RADAR

RADAR EQUATION

 Banyak persamaan digunakan untuk menyelesaikan masalah  perhitungan-perhitungan dalam radar. Berikut persamaan-persamaan sederhana yang digunakan dalam perhitungan-perhitungan radar.

A. DUTY CYCLE

Duty cycle adalah perbandingan antara waktu pancar dan waktu penerimaan sinyal pantul gelombang radar.

Rumus

Duty Cycle       =            τ                        =            τ

                                   PRP                           T

Keterangan:

τ              =  selang waktu pemancar (TX) pada waktu memancar (on)

PRP (T)    =            Pulse Repetition Periode, yaitu selang waktu antara satu pulsa dengan pulsa                                                                                                berikutnya. Sering juga disebut Pulse Repetition Time (PRT)

Saat ini juga berlaku hukum bahwa PRF berbanding terbalik dengan PRT. Sehingga didapatkan rumus sebagai beriktu:

PRT     =         1             Atau         T  =        1         dan      PRF    =          1           

                   PRF                                       PRF                                          T

Dimana  PRF ( Pulse Repetition Frequensy ) adalah banyaknya perulangan siklus (pulsa ) yang terjadi dalam satu detik.

B. PULSA SYNCRO

RADAR ( Radio Detection and Ranging ) merupakan suatu sistem yang memanfaatkan gelombang elektromagnetik untuk mendeteksi suatu target, dimana dalam proses operasi dari sistem diawali dengan memancarkan gelombang elektromagnetik ke udara bebas. Bilamana dalam perambatannya energi gelombang tersebut mengenai suatu obyek, akan dipantulkan kembali (Echo), dan sebagian dari energi pantulan akan ditangkap oleh sistem antena, dan selanjutnya diproses oleh penerima radar (RX).

       Dijelaskan pula bahwa antena yang digunakan pada sistem radar menggunakan satu antena, baik untuk TX maupun RX. Waktu antara t₀-t₁ merupakan waktu yang diperlukan TX untuk memancarkan energi, dalam hal ini pulsa yang dipancarkan disebut pulsa syncro ( S₀ ). Kemudian pada saat t₁ antena berpindah ke RX, sehingga waktu terima RX dari pantulan (echo) dari suatu target adalah t₁­-t₂. Selanjutnya proses berulang kembali dari t₀.

Lebar pulsa (t₀-t₁) berkisar antara 0,8-1 µs. Selang waktu antara t₀-t₂ disebut sebagai waktu pengulangan pulsa (PRT), sekaligus sebagai penentu jarak maksimum yang dapat dijangkau untuk dapat ditampilkan pada layar penampil (radar display) dari sistem radar. Dengan demikian dapat diambil pengertian bahwa PRT dapat dihitung (ditentukan) berdasarkan jarak maksimum dari jangkauan radar.

C. SIGNAL NORTH dan  SIGNAL INCREAMENT

       Menentukan posisi pesawat terbang dengan proses radar primer maupun radar sekunder diperlukan suatu patokan sebagai pembanding dalam menghitung waktu penerimaan signal radar untuk mendapatkan jarak (range). Pada umumnya radar telah dilengkapi alat khusus utuk keperluan tersebut, yang disebut ENCODER dan SELSYN.

Encoder tersebut dibentuk dari sebuah piringan yang berlubang transparan kecil-kecil sejumlah 4096 lubang yang digunakan untuk menghasilkan signal increament. Signal increament ini disebut juga dengan signal Azimuth Change Pulse ( ACP ). Disamping itu terdapat satu lubang kecil untuk menghasilkan signal north. Signal north ini disebut pula sebagi North Reference Pulse ( NRP ).

Dalam perhitungan radar, jumlah pulsa yang ditangkap oleh beam width antena sangat menentukan ketepatan perhitungan.

       Antena radar memiliki dimensi tertentu, sehingga bentuk pancaran dari antena akan memiliki cakupan tertentu pula. Dengan cakupan antena radar yang tertentu tersebut, menyebabkan setiap target dapat menghasilkan beberapa signal echo pada setiap putaran antena. Variabel ini pada sistem radar disebut Hit/Scan atau Hit/Target.

       Dengan memperhitungkan cakupan antena, kecepatan rotasi dan periode pengulangan pulsa (PRT), dapat ditentukan jumlah echo yang datang dari sebuah target pada setiap rotasi antena sesuai dengan rumus :

                                                 n_B   =          θ_B . f_p

                                                                                              θ_S

                                                                n_{B   =}              θ_B . f_p

                                                                                          6 _m

Dimana :     n_B           =          jumlah echo per rotasi

                   θ_B           =          lebar pancaran atau beam width dalam derajat

                   f_p            =          frekkuensi pulsa radar PRF ( Hz )

                   θ_S           =          antena scaning rate dalam derajat per detik

                   _m        =          antena scanning rate dalam rpm

D. SIGANAL MINIMUM YANG DAPAT DIDETEKSI

       Signal minimum yang dapat dideteksi oleh penerima radar ( Rx ) disebut Minimum Detectable Signal ( S_min ). Spesifikasi dari S_min sangat sulit ditentukan. Hanya saja, penentuan S_min biasanya didasarkan pada Threshold Level pada output Rx.

       Dengan didapatnya nilai S_min , maka dapat dihitung maksimum radar range sebesar :

                               R_max     =         

Dimana       :           P_t            =          daya yang dipancarkan dalam watt

                               G         =          faktor penguatan antena ( gain )

                               A_e        =          permukaan efektif dari antena ( m² )

E . DERAU (NOISE) PADA PENERIMA

           Derau (noise) pada sebuah penerima tidak dapat di hilangkan sama sekali.Salah satu noise yang akan muncul adalah THERMAL NOISE atau JOHNSON NOISE.Thermal noise akan semangkin besar seiring dengan kenaikan temperatur alat.Daya pada thermal noise yang mungkin timbul, di hitung berdasarkan formula.

P_n = k T B_n

 Dimana : P_n = Daya noise

                  K  = Konstan Boizmann 1,38x 10 ²³j/derajat

                  T  =  Temperatur 290⁰K

                  B_n=  Banwidht dalam Hz

I.                   RADAR CROSS SECTION DARI TARGET

II.                    

CW DAN FM RADAR

A.Efek Doppler

                    Seperti telah diketahui bahwa radar penerbangan sipil melakukan deteksi terhadap pesawat dengan mengirim energi elektromagnetik dalam waktu singkat (±1µs). Setelah itu perangkat perangkat penerima siap menerima energi pantulan dalam waktu yang cukup lama di bandingkan dengan waktu pancar (±1,3µs).

                    Energi pantulan ini tidak hanya menunjukkan adanya target, tetapi juga dengan adanya selang waktu pancar dan penerimaan, akan dapat menunjukkan jarak stasiun radar dengan target.

                    Adanya pergerakan dari pesawat udara yang di deteksi dan kecepatan sinyal pancar akan menimbulkan efek perubahan frekuensi yang dipantulkannya. Efek ini disebut Efek Doppler. Telah diketahui pula bahwa salah satu antara sumber frekuensi atau pengamat (observer) bergerak dan yang lain diam, maka akan terjadi perubahan frekuensi yang diterima oleh observer tersebut.

                    Perubahan frekuensi yang di timbulkan inilah yang dinamakan frekuensi doppler. Dan ini dipakai dalam dasar teknik radar terutama dalam continuous wave radar (CW Radar).

                    Bila jarak antara stasiun radar dan target adalah R, panjang gelombang adalah λ, maka total panjang gelombang merupakan perjalanan bolak balik radar ke objek dan objek kembali lagi ke radar. Maka rumus untuk mencari frekuensinya adalah 2R dibagi λ. Selama 1λ sama dengan 2π rad, maka θ (total angular) yang terbentuk antara radar dan zan adalah sebesar 4π R per λ rad.

