MAHARANI AYU LESTARID411 12 285TTI

PARAMETER-PARAMETER ANTENA (ANTENNA PARAMETERS)

Parameter-parameter dari antena teriri dari:1. Pola radiasi (Radiation Pattern) yaitu Penggambaran sudut radiasi (polar plot). Bentuk yang lain seperti pola omnidirectional pattern yaitu pola radiasi yang serba sama dalam satu bidang radiasi saja. Pola Directive yang membentuk pola berkas yang sempit dengan radiasi yang sangat tinggi. Dalam beberapa literautur, pola radiasi dikatakan sebagai diagram radiasi. Diagram radiasi menggambarkan distribusi energy yang dipancarkan oleh antena di ruang. Besaran ini di ukur/dihitung pada medan jauh (far fileld) dengan jarak yang kosntan ke antenna, dan divariasikan terhadap sudut, biasanya sudut dan . Sehingga bias dibedakan antenna-antena yang mempunyai sifat pancar isotrop, yang hanya ada secara fiktif, antenna omnidirectional, yang bersifat isotrop hanya di suatu bidang potong tertentu, dan antenadirectional, yang bisa mengonsentrasikan energinya kea rah sudut tertentu.

Gambar 1. Diagram radiasi tiga dimensi dari antenna dipole

Gambar 2. Diagram radiasi 2D dipole a) bidang horizontal b) bidang verticalSebagai contoh yang sederhana adalah antenna dipol yang diletakkan di sumbu asal dari system kordinat. Antenna ini mempunyai diagram pancar secara tiga dimensi seperti terlihat pada gambar 1. Sebuah bentuk konsentrasi energy seperti bentuk donat.Bentuk ini didapat dengan melakukan perhitungan atau pengukuran di atas titik-titik pengamatan yang terletak di atas sebuah bola (fiktif) dengan radius r. jarak ini, r, harus cukup besar sehingga titik-titik ini berasa di medan jauh antenna. Batasan medan jauh r>2D^2/ dimana D adalah dimensi terbesar dari antenna dan adalah panjang gelombang pada frekuensi yang digunakan. Diagram radiasi antenna secara tiga dimensi adalah diagram radiasi yang lengkap. Tetapi seringkali diagram radiasi 3D tidak praktis digunakan. Sebagai pengganti, dipakai diagram radiasi 2D yang didapat dari pengamatan di bidang-bidang utamanya, yaitu bidang horizontal dan bidang vertical.Jika kita amati karakteristik radiasi dari antenna ini oada bidang horizontal (bidang H/H plane), maka kita akan akan memotong donat ini dengan bidang xy, dan bidang yang terpotongberbentuk llingkaran (gambar 2. a). dalam kordinat polar, artinya jika kita bergerak pada bidang horizontal pada jarak yang konstan, maka kita akan mendapatkan energy yang sama, ke sudut tetapi jarak yang tidak berubah, akan didaptkan sinyal antenna yang sama.

Gambar 3. Penerima sinyal pada jarak yang sama tetapi beda sudut pada antena pemancar omnidirectional

Tetapi jika kita amati bidang vertical (bidang E/E plane), kita potong donat tersebut misalnya dengan bidang yz, maka akan kita dapatkan bentuk seperti di gamabr 2.b. dalam kordinat polar berarti, pada sudut = 900, kemudian mengecil, dan kembali nol pada = 1800. Gambar 3 lingkaran b menunjukkan kondisi penerima tersebut. Pada bidang horizontal didapatkan penerima yang terbesar. Jika kita berpindah ke atas atau ke bawah (level ketinggian berbeda dengan antena pemancar) maka sinyal akan mengecil.

Gambar 4. Diagram radiasi antena directional (direktif)Makin menjauh dari radiasi utama (main lobe) pancaran antena makinmengcil, dan sampai pada garis nol, yang artinya kearah sudut tersebut tidak ada pancaran energy sama sekali. Sudut interval yang dibatasi oleh level nol ke nol ini disebit juga first null beamwidth (FNBW).Dan seperti yang ditunjukkan pada gambar 4. Pancaran energy, dengan makin membesarnya sudut, setelah mencapai minimum (yaitu level nol), bias kembali membesar dan mencapai suatu (local) maksimum, maksimum ini disebut juga radiasi samping (side lobe).Pada sudut tepat bertolak belakang pada sudut arah pancaran utama/main lobe kita dapatkan arah yang dinamakan arah pancaran belakang ( back lobe).

