterima dan kemudian memancarkannya. Tapi, repeater ini berfungsi sebagai filetransponder. Itu berarti, itu mengubah pita frekuensi dari sinyal yang dikirim dari yang diterima.

Frekuensi yang dengannya sinyal dikirim ke ruang angkasa disebut sebagai Uplink frequency. Demikian pula, frekuensi pengiriman sinyal oleh transponder disebut sebagaiDownlink frequency. Gambar berikut mengilustrasikan konsep ini dengan jelas.

Transmisi sinyal dari stasiun bumi pertama ke satelit melalui saluran disebut sebagai uplink. Demikian pula, transmisi sinyal dari satelit ke stasiun bumi kedua melalui saluran disebut sebagaidownlink.

Uplink frequencyadalah frekuensi di mana stasiun bumi pertama berkomunikasi dengan satelit. Transponder satelit mengubah sinyal ini menjadi frekuensi lain dan mengirimkannya ke stasiun bumi kedua. Frekuensi ini disebut sebagaiDownlink frequency. Dengan cara yang sama, stasiun bumi kedua juga dapat berkomunikasi dengan yang pertama.

Proses komunikasi satelit dimulai di stasiun bumi. Di sini, sebuah instalasi dirancang untuk mengirim dan menerima sinyal dari satelit dalam orbit mengelilingi bumi. Stasiun bumi mengirimkan informasi ke satelit dalam bentuk sinyal frekuensi tinggi (rentang GHz) bertenaga tinggi.

Satelit menerima dan memancarkan kembali sinyal tersebut kembali ke bumi di mana mereka diterima oleh stasiun bumi lain di wilayah cakupan satelit. Satelitfootprint adalah area yang menerima sinyal dengan kekuatan yang berguna dari satelit.

Pro dan Kontra Komunikasi Satelit

Pada bagian ini, mari kita lihat keuntungan dan kerugian komunikasi satelit.

Berikut ini adalah advantages menggunakan komunikasi satelit:

• Area cakupan lebih dari pada sistem terestrial

• Setiap sudut bumi bisa ditutupi

• Biaya transmisi tidak tergantung pada area jangkauan

• Lebih banyak bandwidth dan kemungkinan penyiaran

Berikut ini adalah disadvantages menggunakan komunikasi satelit -

• Peluncuran satelit ke orbit adalah proses yang mahal.

• Penundaan propagasi sistem satelit lebih dari sistem terestrial konvensional.

• Sulit menyediakan aktivitas perbaikan jika terjadi masalah pada sistem satelit.

• Kehilangan ruang bebas lebih banyak

• Bisa terjadi kemacetan frekuensi.

Aplikasi Komunikasi Satelit

Komunikasi satelit memainkan peran penting dalam kehidupan sehari-hari kita. Berikut adalah aplikasi komunikasi satelit -

• Penyiaran radio dan komunikasi suara

• Siaran TV seperti Direct To Home (DTH)

• Aplikasi Internet seperti menyediakan koneksi Internet untuk transfer data, aplikasi GPS, penjelajahan Internet, dll.

• Aplikasi dan navigasi militer

• Aplikasi penginderaan jauh

• Pemantauan kondisi cuaca & Peramalan

Kita tahu bahwa jalur satelit yang berputar mengelilingi bumi dikenal sebagai orbit. Jalur ini dapat direpresentasikan dengan notasi matematika. Mekanika orbit adalah studi tentang gerakan satelit yang ada dalam orbit. Jadi, kita dapat dengan mudah memahami operasi ruang angkasa dengan pengetahuan tentang gerakan orbital.

Elemen Orbital

Elemen orbit adalah parameter yang berguna untuk menjelaskan gerakan orbit satelit. Berikut ini adalahorbital elements.

• Sumbu semi mayor
• Eccentricity
• Anomali berarti
• Argumen perigee
• Inclination
• Asensio kanan dari node menaik

Enam elemen orbit di atas menentukan orbit satelit bumi. Oleh karena itu, mudah untuk membedakan satu satelit dari satelit lainnya berdasarkan nilai elemen orbitnya.

Sumbu semi mayor

Panjang Semi-major axis (a)menentukan ukuran orbit satelit. Ini adalah setengah dari sumbu utama. Ini berjalan dari pusat melalui fokus ke tepi elips. Jadi, itu adalah jari-jari orbit pada dua titik terjauh orbit.

Sumbu semi mayor dan sumbu semi minor disajikan pada gambar di atas. Panjang semimajor axis (a) tidak hanya menentukan besar kecilnya orbit satelit, tetapi juga jangka waktu revolusi.

Jika orbit melingkar dianggap sebagai kasus khusus, maka panjang sumbu semi mayor akan sama dengan radius dari orbit melingkar itu.

Keanehan

Nilai dari Eccentricity (e)memperbaiki bentuk orbit satelit. Parameter ini menunjukkan deviasi bentuk orbit dari lingkaran sempurna.

Jika panjang sumbu semi mayor dan sumbu semi minor orbit elips adalah a & b, maka persamaan matematika untuk eccentricity (e) akan

$$e = \frac{\sqrt{a^2 - b^2}}{a}$$

Nilai eksentrisitas orbit melingkar adalah zero, karena a & b sama. Sedangkan nilai eksentrisitas orbit elips terletak di antara nol dan satu.

Pengikut figure menunjukkan berbagai orbit satelit untuk nilai eksentrisitas (e) yang berbeda

Pada gambar di atas, orbit satelit yang sesuai dengan nilai eksentrisitas (e) nol adalah orbit melingkar. Dan, tiga orbit satelit lainnya berbentuk elips sesuai dengan nilai eksentrisitas (e) 0,5, 0,75 dan 0,9.

Anomali Berarti

Untuk satelit, titik yang paling dekat dengan Bumi disebut Perigee. Mean anomaly (M) memberikan nilai rata-rata posisi sudut satelit dengan mengacu pada perigee.

Jika orbitnya melingkar, maka Mean anomaly memberikan posisi sudut satelit di orbit. Tapi, jika orbitnya elips, maka perhitungan posisi pastinya sangat sulit. Saat itu, Mean anomaly digunakan sebagai langkah perantara.

Argumen Perigee

Orbit satelit memotong bidang ekuator di dua titik. Poin pertama disebut sebagaidescending node, dimana satelit berpindah dari belahan bumi utara ke belahan bumi selatan. Poin kedua disebut sebagaiascending node, dimana satelit berpindah dari belahan bumi selatan ke belahan bumi utara.

Argument of perigee (ω)adalah sudut antara node ascending dan perigee. Jika kedua node perigee dan ascending ada pada titik yang sama, maka argumen dari perigee akan menjadi nol derajat

Argumen perigee diukur pada bidang orbit di pusat bumi dalam arah gerakan satelit.

Kecenderungan

Sudut antara bidang orbit dan bidang ekuator bumi dikenal sebagai inclination (i). Itu diukur pada node menaik dengan arah timur ke utara. Jadi, inklinasi mendefinisikan orientasi orbit dengan mempertimbangkan ekuator bumi sebagai acuan.

Ada empat jenis orbit berdasarkan sudut kemiringannya.

• Equatorial orbit - Sudut kemiringan adalah nol derajat atau 180 derajat.

• Polar orbit - Sudut kemiringan 90 derajat.

• Prograde orbit - Sudut kemiringan terletak antara nol dan 90 derajat.

• Retrograde orbit - Sudut kemiringan terletak antara 90 dan 180 derajat.

Ascension Kanan dari node Ascending

Kami tahu itu ascending node adalah titik di mana satelit melintasi bidang ekuator saat bergerak dari belahan bumi selatan ke belahan bumi utara.

Ascension Kanan dari node menaik (Ω)adalah sudut antara garis Aries dan simpul naik ke arah timur pada bidang ekuator. Aries juga disebut sebagai vernal dan equinox.

Satelit ground trackadalah jalur di permukaan bumi, yang terletak persis di bawah orbitnya. Jejak bumi dari satelit dapat memiliki beberapa bentuk yang berbeda tergantung pada nilai elemen orbitnya.

Persamaan Orbital

Pada bagian ini, mari kita bahas tentang persamaan-persamaan yang berkaitan dengan gerak orbital.

Pasukan yang bertindak di Satelit

Sebuah satelit, ketika berputar mengelilingi bumi, ia mengalami gaya tarik dari bumi karena gaya gravitasi bumi. Gaya ini dikenal sebagaiCentripetal force(F ₁ ) karena gaya ini cenderung mengarahkan satelit ke arahnya.

Secara matematis, file Centripetal force(F ₁ ) yang bekerja pada satelit karena bumi dapat ditulis sebagai

$$F_{1} = \frac{GMm}{R^2} $$

Dimana,

• Gadalah konstanta gravitasi universal dan sama dengan 6,673 x 10 ^-11 N ∙ m ² / kg ² .

• Madalah massa bumi dan sama dengan 5.98 x 10 ²⁴ Kg.

