TUGAS PERSAMAAN RADAR
OLEH: Nama: SATRIA TEGAR PUTRA BP: 1001053035 Kelompok: 3
PROGRAM STUDI TELEKOMUNIKASI MULTIMEDIA POLITEKNIK NEGERI PADANG 2013
Bab 3 Persamaan Radar 3.1 Pengantar Persamaan Radar
Sebelum informasi tujuan dapat diekstrak dari sebuah sinyal echo, sinyal tersebut harus cukup besar untuk mengatasi pengaruh dari sebuah interference (gangguan). Persamaan radar digunakan untuk memperkirakan daya echo dan daya interference untuk membantu dalam membuat sebuah ketetapan atau apakah kondisi ini tidak pernah dijumpai. Berikut adalah penggunaan persamaan radar:
Membantu dalam membuat sebuah sistem radar untuk memenuhi spesifikasi deteksi bidang oleh pengguna.
Menentukan hubungan antara daya sinyal terima, radar dan parameter tujuan.
Menggambarkan daya terima dari sumber gangguan, termasuk noise panas, kekacauan, macet, dan EMI
Menyediakan
cara
for
menentukan
rasio
signal-to-interference,
dan
menentukan rentang maksimum pada sasaran yang mana saja yang memberikan RCS akan menghasilkan rasio signal-to-interference yang lebih spesifik. Beberapa akibat parameter sinyal dan gangguan daya terimaoleh sistem radar:
Pengoperasian parameter sebuah radar, termasuk daya transmisi, energi transmisi,
bentuk
gelombang
transmisi,
gain
antena
dan
apertur
efektif,performa penerima noise, sistem radar loss, dan signal-to-interference minimum untuk dideteksi.
Parameter tujuan, termasuk radar cross-section (RCS), ketidaktetapan RCS,dan rentang sasaran.
Parameter media perambatan, termasuk penyerapan energi RF oleh gas dan penyebaran energi RF oleh partikel dalam sebuah media.
Pada Ch1 sudah ditunjukan bagaimana sinyal berjalan selama proses transmisi, merambat lurus, pemantulan, perambatan kemudian kembali menyebar, dan penangkapan. Itu sudah diduskusikan pada persamaan 1-22, bentuk dari persamaan radar. Persamaan itu, bagaimanapun, sudah menjadi
kondisi yang spesial. Bagian ini mengembangkan dan
menyamaratakan, mengisi bagian yang hilang, dan akhirnya pada bidang persamaan radar digunakan untuk membedakan radar dan keadaan. Masih banyak lagi bentuk persamaan radar dibandingkan yang ada di sini, meskipun bagian ini tremasuk yang paling umum dan berguna. Setelah mempelajari materi ini, satu yang harus dapat diperoleh adalah hubungan dengan kondisi lain yang tepat. Catatan, meskipun itu memungkinkan untuk menentukan
penghitungan
rasio
signal-to-interference dan rentang deteksi dengan ketelitian yang baik, beberapa angka penyelesaiaan signifikan. Banyak yang tidak pasti didalam sistem sis tem yang sudah ada , sasaran, parameter perambatan, jika tidak bekerja, dapat menyebabkan jawaban menjadi tidak pasti dengan 10%, 20%, atau lebih. Persamaan radar ini bagus, meskipun untuk menunjukan bagaimana mengubah parameter atau pembuatan pembuata n efek performa sistem. Sebagai contoh, jika sebuah tar get dideteksi didalam noise pada rentang 50 mi, mengurangi RCS target oleh sebuah unsur dari 10 hanya akan mengurangirentang deteksi dengan sebuah unsur 10 1/4 ke 28 mi. Bagaimanapun jika sebuah interference adalah kekacauan laut dan target sebenarnya dideteksi ke 20 mi, mengurangi RCS 1/10 dari nilai penurunan rentang deteksi didalam kekacauan yang sama dengan 10 1, ke 2 mi. 3.2 Ringkasan Persamaan Radar.
