Pertemuan 5 : Persamaan Radar

Pendahuluan

Di dalam sistem radar, persamaan radar digunakan untuk memperkirakan daya yang di pantulkan maupun daya yang diterima dalam berbagai kondisi. Selain untuk keperluan diatas, persamaan radar juga digunakan untuk:

1. pembuatan design system radar untuk mendeteksi target secara lebih spesifik
2. pembangunan hubungan antara sinyal yang dipancarkan oleh target
3. menggambarkan daya yang datang dari suatu target termasuk adanya noise thermal, clutter, jamming dan EMI
4. memperkirakan adanya sinyal to interference ratio dan jangkauan maximum dari target

Beberapa parameter yang mempengaruhi sinyal dan daya yang dating maupun yang di pancarkan oleh radar meliputi:

1. radar itu sendiri, meliputi daya yang dipancarkan, enegi yang ditransmisikan, gelombang yang dipancarkan, penguatan antenna, aperture affective, noise, losses, sinyal to interference ratio
2. target radar, meliputi Radar Cross Section (RCS), perubahan RCS dan jangkauan target
3. media penghantar, meliputi penyerapan energi RF dan penghamburan energi RF

Pada bab ini akan di jelaskan bagaimana suatu persamaan radar digunakan pada berbagai tipe radar dengan kondisi yang bervariasi. Dalam perhitungan dan kenyataan susah menentukan prediksi dari sinyal to interferencesi ratio secara tepat, sehingga dalam perhitungan digunakan beberapa digit.

Suatu persamaan radar baik jika dapat menunjukkan perubahan dari parameter atau pengaruh dari system tersebut.

Dalam suatu penghitungan sangat memungkinkan untuk memprediksikan besarnya sinyal to noise ratio dan jarak dengan tepat, dengan menggunakan beberapa digit pendekatan. Beberapa parameter yang ada dalam suatu sistem radar meliputi taget dan propagation dapat menurunnya ketelitian sampai 10%-20% atau lebih.

Kualitas suatu radar dapat dihitung dengan menggunakan persamaan radar yang berkaitan dengan radar tersebut. Bentuk persamaan radar yang dipakai dalam perhitungan tergantung pada tipe target ataupuntipe dari radar itu sendiri.

Persamaan umum untuk suatu radar adalah

Signal to noise ratio merupakan perbandingan antara daya yang di pancarkan menuju target berbanding terbalik dengan jarak antara target dengan target, seperti pada persamaan 1. Persamaan diatas berlaku jika target merupakan suatu titik dan adanya interferensi pada jangkauan sistem radar tersebut, seperti noise yang ditimbulkan oleh sistem radar telah diperhitungkan.

Suatu target secara keseluruhan terlihat sebagai suatu titik yang terdiri dari suatu wilayah yang disebut sebagai resolusi sel (seperti ditunjukkan pada gambar 3-1). Radar untuk gelombang mikro biasanya melihat targetnya sebagai suatu titik. Kondisi tersebut tidak termasuk untuk target yang mempunyai resolusi tinggi, diperlukan radar dengan pemetaan yang tepat, diagnostic radar (suatu target yang mempunyai pola terjadinya hamburan), dan radar laser. Radar ini biasanya melihat target dalam suatu wilayah target yang lebih luas daripada resolusi sel, dan berada pada daerah tertentu yaitu daerah illuminasi.

Biasanya, pendeteksian jangkauan area oleh beberapa radar termasuk didalamnya militer menggunakan radar sebagai kebutuhan dengan noise yang dihasilkan terbatas. Adanya clutter dan ECM biasanya dibatasi. Berikut ini diberikan tabel yang berisi tentang ringkasan dari beberapa tipe sistem dan parameter target sebagai signal to interferensi ratio.

Penjelasan untuk tabel 3-1

Aturan untuk jarak atau jangkauan adalah hubungan antara jarak atau jangkauan target dan signal to interfernsi. Sebagai contoh target yang mempunyai noise        penggandaan pada lintasan jarak menyebabkan S/N turun sampai 1/16

Table diatas berlaku untuk antena tunggal. Jika yang digunakan dua antena maka terdapat penguatan (G) yang terdiri dari GT penguatan antena pada pemancar, GR penguatan antena penerima.

A. Noise internal adalah noise yang dibangkitkan oleh sistem radar penerima. Noise internal ini tidak tergantung pada jarak atau jangkauan target

B. Sudut area target rendah dibentuk dari lintasan radar terhadap daerah resolusi cellnya (ditunjukkan pada gambar 3-2). Radar cross section sesuai dengan area resolusi cell. Sebagai contoh sea clutter pada daerah penerbangan.

C. Sudut area target tinggi adalah suatu daerah yang lebih besar daripada   resolution cell (RCS merupakan fungsi dari daerah iluminasi), ditunjukkan oleh area yang berada dibawah dari pesawat. Sea Clutter ditunjukan oleh radar sebagai titik yang tegak lurus terhadap radar tersebut.

D. Volume clutter adalah suatu daerah yang lebih besar dari pada resolusi sel radar.Daerah ini berbeda dengan area target yang lain karena memiliki tiga dimensi dan radar cross section yang sesuai untuk volume dan resolusi sel dari target, seperti ditunjukan gambar 3-4. Biasanya volume target tergantung pada cuaca dan chaff.