2. Direktifitas dan GainKeterarahan (directivity) yaitu perbandingan antara densitas daya antena pada jarak sebuah titik tertentu relatif terhadap sebuah radiator isotropis [radiator isotropis merupakan sebuah antena dimana radiasi antena akan serba sama keseluruh arah (titik sumber radiasi). Sedangkan gain merupakan keterarahan yang berkurang akibat rugi rugi yang ditimbulkan.

Karakteristik pancar antena didefinisikan pada medan jauh yang mana pada kondisi medan jauh ini, pada suatu jarak/radius tertentu kita akan mendapatkan medan listrik yang merupakan fungsi dari sudut dan

Dan medan magnet yang juga merupakan fungsi kedua dari sudut tersebut,

Keduanya saling terkait, satu dengan lainnya sesuai dengan

Z0 adalah impedansi gelombang ruang bebas, dengan ohm.Vector poynting (kerapatan daya), yang secara singkatnya di sini dituliskan dengan

Vector pointing menggambarkan aliran daya, yang pada rumus di atas mempunyai arah radial keluar dari antena dan mempunyai besar sebagai fungsi dari dan . Sedangkan daya pancar total bias didapatkan dengan perhitungan integrasi permukaan tertutup yang menyelubungi antena pemancar itu.Antena isotrop mempunyai intensitas pancar yang sama merata ke semua arah

Gambar 5. Pancaran energy pada antena isotrop

Antena directional mengkonsentrasikan energy ke suayu arah tertentu. Jika dipergunakan daya pancar yang sama seperti pada antena isotrop, maka didapati perbandingan medan listrik/medan magnet antara antena isotrop,

Gambar 6. Perbandingan distribusi medan listrik pada antena isotrop dan directional

Pada arah-arah tertentu, antena directional mengirimkan intensitas yang jauh lebih besar dibandingkan dengan yang dikirim oleh antena isotrop, dan pada arah yang lain intensitasnya jauh lebih kecil dibandingkan oleh antena isotrop. Jadi antena directional mengalokasikan energy secara berbeda pada setiap sudut pancarnya.

3. PolarisasiPolarisasi yang merupakan pelacakan vektor radiasi medan listrik (polarisasi linierm circular, eliptical).Ada dua macam polarisasi:a. Polarisasi linierPada polarisai linier, arah medan listrik tidak berubah dengan waktu, yang berubah hanya orientasinya saja (positif-negatif).Gambar 7. Menunjukkan sebuah gelombang yang memiliki polarisasi linier yang vertical. Medan listrik terletak secara vertical. Di gambar itu, arah medan listrik selalu menunjuk kea rah sumbu y positif atau negative.

Gambar 7. Polarisasi linier (kea rah x/vertical)

Polarisasi linier vertical bias dihasilkan denga antena dipole yang vertical. Gelombang yang memiliki polarisasi liner vertical ini juga harus diterima dengan antena yang bias memiliki polarisasi lliner vertical. Antena horn dan antena reflector juga menghasilkan polarisasi vertical sesuai dengan peletakkannya. Jika bidang lebar didatarkan, maka akan dihasilkan polarisasi vertical. Jika bidang lebarnya didirikan, akan didapatkan polarisasi linier horizontal (medan listrik terletak horizontal).b. Polariasasi eliptisBerbeda dengan polariasasi linier, pada gelombang yang mempunyai polarisasi eliptis, dengan berjalannya waktu dan perambatan, medan listrik dari gelombang itu melakukan putaran dengan ujung panah-panahnya terletak pada sebuah permukaan silinder dengan penampang elips.Polarisasi eliptis digunakan denngan tujuan mengantisipasi kemungkinan penerima sinyal tidak diketahui polarisasinya. Pada apllikasi satelit, sinyal akan mengalami depolarisasi ketika menembus awan. Polarisasi gelombang akan berubah ke arah yang tidak bias diprediksikan. Bagi gelombang berpolarisasi eliptis hal ini tidak berpengaruh. Juga pada aplikasi Radio Frequency Identification (RFID) biasanya pemancar/reader ,enggunakan antena berfrekuensi eliptis (circular) untuk mengantisipasi posisi dan orientasi bebas dari tag yang harus dideteksinya.Antena helix (spiral) adalah contoh antena yang menghasilkan gelombang berpolarisasi eliptis. Dua buah antena dipole yang diletakkan saling tegak lurus dan arus/tegangan yang mencatunya berbeda phasa 900 juga menghasilkan polarisasi eliptis ini.

