1

TUGAS RADAR DAN NAVIGASI

1. Prinsip Antena

Karakteristik dan parameter utama antena radar dibahas di dalam bab 2. Untuk meninjau ulang, ada empat fungsi utama antena adalah :

1. Untuk mefokuskan keluaran pemancar ke dalam sudut sempit berkas cahaya, dengan demikian akan meningkatkan rapat daya di dalam berkas cahaya itu.

2. Untuk memenuhi impedansi dari jalur transmisi radar yang berhubungan dengan medium pemantul yang adalah atmosfir.

3. Untuk menangkap energi gema dari target. Ini menangkap adalah directional didalam antena menangkap energi lebih efektif ke arah poros antena sedang menunjuk.

4. Memancarkan dan menerima berkas cahaya untuk diarahkan ke suatu arah yang telah ditentukan.

Semua parameter dan karakteristik antenna berlaku sama untuk memancarkan dan menerima.Pengembangan yang menyangkut berkas cahaya pada antena merupakan Suatu pola tanggapan antena sebagai fungsi dari azimut dan sudut elevasi dari axis yang merupakan prinsip dari beam. Untuk memahami pemancaran berkas cahaya, diasumsikan bahwa semua antena, dengan mengabaikan ukuran atau jenis, dapat diperlakukan sebagai suatu array. Tanggapan medan jauh dari tiap sudut array merupakan penjumlahan garis vektor dari tanggapan elemen-elemen di sudut yang sama. Gambar 1 menunjukkan array seperti itu sebagai pemancar antena dimana kenaikan sinyal adalah diradiasikan dari masing-masing elemen, dalam hal ini pada tahap sama. Dalam medan jauh, bidang menjumlahkan untuk membentuk tanggapan ( menjumlahkan tegangan, bukan penguatan daya).

Pada poros antena, sinyal dari semua elemen-elemen memancar pada jarak sama ( di dalam 1/16 panjang gelombang ) dan peningkatan sinyal yang diterima dalam phasa yang sama antara satu dengan yang lain, menghasilkan suatu tanggapan yang maksimum. Penjumlahan sinyal dalam suatu cara yang berbeda, menghasilkan bentuk berkas cahaya yang utama, null dan sidelobes.

Dengan berkembang argumentasi ini, dapat ditunjukkan bahwa pola medan jauh dari suatu antena merupakan transformasi Fourier medan dekat (Gambar 2).

E(U,V) = FT(I (x,y)) (1)

U = Sin ( Az) (2)

V = Sin ( Ezl)

(3)

Dimana :

E(U,V) = medan elektrik berkas cahaya sebagai fungsi u dan v

FT = Transformasi Fourier

i(xy) = illuminasi sebagai fungsi dari posisi antena permukaan ( pada koordinat x,y ) dapat merupakan arus atau tegangan.

Karena antena di illuminasi seperti horn dan reflektor, continuous Fourier transform (CFT) mengubah bentuk illuminasi medan dekat ke medan jauh. Karena secara terpisah antenna di illuminasi ( array), discrete Fourier transform ( DFT) yang berlaku.

Hampir semua penggunaan antena radar illuminasinya difokuskan. Energi yang dipancarkan tidak disalurkan semuanya di atas permukaan antena, dan energi yang diterima oleh bagian antena tidak sama dengan energi pada keluarannya Kebanyakan antena mempunyai suatu respon yang lebih baik dalam menerima energi yang mengenai pusat antena dibandingkan dengan yang mengenai tepi antena. Illuminasi ini adalah untuk mengendalikan sidelobe.

Gambar 2.Fourier Transform Relationship in Antenna

Sumber .: Edde, 1993 : 417

Antena yang difokuskan mempunyai lebar beamwidth, tingkat efektif yang lebih rendah, dan lebih sedikit penguatan. Sebab sidelobes adalah suatu sistem yang menunjukkan titik untuk clutter dan jamming, para perancang radar hampir selalu memilih sidelobes yang rendah berkas sempit dan penguatan tinggi. Suatu fungsi illuminasi antena merupakan hasil empat faktor:

1. Distribusi energi ke permukaan antena

2. Proyeksikan bentuk antena (bentuk yang dilihat sepanjang poros antena dari medan jauh)

3. Halangan dari aperture (halangan adalah suatu area pada permukaan antena yang mana adalah tidak secara electromagnetic dari medan jauh)

4. Distribusi phasa dari sinyal ke permukaan dari antena

Gambar 3 menunjukkan prinsip dari distribusi energi ke permukaan dari suatu antena dan efeknya pada medan jauh.

Gambar 4 menyatakan keadaan aperture efektif magnitude dari illuminasi di permukaan aperture menghasilkan distribusi arus dan membentuk factor antena. Sebagai contoh, suatu lingkaran aperture dengan pembagian arus yang sama bertindak seolah-olah didistribusikan secara melingkar. Suatu lingkaran aperture dengan pembagian arus yang sama dan suatu aperture persegi dengan distribusi arus-lingkar akan menghasilkan pola berkas cahaya yang serupa.

Gambar 5 menunjukkan pola rintangan aperture. Dua fungsi illuminasi diproduksi yaitu illuminasi aperture yang tidak dihalangi dan rintangan illuminasi. Total illuminasi adalah perbedaan antara illuminasi aperture yang tidak dihalangi dan rintangan illuminasi. Saat transformasi Fourier linier (berarti bahwa transformasi dari penjumlahan dua komponen merupakan penjumlahan dari transformasi individu mereka), menghasilkan berkas cahaya yang merupakan perbedaan dari dua pola tersebut ( Gambar 6).

Di dalam perkembangannya rintangan sidelobes, phasa dari sidelobe dan rintangan sinyal merupakan suatu hal penting. Inilah alasan kenapa susunanya menunjukkan nilai positif (0). dan negatif ( 180).

