Kami dapat mengamati berbagai objek di seluruh dunia. Demikian pula, deteksi dan jangkauan radio seperti radar digunakan untuk membantu pilot saat terbang melalui kabut karena pilot tidak dapat memperhatikan ke mana mereka bepergian. Radar yang digunakan di pesawat mirip dengan senter yang bekerja dengan gelombang radio sebagai pengganti cahaya. Pesawat itu memancarkan sinyal radar yang berkedip-kedip dan mendengarkan setiap indikasi sinyal itu dari objek di dekatnya. Setelah indikasi diketahui, maka pesawat mengidentifikasi ada sesuatu yang dekat & menggunakan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai indikasi tersebut untuk menemukan seberapa jauh jaraknya. Artikel ini membahas gambaran umum Radar dan cara kerjanya.

Siapa Penemu Radar?

Mirip dengan beberapa penemuan, sistem radar tidak mudah untuk memberikan penghargaan kepada seseorang karena itu adalah hasil dari pekerjaan sebelumnya pada properti dari elektromagnetik radiasi untuk aksesibilitas berbagai perangkat elektronik. Pertanyaan yang menjadi perhatian utama lebih rumit dengan menyembunyikan privasi militer di mana teknik lokasi radio diperiksa di berbagai negara pada hari-hari awal Perang Dunia II.

Penulis tinjauan ini akhirnya menyimpulkan bahwa ketika sistem radar adalah kasus yang jelas dari penciptaan langsung, catatan Robert Watson-Watt tentang Deteksi & Lokasi Pesawat oleh Metode Radio diterbitkan segera 50 tahun yang lalu. Jadi itu adalah publikasi tunggal paling signifikan di bidang ini. Prestasi Inggris dalam pertarungan Inggris banyak dialokasikan untuk perluasan sistem radar yang mencakup pertumbuhan teknis dengan kelayakan operasional.

Apa itu Sistem Radar?

RADAR adalah singkatan dari Deteksi Radio dan Sistem Ranging. Ini pada dasarnya adalah sistem elektromagnetik yang digunakan untuk mendeteksi lokasi dan jarak suatu objek dari titik tempat RADAR ditempatkan. Ia bekerja dengan memancarkan energi ke ruang angkasa dan memantau gema atau sinyal yang dipantulkan dari objek. Ini beroperasi dalam kisaran UHF dan gelombang mikro.

Radar adalah sensor elektromagnetik, digunakan untuk memperhatikan, melacak, menemukan, dan mengidentifikasi objek berbeda yang berada pada jarak tertentu. Cara kerja radar adalah mentransmisikan energi elektromagnetik ke arah target untuk mengamati gema dan kembali darinya. Di sini target tidak lain adalah kapal, pesawat terbang, benda astronomi, kendaraan otomotif, pesawat ruang angkasa, hujan, burung, serangga, dll. Alih-alih memperhatikan lokasi dan kecepatan target, terkadang juga mendapatkan bentuk dan ukurannya.

Tujuan utama radar dibandingkan dengan perangkat penginderaan inframerah dan optik adalah untuk menemukan target yang jauh dalam kondisi iklim yang sulit & menentukan jarak, jangkauan, melalui presisi. Radar memiliki pemancar sendiri yang dikenal sebagai sumber penerangan untuk menempatkan target. Umumnya, ini bekerja di area gelombang mikro dari spektrum elektromagnetik yang dihitung dalam hertz ketika frekuensi meluas dari 400 MHz hingga 40 GHz. Komponen penting yang digunakan di radar

Radar mengalami perkembangan pesat selama tahun 1930-an 40-an untuk memenuhi kebutuhan militer. Itu masih digunakan secara luas melalui angkatan bersenjata, dimanapun beberapa kemajuan teknologi telah diciptakan. Secara bersamaan, radar juga digunakan dalam aplikasi sipil terutama dalam pengendalian lalu lintas udara, pengamatan cuaca, navigasi kapal, lingkungan, penginderaan dari daerah terpencil, pengamatan planet, pengukuran kecepatan dalam aplikasi industri, pengawasan ruang angkasa, penegakan hukum, dll.

