TRACKING RADAR

TUGAS MATAKULIAH RADAR DAN NAVIGASITRACKING RADAR

DISUSUN OLEH KELOMPOK III

Alvino Senjaya Peksirahardjo 115060300111077

Irfan Mujahidin 1150603011110

Abdurrahmansyah

115060300111000

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2014KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan kasih karunia-Nyalah sehingga kami dapat menyelesaikan makalah mengenai Tracking Radar ini tepat pada waktunya. Dimana makalah ini diajukan untuk memenuhi salah satu tugasmata kuliah Radar dan Navigasi.Pada kesempatan ini kami juga tidak lupa mengucapkan banyak terima kasih untuk semua bimbingan, arahan, dukungan dari berbagai pihak yang membantu sehingga makalah Tracking Radar ini dapat selesai.

Kami menyadari bahwa penulisan makalah mengenai Tracking Radar ini masih sangat sederhana dan masih belum sempurna, sehingga kami mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan makalah ini.

Akhir kata kami mengucapkan terima kasih, semoga penulisan makalah mengenai Tracking Radar ini dapat bermanfaat dan diterima dangan baik.

Malang,27 April 2014

Penulis

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sistem radar mutlak dibutuhkan di semua bandara udara maupun pangkalan militer untuk mendeteksi keberadaan pesawat terbang, baik pesawat jenis komersil maupun pesawat militer. Radar akan mengukur posisi dan kecepatan pesawat terbang yang melintas dalam jangkauannya, relatif terhadap posisi radar tersebut. Dalam proses pengukurannya, data-data hasil pengukuran tersebut terinterferensi oleh noise baik noise sistem maupun noise pengukuran. Noise sistem dapat berupa gangguan atmosfer, cuaca, serta manuver tak beraturan yang mempengaruhi gerakan dan lintasan pesawat tersebut. Sedangkan noise pengukuran timbul akibat ketidakidealan sistem radar tersebut. Hal ini mengakibatkan hasil pengukuran tidak merepresentasikan keadaan pesawat terbang dengan tepat. Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu diimplementasikan suatu algoritma filtering untuk mengestimasi dan memprediksi hasil pengukuran tersebut untuk mengkompensasi error yang terjadi sehingga diperoleh data-data yang akurat. Penggunaan sensor lebih dari satu (multisensor) dapat meningkatkan performansi hasil estimasi dan prediksi dibandingkan dengan jika menggunakan satu sensor. Data dari beberapa sensor di lapangan diolah menggunakan Kalman Filter untuk mendapatkan hasil estimasi dan prediksi lokal. Data-data hasil estimasi dan prediksi lokal dikirimkan ke pusat kemudian digabungkan (fusion) sehingga didapatkan estimasi dan prediksi global. Dengan adanya data-data hasil pengukuran yang akurat maka keberadaan pesawat terbang dapat diamati dengan cermat sehingga memudahkan dalam penentuan kebijaksanaan pada sistem pengaturan lalu lintas udara maupun untuk tindakan militer.1.2 Rumusan Masalah1.Bagaimana analisia Pengertian Tracking

2.1.3 TujuanTracking Radar1.1 Pengenalan Tentang TrackingTracking adalah proses dimana radar mengikuti posisi berbagai objek pada jarak tertentu. Hal ini mempunyai beberapa keuntungan yaitu target dapat dipantau dengan ketelitian yang lebih. Target yang telah terdeteksi akan dapat digambarkan sehingga posisi mereka akan dikenali, cara mencari di mana posisi target, yaitu dengan me-nyampling-nya tiap beberapa detik. Karena pendeteksian yang benar pada bebarapa tempat (sinyal dari target harus di sample sesuai dengan teori Nyquist) sehingga bandwidth servo itu dapat diatur dan begitu juga bandwidth target tersebut. Biasanya target yang terdetaksi minimal di sampling 10 sampai 20 kali per detik (Gambar 1.1).

( NonNyquist position sampling

0 Nyquist position sampling

Gambar 1.1. Track Sampling.

Tracking Radar dibagi menjadi 4 macam yaitu:

Single Target Track (STT), di mana radar mengikuti sebuah target dan mengabaikan target yang lain. Jalur yang digunakan radar STT dan jalur untuk menyampling target adalah PRF. Spotlight Track, di mana radar mengikuti satu target untuk beberapa saat, kemudian beralih ke target yang kedua kemudian kembali ke target pertama lalu target kedua dan begitu seterusnya. Jadi tracking jenis Spotlight Track mempunyai sedikit lebih akurat dibanding radar tipe STT sebab pada saat mendeteksi satu target, maka target yang lain tidak didetaksi.

Multi-Target Track, di mana radar secara terus-menerus mendeteksi posisi beberapa target, dimana masing-masing target tersebut telah disampling beberapa kali tiap detiknya. Secara umum salah satu fungsi radar adalah untuk mendeteksi suatu target. Multi-Target Track membutuhkan beam antenna yang posisinya dapat diubah ubah. Posisi beam antenna ini bisa diubah dengan antenna yang dapat di-scan secara elektrik. Jadi multi target track akan mendeteksi target dengan menyampling target pada servo radar, dimana target disampling 10 sampai 20 kali per detik. Track while scan (TWS), adalah proses dimana suatu radar pencarian posisi beberapa target tiap kali scan dengan menggunakan peralatan canggih dan algoritma penghitungan untuk memperkirakan posisi dari target. Ciri jalur pada target adalah sekali per detik atau sekali tiap 15 detik. Jadi sampling yang benar dapat menentukan posisi target.

Dua perbedaan tracking pada radar adalah acquisition dan track. Acquisition radar menunjukkan posisi terbaik dimana target tersebut berada.

Tracking radar lain, memperkirakan azimuth, elevasi (tinggi) dan jalur data.

3-D radar, memperkirakan azimuth, elevasi (tinggi) dan jalur data.

2-D radar, memperkirakan azimuth dan jalur data. Dimana target discan oleh radar pada ketinggian tertentu.

Optical trackers, memperkirakan azimuth dan posisi elevasi. Dimana target discan oleh radar pada jarak tertentu.

Computer memperkirakan posisi target.

Data dari radar itu sendiri digunakan untuk mencari target.

Pencarian oleh operator-controller secara manual.

Tracking otomatis, system ini menggunakan informasi yang diperoleh dari antenna, penerima dan peralatan tracking (servo) untuk memindah beam antenna sehingga mengarah pada target yang dideteksi. Juga menggunakan rangkaian pewaktu untuk mengikuti target pada waktu tertentu. Radar juga mendeteksi percepatan. Seperti ditunjukkan pada Gambar 1.2.

Kesalahan sudut didapatkan dari sebuah target pada waktu waktu tertentu, jika tidak sistem tidak dapat mendetaksi target dengan tepat. Beam antenna dapat mendeteksi lebih dari satu target, dimana target yang diinginkan harus ditentukan lebih dulu dan target lain ditolak berdasarkan beberapa ukuran. Proses ini disebut gating dan dapat dilihat pada gambar 1.3. Pada prinsipnya pemilihan tersebut didasarkan pada waktu kedatangan dari isyarat target tersebut. Jika isyarat diperoleh maka mekanisme tersebut harus dapat menerima dan memproses isyarat itu. Pemilihan waktu itu didasarkan pada daerah cakupannya dan dapat dilihat pada Bagian 1.5. Pemilihan frekuensi terpenuhi dalam suatu Doppler track, atau percepatan tarcker yang ditunjukkan di pada pembahasan 1.6.

Gambar 1.2. Blok diagram Tracking System.

Gambar 1.3. Track Gating.