Ciri rintangan antena, seperti pengaruh perakitan dan tekanan pada suatu antena reflektor. Hal tersebut dapat juga jauh dari antena, seperti suatu tiang kapal yang mana antena " memeriksa" pada beberapa sudut azimut, atau suatu rel pengaman di sekitar antena itu. Struktur di dalam berkas cahaya antena dalam medan dekat merupakan suatu rintangan aperture. Pada setiap waktu antena sedang memperhatikan suatu rintangan eksternal, susunan berkas cahayanya ( terutama level sidelobe) berbeda dari susunan pada saat sedang memantau rintangan. Illuminasi dari suatu rintangan aperture ditunjukkan pada Gambar. 7.

Phasa dari illuminasi antena sangat penting dan digambarkan pada Gambar 8. Dimana salah satu tugas dari suatu antena adalah menghasilkan suatu berkas cahaya yang berisi planar gelombang, yang akan menghasilkan aperture efektif dan penguatan yang terbesar. Proses dimana antena menghasilkan planar gelombang disebut penjajaran ( Istilah penjajaran juga menguraikan proses kelurusan yang meyakinkan bahwa gelombang adalah planar.) Untuk menghasilkan planar gelombang, semua bagian-bagian dari antena harus menyebar dalam medan jauh sinyal ini menjumlahkan phasa. Jika bagian-bagian dari antena meradiasikan phasa yang salah, tambahan di dalam medan jauh adalah kurang sempurna, dan berkas cahaya lebih luas, penguatan yang lebih rendah, dan sidelobes yang lebih tinggi dibandingkan jika phasa benar.

Phasa adalah juga penting sebab jika ada suatu pergeseran phasa tetap ( atau kemiringan) ke seberang antena, tanggapan maksimum nya akan berada di suatu arah selain dari sepanjang poros antena itu. Ini adalah prinsip dari phasa antena array.

Pola Antena dengan Pola Pancaran yang Beda Parameter medan jauh antena tergantung pada total kekuatan Illuminasi dalam medan dekat. Total daya pancar adalah besar distribusi dari arus (tegangan) terhadap permukaan antena dan faktor bentuk antena itu sendiri. Tabel 1 memberikan gambaran beberapa bentuk antena beserta fungsi pancarannya.

2. Prinsip Array

Suatu array adalah gabungan dari sejumlah antena, dikenal dengan elemen, bekerja bersama untuk membentuk suatu antena yang tunggal. Elemen-elemen dari suatu array dapat dibedakan dalam beberapa bentuk, seperti berikut:

Line Array: adalah Array berdimensi satu dimana elemen terletak sejajar(parallel) sepanjang satu sumbu saja (terletak dalam satu garis).

Planar Array: adalah Array berdimensi dua dimana elemen terletak sejajar(parallel) sepanjang beberapa sumbu, jadi memiliki dimensi panjang dan tinggi.

Periodic Array: adalah Antena Array yang memiliki jarak(spasi) yang sama tiap-tiap elemen.

Random Array: adalah Antena Array yang memiliki jarak(spasi) yang berbeda (aperiodik) tiap-tiap elemen.

Conformal array: Array ini menyesuaikan diri kepada bentuk dari obyek yang menjulang (meruncing). Sebagai contoh, hidung dari suatu pesawat terbang atau proyektil.

Thinned Array: Suatu array (yang pada umumnya, tidak selalu berkala) di mana tidak semua posisi unsur diisi. Dengan kata lain, beberapa elemen tidak diaktifkan.

Gambaran Antena Array Periodik

Antena array digambarkan sebagai gabungan dari beberapa antena, dimana jarak antara antena tidak lebih dari 1,5 panjang gelombang. Pada umumnya untuk keadaan tertentu, pengaturan jarak sampai kepada satu panjang gelombang masih diijinkan (lihat Gambar 9).

Beam Pattern dari suatu array tergantung pada array itu sendiri dan pola dari elemen-elemennya. Beam Pattern yang dihasilkan oleh suatu array isotropis disebut faktor array. Jadi beam pattern dari array merupakan hasil dari faktor array dan pola dari elemen-elemen antena, diumpamakan mereka sama. Prinsip ini dikenal sebagai prinsip perkalian array, dan digambarkan dalam Gambar 10.

Efek dari suatu array offset bersudut dari poros antena ditunjukkan dalam Gambar 9-12 dan dalam persamaan berikut . Menggunakan tengah elemen sebagai acuan, diumpamakan pengaturan jarak antar elemen adalah seragam (periodic array) dan bahwa titik pengamatan adalah dalam medan jauh antena, di mana semua elemen adalah sama jauh sepanjang poros antena, perbedaan jarak kepada titik pengamatan adalah

(3)

yang dinyatakan sebagai jalan searah pergeseran fasa, jarak dari persamaan 4 adalah

( Radian ) (4)

Dimana :

r = perbedaan jarak antar elemen bersebelahan dari array plane kepada titik pengamatan ( meter)

S = pengaturan jarak antar elemen bersebelahan ( meter)

Sin = sudut dari poros antena kepada poros pengamatan

Diasumsikan fasa dari tiap-tiap elemen tidak sama, maka akan terjadi yang dinamakan phase array antena, lihat Gambar 12.

( in radians)(5)

( in degrees)(6)

Dimana :

= sudut pengarahan beam dari poros antena

= beda fase antara elemen yang bersebelahan

S = jarak tiap-tiap elemen

= panjang gelombang

3. Bentuk Antena Radar

Antena radar masuk banyak bentuk wujud dan jenis. Gambar 13 pertunjukan sebagian dari variasi yang semakin umum. Semua reflektor kecuali paraboloid yang silindris adalah parabol perputaran (paraboloid) dan suatu panampang-lintang ditunjukkan.

The focal point feed reflctor : menggunakan sebagai reflektor suatu parabol perputaran (paraboloid) dengan feed berada di fokus paraboloid itu.

Cassegrain reflektor : sistem menggunakan dua reflektor, yang utama menjadi paraboloid dan yang sekunder menjadi hiperboloid ( hiperbola perputaran). Feed berada dekat reflektor yang utama dan berhadapan dengan reflektor sekunder.

