MEMELIHARA UP/DOWN CONVERTER

MEMELIHARA UP/DOWN CONVERTER 

A. UMUM

Stasiun Bumi berfungsi untuk mengirimkan dan menerima frekuensi RF dari dan ke satelit, di mana frekuensi uplink 5,925 – 6,425 GHz dan frekuensi downlink 3,7 – 4,2 GHz. Untuk mendukung fungsi dari stasiun bumi ini, terdapat banyak perangkat yang bekerja menjalankan fungsi masing-masing. Untuk lebih jelasnya, perhatikan Blok Diagram berikut ini

1. Modem       

Modem merupakan perangkat yang terdiri dari modulator dan demodulator. Modulator merupakan perangkat sisi kirim yang berfungsi untuk menumpangkan sinyal baseband pada sinyal carrier IF sehingga dihasilkan sinyal carrier termodulasi. Sedangkan demodulator merupakan perangkat sisi terima yang berfungsi untuk memperoleh kembali sinyal informasi yang dibawa oleh carrier. 

Modem yang digunakan tergantung dari tehnik akses satelit yang digunakan. Berdasarkan jenis sinyal basebandnya modem dibedakan menjadi modem digital dan modem analog.

2. HPA (High Power AmplIFier)

HPA pada suatu stasiun bumi merupakan penguat akhir dalam rangkaian sisi pancar atau transmit yang berupa penguat daya frekuensi sangat tinggi dalam orde GHz. Tujuan penggunaan HPA pada suatu stasiun bumi adalah untuk memperkuat sinyal RF pancar yang terletak pada band frekuensi antara 5,925 – 6,425 GHz yang berasal dari Up Converter yang jika digabungkan dengan gain dari antenanya akan menghasilkan harga EIRP tertentu sesuai dengan EIRP yang dikehendaki untuk stasiun bumi tersebut.


3. LNA (Low Noise AmplIFier)

LNA adalah suatu penguat pada sistem penerima dengan derau thermal rendah yang dipasang pada antena stasiun bumi. Perangkat ini berfungsi untuk memperkuat sinyal amat lemah yang diterima oleh antena stasiun bumi dari satelit komunikasi. Yang dimaksud derau dalam hal ini adalah derau therrnal yang dibangkitkan oleh komponen aktIF dan pasIF dalam sistem penerima. Untuk penguat seperti LNA lazim menggunakan konsep temperatur derau atau noise temperatur yang dinyatakan dalam derajat Kelvin.


4. Antena

 Antena stasiun bumi merupakan bagian yang paling penting dalam sistem komunikasi satelit karena  bagian ini mempunyai fungsi mengirimkan carrier modulasi RF dari stasiun bumi menuju satelit dalam frekuensi up link (6 GHz) dan menerima carrier modulasi RF dari satelit dalam frekuensi down link (4 GHz). Disamping itu antena juga mempunyai fungsi sebagai penguat akhir sinyal yang akan dikirim ke satelit maupun sinyal yang diterima dari satelit. Antena terdiri dari dua jenis yaitu single mode dan dual mode. Antena single mode hanya memiliki satu jenis polarisasi yaitu vertical atau horizontal, sedangkan dual mode memiliki dua polarisasi yaitu vertical dan horizontal


5. Up Converter dan Down Converter

Karena daerah operasi satelit adalah pada frekuensi 6/4 GHz, sedangkan output modem hanya berupa sinyal pada frekuensi 50 – 90 MHz, maka diperlukan perangkat penggeser frekuensi yang dikenal sebagai Up Converter dan down converter. 
Up Converter beRFungsi menggeser frekuensi sinyal output modulator dari daerah frekuensi IF 50 – 90 MHz ke daerah frekuensi 5,925 – 6,425 GHz. Sedangkan down converter berfungsi menggeser frekuensi 3,700 – 4,200 GHz dari satelit ke frekuensi  50 – 90 MHz.

B. UP / DOWN CONVERTER CM- 22943

CM-      22943 adalah suatu C-Band RF Up/Down onerter untuk system komunikasi satelit yang bekerja pada daerah C-Band ( 4 GHz unutk Downlink, 6 GHz untuk Uplink). Up Converter (CM-22943U) berfungsi untuk mengubah sinyal IF menjadi sinyal RF 6 GHz, sedangkan Down converter (CM-22943D) berfungsi mengubah sinyal RF 4 GHz menjadi sinyal IF 70 MHz CM-22943 bisa beroperasi dengan 2 mode, yaitu mode transponder dan mode Center Frekuensi. Pada mode Transponder, center frekuensinya sudah diprogram sehingga tepat pada center frekuensi tiap transponder yang ada (24 Transponder), sehingga pada mode center frekuensi, center frekuensi biasa diprogram dengan step 125 KHz. 