1.2 Parameter TrackingDua parameter tracking yaitu: error gradien, dan depth-of-null. Kedua parameter tersebut mengukur kemampuan sistem tracking untuk menentukan kesalahan sudut dalam bentuk sinyal, dengan menggunakan servo untuk menggerakkan beam antenna pada posisi target. Pola tracking antena: Tracking antena mempunyai tiga pola yaitu penjumlahan, kesalahan asimut, dan kesalahan elevasi. Pola penjumlahan adalah pola antena yang normal. Pola kesalahan digambarkan hubungan antara kesalahan amplitudo isyarat dan kesalahan sudut. Idialnya error (kesalahan) tidak mempunyai respon (penguatannya nol) pada sudut yang sama dengan penjumlahannya mempunyai gain yang maksimum. Salah satu dari kedua main lobe error menghasilkan sinyal yang sefasa dengan sinyal yang telah dijumlahkan dan yang lain berbeda fasa 180 0 dengan hasil penjumlahan. Hal ini dapat di lihat pada Gambar 1.4.

a. Antena Sum Pattern b. Antenna Difference PaternGambar 1.4. Ideal Tracking Antenna Pattern.1.2.1. Error GradientSemua sistem tracking mempunyai suatu parameter error gradien, dimana error signal yang disebabkan pergeseran pada servo dan pergeseran sudut (Gambar 1.5). Biasanya dibentuk standarisasi dalam sistem tersebut, dimana error signal diukur dalam volt dan pergeseran sudut dalam derajat. Hal ini merupakan salah satu faktor yang menentukan tracking servo. Dalam mengecek error gradien diperlukan suatu target tipuan, seperti menara boresight. Pengukuran error gradien selalu mengacu pada pergeseran sudut yang lebih besar dibanding taksiran normal yang ditentukan sebelumnya. 1.2.2. Depth-Of-Null

Parameter penting lainnya dalam sistem tracking adalah mengukur sinyal yang dibatalkan pada chanel error dimana pendeteksian error adalah nol (0 Volt). Antenna mengambil azimuth atau tingginya keluaran dan seperti ditunjukkan pada Gambar 1.4b yang berarti bahwa pembatalan signal telah selesai. Perubahan polaritas dari positif ke negatif berhubungan dengan phasa yang digunakan oleh antenna yaitu antara 0 0 -180 0. Sistem ini ditunjukkan Gambar 1.6 dengan kelebihan error yang terlihat dibulatkan dan error pada tahap pembatalan berubah ubah antara 0 0 sampai 180 0. Parameter pembatalan digambarkan sebagai perbandingan nilai puncak dengan nol. Dengan spesifikasi 30 sampai 40 dB.

Gambar 1.5. Error Gradien.

a. Antena Sum Pattern b. Antenna Difference PaternGambar 1.6. Real Tracking Antenna Pattern.

Gambar 1.7. Error Pattern Null Detail.

DON = GE (PK) / GE (Null)

(1)Dimana

DON

: The depth of Null.

GE(Pk)

: The peak antenna gain of error channel.

GE (Null) : The error channel antenna gain in the null.

Hasil dari depth-of-null ditunjukkan pada Gambar 1.7. Pada Gambar 1.7a, depth-of-null besar, dan pada kesalahan sudut kecil menghasilkan tegangan error yang besar (error gradient besar).1.3 Conical Scan Angle Tracking.Conical scan system menggunakan beam antenna yang dapat diatur pada poros antenna dan pengaturan beam di-scan dalam lintas lingkaran di sekitar poros itu. Jika target adalah tidak berada pada beam antenna itu maka gema sinyal yang dibangkitkan akan dideteksi dan antenna akan memutar servo untuk mencari target pada posisi yang berbeda.

Gambar 1.8. Conical Scan Beam Configuration (3 dB Crossover)1.3.1 Pembentukan Conical Scan Angular Error.

Angular error dibentuk dari modulasi amplitudo yang disebabkan gema dari sinyal saat antenna mendeteksi target. Target yang terdeteksi biasanya diperbaiki oleh Doppler gate sehingga hanya isyarat dari target interes pada rangkaian tracking, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.8.Proses tracking yang benar adalah tiap tiap sinyal terdeteksi maka minimal sinyal harus disampling sebanyak empat kali yaitu dua untuk menyamplingnya pada azimuth dan dua pada elevasi.Beam antenna diatur secara mekanik yaitu dengan membalik atau memutar beam pada antenna dengan cepat atau dengan bertahap (per step) atau secara elektronik dengan menggeser phasanya seperti ditunjukkan pada Gambar 1.9.

Gambar 1.9. Feed Rotation And Nutation.

Gambar 1.10. Conical Scan System Block Diagram.

Squint loss disebabkan dengan tidak adanya pendeteksian tegangan puncak pada gain antenna. Rugi-rugi ini ditentukan dengan squint angle dan ada tidaknya sinyal yang dipancarkan. Squint - 6 dB berarti mempunyai error gradient yang lebih besar dari pada squint loss.

Gambar 1.10 adalah diagram blok dari conical scan error system. Scan generator menyebabkan beam squint untuk menyecan dalam bentuk lingkaran dan pada waktu yang sama menghasilkan sinyal sinus (scan referensi) yang bervariasi dan phasa terkunci untuk mulai menyecan. Scan rereferensi digunakan untuk mendemodulasi error. Seperti dicontohkan disini puncak positif dari referensi mulai mengukur ketika beam squint diatas poros, negative zero berpindah ketika dibawah poros, positif zero berpindah ketika beam squint berada di kanan dan puncak negative ketika dibawah poros dan positif zero berpindah ketika berada di kanan.

Gambar 1.11 menunjukkan tahap perpindahan dari penyecanan yang mengidentifikasi posisi target ketika penyecanan. Gambar 1.12 menunjukkan sinyal echo yang disebut sebagai sinyal history. Sinyal diterima dari target non fluctuating pada posisi seperti pada Gambar 1.11. Jika target diposisikan pada posisi 0 maka tidak ada error yang dideteksi dan tidak ada penyamplingan ketika menyecannya. Sinyal history dari target dengan posisi lain akan memodulasi sinyal sinus sehingga akan memberikan pendeteksian error dan memberikan arah.

Gambar 1.11. Scan Cross Section And Target Position.

Gambar 1.12. Gelombang pada Conical Scan Error DevelopmentTarget pada posisi A. Elvation error dibentuk dari sinyal history dan menyecan referensi, keduanya akan dimodulasi pada frekuensi yang sama. Hasilnya adalah sinyal sinusoida dengan frekuensi ganda dari kedua masukan dan komponen DC ditentukan oleh amplitudo dari kedua isyarat dan beda fasa adalahVEL = VSE cos (2(fSCt + (SE) VSE cos (2(fSCt)

(2)Dimana,

VEL: Tegangan elevation error.VSE: Tegangan sinyal refensi.

fSC: Frekuensi scan.

(SE: Beda fasa antara sinyal referensi dan sinyal referensi.

VSC: Tegangan scan referensi

VEL = VSE [cos ((SE) + cos (4(fSCt +(SE)]

(3)Posisi target A diberikan oleh persamaan VSE [cos ((SE)

(4)

Dan target pada posisi E dihasilkan oleh sinyal histori yang dimodulasi pada fasa 180 0 dari scan referensi.hasilnya adalah DC negative. Pada tracking jenis ini positif elevation error diatas beam, dan negative error dibawah beam antenna. Target posisi C dan G dihasilkan dari sinyal history yang dimodulasi pada fasa 90 0 dan komponen DC yang dihasilkan adalah nol. Target pada posisi ini menghasilkan zero elevation error.

Azimuth error dihasilkan dari sinyal history dan fasa sinyal referensi 900 dan ditunjukkan persamaan berikut.

VAZ = VSE [4(fSCt + ((SE) VSC sin (2(fSCt)]

(5)Dimana,

VAZ: Tegangan azimuth error.

VSE: Tegangan sinyal refensi.

fSC: Frekuensi scan.

(SE: Beda fasa antara sinyal referensi dan sinyal referensi.

VSC: Tegangan scan referensi VAZ = VSE VSC[sin (2(fSCt)]

(6)Setelah di filter oleh band pass filter hasilnya adalahVAZ = VSE VSC[sin (2(fSCt)]

(7)Kebanyakan tracking pada penerima dilengkapi dengan Automatic Gain Control (AGC) yang berfungsi untuk menyimpan sementara keluaran dari receiver agar konstan dengan mengabaikan sinyal masukan. AGC ini bekerja dengan level tegangan konstan dan menyesuaikan untuk fluktuasi yang lambat. Ketika penyecanan terlalu cepat maka AGC menjaga agar keluaran konstan.AGC membuat fungsi tracking error dari target yang mempunyai perbedaan sudut dengan poros beam antenna.