The Offset Feed Reflector : adalah suatu reflektor dengan penggeseran letak feednya dengan tujuan untuk mengurangi bloking.

The cylindrical parabolic reflector : menggunakan suatu reflektor yang dibengkokkan secara merata pada arah antena array.

Lens Antennas : untuk menghindari masalah bloking, tetapi untuk mengendalikan pancarannya terlalu sulit dan bentuk wujud ini adalah tidak digunakan sebagai banyak karena ia di masa lalu.

Array Antenna : ditentukan oleh distribusi energi ke dan dari elemen-elemen dan dapat dengan mudah dikendalikan.

Antena Array digunakan dalam banyak radar sekarang dan akan dipakai lebih di masa datang.

Tabel 2 meringkas karakteristik dari bentuk wujud antena radar berbeda dan memberi poin-poin lemah dan kuat mereka.

4. Teknik penghilangan Sidelobe

Telah dicatat bahwa antena sidelobes menyebabkan permasalahan di (dalam) sistem radar. Mereka menyediakan suatu jalur sebagai jamming dan EMI untuk masuk kedalam radar tersebut. Di dalam sistem di udara, sidelobe yang kacau balau dapat mengganggu penentuan target. Tiga metoda digunakan untuk menetralkan efek sidelobes; sidelobe antena disain rendah( low side lobe antennas ), sidelobe blanking ( SLB), dan coherent sidelobe cancellation ( CSLC).

4.1 Low sidelobe antennas

Merupakan antenna sidelobe rendah didesain untuk menghasilkan rugi-rugi yang sekecil mungkin .

Pilihan dari fungsi illuminasi kritis. Dengan antena reflektor, perancang hanya dapat mengendalikan fungsi penerangan / iluminasi dalam pendesainan feed antena. Dengan antena array, teknik pembentukan lebih baik dalam hal pengontrolan iluminasi. Hal inilah yang mendasari bahwa antena array memiliki sidelobe antena yang paling rendah.

Bloking aperture harus dapat dihindarkan, baik dalam pendesainan antena maupun dalam penempatan antena. Bloking near-field diluar antena diakibatkan oleh tiang kapal, kutub, pagar dan lainnya, yang mempunyai efek yang sama pada sidelobe yaitu menyebabkan bloking pada antena seperti terjadi pada bagian feed dan struts-nya

Bentuk permukaan reflector dan fasa pengontrolan pada array sangat mempengaruhi level sidelobe yang dihasilkan. Antena phase-steered memiliki pengontrolan yang granular dimana peran utamanya adalah menentukan sidelobe. Karena alasan inilah, antenna array phase-steered dikendalikan dengan phase-shifter yaitu mengubah pengontrolan fasa dari 4-bit ke 7-bit dan perubahan fasa pengontrolan granular dari 22.5 menjadi 2.8125.

4.2 Sidelobe blanking ( SLB )Radar yang mempunyai sidelobe kosong, yang terdiri dari dua antenna. Antena radar pertama memiliki mainlobe dan sidelobe sedangkan antena yang kedua hanya memiliki sidelobe antenna yang kosong. Mainlobes antenna radar memiliki penguatan yang lebih besar bila dibandingkan dengan sisi sidelobe-nya ( Gambar 14 ).

Keluaran yang diterima dari masing-masing antena diberi feed ke suatu penerima, dengan kedua penerima yang disesuaikan menjadi satu . Keluaran dari keduanya penerima dibandingkan range-bin atau Doppler-Bin ( Gambar 15 ). Jika keluaran dari penerima radar melebihi sidelobe-nya yang kosong dari penerima, maka sinyal harus diarahkan menuju mainlobe antena radar. Sebab dibagian mainlobe memiliki penguatan yang paling besar bila dibandingkan dengan bagian lain antena. Kemudian sinyal diproses di sistem ini. Jika keluaran penerima lebih besar dari penerima radar, sinyal harus diarahkan menuju sidelobes antena radar yang kosong .

Adapun kelemahan metode penghilangan sidelobe ini adalah bila pada mainlobe target echo-nya datang secara bersamaan akan menyebabkan interferensi pada sisi sidelobe-nya. Sehingga pendeteksian target pada mainlobe akan gagal .

4.3 Coherent sidelobes cancellation ( CSLC )Prinsip CSLC ditunjukkan pada ( Gambar 16 dan 17 ). Prinsip dasarnya adalah akan membantu kerja antena sehingga antena akan menghasilkan penguatan pada sidelobe-nya dan untuk menyesuaikan struktur antena radar. Tetapi mainlobe-nya akan lebih kecil. Respon dari antena yang kedua terjadi yaitu respon pembatalan pada antena radar pada sidelobes-nya tetapi pada mainlobe-nya tidak. Sebelumnya telah dibahas dua prinsip dasar antena yaitu :

1. Penguatan antena pada mainlobe adalah sebanding dengan cakupan area antena tersebut.

2. Jarak dan struktur mainlobe dan sidelobe adalah fungsi dari panjang antenna tersebut.

Kemudian dihasilkan antena pembantu yang panjangnya sama dengan antena radar ( menghasilkan mainlobe yang sama ) akan tetapi cakupan areanya lebih kecil dari antena radar ( mainlobe-nya menghasilkan penguatan yang lebih kecil ).

Walaupun secara teoritis dimungkinkan untuk menghilangkan semua sidelobe dengan teknik ini, dalam prakteknya tidak semudah itu. Kebanyakan CSLC diarahkan untuk pembatalan respon antena pada arah tertentu (Gambar 1-19). Ketika posisi beam radar berubah dengan men-scane dan men-traking target, CSLC array harus disesuaikan dengan respon antena radar-nya , tetapi akan menyebabkan interferensi. Hal ini dapat diatasi dengan menambahkan attenuator dan phase-shifter pada element CSLC-nya .

Dalam kenyataannya, jumlah tanggapan yang batal dapat dihasilkan jumlah interferensi sumber dapat ditekan. Adapun jumlah maksimum pembatalan yang dihasilkan adalah sama dengan jumlah element dari CSLC array. Performansi sistem SLB dan CSLC ditunjukkan pada Gambar 18.