CM-22943 dilengkpai dengan sebuah mater reference ocillator (MRO) 10MHz yang digunakan sebagai referensi untuk semua Sintesizer dalam RF Up/Down Converter ini. Agar system gain pada stasiun bumi yang menggunakan Up/Down Converter ini mudah diatur, CM 22943 dilengkapi dengan programmable attenuator masing-masing memiliki redaman maksimum 45.5 dB dengan Step 0.5 dB.

1. Up Converter CM- 22943 U 

    Up Converter adalah suatu perangkat yang berfungsi untuk mentranslasikan sinyal IF (70-18 
    MHz) menjadi sinyal RF yang terletak antara band frekuensi 5,925-6,425 GHz, untuk kemudian 
    diteruskan ke HPA 

CARA KERJA :

Sinyal IF input 70 MHz masuk ke programmable attenuator dengan resolusi 0.5 dB dan redaman maksimum 45.5 dB, kemudian melalui sebuah IF Coupler. Sinyal ini disampling untuk keperluan monitor

Bandwidth sinyal IF masukan dibatasi menjadi selebar 36 MHz oleh IF filter. 70 MHz. Kemudian sinyal ini dicampur dengan sinyal keluaran Local Oscilator 2 (LO2TX) dengan frekuensi 1100MHz menghasilkan 2 sinyal dengan frekuensi 1030

MHz dan 1170 MHz

Agar diperoleh sinyal 1170 MHz, kedua sinyal hasil pencampuran tersebut di filter dan diperkuat oleh filter 1170 MHz. Pada Filter 1170 MHz ini sinyal dengan frekuensi 1020 MHz ditiadakan dan sinyal dengan fekuensi 1170  18 MHz diperkuat sebesar

36 dB sinyal dengan fekuensi 1170  18 MHz ini adalh sinyal konversi antara

Selanjutnya sinyal konversi antara dicampur dengan keluaran syntesizer Local Oscilator 1 (LO10 dengan frekuensi 4775 MHz s.d. 5235 MHz ( tergantung pada transponder yang dipilih). Dari hasil pencampuran ini yang diambil adalah Uper Side Band (5,9 GHz s.d. 6,4 GHz), dengan menambahkan sebuah filter dengan bandwith yang selebar tersebut.

Untuk mendapatkan level output yang cukup, maka ditambahkan sebuah amplIFier yang mempunyai gain sebesar 20 dB. Selanjutnya unutk keperluan monitoring dipasang sebuah RF coupler.

 2. Down Converter CM- 22943 D

Down converter berfungsi unutk melaksanakan translasi frekuensi antara 3,7-4.2 GHz frekuensi IF (70  18 MHz). Untuk proses translasi sinyal RF menjadi IF  

CARA KERJA :

Lebar sinyal RF masukan dibatasi sebesar 3700 MHz s.d. 4200 MHz oleh filter 4 GHz. Selanjutnya setelah dilakukan pada sebuah  isolator, sinyal RF yang telah dibatasi frekuensinya dicampur dengan sinyal keluaran synthesyzer local osilator (LO1) dengan frekuensi 4775 MHZ s.d 5235 MHz ( tergantung pada transponder yang dipilih) menghasilkan sinyal konversi antara dengan frekuensi 1055 MHz

Sinyal konversi antara tersebut kemudian diproses oleh filter 1055 MHz untuk menghilangkan komponen sinyal hasil pencampuran yang tidak dikehendaki. Pada filter 1055 MHz ini sinyal hasil pencampuran dibatasi sebesar 1055  18 MHz dan diperkuat sebeesar 36 dB

Selanjutnya sinyal konversi antara tersebut dilakukan pada sebuah isolator kemudian dicampur dengan sinyal keluaran Local oscillator 2 (LO2RX) dengan frekuensi 1125 MHz menghasilkan sinyal IF dengan fekuensi 70  18 MHz

Sinyal IF tersebut kemudian diproses oleh filter IF 70 MHz untuk membuang komponen sinyal hasil pencampuran yang tidak dikehendaki lalu diperkuat sebesar 40dB. Untuk mengatur Gain dari Down Converter ini, dipasang sebuah programmable attenuator dengan step 0.5 dB dan redaman maksimum 45.5 dB. Keluaran dari attenuator ini dilakukan pada sebuah IF Coupler untuk memonitor sinyal IF tersebut

