PERANCANGAN DAN SIMULASI DDS (DIRECT DIGITAL SYNTHESIZER) PADA APLIKASI RADAR FMCW PADA S-BAND
Nurul Dwi Angga Hastuti¹, Iwan Iwut Tritoasmoro², Arief Suryadi³
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom Abstrak
Frekuensi synthesizer adalah sebuah metode untuk menghasilkan sinyal analog, biasanya sinyal sinus, dengan membangkitkan sinyal dengan waktu yang berubah – ubah dalam bentuk digital dan kemudian bentuknya dirubah dengan digital to analog converter. Alat ini ditemukan di beberapa alat modern, antara lain : radio receiver, GPS system, handphone, radio telephone, walkie – talkies, CB radio, satelit receiver, clock generator, FM modulasi dan sebagainya. Direct Digital Synthesizer (DDS) adalah bagian dari frekuensi synthesizer yang menggunakan metode elektronik, untuk membuat sinyal secara digital dengan frekuensi yang berubah – ubah sesuai dengan frekuensi acuannya. Direct Digital Synthesizer merupakan bagian penyampur sinyal yang terdiri dari bagian digital dan bagian analog. Direct Digital Synthesizer bagian digital juga disebut dengan Numerically Controlled Oscillator (NCO) yang terdiri dari phase akumulator, phase truncated dan sine lookup table. Bagian analog terdiri dari Digital to Analog Converter (DAC) dan filter. NCO merupakan blok untuk komputasi digital, yang memberikan urutan sinyal digital saat diberikan frekuensi clock, yang kemudian sinyal tersebut dirubah menjadi sinyal analog pada bagian analog.
Pada penelitian tugas akhir ini dibahas tentang pembangkitan sinyal dengan Direct Digital Synthesizer (DDS) untuk aplikasi pada radar FMCW (Frequency Modulated Countinous Wave). Sistem radar FMCW merupakan teknologi radar yang sedang berkembang akhir – akhir ini untuk menghasilkan range frekuensi tertentu dengan energi pengiriman rendah, selain biaya
perancangannya juga rendah. Disamping itu untuk frekuensi band yang digunakan adalah S-band, dengan frekuensi antara 2 GHz sampai 4 GHz. Dengan system DDS, maka diperoleh hasil yang maksimum dengan biaya rendah dan system yang sederhana.
Kata Kunci :
-Abstract
DDS is a method of producing an analog waveform, usually a sine wave, by generating a time – varying signal in digital form and then performing a digital to analog conversion. DDS is used in some modern utilities, like radio receiver, GPS system, handphone, radio telephone, walkie – talkies, CB radio, satelit receiver, clock generator, frequency modulation and other. DDS is frequency synthesizer that used electronic method to get digital signal with changed frequency depend on reference frequency. DDS is a mixer signal that consists of digital devices and analog devices. Digital device is called Numerically Controlled Oscillator (NCO) that consist of phase accumulator, phase truncated and sine lookup table. Analog devices consist of digital to analog converter and filter. NCO is a block to digital computation, that give digital signal if system get clock, than signal is converted to analog signal by analog device.
This research is talking about signal synthesizer that used DDS (Direct Digital Synthesizer) for FMCW (Frequency Modulated Continues Wave) radar application. FMCW radar is a radar technology that now is growing to get high range frequency with low energy and low price. Band frequency that used is S band, it has range frequency 2 GHz until 4 GHz. With DDS system, it is get maximum product with low price and system is simple.
Keywords :
-Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
BAB I : Pendahuluan 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Teknologi komunikasi, merupakan aspek penting bagi kehidupan manusia, yang membuat kerja menjadi semakin mudah, cepat, tepat dan praktis. Tetapi juga menuntut manusia untuk meningkatkan kualitas kemampuannya, agar seimbang dengan perkembangan teknologi komunikasi tersebut. Dalam mengembangkan teknologi komunikasi tersebut prinsip ekonomi menjadi acuan manusia, antara lain manusia ingin mendapatkan hasil yang maksimal dengan biaya minimal. Hal ini berlaku juga pada perkembangan teknologi radar. manusia ingin mendapatkan radar dengan kemampuan maksimal tetapi dengan biaya yang rendah dan mudah dioperasikan.
Pembuatan radar FMCW (Frequency Modulated Continous Wave) adalah salah satu contoh dari pengembangan teknologi radar yang mengacu pada prinsip ekonomi dan prinsip kemudahan operasional. Radar ini merupakan radar penemuan baru yang mempunyai kemampuan akses yang tinggi dengan biaya yang rendah. Pada prinsipnya cara kerja sistem radar FMCW ini, membangkitkan sinyal sinusoidal yang termodulasi FM dari Direct Digital Synthesizer ( DDS ). Frekuensi sinyal output DDS ditentukan oleh beberapa hal, yaitu frekuensi clock sistem, bit accumulator dari DDS dan tuning word.