Prinsip bekerja

Itu prinsip kerja radar sangat sederhana karena mentransmisikan daya elektromagnetik serta memeriksa energi yang dikembalikan ke target. Jika sinyal yang dikembalikan diterima lagi pada posisi sumbernya, maka ada hambatan dalam jalur transmisi. Inilah prinsip kerja radar.

Dasar-dasar Radar

Sistem RADAR umumnya terdiri dari pemancar yang menghasilkan sinyal elektromagnetik yang dipancarkan ke luar angkasa oleh antena. Ketika sinyal ini mengenai suatu objek, itu akan dipantulkan atau diradiasikan kembali ke berbagai arah. Sinyal pantulan atau gema ini diterima oleh antena radar yang mengirimkannya ke penerima, di mana ia diproses untuk menentukan statistik geografis objek.

Kisaran ditentukan dengan menghitung waktu yang dibutuhkan sinyal untuk bergerak dari RADAR ke target dan kembali. Lokasi target diukur dalam sudut, dari arah sinyal gema amplitudo maksimum, yang ditunjukkan oleh antena. Untuk mengukur jarak dan lokasi objek bergerak, digunakan Efek Doppler.

Bagian penting dari sistem ini termasuk yang berikut ini.

Pemancar: Ini bisa menjadi penguat daya seperti Klystron, Travelling Wave Tube, atau Osilator daya seperti Magnetron. Sinyal pertama kali dihasilkan menggunakan generator bentuk gelombang dan kemudian diperkuat di penguat daya.
Waveguides: Pandu gelombang adalah jalur transmisi untuk transmisi sinyal RADAR.
Antena: Antena yang digunakan dapat berupa reflektor parabola, array planar, atau array bertahap yang dikendalikan secara elektronik.
Duplexer: Duplexer memungkinkan antena digunakan sebagai pemancar atau penerima. Ini bisa menjadi perangkat gas yang akan menghasilkan korsleting pada input ke penerima saat pemancar bekerja.
Penerima: Ini bisa menjadi penerima superheterodyne atau penerima lain yang terdiri dari prosesor untuk memproses sinyal dan mendeteksinya.
Keputusan Ambang Batas: Keluaran penerima dibandingkan dengan ambang batas untuk mendeteksi keberadaan objek apa pun. Jika output di bawah ambang batas mana pun, diasumsikan adanya noise.

Bagaimana Radar menggunakan Radio?

Setelah radar ditempatkan di kapal atau pesawat, maka dibutuhkan seperangkat komponen penting yang serupa untuk menghasilkan sinyal radio, mengirimkannya ke luar angkasa dan menerimanya melalui sesuatu, dan akhirnya menampilkan informasi untuk memahaminya. Magnetron adalah salah satu jenis perangkat yang digunakan untuk menghasilkan sinyal radio yang digunakan melalui radio. Sinyal-sinyal ini mirip dengan sinyal cahaya karena mereka bergerak pada kecepatan yang sama tetapi sinyalnya jauh lebih lama dengan frekuensi yang lebih sedikit.

Panjang gelombang sinyal cahaya adalah 500 nanometer, sedangkan sinyal radio yang digunakan radar biasanya berkisar dari sentimeter hingga meter. Dalam spektrum elektromagnetik, baik sinyal seperti radio dan cahaya dibuat dengan desain variabel energi magnet dan listrik di seluruh udara. Magnetron di radar menghasilkan gelombang mikro yang sama seperti oven microwave. Perbedaan utama adalah magnetron dalam radar harus mengirimkan sinyal beberapa mil, bukan hanya jarak kecil, jadi magnetron lebih kuat dan jauh lebih besar.

Setiap kali sinyal radio telah dipancarkan, maka antena berfungsi sebagai pemancar untuk memancarkannya ke udara. Umumnya, bentuk antena bengkok sehingga memfokuskan sinyal menjadi sinyal yang tepat dan sempit, namun antena radar juga biasanya berputar sehingga mereka dapat melihat tindakan di area yang luas.