Gambar 8. Polarisasi eliptis

4. ImpedansiImpedansi merupakan impedansi masukan antena pada terminalnya. Seperti dapat divisualkan pada gambar 9, saluran transmisi penghubung yang dipasangkan antena, akan melihat antena tersebut sebagai beban sebesar Zin.Impedansi ini merupakan perbandingan tegangan dan arus atau perbandingan komponen medan listrik dan medan magnet yang sesuai denga orientasinya.Impedansi masukan penting untuk mencapai kondisi matching pada saat antena dihubngkan dengan sumber tegangan, sehingga semua sinyal yang dikirim ke antena akan terpancarkan. Atau pada antena penerima, jika kondisi matching tercapai, energy yang diterima antena akan bias dikirimkan ke receiver

Gambar 9 . antena sebagai beban dari rangkaian sebelumnyaPrinsip penyesuaian impedansi dan efek dari ketidaksesuaian (mis-matching) beserta akibatnya berupa refleksi secara detail.

5. BandwidthBandwidth merupakan rentang frekuensi dengan kinerja yang dapat diterima (antena resonansi, antena pita lebar / broadband antena). Spesifikasi tersebut meliputi : diagram radiasi, tinggi dari side lobe, polarisasi, impedansi masukkan/factor refleksi.Gambar 10 menunjukkan factor refleksi dan VSWR untuk suatu antena yang memiliki interval kerja dari 1,3 GHz sampai 6GHz , atau dengan bandwidth sekitar 4,7 GHz. Atnena tipe ini dikenal dengan nama antena ultrawideband (UWB).

Gambar 10. Kiri: factor refleksi antena ultrawideband Kanan: VSWR antena ultrawideband

6. Beam ScanningBeam Scanning (Pelacakan Berkas) merupakan pergerakan pada arah radiasi maksimum dengan cara mekanik dan listrik.