Memperkirakan performa radar menggunakan persamaan radar termasuk pilihan pertama sebuah persamaan yang tepat. Beberapa bentuk persamaan yang dihasilkan dari banyak perbedaan tipe target/interference yang dibuat, bentuk lain yang dihasilkan karena beda penulis, beda penggunaan parameter dan beda cara penulisannya. Inilah alasan meletakan ringkasan di awal pelajaran. Bentuk yang paling familiar dari persamaan radar adalah untuk tempat interferen sasaran dengan membangkitkan noise panas pada penerima radar. Bentuk ini telah didiskusikan pada Ch.1. Persamaan 1-22,1-26, dan 1-27 yang telah dikombinasikan di sini sebagai persamaan 3-1: S/N =
PT G2 λ 2 σ (4π)3 R 4 LS LA K T0 B F
PT = daya transmisi maksimum (Watts)
G = gain antenna σ = Target RCS (m 2) λ = panjang gelombang (m) R = rentang jarak dari radar ke target (m) LS = loss sistem LA = loss perambatan garis edar K = konstanta Boltzmann’s (1.38 x 10 -23 j/°K) T0 = 290° K B = bandwidth (Hertz) F = unsur sistem noise Rasio signal-to-noise sebanding dengan daya pengiriman, sebanding dengan RCS target, dan berbanding terbalik dengan daya keempat dari rentang, seperti yang sedang ditunjukan. Bagaimanapun persamaan 3-1 benar hanya jika target adalah point target dan jika interference berdiri sendiri pada range seperti noise yang dihasilkan didalam bersama dengan radar. Sebuah unsur untuk no-point target dan bentuk lain dari interference berbeda. Point target adalah yang mana secara total terkandung didalamnya resolusi cell radar (gambar 3.1). Banyak radar gelombang mikro membaca target (sasaran) sebagai point (tempat). Kecuali termasuk radar pemetaan tanah resolusi tinggi, radar diagnosis (yang mana target peta untuk menentukan penyebaran), dan radar laser. Radar ini biasanya membaca target sebagai area target, yang mana lebih besar daripada resolusi cel dan mengenai area terbatas yang disinari.
Gambar 3.1 Tambahan, rentang deteksi dari beberapa radar, termasuk radar militer digunakan didalam lingkungan lingkungan musuh, jarang dibatasi oleh dengan menghasilkan noise noise didalamnya. Dalam hal ini, kekacauan dan ECM biasanya terbatas. Untuk yang lainnya seperti radar air traffic control, pada akhirnya mungkin bisa terbatas atau tidak oleh noise, tergantung mengenai rentang target, pada jarak dekat, kekacauan terbatas pada jarak yang jauh, yang merupakan noise. Tabel 3-1 meringkaskan akibat dari berbagai macam sistem dan parameter target pada rasio signal-to-interference dan rentang deteksi. Ini menunjukan seberapa banyak parameter ini berakibat pada performa sistem dan melayani sebagiai basis untukmengikuti diskusi.
Catatan dan defenisi untuk tabel 3-1: masing-masing situasi pada tabel 31menggambarkan penuh dalam memberikan bagian pada kolom terakhir tabel.
Aturan jarak adalah hubungan antara rentang target dan rasio signal-tointerference. Sebagai contoh, untuk sebuah point target didalam noise (R -4),
penggandaan jarak dikarenakan S/N turun ke 1/16(2 -4) dari nilai yang sebenarnya.
Tabel tersebut menyimpulkan sebuah antena tunggal (single). Jika dua antena digunakan mengganti G dengan G TGR (GT adalah gain antena pengirim, GR gain antena penerima).
