RADAR
1. Pengertian
Suatu
alat yang bekerja pada gelombang elektromagnetik (RF energy) yang dipancarkan
ke udara bebas dan akan kembali sebagai “echo signal” jika membentur suatu
target. Radar adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi atau menentukan suatu
lokasi target di udara maupun daratan, pemetaan cuaca (mapping weather) berupa
awan atau badai dan pemetaan daratan (ground mapping). Selain untuk menampilkan
target, radar juga dapat menentukan :
a. Bearing (sudut
target)
b. Distance (jarak
target)
c. Elevation (sudut
ketinggian target)
d. Speed (kecepatan
target)
e. Relative size
2. Fungsi
utama dari radar dalam aplikasinya digunakan untuk :
a. Pendeteksi Cuaca (Weather Detection)
Gambar 1. Display Radar
Adalah
untuk mendeteksi dan menghindari dari cuaca yang dapat merusak pesawat. Display
akan menampilkan informasi cuaca dengan warna yang membedakan
tingkat kepekatan / ketebalan awan, deras tidaknya hujan, badai dan area dari
hampa udara serta kondisi daerah yang berupa es. Dengan jarak sampai 250 NM.
Dengan menentukan daerah yang aman untuk dilalui sehingga penerbangan akan
terhindar dari bahaya akibat cuaca yang buruk tanpa mengurangi kecepatan
dari pesawat itu sendiri.
b. Pemetaan darat (Ground Mapping)
System
ini dapat mendeteksi tampilan daratan berupa : garis pantai, danau, sungai,
perkotaan dengan populasi diatas 20.000 dan juga perumahan – perumahan seperti
perumahan di pengkalan militer dengan jarak minimum 20 NM.
Gambar 2. Ground Mapping
c. Pencarian udara ke udara ( Air to Air Search)
Sistem ini dapat mendeteksi pesawat C -130 atau pesawat
berbadan lebar dengan jarak antar 0.5 sampai 25 NM.
d. Lokasi pemancar beacon (Beacon Mode)
Posisi, jarak dan code yang dipancarkan
beacon akan dapat di tampilkan pada display radar. Yang berfungsi untuk
mendeteksi dan menentukan posisi suatu pemancar.
3. Dasar
Radar
Prinsip
dasar suatu radar sama dengan seseorang yang berteriak di tepi jurang, suara
yang di keluarkan akan kembali setelah beberapa saat kemudian.
Gelombangombang radio akan memantul jika membentur suatu target berupa :
pesawat, kapal, kendaraan, awan atau badai, dan daratan. Pada dasarnya system
radar akan memancarkan (transmit) dan menerima signal pantul
berupa RF energy yang dilakukan oleh radar antenna, diproses
oleh bagian penerima (receiver) dan informasi tadi akan
ditampilkan pada radar display (indicator). Saat system radar
memancarkan RF energy, saat itu pula radar akan menghitung waktu
yang ditempuh oleh setiap pulsa yang kembali. Dengan menggunakan waktu dan
kecepatan yang ditempuh oleh setiap pulsa, jarak dari target dapat diketahui.
Dengan radar, cuaca yang gelombangap dan kurang baik sekalipun akan memberikan rasa
aman dan navigasi yang akurat.
4. Macam-macam
bentuk pancaran pada radar
a. Pulse radar
Memancarkan gelombangombang radio dengan waktu yang
singkat dan menerima signal pantul di antara pancaran satu dengan yang lain.
b. CW (Continouse Wave) radar
Memancarkan dan menerima secara terus menerus. Di
aplikasikan dalam radar altimeter yang mana memiliki 2 antena yang
berlainan, satu untuk memancar dan yang lainnya untuk menerima, keduanya
diarahkan pada posisi yang sama untuk menghindari kerusakan pada alat penerima,
digunakan untuk menentukan ketinggian pesawat terhadap daratan pada saat
terbang
c. Efek Doppler
Target yang mendekat akan memantulkan signal lebih
kuat dibandingkan dengan yang menjauh,
sehingga konsep ini digunakan untuk mengetahui target mendekat atau menjauh.
5. Karakteristik
Radar Udara
a. Umum
1) Bekerja pada frekuensi X – Band (8.2 GHz – 12.4 GHz).
2) Mendeteksi target berupa : cuaca (weather
detection), pemetaan daratan (ground mapping), pencarian
udara ke udara (air to air search), dan lokasi pemancar beacon.