5. Antena Reflektor Antena reflektor terdiri dari reflektor dan feed. Feed berfungsi untuk menempatkan titk fokus pada reflektor yaitu sumber energi untuk pemancaran dan titik penerimaan. Reflektor memantulkan energi yang dipancarkan kearah poros (axis) dan memantulkannya kembali ke axis sehingga terbentuk titik focal. Ada 3 konfigurasi yang sering digunakan pada sistem radar, pertama adalah titik focal feed antena reflector Reflektor adalah suatu paraboloid (suatu parabol perputaran) dan feed dipusatkan ke titik tunggal di fokus paraboloid itu. Offset feed reflektor adalah suatu varian titik focal feed reflektor. Kedua adalah sistem cassegrain, yang terdiri dari dua reflektor). Ketiga adalah reflektor paraboloid yang silindris, yang berbentuk paraboloid satu dimensi dan silindris di dalamnya. Dalam hal ini, fokus satu baris dibandingkan pada suatu titik dan feed harus menyesuaikan dengan garis tersebut (feed harus satu baris dengan array). Reflektor utama adalah suatu paraboloid dan reflektor tambahan adalah suatu hiperboloid, dengan feed dekat permukaan reflektor utama dan menunjukan arah sistem propagasi .

5.1 Focal point feed reflektor antennaParaboloid melakukan fungsinya sebagai reflektor yang memancarkan energi titik focal (titik feed) dan dipantulkan paralel ke axis reflektor. Sebaliknya, energi berupa gelombang yang tegak lurus terhadap axist reflektor dan diarahkan kefocus.

Gambar 19 menunjukan penggambaran medan jauh antenna. Gelombang yang merambat dipermukaan adalah tegak lurus terhadap axis reflector yang berbentuk bola terletak antara reflector dan feed .

Energi yang diterima dari arah axis ( poros ) dikonsentrasikan ke focus dan kemudian dihamburkan ( Gambar 20 ).

Parameter perencanaan titik focal feed antena adalah ukuran reflektor, panjang fokal, antena berkas cahaya feed, dan antena bloking aperture feed. Ukuran dari reflektor dan iluminasi menentukan beamwidth dan penguatan antena .

Panjang focal reflektor adalah jarak dari permukaan axis ( poros ) ke fokus itu. Secara umum, panjangnya jarak focal untuk lebih mengkonsentrasikan energi dari fokus ke poros reflektor. Pembuatan length focal yang jauh digunakan pada tracking radar untuk pendeteksian target yang lebih akurat .

Pola feed menentukan besarnya illuminasi dari reflektor. Secara umum, feed antena harus mempunyai suatu beamwidth yang memenuhi semua sudut dilihat dari titik focal ke tepi reflektor. (Gambar 21)

Beberapa peraturan dari pengalaman yang berhubungan dengan feed 3-dB beamwidth ke sudut subtended, pembuatannya berkisar antara 3-dB beamwidth sebesar 0.9 dari sudut subtended untuk membuat null-to-null beamwidth (sekitar dua kali lebih dari 3-dB beamwidth untuk kebanyakan fungsi illuminasi) sebanding dengan sudut subtended itu.

Jika feed beamwidth berlebihan, spillover akan terjadi (Gambar 23), menyebabkan antena merespon ke arah spillover. Jika sudut feed terlalu kecil, hanya sebagian dari reflektor yang di illuminasi. Hanya pada saat reflector di illuminasi efektif, juga membatasi suatu feed berkas cahaya mengakibatkan total antena yang mempunyai berkas cahaya yang lebar dan penguatan kurang dibanding dengan panjang gelombang dan ukuran fisik reflektor. Dalam banyak kasus, diasumsikan bahwa feed memenuhi reflektor dan hubungan efisiensi panjang Ch.2 disimpan, tetapi adakalanya suatu sistem dirancang untuk digunakan hanya pada bagian reflektor. Satu sistem seperti itu dibahas nanti dalam bagian ini.

Banyak two-dimensional mencari radar dengan antena reflektor menggunakan multiple feed. US Ilmu Penerbangan Pemerintah Pusat Milik Administrasi ( FAA'S) lapangan udara Pengawasan Radar model 9 ( ASR-9). Perakitan feed ditunjukkan dalam Gambar 24, kedua feed menghasilkan dua berkas cahaya, diarahkan pada arah horisontal (berkas cahaya yang lebih rendah, pada feed bagian atas) dan diarahkan keatas (berkas cahaya yang bagian atas, pada feed yang lebih rendah). Feed radar pada bagian atas disesuaikan dengan reflektor dan illuminasi permukaannya. Adalah di-fokus reflektor, dan menghasilkan suatu berkas cahaya dari penguatan maksimum dan beamwidth minimum yang mana secara horisontal (Gambar. 25).

Berkas cahaya ini dapat memancarkan dan menerima feed yang lebih rendah di bawah reflektor memusatkan dan illuminasi banyak ke reflektor. Menciptakan suatu berkas cahaya yang mana sedikit menurunkan penguatan dan menunjuk kenaikkan, sedemikian sehingga tepi yang lebih rendah tidak menyentuh landasan. Pada jangkauan yang pendek di mana clutter, berkas cahaya pada bagian atas (feed yang lebih rendah) diberi feed pada penerima. Pada jangkauan yang lebih panjang, berkas cahaya yang lebih rendah digunakan (Gambar 26). Ini adalah suatu teknik clutter-suppression ditemukan di dalam banyak radar 2-D.

Radar Pengawasan Rute FAA'S model 3 (ARSR-3) dan beberapa yang lain menggunakan suatu titik-api feed reflektor dengan suatu feed yang serupa untuk ditunjukkan dalam Gambar.26. Feed mempunyai tiga horn, dua untuk radar dan satu untuk pengawasan radar kedua (SSR) yang digunakan untuk mengendalikan lalu lintas udara pada menara system radar (ATCRBS) dan melakukan identifikasi lawan atau teman (IFF).