Jika low pass filter konvensional digunakan untuk fungsi pada Persamaan 3 dan 6 maka duty cycle dari pulsa error akan menghasilkan keluaran LPF ini mempunyai amplitudo sangat kecil. Langkah pertama, pulsa diregangkan di atas PRI yang disebut boxar generation dan ditunjukkan pada gambar 1.13. Pada umumnya, boxcar generation dilakukan sebelum error demodulasi.

a. Gated Video, tidak ada Track Errorb. Gated Video, dengan track errorc. Video boxcar, dengan track error, no scintillationGambar 1.13. Conical Scan Gated Video.Kemudian pendeteksian sinyal berikutnya adalah memfilternya dengan BPF yang akan memfokuskan pada frekuensi scan dengan bandwidth dua kali bandwidth servo seperti pada Gambar 1.10. Dengan tujuan untuk memindahkan amplitude target echo pada frekuensi yang berbeda dengan frekuensi scan. Hal ini juga akan mengurangi efek pada target dan gangguan AM pada frekuensi scan. BPF ini biasanya dipasang sebelum sinyal history dan kemudian di memultipleknya dengan sinyal referensi.Setelah memultipleknya sinyal referensi, LPF akan memisahkan frekuensi yang dihasilkan tersebut. Dengan frekuensi cutoff sama dengan bandwidth servo seperti ditunjukkan pada Gambar 1.14.

Gambar 1.14. Error Generation and Filterring.

Kebanyakan system menggunakan conical scan karena lebih komplek dan membandingkannya dengan system monopulse. Seperti angkatan laut AS menggunakannya untuk membuat system pendaratan.

1.3.2. Scan Rates.

Percepatan dari conical scan ditentukan dengan sinyal sampling dan mekanisme untuk membangkitkan sinyal scan. Sedikitnya harus ada empat target yang diterima dalam menyecannya. Dua untuk penentuan error azimuth dan dua untuk penentuan error elevation. Mechanical scan memerlukan waktu lebih lama dibanding electrical scan dan dengan kecepatan 30 kali scan per detik terbukti keakuratannya.

1.3.3. Conical scan vulnerabilities.Conical scan sangat peka terhadap jammer AM seperti ditunjukkan pada Gambar 1.15. Dimana target tipuan diciptakan dengan bermacam macam variasi fasa untuk scan tracker. Hal ini menghasilkan error dalam memandu beam antenna untuk mendapatkan target. Kepekaan ini menjadi berkurang ketika conical scan menampilkan sinyal yang ditransmisikan, jammer terkunci saat menyecan dan menghasilkan fasa out-of-scan ECM.Sinyal yang dipancarkan radar diterima dan diulangi oleh jammer. pengulangan ini dijumlahkan secara cepat sehingga sinyal ECM tiba diradar bersamaan dengan echo pada target yang dibawa jammer itu. Jika target diluar jangkauan antenna radar maka penerima jammer memancarkan sinyal yang sinusoida. Fasa yang bervariasi ini sama halnya dengan fasa echo yang diterima oleh radar. Demodulasi jammer memancarkan amplitude, membalikkannya, dan mengirimkan kembali ke radar itu. Radar menerima sinyal paling rendah bukan yang paling tinggi ketika beam antena ditujukan ke target terdekat (Gambar 15b). Jika amplitude jammer adalah lebih besar dari echo maka radar mendeteksi jammer. Dengan membalik angle error maka radar tidak akan mampu untuk mendeteksinya.

Gambar 1.15. Gain Inversion Jamming.

1.4 Lobing Angle TrackingLobing radar membangkitkan angle error dan menempatkan beam squinted pada posisi berbeda. Hal ini sama dengan conical scan saat beam antenna tidak ditempatkan secara terpisah. System lobing modern biasanya bekerja secara elektronik. Ketika posisi beam diubah secara cepat maka beam jarang di scan dan lobing jarang terpengaruh oleh AM jamming yang disebut conical scan.Pada Gambar 16 dijelaskan lobing antenna secara elektrik. Yang di bagi dalam 4 kuadran, setiap kuadran mempunyai fasa tersendiri. Pada pemancar fasa diset dengan nilai yang sama dan menghasilkan boresight beam. Pada penerima fasa diset untuk squinted beam dengan nilai yang tetap dan arah squint berubah terhadap pulsa.

Gambar 1.16. Lobing Antenna.

Gambar 1.17. Lobing Beam-steering Example.

Untuk menjelaskan prinsip ini lihat gambar 1.17, echo target diterima pada frekuensi 10.000 GHz (panjang gelombang 3 cm) dan dengan pusat dari keempat kuadarn ditunjukkan pada Gambar 1.17. Persamaan 8 menguraikan pengarahan beam dalam suatu array. Hal itu menunjukkan bahwa masing masing kuadran yang bersebelahan dari ke 4 elemen array adalah 51 0 dari kuadran lainnya dan phase squint angle adalah 0,61 0. Gambar 17 menunjukkan 4 kombinasi fasa pada beam squint dengan penempatan yang terpisah yaitu atas dan kanan, atas dan kiri, bawah dan kanan, bawah dan kiri.

(8)Dimana,

: Perbedaan pasa antara elemen array

S : Jarak antara elemen

0 : Beam steering angle pada antennasX : Panjang gelombangLobing antenna paling Modern adalah slot array antenna planar. Gambar 1.18 adalah suatu bagan diagram antenna jenis planar dengan phasa shifter. Pergeseran fasa dan switching adalah gambaran tentang lobing. Ada empat fasa shifter yang masing masing dapat dihubungkan dengan tiga harga fasa.

Gambar 1.18. Lobing Beam Sterring.

1.5. Amplitude Comparison Monopulse Angle Tracking.

Metode ini membangkitkan angular track error untuk lobing pada target itu yang di multiplek dengan beam squint antenna dan rata rata amplitude echo pada beam lainnya dalam menentukan angular error. Perbedaannya adalah beam dihasilkan secara bergantian. Ini awal mulanya monopulse yang berarti angle error diset penuh yang diperoleh dari monopulse. Ada banyak tipe monopulse tracking, diantaranya menggunakan empat beam. Gambar 1.19 menerangkan bahwa sinyal yang datang di antenna maka akan difokuskan ke pusat parabola. Sedangkan gambar 1,20 menjelaskan tentang hasil perbandingan empat jenis antenna pada parabola itu. Jika energi tepat ditengah antenna maka sinyal tersebut terbagi sama menjadi empat feed. Bila sinyal tidak di tengah maka antenna akan membagi menjadi empat feed yang berbeda.

Gambar 1.19. Monopulse Concept.

Gambar 1.20. Monopulse Feed.

Jarak antara horn kecil dan fasa dari empat sinyal A, B, C, dan D adalah beberapa derajat antara satu dengan yang lain. Empat feed dihubungkan di dalam suatu rangkaian microwave (monopulse comparator) seperti pada gambar 1.21. Feed tersebut saling berpasangan, pasangan tersebut diatur saling tegak lurus atau sejajar. Sinyal dari dua feed (pasangan) dikombinasikan sedemikian sehingga penjumlahan dan perbedaan mereka terlihat. Empat sinyal baru yang terbentuk adalah A+D, A-D, B+C, dan B-C. Jika A > D maka D adalah positive, dan jika A< D, maka A-D adalah negatif. Positif dan negative sinyal microwave menunukkan fasa. Sinyal positif 0 0 terhadap referensi dan sinyal negative 180 0 terhadap referensi.

Gambar 1. 21. Monopulse Comparator Action

Hal itu digunakan pada range dan Doppler Tracking, untuk menampilkan dan memutar phase reference saat sinyal error.

Level kedua dibedakan atas penjumlahan first-level (Gambar 1.21) adalah azimuth error. Polaritasnya menunjukkan phasa antara penjumlahan signal dengan referensi. Second-Level dibedakan atas penjumlahan first-level adalah elevation error, dengan phase reference yang dijumlahkan dengan sinyal. Tujuan membedakan second-level dengan first-level adalah untuk menunjukkan azimuth error dan elevation error.

Hal penting pada monopulse adalah angular error yang lebih kecil sehingga isyarat yang tiba ke empat feed adalah mempunyai fasa yang berbeda antara satu dengan yang lain. Hal itu akan membantu feed (karena feed mempunyai bentuk yang kecil) sehingga panjang gelombang ke seberang feed banyak. Di dalam antenna array yang memunyai permukaan antena besar dan isyarat yang tiba dari sudut off-axis menyajikan tahap berbeda kepada segmen ke dalam mana array dibagi, pengarahan beam shifters harus menyamakan semua tahap segmen sebelum monopulse error dikembangkan.

Memancarkan energi ditangani dengan cara yang berbeda di dalam sistem berbeda. Pada four-element feed yang diuraikan di atas, comparator menjumlahkan port connect ke duplexer dan memancarkan sinyal. Di pihak lain, suatu feed terpisah digunakan untuk memancarkan dan penjumlahan saluran. Dalam aplikasi yang lain feed memancarkan secara terpisah dari penerima. Ini sukar untuk diterapkan dengan baik, tetapi dapat diatasi dengan penambahan duplexer. Sebagai contoh, lihat feed dalam Gambar 1.22. Banyak bentuk lain yang memungkinan.