A. Didalam noise dihasilkan penerima radar. Nilai ini berdiri sendiri dari rentang target. B. Sebuah area sudut sempit target adalah satu-satunya yang lebih luas daripada resolusi cell radar dan yang telah ditunjukan dari sudut sempit yang disentuh (gambar 3-2). RCS ini berdiri sendiri di area dalam resolusi cell. Sebuah contoh didepan pesawat terbang yang sedang terbang rendah terdapat laut
Gambar 3.2 Defenisi area sudut sempit
Gambar 3.3 Defenisi area sudut luas C. Sebuah area sudut luas target (gambar 3.3) adalah satu-satunya yang lebih luas dibandingkan resolusi cell (RCS berfungsi di daerah yang disinari), seperti yang telah ditunjukan pada dasarnya target tegak lurus terhadap bidangnya.Seperti yang telah t elah ditunjukan oleh radar tempat yang tegak lurus (dengan radar pengukur ketinggian) adalah area sudut luas target. D. Volume target lebih besar dibandingkan resolusi cell radar. Ini berbeda dari target area yang memiliki 3 dimensi dan RCS ini berdiri sendiri dengan
volume dariresolusi cell yang berisi target (gambar 3.4). Yang berhubungan dengan volume target adalah cuaca dan chaff (bentuk dari ECM).
Gambar 3.4 Defenisi volume target E. Kekacauan area tdak dicari gangguan sinyalnya dari sebuah target area.Hal yang paling berhubungan dengan kekacauan area ini datang dari tanah dan laut. Jika ditunjukan dari sudut sempit, ini merupakan kekacauan area sudut sempit (gambar 3.2). F. Kekacauan area sudut luas berasal dari sumber yang sama pada kekacauan area sudut sempit (tanah dan laut), tetapi yang ditunjukan berasal dari sudut luas (gambar 3.3). G. Kekacauan volume adalah sesuatu yang tidak dicari gangguan sinyalnya dari volume target yang menyerupai seperti hujan dan salju (gambar 3.4). H. Self-protection jamming (SPJ) adalah gangguan sinyal yang sengaja dipancarkan oleh pembawa radar yang mencoba untuk mendeteksi (gambar 3.5). Ini biasanya diketahui sebagi self-screening jamming. I.
Stand of jamminh (SOJ gambar 3.6) adalah gangguan sinyal yang sengaja dipancarkan oleh pembawa lain yang lebih dari satu radar yang mencoba mendeteksi. Pembawa jamming ini biasanya dijauhkan dari luar jarak pertempuran dari anti-radiation missiles musuh (ARMs).
J. Penambahan adalah sebuah metode untuk menghasilkan kembali radar dari radar yang disinari sinyal sendiri. Ini memiliki beberapa fungsi, termasuk membuat target lebih terlihat luas dibandingkan yang sebenarnya (sebagai conto:target
pesawat tanpa awak yang kecil dapat mensimulasikan
pengeboman musuh), dan SPJ. Gambar 3.7 melihatkan penambahan yang sederhana.
Jika
ini
digunakan
untuk
meningkatkan
sedikit
RCS
target,pembatas
penghalang
menghilang.
Untuk
jamming,
pembatas
penghalang mungkin mengandung me ngandung rangkaian delay (untuk ( untuk tipuan jarak) atau pergeseran frekuensi (tipuan Doppler)
Gambar 3.5 SPJ
Gambar 3.6 SOJ
Gambar 3.7 Penambahan (Augmentasi) 3.3 Point Target Pada Noise
Pengembangan dari dasar persamaan radar untuk point target pada noise sudah dimulai pada bagian: 1-4, dan penyelesaiannya pada persamaan 1-22, diulang lagi di sini sebagaipersamaan 3-2 PR = PT Gσ AE (4π)2 R 4rence
(watt)
(3-2)
Persamaan 3-2 memberikan daya sinyal terima dari target. Jika daya terima dari sumber gangguan diketahui, rasio signal-to-interference (biasanya rasio daya) ditemukan oleh pembagiandaya sinyal dengan daya gangguan gangguan (interference). S/I = PR = PT Gσ AE PI