Dua feed radar menghasilkan bagian atas dan menurunkan berkas cahaya seperti diuraikan di atas dan digunakan untuk menekan clutter. Feed yang lain, memberi label "beacon feed" adalah untuk Secondary Radar Pengawasan (SSR). Catat bahwa dengan sangat lebih besar dari radar feed. Sejak SSR frekuensi (1.030 GHZ menanyai dan 1.090 GHZ jawaban) adalah serupa dengan frekuensi radar ( sekitar 1.25 GHZ), yang beaconfeed mempunyai suatu beamwidth yang lebih rendah dibanding radar feed dan begitu illuminasi hanya sebagian dari reflektor (Gambar 27). Sistem antena dengan menurunkan penguatan dan berkas cahaya yang lebih luas dibanding dengan radar. Juga, aturan feed merupakan offset dalam azimut dari radar, menyebabkan berkas cahaya menunjuk suatu sudut azimut berbeda dibanding berkas cahaya radar. Hal ini mengakibatkan pulsa radar, dengan daya mega watts, tidak akan tiba di pesawat terbang (transponder) pada waktu yang sama, dengan sekitar daya 2 kW. Jika datang secara bersamaan, maka pulsa radar akan mencegah pemeriksaan dari yang sedang dikenali.

Suatu pengawasan reflektor kebanyakan dalam 2-D udara mencari radar menunjukkan kelebihan lengkungan pada dasarnya membandingkan puncak. Ini akan menerapkan pola shaped-beam hal ini diperlukan untuk mendeteksi high-angle jangkauan pendek target tanpa mengorbankan penguatan pada sudut elevasi rendah. Suatu pola yang digunakan cosecant-squared, di mana gema amplitudo di radar hanya berfungsi dari target RCS dan ketinggian.

Three-Dimensional radar mencari memecahkan di dalam elevasi seperti halnya azimut dan memerlukan dari berkas cahaya. Satu implementasi menggunakan berbagai tombol dan feed antar feed untuk sudut elevasi yang berbeda. Antena ini pada umumnya mempunyai reflektor yang menghasilkan elevasi dan azimut dengan hasil beamwidth sama. Suatu contoh adalah AN/TPS-43, Berkas cahaya antena ini secara berangsur-angsur sedang digantikan dengan antena ANTI'PS-43 dan digantikan dengan AN/TPS-75 (Gambar 28).

5.2 Paraboloid silindrisSalah satu masalah utama pemusatan di sistem feed reflektor adalah sulitnya pengontrolan illuminasi. Masalah yang lain adalah pengendalian beamwidth yang menyangkut proses pemancaran berkas cahaya. Kedua masalah diatas dapat diatasi dengan menggunakan suatu antenna array-fed reflektor paraboloid silindris. Suatu contoh adalah Angkatan laut U.S yang menggunakan sistem radar untuk mengetahui target akuisisi (posisis target) yang menggunakan garis array horizontal sebagai feed-nya.

Di radar ini, SSR antena menunjukan arah yang berlawanan dengan antena radar. Dengan maksut untuk mencegah illuminasi radar yang bertentangan dengan IFF interogasi. Contoh lain dari radar yang menggunakan antena paraboloid silindris adalah pada Gambar 30 yang digunakan oleh Angkatan Udara dan Marinir U.S. Dimana antena ini diorientasikan dengan bentuk vertical dan menggunakan garis array vertical sebagai feed-nya.

5.3 Offset feed reflectorPenyebab utama timbulnya sidelobe adalah bloking aperture yang disebabkan karena feed. Beberapa antena radar mengurangi bloking aperture dengan menempatkan feed-nya diluar aperture-nya. Hal ini sering dilaksanakan dengan antenna fan-beam search. Beberapa antena pencil-beam juga menggunakan teknik ini untuk penentuan tracking radar dan illuminator (Gambar 31).

5.4 Cassegrain reflectorUntuk pendeteksian jarak yang jauh paraboloids antenna memerlukan feed pendukung yang besar. Juga, penentuan focus feed tidak memberikan kebebasan dalam perencanaan illuminasi reflektor. Sistem cassegrain reflektor sedikit banyak dapat mengurangi permasalahan ini yaitu dengan menempatkan optik untuk memperpendek jarak, dengan konsekuensi terjadi bloking aperture pada secondary reflector-nya. Menurut definisi, letak optik cassegrain berada di feed atau dekat paraboloid reflektor utama dan mengunakan hiperboloid reflektor pada sisi reflector tambhannya (Gambar 32) menunjukan contoh antena casegrain.

Bloking aperture disebabkan oleh secondary reflector berukuran besar. Suatu teknik untuk mengurangi efek sidelobe-causing-nya adalah dengan membentuk polarisasi twist cassegrain

Dalam contoh gambar diatas terlihat feed dengan polarisasi horisontal sementara itu untuk secondary reflektor terdiri dari kawat horisontal yang berada didalam fiberglass. Medan elektrik horisontal tidak bisa disediakan dari konduktor horisontal dan pencerminan dengan pergeseran fasa sebesar 180. Sedangkan medan elektrik vertikal dapat disuplai, karena kawat dibatasi antara yang satu dengan yang lainnya. Untuk strukturnya adalah reflector dengan polarisasi horizontal dan transparan ke polarisasi vertikal.

Untuk reflector utama menggunakan reflektor compund, dengan suatu lapisan kawat yang membatasi satu bagian dengan bagian lainnya dan diorientasikan 45 dari polarisasi pada feed-nya. (Gambar 33). Untuk lapisan luarnya menggunakan reflector dengan panjang gelombang 1/4 dari lapisan yang dalamnya. Kerja reflektor compound ini akan memantulkan gelombang dan twist polarisasi-nya adalah 90. Mekanismenya ditunjukkan pada Gambar 33.

Kerja dari keseluruhan antenna ditunjukkan dalam Gambar 34. Pemancaran gelombang ke feed dengan polarisasi horizontal kemudian membentur secondary reflektor dan dipantulkan. Pancaran gelombang tadi juga akan membentur reflector utama dan dipantulkan sehingga polarisasinya akan berubah menjadi vertical.