• m adalah massa satelit.

• R adalah jarak dari satelit ke pusat bumi.

Sebuah satelit, ketika berputar mengelilingi bumi, ia mengalami gaya tarik dari matahari dan bulan karena gaya gravitasi mereka. Gaya ini dikenal sebagaiCentrifugal force(F ₂ ) karena gaya ini cenderung menjauhkan satelit dari bumi.

Secara matematis, file Centrifugal force(F ₂ ) yang bekerja pada satelit dapat ditulis sebagai

$$F_{2} = \frac{mv^2}{R} $$

Dimana, v adalah kecepatan orbit satelit.

Kecepatan orbit

Kecepatan orbit satelit adalah kecepatan di mana satelit berputar mengelilingi bumi. Satelit tidak menyimpang dari orbitnya dan bergerak dengan kecepatan tertentu di orbit tersebut, ketika gaya sentripetal dan sentrifugal sama-samabalance satu sama lain.

Begitu, equateGaya sentripetal (F ₁ ) dan gaya sentrifugal (F ₂ ).

$$\frac{GMm}{R^2} = \frac{mv^2}{R}$$

$$= > \frac{GM}{R} = v^2$$

$$= > v = \sqrt{\frac{GM}{R}}$$

Oleh karena itu, orbital velocity satelit adalah

$$v = \sqrt{\frac{GM}{R}}$$

Dimana,

• Gadalah konstanta gravitasi dan sama dengan 6,673 x 10 ^-11 N ∙ m ² / kg ² .

• Madalah massa bumi dan sama dengan 5.98 x 10 ²⁴ Kg.

• R adalah jarak dari satelit ke pusat bumi.

Jadi, kecepatan orbit utamanya depends pada jarak dari satelit ke pusat bumi (R), karena G & M adalah konstanta.

Kita tahu bahwa satelit berputar mengelilingi bumi, yang mirip dengan bumi berputar mengelilingi matahari. Jadi, prinsip yang diterapkan pada bumi dan pergerakannya mengelilingi matahari juga berlaku untuk satelit dan pergerakannya mengelilingi bumi.

Banyak ilmuwan telah memberikan berbagai jenis teori sejak zaman awal. Tapi hanyaJohannes Kepler (1571-1630) adalah salah satu ilmuwan yang paling diterima dalam menjelaskan prinsip satelit yang bergerak mengelilingi bumi.

Kepler merumuskan tiga hukum yang mengubah teori dan observasi komunikasi satelit secara keseluruhan. Ini dikenal sebagaiKepler’s laws. Ini berguna untuk memvisualisasikan gerakan melalui ruang.

Hukum Pertama Kepler

Hukum pertama Kepler menyatakan bahwa jalur yang diikuti oleh satelit di sekitar primernya (bumi) adalah sebuah ellipse. Elips ini memiliki dua titik fokus (foci) F1 dan F2 seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Pusat massa bumi akan selalu berada di salah satu dari dua fokus elips.

Jika jarak dari pusat benda ke titik pada jalur elipsnya diperhitungkan, maka titik terjauh sebuah elips dari pusat disebut sebagai apogee dan titik terpendek elips dari pusat disebut sebagai perigee.

Eccentricity "e" sistem ini dapat ditulis sebagai -

$$e = \frac{\sqrt{a^2 - b^2}}{a}$$

Dimana, a & b adalah panjang sumbu semi mayor dan sumbu semi minor elips.

Untuk sebuah elliptical path, nilai eksentrisitas (e) selalu berada di antara 0 dan 1, yaitu $0$ < $e$ < $1$, karena a lebih besar dari b. Misalkan nilai eksentrisitas (e) nol, maka jalur tidak lagi berbentuk elips, melainkan akan diubah menjadi bentuk lingkaran.

Hukum Kedua Kepler

Hukum kedua Kepler menyatakan bahwa untuk interval waktu yang sama, the areayang tercakup oleh satelit akan sama sehubungan dengan pusat massa bumi. Hal tersebut dapat dipahami dengan memperhatikan gambar berikut.

Asumsikan, satelit mencakup jarak p1 dan p2 dalam interval waktu yang sama. Kemudian, area B1 dan B2 yang dicakup oleh satelit pada kedua contoh tersebut adalah sama.

Hukum Ketiga Kepler

Hukum ketiga Kepler menyatakan bahwa, kuadrat waktu periodik orbit elips sebanding dengan pangkat tiga dari panjang sumbu semi mayornya. Mathematically, dapat ditulis sebagai berikut -

$$T^2\:\alpha\:a^3$$

$$=> T^2=\left(\frac{4\pi ^2}{\mu }\right) a^3$$

Dimana, $\frac{4\pi^2}{\mu}$ adalah konstanta proporsionalitas.

$\mu$adalah konstanta Kepler dan nilainya sama dengan 3.986005 x 10 ¹⁴ m ³ / detik ²

$$1 = \left(\frac{2\pi}{T}\right)^2\left(\frac{a^2}{\mu}\right)$$

$$1 = n^2\left(\frac{a^3}{\mu}\right)$$

$$=> a^3 = \frac{\mu}{n^2}$$

Dimana, ‘n’ adalah gerakan rata-rata satelit dalam radian per detik.

Note- Sebuah satelit, ketika berputar mengelilingi bumi, mengalami gaya tarik dari bumi, yaitu gaya gravitasi. Demikian pula, ia mengalami gaya tarikan lain dari matahari dan bulan. Oleh karena itu, satelit harus menyeimbangkan kedua gaya ini agar tetap berada di orbitnya.

Satelit harus ditempatkan dengan benar di orbit yang sesuai setelah meninggalkannya di luar angkasa. Ini berputar dengan cara tertentu dan melayani tujuannya untuk ilmiah, militer atau komersial. Orbit, yang ditugaskan ke satelit sehubungan dengan bumi disebut sebagaiEarth Orbits. Satelit yang ada di orbit tersebut disebut sebagaiEarth Orbit Satellites.

Kita harus memilih orbit yang tepat untuk satelit berdasarkan kebutuhan. Misalnya, jika satelit ditempatkanlower orbit, maka dibutuhkan lebih sedikit waktu untuk melakukan perjalanan keliling bumi dan akan ada resolusi yang lebih baik pada kamera internal. Begitu pula jika satelit ditempatkan dihigher orbit, maka dibutuhkan lebih banyak waktu untuk berkeliling bumi dan menutupi lebih banyak permukaan bumi pada satu waktu.

Berikut adalah tiga hal penting types of Earth Orbit satellites -

• Satelit Orbit Bumi Geosinkron
• Satelit Orbit Bumi Sedang
• Satelit Orbit Bumi Rendah

Sekarang, mari kita bahas tentang masing-masing jenis satelit orbit bumi satu per satu.

Earth OrbitSatellites Geosynchronous

Orbit Bumi Sinkronisasi Geo (GEO) Satellite adalah satu, yang ditempatkan pada ketinggian 22,300mil di atas Bumi. Orbit ini disinkronkan dengan sisi hari nyata (yaitu, 23 jam 56 menit). Orbit ini dapat memiliki inklinasi dan eksentrisitas.

Ini mungkin tidak melingkar. Orbit ini dapat dimiringkan ke kutub-kutub bumi. Tapi, tampak diam saat diamati dari Bumi. Satelit ini digunakan untuk Televisi satelit.

Orbit geo-sinkronis yang sama, jika berbentuk lingkaran dan berada dalam bidang ekuator, maka disebut sebagai Geostationary orbit. Satelit-satelit ini ditempatkan pada 35.900 km (sama seperti Geosynchronous) di atas Khatulistiwa Bumi dan mereka terus berputar sehubungan dengan arah bumi (barat ke timur).

Satelit yang ada di orbit ini memiliki kecepatan sudut yang sama dengan bumi. Oleh karena itu, satelit ini dianggap sebagaistationary sehubungan dengan bumi karena, ini sinkron dengan rotasi bumi.

Itu advantage Orbit geostasioner adalah tidak perlu melacak antena untuk menemukan posisi satelit.

Satelit Orbit Bumi Geostasioner digunakan untuk prakiraan cuaca, TV satelit, radio satelit, dan jenis komunikasi global lainnya.

Gambar berikut menunjukkan perbedaan antara orbit Geo-sinkron dan Geo-stasioner. Sumbu rotasi menunjukkan pergerakan bumi.

Note- Setiap orbit Geostasioner adalah orbit Geo-sinkron. Tapi, kebalikannya tidak harus benar.

Satelit Orbit Bumi Sedang

Orbit Bumi Sedang (MEO) satelit akan mengorbit pada jarak sekitar 8000 milesdari permukaan bumi. Sinyal yang ditransmisikan dari satelit MEO menempuh jarak yang lebih pendek. Karena ini, kekuatan sinyal di ujung penerima ditingkatkan. Ini menunjukkan bahwa terminal penerima yang lebih kecil dan ringan dapat digunakan di ujung penerima.

