BAB I PENDAHULUAN
1.5. Sistematika Penulisan Tugas Akhir
Penulisan tugas akhir ini disusun dengan menggunakan sistematika sebagai berikut:
BAB I : Pendahuluan
Berisi tentang latar belakang, tujuan penulisan tugas akhir, manfaat penulisan tugas akhir, batasan masalah, sistematika penulisan tugas akhir.
BAB II : Dasar Teori
Berisi tentang teori-teori yang mendasari penulisan tugas akhir.
BAB III : Perancangan Program
Berisi tentang langkah-langkah perancangan program simulasi untuk pemrosesan kecepatan pesawat terbang dengan pergeseran Doppler.
BAB IV : Analisa
Berisi pembahasan dari program simulasi. BAB V : Kesimpulan dan Saran
Berisi kesimpulan dari hasil penelitian dan perancangan dan saran yang berguna untuk pengembangan penelitian selanjutnya.
2.1. Komponen Dasar dari Sistem Radar
Komponen-komponen utama pada sistem radar modern adalah Data Processing System, Signal Processing, Signal Generator dan antena seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.1.
Control Unit Data Processing System Display Processing Transmit And Receive Antenna Signal Processor Signal Generator ADC Matched Filter Detection Processor Postprocessor
Gambar 2.1. Blok diagram dari sistem radar modern [3]
2.1.1. Data Processing System
Data processing system adalah otak dari sistem radar yang mengontrol semua fungsi. Sebagai contoh, untuk mengontrol dan menentukan posisi antena, mengontrol sinyal dalam signal generator, mengkonfigurasi signal processor, dan lain-lain. Data processing system menerima data yang diproses dari signal
processing dan menghitungnya. Hasil dari pemrosesan ini akan ditampilkan pada sistem penampil dalam display processing.[2], [3]
2.1.2. Signal Generator
Sinyal awal dari signal generator adalah berupa sinyal baseband yang dapat dirumuskan sebagai
(2.1) t f j o e t s( )= 2π
Sinyal ini kemudian diubah menjadi In-phase (I) dan Quadrature (Q). In-phase
merupakan komponen sinyal referensi sedangkan quadrature merupakan komponen sinyal yang digeser sebesar 90° dari frekuensi referensi. Kemudian kedua sinyal ini akan digabungkan dan dimodulasikan dengan sinyal pulsa. Penggabungan sinyal in-phase dan quadrature dirumuskan dalam
(
f t)
Q t(
f t)
tI t
s( )= ( )cos2π o − ( )sin 2π o (2.2)
Frekuensi dan panjang gelombang yang digunakan oleh radar distandarkan secara internasional yang dapat dilihat pada Tabel 3.1.
2.1.2.1. Pulsa Radar
Pulsa radar dapat digambarkan seperti Gambar 2.2. Pulsa radar terdiri dari
PRI (Pulse Repetition Interval), dan lebar pulsa (N). PRI merupakan jarak antara pengiriman sinyal pulsa dengan lebar pulsa N ke pengiriman sinyal pulsa
selanjutnya. PRI biasanya ditentukan dalam frekuensi yakni PRF atau Pulse Repetition Frequency yang diperoleh dari rumus
PRI
PRF = 1 (2.3)
dan N juga ditentukan dalam frekuensi yang dirumuskan sebagai 1/N.
PRI N
Time Gambar 2.2. Bentuk gelombang pulsa [3]
2.1.3. Signal Processor
Secara umum, terdapat tiga fungsi utama dari signal processing dalam radar modern, yakni mengurangi noise pada sinyal yang diterima dengan matched filter, mencocokan sinyal dengan pendeteksian thresholding, dan menghasilkan
target metrics yang diperlukan (posisi target dalam range, angle, dan velocity). [2], [3] Tugas-tugas dari signal processing adalah [5]:
1. Menggabungkan informasi
Radar secondary surveillance yang berada di bandara dapat berhubungan dengan transponder pesawat terbang untuk mengetahui informasi seperti altitude,
bahan bakar atau nomor penerbangan. Pilot juga bisa mengeluarkan sinyal bahaya lewat transponder. Signal processor radar yang ada di bandara mengkombinasikan data ini dengan hasil pengukuran range dan arah sudut serta memetakannya bersama-sama pada tempat yang sesuai dengan lingkup.
2. Pelacakan
Dengan menghubungkan himpunan data yang diperoleh dalam pengamatan, radar dapat menghitung garis vektor penerbangan yang menandai kecepatan pesawat terbang dan posisi untuk periode pengamatan berikutnya. Radar di bandara mampu melacak banyak target secara bersamaan, dan keselamatan penerbangan tergantung pada keandalannya. Sedangkan radar untuk militer menggunakan informasi ini untuk penggunaan senjata atau pemanduan proyektil untuk sasaran.
3. Memisahkan ambiguity dalam range atau pengukuran Doppler
Pada Gambar 2.3., antara sinyal yang dikirim dengan echo yang diterima dapat mengalami ambigu yaitu apakah echo yang diterima berasal dari pulsa sinyal yang pertama atau yang kedua. Untuk mengetahui hal ini, dapat merubah PRF. Dengan pengaturan PRF yang sesuai, ambiguity dapat dihilangkan dan posisi target yang benar dapat ditentukan.