Gambar 1.22. Some Other Monopulse Feed Configuration.

Keluaran echo signal dari monopulse comparator adalah pada frekuensi radio dengan sinyal yang kecil. Suatu penerima terpisah diperlukan untuk masing-masing, yang mana kelemahan utama dalam menerapkan monopulse. Hal yang diperlukan ke tiga penerima adalah pergeseran fasa dan keuntungan dari tiga saluran error yang dapat dikendalikan. Gambar 1.23 menunjukkan dua diagram blok rencana penerima disederhanakan, salah satu penggunaan time-division yang mana terdiri dari banyak bagian sedemikian rupa sehingga dua isyarat kesalahan terbagi dalam satu penerima. Karena setengah energi sinyal error hilang dalam penerima yang di multiplex, itu salah satu aplikasi di mana ukuran dan bentuk keluaran diperlukan untuk sensitifitas Tracking. Dengan rangkaian modern, switching adalah sering dipakai dibanding penerima yang ketiga, membuat three-receiver rencana yang lebih baik bahkan dalam aplikasi lebar beban dan ukuran adalah faktor disain utama. Diagram blok three-channel penerima secara detail dapat dilihat pada bagian 10.

Gambar 1.23. Monopulse Receiver Configuration.

Monopulse error diperoleh perbandingan amplitude dan fasa sinyal keluaran, penerima harus di match kan fasanya untuk pengukuran tracking.

1.5.1. Monopulse Tracking dengan antenna array.

Perbandingan amplitudo Monopulse dijejaki dengan antena array menjadi lebih kompleks dibanding dengan reflektor. Sedikitnya lima beam harus dihasilkan. Mereka adalah memancarkan beam dan empat beam error-detecting squinted. Dengan empat atau lima horn atau lebih feed reflektor, masing-masing feed memproduksi suatu beam squinted. Ini adalah tidak benar dengan array antena. Jika array dibagi menjadi empat kwadrant (Gambar 1.24), masing-masing sub-array akan menghasilkan suatu beam lebih luas (on-axis) dan tidak ada error yang dihasilkan.

Suatu kunci rahasia seperti apa yang diperlukan dalam diskusi Tracking radar. Beam squinted dibentuk menggunakan phase shifters. Untuk menciptakan empat beam squinted yang serempak diperlukan isyarat dari empat kwadrant terbagi menjadi empat bagian yang mengatur empat beam pada satu jaringan beam forming.

Gambar 1.24. Array Devided for Monopulse Tracking.Pada jaringan ini masing-masing phase shifters diperlukan untuk menghasilkan satu beam untuk manyatukan empat squinted ( bagian kanan atas, bagian kiri atas, kiri bawah dan kanan bawah). Empat beam ini diberi feed kepada sum-and-difference untaian dari suatu monopulse pembanding untuk menghasilkan penjumlahan, azimuth error, dan elevation error untuk tracking. Gambar 1.25 menunjukkan konsep dan Gambar 1.26 menunjukkan pembagian phase shifters, dan kombinator diperlukan untuk membuat jaringan. Karena pergeseran fasa sedikitnya di atas suatu luas bidang sempit yang ditetapkan sehingga mereka dapat ditetapkan panjang gelombangnya. Planar slot array antena yang mana monopulse tracking mudah untuk mengidentifikasi dengan berbagai jenis plat itu. Banyak kompleksitas panjang gelombang ini adalah di dalam jangka, kombinator, dan pergeseran fasa untuk menerapkan monopulse tracking.

Pada diskusi diatas memasukkan lensa space fed array (Bagian 9). Mereka bertindak untuk menentukan tujuan tracking atau sama pada reflector dan dapat menggunakan perbandingan dan feed reflector yang sederhana.

Gambar 1.25. Monopulse Tracking Array Simplified Blok Diagram.

Gambar 1.26. Array Monopulse Tracking Beam-Forming Network.

Array antena dapat dibagi menjadi lebih dari empat segmen untuk Tracking. Walaupun suatu diskusi tentang implementasi ini adalah di luar lingkup dari buku ini, Tracking array sampai 16 segmen dilaksanakan dan mempunyai keuntungan tertentu. Pelajari bagian bagian buku ini lebih lanjut .

Array antenna secara mekanik seperti planar slot array Gambar 1.3, ditunjuk target seperti itu, energi tiba di masing-masing kwadrant adalah berbeda phasa dengan kwadrant yang lain. Tracking dan mekanik yang menggeraknya antena untuk menjaga keberadaan target sepanjang menjejakinya. Array antena yang dibuat bertahap dapat mempunyai energi yang tiba di kwadrant yang mana mempunyai pergeseran phasa dengan yang lainnya. Sebelum empat isyarat kwadrant dapat dibagi, digeser, dan dikombinasikan untuk monopulse Tracking, harus disamakan. Ini adalah suatu hasil yang alami untuk pengarahan beam phase shifters dan tidak memerlukan rangkaian tambahan. Seperti pada Gambar 1.25, bahwa pengarahan beam pergeseran phasa harus terjadi sebelum beam squinted untuk tracking dapat dibentuk.1.6. Phase-Comparison Monopulse Angle Tracking

Phase Monopulse berbeda dengan amplitudo monopulse dalam arti bahwa tahap penerimaan sinyal pada element antenna yang berbeda menyebabkan kesalahan sudut Angle Error (pada amplitudo monopulse, phase sinyal pada element elemen antenna harus sama). Phase Monopulse menggunakan paling sedikit dua antenna yang letaknya terpisah satu dengan yang lainnya. Memisahkan array diperlukan untuk Elevasi dan azimuth atau untuk memutar ke barat/timur dan utara/selatan, dengan suatu phase monopulse tracking system yang lengkap diperlukan sedikitnya empat antenna. Tahap penerimaan sinyal oleh element antenna dibandingkan. Jika sumbu dari suatu antena menunjuk suatu target, maka prosesnya adalah sama; jika tidak, maka prosesnya berbeda. Arah dan besarnya beda fase adalah magnitude dan kesalahan arah dan digunakan untuk menggerakkan antena. Gambar 1.27 menunjukan satu dimensi proses tracking monopulse.

Tahap system Monopulse secara normal adalah panjang, yang berpengaruh pada panjang gelombang, sebab jarak antar element yang besar menghasilkan pergeseran fasa yang besar yang menyebabkan kesalahan sudut (angular error). Bagaimanapun juga ini menyebabkan kerancuan (ambiguitas), seperti dilihat pada Gambar 1.28. Di sini, suatu off-axis signal menghasilkan phase yang sama pada kedua element sebelah luar. Kerancuan tersebut dapat diatasi dengan menambahkan antena yang lebih dekat dengan sumbu dengan pasangan bagian dalam yang yang dapat mengatasi kerancuan dan pasangan antenna sebelah luar memberikan kepekaan kesalahan yang tinggi.

Gambar 1.27. Prinsip Phase Monopulse

Gambar 1.28. Phase Monopulse Ambiguity1.7. Wideband Monopulse Tracking

Dibawah kondisi yang sebenarnya, tidak mungkin untuk mendapatkan informasi range dan cross-range tentang beberapa penghamburan yang disebabkan penjejakan salah satu objek pada cakupan dan menggunakan monopulse error pada cakupan yang lain untuk mendapatkan posisi cross range yang berpengaruh pada target untuk di track. Semua object yang sedang dianalisa harus di dalam beam antenna, dan masing-masing harus menduduki suatu cakupan resolusi sel yang berbeda.

Gambar 1.29 menunjukkan prinsip wideband monopulse tracking.. Masing-Masing jumlah cluster objek ditunjukkan secara serempak pada suatu beam antenna dan masing-masing terpecahkan dalam suatu cakupan. Obyek A ditracking dengan radar, dan kesalahan trackingnya (tracking error) adalah nol (atau dikoreksi dengan monopulse errors menjadi nol). Kehadiran target pada suatu range memberi posisi range suatu target, dan monopulse tracking errors pada suatu range yang lain menunjukkan posisi cross-range yang berubah-ubah. Posisi target dapat ditemukan dalam tiga dimensi: Range, azimuth cross-range, dan elevation cross-range.

Gambar 1.29. Konsep wideband monopulseKetelitian teknik ini tergantung pada beberapa faktor.