3) Komponen Utama Terdiri dari :
Ø Transceiver
Ø Indicator (Display)
Ø Antenna
Ø Control
b. Radar Udara 1 F Series terdiri dari
::
1) RT –
1F :
Fokker 28, Boeing 737-200
2) RT – 1FB :
C-130 Hercules
3) RT – 1FB(M) : C-130 Hercules,
Boeing 737-200, CN-235
6. Komponen
– komponen Radar Udara
a. Transceiver
Transmitter
merupakan bagian utama yang berfungsi sebagai penghasil RF energy
yang dihasilkan dari output modulator yang berupa
tegangan -13 KV DC yang selanjutnya akan di
modulasikan di bagian magnetron, pada bagian ini output tadi secara
ber-oscillator merubah power DC menjadi RF energy.
Energy ini akan diradiasikan ke udara melalui duplexer dan antenna menggunakan
media aveguide. output yang dihasilkan berupa Frekwensi
sebesar 9375 MHz ±5MHz dengan power sebesar 65 KW. Sedangkan Receiver merupakan
bagian yang memproses echo signal yang diterima sebelum
ditampilkan di indikator.
1) Karakteristik dari Transmitter – Receiver :
a) Power requirement : 115 VAC ± 10% 400 Hz ± 5% 600 VA
b) Transmitter
Ø Carrier frekuensi : 9375 ± 5
MHz
Ø Peak power : 65 KW
Ø O/P pulse amplitude : 13 KV,12 amp
Ø O/P pulse width : 5 µsec
(WX), 0.5 µsec(MAP),2.35µsec(BCN)
Ø PRF(pulse repetition frequency) :200
Hz long pulse, 800 Hz short pulse
c) Receiver
Ø RF frekuensi : 9375 MHz
Ø MDS(minimum discernible signal) : 102 dBm WX, 99 dBm MAP, 88 dBm BCN
Ø STC(sensitivity
time control) :
80 NM nom
2) Bagian – bagian Transmitter:
Gambar 3. Transmitter Block Diagram
a). Modulator :
Menghasilkan pulse – 13 KV, sedangkan yang positinya akan di kirim ke indicator
trigger sebagai synchronizer.
b). Magnetron : Memodulasikan -13 KVDC untuk
merubah tegangan DC menjadi RF Energy dengan output
frequensi 9375 MHz.
c). Mixer Duplexer : Sebagai switch, TR
/ ATR switch, antara memancar dan menerima RF energy. Dimana
pada saat TX RF energy akan langsung ke antenna dan
menutup jalur ke receiver, begitupun sebaliknya.
d). Waveguide : Sebagai media
penghantar RF energy dari TX ke antenna.
3) Bagian - bagian Receiver :
Gambar 4.Receiver Block Diagram
a). Duplexer
b). RF limiter : untuk membatasi
atau sebagai filter frequensi yang akan di proses.
c). Pre Amp : sebagai penguat awal.
d). Mixer : untuk mencampur frequensi
TX dengan frequensi local oscillator untuk
mendapatkan intermediater frequensi (IF).
e). Intermediate Frekwensi (43 MHz)
f). Video logic and
detector
g). Indicator video driver
b. Antenna
Antenna
terdiri dari feedhorn (radiator) yang berfungsi untuk
meradiasikan RF energy ke Reflektor yang berbentuk parabolik, dan sebagian
radar yang lebih modern menggunakan tipe antenna Plannar Array. Dan
dari reflektor atauplannar array RF energy akan dipancarkan
keudara bebas, jika energy tersebut membentur target akan kembali sebagai echo
signal yang akan di terima pula oleh antenna. Sehinga fungsi antenna selain
mengarahkan RF energy juga sebagai penerima echo signal
sebelum di proses di bagian receiver. Umumnya antenna
terpasang di bagian depan pesawat dengan bentuk aerodinamis yang kita sebut
dengan “radome”.