   C. LOCAL OSCILATOR

Pada CM-22943 RF Up/Down converter terdapat 3 macam local oscillator yaitu :

v  local oscillator 1 (LO1) dengan frekuensi 4775-5235 MHz (125 KHz step)

v  local oscillator 2 (LO2) dengan frekuensi 1100MHz (Up Converter)

v  local oscillator  3 (LO) dengan frekuensi 1125 MHz

1 Local oscillator 1 

Local oscillator 1 ini adalah sebuah microwave frekuensi synthesizer yang berfungsi sebagai oscillator pemilih trasponder dengan step frekuensi sebesar 125 KHz sehingga memiliki kemampuan untuk beroperasi pada 24 transponder yang ada pada satelit palapa.

Local oscillator ini sesuai digunakan untuk RF Up/Down converter yang menggunakan system double conversation karena menghasilkan sinyal IF dengan IF  dengan frekuensi 70 MHz masih diperlukan konversi sekali lagi.

Cara kerja LO1

 Sebagai oscillator pemilih transponder LO1 dirancang untuk bekerja pada satelit PALAPA yang saat ini dipergunakan di Indonesia. Satelit PALAPA memiliki 24 buah transponder dengan bandwith masing-masing sebesar 36 MHz dan spasi antar tansponder 40MHz. Transponder bernomor ganjil diletakkan pada polarisasi horizontal, sedangkan transponder bernomor genap diletakkan pada polarisasi vertical. Spasi antar transponder bernomor ganjil dengan transponder bernomor genap yang berdekatan ( missal transponder 1 dan 2) berjarak 20 MHz (1/2 transponder). 

Sebagaimana ditunjukkan pada gambar, LO1 terdiri dari PLL dua tingkat yaitu : PLL 100 MHz dan PLL 1 GHz

a. PLL 100 MHz

PLL 100 MHz menghasilkan sinyal dengan frekuensi 100MHz , 62,5 KHz dengan step 31,25 KHz yang lock terhadap MRO, kemudian frekuensinya dikalikan 10 menghasilkan sinyal 1 GHz, 625 KHz. Sinyal keluaran PLL 100 MHz tersebut digunakan oleh PLL 1 Ghz untuk menurunkan frekuensi keluaran VCO 1193,75 - 1308,75 MHz sebelum dibagi oleh programmable divide by N

Adapan cara kerja masing-masing PLL 100 MHz tersebut adalah : 

Terdiri dari VCXO 100MHz dengan devider 320, programmable diveder N, phase detector, loop filter, frekuensi multiplier dan band pass filter 1 GHz. VCXO menghasilkan sinyal dengan frekuensi 100 MHz, setelah melalui rangkaian pembagi N didaptkan sinyal dengan frekuensi 31.25 KHz. Sinyal dengan frekuensi 31,25 KHz tersebut kemudian oleh phase detector dibandingkan dengan sinyal yang berasa dari MRO dengan frekuensi 3,125 KHz ( setelah dibagi 320) menghasilkan phase ERROR. Phase error tersebut setelah dilakukan pada loop filter digunakan untuk mengontrol frekuensi VCXO. Dengan demikian akan didapatkan sinyal keluaran VCXO dengan frekuensi 100MHz, 62,5 KHz dengan step size 3,125 KHz dan phase noise yang rendah mendekati phase noise MRO. Selanjutnya sinyal keluran VCXO dimasukkan pada frekuensi multiplier menghasilkan sinyal keluaran dengan frekuensi 1 GHz. Kemudian sinyal 1 GHz ini tersebut dilakukan pada filter 1 GHz untuk menghilangkan Harmonisasi yang tidak dikehendaki sehingga didapatkan sinyal yang stabil, bersih, dan phase noise yang rendah. 

