Nota Kuliah kejuruteraan Elektronik>>Sistem Komunikasi
Sistem komunikasi satelit merupakan satu bentuk komunikasi yang sangat penting dan canggih kepada semua penduduk bumi. Perkembangan sistem komunikasi ini dapat dilihat hari ini dengan terdapat banyak antena-antena atau parabola yang dipasangkan pada rumah-rumah kediaman untuk tujuan penerimaan isyarat televisyen satelit.

Kelebihan:
1.membawa banyak saluran telefon dan saluran televisyen,
2.pertambahan keluasan kawasan yang liputan.
3.membentuk satu rangkaian bintang yang menyambungkan ramai pengguna secara serentak walaupun dipisahkan secara geografi.
4.kos peringkat permulaan adalah sangat tinggi, lebih ekonomi untuk jangka masa yang lama.


Stesen pemancar di bumi akan menghantar isyarat ke satelit di angkasa pada frekuensi up-link. Penerima di satelit akan menerima isyarat tersebut, menguatkan dan menukarkannya kepada frekuensi down-link sebelum dipancarkan semula ke stesen penerima di bumi. Kebiasannya frekuensi down-link adalah lebih rendah daripada frekuesi up-link. Bagi sistem 4/6 GHz dan 12/14 GHz, 4 GHz dan 12 GHz adalah frekuensi-frekuensi down-link manakala 6 GHz dan 14 GHz pula adalah frekuensi-frekuensi up-link.

Sub-sistem Komunikasi
Ia terdiri daripada beberapa buah transponder.yang menerima isyarat daripada bumi. Sub-sistem komunikasi terdiri daripada:

i) Penerima – menerima isyarat asal (Up-link). Isyarat yang biasa diterima adalah isyarat suara, video atau data komputer.

ii) Penukar frekuensi – menukar frekuensi yang diterima kepada frekuensi yang tertentu dengan mencampurkan isyarat yang diterima tadi dengan isyarat yang dihasilkan oleh osilator tempatan.

iii) Pemancar - isyarat yang ditukar tadi, dipancarkan semula ke stesen bumi.

Biasanya bagi Jalur-C isyarat up-link ialah 6 GHz dan isyarat down-link pula 4 GHz. Tujuan pertukaran frekuensi dibahagian penukar frekuensi adalah untuk mengelakkkan daripada frekuensi yang dipancar sama dengan frekuensi yang diterima, yang mana boleh menyebabkan gangguan.

Sub-sistem Bekalan Kuasa

Bahagian ini berfungsi sebagai pembekal tenaga elektrik kepada sistem-sistem dalam transponder, ianya terdiri daripada:

i) Panel Solar – menukarkan tenaga cahaya kepada tenaga elektrik, seterusnya membekalkan tenaga elektrik kepada bahagian Sub-sistem bekalan.

ii) Bateri dan Pengecas – merupakan sistem sokongan, jika berlakunya bekalan kuasa terputus.

iii) Pengatur – membekalkan arus terus (dc) kepada semua bahagian subsistem

iv) Penukar DC/AC & Penukar AC/DC – membekalkan arus terus (dc) atau ulangalik (ac) kepada sistem yang menggunakannnya.

Telemeteri, Pengesan dan Kawalan Sub-sistem

Bahagian ini membolehkan stesen di bumi mengawasi dan mengawal peralatan dalaman yang terdapat di dalam satelit.

i) Telemeteri – digunakan untuk menghantar laporan semasa, berkenaan satelit dari ruang angkasa ke stesen bumi.

ii) Pengesan dan Kawalan Sub-sistem – membolehkan stesen dibumi mengawal peralatan dan kendalian dari bumi. Pengawalan ini dilakukan dengan menggunakan kod-kod tertentu. Ia dikawal dengan menggunakan Aturcara Kawalan Induk (Master Control Program) melalui komputer.


Aplikasi Sub-sistem

Terdiri daripada beberapa komponen yang istimewa, membolehkan sesebuah satelit itu menjalankan tugas-tugas tertentu. Contohnya satelit komunikasi terdiri dari transponder yang digunakan untuk perhubungan. Untuk meninjau keadaan suhu dan cuaca ia akan menggunakan senser infra-merah.

Satelit Bumi



a) Pengantaramuka
Sebagai antaramuka yang menyambungkan komponen antara stesen bumi dengan rangkaian “terrestrial” (daratan).