Transmission delaydapat didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan sinyal untuk melakukan perjalanan ke satelit dan kembali ke stasiun penerima. Dalam kasus ini, penundaan transmisi lebih sedikit. Sebab, sinyal menempuh jarak yang lebih pendek ke dan dari satelit MEO.

Untuk real-time communications, semakin pendek waktu tunda transmisi, semakin baik sistem komunikasinya. Sebagai contoh, jika satelit GEO membutuhkan 0,25 detik untuk perjalanan pulang pergi, maka satelit MEO membutuhkan kurang dari 0,1 detik untuk menyelesaikan perjalanan yang sama. MEO beroperasi dalam rentang frekuensi 2 GHz ke atas.

Satelit ini digunakan untuk sinyal telepon berkecepatan tinggi. Diperlukan sepuluh atau lebih satelit MEO untuk mencakup seluruh bumi.

Satelit Orbit Bumi Rendah

Orbit Bumi Rendah LEO)satelit diklasifikasikan menjadi tiga kategori. Itu adalah LEO kecil, LEO besar, dan Mega-LEO. LEO akan mengorbit pada jarak500 to 1000 milesdi atas permukaan bumi. Satelit ini digunakan untuk telepon satelit dan GPS.

Jarak yang relatif pendek ini mengurangi penundaan transmisi menjadi hanya 0,05 detik. Ini semakin mengurangi kebutuhan akan peralatan penerima yang sensitif dan besar. Dua puluh atau lebih satelit LEO dibutuhkan untuk mencakup seluruh bumi.

Little LEO akan beroperasi dalam rentang 800 MHz (0.8 GHz). LEO besar akan beroperasi pada rentang 2 GHz atau di atasnya, dan Mega-LEO beroperasi pada rentang 20-30 GHz.

Frekuensi yang lebih tinggi terkait dengan Mega-LEOs diterjemahkan menjadi lebih banyak daya dukung informasi dan menghasilkan kemampuan skema transmisi video waktu-nyata dan penundaan rendah.

Pengikut figure menggambarkan jalur LEO, MEO, dan GEO

Slot Orbital

Di sini, pertanyaan yang mungkin timbul dengan lebih dari 200 satellites yang berada di orbit geosynchronous, bagaimana kita mencegahnya bertemu satu sama lain atau mencoba menggunakan lokasi yang sama di luar angkasa?

Untuk menjawab masalah (pertanyaan) ini, badan pengatur internasional seperti International Telecommunications Union (ITU) dan organisasi pemerintah nasional seperti Federal Communications Commission (FCC) tentukan lokasi di orbit geosynchronous, tempat satelit komunikasi dapat ditemukan.

Lokasi-lokasi ini ditentukan dalam derajat bujur dan disebut sebagai orbital slots. FCC dan ITU secara bertahap telah mengurangi jarak yang diperlukan menjadi hanya 2 derajat untuk satelit C-band dan Ku-band karena permintaan yang sangat besar untuk slot orbit.

Stasiun bumi akan menerima level sinyal maksimum, jika terletak tepat di bawah satelit. Jika tidak, ia tidak akan menerima level sinyal maksimum dan level sinyal tersebut menurun karena perbedaan antara lintang dan bujur stasiun bumi meningkat.

Jadi, berdasarkan kebutuhan kita bisa menempatkan satelit di orbit tertentu. Sekarang, mari kita bahas tentang sudut pandang.

Lihat Sudut

Gabungan dua sudut antena stasiun bumi berikut ini disebut sebagai look angles.

• Sudut Azimuth
• Sudut elevasi

Umumnya, nilai sudut ini berubah untuk orbit non-geostasioner. Padahal, nilai sudut ini tidak berubah untuk orbit geostasioner. Pasalnya, satelit yang ada di orbit geostasioner tampak diam terhadap bumi.

Kedua sudut ini berguna untuk menunjuk ke satelit langsung dari antena stasiun bumi. Sehinggamaximum gain antena stasiun bumi dapat diarahkan ke satelit.

Kita dapat calculate sudut pandang orbit geostasioner dengan menggunakan bujur & lintang stasiun bumi dan posisi orbit satelit.

Sudut Azimuth

Sudut antara bidang horizontal lokal dan bidang yang melewati stasiun bumi, satelit, dan pusat bumi disebut sebagai azimuth angle.

Itu formula untuk sudut Azimuth ($\alpha$) adalah

$$\alpha\: = 180^0 + Tan^{-1}\left(\frac{Tan G}{TanL}\right)$$

Dimana,

• L adalah Latitude antena stasiun bumi.

• G adalah perbedaan posisi orbit satelit dan antena stasiun bumi.

Pengikut figure menggambarkan sudut azimuth.

Ukur horizontal angledi antena stasiun bumi ke kutub utara seperti yang ditunjukkan pada gambar. Ini mewakili sudut azimuth. Ini digunakan untuk melacak satelit secara horizontal.

Sudut elevasi

Sudut antara bidang vertikal dan garis yang mengarah ke satelit disebut sudut Elevasi. Bidang vertikal tidak lain adalah bidang yang tegak lurus dengan bidang horizontal.

Itu formula untuk sudut Elevation ($\beta$) adalah

$$\beta = Tan^{-1}\left(\frac{cosG.cosL-0.15}{\sqrt{1-cos^2G.cos^2L}}\right)$$

Sudut elevasi dapat dihitung dengan rumus di atas. Pengikutfigure menggambarkan sudut ketinggian.

Ukur vertical angledi stasiun bumi antena dari bumi ke satelit seperti yang ditunjukkan pada gambar. Ini mewakili sudut ketinggian.

Perturbasi orbit

Berikut adalah gangguan orbital akibat gaya atau parameter gravitasi dan non-gravitasi.

• Gaya gravitasi tidak beraturan di sekitar bumi akibat distribusi massa yang tidak seragam. Medan magnet bumi juga menyebabkan gangguan orbital.

• Gangguan eksternal utama datang dari Matahari dan Bulan. Ketika satelit berada di dekat benda-benda eksternal ini, ia menerima tarikan gravitasi yang lebih kuat.

• Satelit orbit rendah terpengaruh karena gesekan yang disebabkan oleh tabrakan dengan atom dan ion.

• Tekanan radiasi matahari mempengaruhi satelit GEO besar, yang menggunakan susunan surya besar.

• Torsi dan tekanan yang dihasilkan sendiri yang disebabkan oleh radiasi RF dari antena.

Sebagian besar satelit menggunakan a propulsion subsystem untuk mempertahankan arah sumbu putar yang tepat dan mengontrol ketinggian satelit dari gaya gangguan.

Satelit tetap berada di luar angkasa selama sebagian besar waktu hidupnya. Kita tahu bahwa lingkungan tanpa bobot hadir di ruang angkasa. Itulah mengapa satelit tidak membutuhkan bingkai kuat tambahan di luar angkasa. Tapi, itu diperlukan selama proses peluncuran. Karena dalam proses itu satelit bergetar hebat, hingga satelit ditempatkan pada orbit yang tepat.

Itu design of satellites harus kompatibel dengan satu atau lebih kendaraan peluncur untuk menempatkan satelit di orbit.

Kita tahu bahwa periode revolusi akan semakin lama semakin tinggi apogeeketinggian menurut hukum kedua Kepler. Periode orbit transfer geostasioner hampir sama dengan 16 jam. Jikaperigee ditingkatkan ke ketinggian GEO (sekitar 36.000 km), maka periode revolusi akan meningkat menjadi 24 jam.

Peluncuran Satelit

Proses menempatkan satelit pada orbit yang tepat dikenal sebagai launching process. Selama proses ini, dari stasiun bumi kita dapat mengontrol pengoperasian satelit. Terutama, ada empat tahapan dalam meluncurkan satelit.

• First Stage - Tahap pertama kendaraan peluncur berisi roket dan bahan bakar untuk mengangkat satelit bersama dengan kendaraan peluncur dari darat.

• Second Stage- Kendaraan peluncur tahap kedua berisi roket yang lebih kecil. Ini dinyalakan setelah menyelesaikan tahap pertama. Mereka memiliki tangki bahan bakar sendiri untuk mengirim satelit ke luar angkasa.

• Third Stage- Tahap ketiga (atas) dari kendaraan peluncur terhubung ke fairing satelit. Fairing ini adalah pelindung logam, yang berisi satelit dan melindungi satelit.

• Fourth Stage- Satelit dipisahkan dari tingkat atas kendaraan peluncur, ketika telah mencapai atmosfer bumi. Kemudian, satelit akan menuju "orbit transfer". Orbit ini mengirim satelit lebih tinggi ke luar angkasa.

Ketika satelit mencapai ketinggian orbit yang diinginkan, subsistemnya seperti panel surya dan antena komunikasi akan dibuka. Kemudian satelit mengambil posisinya di orbit dengan satelit lain. Sekarang, satelit siap menyediakanservices kepada publik.