b. PLL 1 GHz

PLL 1 GHz menghaislkan sinyal dengan frekuensi 1193,75 s.d 1308,75 MHz yang nantinya setelah dikalikan empat akan menghasilkan sinyal keluaan LO1 dengan frekuensi 4775 s.d 5235 MHz dengan step frekuensi 5 MHz

terdiri dari VCO dengan frekuensi 1193,75 s.d 1308.75 MHz, mixer

programmable divider N, phase detector, dan loop filter

VCO menghasilkan sinyal dengan frekuensi 1193,75 s.d 1308.75 MHz,kemudian dicampur dengan sinyal 1 GHz dari PLL 100 MHz menghasilkan sinyal dengan frekuensi 19,375s.d 308.75 MHz. Sinyal tersebut kemudian dilakukan pada programmable divide by N menghasilkan sinyal dengan frekuensi 1,25 MHz. Nilai N tergantung pada nomor transponsder yang dipilih. Sinyal keluaran programmable divide by N dengan frekuensi 1.25 MHz tersebut kemudian oleh phase detector dibangdingkan dengan sinyal reference 1,25 MHz yang berasal dari MRO yang telah dibagi 8.

Keluaran phase detector adalah keluaran sinyal error yang telah dilakukan pada loop filter untuk mengontrol frekuensi VCOsektar + 20 dBmkemudian diperkuat lagi oleh amplIFier 2 tingkat sehingga menghaislkan keluaran sekitar 30 dBm

Selanjutnya sinyal keluaran PLL 1 GHz dengan frekuensi 1193,75 s.d 1308.75 MHz, (tergantung nomor transponder) dikalikan 4 oleh rangkaian frekuensi multiplier menghasilkan sinyal dengan frekuensi 4775 s.d 5235 MHz. Level LO1 untuk Up Converter sekitar +13 dBm, dan +7 dBm untuk Down converter. Programmable divider N pada PLL 1 Ghz adalah untuk pemilihan frekuensi secara kasar (5 MHz step) sedangkan programmable devider N pada PLL 100 MHz untuk pemilihan halus (125KHz).

 

Local Oxcillator 1100 MHz (LO2 TX)

LO2 TX terdiri dari VCXO 100 MHz, pembagi 40, pembagi 4, phase detector, loop filter, frekuensi multiplier bandpass filter 1100MHz, dan AmplIFier 1 Ghz. Diagram blok LO2TX dapat dilihat pada gambar berikut :

Rangkaian VCXO pembagi 40, pembagi 40, phase detector, loop filter adalah sebuah PLL yang menghasilkan sinyal keluaran dengan frekuensi 100 MHz yang locked pada phase sinyal keluaran MRO. Dengan demikian keluaran PLL ini adalah sinyal 100MHz yang stabil dan mempunyai phase noise yang rendah.

Sinyal 100MHz tersebut frekuensinya dikalikan sebelas oleh frekuensi multipelxer, menghasilkan sinyal dengan frekuensi 1100 MHz. Selanjutnya bandpass filter 1100MHz menekan komponen sinyal yang tidak dikehendaki sampai 70 dB dibawah level sinyal yang dikehendaki. Sinyal keluaran filter ini kemudian diperkuat oleh amplIFier 1 GHz menhasilkan sinyal dengan level sekitar +12 dBm yang sesuai dengan level yang diperlukan oleh mixer pada bagian Up Converter.

Local Oscillator 1125MHz (LO2RX)

 LO2RX Terdiri dari VCXO 112,5 MHz , pembagi 32, pembagi 360, phase detector, loop filter, frekuensi multiplier, bandpass filter 1125 MHz, dan amplifier 1 GHz. 

Cara kerjanya sama dengan LO2TX, hanya saja reference phase detectornya adalah 312,5 KHz. Sinyal keluaran VCXO 112,5 MHz tersebut kemudian frekuensinya dikalikan 10 oleh frekuensi multiplier menghasilkan sinyal dengan frekuensi 1125 MHz. Selanjutnya bandpass filter 1125 MHz menekan komponen sinyal yang tidak dikehendaki sampai 70 dB dibawah level sinyal yang dikehendaki. Sinyal ini kemudian diperkuat oleh amplifier 1 GHz sehingga outputnya +12 dBm yan sesuai dengan level yang diperlukan oleh mixer pada bagian down converter. 

Sumber : 
Lyta Suzanayanti, Fanda. Modul Pembelajaran Sistem Komunikasi Satelit Kelas XII. SMK Telkom Sandhy Putra Jakarta. 2015

Pragulo, Sukhendro. Modul Pembelajaran Sistem Komunikasi Satelit. SMK Telkom Sandhy Putra Jakarta. 2016

more information :
1. http://fanda-orange.blogspot.co.id/2016/01/satelit-ruang-angkasa.html
2. http://proditransmisi.blogspot.co.id/
3. http://sukkhendro54.blogspot.co.id/