Sinyal radio bergerak keluar dari antena dengan kecepatan 300.000 km per detik sampai mereka menabrak sesuatu dan beberapa di antaranya kembali ke antena. Dalam sistem radar terdapat perangkat penting yaitu duplexer. Perangkat ini digunakan untuk membuat antena berubah dari sisi ke sisi di antara pemancar & penerima.

Jenis Radar

Ada berbagai jenis radar yang meliputi berikut ini.

Radar Bistatic

Jenis sistem radar ini mencakup pemancar-Tx & penerima-Rx yang dibagi melalui jarak yang setara dengan jarak objek yang diperkirakan. Pemancar & penerima terletak pada posisi yang sama disebut radar monastik sedangkan perangkat keras militer permukaan ke udara & udara ke udara jarak sangat jauh menggunakan radar bistatic.

Radar Doppler

Ini adalah jenis radar khusus yang menggunakan Efek Doppler untuk menghasilkan kecepatan data mengenai target pada jarak tertentu. Ini dapat diperoleh dengan mentransmisikan sinyal elektromagnetik ke arah suatu objek sehingga menganalisis bagaimana tindakan objek tersebut telah memengaruhi frekuensi sinyal yang dikembalikan.

Perubahan ini akan memberikan pengukuran yang sangat tepat untuk komponen radial kecepatan benda dalam kaitannya dengan radar. Aplikasi radar ini melibatkan industri yang berbeda seperti meteorologi, penerbangan, perawatan kesehatan, dll.

Radar Monopulse

Sistem radar semacam ini membandingkan sinyal yang diperoleh dengan menggunakan pulsa radar tertentu di sebelahnya dengan membandingkan sinyal seperti yang diamati dalam berbagai arah atau polarisasi. Jenis radar monopulse yang paling sering adalah radar pemindai berbentuk kerucut. Radar semacam ini mengevaluasi pengembalian dari dua cara untuk mengukur posisi objek secara langsung. Penting untuk dicatat bahwa radar yang dikembangkan pada tahun 1960 adalah radar monopulse.

Radar Pasif

Radar jenis ini terutama dirancang untuk memperhatikan serta mengikuti target melalui indikasi pemrosesan dari penerangan di sekitarnya. Sumber ini terdiri dari sinyal komunikasi serta siaran komersial. Kategorisasi radar ini dapat dilakukan dalam kategori radar bistatic yang sama.

Radar Instrumentasi

Radar ini dirancang untuk menguji pesawat, misil, roket, dll. Radar ini memberikan informasi yang berbeda termasuk ruang, posisi, dan waktu baik dalam analisis pasca-pemrosesan & real-time.

Radar Cuaca

Ini digunakan untuk mendeteksi arah dan cuaca dengan menggunakan sinyal radio melalui polarisasi melingkar atau horizontal. Pilihan frekuensi radar cuaca terutama bergantung pada kompromi kinerja antara atenuasi serta refeksi presipitasi sebagai hasil dari uap air atmosfer. Beberapa jenis radar terutama dirancang untuk menggunakan pergeseran Doppler untuk menghitung kecepatan angin serta polarisasi ganda untuk mengenali jenis curah hujan.

Memetakan Radar

Radar ini terutama digunakan untuk memeriksa area geografis yang luas untuk aplikasi penginderaan jauh & geografi. Akibat radar apertur sintetis, ini dibatasi untuk target yang cukup stasioner. Ada beberapa sistem radar khusus yang digunakan untuk mendeteksi manusia setelah dinding yang lebih berbeda dibandingkan dengan yang ditemukan dalam bahan konstruksi.

Radar Navigasi

Secara umum, ini sama untuk mencari radar tetapi, radar tersedia dengan panjang gelombang kecil yang mampu mereplikasi dari tanah & dari batu. Ini biasanya digunakan di kapal komersial serta pesawat jarak jauh. Ada radar navigasi yang berbeda seperti radar laut yang biasanya ditempatkan di kapal untuk menghindari tabrakan serta tujuan navigasi.

RADAR berdenyut

Pulsed RADAR mengirimkan pulsa berdaya tinggi dan frekuensi tinggi ke arah objek target. Kemudian menunggu sinyal gema dari objek sebelum pulsa lain dikirim. Rentang dan resolusi RADAR bergantung pada frekuensi pengulangan pulsa. Ini menggunakan metode shift Doppler.