Sehingga kecepatan angular frekuensi dopplernya;

  Dimana frekuensi dopplernya;

  Keterangan :

  fo    =   kecepatan pancar (Hz)

  c      =   kecepatan propagasi di udara 3 x 10⁸ m/s

  fd    =   frekuensi doppler (Hz)

  λ      =   panjang gelombang (meter)

  Vr   =   V cos θ (knots)

  V     =   kecepatan gerak sasaran (meter)

  θ      =   sudut yang dibuat oleh lintasan sasaran dan garis dari stasiun radar ke

              sasaran (derajat). bila θ = 0⁰, maka fd adalah maksimum. bila θ = 90⁰, maka fd

              adalah nol

  ωd  =   kecepatan angular frekuensi doppler (rad)

B. Jenis radar

                    Terdapat beberapa jenis radar, seperti: Continuous Wave (CW) Radar, Frekuensi Modulated Continuous Wave (FM-CW) Radar, dan Airborn Doppler Navigation Radar.

1.Continuous Wave (CW) Radar

                    Radar dapat memancarkan gelombang energi yang besar secara terus menerus dan tidak berupa semburan energi yang sesaat. Hal ini seperti yang dipakai pada radar penerbangan sipil. Radar yang memancarkan energi yang besar secara terus menerus ini disebut Continuous Wave Radar, selanjutnya disebut CW Radar. Diagram blok dari CW Radar diperlihatkan oleh gambar 7.

Gambar 7. Blok diagram CW Radar

Frekuensi pancar Fo yang dipancarkan oleh antena akan mengenai sasaran dimaksud, dan sasaran akan memantulkan frekuensi pancar tadi, dengan besar energi pantul yang jauh lebih lemah dari energi pancar.

                    Bila sasaran tersebut bergerak dengan kecepatan Vr rad, terhadap stasiun radar, maka frekuensi pantulan yang diterima oleh antena radar akan mengalami pergeseran frekuensi yang di sebabkan oleh Efek Doppler. Besarnya frekuensi yang di terima adalah Fo±Fd. Tanda(+) menunjukan bahwa sasaran mendekati stasiun radar, tanda(-) menunjukkan sebaliknya.

                     Sinyal selanjutnya masuk ke perangkat penerima, dengan proses deteksi dan mixer akan menghasilkan sinyal Fd saja yang diteruskan  ke penguat frekuensi.

                     Di sini sinyal Fd dipisahkan dari derau yang tidak diinginkan dan sinyal yang di kehendaki diperkuat. Selanjutnya sinyal melalui proses lebih lanjut akan masuk ke display indicator (layar peraga). Indikator sendiri harus dipasangkan dengan earphone atau sebuah frekuensi meter.

Namun dengan hanya menggunakan 1 antenna saja seperti pada gambar 7 diatas, maka pasti akan terjadi kebocoran frekuensi pancar ketika transmiter memancar. Mungkin dengan membuat sekat ( isolator) pada perangkat penerima,masalah ini dapat diatasi. Dengan menggunakan hybrid junction, circulator, atau pemisahan polarisasi pancaran. Namun sangat tidak mungkin bila kebocoran frekuensi pancar dapat diatasi dengan sepenuhnya. Karena  antena tidak akan pernah bisa tepat (matched) terhadap udara bebas (free space). Hal ini akan menimbulkan Reflected Power yang akan masuk ke perangkat penerima dan dapat menimbulkan kerusakan. Dengan alasan tersebut, digunakanlah 2 antenna. Satu antenna berfungsi sebagai pemancar dan yang lainnya sebagai penerima sinyal pantul. Hal ini kemudian diadopsi pada CW- Radar tipe AN/MPQ-46 CW (gambar 8), yang digunakan oleh militer untuk memantau peluru kendali. Dengan harapan perangkat penerima radar tidak terkena pengaruh dari sinyal pancar. Pada CW- Radar tipe AN/MPQ-46 CW antenna penerimanya berada disebelah kanan. Dan tampak seperti digambar, kedua antenna mempunyai terowongan sebagai pelindung.

Frekuensi yang dipakai termasuk dalam kategori C-band,yaitu berkisar antara 4,00 GHz – 8,00 GHz. Radar ini tidak memiliki kecakapan untuk menentukan jarak sasaran terhadap stasiun radar, karena CW Radar tidak termodulasi sehingga bandwidth-nya sangat sempit dan tidak cukup menerima hits/scan. Radar ini hanya menunjukan kecepatan target.

Gambar 8. AN/MPQ-46 CW Radar

Berikut adalah contoh perhitungan frekuensi doppler dari radar CW-Doppler.

Pertanyaan : Pancaran dengan frekuensi 5 GHz, sasaran bergerak dengan kecepatan radial

         100 km/jam. Berapa frekuensi doppler yang diterima oleh penerima?

Penyelesaian ;

        c      3 X 10⁸

λ =  –– = –––––– = 0,06 m = 6 cm

        f       5 X 10⁹

      

         100 X 10³

Vr = –––––––– = 27,8 m/s

          60 X 60

       

         2 Vr        2 X 27,8

Fd = ––––– = –––––––– = 927 Hz

            λ             0,06

2.Frequency Modulation Continuous Wave (FM-CW Radar)

                      CW Radar masih dianggap kurang mampu untuk perhitungan jarak yang tepat, dan harus memiliki suatu patokan waktu (timing mark) untuk keperluan tersebut, juga band width pancaran terlalu sempit(max 1⁰).

                       Diperlukan suatu cara untuk mengatasinya yaitu dengan menggunakan sistem modulasi, apakah modulasi itu secara amplitude modulasi, frekuensi modulasi, atau phase modulasi. Pada CW Radar cara yang paling umum di pakai untuk mendapatkan bandwidth yang lebih lebar adalah dengan frekuensi modulasi. Dan sebagai patokan waktu digunakan perubahan frekuensi tersebut. Lebih besar waktu deviasi frekuensi yang di pancarkan, akan lebih tepat dalam pengukuran interval waktu pancar dan penerimaan.

          Dengan lebar band width sesuai yang dikehendaki, akan di dapat informasi untuk perhitungan jarak. Umumnya banyak digunakan sebagai altimeter radar. Altimeter radar adalah alat untuk mengukur ketinggian pesawat dari permukaan laut.

         Gambar 9, menunjukan gambaar diagram blok dari FM-CW Radar yang menggunakan frekuensi saw tooth sebagai modulasi frekuensi dan berfungsi sebagai altimeter radar yang ada di pesawat udara.Cara kerjanya dapat di gambarkan sebagai berikut:

Apabila suatu sasaran yang tidak bergerak terkena pancaran FM-CW Radar ini, maka sinyal pantulan yang di terima oleh antena penerima akan menunjukan perbedaan frekuensi yang sebanding dengan tinggi pesawat. Ini terjadi karena sinyal yang kini di terima kenyataannya telah di pancarkan sebelumnya,dan saat di terima oleh mixer telah terjadi perbedaan frekuensi.

Gambar 9. Blok diagram FM – CW Radar

         Jika jumlah perbedaan frekuensi terhadap waktu diketahui, maka perbedaan waktu pancar dan penerimaan pantulan dapat diketahui pula serta dapat di pakai dasar untuk menghitung ketinggian pesawat. Oleh karena itu keluaran dari mixer dapat diperkuat kemudian di masukkan ke perhitungan frekuensi, Selanjutnya ke indikator yang telah di kalibrasi dengan besaran feet.

        Oleh adanya efek  doppler, akan terdapat frekuensi doppler yang tertumpang pada sinyal pantul yang di tandai dengan perubahan beat frekuensi. Akan tetapi ini tidak banyak mempengaruhi perbedaan frekuensi yang terjadi.

                    Pengaruhnya akan terdapat frekuensi doppler yang bergabung (superimposed) pada beat frekuensi yang selanjutnya digunakan untuk menentukan jarak. Keadaan superimposed ini  dapat diperlihatkan dengan gambar 11a dan 11b.

Adanya frekuensi doppler ini menyebabkan frekuensi pantul akan bergerak naik atau turun (gambar 11a) dari  FM cycle. Pada satu bagian dari FM cycle, beat frekuensi akan naik dan satu bagian lagi akan turun.

Fb (up) =fr –fd

Fb (down) =fr + fd

Sinyal pancar dan sinyal pantul. Sehingga ketinggian pesawat masih dapat terhitung dengan tepat. Beat frekuensi yang didapat selanjutnya digunakan untuk menghitung kecepatan pesawat.