1) Karakteristik Antenna :
a) Operating frekuensi : 9375 MHz, Beacon 9310
MHz
b) Reflector :
30 Inches
c) Antenna gain (peak of beam) : Pencil beam 33dB
Mapping beam 30 dB
d) Tilt limit : Manual
remote ± 14º
e) Roll limit :
± 43º, with stab. Rate : 60º sec
f) Pitch limit :
± 25º, with stab. Rate : 30º sec
2.Bagian - bagian Antenna
a) Azimuth drive (scan drive) :
untuk menggerakan antenna ke kiri dan ke kanan.
b) Roll
drive : untuk menggerakan putaran antenna, roll drive mendapat
input dari vertical gyro.
c) Antenna Reflector :
untuk memantulkan RF energy baik pada saat memancar ataupun
menerima echo signal.
d) Feed horn : alat
untuk mengelombanguarkan RF energy yang akan di pantulkan pada reflector.
e) Spoiler : untuk merubah bentuk
pancaran dari PENCIL BEAM ke FAN BEAM.
f) Tilt drive :
untuk mengarahkan reflector ke atas dan ke bawah, secara manual dengan merubah
selector pada control panel.
g) Pedestal : Sebagai
dudukan antenna pada mounting antenna di pesawat.
c. Indicator
Bagian
ini berfungsi untuk menampilkan informasi target yang telah di
proses sebelumnya di bagian receiver. Indikator
akan menampilkan Video return (informasi target), Heading
marker, Range marks, Alphanumeric.
1) Karakteristik Indicaktor
(Display) :
a) Power input requirement : 115 VAC, 400 Hz, 0.5 amp
b) Type of display : X –Y Scan
c) Azimuth display area : ± 90º to each side of
aircraft
d) Scan rate : 65 Hz
2) Bagian - bagian Indicator (Display):
a) MPU board
b) High voltage
c) Scan converter
d) DVIP board
e) CRT
f) low voltage
g) sweep board
3). Warna untuk membedakan cuaca pada radar
a). Red (merah)
Menunjukan tingkat
kepekatan / ketebalan yang kuat pada awan dan hujan atau daratan dengan tingkat
pantulan yang sangat kuat.
b). Yellow (kuning)
Menunjukan tingkat
kepekatan / ketebalan sedang pada awan dan hujan atau daratan dengan tingkat
pantulan yang sedang.
c). Green (hijau)
Menunjukan tingkat
kepekatan / ketebalan yang rendah pada awan dan hujan pada radar cuaca serta
signal beacon akan ditampilkan warna hijau, sedangkan pada pemetaan range
marks, azimuth line dan alphanumeric akan ditampilkan warna hijau.
d). Blue (biru)
Untuk menunjukan level
dan pantulan yang rendah pada pemetaan (Mapping). Pada radar cuaca atau beacon,
range marks, azimuth line dan alphanumeric akan ditampilkan warna biru.
e). Control Panel
Control merupakan bagian
dari sistem radar yang berfungsi untuk mengontrol seluruh operasi dari sistem
radar, sistem ini juga menyajikan instruksi ke bagian transceiver dan indikator
untuk menampilkan informasi. Control radar juga berfungsi untuk menggerakan
antenna di antaranya : Radiation Pattern (Bentuk dan Arah
Pancaran), Tilt Angelombang, Scan Mode.
Gambar 5. Control Unit
1) Functioning
selector
a) OFF : system off.
b) STBY : warning power 3minutes.
c) TEST : after 3 min test pattern is displayed
blower operates and TX radiates into dummy load.
d) WX : system on antenna radiates
pencil beam
of
rainfall.
e) MAP : system on antenna radiates
pencil or fan beam Depending on pencil or fan switch.
f) BCN : interrogating and receiver the
selected beacon.
1) Gain : manual of
adjustment receiving gain.
2) Ant tilt : manual of
adjustment of antenna reflector.
3) Pencil / Fan : two position switch for
either pencil beam or fan beam.
4) Ant and RT lamps : indicate antenna or RT fault.
7. Dasar – dasar
Pengoperasian Radar
a. Transmitting
(Pancaran)
Waveform akan memberikan trigger seluruh
system radar yang berfungsi sebagai timer, modulator yang akan
menghasilkan pulsa -13 KV yang akan dirubah menjadi RF energy pada bagian
magnetron dengan cara beroscilllasi, energy tadi melalui duplexer yang
merupakan bagian untuk memisahkan antara pancaran (transmit) dan penerimaan
(receive), akan di kirim keantenna melalui feedhorn yang selanjutnya
direfleksikan untuk di arahkan keudara bebas, antenna juga berfungsi
mengarahkan dan membentuk pancaran energy sesuai dengan kebutuhan.