7. Datasheet antenaBerikut ini dilampirkab sebuh datasheet dua buah antena dari perusahaan Katherin

KAITANNYA DENGAN KINERJA RADARSemua parameter-parameter yang dipaparkan diatas menjadi penopang berkejanya suatu radar. DASAR PERSAMAAN RADARTujuan dari persamaan radar untuk menghitung rentang maksimum Rm di mana kinerja deteksi yang diinginkan dapat dicapai untuk satu set tertentu dari radar, sasaran, dan lingkungan parameter. Persamaan radar dibahas dalam bab ini terbatas pada lingkungan di mana gangguan termal merupakan satu-satunya sumber gangguan terhadap yang sinyal gema target yang harus berhasil bersaing untuk dideteksi. Persamaan untuk lingkungan lainnya akan dikembangkan dalam Bab 3.Persamaan jangkauan radar berasal dalam tiga langkah:1. Nyatakan rasio signal-to-noise maksimum yang tersedia dengan diberikan parameter, sebagai rentang fungsi;2. Nyatakan rasio signal-to-noise minimum yang diperlukan untuk memenuhi persyaratan deteksi;3. Menggabungkan ekspresi untuk memecahkan rentang maksimum di mana persyaratan dipenuhi untuk radar yang ditentukan.1. Signal-to-Noise Ratio Maksimum yang TersediaItu ditentukan dalam pekerjaan diklasifikasikan oleh Utara selama Perang Dunia II [3], kemudian dicetak ulang dalam Prosiding IEEE, bahwa kemungkinan maksimum signal-to-noise daya rasio (S/N) diperoleh ketika sistem penerima menggunakan matched filter untuk gelombang ditransmisikan. Rasio maksimum ini sama dengan rasio energi E/N0 dari bentuk gelombang, 1 di mana E adalah energi dari sinyal gema dan N0 adalah kerapatan spektral bersaing noise termal. Ekspresi untuk dikembangkan pada langkah 1 memberikan E/N0 untuk parameter sistem tertentu. Dalam [1], E/N0 didefinisikan sebagai rasio energi yang tersedia dari sebuah pulsa tunggal, disebut port output dari penerima antena. Titik acuan tersebut digunakan dalam buku ini.Energi kepadatan Ep dari pulsa keluar, diukur pada kisaran rentang R dari antena pemancar isotropik, adalah (1.1)di mana Et (joule) adalah energi dari pulsa ditransmisikan dan 4 R2 adalah area dari jari-jari R yang berpusat pada radar. Untuk pulsa persegi panjang diasumsikan lebar (s) dan puncak daya Pt (W), Et = Pt (J). Untuk antena pemancar dengan gain Gt, kepadatan energi pada sumbu balok meningkat dengan gain bahwa: (1.2)Setelah refleksi dari target memiliki penampang radar (m2), kepadatan energi Ea dari kejadian gema di radar antena penerima adalah (1.3)Persamaan (1.3) berikut dari definisi radar cross section [4].Radar antena penerima dengan efektif aperture Ar menangkap energi E yang diberikan oleh (1.4)Menggunakan ekspresi untuk menerima gain antena (1.5)di mana adalah panjang gelombang, kita memperoleh persamaan yang diinginkan untuk maksimum sinyal energi yang tersedia pada output port dari radar antena penerima: (1.6)Sejauh ini kita telah mempertimbangkan kasus ideal di mana pemancar memberikan keluaran langsung ke antena, dan di mana tidak ada kerugian sepanjang transmitter target jalur penerima yang mengurangi energi sinyal yang diterima. Untuk memungkinkan untuk seperti kerugian radio frekuensi (RF), faktor L1 dapat dimasukkan dalam penyebut, menghasilkan (1.7)Penurunan (1,7) mengikuti prosedur yang ada dalam teks-teks radar saat ini, tetapi berbeda dari banyaknya dalam mengekspresikan energi yang ditransmisikan dan menerima pulsa daripada kekuasaan.Untuk menemukan rasio energi yang tersedia, kebisingan kerapatan spektral N0 (W / Hz), disebut ke penerima terhubung langsung ke port output antena, dinyatakan sebagai N0 = kTs (W/Hz or J) (1.8)dimanak = 1,38 10 23 J / K adalah konstanta Boltzmann;Ts = suhu sistem suara dalam kelvin (K) (lihat Bab 6).Menggabungkan (1.7) dan (1.8), kita memperoleh maksimum signal-to-noise rasio daya yang tersedia: (1.9)2. Syarat Minimum Signal-to-Noise RatioEkspresi kedua digunakan dalam derivasi dari persamaan radar memberikan energi Rasio yang dibutuhkan untuk mendapatkan kinerja deteksi ditentukan. Hal ini diasumsikan dalam [1] bahwa deteksi dilakukan oleh operator manusia mengamati sinar katoda-tabungmenampilkan yang menyajikan n pulsa gema berturut-turut: (1.10)dimana Emin adalah energi minimum dari setiap pulsa yang diterima yang membuat kelompok n-pulsa terlihat pada tampilan di bawah kondisi yang optimal. Hal ini konsisten dengan definisi saat ini [4]:Faktor visibilitas (pulsa radar) Rasio dari pulsa tunggal energi sinyal kekuatan suara per unit bandwith yang memberikan probabilitas dinyatakan deteksi dan alarm palsu pada layar, diukur di bagian menengah frekuensi penerima dalam kondisi optimum bandwidth dan lingkungan melihat.Dengan demikian minimum energi yang diperlukan Emin = N0 V(n) = kTs V(n)(J) (1.11)Jumlah pulsa n diberikan oleh produk dari pengulangan pulsa frekuensi fr dan waktu observasi to, yang merupakan lebih rendah dari waktu tinggal dari sinar radar pada target atau konstanta waktu dari layar dan penglihatan manusia:n = fr to (1.12)Dengan demikian rasio energi yang dibutuhkan dapat dikurangi dengan integrasi pulsa berturut-turut diperoleh dengan balok luas atau pemindaian lambat dari radar di posisi target.Nilai eksperimental untuk V (n) dengan optimal A-scope2 dilaporkan dalam [5]. Ini dan hasil yang sama untuk PPI displays3 disajikan dalam [6-12]. Untuk radar sistem di mana deteksi elektronik menggantikan deteksi visual, faktor visibilitas digantikan oleh faktor pendeteksian D(n), didefinisikan [4]:Dalam pulsa radar, rasio dari pulsa tunggal energi sinyal ke daya noise per unit bandwith yang memberikan probabilitas menyatakan deteksi untuk alarm palsu yang diberikan, probabilitas, diukur dalam frekuensi menengah penguat bandwidth dan menggunakan perantara-filter frekuensi cocok dengan pulsa tunggal dan diikuti dengan integrasi video yang optimal.Subskrip kadang-kadang ditambahkan ke V dan D untuk menunjukkan model target dan probabilitas deteksi yang mereka terapkan (misalnya, V0 (50), yang menunjukkan rasio energidiperlukan untuk probabilitas 50% deteksi pada stabil (Kasus 0) Target [6-12]). Umumnya, V melebihi D sebagai hasil dari efisiensi yang lebih rendah dari proses deteksi visual, seperti dibahas dalam Bagian 4.6.i. Range Maksimum Deteksi Pulsa RadarMengatur E/N0 yang tersedia di (1,9) sama dengan yang diperlukan nilai V atau D, persamaan untuk jangkauan maksimum dari pulsa radar diperoleh: (1.13) (1.14)Persamaan ini hanya titik awal untuk prediksi jangkauan deteksi radar. Mereka memberikan rentang sepanjang sumbu yang umum antena pemancar-penerima balok di mana rasio energi yang diterima memadai dalam kondisi ruang bebas, bila menggunakan filter optimal (untuk deteksi visual) atau filter yang cocok (untuk elektronik deteksi).