Secara grafik dapat dilihat terjadi beat frekuensi ini seperti gambar 10.

a. Frekuensi modulasi linier

Frekuensi pantulan ditunjukkan oleh garis putus-putus. Bila sumber sinyal pantul berjarak R,sinyal pantul diterima setelah :

                                                                T= 2R

−−

C

      Jika sinyal pantul dicampur dengan sinyal pancar fo, maka akan terdapat beat frekuensi fb, seandainya sinyal pantul itu berasal dari sebuah sasaran yang tidak bergerak, tidak akan terjadi efek doppler, karena tidak terdapat radial velocity (kecepatan pesawat mendekati atau menjauhi pemancar radar). Dalam hal ini fb = fr dimana fr menunjukan besaran frekuensi yang berhubungan dengan jarak sasaran.

b. Modulasi FM-CW Radar

 Modulasi ini tidak hanya dimodulasikan arah linier saja tetapi juga ke arah linier ke bawah, bila modulasinya adalah saw tooth.

c. Beat frekuensi

Beat frekuensi yang terjadi sehubungan dengan gambar 10. Pada gambar ini dinyatakan bahwa sasaran itu tidak bergerak. Tetapi bila bergerak, akan memiliki kecepatan (radial velocity) yang memberikan efek doppler.

                      

                                                                Gambar 10

.Hubungan frekuensi dan waktu pada FM-CW Radar. Garis tebal merupakan sinyal yang dipancarkan; garis putus-putus merupakan sinyal pantulan.

(a) frekuensi modulasi linier

(b) modulasi FM-CW Radar sinyal sawtooth

(c) beat frekuensi (Fb)

            Gambar 11(a); hubungan sinyal pancar dan pantul yang dipengaruhi efek doppler

                                                Gambar 11(b); beat frekuensi

Sebagai contoh pesawat mendekati stasiun radar, fb (up) terjadi selama kemiringan sinyal naik (gambar 11a) dari FM cycle,dan ini menunjukan perbedaan tehadap range frekuensi (fr), karena adanya fd. Demikian juga pada kondisi sebaliknya fb (down). Dari fb (up) dan fb (down) akan didapat fr sebesar 0,5 [fb(up)+ fb(down)]. Nilai selanjutnya menunjukan jarak sasaran terhadap stasiun radar.

3. Airborne Doppler Navigation Radar

Pesawat udara disamping menggunakan peralatan navigasi udara yang ada di bandar udara seperti DVOR, DME, ILS, NDB dan RADAR, juga menggunakan peralatan yang disebut Airborne Doppler Navigation Radar, yang menggunakan prinsip CW Doppler radar atau FM-CW RADAR.

Peralatan ini terpasang pada pesawat udara dan dapat digunakan setiap saat ketika pesawat itu terbang dalam segala cuaca. Kegunaan peralatan ini adalah dapat memberikan informasi simpangan sudut dan kecepatan pesawat relatif terhadap bumi (ground speed).

Simpangan sudut adalah sudut yang terbentuk dari garis horizontal sumbu pesawat (heading) dan komponen horizontal vector kecepatan pesawat.

Antenna dari peralatan Airborne Doppler Navigation Radar ini dipasang sedemikian rupa sehingga membentuk sudut terhadap sumbu horizontal (gambar 12a), akan menerima sinyal pantuldengan efek doppler dari tanah. Perubahan frekuensi yang terjadi disini adalah ;

           

             Fo

Fd = 2 ( − ) V cos γ

              c

dimana :

            fo = frekuensi pembawa

            V = kecepatan pesawat

            c = kecepatan propagasi di udara

            γ = diatur sekitar 65⁰ sampai 70⁰

umumnya diperlukan empat buah antenna beam untuk memantau vector kecepatan ground speed, dan arah pergerakan pesawat. Pancaran beam antenna (seperti gambar 12b).

Yang dipancarkan dari pesawat dua beam kearah depan dan dua beam lagi kearah belakang, mengarah ke tanah. Penempatan antenna simetris dengan sumbu pesawat (front and aft of aircraft).

Bila terjadi arah pesawat tidak sesuai dengan depan (heading) pesawat, atau arah dan posisi pesawat miring, efek doppler frekuensi yang diterima oleh dua beam antenna depan tidak akan sama. 

Perbedaan frekuensi yang diterima ini akan digunakan menggerakkan servo motor untuk mengatur antena agar tetap seperti posisi semula dan ditunjukan simpangan sudut(drift angle) yang terjadi,serta besar amplitude perbedaan frekuensi yang di dapat menunjukkan kecepatan pesawat(ground speed) setelah melalui proses komputerisasi. Dari peralatan ini di hasilkan kelengkapan informasi navigasi yang di butuhkan oleh penerbang,terutama mengenai kecepatan pesawat dan simpangan sudut.

MTI (Moving Target Indicator )

—  Merupakan  asr  (air surveilance radar ) berkualitas tinggi yang beroperasi pada presence clutter.

—  Fungsi mti adalah untuk menghilangkan atau mengurangi clutter yang dihasilkan dari sasaran yang diam

—  konsep dari mti adalah radar dapat memisahkan antara target yang diam dengan target yang bergerak

Prinsip Kerja MTI

—  serangkaian pulsa mengenai target yang diam atau target yang bergerak

—  perbedaan phase pulsa yang pertama, kedua, ketiga, dan pulsa ke-n

—  phase pulsa pertama dikurangi phase pulsa kedua, dan seterusnya

—  apabila tidak terjadi perbedaan phase, maka target tersebut diam. sedangkan terjadi perbedaan phase, maka target bergerak.

Contoh dari sebuah MTI Radar Processor

—  MTI dikembangkan oleh mit lincoln laboratory untuk asr (airport surveilance radar) FAA

—  spesifikasinya adalah

- beroperasi pada band s (2,7-2,9 ghz)

- lebar pulsa kurang dari 1 mikro second

- beamwidth 1,4  derajat azimuth

- rotasi radar rata-rata 12,5 s/d 15 rpm

- daya average 400 watt s/d 600 watt

3 FAKTOR TERBATASNYA PERFORMANE DARI MTI

1. tidak stabilnya peralatan
2. fluktuasi internal dari clutter
3. antena scanning modulation

NONCHORENT MTI

—  merupakan MTI radar yang mana menggunakan amplitudo dari fluktuasi radar

—  noncoherent MTI tidak memerlukan sebuah phase detector seperti pada coherent mti

Pulse Doppler Radar

—  menggunakan efek doppler

—  jenis pulse doppler ini digunakan pada mti radar

Other Type of MTI

—  2 frekuensi MTI

—  area MTI

Sistem Radar Tracking

  Sistem radar tracking dimaksudkan untuk memperoleh pengukuran azimuth (koordinat), dan jarak dari lintasan dengan akurat. Termasuk disini seluruh informasi dari target tersebut. Dengan data yang akurat lintasan sasaran akan dapat diketahui dan posisi target akan dapat diprediksi.

  Scanning pancaran berbentuk kipas dari antenna radar dapat memberikan informasi tracking untuk menentukan path dari target dan memprediksi posisi yang akan datang. Masing – masing waktu dari scanning akan melalui suatu target, yang memungkinkan untuk membangun ulang track dari target tersebut. Hal ini akan ditampilkan pada PPI-scope dengan suatu tanda pips pada permukaan layar/scope.

  Hubungan garis dari pips memberikan indikasi track dari target. Untuk melayani peningkatan kepadatan jalur, target trajectory data kemungkinan diproses dengan sistem otomatisasi dalam komputer digital. Dengan tambahan alat ini dapat diproses data tentang track dari target dan juga pendeteksian dari target itu sendiri. Proses ini lazim disebut Automatic Detection and Tracking (ADT).

A.    Jenis Radar

  Terdapat dua jenis radar tracking yang masing – masing digunakan untuk tujuan yang berbeda, yaitu : Continous Tracking dan Track While Scan.

1.      Continous Tracking

  Jenis tracking ini umumnya digunakan oleh radar militer untuk mendapatkan posisi sasaran yang benar – benar akurat. Sasaran akan terus diikuti oleh berkas antenna yang mempunyai kebebasan horizontal dan vertikal yang digerakkan oleh servo motor.