Track error diperoleh dari perbandingan error chanel amplitude video. Amplitudo dari sinyal dari masing-masing obyek selain dari satu titik oleh mekanisme tracking antenna harus dengan pengukuran secara teliti: penjumlahan (sum), azimuth, dan elevasi. Sebagai alternatif, masing-masing range dapat dilayani oleh tegangan Automatic Gain Control (AGC), yang menyebabkan penjumlahan amplitudo sinyal tetap konstan pada setiap range yang mengabaikan target RCS.

Perbandingan kesalahan chanel amplitude (Error Chanel Amplitude) untuk menjumlahkan chanel amplitudo harus diketahui fungsi kesalahan sudut. Jumlah ini adalah fungsi pola antena (perbedaan dan penjumlahan) dan gain penerima yang linear. Kedua-duanya harus diketahui melalui kegunaan sudut dan kegunaan frekuensi

Azimuth dan Elevation tracking error harus tidak terikat pada yang lain dan tidak saling cakap silang (cross-talk).

Suatu contoh hasil yang diperoleh dari metoda ini ditunjukkan pada Gambar 1.30.

Gambar 1.30. Wideband Monopulse Example (Reprinted from D.D Howard [6].

@ 1990McGraw-Hill Book Company, Used with Permission1.8. Prinsip Track-While-Scan

Berbagai target dapat diikuti secara serempak oleh search radar di dalam suatu proses disebut Track-While-Scan, atau TWS. Seperti radar scan atau mencari masing-masing target yang diinginkan, posisinya dilaporkan untuk suatu program pencarian (tracking) pada pengolahan data radar. Setelah beberapa laporan berurutan, pengolah data dapat memperhalus pencarian posisi target dan meramalkan masing-masing posisi target untuk pencarian berikutnya. Ketelitian dari metoda ini lebih rendah dari tracking radar sesungguhnya, di mana kemampuan target bermanuver berdasarkan sampling Nyquist.

Sistem Track-While-Scan harus mencari posisi satu atau lebih dari target sebagai antena pencari. Oleh karena itu, sirkit tracking tidak bisa memindahkan antenna untuk memusat ke poros target. Hasilnya adalah bahwa, meskipun teknik monopulse dapat digunakan pada TWS, metoda yang umum dari pengembangan kesalahan sudut (angular error) adalah pusat luasan pendeteksian (Gambar 1.31). Ini adalah suatu metoda yang mana, antena mencari target tertentu, suatu amplitudo sinyal terhadap pola posisi antena yang disimpan dan suatu algoritma yang menempatkannya pada pusat luasannya. Pusat luasan adalah nilai dari suatu variabel (waktu) di mana area di bawah batas di sebelah kanan nilai ini sama dengan area di sebelah kiri nilai itu. Sistem lain menempatkan target secara tepat dengan pola antenna yang berbeda, seperti pada monopulse tracking.

Sistem kemudian menempatkan suatu gerbang di sekitar masing-masing posisi target dan sinyal tracking dengan gerbang (Gambar 1.31C). Gerbang pada umumnya terletak pada Azimuth dan range. Pada awalnya, sistem tidak mengetahui arah atau kecepatan target dan gerbang harus cukup lebar sedemikian sehingga target yang layak akan dapat discan kembali berikutnya. Seperti target yang diamati, untuk beberapa pencarian, gerakannya menjadi lebih baik dan gerbangnya dibuat lebih kecil. Setelah beberapa pencarian, ukuran gerbang ditentukan hanya oleh kesalahan pengukuran radar dan kemungkinan target yang bergerak.

Algoritma untuk data Track-While-Scan lebih halus dan perhitungannya ditunjukkan pada Gambar 1.11.

Gambar 1.31 Konsep Track While Scan1.8.1. Range Tracking

Range Tracking digunakan untuk menemukan informasi range target yang akurat dan untuk mengembangkan range gerbang untuk meniadakan sinyal yang bukan merupakan bagian dari target yang dicari (Gambar 1.3). Range Error pada umumnya dikembangkan dengan metode split-gate seperti ditunjukkan pada Gambar 1.32. Uraian dari suatu pencarian range split-gate dinyatakan dalam Gambar 1.33, dan diagram waktunya seperti terlihat pada Gambar 1.34. Sistem ini disebut Range Machine.

Gambar 1.33. Split Gate Digital Ranging Machine

Gambar 1.34. Range Machine TimingPada beberapa waktu yang ditentukan sebelum pemancaran/pengiriman diatur untuk pengiriman, suatu penghitung diketahui sebagai penghitung acuan dan diset menjadi nol. Penghitung ini ini kadang-kadang disebut penghitung PRF. kemudian menghitung dengan clock yang berkecepatan tinggi, menghasilkan timing diagram seperti pada Gambar 1.34. Range (waktu) dari keluaran pengiriman ke gerbang penjejakan disimpan pada range counter. Pada waktu ketika kedua penghitungan sesuai, suatu trigger dihasilkan, setelah beberapa waktu delay yang ditentukan, menyebabkan awal, akhir, track gate. Delay antar trigger diset sebagai acuan penghitungan (pengiriman pre-trigger) dan delay antar waktu dari sebuah pembanding (range pre-trigger) dan penyebrangan dari awal dan gate akhir adalah sama, diatur untuk delay kabel dan saluran transmisi radar.

Sinyal echo target dapat diatasi dengan gate awal dan akhir, dan daerah di bawah sinyal pada setiap gerbang diukur oleh integrator yang ditunjukkan Gambar 1.33. Jika daerahnya tidak sama, tegangan range error dihasilkan. Setelah pengolahan di dalam range servo, tegangan kesalahan ini dikonversi ke pulsa yang memodifikasi isi dari range counter dengan kesalahan yang diperkecil.

Langkah-langkah ini adalah fungsi frekwensi dari clock yang dihitung dari counter referensi. Persaman 1.9 sampai 1.11 menjelaskan hubungannya :

(9)

(10)

(11)

Dimana

= Waktu step granularity

= Range granularity

= Frekuensi clock

c= Percepatan propagasi dalam suatu medium

Begitu system menggunakan clok 75 Mhz, sebagai contoh, suatu system mempunyai range granularity 2 m. Jika pada contoh sepuluh sama dengan clok yang tersedia, maka range granularity akan turun sekitar 0,2 m.

1.8.2. Tracking Kecepatan (Velocity Tracking)

Beberapa sistem mencari target dengan kecepatan (Doppler), kedua-duanya untuk cadangan data untuk menyediakan angle track gate, jika terjadi angle eror data adalah proses Doppler. Doppler tracking servo dapat difungsikan salah satu; mesin Doppler tracking ditunjukkan pada Gambar 1.35.

Gambar 1.35. Doppler Tracking MachineKesalahan Doppler dihasilkan pada frekuensi menengah dalam suatu diskriminator atau sistem split filter yang serupa dengan split gate range error discriminator. Split-Filter error generator ditunjukkan pada Gambar 1.36. Doppler track error diwakili perbedaan antara frekuensi menengah target dan frekuensi menengah nominal sistem. Setelah kesalahan disaring dan dikuatkan di dalam suatu servo, yang digunakan untuk merubah frekuensi osilator lokal penerima sampai frekuensi sinyal Doppler tergeser menjadi frekuensi IF. Pergeseran Doppler adalah jumlah frekuensi osilator lokal yang harus " ditarik (pulled)" dari nilai nominalnya. Jika frekuensi osilator lokal lebih rendah dari frekuensi pemancaran, maka pergeseran Doppler adalah

(12)dimana

= Pergeseran Dopler (Hertz)

= Frekuensi pengiriman (Hertz)

= Frekuensi COHO dengan IF nominal (Hz)

= Frekuensi local osilator ketika error track adalah nol (Hz)

Gambar 1.36. Doppler Split Filter Error Development1.9. Ketelitian Tracking (Tracking Accuracy)

Ada beberapa sumber kesalahan dalam tracking, yang diuraikan di bawah:

Bias Error adalah kesalahan yang disebabkan pengkalibrasian alat.

Propagation medium error adalah kesalahan dari suatu ketidaktahuan perambatan sinyal ke atau dari target. Pembiasan sinyal pada atmosfer menyebabkan kesalahan (range dan elevation error)

Elevation Error, dapat mencapai ribuan kaki dari target. Jauh diatas radar, ketidakteraturan pergerakan ionosfer menyebabkan target mengalami kesalahan pergeseran dopler

Servo lag error disebabkan tracking servo yang membutuhkan kesalahan yang kecil untuk menghasilkan tegangan yang diinginkan untuk menggerakkan antenna .