Gelombang vertical akan melalui secondary reflector dan akan membentur reflector utama, kemudian gelombang vertical tadi akan dipantulkan menjadi polarisasi horizontal.Gelombang polarisasi horizontal kemudian dipantulkan lagi oleh secondary reflector dan diarahkan menuju feed. Oleh karena itu pada secondary reflector sering terjadi bloking aperture baik dalam pemancaran maupun penerimaan. Bloking terjadi hanya pada feed itu sendiri .

Berbeda dengan antenna pada umumnya invers casegrain antenna ditunjukan pada Gambar 34.Terlihat suatu gelombang yang berpolarisasi horizontal yang keluar dari feed. Suatu reflektor berbentuk parabola terdiri atas kawat horizontal dan diarahkan kebelakang feed. Suatu plat compound memantulkan gelombang dan menjadikannya kebentuk polarisasi vertical melalui reflector yang berbentuk paraboloid.

6. Lens Antena

Microwave Lens antenna digunakan untuk mengurangi bloking aperture dan juga untuk mengurangi sidelobes . Lens antena microwave dapat dibuat dari bahan electrical ( seperti lensa optik )atau dari irisan metal .

Karena jarak yang jauh untuk mendeteksi target , antenna radar cenderung menggunakan optikal untuk memperjelas posisi target. Karena alasan ini, kebanyakan microwave Lens antena menggunakan Lensa fresnel ( juga dikenal sebagai zoned lens ) di mana lengkungan dapat disesuaikan tetapi ketebalan dikontrol oleh panjang gelombang secara periodic ( material dalam lensa) . Lihat gambar 9-40.

7. Antena array yang di scane secara mekanik

Antena array banyak digunakan dalam system radar karena memiliki beberapa kelebihan yaitu :

1. Adanya pengontrolan yang sempurna untuk fungsi iluminasi , sehingga menghasilkan sidelobes yang rendah .

2. Hampir tidak ada bloking pada setiap array-nya, sehingga sidelobes yang dihasilkan juga rendah .

3. Setiap array-nya dapat dikontrol dengan mudah untuk menghasilkan penguatan yang maksimal .

7.1 Broadwall slot antenna array

Antena slot adalah pemotongan lubang yang dilakukan pada permukaan gelombang RF. Antena slot digunakan dalam radar dengan memotong pandu gelombang ( waveguide ), karena itu disebut juga sebagai antena slot waveguide .

Broadwall slot dipotong dengan lebar dinding sebesar waveguide pandu-gelombang seperti ditunjukkan pada Gambar 36. Arus mengalir dalam mode TE pada dinding waveguide seperti yang ditunjukan pada gambar tersebut .

Jika Slot makin jauh dari pusat, maka arus yang ditahan semakin besar begitu juga dengan daya RF yang dapat diradiasikan (Gambar.37). Slot yang menhan arus itulah yang dapat meradiasikan. Slot yang terletak pada pusat wave guide tidak dapat meradisikan. Panjang Resonan dari slot merupakan fungsi dari frekwensi, posisi slot terhadap pusat wave guide, dan lebar slot. Lebar slot merupakan bandwidth. Slot sebagai pendisain data dapat ditemukan dalam tulisan Richardson dan Yee ( bab 8, 9 dan 10 sebagai contoh), dan sumber lain.

Memposisikan Slot dari centerline adalah satu jalan/cara untuk meruncingkan kekuatan pemancaran ( Gambar 38). Peruncingan radiasi juga dicapai dengan mengatur penyebaran slot disepanjang wave guide.

Slot yang berjajar membentuk baris dikenal dengan planar slot array. Jenis antena ini digunakan dalam missiles yang paling modern dan radar pesawat. Gambar 39 merupakan salah satu contohnya.

Ada dua macam dari antena slot : standing wave array, dan travelling wave array (Gambar 40). Dalam banyak antena, waveguide terbagi menjadi kamar, pada beberapa hal dalam menyediakan kefleksibilitas di dalam mengarahkan pancaran, dan pada kasus lain untuk aplikasi khusus seperti monopulse tracking.

Jika waveguide terbagi dalam hubung singkat, sebagaimana pada sebagian broadwall array adalah standing wave array (Gambar.40a). Manakala radiasi dibangkitkan dari manifold (transmit) atau slot (receive), suatu gelombang tegak disediakan sepanjang waveguide. Daya tetap konstan dalam masing-masing kamar. Pancaran dalam suatu waveguide dihasilkan oleh distribusi daya kedalam tiap-tiap kamar dari manifold ( sebuah waveguide dibelakang antena dan slot yang mengatur jarak dari poros waveguide.

Pada traveling wave array, akhir dari waveguide daya pancaran akan habis/kecil, dibanding pada short-circuited (Gambar.40b). Daya pancaran dari traveling wave array dipengaruhi oleh tiga faktor. Pertama, seperti pada standing wwave array

adalah perbandingan dari banyak manifold. Ke dua adalah penempatan dari slot berkenaan dengan letak dari pusat waveguide. Faktor yang ketiga, yang mana tidak terdapat pada standing wave array, adalah distribusi energi di dalam suatu segmen pandu-gelombang.

7.2 Edgewall slot array Edgewall slot adalah pemotongan wave guide pada lebar dindingnya dengan kemiringan tertentu Gambar. 41. Di sebagian pandu-gelombang, arus mengalir antar dinding yang luas di alur yang lurus/langsung. Slot adalah spaced pada 1/2 panjang gelombang dari satu sama lain. Radiasi dari suatu waveguide horisontal sesuai dengan edgewall slot adalah polarisasi horisontal.