Kendaraan Peluncuran Satelit

Kendaraan peluncur satelit meluncurkan satelit ke orbit tertentu berdasarkan kebutuhan. Kendaraan peluncur satelit tidak lain adalah roket multi-tahap. Berikut ini adalahtwo types kendaraan peluncuran satelit.

• Kendaraan Peluncuran yang Dapat Dihabiskan (ELV)
• Kendaraan Peluncuran Reusable (RLV)

Kendaraan Peluncuran yang Dapat Dihabiskan

Kendaraan peluncur yang dapat dihabiskan (ELV) hancur setelah meninggalkan satelit di luar angkasa. Gambar berikut menunjukkan tampilan ELV.

ELV terdiri dari tiga tahap. Tahap pertama dan kedua ELV menaikkan satelit ke jarak sekitar 50 mil dan 100 mil. Tahap ketiga ELV menempatkan satelit di orbit transfer. TugasELV akan selesai dan suku cadangnya akan jatuh ke bumi, saat satelit mencapai transfer orbit.

Kendaraan Peluncuran yang Dapat Digunakan Kembali

Kendaraan peluncur yang dapat digunakan kembali (RLV) dapat digunakan multiple timesuntuk meluncurkan satelit. Umumnya kendaraan peluncur jenis ini akan kembali ke bumi setelah meninggalkan satelit di luar angkasa.

Gambar berikut menunjukkan kendaraan peluncuran yang dapat digunakan kembali. Itu juga dikenal sebagaispace shuttle.

Fungsi space shuttlemirip dengan fungsi ELV tahap pertama dan kedua. Satelit bersama dengan tahap ketiga dari pesawat ulang-alik dipasang di teluk kargo. Itu dikeluarkan dari teluk kargo saat pesawat ruang angkasa mencapai ketinggian 150 hingga 200 mil.

Kemudian, tahap ketiga pesawat ulang-alik ditembakkan dan menempatkan satelit ke orbit transfer. Setelah ini, pesawat ulang-alik akan kembali ke bumi untukreuse.

Dalam sistem komunikasi satelit, berbagai operasi berlangsung. Diantaranya, operasi utamanya adalah pengendalian orbit, ketinggian satelit, pemantauan dan pengendalian subsistem lainnya.

Komunikasi satelit terutama terdiri dari dua segments. Yaitu ruas angkasa dan ruas bumi. Jadi, menurutnya akan ada dua jenis subsistem yaitu subsistem ruas angkasa dan subsistem ruas bumi. Pengikutfigure menggambarkan konsep ini.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, file communication terjadi antara subsistem ruas angkasa dan subsistem ruas bumi melalui hubungan komunikasi.

Subsistem Segmen Ruang

Subsistem yang ada dalam ruas angkasa disebut sebagai subsistem ruas angkasa. Berikut ini adalahspace segment subsystems.

• Subsistem AOC
• Subsistem TTCM
• Subsistem Daya dan Antena
• Transponders

Subsistem Segmen Bumi

Subsistem yang ada di segmen darat memiliki kemampuan untuk mengakses repeater satelit untuk menyediakan komunikasi antar pengguna. Earth segment juga disebut sebagai segmen tanah.

Segmen bumi melakukan dua fungsi. Itu adalah transmisi sinyal ke satelit dan penerimaan sinyal dari satelit.Earth stations adalah subsistem utama yang ada di segmen bumi.

Kita akan membahas semua subsistem ruas angkasa dan ruas bumi ini pada bab-bab selanjutnya.

Kita tahu bahwa satelit mungkin menyimpang dari orbitnya karena gaya gravitasi dari matahari, bulan, dan planet lain. Gaya-gaya ini berubah secara siklis selama 24 jam, karena satelit bergerak mengelilingi bumi.

Ketinggian dan Kontrol Orbit (AOC)subsistem terdiri dari motor roket, yang mampu menempatkan satelit ke orbit kanan, setiap kali menyimpang dari orbit masing-masing. Subsistem AOC berguna untuk membuat antena, yang merupakan titik tipe balok sempit ke arah bumi.

Kita dapat membuat subsistem AOC ini menjadi berikut two parts.

• Subsistem Kontrol Ketinggian
• Subsistem Kontrol Orbit

Sekarang, mari kita bahas tentang dua subsistem ini satu per satu.

Subsistem Kontrol Ketinggian

Subsistem kendali ketinggian mengatur orientasi satelit di orbitnya masing-masing. Berikut ini adalahtwo methods untuk membuat satelit yang ada di orbit menjadi stabil.

• Memutar satelit
• Metode tiga sumbu

Memutar satelit

Dalam metode ini, badan satelit berputar di sekelilingnya spin axis. Secara umum dapat diputar pada kecepatan 30 hingga 100 rpm untuk menghasilkan gaya yang bersifat giroskopik. Karena itu, sumbu putar menjadi stabil dan satelit akan menunjuk ke arah yang sama. Satelit yang jenis ini disebut sebagaispinners.

Spinner berisi drum, yang berbentuk silinder. Drum ini dilapisi sel surya. Sistem tenaga dan roket hadir di drum ini.

Subsistem komunikasi ditempatkan di atas drum. Motor listrik menggerakkan sistem komunikasi ini. Arah putaran motor ini akan berlawanan dengan putaran badan satelit, sehingga antena mengarah ke bumi. Satelit, yang melakukan operasi semacam ini disebut sebagaide-spin.

Selama fase peluncuran, satelit spinsketika jet gas radial kecil dioperasikan. Setelah ini, filede-spin sistem beroperasi untuk membuat antena subsistem TTCM mengarah ke stasiun bumi.

Metode Tiga Sumbu

Dalam metode ini, kita dapat menstabilkan satelit dengan menggunakan satu atau lebih roda momentum. Metode ini disebut sebagaithree-axis method. Keuntungan dari metode ini adalah orientasi satelit pada tiga sumbu akan terkontrol dan tidak perlu memutar badan utama satelit.

Dalam metode ini, berikut ini three axes dianggap.

• Roll axis dianggap dalam arah pergerakan satelit di bidang orbit.

• Yaw axis dianggap ke arah bumi.

• Pitch axis dianggap dalam arah yang tegak lurus dengan bidang orbit.

Ketiga sumbu ini ditunjukkan di bawah ini figure.

Misalkan X _R , Y _R dan Z _R adalah sumbu putar, sumbu yaw, dan sumbu pitch masing-masing. Ketiga sumbu ini ditentukan dengan mempertimbangkan posisi satelit sebagaireference. Ketiga sumbu ini menentukan ketinggian satelit.

Misalkan X, Y dan Z adalah himpunan sumbu Cartesian lainnya. Kumpulan tiga sumbu ini memberikan informasi tentang orientasi satelit sehubungan dengan sumbu referensi. Jika terjadi perubahan ketinggian satelit, maka sudut antara sumbu masing-masing akan berubah.

Dalam metode ini, setiap sumbu berisi dua jet gas. Mereka akan memberikan rotasi di kedua arah dari ketiga sumbu.

• Itu first gas jet akan dioperasikan untuk beberapa periode waktu, bila ada kebutuhan pergerakan satelit pada arah sumbu tertentu.

• Itu second gas jetakan dioperasikan untuk periode waktu yang sama, ketika satelit mencapai posisi yang diinginkan. Jadi, jet gas kedua akan menghentikan pergerakan satelit ke arah sumbu tersebut.

Subsistem Kontrol Orbit

Subsistem kendali orbit berguna untuk membawa satelit ke orbit yang benar, setiap kali satelit menyimpang dari orbitnya.

Subsistem TTCM yang ada di stasiun bumi memantau posisi satelit. Jika ada perubahan orbit satelit, maka ia mengirimkan sinyal mengenai koreksi ke subsistem kontrol Orbit. Kemudian, ia akan menyelesaikan masalah itu dengan membawa satelit ke orbit yang benar.

Dengan cara ini, file AOC subsystem menjaga posisi satelit di orbit kanan dan di ketinggian yang tepat selama seluruh masa hidup satelit di luar angkasa.

Telemetri, Pelacakan, Perintah dan Pemantauan (TTCM)subsistem hadir di satelit dan stasiun bumi. Secara umum, satelit mendapatkan data melalui sensor. Jadi, subsistem Telemetri yang ada di satelit mengirimkan data ini ke stasiun bumi. Oleh karena itu, subsistem TTCM sangat diperlukan untuk setiap satelit komunikasi agar dapat mengoperasikannya dengan sukses.

Merupakan tanggung jawab operator satelit untuk mengontrol satelit dalam waktu hidupnya, setelah menempatkannya pada orbit yang tepat. Ini dapat dilakukan dengan bantuanTTCM subsystem.

Kita dapat membuat subsistem TTCM ini menjadi berikut three parts.