a. PERSAMAAN RADAR ORIGINALKisaran Persamaan oleh Norton dan Omberg [1] dinyatakan oleh (1,13), dengan pengertian sebagai berikut: Noise Spectral Density. Daya kepadatan noise spektral dihitung sebagaiN0 = kTFn (W/Hz) (1.15)untuk sistem pada "suhu kamar" T = 300K dengan penerima noise angka Fn. Faktor Visibilitas. Faktor Visibilitas berasal untuk pulsa "nyaris tak terlihat" pada layar A-scope [5], dan didefinisikan untuk mencakup dampak bandwidth yang nonoptimum daripada menggunakan nilai terpisah dari faktor visibilitas yang ideal, sebagaimana didefinisikan dalam [4] , dan faktor koreksi bandwidth, diperkenalkan pada [6-12] . Efek Propagasi. Penulis dalam [1] membahas efek penyerapan troposfer dan pembiasan dan refleksi dari permukaan yang mendasari garis target radar, tetapi ini tidak termasuk sebagai istilah dalam persamaan radar asli. Kerugian RF. Transmisi dan menerima garis kerugian Lt dan Lr termasuk dalam persamaan akhir dalam [1] didasarkan pada (1,13). Itu berupa persamaan, rumit oleh beberapa konstanta konversi numerik, tidak lagi berguna.Faktor konversi numerik diperkenalkan pada [1] untuk menyajikan dihasilkan kisaran kilometer. Faktor numerik lain yang diperkenalkan oleh substitusi untuk konstanta 4, k, dan T, dan dengan masuknya perkiraan untuk faktor visibilitas dan target cross section, sehingga ekspresi akhir dibebani oleh numerik konstan yang mengaburkan hubungan dasar yang digunakan dalam derivasi. Hal ini dilakukan untuk menggabungkan banyak faktor mungkin menjadi nilai numerik tunggal di saat ketika perhitungan dibuat oleh aturan slide atau kalkulator elektromekanis. Itu tidak lagi diperlukan atau diinginkan. Dalam rangka untuk mengekspos hubungan dan izin perbandingan berbagai bentuk persamaan radar, kami mempertahankan dalam diskusi berikutnya istilah yang digunakan dalam derivasi, tanpa faktor konversi atau pengenalan nilai numerik.Terlepas dari keterbatasan ini, persamaan radar asli, dirumuskan selama Perang Dunia II, tetap relevan saat ini karena menggunakan energi sinyal-to-noise rasio untuk menangkap hubungan mendasar antara jangkauan deteksi untuk freespace yang path dan parameter radar dan sasaran. Wawasan pencetus persamaan ini, dalam mengandalkan hubungan filter cocok Utara dan menggunakan energi rasio sebagai kriteria untuk deteksi sukses, layak pengakuan yang diberikan oleh Blake dan diabaikan dalam banyak literatur saat ini.

b. PERSAMAAN RADAR BLAKE UNTUK RADAR PULSEDLamont V. Blake di Naval Research Laboratory membangun sebuah pekerjaan pada Perang Dunia II, sekaligus memperkenalkan definisi dalam persamaan radar. Berikut persamaannya : Ft = faktor pola propagasi untuk jalur transmisiFr = faktor pola propagasi jalur receiveTs = temperatur (Kelvin)D(n) = faktor detectability Cb = faktor bandwidthaL = L1L2= faktor Loss sistem

