Pulsed Radar

Radar Pulsa (Pulsed Radar)

             Radar pulsa memancarkan dan menerima deretan sinyal pulsa yang telah termodulasi. Penentuan jarak didapatkan dari perhitungan selisih waktu antara pulsa yang telah ditransmisikan dengan pulsa yang diterima oleh receiver, sesuai dengan rumus:

dimana:

S = Jarak Radar ke target

c = Cepat rambat gelombang elektromagnetik ( 3 x 10^{8 m}/s)

Δt  = Selisih waktu antara pulsa transmit dan receive

             Perhitungan frekuensi doppler dapat dilakukan dengan dua cara pendekatan. Yang pertama, jika jarak dapat dihitung secara akurat, maka doppler dapat diturunkan dari rumus kecepatan perubahan jarak terhadap perubahan waktu, sesuai dengan persamaan pada referensi [2]:

Akan tetapi, cara ini mempunyai kelemahan, yaitu bekerja dengan baik jika perubahan jarak yang terjadi tidak berubah secara drastis terhadap perubahan waktu. Sebaliknya, Radar pulsa memanfaatkan beberapa filter Doppler.

             Berikut ini merupakan blok diagram dari sebuah Radar Pulsa [2] , yaitu:

Gambar Blok Diagram Radar Pulsa [2]

             Radar dengan sinyal bentuk pulsa dapat didefinisikan dengan beberapa parameter sebagai berikut:

a.              Frekuensi carrier, yang dapat bervariasi yang bergantung pada kebutuhan desain dan misi sebuah Radar.

b.              Lebar pulsa, yang erat kaitannya dengan bandwidth dan menentukan besarnya range resolution.

c.               Teknik modulasi yang berbeda, yang dapat digunakan untuk meningkatkan kemampuan Radar.
d.              PRF (Pulse Repetition Frequency) yang erat kaitannya dengan daya transmit dan range ambiguities.

PRF (Pulse Repetition Frequency)

PRF ada tiga macam [2], yaitu:

a.              Low PRF, yang mampu mendapatkan jarak yang akurat, jangkauan yang jauh, tetapi menimbulkan Doppler ambiguities yang besar, sehingga susah digunakan untuk mendeteksi kecepatan target.

b.             Medium PRF, yang dapat mengatasi Doppler dan Range ambiguities, bahkan mampu menyediakan daya transmit rata-rata yang cukup, bila dibandingkan dengan Low PRF.

c.              High PRF, dapat menyediakan daya transmit yang besar dan kemampuan deteksinya dalam meniadakan clutter, tetapi sangat besar peluangnya dalam range ambiguities. Sehingga baik digunakan dalam pendeteksian kecepatan target.

Perbedaan ketiga jenis PRF di atas, dapat dilihat dengan jelas pada tabel berikut:

Tabel Perbedaan Jenis-Jenis PRF [2]

PRF	Range Ambiguities	Doppler Ambiguities
Low	Tidak	Ya
Medium	Ya	Ya
High	Ya	Tidak

          Dari tabel di atas, dapat disimpulkan bahwa jika radar dirancang untuk menghindari range ambiguous, maka digunakan Low PRF. Hal ini lah yang menjadi alasan mengapa suatu Radar Surveillance dengan jangkauan yang jauh, memanfaatkan prinsip Low PRF. Kita tidak dapat menentukan suatu batasan antara Low, Medium, dan High PRF dengan batasan range khusus. Karena, cara membedakan antara ketiga PRF tergantung dari mode operasi Radar, misalnya PRF 3 KHz dianggap sebagai Low PRF jika kemampuan deteksi maksimumnya kurang dari 30 km. Namun dapat juga dianggap sebagai medium PRF jika kemampuan deteksi maksimumnya lebih dari 30 km.

Range dan Doppler Ambiguities

          Pada sebuah Radar pulsa dapat terjadi range ambiguous, jika pada transmisi pulsa yang kedua dilakukan sebelum sinyal echo dari pulsa pertama diterima oleh Radar. Susunan filter Doppler mampu untuk mengatasi Doppler dari target selama antisipasi pergeseran Doppler kurang dari satu setengah bandwidth masing-masing filter. Doppler ambiguities dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar Spektrum pulsa yang ditransmit dan diterima oleh Radar, serta Doppler bank (a) Doppler dapat diatasi (b) Terjadi Doppler ambiguities [2]

Mengatasi Range Ambiguity

          Misalkan pada sebuah Radar pulsa mempunyai dua PRF, yaitu f_r1 dan f_r2 untuk mengatasi Range ambiguity, Radar tersebut juga mempunyai unambiguous range R_u1 dan R_u2[2]. Dimana kedua range ambiguity tersebut mempunyai jangkauan unambiguous yang sangat pendek, dibandingkan dengan jangkauan yang diinginkan ( R_u >> R_u1, R_u2 ). t₁ dan t₂ merupakan selisih waktu antara pulsa yang ditransmisikan dengan pulsa yang diterima oleh Radar. Pulsa Radar [2] tersebut digambarkan secara jelas pada gambar berikut.

          Range ambiguity pada Radar pulsa dapat diatasi dengan menggunakan beberapa PRF [2]. Untuk kasus seperti Radar diatas, dapat digunakan tiga PRF yang dapat ditentukan besarnya dengan rumus f_r1=N(N+1)f_rd, f_r2=N(N+2)f_rd, dan f_r3=(N+1)(N+2)f_rd, dimana N adalah bilangan integer dan f_rd adalah besarnya PRF yang diinginkan.

Gambar Mengatasi Range Ambiguity [2]

Mengatasi Doppler Ambiguity

          Doppler ambiguity dapat dianalogikan seperti range ambiguity, sehingga untuk mengatasinya dapat dengan metode yang hampir sama.

          Sebuah Radar Pulsa dapat dirancang dengan besarnya PRF [2] yaitu:

Dimana f_dmax merupakan frekuensi Doppler  target yang dapat diantisipasi oleh Radar, sedangkan v_rmax merupakan kecepatan target yang dapat diantisipasi oleh Radar.