• Telemetri dan Subsistem Pemantauan
• Subsistem Pelacakan
• Subsistem Komando

Telemetri dan Subsistem Pemantauan

Kata ‘Telemetry’berarti pengukuran di kejauhan. Terutama, operasi berikut berlangsung di 'Telemetri'.

• Pembangkitan sinyal listrik, yang sebanding dengan kuantitas yang akan diukur.

• Mengkodekan sinyal listrik.

• Mengirimkan kode ini ke jarak yang jauh.

Telemetry subsystem hadir di satelit melakukan dua fungsi -

• menerima data dari sensor, dan
• mentransmisikan data itu ke stasiun bumi.

Satelit memiliki beberapa sensor untuk memantau parameter yang berbeda seperti tekanan, suhu, status, dan lain-lain, dari berbagai subsistem. Secara umum, data telemetri dikirim sebagai FSK atau PSK.

Subsistem telemetri adalah sistem yang dikendalikan dari jarak jauh. Ini mengirimkan data pemantauan dari satelit ke stasiun bumi. Umumnya, filetelemetry signals carry the information related altitude, environment and satellite.

Tracking Subsystem

Tracking subsystem is useful to know the position of the satellite and its current orbit. Satellite Control Center (SCC) monitors the working and status of space segment subsystems with the help of telemetry downlink. And, it controls those subsystems using command uplink.

We know that the tracking subsystem is also present in an earth station. It mainly focusses on range and look angles of satellite. Number of techniques that are using in order to track the satellite. For example, change in the orbital position of satellite can be identified by using the data obtained from velocity and acceleration sensors that are present on satellite.

The tracking subsystem that is present in an earth station keeps tracking of satellite, when it is released from last stage of Launch vehicle. It performs the functions like, locating of satellite in initial orbit and transfer orbit.

Commanding Subsystem

Commanding subsystem is necessary in order to launch the satellite in an orbit and its working in that orbit. This subsystem adjusts the altitude and orbit of satellite, whenever there is a deviation in those values. It also controls the communication subsystem. This commanding subsystem is responsible for turning ON / OFF of other subsystems present in the satellite based on the data getting from telemetry and tracking subsystems.

In general, control codes are converted into command words. These command words are used to send in the form of TDM frames. Initially, the validity of command words is checked in the satellite. After this, these command words can be sent back to earth station. Here, these command words are checked once again.

If the earth station also receives the same (correct) command word, then it sends an execute instruction to satellite. So, it executes that command.

Functionality wise, the Telemetry subsystem and commanding subsystem are opposite to each other. Since, the first one transmits the satellite’s information to earth station and second one receives command signals from earth station.

In this chapter, let us discuss about Power systems from which various subsystems of satellite gets power and Antenna subsystems one by one.

Power Systems

We know that the satellite present in an orbit should be operated continuously during its life span. So, the satellite requires internal power in order to operate various electronic systems and communications payload that are present in it.

Power system is a vital subsystem, which provides the power required for working of a satellite. Mainly, the solar cells (or panels) and rechargeable batteries are used in these systems.

Solar Cells

Basically, the solar cells produce electrical power (current) from incident sunlight. Therefore, solar cells are used primarily in order to provide power to other subsystems of satellite.

We know that individual solar cells generate very less power. So, in order to generate more power, group of cells that are present in an array form can be used.

Solar Arrays

There are two types of solar arrays that are used in satellites. Those are cylindrical solar arrays and rectangular solar arrays or solar sail.

• Cylindrical solar arrays are used in spinning satellites. Only part of the cylindrical array will be covered under sunshine at any given time. Due to this, electric power gets generated from the partial solar array. This is the drawback of this type.

• The drawback of cylindrical solar arrays is overcome with Solar sail. This one produce more power because all solar cells of solar sail are exposed to sun light.

Rechargeable Batteries

During eclipses time, it is difficult to get the power from sun light. So, in that situation the other subsystems get the power from rechargeable batteries. These batteries produce power to other subsystems during launching of satellite also.

In general, these batteries charge due to excess current, which is generated by solar cells in the presence of sun light.

Antenna Subsystems

Antennas are present in both satellite and earth station. Now, let us discuss about the satellite antennas.

Satellite antennas perform two types of functions. Those are receiving of signals, which are coming from earth station and transmitting signals to one or more earth stations based on the requirement. In other words, the satellite antennas receive uplink signals and transmit downlink signals.

We know that the length of satellite antennas is inversely proportional to the operating frequency. The operating frequency has to be increased in order to reduce the length of satellite antennas. Therefore, satellite antennas operate in the order of GHz frequencies.

Satellite Antennas

The antennas, which are used in satellite are known as satellite antennas. There are mainly four types of Antennas. They are:

• Wire Antennas
• Horn Antennas
• Array Antennas
• Reflector Antennas

Now, let us discuss about these antennas one by one.

Wire Antennas

Wire antennas are the basic antennas. Mono pole and dipole antennas come under this category. These are used in very high frequencies in order to provide the communication for TTCM subsystem.

The length of the total wire, which is being used as a dipole, if equals half of the wave length (i.e., l = λ/2), such an antenna is called as half-wave dipole antenna.

Wire antennas are suitable for covering its range of access and to provide signal strength in all directions. That means, wire antennas are Omni-directional antennas.

Horn Antennas

An Antenna with an aperture at the end can be termed as an Aperture antenna. The edge of a transmission line when terminated with an opening, radiates energy. This opening which is an aperture, makes it as an aperture antenna.

Horn antenna is an example of aperture antenna. It is used in satellites in order to cover more area on earth.

Horn antennas are used in microwave frequency range. The same feed horn can be used for both transmitting and receiving the signals. A device named duplexer, which separates these two signals.

Array Antennas

An antenna when individually can radiate an amount of energy, in a particular direction, resulting in better transmission, how it would be if few more elements are added it, to produce more efficient output. It is exactly this idea, which lead to the invention of Array Antennas or Antenna arrays. Array antennas are used in satellites to form multiple beams from single aperture.

Reflector Antennas

Reflector antennas are suitable for producing beams, which have more signal strength in one particular direction. That means, these are highly directional antennas. So, Parabolic reflectors increase the gain of antennas in satellite communication system. Hence, these are used in telecommunications and broadcasting.

Jika antena Parabolic Reflector digunakan untuk transmittingsebuah sinyal, sinyal dari umpan, keluar dari dipol atau antena tanduk, untuk memfokuskan gelombang ke parabola. Artinya, gelombang keluar dari titik fokus dan mengenai reflektor Paraboloid. Gelombang ini sekarang dipantulkan sebagai muka gelombang terkolimasi.

Jika antena yang sama digunakan sebagai receiver, gelombang elektromagnetik ketika mengenai bentuk parabola, gelombang dipantulkan ke titik umpan. Dipol atau antena horn, yang bertindak sebagai antena penerima pada umpannya, menerima sinyal ini, untuk mengubahnya menjadi sinyal listrik dan meneruskannya ke sirkuit penerima.

Subsistem, yang menyediakan tautan penghubung antara antena pemancar dan penerima dari satelit dikenal sebagai Transponder. Ini adalah salah satu subsistem terpenting dari subsistem ruas angkasa.

Transponder menjalankan fungsi pemancar dan penerima (Responder) di satelit. Oleh karena itu, kata 'Transponder' diperoleh dengan menggabungkan beberapa huruf dari dua kata, Transmitter(Trans) dan Responder (ponder).

Diagram blok Transponder

Transponder bekerja terutama two functions. Itu memperkuat sinyal input yang diterima dan menerjemahkan frekuensinya. Secara umum, nilai frekuensi yang berbeda dipilih untuk link uplink dan down link untuk menghindari interferensi antara sinyal yang dikirim dan diterima.

Itu block diagram Jumlah transponder ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Kita dapat dengan mudah memahami pengoperasian Transponder dari diagram blok itu sendiri. Fungsi setiap blok disebutkan di bawah ini.

• Duplexeradalah gerbang gelombang mikro dua arah. Ini menerima sinyal uplink dari antena satelit dan mengirimkan sinyal downlink ke antena satelit.

• Low Noise Amplifier (LNA) memperkuat sinyal yang diterima lemah.

• Carrier Processormelakukan konversi frekuensi turun dari sinyal yang diterima (uplink). Blok ini menentukan jenis transponder.

• Power Amplifier memperkuat kekuatan frekuensi sinyal konversi turun (link bawah) ke tingkat yang diperlukan.

Jenis Penerjemah

Pada dasarnya, ada two typesdari transponder. Itu adalah transponder pipa bengkok dan transponder regeneratif.

Bent Pipe Transponders

Transponder pipa bengkok menerima sinyal frekuensi gelombang mikro. Ini mengubah frekuensi sinyal input menjadi frekuensi RF dan kemudian memperkuatnya.

Transponder pipa bengkok juga disebut repeater dan conventional transponder. Cocok untuk sinyal analog dan digital.