Pemprosesan Jalur Laluan
Memproses isyarat baseband dan hantar isyarat ke pemodulat dan menerima isyarat dari penyahmodulat.
Mengabungkan semua saluran telefon lalu menghasilkan isyarat berformat multipleks.

c) Pemodulat
Isyarat multipleks dimodulat dengan gelombang pembawa untuk menghasilkan frekuensi IF (Intermediate Frequency), biasanya 70 MHz.

d) Penukar Tinggi (Up converter)
Isyarat modulat digubah (up-converted) untuk menghasilkan frekuensi pembawa gelombang mikro yang diperlukan, (6 GHz atau 14 GHz).

e) HPA, High Power Amplifier
Selepas melalui penukar tinggi, isyarat pembawa akan dicampur dan isyarat jalur-lebar (wideband) lalu akan dikuatkan.
Isyarat kuasa jalur-labar diganding kepada antena melalui pendupleks, dimana antena yang berfungsi sebagai penghantaran dan penerimaan.

f) Sistem Suap
Menerangkan pemantul utama
Memisahkan jalur penghantar dan penerima.
Memisah atau mencampur polarisasi dalam sistem dual pengkutuban (polarized).
Memberi isyarat ralat bagi sebahagian dari sistem pengesan satelit.

g) LNA, Low Noise Amplifier
Dalam cawangan penerima, isyarat wideband yang diterima akan digunakan oleh LNA dan dihantar kepada pembahagi (diveder network) untuk memisahkan isyarat pembawa mikro yang tertentu.

h) Penukar-Rendah (Down-convertor)
Menukar isyarat pembawa gelombang mikro kepada jalur IF dan hantar ke blok multipleks.
i) Penyahmodulat
Isyarat multipleks dinyahmodulat untuk isyarat yang diperlukan oleh rangkaian bumi.

j) Sistem Pengesan
Pengesan penting untuk mengerakkan satelit. Ia mengesan serta mengerakkan antena ke arah isyarat terima.
Memberi isyarat kepada pengerak motor.

k) Pemacu Motor
Mengerakkan antena secara mendatar dan menegak mengikut azimuth dan elevation yang diberi oleh sistem pengesan (tracking system).

Transponder

Fungsi asas transponder adalah sebagai penguat dan penterjemah atau penukar frekuensi.
Penukaran frekuensi perlu dilakukan kerana transponder tidak boleh menghantar dan menerima isyarat pada frekuensi yang sama. Dengan penukaran frekuensi ini, gangguan antara penghantar dan penerima tidak akan berlaku. Isyarat asal yang dipancar oleh stesen bumi dikenali sebagai up-link dan isyarat yang dipancarkan balik dikenali sebagai down-link.

Transponder mengandungi lebar jalur yang besar supaya ia dapat menerima dan memancar lebih dari satu isyarat. Walaupun transponder mempunyai lebar jalur yang luas, ia hanya digunakan dengan satu isyarat up-link dan down-link untuk meminimumkan perantaramuka dan meningkatkan kebolehan berkomunikasi. Untuk lebih ekonomi, sesebuah satelit itu mestilah boleh menyediakan beberapa saluran.

Kebanyakan satelit mempunyai banyak transponder dan setiap transponder beroperasi dengan frekuensi yang tertentu. Kebiasaannya, satelit perhubungan mempunyai 12, 24 atau lebih transponder dan setiap transponder disambungkan dengan saluran komunikasi yang sendiri mengikut frekuensi-frekuensi tertentu.

Kebanyakan satelit beroperasi pada frekuensi gelombang mikro yang menggunakan lebar jalur C dan Ku. Rajah menunjukkan perhubungan satelit menggunakan jalur C.


Antena penerima menerima isyarat asal iaitu up-link, kemudiannya isyarat tersebut ditapis oleh Low-noise amplifier (LNA). Isyarat yang ditapis tadi kemudiannya akan dicampurkan dengan isyarat yang dihasilkan oleh pengayun tempatan (Local Oscillator) dibahagian pencampur. Isyarat yang telah dicampur tadi kemudiannya akan dikuatkan oleh power amplifier dan seterusnya dihantar oleh antena pemancar ke stesen bumi.

Kaedah Pensaluran (Channelization)

Kita mengetahui bahawa frekuensi Jalur-C mempunyai julat 500 MHz, dimana 5925-6425 MHz diperuntukkan untuk up-link manakala 3700-4200 MHz digunakan untuk down-link. Julat 500MHz ini mampu menampung pelbagai isyarat dalam proses penghantaran dan penerimaan. Kita boleh anggapkan bahawa julat ini mampu merangkumi spektrum radio VLF hingga VHF, sedangkan kita hanya memerlukan salah satu jalur radio tersebut untuk mendapat siaran.

Oleh kerana julat 500MHz agak besar maka ia dibahagikan kepada 12 saluran penghantar dimana setiap saluran berukuran 36 MHz lebar. Disamping itu, julat 4MHz digunakan sebagai jalur pemisah (Guard Band) Tujuan penggunaan jalur pemisah adalah untuk mengurangkan gangguan saluran bersebelahan (adjacent channel), keadaan ini jelas dapat dilihat dalam Rajah dibawah>>



Walaupun julat 36 MHz bagi setiap saluran agak sempit tetapi ia mampu membawa banyak maklumat dan data sekaligus. Sebagai contoh, satu transponder mampu mengendalikan 1000 komunikasi telefon analog dalam sehala, bersamaan dengan satu jalur penuh siaran TV warna. Selain daripada itu, setiap saluran mampu membawa data berdigit dengan halaju yang tinggi iaitu lebih kurang 60 Mbit/s dalam satu saluran bersaiz 36 MHz.