1.2. Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan tugas akhir ini sebagai berikut : 1. Memahami, Merancang dan menganalis DAC.
2. Memahami dan menganalisa DDS yang digunakan pada sistem radar FMCW.
1.3. Perumusan Masalah
Masalah yang dibahas dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Konsep dasar dan cara kerja dari DDS.
Perancangan dan Simulasi DDS pada Aplikasi Radar FMCW pada S – Band
2. Besarnya tuning word yang dibutuhkan dan besarnya frekuensi output yang ditentukan.
3. Besarnya frekuensi output untuk DDS yang diaplikasikan pada radar FMCW.
4. Karakteristik sinyal FM keluaran DDS untuk radar FMCW.
1.4. Batasan Masalah
Masalah yang dibahas pada tugas akhir ini hanya dibatasi pada :
1. Perancangan hanya untuk DDS dengan frekuensi tidak terlalu tinggi. 2. Perancangan program dilakukan dengan bantuan perangkat lunak simulator
matlab R2007a.
3. Perancangan untuk frekuensi FM terbatas pada kemampuan dapat
perangkat lunak simulator menampilkan grafik agar dapat diamati dengan jelas.
4. Perancangan hanya berupa simulasi dan menampilkan sinyal FM dan sistem kerja radar dijelaskan secara teoritis.
5. Perancangan simulasi mengabaikan factornoisedanjitter.
1.5. Metodologi
Pengerjaan tugas akhir dilakukan dengan mengamati sinyal secara teorotis dan dianalisa dengan bantuan simulasi sederhana dengan perangkat lunak simulator matlab R2007a sesuai dengan diagram blok yang dirancang.
1.6. Hipotesa
Penelitian ini bertujuan untuk membuat simulasi DDS. Hasil simulasi DDS ini dapat di aplikasikan pada beberapa bidang, tetapi dalam penulisan tugas akhir ini aplikasi tersebut hanya dikhususkan untuk radar FMCW. Dalam hal ini, DDS berfungsi sebagai pembangit sinyal FM atau osilator.
1.7. Sistematika Penulisan
BAB I : PENDAHULUAN
BAB I : Pendahuluan 3
Berisi tentang latar belakang, tujuan, manfaat, batasan masalah, perumusan masalah dan hipotesa dari penelitian yang akan dilakukan untuk menyusun tugas akhir ini.
BAB II : DASAR TEORI
Berisi tentang teori yang mendasari penelitian dan penyusunan tugas akhir ini, yaitu teori dasar tentang DDS dan teori tentang sistem radar FMCW.
BAB III : PERANCANGAN SISTEM DAN PEMROGRAMAN
Berisi tentang perancangan program simulasi untuk program Direct Digital Synthesis dan aplikasinya ke dalam radar FMCW.
BAB IV : ANALISA HASIL PENELITIAN
Berisi tentang analisa dari program dan hasil penelitian. BAB V : PENUTUP
Perancangan dan Simulasi DDS pada Aplikasi Radar FMCW pada S – Band
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Pada penelitian tugas akhir ini telah disimulasikan DDS dan mengaplikasikan DDS tersebut ke dalam radar FMCW. Setelah dilakukan penelitian dengan cara membandingkan simulasi model DDS denganscript m-file matlab R2007a dan teori DDS, serta penggunaan DDS pada sistem radar FMCW dan mengamatinya maka dapat diambil kesimpulan bahwa :
1. Setelah dilakukan percobaan dengan nilai bit accumulator sama yaitu 4, tuning word paling maksimal (tuning word = 2bit accumulator-1) pada sistem yaitu 7 dan frekeunsi clock berbeda – beda maka diperoleh data bahwa untuk Fclock = 30 Hz nilai Fout = 13,125 Hz dan untuk Fclock = 60 Hz nilai Fout =
26,25 Hz. Terbukti bahwa frekuensi output DDS selalu kurang dari setengah frekuensi clock sistem yang digunakan (fout fclock/2).
2. Dari percobaan selanjutnya, yaitu dengan frekuensi clock sama dan nilai tuning word berbeda serta bit accumulator dirubah dengan nilai yang berbeda maka diperoleh data bahwa dengan bit accumulator lebih besar pada sistem yang sama, akan didapatkan sinyal dengan ketelitian yang tinggi atau baik. 3. Percobaan selanjutnya yaitu menggunakan nilai frekuensi clock yang sama,
bit accumulator yang sama dan tuning word yang berubah – ubah yaitu frekuensi clock = 30 Hz, bit accumulator = 4, maka untuk tuning word = 2 frekeunsi output = 3,75 Hz, untuk tuning word =5 frekuensi output = 9,375 Hz dan tuning word = 7 frekuensi output = 13,125 Hz. Dari hasil percobaan tersebut maka dapat diambil kesimpulan bahwa pengaturan frekuensi output pada DDS dapat dilakukan dengan merubah nilai tuning word dengan frekuensi clock dan bit accumulator tetap.