Penerjemah Regeneratif

Transponder regeneratif menjalankan fungsi transponder pipa bengkok. yaitu, terjemahan frekuensi dan amplifikasi. Selain kedua fungsi tersebut, transponder regeneratif juga melakukan demodulasi pembawa RF ke baseband, regenerasi sinyal dan modulasi.

Transponder regeneratif disebut juga dengan Pengolahan transponder. Ini hanya cocok untuk sinyal digital. Utamaadvantages Transponder Regeneratif adalah peningkatan Signal to Noise Ratio (SNR) dan memiliki lebih banyak fleksibilitas dalam implementasi.

Itu earth segmentSistem komunikasi satelit terutama terdiri dari dua stasiun bumi. Mereka memancarkan stasiun bumi dan menerima stasiun bumi.

Transmisi earth stationmengirimkan sinyal informasi ke satelit. Sedangkan stasiun bumi penerima menerima sinyal informasi dari satelit. Terkadang, stasiun bumi yang sama dapat digunakan untuk tujuan pengiriman dan penerimaan.

Secara umum, stasiun bumi menerima sinyal pita dasar dalam salah satu bentuk berikut. Sinyal suara dan sinyal video baik dalam bentuk analog maupun digital.

Awalnya, teknik modulasi analog diberi nama FM modulationdigunakan untuk mentransmisikan sinyal suara dan video, dalam bentuk analog. Kemudian teknik modulasi digital yaitu Frequency Shift Keying(FSK) dan Tombol Pergeseran Fase (PSK)digunakan untuk mentransmisikan sinyal tersebut. Sebab, baik sinyal suara maupun video digunakan untuk merepresentasikan dalam bentuk digital dengan mengubahnya dari analog.

Diagram Blok Stasiun Bumi

Merancang sebuah Earth stationtidak hanya bergantung pada lokasi stasiun bumi tetapi juga pada beberapa faktor lainnya. Lokasi stasiun bumi bisa di darat, di kapal di laut, dan di pesawat terbang. Faktor yang bergantung adalah jenis penyediaan layanan, pemanfaatan pita frekuensi, pemancar, penerima dan karakteristik antena.

Itu block diagram Stasiun bumi digital ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Kita dapat dengan mudah memahami cara kerja stasiun bumi dari gambar di atas. Ada empat jurusansubsystemsyang ada di stasiun bumi mana pun. Yaitu subsistem pemancar, penerima, antena dan pelacakan.

Pemancar

Informasi biner (digital) masuk pada peralatan pita dasar stasiun bumi dari jaringan terestrial. Encoder menyertakan bit koreksi kesalahan untuk meminimalkan tingkat kesalahan bit.

Dalam komunikasi satelit, Frekuensi Menengah (IF)dapat dipilih sebagai 70 MHz dengan menggunakan transponder yang memiliki bandwidth 36 MHz. Demikian pula, IF juga dapat dipilih sebagai 140 MHz dengan menggunakan transponder yang memiliki bandwidth 54 MHz atau 72 MHz.

Konverter naik melakukan konversi frekuensi sinyal termodulasi ke frekuensi yang lebih tinggi. Sinyal ini akan diperkuat dengan menggunakan penguat daya tinggi. Antena stasiun bumi memancarkan sinyal ini.

Penerima

Selama reception, antena stasiun bumi menerima sinyal downlink. Ini adalah sinyal RF termodulasi tingkat rendah. Secara umum, sinyal yang diterima akan memiliki kekuatan sinyal yang lebih rendah. Jadi, untuk memperkuat sinyal ini, Penguat Derau Rendah(LNA)digunakan. Oleh karena itu, terjadi peningkatan nilai Signal to Noise Ratio (SNR).

Sinyal RF bisa down convertedke nilai Frekuensi Menengah (IF), yaitu 70 atau 140 MHz. Karena, mudah untuk didemodulasi pada frekuensi menengah ini.

Fungsi dari decoderberlawanan dengan encoder. Jadi, decoder menghasilkan informasi biner bebas kesalahan dengan menghapus bit koreksi kesalahan dan mengoreksi posisi bit jika ada.

Informasi biner ini diberikan ke peralatan pita dasar untuk diproses lebih lanjut dan kemudian dikirimkan ke jaringan terestrial.

Antena Stasiun Bumi

Bagian utama dari Earth station Antennaadalah sistem umpan dan reflektor antena. Kedua bagian yang digabungkan ini memancarkan atau menerima gelombang elektromagnetik. Karena sistem umpan mematuhi teorema timbal balik, antena stasiun bumi cocok untuk memancarkan dan menerima gelombang elektromagnetik.

Parabolic reflectorsdigunakan sebagai antena utama di stasiun bumi. Keuntungan dari reflektor ini tinggi. Mereka memiliki kemampuan untuk memfokuskan sinar paralel ke suatu titik di fokus, di mana sistem umpan berada.

Subsistem Pelacakan

Itu Tracking subsystemmelacak dengan satelit dan memastikan bahwa pancaran datang ke arahnya untuk membangun komunikasi. Sistem Pelacakan yang ada di stasiun bumi bekerja terutamatwo functions. Itu adalah akuisisi satelit dan pelacakan satelit. Pelacakan ini dapat dilakukan dengan salah satu cara berikut. Itu adalah pelacakan otomatis, pelacakan manual & pelacakan program.

Dalam bab ini, mari kita bahas tentang dua contoh stasiun bumi: Receive-only Home TV system dan Community Antenna TV system.

Hanya Menerima Sistem TV Rumah

Jika penyiaran dilakukan langsung ke penerima TV rumah, maka jenis layanan tersebut disebut sebagai Satelit Siaran Langsung (DBS) layanan.

Reflektor tipe mesh dapat digunakan untuk memfokuskan sinyal ke a dual feed-horn. Ini memiliki dua keluaran terpisah. Dari satu keluaran akan mendapatkan sinyal C-band dan dari keluaran lainnya akan mendapatkan sinyal Ku-band.

Program televisi sebagian besar berasal dari sinyal generasi pertama. Sinyal-sinyal ini ditransmisikan melalui satelit ke stasiun akhir jaringan utama dalam pita C. Sinyal ini dikompresi dan ditransmisikan dalam bentuk digital ke penyedia kabel dan DBS.

Pengguna C-band dapat berlangganan saluran TV berbayar. Layanan berlangganan ini adalahcheaper jika dibandingkan dengan kabel karena ketersediaan program multi-sumber.

Itu block diagram Penerima TV DBS ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Unit Luar Ruang

Unit luar ruangan terutama terdiri dari receiving antenna dan Konverter Kebisingan Rendah (LNC). Low Noise Converter (LNC) tidak lain adalah kombinasi dari Low Noise Amplifier (LNA) yang diikuti oleh sebuah converter. Antena penerima langsung dimasukkan ke LNC.

Secara umum, file parabolic reflector juga digunakan dengan antena tanduk penerima untuk lebih memfokuskan berkas.

Unit dalam ruangan

Secara umum, sinyal yang diumpankan ke unit dalam-ruang adalah sinyal pita lebar. Frekuensi sinyal ini berada di antara 950 MHz dan 1450 MHz. Di unit dalam ruangan, sinyal ini diperkuat dengan menggunakanamplifier.

Sinyal yang diperkuat diterapkan ke filter pelacakan dan konverter bawah. Ini memilih saluran yang diinginkan dan mengubah frekuensinya menjadiIntermediate Frequency (IF) dari 70 MHz.

IF amplifiermemperkuat kekuatan sinyal untuk mendemodulasi dengan benar. Sinyal baseband (didemodulasi) digunakan untuk menghasilkan sinyal Vestigial Single Side Band (VSSB). Sinyal ini dimasukkan ke salah satu saluran VHF / UHF dari perangkat TV standar.

Modulasi Frekuensi (FM) digunakan di DBS TV. Sedangkan Amplitude Modulation (AM) dalam bentuk VSSB digunakan pada TV konvensional. Ini adalahmajor difference antara DBS TV dan TV konvensional.

Sistem TV Antena Komunitas

TV Antena Komunitas (CATV)sistem menggunakan satu unit luar ruangan dan beberapa umpan. Umpan ini tersedia secara terpisah untuk setiap polarisasi. Karenanya, semua saluran akan tersedia di penerima dalam ruangan, secara bersamaan.

Itu block diagram dari unit dalam ruangan sistem CATV ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Dalam hal ini, tidak diperlukan penerima terpisah untuk setiap pengguna. Karena, semua pembawa didemodulasi dalam sistem filter-penerima yang umum. Setelah itu, saluran-saluran tersebut digabungkan menjadi sinyal yang dimultipleks. Sinyal ini kemudian dikirimkan melalui kabel ke pelanggan (pengguna).

Dalam sistem komunikasi satelit, terdapat dua jenis penghitungan daya. Itu adalah daya pancar dan perhitungan daya penerima. Secara umum, perhitungan ini disebut sebagaiLink budget calculations. Satuan daya adalahdecibel.