makna istilah dalam persamaan BlakePersyaratan radar di dalam persamaan Blake diartikan untuk memberikan hasil yang akurat untuk pulsed radar dengan atau tanpa intrapulse modulasi, menggunakan noncoherent integrasi, dan beroperasi di lingkungan normal. Perhatikan faktor-faktor dibawah ini : Energi transmitter. Penggunaan pulsa energi Pt memungkinkan untuk diterapkan langsung ke radar menggunakan kompresi pulsa waveforms di mana time-bandwidth yang dihasilkan B >> 1, di mana B adalah lebar pulsa yang ditransmisikan spektrum. Ini berbeda dengan persamaan dimana Pt digunakan tanpa dalam pembilang, dan menyaingi kekuatan noise N0B. Persamaan tersebut tidak bisa diterapkan pada transmisi dengan modulasi intrapulse. Faktor Pola Propagasi. Blake memperkenalkan persamaan radar dengan faktor Ft dan Fr yag menghitung elevasi antena dan efek pentulan permukaan. Fungsi sudut elevasi dan range yang tidak berlainan. Faktor pola propagasi di artikan sebagai rasio amplitudo medan listrik pada suatu titik tertentu dalam kondisi tertentu dengan amplitudo medan listrik dalam kondisi ruang bebas dengan sinar pemancar diarahkan titik yang dimaksud. Seperti yang digunakan pada rumus sebelumnya, faktor ini tidak termasuk efek dari pola azimuth antenadan atenuasi medium. Keduanya termasuk komponen L. Faktor F berisi gain antena pada elevasi sasaran yang relatif kepada mereka pada sumbu di mana Gt dan G didefinisikan. Noise temperature. Blake memperkenalkan sistem noise temperature Ts untuk mengungkap efek dari sumber-sumber noise baik internal maupun eksternal. Perlu dicatat bahwa Ts disebut output terminal dari antena penerima, dan termasuk dampak dari output noise thermal dan menerima Line Loss Lr antara antena dan penerima, serta yang dari receiver itu sendiri. Pengguanaan rasio energi. Blake melanjutkan penggunaan rasio energi untuk sinyal yang tersedia dan diperlukan, seperti dalam persamaan radar asli. Faktor Loss. Ada beberapa faktor sebagai berikut1. Lt = Transmission Line Loss2. L= atmospheric absorption loss3. Lp= beamshape loss4. Lx= Loss akibat pemrosesan sinyal yang bermacam-macam

Keuntungan dari Blake ChartKeuntungan utama dari Blake chart adalah bahwa ia mencatat nilai input yang range perhitungannya didasarkan pada persamaan dengan beberapa hasil menengah. Dengan tidak adanya disiplin ini, data penting mungkin tidak tercatat dan tidak tersedia untuk referensi nanti. Ketika kalkulator teknik atau metode komputer digital digunakan untuk menggantikan tabel konversi Blake dan langkah-langkah manual, proses ini cepat dan akurat. Bentuk yang tepat dari grafik telah mengalami modifikasi berturut-turut dari Blake yang asli.

Persamaan Radar Blake Coherent

Energi Pavtf disini adalah bentuk gelombang yang diamati menggantikan single-pulse energi yang Pt ditransmisikan, dimana Pav adalah daya rata-rata, tf adalah Coherrent processing Interval (CPI), dan tr adalah Pulse Repitition Interval (PRI). Yang dibutuhkan energi rasio D(1) untuk deteksi adalah nilai single output dari integrator koheren. Hasilnya adalah persamaan radar yang umum.Penerapan Blake chart ke radar koheren membutuhkan penggantian Pt dengan daya rata-rata Pav kW, dan dengan tf dalam s. Jika satuan tersebut sulit untuk radar CW, mungkin bisa digantikan dengan watt dan miliseconds tanpa mengubah range-persamaan konstan. Persamaan Radar Coherent diatas didasarkan pada asumsi bahwa deteksi dilakukan dengan menggunakan output dari filter Doppler tanpa integrasi noncoherent berikutnya. Keterbatasan ini dapat dihindari, dan persamaan yang diterapkan untuk radar menggunakan integrasi noncoherent dari noutput filter, dengan mengganti D (1) dengan D (n).Persamaan radar Blake, diumumkan juga melalui dua edisi pertama Skolnik Radar Handbook [15, 16], menghasilkan prediksi yang akurat dari jangkauan deteksi maksimum untuk target pada setiap sudut elevasi, menggunakan model realistis radar dengan jenis gelombang dan pengolahan di bawah kondisi lingkungan yang sebenarnya. Langkah-langkah yang diperlukan untuk memodifikasi persamaan nya untuk masalah radar modern relatif kecil, dan dibahas dalam Bagian 1.6.