8. Microstrip array antenna Microstrip adalah paling sederhana dari teknologi gelombang mikro dengan mencetak sirkit. Ia terdiri dari dua bagian pertama dikenal dengan printed circuit bard, yang kedua dikenal dengan ground plane yang terletak dibawahnya. Gambar 46 menunjukkan sebagian dari antena Microstrip. Panjangnya L dari antena adalah 1/2 panjang gelombang pada papan. Lebar W menentukan pola normal pada polarisasi dan impedansi masukan dari tiap tiap elemen microstrip.

Suatu keuntungan dari microstrip adalah penyepadanan impedansi dan kombinasi dan pembagian daya adalah sangat mudah. Gambar 47 menunjukkan suatu microstrip array sederhana. Diumpamakan pada feed (pusat) memiliki impedansi 50 dan pada masukan elemen dari micristrip 128 , maka pembagian daya adalah sebagai berikut yang pertama mempunyai nilai 100 bentuk yang bercabang dari 50 pada feed ( Jika 100 diparalel dengan 100 maka hasilnya adalah 50 ).

Suatu implementasi alternatif adalah end-fed microstrip menggunakan gabungan microstrip (Gambar. 48). Keuntungan microstrip yang lain adalah polarisasi lingkar itu mudah diterapkan. Basis dari metoda polarisasi lingkar akan menerapkan suatu antena yang bereaksi terhadap dua orthogonal polarisasi ( seperti vertikal dan horisontal), dibuat bertahap 90 terpisah. Gambar 49 menunjukan suatu microstrip perwujudan dari prinsip dasar ini.

9. Pengarahan fasa secara elektronik

Pola pancaran dapat diarahkan dengan pengendalian terhadap fasa pancaran. Pengarahan secara elektronik terdiri dari beberapa bentuk :

9.1 Array konvensional Dalam jenis array ini, sinyal yang berasal dari Feed yang ke masing-masing elemen melalui sebuah combiner/divider (Gambar.9-56). Dan combiner/divider dapat berbentuk seperti Gambar.52.

9.2. Array lensa Dalam antena ini terdapat satu sumber yang meradiasikan pada satu sisi menuju ke beberapa elemen (pada pemancar). Masing-masing elemen menerima, memproses, dan meradiasikan sinyal ke arah sisi yang berlainan. Pada proses ini dikenal sebagai space feed ( Gambar.53).

Gambar.53 Space-Fed Lens Array

Sumber . Edde, 1993

9.3. Array reflektor Konfigurasi antena ini mirip Array lensa namun pada masing-masing elemen yang meneria sinyal akan memproses dan kemudian memancarkan kembali dalam satu sisi elemen saja sedang sisi lainnya terhubung singkat (Gambar.54).

DAFTAR PERTANYAAN PERTANYAAN

1. Nur Afifa ( Nim. 0110632028 63 )

Pertanyaan :

Tolong dijelaskan mengenai Broadwall slot array dan Edgewall slot array . Apa perbedaan keduanya.

Jawab : Daniel Wahyu Utomo

Broadwall slot array dan Edgewall slot array merupakan suatu teknik pemotongan pandu gelombang waveguide untuk menghasilkan suatu antenna yang dapat meradiasikan gelombang elektromagnetik untuk digunakan pada system radar .Adapun perbedaan antara Broadwall slot array dan Edgewall slot array adalah untuk Broadwall slot array, Broadwall slot dipotong dengan lebar dinding sebesar waveguide pandu-gelombang seperti ditunjukkan pada Gambar 36., dimana arus mengalir dalam mode TE pada dinding waveguide .Jika Slot makin jauh dari pusat, maka arus yang ditahan semakin besar begitu juga dengan daya RF yang dapat diradiasikan (Gambar.37). Slot yang menahan arus itulah yang dapat meradiasikan. Slot yang terletak pada pusat wave guide tidak dapat meradisikan. Panjang Resonan dari slot merupakan fungsi dari frekwensi, posisi slot terhadap pusat wave guide, dan lebar slot . Sedangkan Edgewall slot array, Edgewall slot adalah pemotongan wave guide pada lebar dindingnya dengan kemiringan tertentu Gambar. 41. Di sebagian pandu-gelombang, arus mengalir antar dinding yang luas di alur yang lurus/langsung. Slot adalah spaced pada 1/2 panjang gelombang dari satu sama lain. Radiasi dari suatu waveguide horisontal sesuai dengan edgewall slot adalah polarisasi horizontal.

2. Arif Eko Wahyudi ( Nim. 0110632019 63 )

Pertanyaan :

Pada system radar menggunakan beberapa jenis antenna salah satunya adalah mikrostrip antenna . Apa kelebihan mikrostrip antenna dibanding antenna antena yang lain ?

Jawab : Akhmad Zeni Ikwan

Pada dasarnya memang dalam system radar menggunakan banyak jenis antenna seperti lens antenna, hiperparaboloid , casegrain , paraboloid, mikrostrip antenna dll. Akan tetapi mikrostrip antenna merupakan antenna yang paling sederhana dari teknologi gelombang mikro yang dicetak pada papan sirkit yang menghasilkan penguatan yang besar .Keuntungan lain dari microstrip in adalah penyepadanan / penyesuaian impedansi dan kombinasi dan pembagian daya adalah sangat mudah. Gambar 47 menunjukkan suatu microstrip array sederhana. Diumpamakan pada feed (pusat) memiliki impedansi 50 dan pada masukan elemen dari microstrip 128 , maka pembagian daya adalah sebagai berikut yang pertama mempunyai nilai 100 bentuk yang bercabang dari 50 pada feed (Jika 100 diparalel dengan 100 maka hasilnya adalah 50 ). Untuk mendapatkan penguatan yang lebih besar menggunakan teknik end-fed microstrip menggunakan gabungan microstrip (Gambar. 48). Keuntungan microstrip yang lain adalah polarisasi lingkar itu mudah diterapkan. Basis dari metoda polarisasi lingkar akan menerapkan suatu antena yang bereaksi terhadap dua orthogonal polarisasi ( seperti vertikal dan horisontal), dibuat bertahap 90 terpisah.

3. Dwi Agung Prasetyo (Nim. 0110632040 )

Pertanyaan : Apa yang dimaksut dengan end-fed microstrip . Tolong Jelaskan ?