Pertama, mari kita bahas terminologi dasar yang digunakan dalam Link Budget dan kemudian kita akan melanjutkan ke penjelasan perhitungan Link Budget.

Terminologi Dasar

Sebuah isotropic radiator(antena) memancar secara merata ke segala arah. Tapi, itu tidak ada secara praktis. Itu hanya antena teoritis. Kami dapat membandingkan kinerja semua antena (praktis) nyata sehubungan dengan antena ini.

Kerapatan fluks daya

Asumsikan radiator isotropik terletak di pusat bola yang memiliki jari-jari, r. Kita tahu bahwa kerapatan fluks daya adalah rasio aliran daya dan luas satuan.

Power flux density,$\Psi_i$ dari radiator isotropik

$$\Psi_i = \frac{p_s}{4\pi r^2}$$

Dimana, $P_s$adalah aliran daya. Secara umum, kerapatan fluks daya antena praktis bervariasi dengan arah. Tapi itumaximum value akan berada di satu arah tertentu saja.

Penguatan Antena

Itu gain Antena praktis didefinisikan sebagai rasio kerapatan fluks daya maksimum antena praktis dan kerapatan fluks daya antena isotropik.

Oleh karena itu, Gain Antena atau Antenna gain, G adalah

$$G = \frac{\Psi_m}{\Psi_i}$$

Dimana, $\Psi_m$adalah kerapatan fluks daya maksimum antena praktis. Dan,$\Psi_i$ adalah kerapatan fluks daya radiator isotropik (antena).

Daya Radiasi Isotropik Setara

Equivalent isotropic radiated power (EIRP) merupakan parameter utama yang digunakan dalam pengukuran link budget. Mathematically, dapat ditulis sebagai

$$EIRP = G\:\:P_s$$

Kami dapat mewakili EIRP di decibels sebagai

$$\left [ EIRP \right ] = \left [ G \right ] + \left [ P_s \right ]dBW$$

Dimana, G adalah Gain antena Transmisi dan $P_s$ adalah kekuatan pemancar.

Kerugian Transmisi

Perbedaan antara daya yang dikirim di satu ujung dan diterima di stasiun penerima dikenal sebagai Transmission losses. Kerugian dapat dikategorikan menjadi 2 jenis.

• Kerugian konstan
• Kerugian variabel

Kerugian yang konstan seperti kerugian feeder dikenal sebagai constant losses. Tidak peduli tindakan pencegahan apa yang mungkin telah kami ambil, tetap saja kerugian ini pasti akan terjadi.

Jenis kerugian lainnya adalah variable loss. Kondisi langit dan cuaca adalah contoh dari jenis kerugian ini. Berarti jika langit tidak jelas sinyal tidak akan efektif menjangkau satelit atau sebaliknya.

Oleh karena itu, prosedur kami memasukkan perhitungan kerugian akibat cuaca cerah atau kondisi langit cerah sebagai 1 ^st karena kerugian ini konstan. Mereka tidak akan berubah seiring waktu. Kemudian pada 2 ^nd langkah, kita dapat menghitung kerugian akibat kondisi cuaca buruk.

Tautkan penghitungan anggaran

Ada dua jenis penghitungan anggaran tautan karena ada dua tautan yaitu, uplink dan downlink.

Uplink Stasiun Bumi

Ini adalah proses di mana bumi mengirimkan sinyal ke satelit dan satelit menerimanya. Nyamathematical equation dapat ditulis sebagai

$$\left(\frac{C}{N_0}\right)_U = [EIRP]_U+\left(\frac{G}{T}\right)_U - [LOSSES]_U -K$$

Dimana,

• $\left [\frac{C}{N_0}\right ]$ adalah carrier to noise density ratio

• $\left [\frac{G}{T}\right ]$ adalah rasio G / T penerima satelit dan unitnya adalah dB / K

Di sini, Kerugian mewakili kerugian pengumpan penerima satelit. Kerugian yang bergantung pada frekuensi semuanya diperhitungkan.

Nilai EIRP harus serendah mungkin untuk UPLINK yang efektif. Dan ini dimungkinkan saat kita mendapatkan kondisi langit yang cerah.

Di sini kita telah menggunakan notasi (subskrip) "U", yang merepresentasikan fenomena uplink.

Downlink Satelit

Dalam proses ini, satelit mengirimkan sinyal dan stasiun bumi menerimanya. Persamaannya sama dengan uplink satelit dengan perbedaan yang kita gunakan singkatan "D" di mana-mana, bukan "U" untuk menunjukkan fenomena downlink.

Nya mathematical persamaan dapat ditulis sebagai;

$$\left [\frac{C}{N_0}\right ]_D = \left [ EIRP \right ]_D + \left [ \frac{G}{T} \right ]_D - \left [ LOSSES \right ]_D - K$$

Dimana,

• $\left [\frac{C}{N_0}\right ]$ adalah carrier to noise density ratio
• $\left [\frac{G}{T}\right ]$ adalah rasio G / T penerima stasiun bumi dan unitnya adalah dB / K

Di sini, semua kerugian yang ada di sekitar stasiun bumi.

Pada persamaan di atas kita belum menyertakan bandwidth sinyal B. Namun jika kita memasukkan persamaan tersebut akan dimodifikasi sebagai berikut.

$$\left [\frac{C}{N_0}\right ]_D = \left [ EIRP \right ]_D + \left [ \frac{G}{T} \right ]_D - \left [ LOSSES \right ]_D -K-B$$

Tautkan Anggaran

Jika kita menggunakan satelit darat untuk dipertimbangkan, maka free space spread loss (FSP) juga harus dipertimbangkan.

Jika antena tidak disejajarkan dengan benar maka kerugian dapat terjadi. jadi kami ambilAML(Kerugian misalignment antena) ke dalam akun. Demikian pula ketika sinyal datang dari satelit menuju bumi, ia bertabrakan dengan permukaan bumi dan sebagian terserap. Ini diurus oleh hilangnya penyerapan atmosfer yang diberikan oleh“AA” dan diukur dalam db.

Sekarang, kita dapat menuliskan persamaan kerugian untuk langit bebas sebagai

$$Losses = FSL + RFL+ AML+ AA + PL$$

Dimana,

• RFL adalah singkatan dari accept feeder loss dan unit adalah db.

• PL adalah singkatan dari polarization mismatch loss.

Sekarang decibel equation untuk daya yang diterima dapat ditulis sebagai

$$P_R = EIRP + G_R + Losses$$

Dimana,

• $P_R$ singkatan daya yang diterima, yang diukur dalam dBW.
• $G_r$ adalah penguatan antena penerima.

Desain link bawah lebih penting daripada desain uplink. Karena keterbatasan daya yang dibutuhkan untuk transmisi dan penguatan antena.

Terkadang layanan satelit hadir di lokasi tertentu di stasiun bumi dan terkadang tidak ada. Artinya, satelit mungkin memiliki stasiun layanannya sendiri yang terletak di berbagai tempat di bumi. Mereka mengirim sinyal pembawa satelit.

Dalam situasi ini, kami melakukan akses ganda untuk memungkinkan satelit mengambil atau memberikan sinyal dari stasiun yang berbeda pada waktu tanpa gangguan di antara mereka. Berikut ini adalahthree types dari beberapa teknik akses.

• FDMA (Akses Ganda Divisi Frekuensi)
• TDMA (Time Division Multiple Access)
• CDMA (Code Division Multiple Access)

Sekarang, mari kita bahas setiap teknik satu per satu.

FDMA

Dalam jenis akses jamak ini, kami menetapkan setiap sinyal jenis pita frekuensi (rentang) yang berbeda. Jadi, dua sinyal mana pun tidak boleh memiliki jenis rentang frekuensi yang sama. Karenanya, tidak akan ada gangguan di antara mereka, bahkan jika kita mengirim sinyal tersebut dalam satu saluran.

Satu yang sempurna examplejenis akses ini adalah saluran radio kami. Kita dapat melihat bahwa setiap stasiun telah diberikan pita frekuensi yang berbeda untuk beroperasi.

Mari kita ambil tiga stasiun A, B dan C. Kita ingin mengaksesnya melalui teknik FDMA. Jadi kami menetapkan pita frekuensi yang berbeda untuk mereka.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, stasiun satelit A berada di bawah rentang frekuensi 0 hingga 20 HZ. Demikian pula, stasiun B dan C telah diberi rentang frekuensi masing-masing 30-60 Hz dan 70-90 Hz. Tidak ada gangguan di antara mereka.

Utama disadvantagejenis sistem ini sangat meledak. Jenis akses jamak ini tidak disarankan untuk saluran yang dinamis dan tidak rata. Sebab, hal itu akan membuat data mereka menjadi tidak fleksibel dan tidak efisien.

TDMA

Seperti namanya, TDMA adalah akses berbasis waktu. Di sini, kami memberikan kerangka waktu tertentu untuk setiap saluran. Dalam jangka waktu tersebut, saluran dapat mengakses seluruh spektrum bandwidth

Setiap stasiun memiliki panjang atau slot yang tetap. Slot yang tidak digunakan akan tetap dalam tahap siaga.