2.      Track While Scan

  Jenis ini biasanya digunakan untuk radar penerbangan sipil, dimana jumlah target yang mesti dilacak cukup banyak sehingga tidak mungkin satu antenna hanya mengikuti satu sasaran saja. Lintasan sasaran diketahui dengan memutar antenna terus menerus dengan jumlah putaran yang tetap sehingga biarpun sasaran tidak diikuti secara penuh, informasi tentang sudut, ketinggian, dan jarak akan terus diperbaharui.

  Sebuah radar surveillance yang dapat menghasilkan atau menampilkan track dari target disebut Track While Scan Radar. Istilah ini juga diaplikasikan pada radar yang melakukan scanning bagi angular sector yang terbatas untuk menghasilkan informasi tracking pada high data rate pada satu atau lebih target.

B.     Metode Tracking

1.      Sequential Lobing

  Pada metode ini, pemasangan berkas pancaran antena dibagi menjadi kuadran – kuadran. Satu berkas pancaran antenna akan dipancarkan secara bergantian pada kuadran – kuadran tersebut untuk mencari posisi sasaran yang sebenarnya. Perbedaan posisi sasaran dan sudut referensi disebut informasi sudut.

Penyajian kutub pola antenna yang diswitch.

Penyajian pancaran segi-empat

Signal error, (c).

 

Pada metode ini digunakan antenna parabola dengan 4 horn yang berfungsi sebagai pemancar ataupun penerima. Perbedaan amplitude tegangan yang diterima oleh keempat horn itulah yang menggerakkan rotating joint. Metode ini merupakan metode pertama yang diterapkan pada sistem radar yang telah ditinggalkan, dan diganti dengan metode yang lain.

2.      Conical Scan

  Hampir sama dengan sequential lobing, tetapi pada metode ini pancaran antenna akan diputar terus menerus. Sudut antara sumbu rotasi dan sumbu berkas pancaran antenna disebut sequine angle.

Antenna untuk conical scan yang paling sederhana adalah parabola dengan pencatu yang berputar pada sumbu reflektor.

Gambar block diagram dari conical scan tracking radar.

Penerima itu adalah suatu superheterodin yang konvensional kecuali fitur ganjil kepada conicalscan radar perkerjaan mengikuti jalan. Satu fitur tidak menemukan di dalam penerima-penerima radar yang lain adalah bermakna tentang penyulingan modulasi scan berbentuk kerucut, atau isyarat kesalahan. Ini tercapai setelah detektor yang kedua it1 bagian video penerima. Isyarat kesalahan dibandingkan dengan pengangkatan/tingginya dan asimut isyarat-isyarat acuan di dalam detektor-detektor galat sudut, yang adalah detect0rsj tahap sensitip 'Suatu pl~asesensitive detektor adalah suatu alat taklinear di mana isyarat masukan (dalam hal ini galat sudut isyarat) adalah bergaul dengan isyarat acuan. isyarat-isyarat Masukan dan acuan [menjadi/dari]?berasal dari yang sama frekuensi. Keluaran d c kekutuban balik voltase seperti(ketika tahap dari isyarat masukan berubah melalui 180". Besaran dari d c keluaran dari detektor galat sudut adalah sebanding ke kesalahan, dan tanda (polaritas) adalah satu indikasi arah kesalahan. Angle-errordetector keluaran-keluaran diperbesar dan memandu pengangkatan/tingginya antena dan motor servo asimut.

Posisi yang bersudut target itu bisa ditentukan dari pengangkatan/tingginya dan asimut dari  poros antena. Posisi itu dapat membaca dengan suara keras atas pertolongan penjuru/sudut yang standar transd~rcerss uch seperti(ketika sinkro-sinkro, potensiometer-potensiometer, atau analog-to-digital-data konvertor-konvertor.

Boxcar pembangkit. Ketika menyuling/menyadap pemodulasian yang dibebankan atas suatu yang berulang rangkaian sempit kacang-kacangan, itu adalah biasanya menyenangkan untuk meregang kacang-kacangan sebelum penyaringan laluan yang rendah. Ini adalah callet! boxcaring, atau satnple dan pegangan.keuntungan Auron~atic contr01.~" Tlie amplituda tanda gema di penampung radar penjejakan akan tidak konstan tetapi akan berbeda menurut waktu. Ke tiga yang utama penyebab variasi di dalam amplituda adalah

(1) hubungan inverse-fourth-power antara tanda gema dan daerah,

(2) conicalscan moditlatiori (tanda galat sudut),  dan (3) ginjatan amplituda di dalam salib sasaran sectiot~T. fungsi kepalsuan kendali bati automatik (AGC) untuk memelihara d c tingkat konstan keluaran penampung dan untuk memperlancar atau menghapuskan sebanyak mungkin amplituda yang seperti kebisingan ginjatan-ginjatan sebagai yang mungkin tanpa gangguan, extractiondf tanda eror yang diinginkan di coriical-scan frekuensi.

Penjuru/sudut bermata juling, Tegangan angle-error-signal ditunjukkan di Fig. 56 sebagai suatu fungsi Or, penjuru/sudut antara sumbu rotasi dan arah itu kepada sasaran.

3.      Monopulse Tracking

  Sequential lobing dan conical scan memerlukan sejumlah kecil pulsa pantul untuk diproses agar didapatkan signal informasi besaran sudut. Deretan pulsa pantul yang diterima oleh perangkat penerima termodulasi secara AM oleh proses berkas pancaran akibat perputaran antenna. Tetapi tidak tertutup kemungkinan ada faktor lain yang mempengaruhi modulasi ini, misalnya perubahan arah pesawat terbang yang menyebabkan fluktuasi pada radar cross section.     

  Telah diketahui bahwa radar cross section  mempengaruhi signal yang diterima oleh perangkat penerima.

  Karena permasalahan diatas, diupayakan agar fluktuasi amplitudo pulsa pantul tidak akan berpengaruh pada akurasi tracking, jika pengukuran sudut hanya didasarkan pada satu pulsa saja. Salah satu teknik yang populer adalah amplitudo comparation monopulse atau disebut monopulse saja.

Tampak pada gambar, radar monopulse menggunakan dua beam antenna yang tumpang tindih satu sama lain yang berasal dari pencatuan dua horn. Sum pattern digunakan untuk pentransmissian.

 

Selain itu, sum dan difference pattern digunakan bersama untuk penerimaan. Signal yang diterima oleh difference pattern akan menghasilkan besaran signal informasi sudut, sedangkan signal yang diterima oleh sum pattern digunakan untuk mengetahui jarak sasaran dan dijadikan patokan untuk menentukan lebih (+) atau kurang (-) dari error sudut. Kedua signal tersebut akan diproses secara terpisah dan kemudian digabungkan untuk mengetahui karakteristik informasi.

Monopulse tracking memiliki ketepatan pengukuran sudut yang tinggi.

  Dengan pancaran pencil beam dapat dimiliki ketepatan sampai dengan 0,003˚ untuk pendeteksian peluru kendali dengan sistem continous tracking monopulse.

PRINSIP DASAR PADA PEMANCAR RADAR

Sistem  dalam perancangan sebuah radar juga memilih beberapa jenis pemancar yang digunakan, dimana masing-masing pemancar memiliki karekteristik yang berbeda-beda .

Ada empat jenis pemancar yang digunakan pada radar yaitu;

1.      Osilator Magnetron

2.      Amplifier Klystron

3.      Travelling Wave-Tube

4.      Crossed-Field Amplifier

Osilator magnetron pertamakali dikembangkan pada perang dunia kedua dan merupakan pemancar yang paling banyak digunakan saat ini terutama untuk sistem mobile.

Amplifier klystron dikenalkan pada tahun 1950,dibuat dengan daya yang lebih tinggi pada gelombang mikronya dibandingkan gelombang mikro pada magnetron.

Travelling wave-tube ditemukan setelah klystron dan memiliki karekteristik yang sama dengan klystron. Perbedaannya terletak pada bandwithnya dimana Travelling wave-tube memilki bandwith yang lebih lebar.

Cross- field amplifier yang dikenalkan pada tahun 1960 dan merupakan family dari magnetron dan juga memiliki karekterisik yang sama dengan magnetron.