Persamaan Blake Bistatic RangeBlake memperluas persamaan radar dasar untuk sistem bistatic :

Dimana Rt dan Rr merupakan jalur transmitter-to-target dan target-to-receiver, masing-masing. Kuantitas (RtRr)1/2 adalah rata-rata geometrik dari dua jalur dalam sistem bistatic.Blake chart juga dapat digunakan dengan radar bistatic, menghasilkan rentang rata-rata geometris. Perhitungan terpisah dari faktor pola-propagasi Ft dan Fr diperlukan untuk mencapai di dua arah faktor F = (FtFr)1/2 pada baris 8 dari grafik. Prosedur iterasi untuk redaman dalam baris 9-14 dilakukan dengan menggunakan jumlah satu arah redaman sepanjang dua jalur, mengingat sudut elevasi (yang harus dicatat secara terpisah di bagian atas grafik bersama dengan dua ketinggian antena).Persamaan Blake dan Blake chart dimaksudkan terutama untuk digunakan dalam kasus-kasus dimana target terdeteksi dalam rentang yang jelas dari gelombang radar. Hasilnya akan benar untuk deteksi. Mungkin error timbul oleh transmisi atau dari loss integrasi yang disebabkan oleh penggunaan PRI yang bermacam-macam.

BENTUK LAIN DARI PERSAMAAN RADARPersamaan Radar HallHall hadir pada persamaan untuk pulsed radar.

Gain G2 untuk antena memancarkan/menerima menggantikan GtGr; F4 termasuk dalam pembilang sebagai dua arah faktor pola propagasi; Temperatur sistem T0Fn digunakan untuk sebuah receiver dihubungkan secara langsung ke output terminal antena dalam temperatur standar T0 = 290K Hasil 1.2Dx(n)LtL, menggantikan DL, dimana Dx(n) adalah effective detectability factor yang diberikan dari hasil dibawah :D(n) = faktor detectaility dasar untuk integrasi nonkoheren dari n pulsa;Lm = loss untuk bandwidth nonoptimum;Lp = beamshape loss; Lc = collapsing loss;Lo = faktor penurunan dan operator

Faktor Dx digunakan pada persamaan radar modern. Faktor 1,2 yang dikalikan dengan Dx merupakan kerugian yang sesuai untuk bandwidth penerima optimum Bn = 1.2/, dengan asumsi pulsa unmodulated. Kerugian tambahan yang terkait dengan nonoptimum bandwidth IF yang ditangkap dalam loss Lm.

Persamaan Radar BartonPersamaan radar pertama kali digunakan tahun 1964 Radar Analisis Sistem [19] menggunakan peak transmitter power dan noise power dalam bandwidth penerima daripada energi. Kesalahan ini diperbaiki pada tahun 1988 Modern Radar System Analysis [20] dimana persamaan radar berdasarkan pada persamaan Blake dan Hall. yang terakhir setelah diperkenalkan faktor pendeteksian efektif Dx(n) dari dasar faktor D (n) dan yang terkait kerugian. Persamaan Barton untuk radar adalah:

RF loss L1 yang mengurangi rasio energi yang tersedia dinyatakan sebagai syarat terpisah Lt dan L. Loss L2 yang meningkatkan rasio energi yang dibutuhkan termasuk dalam Dx, dan didefinisikan untuk menghindari kesalahan yang disebabkan oleh penggunaan faktor Blake Cb sehubungan dengan deteksi elektronik. Bentuk-bentuk alternatif dari persamaan yang diberikan untuk dua jenis radar koheren : Integrasi koheren atas seluruh waktu pengamatan [20, Eq. (1.2.26)], di mana Pavt0 energi dalam waktu pengamatan menggantikan energi tunggal-pulsa Pt, dan single-sampel Dx(1) menggantikan Dx(n); Integrasi yang koheren atas CPI, diikuti oleh integrasi noncoherent ke [20, Eq. (1.2.27)], di mana Pavtf energi dalam CPI menggantikan energi tunggal-pulsa Pt, dan Dx(n) diganti dengan Dx(n), di mana n = untuk t0/ tf.Entri pengguna dalam versi Blake chart berada di unit dasar, menghindari beberapa faktor konversi dari grafik asli. Kisaran-persamaan konstan sekarang hanya mencakup faktor (4)3, k, dan faktor konversi kisaran m ke km :

Prosedur untuk masuk, perhitungan intermediate, konversi ke dan dari desibel, dan iterasi untuk memperhitungkan redaman atmosfer yang sama seperti dalam Blake chart asli. Blake Cb digantikan oleh M faktor yang sesuai, yang didefinisikan dalam Bagian 10.2.3.

Ini adalah bentuk yang digunakan untuk Blake grafik modifikasi dari Gambar 1.2, tetapi dengan faktor tambahan Fp2 untuk menghitung kemungkinan polarisasi mismatch antara pengirim dan penerima antena. Faktor itu, biasanya ditetapkan untuk kesatuan, termasuk untuk menekankan kebutuhan untuk mempertimbangkan bahwa polarisasi antena penerima mungkin tidak sesuai dengan yang dapat dipakai untuk echo yang dihitung dengan menggunakan polarisasi yang ditransmisikan dan biasanya ditentukan sasaran cross section dalam persamaan radar.