Sebagai contoh, suatu jenis servo memerlukan suatu kesalahan untuk menjaga kecepatan sudut antenna.

(13)

(14)

(15)Dimana:

KV = Konstanta kecepatan servo

KA= Konstanta percepatan servo

KJ= Konstanta servo jerk Noise Error merupakan hasil dari signal-to-noise ratio yang terbatas, dan efek dari noise ditunjukkan pada Gambar 1.36. Noise Error berbanding terbalik dengan tegangan signal-to-noise ratio, yang mana merupakan akar dua dari signal to noise ratio.

Target Include error disebabkan oleh target, bukan oleh radar.

Gambar 1.37. Noise Effect on Accuracy1.10. Range Accuracy

Range Accuracy adalah merupakan ukuran

Bagaimana radar dengan teliti menentukan waktu kedatangan time-of-arrival dari sinyal gema yang diterima,

Bagaimana ketelitian delay time dari pemancar ke lokasi diukur. Ketelitian sinyal gema dari waktu kedatangan time-of-arrival ditentukan bagaimana dengan tepat radar dapat menempatkan suatu tanda yang bisa diidentifikasi sebagai gema.

Kebanyakan system radar dan mode penempatan waktu kedatangan target pada tengah-tengah selubung sinyal echo, tetapi beberapa ukuran waktu kedatangan time-of-arrival yang lain pada sudut bagian atas leading edge dari selubung sinyal. Secara umum, pendeteksian ke pusat range hasilnya semakin akurat.

Range Error terjadi dalam tiga mekanisme (Gambar 1.22). Time-Of-Arrival, atau " Noise Error" adalah kesalahan pada pengukuran sinyal time-of-arrival, disebabkan terutama oleh bercampurnya sinyal time-of-arrival dengan pulsa gema. Time-Base-error disebabkan oleh erroneous time bases dan kesalahan kalibrasi sistem, seperti range nol diset pada waktu selain pusat pemancaran pulsa di antena. Servo lag error terjadi pada system tracking dimana range servo tidak segaris dengan target, hasil ini menunjukkan ketinggalan posisi target dengan benar.

1.10.1. Time-Of-Arrival (" Noise") Error:

Parameter yang mendukung penentuan sinyal gema time-of-arrival adalah lebar pulsa dan signal-to-interference ratio dari pengolahan sinyal. Gambar 1.38 menunjukkan hubungan antara sinyal dengan noise dan time-of-arrival error.

Gambar 1.38. Range Noise ErrorJika bentuk sinyal pada Gambar 1.38 disederhanakan menjadi sinyal segitiga, maka hubungan antara sinyal, noise, dan time error menjadi lebih sederhana.

(16)dimana

((= Nialai RMS dari Time-Of-Arrival Error

(C= Lebar pulsa yang telah dimampatkan

NO= Nilai RMS dari tegangan noise

VS= Nilai puncak dari tegangan sinyal

Pemecahan penyederhanaan untuk time-of-arrival error dan penggantian daya sinyal-to-noise ratio untuk perbandingan tegangan yang memberikan ekspresi untuk range noise error.

S/N= l/2 (Vs / No)

(17)

S/Nadalah tegangan signal-to-noise ratio

(18)1.10.2. Time Delay Measurement Error

Kesalahan pada pengukuran waktu delay terjadi dari dua sumber. pertama Adalah kesalahan penyimpangan, disebabkan oleh berbagai kesalahan kalibrasi sistem, mencakup mis-timing dari pulsa pengiriman. Kedua adalah time base error, atau kesalahan waktu pembacaan kedatangan target. Kesalahan penyimpangan bias error biasanya tidak tergantung pada range target. Kesalahan waktu clock error menyebabkan ranging error yang merupakan fungsi linear dari suatu target. Error ini dapat dilihat pada persamaan 19.

(19)Dimana

= Total kesalahan waktu propagasi (detik)

= Time bias error (detik)

= Clock error (detik/meter)

= Jarak target (meter)dan total waktu kesalahannya adalah sebagai berikut

(20)Dimana

= Range error (meter)

= Kecepatana propagasi (meter/detik)

= Total round-trip propagation time error (detik)1.10.3. Angle Accuracy

Beberapa factor yang mempengaruhi keakurasian suatu radar untuk menempatkan suatu radar pada sudutnya, yaitu:

Beamwidth antenna, semakin besar beamwidthnya maka semakin akurasi.

Signal to interference ratio, semakin besar Signal to interference ratio keakurasiannya semakin bertambah. Target amplitude fluctuation. Target phase fluctuation. Servo noise system.

Gambar 1.39 menunjukkan konsep. Asumsikan bahwa bentuk beamnya segitiga atau error slope adalah setengah dari nol sampai puncak (mendekati 3 dB beamwidth).

Gambar 1.39. Angle Noise Error

(21)Dimana

= RMS Angle Error

= 3 dB Beamwidth

= Nilai RMS tegangan noise

= Puncak tegangan sinyal puncak

untuk menyelesaikan persamaan dan mensubtitusikan daya signal-to-noise ratio (Persamaan 1.18) diberikan

(22)

Barton dan Bangsal mengkaitkan hubungan tersebut menjadi

(23)Dimana

= Nilai RMS angular error yang disebabkan oleh noise

= 3 dB beamwidth antenna

= Konstanta yang nilainya tergantung dari pengukuran tipe sudut

= Lebar pulsa

= noise bandwidth

= Signal to noise ratio

1.10.4. Target-Induced Angle Error

kesalahan ini disebabkan target phase fluctuation atau glint Glint error merupakan kesalahan yang linear, jumlah kesalahan ditunjukkan dalam meter bukannya derajat. Linear glint error semata-mata adalah suatu fungsi frekwensi dan karakteristik target dan bukan fungsi dari sebuah range. Seperti dapat dilihat pada gambar 1.41.

(24)

Dimana

((G= Kesalahan sudut disebabkan oleh target kilatan

KG = Nilai yang tetap tergantung pada parameter kilatan target dan jengkal target

R = Cakupan target

Gambar 1.40. Konsep Glint Error Fluktuasi amplitudo target menyebabkan kesalahan tracking dalam tracking radar yang tergantung pada contoh variasi amplitudo target untuk mengembangkan tracking informasi itu : Conical scan dan sistem lobing. Kesalahan track yang berkedip adalah sangat sensitip terhadap frekwensi dari target berkedip; pendekatan itu akan meneliti atau bergerak perlahan pada tiap rate, yang semakin besar kesalahan itu. Pada sisi lain, kepekaan frekwensi ini dapat digunakan untuk mengurangi kesalahan ini dengan menggunakan ketangkasan frekwensi cepat, pembuatan tersebut sangat cepat terhadap sudut servos rata-ratanya.

1.10.5. Kesalahan sudut disebabkan oleh multipathMultipath terjadi apabila ada lebih dari satu propagasi alur dari radar ke target dan kembali, dan terutama masalah dalam dimensi elevasi. Itu adalah mangganggu target untuk sudut elevasi rendah. Suatu contoh kesalahan multipath ditunjukkan pada gambar 1.41.

Gambar 1.41. Error Elevation yang disebabkan multipath

D. Howard, McGraw-Hill Book Company, 1990Ketahanan perlawanan terhadap multipath akan mencegah pantulan pada landasan atau air dari seluruh tanggapan antena itu. Beberapa sistem ini merupakan masalah tertentu dari penerapan antena yang banyak lebih besar didalam elevasi dari pada asimut untuk menghasilkan suatu beam elevasi sempit dan mengeluarkan pantulan yang menunjuk dari beam itu.. Contoh total kesalahan sudutGambar 1.42 memberi kesalahan pendekatan untuk AN/FPS- 16(V) instrumen tracking radar untuk suatu target 5m2 pada elevasi sudut lebih besar dibanding 6(

Gambar 1.42. Estimated error for AN/FPS-16 (V) dengan target yang telah ditentukan. (Dari Berton dan Ward, Artech House. 1984)1.11. Tracking Servos

Tracking servos adalah rangkaian dan komponen mekanik yang mengambil kesalahan track dari kesalahan demodulators dan mengkonversikannya ke dalam gerakan elevasi dan asimut dengan menyimpan antena penunjuk di target itu. Atau, di dalam larik antena dibuat bertahap, atau servos memindahkan beam untuk menjaganya terhadap target itu. Suatu perawatan terperinci servo mechanisms adalah di luar tujuan kami, tetapi kita akan memperhatikan sebagian dari proses radar khusus servos.