Tidak ada satupun pada pemancar radar yang sempurna, melainkan masing-masing memilki keunggulan dan keterbatasan tertentu. Masing-masing dibuat sesuai dengan kebutuhan dan utamanya masing-masing pemancar dapat digunakan untuk mencapai batas range yang ditentukan oleh radar tersebut.

Ada dua jenis dasar konfigurasi pemancar radar yaitu;

·         Self-excited oscillator yand digunakan oleh magnetron

·         Power amplifier yang digunakan Klystron, travelling wave-tube dan crossed-field amplifier.

Perbedaan karekterisistik dari pemancar radar;

1.      Osilator Magnetron

·         Harganya murah

·         Memilki ukuran dan berat yang sepadan

·         Efisiensinya tinggi

·         Hidup lebih lama

·         Stabilitasnya lebih bagus

·         Dioperasikan pad tegangan rendah

2.      Amplifier Klystron

·         Memliki daya yang lebih tinggi

·         Penguatannya tinggi

·         Efisiensinya juga bagus

·         Dioperasikan pada tegangan tinggi

·         Ukuranyan lebih besar dibandingkan Magnetron

·         Membutuhkan tabung

3.      Travelling-Wave Tube

·         Memilki persamaan dengan Klystron

·         Perbedaanya terletak pada bandwithnya dimana bandwith Travelling-wave tube lebih lebar.

4.      Cross-Field Amplifier

·         Memiliki kesamaan dengan magnetron dalam hal ukuran dan berat,efisiensidan operasi tegangan.

·         Perbedaanya, Cross-field memilki lebar band yang sama dengan travelling-wave tube.

A.    OSILATOR MAGNETRON

1.CONVENTIONAL MAGNETRON

KETERANGAN

1.Anoda

2.Hole

3.Slot

4.Katoda

5.Sekat

6.Coupling loop

7.Strap(Pengikat)

2.COAXIAL MAGNETRON                               

Daya output dikopling dari penstabil coaxial cavity.

Cavity dioperasikan di mode TE_D11 dengan medan listrik

3.PERFORMANCE CHART AND RIEKE DIAGRAM

Ada empat parameter menentukan operasi dari magnetron yaitu;

·         Medan magnetic          →input

·         Arus anoda                    →input

·         Beban konduktansi      →output

·         Beban suspentansi      →output

B.KLYSTRON AMPLIFIER

1.PULSE MODULATION

Klystron akan menghasilkan pulsa dengan memanfaatkan elektroda pada electron gun dan ini dinamakan modulasi anoda. Keuntungan modulasi ini adalah sangat sedikit membutuhkan daya dalam pengoperasiannya. Daya dibutuhkan saat pengisian dan pembuangan muatan kapasitor dari gun klystron.

2.BANDWITH

Frekuensi yang dihasilkan klystron ditentukan oleh rongga-ronga resonan. Ketika semua rongga diset pada frekuensi yang sama, penguatan dari tabung akan tinggi, tetapi bandwithnya akan sempit. Cara ini dinamakan Synchronus tuning.

Penguatannya akan berkurang sebesar 10 dB dan bandwithnya akan bertambah sekitar 15% sampai 25% ketika  masing-masing rongga di set pada frekuensi yang berbeda-beda. Ini dinamakan Stagger tuning.

3.TUNING

Tuning berfungsi untuk menaikkan kapasitansi rongga kemudian menurunkan impedansi dari rongga sehingga akan mengurangi bandwith .

C.TRAVELLING-WAVE-TUBE AMPLIFIER (TWT)

Pada umumnya TWT hampir sama dengan Klystron. Penguatan, efesiensi dan power level dari TWT sama dengan klystron. Namun hasil output yang dicapai klystron lebih bagus dibandingkan TWT.

Umumnya TWT diperuntukkan untuk menghasilkan output power yang besar. Katoda, RF, dan semua collector harus ditentukan untuk mendapatkan power yang tinggi. Power juga ditentukan oleh bandwith. Dimana jika bandwithnya jika kecil maka penguatan yang dihasilkan akan sedikit demikian sebaliknya.

            D.CROSSED-FIELD AMPLIFIER (CFA)

CFA sama seperti osilator magnetron dengan karekteristik posisi magnet dengan medan listrik adalah tegak lurus. Tabungnya mempunyai efesiensi yang tinggi, membutuhkan tegangan rendah, beratnya ringan dan ukurannya sesuai sehingga banyak menggunakan alat ini untuk system mobile.

CFA mampu menhasilkan bandwith dengan power yang besar,tetapi penguatan rendah. CFA memiliki phase yang stabil, dan biasanya CFA dioprasikan secara pararel.

ANTENA PARAMETER

Tujuan dari antenna radar adalah untuk membuat suatu transduser antara propogasi pada ruang bebas dengan propogasi gelombang yang terbimbing (kabel transmisi). Fungsi dari antenna ketika transmisi adalah untuk mengkonsentrasikan energy radiasi kesuatu bentuk pancaran yang diinginkan diudara. Pada antenna penerima energy yang dikumpulkan terdiri dari sinyal echo dan akan diantarkan ke receiver. Jadi antenna radar diatas adalah sebagai pengumpul yang saling berhubungan.

            Salah satu karakteristik radar adalah untuk pendeteksian yang memiliki jangkauan yang jauh mak width yang digunakan akan sempit.  Width yang sempit ini sangat penting jika digunakan untuk menghasilkan target yang tidak terputus-putus. Penambahan frekuensi microwave pada aplikasi radar adalah dengan width yang relative kecil tetapi memiliki pancaran gelombang yang panjang dan informasi target yang bagus.

            Pada chapter ini akan membahas tentang peralatan antenna transmit dan receive, tergantung dari diskusi kami ini yang sesuai untuk menghasilkan satu atau beberapa teori antenna yaitu:

Gain disini ada dua yaitu directive gain dan power gain. Directive gain adalah gambaran dari pola antenna (antenna pattern). Sedangkan power gain prioritas penggunaanya adalah pada radar equation.

Directive Gain, tolak ukur dari antenna yang bagus adalah pada kemampuan khusus untuk mengkonsentrasikan energy yang disebut gain. Directive Gain adalah pengukuran kemampuan antenna untuk memfokuskan energy dalam arah tertentu. Dimana intensitas radiasi berfungsi sebagai koordinat sudut.

Pada pemancar antenna directive gain dapat didefinisikan sebagai berikut:

                       

 

Power gain merupakan penguatan power yang bertujuan dalam pembentukan bentuk radiasi.

 

           

Directive gain selalu lebih besar daripada power gain yang berhubungan dengan resolusi yang juga berhubungan dengan beamwidth antenna.

Pencatatan dari suatu radiasi berfungsi untuk menggambarkan sudut koordinat yang disebut dengan radiation-intensity pattern. Ketebalan power tercatat sebagai  sudut yang disebut sebagi power pattern. Power pattern dan radiation- intensity pattern akan identik ketika berada pada rerlativ basis yaitu Ketika berada pada maksimum power yang normal pada setiap komponennya. Pada saat relative basis ini  kedua hal diatas disebut dengan antenna radiation pattern. Sebagai contoh dari suatu antenna radiation pattern untuk suatu antenna parabola ada pada gambar 7.1

Gambar 7.1

Pola radiasi(radiation pattern) untuk antenna parabola reflector yang mengilustrasikan pancaran utama dan side radiation.

a. Affektive Aperture

            Affektive Aperture merupakan parameter yang mengukur keefektifan area yang dihasilkan oleh pancaran dari antenna .

           

b. Polarizatition

            Merupakan sisa pancaran dari main lobe. Low side lobe umumnya digunakan pada aplikasi radar. Jika side lobe terlalu tinggi/besar maka, signal echo akan masuk ke receiver. Sehingga dapat menimbulkan kesalahan dalam target. Side lobe pertama tidak boleh melebihi 28 dB.

c. Aperture Eficienci

            Merupakan perbandingan arah tangkapan target sesungguhnya dari pancaran antenna dengan arah kemungkinan dari arah sebenarnya.

ANTENA  RADIATION  PATTERN

            Radiasi antenna merupakan amplitude dan phase arus yang dipancarkan melalui aperture.