Prinsip RADAR mendeteksi objek bergerak menggunakan pergeseran Doppler bekerja berdasarkan fakta bahwa sinyal gema dari objek diam berada dalam fase yang sama dan karenanya dibatalkan sementara sinyal gema dari objek bergerak akan mengalami beberapa perubahan fase. Radar ini diklasifikasikan menjadi dua jenis.

Pulse-Doppler

Ini mengirimkan frekuensi pengulangan pulsa yang tinggi untuk menghindari ambiguitas Doppler. Sinyal yang ditransmisikan dan sinyal gema yang diterima dicampur dalam detektor untuk mendapatkan pergeseran Doppler dan sinyal perbedaan disaring menggunakan filter Doppler di mana sinyal gangguan yang tidak diinginkan ditolak.

Diagram Blok dari Pulsed Doppler RADAR

Indikator Target Bergerak

Ini mentransmisikan frekuensi pengulangan pulsa rendah untuk menghindari ambiguitas jangkauan. Dalam sistem MTI RADAR, sinyal gema yang diterima dari objek diarahkan ke mixer, di mana mereka dicampur dengan sinyal dari osilator lokal yang stabil (STALO) untuk menghasilkan sinyal IF.

Sinyal IF ini diperkuat dan kemudian diberikan ke detektor fasa dimana fasa tersebut dibandingkan dengan fasa sinyal dari Coherent Oscillator (COHO) dan dihasilkan sinyal perbedaan. Sinyal Koheren memiliki fase yang sama dengan sinyal pemancar. Sinyal koheren dan sinyal STALO dicampur dan diberikan ke power amplifier yang dinyalakan dan dimatikan menggunakan modulator pulsa.

Radar MTI

Gelombang Berkelanjutan

RADAR gelombang kontinu tidak mengukur kisaran target melainkan laju perubahan kisaran dengan mengukur pergeseran Doppler dari sinyal balik. Dalam CW RADAR, radiasi elektromagnetik dipancarkan sebagai pengganti pulsa. Ini pada dasarnya digunakan untuk pengukuran kecepatan .

Sinyal RF dan sinyal IF dicampur dalam tahap pencampur untuk menghasilkan frekuensi osilator lokal. Sinyal RF kemudian dikirim sinyal dan sinyal yang diterima oleh antena RADAR terdiri dari frekuensi RF ditambah frekuensi pergeseran Doppler. Sinyal yang diterima dicampur dengan frekuensi osilator lokal pada tahap campuran kedua untuk menghasilkan sinyal frekuensi IF.

Sinyal ini diperkuat dan diberikan ke tahap campuran ketiga dimana sinyal tersebut dicampur dengan sinyal IF untuk mendapatkan sinyal dengan frekuensi Doppler. Frekuensi Doppler atau pergeseran Doppler ini memberikan laju perubahan jangkauan target dan dengan demikian kecepatan target diukur.

Diagram Blok Menunjukkan CW RADAR

Persamaan Radar Radar

Ada berbagai jenis versi yang tersedia untuk persamaan jangkauan radar. Di sini, persamaan berikut adalah salah satu tipe fundamental untuk sistem antena saja. Ketika objek diasumsikan berada di tengah sinyal antena, maka jangkauan deteksi radar tertinggi dapat ditulis sebagai

Rmax = 4√Pt λ2G2σ / (4π) 3Pmin

= 4√Pt C2G2σ / fo2 (4π) 3Pmin

'Pt' = Pancarkan daya

'Pmin' = Sinyal minimum yang dapat dideteksi

‘Λ’ = Memancarkan panjang gelombang

“tiga jenis energi terbarukan ”

'Σ' = Penampang radar target

'Fo' = Frekuensi dalam Hz

‘G’ = Penguatan antena

'C' = Kecepatan cahaya

Dalam persamaan di atas, variabel stabil dan bergantung pada radar selain dari target seperti RCS. Urutan daya pancar adalah 1 mW (0 dBm) & penguatan antena sekitar 100 (20 dB) untuk ERP (daya radiasi yang efisien) sebesar 20 dBm (100 mW). Urutan sinyal yang paling tidak terlihat adalah picowatt dan RCS untuk kendaraan mungkin berukuran 100 meter persegi.