Gambar 1.43 memberi diagram blok atas dasar electromechanical servo. Masukannya adalah suatu tindakan yang diinginkan. Setelah difilter dan pembesaran, suatu actuator dikemudikan, menyebabkan suatu tindakan output. Tindakan yang nyata dibandingkan tindakan yang diinginkan, membangkitkan suatu sinyal kesalahan tindakan, yang merupakan pengarah tindakan output. Servos masuk dengan banyak jenis, tetapi semuanya berisi action/actual action/error yang diinginkan umpan balik mekanisme.

Radar hampir selalu menggunakan dua umpan balik pengulangan pada setiap electromechanical servo: satu pengulangan sebelah luar mengendalikan keseluruhan sistem dan satu bagian mengendalikan loop percepatan di mana tindakan terjadi. Gambar 1.74 menunjukkan loop bagian dalam ini.

Gambar 1.44. Kecepatan feedback loopPada beberapa titik dalam servomechanism, suatu tegangan atau dalam kasus ini adalah perhitungan servos, suatu perkara digital adalah mewakili pembangkit percepatan yang diperintahkan itu. Suatu kesalahan dihasilkan dengan membandingkan percepatan perintah ini kepada percepatan yang nyata itu. Kesalahan ini diperbesar dan memandu suatu actuator, dalam hal ini tumpuan pemandu motor. percepatan yang nyata diukur dan diumpan-balikkan untuk melakukan koreksi pada motor pemandu. Pengulangan ini mencegah jalur pada perpindahan tumpuan menjadi bergantung pada pengaruh eksternal, seperti angin.

Gambar 1.45. Search radar servo

Kercepatan loop umpan balik boleh menjadi bagian keseluruhan servo di dalam suatu pencarian radar, yang mana harus menyimpan bagian bawah yang bergerak pada laju yang diinginkan itu. Gambar 1.45 menunjukkan suatu Search radar servo sederhana dengan umpan balik percepatan.

Servomechanisms digolongkan dengan cara memindahkan sinyal masukan kepada keluaran itu. Servos analog diberi suatu tipe nomor, dengan nama yang menandakan banyaknya pengintegrasian berlangsung antara keluaran dan masukan. Sebagai contoh, suatu servo tipe 0 tidak punya pengintegrasian. Jika keluarannya adalah posisi, masukan harus memposisikan. servo tipe 0 hanya mempunyai sedikit penggunaan didalam radar servos.

Servos tipe 1 dan tipe 2 ditunjukkan pada Gambar 1.46. Dengan tombol penutup, servo adalah tipe 1 dan mempunyai pengintegrasian tunggal di dalam percepatan loop umpan balik. Karakteristiknya adalah bahwa suatu masukan tetap menghasilkan suatu keluaran yang mengubah pada suatu percepatan tetap. Di dalam antena servo terminologi, masukan menunjukkan percepatan dan suatu masukan tetap menghasilkan sesuatu secara konstan mengubah posisi bagian bawah. Nol masukan menghasilkan suatu posisi konstan di keluaran.

EMBED Equation.3

(25)

dimana

= Posisi keluaran tipe 1

v= tegangan masukan

p (0) = posisi pada waktu 0 ( untuk pengintegrasian yang tetap )

Gambar 1.46. Pedestal servo tipe 1 dan 2

kerugian utama dari suatu servo tipe 1 adalah tracking pada target yang bergerak memerlukan suatu kesalahan. Masalah ini dipecahkan oleh servo tipe 2, yang ditunjukkan ada gambar 1.46 dengan switch terbuka. Di sini menunjukkan masukan akselerasi dan keluaran adalah posisi. Keluaran dari rangkaian integrator adalah percepatan, dan untuk pengintegrasian yang konstan disediakan suatu percepatan yang konstan dengan nol masukan. Hasilnya adalah suatu track yang lebih akurat dibanding dengan tipe 1.

(26)Dimana,

= Posisi keluaran tipe 2

EMBED Equation.3 = Tegangan masukan

V (0) = Kecepatan pada waktu nol (pengintegrasian untuk konstan pertama )

p(0) = Memposisikan pada waktu nol (pengintegrasian untuk konstan kedua)

Servos tipe 3 mempunyai dua integrator yang lebih kecepatan loopnya dan kelakuan masukan sebagai hentakan, dengan keluaran menjadi posisi. Semuanya itu masih memperbolehkan track yang lebih akurat tetapi jadi lebih sulit untuk menstabilkan. Tipe 2 adalah common analog servo bagian bawah.

Dua decade yang lalu, servomechanisms sudah meningkat dari analog ke digital. Dalam hal ini disebut computed servos, kesalahan tracking dan umpan balik takometer adalah pendigital dan suatu sinyal pengarah digital dapat dihitung. Sinyal pengarah ini dikonversi ke analog dan diperbesar, dan menyediakan daya untuk aktuator tersebut. Servos Hybrid juga aktif pada bagian dalam dari implementasi adalah digital dan bagian analog. Gambar 1.47 adalah suatu diagram blok disederhanakan dari suatu computed servo.

Gambar 1.47. Computed ServoAlgoritma yang menghasilkan sinyal pengarah dapat mempunyai format yang banyak. Tujuannya dua kali lipat. Yang pertama adalah meratakan data, menyisipkan antara kesalahan sample. Yang kedua akan memprediksi di mana target harus dibuat untuk contoh berikutnya. Satu keuntungan yang utama menyangkut computed servos adalah bahwa itu semua dapat digunakan jika laju posisi sample target sangat rendah, seperti di sistem track-while-scan. Suatu algoritma terkenal adalah Kalman Filter. Pembahasan secara detailnya adalah di luar lingkup buku ini, tetapi prinsipnya adalah sungguh sederhana.

Basis dari computed servo adalah perhitungan dari suatu penjalaran rata-rata, yang dirumuskan seabagai barikut :

X(n) = X(n-1)+ [O(n) - X(n-1)]/n]

(27)

Dimana,

X(n) = rata-rata setelah pengamatan n (penjalaran rata-rata).

X(n-1) = rata-rata setelah pengamatan n-i.

O(n) = nilai dari ke-n pengamatan.Prinsip ini dapat digunakan untuk menemukan suatu pendekatan yang lebih baik dari suatu tampilan nilai dan untuk meramalkan suatu nilai untuk memprediksikan posisi pada pengamatan (n+ 1). Hubungan untuk meningkatkan pendekatan timbulnya nilai saat ini (disederhanakan) adalah

XS(n) = XP(n) + ([O(n) - XP (n)]

(28)

XS(n) = smoothed perkiraan dari X setelah n pengamatan.

XP(n) = prediksi nilai dari X setelah n-i pengamatan.

O(n) = nilai dari pengamatan ke n

( = suatu fungsi pembebanan

Sama halnya filter Kalman mengoptimalkan dan untuk gerakan straight-line, optimasi lain telah dihitung untuk berbagai target yang bermanuver. Suatu pengembangan terperinci adalah di luar lingkup teks ini, yang satu itu hubungan bermanuver memuaskan dibentuk jika dan terkait dalam

(29) Target radar kadang-kadang bergerak dalam garis lurus, dalam hal ini adalah diinginkan untuk mendekati filter Kalman, dengan beberapa pembatasan diatas banyaknya pengamatan yang digunakan untuk di-set pada faktor penimbang. Hal tersebut boleh mengalami high-G manuver secara total tak dapat diramalkan. Hal itu adalah sering diinginkan untuk menyesuaikan tracking filter kepada kondisi-kondisi target. Satu metoda digunakan didalam track-while-scan akan menggunakan berbagai tracking gate, yang ditunjukkan dalam Gambar 1.48.

Gambar 1.48 gerbang manuver dan non-manuverGerbang bagian dalam di dalam figur dibentuk dan diramalkandan kemungkinan untuk mengakomodasi garis lurus atau predictably membengkok gerakan, denganmanuver dari 1-G. Sepanjang target terdapat di dalam non-manuver gerbang ini, filter memperoleh ( dan ) adalah rendah dan gerakan gerbang dengan berat sederhana. Gerbang yang sebelah luar mendeteksi manuver target tidak diprediksikan dan menyebabkan filter memperoleh untuk ditingkatkan. Ini mengijinkan sistem tracking untuk mengikuti high-G manuver, tetapi menurunkan perubahan track di dalam suatu noise lingkungan.