Ada beberapa penyaluran radiasi antenna:

            1. One dimensional aperture distribution

            2. Circular apperture

            3. Aperture blocking

…………………………….

Aperture Blocking

            Merupakan sebuah halangan (obstacle) yang ada didepan antenna yang dapat merubah pancaran bentuk radiasi energy.

Aperture blocking ini disebabkan oleh feed dari bentuk reflector antenna yang dapat menurunkan performa pancaran antenna dengan menurunkan gain dan menaikkan side lobe dan bukan main lobenya.

SCANING FIELD REFLECTOR ANTENAS

Antena antena yang besar kadang kadang sulit untuk scan secara otomatis .beberapa teknik scan beam pada antena yang lebar  sering di gunakan.untuk memposisikan semua struktur.phase array antena dan lens antena memounyai kemampuan scan beam tanpa memerlukan pergerakan mekanik yang besar.

1)      Spherical reflector

Jika reflector parabola diletakkan dengan permukaan spherical reflector akan memungkinkan untuk menerima scan sudut yang lebar karena sudutnya symetry spherical (berbentuk lingkaran.bagaimanapun hal ini tidak menghasilkan bentuk radiasi dari objek (bentuk pesawat bentuk gelombangnya.spherical aberration di gunakan untuk menjelaskan fase daru gekombang radiasi dengan spherical reflector.ada tiga teknik yang bisa digunakan untuk meminimalkan efek dari spherical tadi.yang pertama dengan menggunakan reflektor pada radius yang besar maka bagian sphare adalah sebuah perkiraan sebuah parabolik.yang keduapendekatan untuk kompensasi untuk spherical aberration dengan spesial feed atau correcting lenss.yang ketiga meminimaliskan efek dari spherical.keuntungan dari reflektor ini radiasinya terpencar pencar dan bandwithnya kecil.

2)      Parabolic torus

Sudut scan yang lebar dapat di hasilkan dalam satu dimensi dapat di hasilakn denga parabolic torus.gelombang yang di hasilkan parabolic torus ini tidak berbentuk pesawat.pada prinsipnya parabolic torus dapat di scan 180 derajat.keuntungan parabolic torus ini menghasilkan metode economic untuk scanning beam dengan cepat pada bentuk antena yang lebar dan sudut scannya relatif lebar.

3)       Organ pipe scanner

Bentuk radiasi organ pipe scanner hampir sama dengan parabolic torus dengan bentuk antena yang lebih kecil dari parabolic torus.

 LENS ANTENA

Analogi antena lens dapat di temukan pada sebuah radar.ada  tiga jenis lens pada radar yaitu Dielectric lenses,artificial di electric,metal plates lens.luneburg lens.

Keuntungan lensa sebagai antena:

Lensa dapat menscan beam dengan lebar sudut yang lebar.dan dari segi fisik.bila lensa terkena sesuatu benda pada focusnya tidak akan tergannggu bentuk resultan antenanya.

Kelemahan lensa sebagai antena :

Reflector antena lebih efisien dari lensa antena karena kehilangan propagasi melalui medium lensa dan refleksi dari kedua lensa.dan terkadang panas dapat mempengaruhi kerja dari lensa ini.

EFEK EROR PADA BENTUK RADIASI

Ada beberapa eror dalam bentuk radiasi pancaran antena yaitu:

1.systematic eror

2.random eror pada raflector

RADOMES

Adalah proteksi untuk antena apabila sebuah radar beroperasi pada cuaca yang buruk seperti angin  yang kencang, ice, temperatur yang sangat panas.randomes ini untuk memproteksi struktur dari antena.

Antenna array mempunyai elemen-elemen yang dapat meradiasikam sinyal-sinyal ke angkasa, amplitudo relative dan sinyal fase di aplikasikan ke tiap-tiap elemen yang dikontrol untuk mendapatkan bentuk radiasi yang diinginkan dari hasil tiap-tiap elemen yang digabungkan. Dua bentuk umum geometrical pada antenna array adalah linear array dan planar array.

     Linear array terdiri dari elemen-elemen yang disusun dalam satu dimensi garis lurus, sedangkan planar array adalah konfigurasi dua dimensi elemen-elemen yang disusun sejajar.

PHASE SHIFTER (PENGUBAH FASE)

Perbedaan fase tiap-tiap elemen antenna dapat dihitung dengan rumus ;

	Ø =

 

      

 Keterangan :  

Ø=Fase                

π=3.14

f=frekuensi

L=PanjangmTransmission Line

V=Kecepatan Propagasi

PHASE SHIFTER terdiri dari 8 jenis:

a.       Digital switch phase shifter

b.      Diode phase shifter

c.       Ferri magnetic phase shifter

d.      Latching ferrite phase shifter

e.       Regia spencer phase shifter

f.       Dual mode ferrite phase shifter

g.      Other ferrite phase shifter

h.      Other electronic phase shifter

a.      Digitally switched phase shifter

·         Menggunakan diode dan ferrit

·         Fase di switch menggunakan nilai yang tepat dan sedikit error

·                   Pengkalibrasiannya tidak perlu mempertimbangkan range temperature dan       frekuensi.

b.      Diode phase shifter

·         Menggunakan diode yang befungsi sebagai switch

·         Biasanya digunakan untuk microwave phase shifter

·         Tidak sensitif terhadap temperature

·         Dapat bekerja pada temperatur yang rendah

·         Dapat bekerja di semua range frekuensi

c.       Ferrimagnetic phase shifter

·         Menggunakan 2 dasar metal oxide yaitu garnet dan ferrimagnetik spinnel

·         Kemampuan dari magnet tergantung dari arah sinyal dating

d.      Latching ferrite phase shifter

·         Menggunakan ferrite yang berbentuk torroid yang terletak di tengah-tengah waveguide

·         Tiap bagian waveguide tersebut menghasilkan perbedaan fase (latching)

·         Arah pergeseran tergantung pada arah propogasi

·         Jarang digunakan karena sinyal transmit dan receivenya berbeda mode

e.       Reggia spencer phase shifter

·         Ferit pertama yang sukses diaplikasikan pada radar

·         Menggunakan batangan  ferit yang diletakkan di tengah-tengah waveguide dan di bungkus dengan solenoid

·         Perubahan fase di sebabkan oleh perubahan arus yang melalui coil

·         Kecepatan switching yang sangat lambat

·         Sangat sensitive terhadap temperature perubahan 1 derajat celcius menyebabkan perubahan 1 derajat fase.

f.        Dual mode ferrite phase shifter

·         Hampir sama dengan reggia-spencer, namun bekerja dengan rotor

·         Dilengkapi dengan penstabil temperature

·         Switching sangat cepat namun terbatas yang diakibatkan oleh ketebalan metallic film yang melapisi rotor.

g.      Other ferrite phase shifter

·         Banyak  ferrite phase shifter lainnya namun prinsip kerjanya sama seperti ferrite phase shifter yang telah di bahas.

h.      Electromagnetical phase shifting device

·         Sama seperti electronic phase shifter, electromagnetical device juga dapat merubah fase yang telah digunakan pada fase array radar, khususnya pada model terdahulu.

                    

A.    THE RADAR RECEIVER

Receiver pada RADAR berfungsi untuk mendeteksi sinyal echo yang di inginkan dalam bentuk noise, interferensi, atau clutter. Kemudian dipisahkan sinyal yang dinginkan dari sinyal yang tidak di inginkan, dan di kuatkan sinyal yang di inginkan ke level dimana target informasi bias di tampilkan kepada operator atau digunakan dalam sebuah data processor otomatis. Berikut adalah blok diagram RADAR pada umumnya :

Design receiver yang baik di dasarkan pada maksimalnya rasio output sinyal ke noise. Untuk memaksimalkan output rasio output sinyal ke noise, Receiver RADAR harus di design sebagai filter yang match. Oleh karena itu, receiver seharusnya di design untuk menghasilkan noise internal sekecil mungkin.

Pada RADAR receiver, terdapat AFC yang mana berfungsi untuk mengatur frekuensi antar sinyal pancaran RADAR dengan sinyal penerimaan RADAR sehingga akan mengurangi clutter pada receiver RADAR.