Jadi, ketepatan persamaan jangkauan radar akan menjadi data masukan. Pmin (sinyal minimum yang terlihat) terutama tergantung pada bandwidth penerima (B), F (angka kebisingan), T (suhu) & rasio S / N yang diperlukan (rasio sinyal-ke-kebisingan).

Penerima dengan bandwidth sempit akan lebih responsif dibandingkan dengan penerima BW lebar. Angka kebisingan dapat didefinisikan karena ini adalah perhitungan berapa banyak kebisingan yang dapat dikontribusikan oleh penerima terhadap suatu sinyal. Ketika angka kebisingan lebih rendah maka kebisingan akan lebih sedikit yang disumbangkan perangkat. Ketika suhu meningkat, itu akan mempengaruhi sensitivitas penerima melalui kebisingan masukan yang meningkat.

Pmin = k T B F (S / N) min

Dari persamaan di atas,

'Pmin' adalah sinyal yang paling tidak terdeteksi

‘K’ adalah konstanta Boltzmann seperti 1,38 x 10-23 (Watt * sec / ° Kelvin)

'T' adalah suhu (° Kelvin)

'B' adalah bandwidth penerima (Hz)

'F' adalah Angka Kebisingan (dB), Faktor Kebisingan (rasio)

(S / N) min = Rasio S / N Terkecil

Daya gangguan termal i / p yang tersedia dapat proporsional terhadap kTB di mana 'k' adalah konstanta Boltzmann, 'T' adalah suhu dan 'B' adalah bandwidth kebisingan penerima dalam hertz.

T = 62,33 ° F atau 290 ° K.

B = 1 Hz

kTB = -174 dBm / Hz

Persamaan jangkauan radar di atas dapat ditulis untuk daya yang diterima seperti berbagai fungsi untuk daya pancar yang disediakan, penguatan antena, RCS & panjang gelombang.

Prec = Pt λ2G2σ / (4π) 3R4max = Pt C2G2σ / (4π) 3R4fo2

Prec = PtG2 (λ / 4π) 2 σ / 4πR2

Dari persamaan di atas,

'Prec' adalah kekuatan yang diterima

'Pt' adalah daya pancar

'Fo' adalah frekuensi pancar

'Λ' adalah panjang gelombang pancar

'G' adalah penguatan antena

'Σ' adalah penampang radar

'R' adalah rentangnya

'C' adalah kecepatan cahaya

Aplikasi

Itu aplikasi radar termasuk yang berikut ini.

Aplikasi Militer

Ini memiliki 3 aplikasi utama di Militer:

Dalam pertahanan udara, digunakan untuk deteksi target, pengenalan target, dan kontrol senjata (mengarahkan senjata ke target yang dilacak).
Dalam sistem rudal untuk memandu senjata.
Mengidentifikasi lokasi musuh di peta.

Kontrol Lalu Lintas Udara

Ini memiliki 3 aplikasi utama dalam kontrol Lalu Lintas Udara:

Untuk mengontrol lalu lintas udara di dekat bandara. RADAR Pengawasan Udara digunakan untuk mendeteksi dan menampilkan posisi pesawat di terminal bandara.
Untuk memandu pesawat agar mendarat dalam cuaca buruk menggunakan Pendekatan Presisi RADAR.
Untuk memindai permukaan bandara untuk posisi pesawat dan kendaraan darat

Penginderaan jauh

Ini dapat digunakan untuk mengamati apakah atau mengamati posisi planet dan memantau es laut untuk memastikan rute yang mulus bagi kapal.

“Rangkaian catu daya 5 volt ”

Kontrol Lalu Lintas Darat

Ini juga dapat digunakan oleh polisi lalu lintas untuk menentukan kecepatan kendaraan, mengontrol pergerakan kendaraan dengan memberikan peringatan tentang keberadaan kendaraan lain atau halangan lain di belakangnya.

Ruang

Ini memiliki 3 aplikasi utama