Beberapa ketetapan harus pula dibuat untuk target memudar dan tanda bahaya palsu. Jika suatu pendeteksian terjadi didalam gerbang yang yang bermanuver tanpa yang satu ini didalam gerbang track. Data berikut untuk meneliti yang digunakan untuk memecahkan yang mana menjejaki yang sah. Kadang-Kadang manakala target memudar di bawah pendeteksian threshold, sistem harus merasakan ini dan menjaga agar gerakan gerbang berdasar pada data terakhir.

Prinsip filter , tentu saja, diperluas untuk mengakomodasi akselerasi, tolakan, dan yang lebih tinggi gerakan yang dibutuhkan

dapat diterapkan di dalam manapun mengkoordinir sistem radar dan mengakomodasi. Dalam gaya dan track radar, berbentuk bola mengkoordinir mungkin dan menguntungkan, karena hal tersebut kebanyakan berhubungan erat pada servos kontrol tersebut. Di dalam track-while-scan, itu merupakan selalu dibuthkan untuk menerapkan track di dalam Cartesian lokal koordinat, dalam kasus keduanya, gerakan platform radar mungkin perlu untuk dipindahkan sebelum target pengiriman melaporkan kepada track algoritma.

1.12 Secant compensationDalam elevasi sudut pada pertambahan track, menghendaki asimut bergerak untuk memberikan perubahan gerakan pada target. Penguatan track asimut harus bertambah pada sudut elevasi tinggi. Hubungan penguatan track asimut adalah

GAZ = GAZ(0) Sec((EL)

(30)

GAZ = penguatan servo asimut.

GAZ(0) = penguatan servo asimut diperoleh pada elevasi nol.

(EL = sudut elevasi dari track.

Elevation plunge : banyak sistem tracking dimana pada antena pedestal dapat bergerak di sekitar elevasi pada puncak tertinggi dan track dapat bersudut di sekitar 180(. Kemampuan ini, disebut plunge, terutama untuk kalibrasi dan jarang digunakan untuk target yang pergi " melampaui sasaran."

Track Acquisition

Sebelum track otomatis dapat diaktipkan, target harus di dalam beam antena dan di dalam sekali butuh waktu dan gerbang Doppler. Menempatkanlah beam dan gerbang radar di dekatnya target yang diinginkan adalah proses dari track acquisition. Proses secara phisik yang bergerak suatu beam dan gerbang perkiraan posisi target disebut designation dan sumber informasi ini adalah sumber designation.Data designation dapat di sinkronisasi, tegangan DC, atau format digital. Dalam kasus ini adalah acquision manual, pada umumnya dalam wujud perintah suara.

Ketelitian informasi ini harus cukup untuk menempatkan tracking radar di dalam antena beamwidth dari target, dan didapat cakupan acquisition dan gerbang Doppler. Jika data tujuan tidak bertemu dalam ukuran ini, scan harus dinisialisasi dulu. Jenis metipe scan yang digunakan tergantung pada data tujuan yang tersedia. Karena tujuan dari 3-D search radar dan optik, scan antena didapat kecil. Dari 2-D seach radar, suatu scan dapat menjadi kecil didalam asimut tetapi butuh untuk mengcangkup besar elevasi sudut. Gambar 7-50 menunjukkan beberapa kemungkin scan.

Gambar 1.50. Beberapa Acquisition Scan1.13. Keganjilan Track

Sistem tracking berpengaruh pada luas variasi operasi yang abnormal, beberapa disebabkan oleh radar itu sendiri, beberapa oleh target, juga oleh lingkungan, dan beberapa munculnya interferensi. Di dalam bagian ini, beberapa perilaku ganjil diuji.

Sidelobe tracks :Ini mungkin untuk memperoleh suatu target melalui sidelobe radar dibanding beam utamanya.

Sidelobe track sisi mempunyai suatu target yang sangat tinggi dan posisinya tidak pasti. Suatu penyajian three-dimensional sidelobes akan menunjukkan suatu track penguatan pada tingkat teratas sidelobe yang akan menghasilkan suatu posisi yang berada pada suatu lingkaran di sekitar penempatan target yang benar, sedikitnya untuk close-in sidelobes dari antena mengandung banyak panjang gelombang diatas tanah atau laut. dalam pola antena, odd-order sidelobes (pertama, ketiga, dan sebagainya) membalikkan tracking errors, lalu mendukung posisi yang lebih tinggi lagi.

Multipath dan tracking: Gambar 1.42 menunjukkan bahwa ketika dua alur sinyal menuju target yang timbul, ketidak-pastian posisi elevasi adalah tinggi. Suatu ketahanan melawan multipath akan menimbulkan refleksi pada tanah dan lautanRefleksi dari laut atau tanah dengan beams antenna yang sempit. Untuk yang lainnya melepaskan servo elevasi itu selama kondisi multipath itu masih ada dan track dalam asimut dan cakupan saja. Kebanyakan tracking radar dengan kemampuan intervensi operator mempunyai bentuk ini. Elevasi data selama track semi-automatic ini belum sempurna, tetapi itu lebih baik dibanding track yang gagal.

Track drops karena sinyal rendah: Pada cakupan besar dan dengan rendah target RCS, track ini adalah akurat lebih sedikit dan terpercaya dibanding sinyal with-high. Banyak tracking radar memerlukan sekitar 20 dB single-hit S/N untuk ketelitian penuh track. Penurunan akurasi track bisa digunakan S/N sekitar 3dB sampai dengan 6dB, di bawah kemampuan servos tidak akan mengikuti target.

Track drops karena clutter: Clutter adalah suatu masalah dari tracking sebab servos boleh mengunci kepada clutter residu sebagai ganti kepada echo target. Tindakan yang meningkatkan perbandingan signal-to-clutter, termasuk membatasi jarak pulsa (begitu resolusi meningkatkan di dalam cakupan dan penolakan clutter) dan mengaktifkan proses Doppler yang akan membantu.

Track drops karena fluktuasi target: Fluktuasi target yang lambat, apabila menurunkan S/N ke di bawah level tracking diperlukan cukup panjang untuk servos yang " kehilangan" target, ada cukup angka rata-rata RCS di cakupan target untuk track yang dapat dipercaya. Dalam hal ini, servo harus " coast" sampai sinyal cukup untuk track. Computed servos adalah ahli dalam hal ini, dan umumnya akan menjaga antena dan gerbang dalam posisi yang benar untuk reacquisiton kecuali jika aksi target sampai sinyal memudar. Tindakan yang menyebabkan fluktuasi menjadi cepat, termasuk frequency agility, mengurangi masalah ini.

BAB 3

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Tracking adalah proses dimana radar mengikuti posisi berbagai objek pada jarak tertentu. Hal ini mempunyai beberapa keuntungan yaitu target dapat dipantau dengan ketelitian yang lebih. Target yang telah terdeteksi akan dapat digambarkan sehingga posisi mereka akan dikenali, cara mencari di mana posisi target, yaitu dengan me-nyampling-nya tiap beberapa detik.3.2 SaranGambar 1.32. split gate error development

Gambar 1.43. Basic servomecanism

PAGE 53

_1112079611.unknown

_1112428407.unknown

_1112450348.unknown

_1112450790.unknown

_1112450916.unknown

_1112451452.unknown

_1112485357.unknown

_1112450950.unknown

_1112450895.unknown

_1112450653.unknown

_1112450732.unknown

_1112450509.unknown

_1112449954.unknown

_1112449975.unknown

_1112449999.unknown

_1112449689.unknown

_1112449733.unknown

_1112449930.unknown

_1112428418.unknown

_1112428042.unknown

_1112428268.unknown

_1112428383.unknown

_1112428067.unknown

_1112428011.unknown

_1112428016.unknown

_1112427995.unknown

_1053304859.unknown

_1111982273.unknown

_1112009284.unknown

_1112073795.unknown

_1112079153.unknown

_1112009302.unknown

_1111982342.unknown

_1112006938.unknown

_1112006956.unknown

_1112006970.unknown

_1112006704.unknown

_1111982316.unknown

_1053307069.unknown

_1111969427.doc

_1111982100.unknown

_1053307070.unknown

_1053305019.unknown

_1053306827.unknown

_1053304904.unknown

_1053303218.unknown

_1053304746.unknown

_1053304828.unknown

_1053303269.unknown

_1053283034.unknown

_1053283074.unknown

_1053282845.unknown