(3-3)
(4π)2 R 4 PI
S/I = rasio signal-to-interference PI = level daya interference pada tempat yang sama didalam system daya Terima yang diambil Persamaan 3-3 terlihat sederhana saat menentukan rasio penerimaan signal-tointerference dari parameter radar, parameter target, dan jarak. Ini digunakan untuk benturan tunggal pada target. Terkadang ini berguna pada pemikiran kita untuk menampilkan kembali versi persamaan radar ini kedalam bentuk yang sedikit berbeda, dengan menekankan pada pengembangan ini. S/I = PTG
1
σ
1
4π R 2
AE
4π R 2
1
(3-4)
P1
Radar ERP P/A dari radar pada target ERP target P/A daya target pada radar daya dari tangkapan target oleh radar rasio signal-to-interference Pada persamaan 3-4, radar dengan antenna tunggal diibaratkan dengan dua perbedaan tetapi dengan parameter yang terkait, gain dan celah yang efektif.Itu merupakan fungsi langsung yang lainnya, sebagaimana yang telah ditunjukan pada persamaan 2-68. Diselesaikan untuk celah efektif, persamaan ini: AE = λ 2 G (m2) 4π
(3-5)
AE = celah efektif antenna pada arah tertentu (m2) λ = panjang gelombang (m) G = Gain antenna pada arah yang yang sama sebagai AE Subtitusi persamaan 3-5 sampai persamaan 3-4 memberikan bentuk persamaan radar yang biasa menggunakan parameter antenna. S/I = PT G2 λ 2 σ
(3-6)
(4π)3 R 4 PI Persamaan 3-6 merupakan loss persamaan radar untuk satu benturan (pulsa) Loss: 3 jenis loss yang sudah ada pada radar: loss pada sistemnya sendiri, loss pada media
perambatan, dan loss dikarenakan cara c ara perkalian sinyal. Jika J ika mempertimbangkan persamaan loss, persamaan radar menjadi: PR =
PT G2 λ 2 σ
(watt)
(3-7)
(4π)3 R 4 LS LA LGP S/I =
PT G2 λ 2 σ
(3-8)
(4π)3 R 4 PI LS LA LGP LS = loss system (>1) LA = loss media perambatan (>1) LGP = loss bidang tanah (bentuk ini dapat menjadi lebih rendah dibandingkan satuan, daya peningkatan sinyal). Kelipatan benturan: Jika pada proses yang terjadi lebih dari satu benturan, rasio signal-to-
interference dapat ditingkatkan. Fungsi ini adalah pemprosessan sinyal. Dalam hal ini, pemprosesan gain dipilih untuk persamaan radar. Bentuk signal-to-interference persamaan radar menjadi: S/I =
PT G2 λ 2 σ GP (4π)3 PI LS LA LGP
GP = pemprosesan gain
(3-9)
Pada keadaan yang khusus dimana daya gangguan menghasilkan noise didalam, pemprosesan gain merupakan sebuah fungsi angka dari proses benturan yang bersamaan. Daya noise yang dihasilkan didalam radar, meskipun diambil sebagai sumber input antenna, P Ni = K T0 B F
(3-10)
P Ni = daya noise, diambil sebagi input antenna K = konstanta Boltzmann’s (1.38 x 10-3 j/°K) T0 = 290 °K Rasio signal-to-noise untuk benturan yang berlipat yang diproses bersama adalah: PT G2 λ 2 σ GP
S/N =
(3-11)
(4π)3 R 4 K T0 B F LS LA LGP Pemprosesan gain untuk gangguan noise ditunjukan dibawah: GP(N) = NL
(3-12)
Li GP(N) = proses gain to-noise NL
= nomor proses benturan bersamaan seperti yang terlihat
Li
= loss integrasi
Tampilan
energi
dan
daya
rata-rata :
Ini
mengandung
dan
berguna
untuk
mempertimbangkan hubungan antara lebar pulksa dan bandwidth untuk gerbang bentuk gelombang CW. Pengulangan disini menunjukan lebar pulsa dan bandwidth timbal balik dari yang lain: B = 1/τ 1/τ
(3-13)
τ = gerbang lebar pulsa CW (detik) B = bandwidth yang sesuai (Hertz) Substitusi persamaan 3-12, 3-13 sampai 3-11 dan proses menjarakan kembali merupakan bentuk paling berguna.