b. Receiving
(Penerimaan)
Saat target terdeteksi, sebagian kecil echo
signal akan diterima oleh antenna. Reflektor akan memfokuskan signal tersebut
kearah feedhorn, dan akan dilanjutkan ke receiver melalui waveguide dan
duplexer. Receiver akan menguatkan signal tersebut dan mencampur dengan
frekwensi local oscillator di mixer untuk mendapatkan indikasi kecepatan,
setelah itu frekwensi akan dipisahkan antara noise dan target sehingga akan
terdeteksi informasi apa yang ada di dalam pulsa tersebut. Tingkat ketebalan
target akan terdeteksi sesuai dengan kekuatan signal yang kembali (echo
return),tetapi itu tergantung dari jenis target yang tertangkap dan memantulkan
RF energy.
c. Menentukan
Jarak
Radar dapat mengukur jarak, ini memungkinkan
karena dengan pancaran signal yang secara lurus ke udara bebas sehingga dengan
velocity yang tetap ukuran jarak akan didapatkan.Tipe pulsa pada sistem radar
dapat menentukan jarak dengan mengukur waktu saat pulsa tersebut dipancarkan
dan kembali, yaitu saat pancaran tersebut membutuhkan waktu sekitar 12,36 µS (2
× 6,18) µS/Nm antara waktu pancaran dari antenna dan kembali keantenna dari
target, pada radar terminology waktu yang dibutuhkan RF energy untuk
memancar 1 Nm dan kembali (12,36 µS) disebut “Radar mile”. Jarak nautical mile
setiap terget didapat dengan mengukur elapse time/waktu tempuh(in µS) dalam
satu pancaran dibagi dengan 12,36 µS.
Receiver saat transmit harus posisi off untuk menghindari overload ,
sehingga jarak minimum dapat di tentukan oleh lebar pulsa saat transmit ( Pulse
Width) ditambah dengan rangkaian pengaman pada receiver, sedangkan jarak
maksimum tergantung pada : Power transmitter (kekuatan pancaran), Receiver
sensitivity (kepekaan penangkapan), Pulse repetition rate (PRF). Kekuatan
pancaran menentukan maksimum jarak yang dapat dicapai oleh pulsa terhadap
target dan echo signal yang dapat digunakan/diproses. Sedangkan kepekaan
peneriman menetukan signal yang dapat diterima oleh receiver untuk dapat
diproses atau terdeteksi.sedangkan PRF menetukan kemampuan setiap radar dalam
pancaran pulsa sesuai yang dikehendaki, itu ditentukan dengan kebutuhan radar
yang kita inginkan.
d. Menentukan
Azimuth (Bearing) Dan Elevation
Proses penentuan azimuth dan elevasi suatu
target merupakan tugas antenna, dengan cara berputar atau secara scan dengan
menggunakan servo motor yang ada pada antenna yang akan disinkronkan dengan
pergerakan pada indikator sehingga target yang tertangkap radar akan
ditampilkan sesuai dengan sudut yang diterima oleh radar, azimuth ditentukan
oleh arah antenna terhadap target dan juga dapat menetukan sudut elevasi suatu
target. Sedangkan untuk keakuratan tangkapan target disesuaikan dengan bentuk
lebar beam pancaran, sehingga target yang didapat akan lebih akurat. Begitupun
dengan menetukan kecepatan suatu target radar dibekali dengan bagaimana cara
sistem penerima (receiver) mengolah pulsa yang dipancarkan dikombinasikan
dengan pulsa frekwensi yang diterima ini akan menentukan kecepatan suatu
target, ini merupakan tipe radar doppler yang memang diperuntukan target
bergerak.
8. Faktor – faktor
yang Mempengaruhi Sistem Radar
Radar di design sejak era
1930s dengan kemampuan yang berbeda-beda disesuaikan dengan fungsi
radar itu sendiri, sehingga kemampuan radar tersebut bergantung dari
faktor-faktor sebagai berikut :
a. Frequency (
Frekwensi )
Frekwensi sangat di
pengaruhi oleh tipe radar yang di gunakan, sehingga ada beberapa faktor yaitu :
Ø Weight/power
Ø Attenuation (hambatan)
Ø Beamwidth (
bentuk pancaran )
b. Weight/power
(berat/kekuatan)
Frekwensi sangat berhubungan dengan panjang
gelombangombang, makin tinggi frekwensi semakin pendek panjang gelombangombang.