E. Daerah cluter merupakan daerah dari target yang terkena interferensi dan tidak diinginkan. Biasanya area cluter di sebabkan dari daratan dan lautan disebut sebagai land clutter dan sea clutter, di tunjukan sebagai sudut area cluter rendah. Pada gambar 3-3.

F. Sudut area clutter yang tinggi adalah mempunyai bentuk sama dari area sudut clutter rendah tetapi dengan sudut jangkauan yang tinggi.

G. Volume Clutter adalah inteferensi sinyal yang tidak diinginkan yang disebabkan adanya hujan, salju dan chaff separti pada gambar 3-4.

H. Self- protection Jamming (SPJ) adalah interferensi sinyal yang dihasilkan oleh radar itu sendiri sebagai usaha untuk mendeteksi. Seperti pada gambar 3-5 yang dikenal sebagai self-screening jamming.

I. Stand-off jamming (SOJ) adalah interferensi sinyal yang dihasilkan oleh target untuk dideteksi oleh radar.

J. Augmentation adalah suatu metode pembangkitan sinyal dari radar karena adanya pentransmisian sinyal.  Augmenation mempunayai beberapa fungsi termasuk didalamnya memperlihatkan keadann sebenarnya dari target (memperlihatkan ukuran yang lebih besar dari ukuran sebenarnya), dan self-protection jamming. Pada gambar 3-7 ditunjukan augmentor yang sederhana. Jika RCS dari target itu dinaikan tidak diperlukan modify blok untuk pengejeman modify blok berisi delay circitry atau frequency shift circuits.

TARGET DALAM NOISE

Perkembangan persamaan radar dalam titik point ditentukan dengan persamaan:

Persamaan diatas menunjukkan sinyal yang diterima. Jika sinyal yang diterima bercampur dengan sinyal yang dipancarkan oleh sumber dalam hal ini radar maka sinyal to interference ratio dapat diketahui dengan melihat perbandingan sinyal yang diterima dan sinyal yang dipancarkan, yaitu:

dimana:
S/I  : Sinyal to interferensi ratio
PI   : daya

Persamaan (2) diatas merupakan persamaan paling sederhana untuk menentukan sinyal to interference ratio pada penerima terhadap parameter radar, target radar dan jarak.

Persamaan (3) diatas merupakan persamaan radar dengan antenna tunggal yang diwakili dengan dua parameter, gain dan Aperture Effective. Hubungan antara Aperture effective dan penguatan diberikan oleh persamaan berikut:

Persamaan (4) disubstitusikan ke persamaan (3) menjadi suatu persamaan radar yang hanya menggunakan satu persamaan antenna yaitu:

Persamaan diatas disebut sebagai persamaan radar tanpa rugi-rugi.

 

LOSSES

Ada tiga macam losses yang ada pada suatu radar yaitu losses yang berasal dari sistem itu sendiri, losses yang pada pada media propagasi (loss propagasi lintasan) dan losses yang disebabkan oleh lintasan sinyal yang lebih dari satu ( ground plane loss ). Persamaan radar untuk ketiga macam tercakup dalam persamaan 3, jika losses di pertimbangkan, persamaan radar menjadi:

MULTIPLE LOSSES

Jika terdapat lebih dari satu sasaran yang dispersi, maka sinyal to interference ratio bisa meningkat, ini merupakan fungsi dari persamaan sinyal. Pada sesi ini proses penguatan adalah dipakai pada persamaan radar pada sesi 2-7. Bentuk sinyal to interferensi dari persamaan radar menjadi:

 

Dalam beberapa kasus yang terdapat pencampuran daya biasanya ada pembangkitan noise dari sistem tersebut, proses penguatan adalah jumlah dari suatu fingsi yang bersamaan. Daya noise yang dibangkitkan dari radar, yang merupakan input bagi antena dsirumuskan:

Energi yang tampak dan daya rata-rata

Penghitungan tenteang energi yang tampak dan daya rata-rata dapat dilihat dari hubungan antara lebar pulsa dan CW. Untuk gelombang CW dari persamaan 2-29 yang dirumuskan:

Ada dua faktor yang mempengaruhi energi yang ada, sinyal to noise jamming ratio menunjukkan energi yang tampak mengalami penurunan dari gelombang yang dipakaoi. Ini berarti S/N tidak tergantung pada daya puncak selama energi yang dihasilkan cukup, lebar pulsa dapat ditandai dengan daya puncak.

Persamaan 15 berguna untuk bentuk gelombang pulsa, CW, dan dopler, jika radar CW tidak cukup menggunakan internal noise tapi menggunakan spillover dari transmitter ke receiver. Pada kondisi yang terbatas biasanya noise pada transmitter dan receiver terpisah.

Energi dari sinyal to noise ratio merupakan satu dari tiga kunci untuk Low probability of Interept radar. LPI adalah dasar dari pendeteksi echo target yang bekerja terutama dengan  penyebaran energi dan interception pada daya puncak. Tiga faktor utama dari LPI meliputi

Daya puncak rendah, high energy waveform

• encyphered illumination waveforms, pendeteksian berdasarkan pada illumination kode . jika salah satu tidak dapat mengetahui kode, akan dibutuhkan proses penguatan yang lebih besar.
• Mempertahankan agar radar transmitter tetap di udara jika dibutuhkan bisa dopakai EMCON, Emissin CONtrol.

Pertemuan Sebelumnya                                                          Pertemuan Selanjutnya