Jawab : Akhmad Zeni Ikwan

End-fed microstrip merupakan teknik penggabungan beberapa microstrip yang membentuk suatu array dengan impedansi tertentu untuk setiap elementnya untuk mendapatkan penguatan daya yang lebih besar dengan polarisasi antenna yang melingkar (Gambar. 48).

4. Dilla Puriantari ( 0110632035 63 )

Pertanyaan :

Bagaimana sidelobe bisa menunjukan titik untuk clutter dan jumming ?

Jawab : Akhmad Zeni Ikwan

Sidelobe merupakan suatu sisi dari beamwidth yang tidak diinginkan . Semakin besar sidelobe akan semakin besar pula clutter dan jumming5. M Robith .F ( 0110632066 63 ) & Risdania ( 0110632087 63 )

Pertanyaan :

Pada system pengarah fasa secara elektronik terdiri atas tiga bentuk yaitu system pengarah dengan array konvensional dan system pengarah dengan array lensa dan reflector . Tolong jelaskan masing masing system tersebut .

Jawab : Daniel Wahyu Utomo

1. Array konvensional : dalam jenis array ini, sinyal yang berasal dari Feed yang ke masing-masing elemen melalui sebuah combiner/divider (Gambar.9-56). Dan combiner/divider berfungsi untuk untuk menjumlahkan dan membagi daya pada setiap array-nya dapat di bentuk seperti Gambar.52.

2. Array lensa

Dalam antena ini terdapat satu sumber yang meradiasikan pada satu sisi menuju ke beberapa elemen (pada pemancar). Masing-masing elemen menerima, memproses, dan meradiasikan sinyal ke arah sisi yang berlainan. Pada proses ini dikenal sebagai space feed ( Gambar.53)

3. Array reflektor Konfigurasi antena ini mirip Array lensa namun pada masing-masing elemen yang menerima sinyal akan memproses dan kemudian memancarkan kembali dalam satu sisi elemen saja sedang sisi lainnya terhubung singkat (Gambar.54).

6. Lisa Mayangsari ( 9901063225-63 )

Pertanyaan :

Blocking aperture itu apa ?

Jawab : Doni Andiwijaya Suatu area pada permukaan antena yang tidak mengandung electromagnetically dari medan jauh.

7. Endah Damayanti ( 0110632044-63 )

Pertanyaan :

Apa yang dimaksud beam pattern dari Array ?

Jawab : Doni Andiwijaya Beam Pattern dari suatu array tergantung pada array itu sendiri dan pola dari elemen-elemennya. Beam Pattern yang dihasilkan oleh suatu array isotropis disebut faktor array. Jadi beam pattern dari array merupakan hasil dari faktor array dan pola dari elemen-elemen antena.

8. Ely Uswatun H ( 0110632044 63 )

Pertanyaan :Pada system radar banyak menggunakan beberapa jenis antenna reflector . apa perbedaan dan kelebihan masing- masing antenna reflector tersebut .

Jawab : Doni Andiwijaya Memang pada system radar menggunakan banyak antenna reflector , akan tetapi dalam penggunaanya tergantung kebutuhan dan masing masing jenis memiliki kelebihan sendiri sendiri sebagai contohnya The focal point feed reflctor yang menggunakan sebagai reflektor suatu parabol perputaran (paraboloid) dengan feed berada di fokus paraboloid itu. Cassegrain reflektor sistem menggunakan dua reflektor, yang utama menjadi paraboloid dan yang sekunder menjadi hiperboloid. Feed berada dekat reflektor yang utama dan berhadapan dengan reflektor sekunder. The Offset Feed Reflector adalah suatu reflektor dengan penggeseran letak feednya dengan tujuan untuk mengurangi bloking. The cylindrical parabolic reflector yang menggunakan suatu reflektor yang dibengkokkan secara merata pada arah antena array. Lens Antennas untuk menghindari masalah bloking, tetapi untuk mengendalikan pancarannya terlalu sulit dan bentuk wujud ini adalah tidak digunakan sebagai banyak karena ia di masa lalu. Array Antenna ditentukan oleh distribusi energi ke dan dari elemen-elemen dan dapat dengan mudah dikendalikan.

9. Suhasman (0110632096 63 )

Pertanyaan :

Pada system radar juga menggunakan antenna array . Bagaimana penempatan array array tersebut sehingga dapat menghasilkan suatu penguatan .

Jawab : Daniel Wahyu Utomo

Kita tahu bahwa suatu array merupakan gabungan dari sejumlah antenna yang lebih dikenal dengan elemen, dimana elemen elemen ini bekerja bersama untuk membentuk suatu antena yang tunggal yang dapat menghasilkan suatu penguatan yang lebih. Elemen-elemen dari suatu array dapat dibedakan dalam beberapa bentuk yaitu :

Line Array: adalah Array berdimensi satu dimana elemen terletak sejajar(parallel) sepanjang satu sumbu saja (terletak dalam satu garis).

Planar Array: adalah Array berdimensi dua dimana elemen terletak sejajar(parallel) sepanjang beberapa sumbu, jadi memiliki dimensi panjang dan tinggi.

Periodic Array: adalah Antena Array yang memiliki jarak(spasi) yang sama tiap-tiap elemen.

Random Array: adalah Antena Array yang memiliki jarak(spasi) yang berbeda (aperiodik) tiap-tiap elemen.

Conformal array: Array ini menyesuaikan diri kepada bentuk dari obyek yang menjulang (meruncing). Sebagai contoh, hidung dari suatu pesawat terbang atau proyektil.

Thinned Array: Suatu array (yang pada umumnya, tidak selalu berkala) di mana tidak semua posisi unsur diisi. Dengan kata lain, beberapa elemen tidak diaktifkan.

a) area lebar , penguatan beam besar

c) penggabungan beam anatara keduanya

Gambar 14. Sidelobe Blanking (SLB)

PAGE 40

_1112559727.unknown

_1112560465.unknown

_1112560415.unknown

_1112559375.unknown