Panjang gelombangombang pada sistem radar akan sangat berpengaruh untuk berat
jenis komponen radar itu sendiri, karena dengan menggunakan panjang
gelombangombang yang rendah komponen yang dibutuhkan akan sangat besar dan
berat, yang biasanya diperuntukan radar darat tetapi tidak demikian dengan
radar udara, kebalikannya radar udara membutuhkan panjang gelombangombang yang
tinggi sehingga akaan didapat komponen yang lebih ringan dan kecil. Begitu pula
dengan power yang dikeluarkan ditentukan oleh bentuk dari komponennya (makin
besar komponen makin besar pula power yang dipancarkan), dengan demikian power
yang dipancarkan radar udara akan lebih kecil dibandingkan power yang
dipancarkan oleh radar darat.
c. Attenuation
(hambatan)
Gelombangombang radio yang dipancarkan ke
atmosfir akan sedikit banyak berkurang dengan penyerapan atau gangguan cuaca.
Penyerapan umumnya oleh oxsigen dan air, sedangkan gangguan terutama oleh
hujan.Dengan pnacaran diatas 10 GHz sangat berpengaruh dalam kemampuan suatu
radar, sehingga kenapa radar tidak mampu untuk menghilangkan antara gangguan
cuaca dan target yang tidak diinginkan.
d. Beamwidth
(bentuk pancaran)
Bentuk pancaran secara langsung menentukan
perbandingan antara panjang gelombangombang dan lebar gelombangombang oleh
antenna. Frekwensi lebih berhubungan dengan panjang gelombangombang, sedangkan
lebar gelombangombang dipengaruhi oleh perbandingan antara frekwensi dan lebar
dari antenna. Itu suatu contoh untuk mendapatkan lebar gelombangombang, panjang
gelombangombang dan ukuran suatu antenna. Frekwensi yang rendah akan membutuhkan
ukuran antenna yang besar untuk membentuk pancaran yang kecil, berbeda dengan
radar yang menggunakan frekwensi tinggi akan membutuhkan ukuran antenna yang
kecil.
e. Peak
Power (Power Pucak)
Dengan mendapatkan power yang maksimal
sehingga akan cukup untuk mendapatkan jarak target yang maksimum. Power yang
dipancarkan sangat kuat akan mendapatkan jarak yang sangat maksimal.
f. Pulse
Width (Lebar Pulsa)
Lebar pulsa akan menentukan jarak dari radar
yang akan dioperasikan. Dengan panjang pulsa yang dipancarkan akan mendapatkan
maksimum jarak yang didapat dari suatu radar. Ini di karenakan oleh RF energy
yang dipancarkan setiap pulsa. Konsekwensinya apabila pulsa yang dipancarkan
lebih lama akan membuat receiver lebih lama off. Sehingga target yang lebih
dekat akan tidak terdeteksi karena echo yang kembali sebelum receiver
online/on. Oleh karena itu minimum range pada pancaran lebih lama harus di
rubah dinaikkan.
g. Receiver
Sensitivity (Kepekaan Penerimaan)
Saat jarak target terlalu jauh, akan menyebabkan
echo signal akan lebih kecil karena hambatan. Penerimaan signal yang sangat
minimum oleh receiver dan dapat digunakan (sensitivity) menentukan maksimum
jarak yang di tangkap oleh radar, makin sensitif penerimaan makin jauh jarak
target yang terdeteksi.
h. Clutter
(Gangguan Frekwensi)
Clutter merupakan signal yang membingungkan
dan tidak diinginkan yang tampil di radar indikator. Ini dikarenakan signal
yang mantul dari daratan, permukaan laut, hujan, kapal, daerah yang
sedang dibangun, dan pesawat. Banyak gangguan yang muncul di layar akan
menyulitkan radar menghilangkannya dan sulit membedakan target sesungguhnya.
Ini salah satu yang menyebabkan berkurangnya kemampuan suatu radar. Dan clutter
merupakan suatu frekwensi dari sistem pemancar lain yang diterima oleh sistem
penerima kita.
9. Radar Type
Design suatu radar menentukan kegunaan suatu
radar dalam menerima echo signal dan juga menentukan suatu target atau gangguan
:
a. Early
warning radar (radar peringatan dini) digunakan untuk menjejak pesawat atau
misile
b. Weather
radar (radar cuaca) digunakan untuk menjejak target berupa awan atau hujan
c. Ground
mapping / bombing radar (radar pemetaan dan pemboman) spesial untuk
mencari daerah daratan, bukit dan sungai.
10. Lokasi Komponen Radar Udara
a. Display
for pilot
Gambar 6. Display Location
b. Display
and control For navigation
c. Transceiver
(under Deckrack) & Antenna (nose radome)
Gambar 7. Tranceiver & Antenna Location