1.      NOISE FIGURE

Pada BAB II sudah dijelaskan mengenai NOISE FIGURE sebagai sbuah ukuran noise yang di hasilkan pada receiver sesungguhnya bila dibandingkan dengan noise dari receiver yang ideal.

Pada noise figure terdapat rumus :

Dimana :    S_in = daya input sinyal yang tersedia

                  N_in = daya input noise yang tersedia

                  S_out = daya output sinyal yang tersedia

                  N_out = daya output noise yang tersedia

Yang mana Gain (G) sama dengan S_out/S_in, dan N_in  sama dengan kT₀B_n .

Pada umumnya noise figure di ekspresikan dengan Db.

1.1.Jaringan Noise Figure dalam cascade

Anggap terdapat dua jaringan  noise, yang mana mempunyai noise bandwith yang sama B_n tetapi terdapat perbedaan noise figure dan gain yang tersedia. Maka akan terjadi rumus:

1.2.Temperature Noise

Noise yang di perkenalkan pada jaringan juga apat di ekspresikan sebagai temperature noise yang efektif. Rumus dasar temperature noise adalah :

Yang mana temperature noise system (T₀) ditentukan sebagai temperature noise yang efektif dari sebuah system receiver termasuk efek dari temperature antenna.

1.3.Pengukuran Noise Figure

Noise Figure dari receiver RADAR bisa menurunkan operasi dan mengakibatkan menurunnya kemampuan RADAR. Oleh sebab itu monitor noise figure sebaiknya dilakukan dalam pengoperasian RADAR sehingga kesalahan sensivitas receiver bias di deteksi dan di koreksi. Monitor tersebut dapat dilakukan secara otomatis atau manual oleh operator.

Noise figure dapat di ukur dengan dengan rumus :

Dimana            : T₂ = Temperatur ouput

                          T₁ = Temperatur awal

                          Y  =N₂/ N₁

                          N₁ = power ouput noise yang pertama

                          N₂ = power output noise yang kedua

2.      MIXER

Banyak penerima Radar superheterodyne tidak menggunakan low-noise amplifier. Penggantinya, langkah pertama adalah mixer. Walaupun noise figure daripada mixer tidak mungkin sebagai low noise seperti peralatan yang lainnya, hal ini dimungkinkan untuk aplikasi radar ketika factor lain selain low noise tersebut adalah penting. Fungsi daripada mixer tersebut adalah untuk mengubah sinyal RF ke sinyal IF dengan kehilangan sinyal yang minimum.

Untuk mengukur hilangnya daripada mixer tersebut dapat di cari dengan rumus:

Pada dasarnya terjadinya kehilangan power pada saat melakukan pengubahan dari RF ke IF power tidak lebih daripada 3 dB (teori).

Dalam mixer radar terdapat berbagai macam jenis menurut cara kerja suatu mixer ntuk mengubah RF power menjadi IF power, antara lain:

-          Balanced mixer

Pada balanced mixer, terdapat narrow bandpass RF filter yang mana narrow bandpass RF filter berfungsi untuk menghilangkan sinyal local oscillator sehingga menghasilkan IF amplifier. Narrow bandpass filter diletakkan antara local oscillator dan mixer dimana apabila local oscillator di tune, maka narrow band filter akan otomatis tune.

Pada balanced mixer terdapat magic T yang mana merupakan persimpangan daripada RF dan local oscillator sehingga kedua sinyal tersebut menghasilkan IF amplifier dari kedua diode mixer tersebut.

Gambar : Balanced mixer

-          Reactive Image Termination

Pada mixer ini, RF dan local oscillator akan bertemu pada diode mixer, dimana local osclillator akan melewati hybrid junction, setelah dip roses maka akan bertemu dengan RF dan menjadi IF dan kemudian di hybrid junction sehingga menghasilkan IF output yang di inginkan.

2.1.Diode burn out

Apabila pada mixer terjadi kelebihan RF power, maka akan terjadi terbakar. Hal ini mengakibatkan diode pada mixer akan rusak dan tidak adanya IF energy akan dihasilkan. Salah satu penyebab terjadinya kerusakan tersebut di karenakan meningkatnya RF leakage yang melalui duplexer. Ketika transmitter memancar, TR tube rusak. Sehingga RF yang bocor akan masuk ke receiver dan akan merusakkan diode pada mixer karena input RF yang berelebihan masuk ke receiver.

2.2.Noise figure due to RF losses

3.      LOW NOISE FRONT-ENDS

Sebelumnya penerima microwave superheterodyne tidak menggunakan RF amplifier untuk tahap pertama, semenjak RF amplifier mempunyai daya noise figure yang cukup kuat daripada mixer sendiri yang menjadi receiver untuk tahap pertama. Pada gambar di bawah akan diperlihatkan beberapa RF amplifier yang di gunakan umum pada aplikasi radar.

B.     DISPLAY

Tujuan daripada display adalah untuk menampilkan dalam bentuk yang sesuai dengan tafsiran operator dan berisi informasi dalam sinyal echo radar. Ketika display terhubung langsung ke video output dari receiver., informasi yang tampil di sebut dengan raw video. Ketika receiver video output pertama kali dip roses oleh pendeteksi otomatis dan tracking processor, output akan ditampilkan pada display yang disebut dengan synthetic video.

Dalam display, ada 2 basic cathode-ray tube display.

-          Deflection modulated CRT, seperti A-scope, yang mana target di indikasikan dari deflection electron beam.

-          Intensity modulated CRT, seperti PPI, yang mana target di indikasikan dengan intensitas dari electron beam.

Dalam bentuk focus dan deflection daripada electron beam dapat dilengkapi dengan electrostatically, electromagenatic atau keduanya. Electrostatically deflection CRT menggunakan sebuah elektrk field yang ditampilkan ke pasangan dari deflecting tubes. Sedangkan electromagnetic deflection CRT membutuhkan magnetic coils, yang diposisikan sekitar leher tube.

1.      CRT Screen

Beberapa nomor perbedaan cathode ray tube screen di gunakandalam aplikasi radar. Mereka berbeda dalam satu sama lain dalam decay times an ketahanan. Hal ini dapat dilihat dalam table di bawah ini.

2.      Color CRT

Pada televise komersial, kita akan melihat bahwa tampilan dari TV yang menggunakan tabung CRT  tersebut berwarna. Begitu juga dengan display pada radar, bahwa terdapat tampilan berwarna. Hal ini berguna untuk mempermudah operator untuk mengenal objek yang di inginkan.

Pada tampilan radar yang berwarna, hal ini tidak selalu bagus untuk di tampilkan untuk dikarenakan resolusi daripada CRT yang terbatas dari segi ukuran dan spasi tiap dot.

3.      Bright Display

Dalam display radar, terdapat bentuk dari bright display yaitu direct-view storage tube. The storage tube menggunakan 2 electron beams yang di hasilkan dari perpisahan electron gun. Salah satunya adalah writing beam. Dan satunya lagi adalah flood beam.

Metode lain untuk menncapai bright display adalah scan converter. Outputnya akan di simpan dalam penyimpan analog atau digital. Dan hasilnya akan ditampilkan pada TV monitor biasa. Salah satu tipe storage device yang sudah meng aplikasikan scan conventer adalah double-ended storage tube.

4.      Synthetic video Display

Penggunaan computer digital sebagai otomatisasi deteksi dan pelacakan oleh processor dan mengambil hasil informasi target dalam bentuk display synthetic yang mana informasi target di tampilkan dalam msimbol yang standard dan mendampingi alphanumeric. Ini sangat berguna dalam pengaturan tampilan air traffic control yang mana informasi target di identifikasi dan altitude yang dinginkan untuk ditampilkan.

  

C.    DUPLEXERS AND RECEIVER PROTECTORS

Duplexer adalah alat yang memperbolehkan sebuah antena tunggal untuk melayani pemancar dan penerima. Setiap kali pada proses pengiriman   harus dapat melindungi penerima dari pemadaman atau kerusakan.

Pada jenis aplikasi duplexer daya puncak pemancar dapat mencapai megawatt atau lebih dan kekuatan aman maksimum yang dapat diperbolehkan pada penerima boleh kurang dari  satu watt. Oleh karena itu, duplexer harus dapat menyediakan, pada contoh kali ini, lebih dari 60 db penghalang diantara pemancar dan penerima.