Misalkan, kami ingin mengirim lima paket data ke saluran tertentu dalam teknik TDMA. Jadi, kita harus menetapkan slot waktu tertentu atautime frame yang di dalamnya dapat mengakses seluruh bandwidth.

Pada gambar di atas, paket 1, 3 dan 4 aktif, yang mengirimkan data. Sedangkan paket 2 dan 5 menganggur karena tidak berpartisipasi. Format ini diulang setiap kali kami menetapkan bandwidth ke saluran tertentu tersebut.

Meskipun, kami telah menetapkan slot waktu tertentu ke saluran tertentu tetapi itu juga dapat diubah tergantung pada daya dukung beban. Artinya, jika suatu saluran memancarkan beban yang lebih berat, maka saluran tersebut dapat diberi slot waktu yang lebih besar daripada saluran yang memancarkan beban lebih ringan. Ini yang terbesaradvantagedari TDMA melalui FDMA. Keunggulan lain dari TDMA adalah konsumsi daya yang sangat rendah.

Note - Dalam beberapa aplikasi, kami menggunakan combination keduanya TDMA and FDMAteknik. Dalam hal ini, setiap saluran akan dioperasikan dalam pita frekuensi tertentu untuk jangka waktu tertentu. Dalam hal ini, pemilihan frekuensi lebih kuat dan memiliki kapasitas lebih besar dari waktu ke waktu kompresi.

CDMA

Dalam teknik CDMA, kode unik telah ditetapkan ke setiap saluran untuk membedakan satu sama lain. Sempurnaexampledari jenis akses ganda ini adalah sistem seluler kami. Kita dapat melihat bahwa tidak ada nomor ponsel dua orang yang cocok satu sama lain meskipun mereka adalah layanan seluler X atau Y yang sama menyediakan pelanggan perusahaan menggunakan bandwidth yang sama.

Dalam proses CDMA, kami melakukan decoding produk dalam dari sinyal yang dikodekan dan urutan chipping. Oleh karena itu, secara matematis dapat ditulis sebagai

$$Encoded\:signal = Orginal\:data\:\: \times\:\: chipping\:sequence$$

Dasar advantageJenis akses jamak ini memungkinkan semua pengguna untuk hidup berdampingan dan menggunakan seluruh bandwidth pada waktu yang sama. Karena setiap pengguna memiliki kode yang berbeda, tidak akan ada gangguan.

Dalam teknik ini, sejumlah stasiun dapat memiliki jumlah saluran tidak seperti FDMA dan TDMA. Bagian terbaik dari teknik ini adalah setiap stasiun dapat menggunakan seluruh spektrum setiap saat.

Layanan komunikasi satelit dapat diklasifikasikan ke dalam dua kategori berikut.

• Layanan tautan komunikasi satelit satu arah
• Layanan tautan komunikasi satelit dua arah

Sekarang, mari kita bahas tentang setiap layanan satu per satu

Layanan Link Komunikasi Satelit Satu Arah

Di one-wayLayanan tautan komunikasi satelit, informasi dapat ditransfer dari satu stasiun bumi ke satu atau lebih stasiun bumi melalui satelit. Artinya, ini menyediakan konektivitas titik ke titik dan konektivitas titik ke banyak titik.

Di bawah figure menunjukkan contoh layanan tautan komunikasi satelit satu arah.

Di sini, komunikasi terjadi antara stasiun bumi pertama (pemancar) dan stasiun bumi kedua (penerima) di permukaan bumi melalui satelit di one direction.

Berikut adalah beberapa di antaranya one-way tautan komunikasi satelit services.

• Layanan satelit penyiaran seperti Radio, TV dan layanan Internet.

• Layanan operasi luar angkasa seperti Telemetri, Pelacakan dan Layanan Komando.

• Layanan satelit penentuan radio seperti Layanan lokasi posisi.

Layanan Link Komunikasi Satelit dua arah

Di two-wayhubungan komunikasi satelit, informasi dapat dipertukarkan antara dua stasiun bumi melalui satelit. Artinya, ini hanya menyediakan konektivitas titik ke titik.

Gambar berikut menunjukkan contoh layanan tautan komunikasi satelit dua arah.

Di sini, komunikasi terjadi antara stasiun bumi pertama (pemancar) dan stasiun bumi kedua (penerima) di permukaan bumi melalui satelit di two (kedua) directions.

Berikut adalah beberapa link komunikasi satelit dua arah services.

• Layanan satelit tetap seperti Telepon, Faks dan Data layanan bit rate tinggi.

• Layanan satelit bergerak seperti layanan komunikasi bergerak Land mobile, Maritim dan Aero.

Sistem Penentuan Posisi Global (GPS)adalah sistem navigasi berbasis satelit. Ini telah menciptakan revolusi dalam navigasi dan lokasi posisi. Ini terutama digunakan dalam aplikasi pemosisian, navigasi, pemantauan, dan survei.

Jurusan advantagesnavigasi satelit adalah penentuan posisi waktu nyata dan sinkronisasi waktu. Itulah mengapa sistem navigasi satelit telah menjadi bagian integral di sebagian besar aplikasi, di mana mobilitas adalah parameter utamanya.

Segmen ruang GPS operasional lengkap berisi dua puluh empat satelit di MEO. Satelit-satelit tersebut dibuat menjadi enam kelompok sehingga setiap kelompok memuat empat satelit. Kelompok empat satelit disebut sebagai satuconstellation. Dua konstelasi yang berdekatan dipisahkan oleh bujur 60 derajat.

Itu orbital period dari setiap satelit kira-kira sama dengan twelve hours. Karenanya, semua satelit berputar mengelilingi bumi dua kali setiap hari. Setiap saat, penerima GPS akan mendapatkan sinyal dari setidaknya empat satelit.

Kode dan Layanan GPS

Setiap satelit GPS memancarkan dua sinyal, L₁ and L₂ memiliki frekuensi yang berbeda. Trilaterationadalah metode sederhana untuk menemukan posisi (Lintang, Bujur, Ketinggian) penerima GPS. Dengan menggunakan metode ini, posisi titik yang tidak diketahui dapat diukur dari tiga titik yang diketahui

Kode GPS

Berikut adalah dua jenis kode GPS.

• Kode Akuisisi Kasar atau kode C / A
• Kode yang tepat atau kode P.

Sinyal, L ₁ dimodulasi dengan urutan bit acak semu 1.023 Mbps. Kode ini disebut sebagai kode Akuisisi Kasar atauC/A code dan digunakan oleh publik.

Sinyal, L ₂ dimodulasi dengan urutan bit acak semu 10,23 Mbps. Kode ini disebut sebagai kode Precise atauP codedan digunakan dalam sistem penentuan posisi militer. Umumnya, kode P ini ditransmisikan dalam format terenkripsi dan disebut sebagaiY code

Kode P memberikan akurasi pengukuran yang lebih baik jika dibandingkan dengan kode C / A, karena bit rate kode P lebih besar dari bit rate kode C / A.

Layanan GPS

Berikut adalah dua jenis layanan yang disediakan oleh GPS.

• Precise Positioning Service (PPS)
• Standard Positioning Service (SPS)

PPS receiverstetap melacak kode C / A dan kode P pada dua sinyal, L ₁ dan L ₂ . Kode Y didekripsi di penerima untuk mendapatkan kode P.

SPS receiverstetap melacak hanya kode C / A pada sinyal, L ₁ .

Penerima GPS

Hanya ada transmisi satu arah dari satelit ke pengguna dalam sistem GPS. Oleh karena itu, pengguna individu tidak membutuhkan pemancar, tetapi hanya aGPS receiver. Ini terutama digunakan untuk menemukan lokasi akurat dari suatu objek. Ia melakukan tugas ini dengan menggunakan sinyal yang diterima dari satelit.

Itu block diagram Penerima GPS ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Fungsi setiap blok yang ada di penerima GPS disebutkan di bawah ini.

• Receiving Antennamenerima sinyal satelit. Ini terutama, antena terpolarisasi melingkar.

• Low Noise Amplifier (LNA) memperkuat sinyal yang diterima lemah

• Down converter mengubah frekuensi sinyal yang diterima menjadi sinyal Intermediate Frequency (IF).

• IF Amplifier memperkuat sinyal Intermediate Frequency (IF).

• ADCmelakukan konversi sinyal analog, yang diperoleh dari penguat IF ke digital. Asumsikan, blok sampling & kuantisasi juga ada di ADC (Analog to Digital Converter).

• DSP (Prosesor Sinyal Digital) menghasilkan kode C / A.

• Microprocessormelakukan kalkulasi posisi dan memberikan sinyal waktu untuk mengontrol operasi blok digital lainnya. Ini mengirimkan informasi yang berguna ke unit Tampilan untuk menampilkannya di layar.