4. Pemetaan ground clutter
Clutter adalah istilah kolektif untuk semua titik sinar yang tidak dikehendaki pada layar radar yang dapat berasal dari bangunan, pegunungan, dan lain-lain. Hal ini dapat dimanfaatkan untuk memetakan bumi dari pesawat atau
dari satelit. Ataupun clutter dapat dihilangkan untuk mengetahui keberadaan target yang tersembunyi di antara clutter.
Tabel 1. Band Frekuensi [6] Band Frekuensi Panjang Gelombang Rentang Frekuensi Aplikasi
HF 100 – 10 m 3 – 30 MHz Sistem radar koastal, radar
over the horizon (OTH) VHF 1 – 10 m 30 – 300 MHz Ground Penetrating
UHF 0.3 – 1 m 300 – 1000 MHz Peringatan dini peluru balistik
L 15 – 30 cm 1 – 2 GHz Radar ATC (Air Traffic Conrol) dan surveillance
S 7,5 – 15 cm 2 – 4 GHz Radar cuaca, marinir, ATC C 3,75 – 7,5 cm 4 – 8 GHz Radar cuaca
X 2,5 – 3,75 cm 8 – 12 GHz Radar cuaca, marinir, pemetaan
Ku 1, 67 – 2,5 cm 12 -18 GHz Pemetaan
K 1,11 – 1,67 cm 18 – 27 GHz Radar cuaca, pendeteksian kecepatan motor oleh polisi Ka 0,75 – 1,11 cm 27 – 40 GHz Pemetaan, Radar foto mm 7,5 – 1 mm 40 – 300 GHz Radar militer, meteorologi
Gambar 2.3. Ambigu antara sinyal yang dikirimkan dengan sinyal yang diterima [7]
5. Meniadakan interferensi
Interferensi dapat berupa gangguan alami atau buatan manusia. Interferensi alami dapat berupa hujan es atau hujan lebat, dan lain-lain. Sedangkan interferensi buatan manusia berupa jamming yang berasal dari peralatan elektronika.
Di dalam signal processing terdapat beberapa sub sistem, yakni ADC (Analog-Digital Converter), Matched Filter, Detection Processor, dan
Postprocessor.
2.1.3.1. Analog-Digital Converter (ADC)
ADC pada radar digunakan untuk mengubah sinyal analog ke digital. Karena sistem radar mempunyai bandwidth yang tinggi, dibutuhkan ADC yang mempunyai jumlah bit yang lebih besar pula. [2]
2.1.3.2. Matched Filter
Sinyal yang diterima biasanya telah bercampur dengan noise, sehingga diperlukan filter untuk mengurangi noise tersebut. Filter ini dinamakan matched filter, yang mengurangi noise dengan menggunakan perhitungan dari konvolusi dan korelasi yang dapat dipercepat perhitungannya dengan menggunakan transformasi Fourier. Pada Gambar 2.4 (a) merupakan contoh sinyal yang telah disembunyikan oleh noise dan Gambar (b) noise dari sinyal tersebut dikurangi dengan menggunakan matched filter.
(a)
(b)
Gambar 2.4. (a) Masukan matched filter merupakan sinyal yang disembunyikan oleh noise. (b) Noise dari keluaran matched filter telah dikurangi.[8]
2.1.3.3. Detection Processor
Data dari keluaran matched filter akan diproses pada subsistem selanjutnya yaitu disebut sebagai detection processor. Fungsi dari detection processor ini adalah untuk mencocokkan apakah sinyal yang diterima sama seperti sinyal yang dipancarkan. Data dari target yang cocok (yaitu yang melebihi threshold) diambil dan data yang tidak cocok bisa ditolak. Data yang diambil merupakan sinyal yang dipantulkan oleh target. Diagram blok dari struktur detection processor
ditunjukkan dalam Gambar 2.5.
Gambar 2.5. Diagram blok dari subsistem detection processor [2]
Magnitude calculation adalah perhitungan untuk mengukur magnitudo dari sinyal yang diterima. Diperoleh dari berapa besar sinyal quadrature yang diterima. Amplitudo estimator digunakan untuk memperkirakan puncak amplitudo dari sinyal yang diterima. CFAR atau Constant False Alarm Rate digunakan
untuk menyediakan tingkat threshold. Sehingga tingkat threshold dapat bervariasi untuk menstabilkan false alarm rate. Binary control digunakan untuk mengindikasikan postprocessor untuk mengambil data yang cocok (melebihi
threshold).[2]
2.1.3.4. Postprocessor
Setelah filtering dan pendeteksian, langkah selanjutnya dari pemrosesan adalah postprocessing. Secara umum, langkah ini menggunakan keluaran dari
Detection Processor yang berupa data yang cocok (melebihi threshold) untuk menghasilkan target metrics dan signature information sehingga dapat mengetahui target yang sesungguhnya. Postprocessor berfungsi saat detection processor menghadapi sejumlah besar target atau clutter selama pencarian. [2]
2.1. 4. Antena
Antena adalah perangkat untuk mengirim dan menerima energi radio frequency (RF). Antena terdiri dari perangkat keras pengirim, modulator dan perangkat keras penerima. [2]