Sebagai tambahan,  sepanjang interpulse periode atau bila radar mati, penerima harus bisa dilindungi  dari radiasi tegangan tinggi. Sebelumnya telah ada dua metode dasar yang digunakan dari antena biasa untuk bisa mengirimkan dan menerima. Metode lebih awal direpresentasikan oleh branch-type duplexer dan balanced duplexer yang mempergunakan gas TR-tube. Lain metode menggunakan ferit circulator memisahkan pemancar dan penerima, serta pelindung penerima terdiri dari gas TR-tube dan pembatas dioda.

1. Branch-type duplexers

Diagram branch-type duplexer pada gambar 9.5 salah satu dari paling awal duplexer. Ini terdiri dari TR (transmit-receive) saklar dan sebuah ATR (anti-transmit receive) saklar. Bila pemancar dibelokkan pada TR dan ATR tabung harus bisa mengionisasikan.

Selama proses berlangsung, pemancar berhenti dan bukan terjemahan maupun TR Branch-type duplexer yang memiliki luas bidang terbatas dan power-handling kemampuannya juga, serta pada umumnya diganti oleh balanced duplexer dan alat proteksi lainnya. Hal ini digunakan, dalam beberapa radar pada umumnya.

2. Balanced duplexers

Balanced duplexer, terdapat pada gambar 9.6, didasarkan pada short-slot di tiap persimpangan yang terdiri dari dua bagian gelombang utama ikut serta salah satu dari dinding sempit yang ada pada balanced duplexer.

Gambar 9.6 : Imbang duplexer menggunakan tabung terjemahan rangkap

                        dan dua short-slot persimpangan cangkokan.

(a) mengirimkan kondisi; (b) menerima kondisi.

Kemampuan Power-handling dengan balanced duplexer lebih besar dari pada kemampuan branch-type duplexer dan ini punya luas bidang lebih lebar, melalui sepuluh persen dengan desain besar. receiver pelindung, biasanya dapat disipkan diantara duplexer dan penerima untuk dapat lebih menambahkan proteksi.

3. TR Tubes

Pada tabung terjemahan alat pelepasan gas dirancang memerinci dan mengionisasikan dengan cepat serangan tinggi kekuatan  rf, salah satu yang biasa terdiri dari gelombang utama berisi satu atau banyak filter resonan.

Gambar 9.7 : Imbang duplexer menggunakan atr tabung.

(a) mengirimkan kondisi; (b) menerima kondisi

4. Receiver protectors

Penggantian keep-alive dengan radioaktif tritium eliminasi. sejak tritium tidak diperlukan, penutup jendela mekanis tidak diperlukan untuk melindungi penerima dari pengiriman jarak dekat bila radar berhenti berputar. Ini juga memperbaiki kehandalan, tritium-activated biasanya digunakan oleh pembatas dioda. Kombinasi yang dua disebut TR-lirniter dan meluas menggunakan sebagai pelindung penerima.

Gambar 9.8 : Kebocoran melalui sebuah TR  tabung.

5. Solid-state limiters

Solid-state PN dan dioda dapat bertindak sebagai Rf pembatas dan sebagai pelindung penerima. Idealnya, pembatas melewati kekuatan rendah tanpa redaman, akan tetepi dapat menyediakan redaman sinyal supaya mengendalikan daya keluaran yang konstan. Ini dapat digunakan untuk proteksi penerima radar di dua implementasi tergantung pada apakah dioda dioperasikan dengan forward-bias. Ini digunakan untuk low-power aplikasi, mungkin juga digunakan sebagai pelindung penerima.

6. Passive TR-limiter

Sebuah aplikasi penting bila menggunakan radioactive-primed.  Kombinasi dikenal sebagai passiile tr-limiter, tr-limiter melindungi penerima dari pengiriman dekat bahkan ketika radar terhalang  untuk berhenti sejak ini memerlukan salah satu radioactive-primed tabung atau dioda pembatas. Kehadiran pembatas dioda berikut mereduksi, meningkat sebaik penerima front-end ini diharapkan melindungi,  tetapi lebih rendah dari pembatas dioda untuk bertindak sendirian atau pembatas dioda ferit.

Sebelum pengenalan tentang solid-state pembatas dioda, low-power gas TR-tube, mengetahui sebagai pelindung, sering digunakan sebagai tambahan proteksi untuk penerima. Ini ditempatkan diantara penerima duplexer dan penerima untuk melindungi dari pengaruh radar dekat yang terlalu lemah ke tabung konversional di duplexer,  tetapi cukup kuat ke kerusakan penerima. TR-limiter atau dioda pembatas telah mengganti pelindung. Demikian alat dikenal sebagai pelindung penerima. Pelindung  penerima juga melayani melindungi dari kekuatan mismatche di antena.

7. Ferrite limiter

Pembatas ferit mengikuti oleh pembatas dioda, juga sebagai solid-state pelindung penerima. Dioda perlu mereduksi kebocoran ke tingkat aman sejak ferit bertindak sendirian tidak cukup menutupi kebocoran daya puncak tinggi. Pembatas dioda ferit punya waktu cepat sekitar beberapa puluhan dari nanosecond,  dan jika kelas kekuatan tidak melewati, pada dasarnya tidak terbatas.

 Oleh karena itu, kekuatan peristiwa diserap di ferit sehingga kemampuan daya rata bisa bukan merupakan suatu masalah. udara atau air mendingin boleh sangat dibutuhkan. Bahan ferit mungkin bias seperti, contoh latching-ferrite circulator, mmemperbolehkan untuk menangani dari kekuatan yang lebih tinggi. Sejak latching-ferrite pelindung penerima tidak bermasalah dengan kekuatan tinggi bila dalam keadaan apapun, proteksi dari pemancar dekat dapat berupa TR-limiter beserta ferit.

Gambar 9.9 : Circulator pelindung penerima. four-port circulator

ditunjukkan dengan keempat pelabuhan untuk menghentikan pemancar dan penerima daripada Hy three-port circulator.

8. Circulator and receiver protector

Ferit circulator three- atau four-port alat itu pada prinsipnya, bisa memisahkan pemancar dan penerima tanpa kebutuhan akan konversional duplexer pada gambar 9.5. Circulator tidak menyediakan cukup proteksi dengan sendirinya dan memerlukan pelindung penerima seperti pada gambar 9.9. Isolasi diantara pemancar dan penerima circulator jarang dapat melindungi penerima dari kerusakan. Akan tetapi, bukan isolasi diantara pemancar dan penerima, itu biasanya menentukan jumlah kekuatan pemancar di penerima,  tetapi impedansi tidak sepadan di antena yang membuktikan bahwa kekuatan pemancar berjalan ke penerima.

Pelindung penerima boleh menggunakan solid-state dioda untuk semua solid-state penataan, atau ini boleh TR-limiter terdiri dari radioaktif primed TR-tube mengikuti oleh pembatas dioda. Ferit circulator dengan pelindung pnerima menarik untuk aplikasi radar karena, luas bidang lapang,  dan padat desainnya.

9. Other duplexer considerations

Duplexer dijelaskan di atas menggunakan pelindung penerima, punya waktu pemulihan dari bagian yang sangat kecil microsecond beberapa puluhan dari microsecond. Dengan memanfaatkan asas multipacting, mulipactor tabung hampa udara yang berisi permukaan mampu dihasilkan dari hasil tegangan sekunder yang tinggi yang kemudian bertabrakan  atas emisi dengan elektron.

Kehadiran Rf energi menyebabkan elektron membuat kelipatan untuk mengadakan emisi sekunder dengan elektron besar. Elektron pindah ke gelombang dengan osilasi menerapkan Rf medan elektrik menyerap dari energi Rf energi. Kekuatan Rf suka terlalu thermally di permukaan emisi sekunder. Waktu pulih multipactor sangat cepat, ini mempunya spike-  leakage yang rendah dan dapat ditangani puncak ketinggiannya dalam kekuatan rata-rata. Flat-leakage kekuatannya melewati multipactor untuk cukup tinggi memerlukan pembatas dioda berikut juga dengan multipactor.  Dan ini tidak dapat melindungi jika kekuatan berputar berhenti.