PT τ NL G2 λ 2 σ
S/N =
(3-14)
(4π)3 R 4 K T0 F LS LA LGP Li Tiga unsure pertama merupakan numerator dari tampilan energy. Ini akan ditampilkan di dalam signal-to-noise atau rasio signal-to-noise jamming yang langsung seimbang untuk menampilkan energy, digunakan pada penurunan dari bentuk gelombang. Ini dimaksudkan untuk S/N yang berdiri sendiri dari daya maksimum selama energy yang cukup diproduksi, dengan kata lain lebar pulsa dapat ditukarkan untuk daya maksimum. WL G2 λ 2 σ
S/N =
(3-15)
(4π)3 R 4 K T0 F LS LA LGP Li Persamaan 3-15 dapat dirubah menggunakan penghubungan, jadi peranan daya rata-rata adalah penerangan. S/N =
PAVG TD G2 λ 2 σ
(3-16)
(4π)3 R 4 K T0 F LS LA LGP Li PAVG = daya rat-rata (equivalent CW) TD
= tempat atau waktu yang terlihat
Menggunakan energy yang nampak dari rasio signal-to-noise adalah satu dari tiga kunci dari kemungkinan terendah yang ditangkap radar, konsep untuk mengikuti radar yang digunakan tanpa peringatan kehadiran musuh dari radar. LPI berdasarkan fakta target yang bergema dideteksi sudah sempurna dengan pancaran energi dan sudah ditangkap dengan daya maksimal. Tiga factor utama LPI adala:
Daya puncak minimum, bentuk gelombang dengan energy yang besar
Bentuk gelombang pencahayaan, dengan deteksi kolerasi berdasarkan pada kode pencahayaan. Jika sisi lain tidak diketahui kode, radar memiliki keuntungan yang lebih besar memproses gain daripada penghalang.
Menjaga transmitter saat tidak aktif kecuali ketika benar-benar diperlukan, menggunakan yang biasa disebut EMCON.
Radar monostatic dengan antenna terpisah : Untuk menemukan persamaan radar pada
radar monostatic yang memiliki pengirim terpisah dan antenna penerima, subsitusi sederhana menghasilkan gain antenna pengirim dan penerima untuk persegi pada gain antenna segitiga.
Mengganti R 2 dengan GT GR
(3-17)
GT = gain antenna pengirim GR = gain antenna penerima Rasio signal-to-noise untuk benturan berkali-kali maka menjadi: PT GT GR λ 2 σ GP
S/N =
(3-18)
(4π)3 R 4 K T0 B F LS LA LGP Perkiraan deteksi jarak : Salah satu yang utama dari persamaan radar adalah menentukan
jarak maksimum terutama target yang dideteksi. Untuk melengkapi ini,bentuk yang tepat dari persamaan radar adalah penyelesaian sederhana dari jarak. Suatu saat jika ini selesai, jarak maksimum ditemukan dimana rasio signal-to-interference minimum saat dideteksi. Jarak maksimum saat target dapat dideteksi menjadi: 4 R max max =
PT G2 λ 2 σ GP (4π)3 PI LS LA LGP S/Imin
R max max = jarak deteksi maksimum S/Imin = S/I minimum untuk deteksi Contoh signal-to-noise : Rasio signal-to-noise yang ditunjukan pada gambar, nomor dalam
tanda kurung merupakan tegangan rms sinyal dari tegangan rms noise dan akar kuadrat dari S/N (hingga 16 db), ini akan menjadi sulit untuk dapat menempatkan deteksi threshold (garis threshold, pada gambar) yang dapat menjadi gangguan sinyal tanpa gangguan puncak noise.demikianlah hasil alarm yang salah. Puncak sinyal dan noise terlihat sama kecuali untuk amplitude. Amplitudo sinyal, setelah pemprosesan sinyal, adalah sebuah mekanisme yang mana dapat dipisahkan dari gangguan atau interference.
Gambar 3-8 Contoh Sinyal ditambah Noise Gain udara/bentuk loss: Faktor persamaan radar dapat dipisahkan yang melambangkan
semua parameter system yang sulit dinyatakan dalam decibel, disebut gain udara atau loss udara, tergantung cuaca dalam penghitungan atau pecahan.