4. Sistem DDS dapat digunakan sebagai pembangkit sinyal pada modulator radar FMCW.
5. Sinyal yang dihasilkan oleh DDS pada modulator radar FMCW adalah sinyal sinus termodulasi FM.
BAB V : Penutup 58
5.1. Saran
1. Penelitian ini dapat dilanjutkan dengan mengembangkan aplikasi DDS pada PLL atau dapat juga mengaplikasikan DDS untuk radar FMCW.
2. Penelitian DDS ini dapat dikembangkan dengan mengimplementasikan DDS pada TMS atau DSP card, sehingga DDS dapat digunakan secara real time pada beberapa aplikasi, terutama pada radar FMCW.
59
DAFTAR PUSTAKA
[1] 1999 . “A Technical Tutorial on Digital Signal Synthesis”. Analog Devices. [2] Baracskai, Melinda. Horvart, Richard. Dr. Olah, Ferenc. “CW and FM-CW
Radar Adaptation for Vehicles Technology”.
[3] Crawford,James. “Frequency Synthesizer Design Handbook”. London : Artect House
[4] Gentile, Ken. Brandon, David. Haris, ted. 2003. “Direct Digital Synthesizer Primer”. www.ieee.li/pdf/viewgraphs_dds.pdf [5] http://google.com/pro3.pdf [6] http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_spectrum.pdf [7] http://en.wikipedia.org/wiki/radar.pdf [8] http://www.fas.org/man/dod-101/navy/docs/es310/syllabus.htm
[9] Khrisnan, Sudarsan. 2000. “Modeling and Simulation Analysis of an FMCW Radar for Measuring Snow Thickness”. Thesis : University of Madras.
www.ittc.ku.edu/research/thesis/documents/ sudarsan_krishnan_thesis.pdf [10] Koh. 2001. “FMCW Radar Overview”. Engineer Research and Development
Center : US Army Corps of Enginer.
www.nohrsc.nws.gov/~cline/clp/meetings/boulder_nov01/ presentations/koh_fmcw.ppt
[11] Kurniawan, Usman, Uke. “Modul 05 Transmisi Telekomunikasi”. STT Telkom : Lab Siskom.
www.stttelkom.ac.id/staf/UKU/Handout%20PT1123-DASTEL/Modul%235.Transmisi.ppt
[12] Matlab R2007a. copyright 1984-2007. help. filter.
[13] Murphy, Eva. 2004. “All About Direct Digital Synthesizer”. Analog Dialogue. http://www.analog.com/analogdialogue
[14] Prentiss, Dylan. “Characteristics of Radar”. Department of Geography : University of California.
www.kasim.faizal.googlepages.com/sistemtermalradar050607 kuliah.doc [15] Rev, AA. “Basic Principal of Radar”. Inggris.
www.emersonprocess.com/rosemount/document/tds/3209tds.pdf
Daftar Pustaka 60
[16] RNDr Nebus, Frantisek,PhD. Prof. Ing. Kus, Zdenek, CSc. Doc. Ing. Kurty, Jan, PhD. Ing. Sostronek, Mikulas. “FMCW Sensor Evaluation and Real Signals Analysis”. Military Academy : Dept. of Radioelectronic.
www.urel.feec.vutbr.cz/ra2008/archive/ra2002/pdf/54.pdf
[17] Shrimali, Shashikant, B.E. 2007. “Direct Digital Frequency Synthesizer”. Thesis Master of Science : Texas Tech University.
www.etd.lib.ttu.edu/theses/available/etd-03282007-111418/unrestricted/Shrimali_Shashikant_Thesis.pdf
[18] Winkler, Simon. “High Speed DDS Controlled Radar System for Identification of Surface Acoustic Wave Tags During Translational Motion”. Johanes Kepler Universitat Linz.
www.diploma%20thesis%20short%20description%20Simone%20 Winkler.pdf [19] Wojtkiewijt, Andrzej. Misiurewicz, Jacek. “Two Domensional Signal
Processing in FMCW Radar”. Instytut Podstaw Elektroniki.
www.diploma%20thesis%20short%20description%20Simone%20 Winkler.pdf [20] www.google.com/katalog/itb/tugasakhir [21] www.heja.szif.hu/TAR/TAR-070416-A/tar070416a.pdf [22] www.owlnet.rice.edu/~nava201/presentations/Lecture03.ppt [23] www.te.ugm.ac.id/~warsun/telkom/presentasi/kom_radio/kel% 202/Modulasi%20Analog.ppt [24] www.te.ugm.ac.id/~warsun/telkom/presentasi/kom_radio/kel3/ Telekomunikasi%20Radio.ppt