MENGHINDARI PERANGKAP DI RANGE PERHITUNGANHal ini sesuai untuk mengomentari berbagai bentuk persamaan radar disajikandi atas dan di tempat lain dalam literatur, dan untuk menunjukkan sumber kesalahan yang terlibatdalam penggunaannya.1. Sistem Kebisingan Suhu TskTFn produk dalam persamaan asli (1.9) dimaksudkan untuk mewakili suara kerapatan spektral N0 di input penerima. Blake hati-hati mendefinisikan sesuai nya KTS produk dan beberapa komponen untuk meningkatkan akurasi perhitungan suara [12, hal. 152]. Pendekatannya sangat penting dalam sistem modern di mana angka kebisingan rendah dan antena diarahkan langit dingin. Ekspresinya dibahas dalam Bab 6, dengan contoh yang menunjukkan kesalahan yang signifikan dalam hasil dari persamaan radar ketika suhu lingkungan yang mengelilingiradar hanya diasumsikan T0 = 290K.Formulasi Blake harus diadopsi sebagai pengganti permanen untuk kurang teliti ekspresi untuk thermal noise dalam persamaan radar. Praktek ini memiliki telah diikuti dalam dua edisi pertama dari Skolnik ini Radar Handbook [15, 16] dan di Barton [20-22]. Presentasi lain dari persamaan radar keliru mengandalkan disederhanakan hubungan N0 = kT0Fn, yang cukup hanya untuk radar di manaFn> 10 dB. Untuk radar modern yang gagal untuk model akurat kebisingan kerapatan spektral,dengan hasil kesalahan dalam urutan 1-2 dB dalam perhitungan minimumenergi sinyal.2. Penggunaan Signal-to-Noise Ratio EnergiKedua persamaan asli dan orang-orang dari Blake dan Balai yang benar berdasarkan rasioenergi sinyal input terhadap kebisingan kerapatan spektral, bukan daya input kekuatan suara di beberapa tidak jelas (dan umumnya tidak terukur) bandwidth. Ini memungkinkan penggunaan hubungan cocok-filter mendasar Utara untuk maksimum tersedia rasio signal-to-noise [3]:

() = (1.24)

di mana E adalah energi sinyal dan N0 kebisingan kerapatan spektral pada input filter. Ini memberikan batas atas potensi kinerja radar, dan dapat diterapkan pada radar menggunakan gelombang apapun dengan menerapkan faktor yang cocok untuk kasus-kasus di mana penerima aktual dan prosesor jatuh di bawah kinerja filter yang cocok. Perbandingan yang diinginkan energi input meningkat oleh faktor ini cocok.Persamaan radar menggunakan pemancar Pt kekuasaan di pembilang dan penerima Bn bandwidth atau beberapa "bandwidth penerima efektif" dalam penyebut hampir pasti menyebabkan kesalahan, dan dapat diterapkan ketika kompresi pulsa atau frekuensi- sinyal CW termodulasi ditransmisikan. Bahkan dengan pulsa unmodulated, ketika Bn > 1 / , yang dihasilkan Rm mungkin terlalu kecil karena video (atau layar) bandwidth yang lebih kecil mengurangi kebisingan relatif terhadap yang lewat penerima. Survei literatur radar, banyak penulis menempatkan kekuatan suara untuk penerima Bn bandwidth di penyebut dari persamaan radar. Dalam kasus di mana energi pulsa tidak muncul di pembilang, derivasi sering didasarkan pada asumsi bahwa pulsa unmodulated dengan Bn = 1 digunakan.

3. Penggunaan Rata-rata DayaPersamaan radar yang mencakup rata-rata daripada kekuatan pemancar puncak, seperti (1.18), (1.21), atau (1,23), yang lebih disukai karena mereka menekankan ketergantungan radar jangkauan deteksi dalam lingkungan noise termal pada daya rata-rata, bukan pada puncak kekuasaan atau parameter gelombang lainnya. Parameter tersebut dari kepentingan praktis untuk alasan lain selain membangun jangkauan deteksi. Penggunaan puncak kekuasaan tidak selalu salah, asalkan kontribusi dan kerugiandari penyaringan sekitar cocok dan integrasi, baik koheren dan koheren, secara tepat diungkapkan untuk gelombang dan pengolahan sebenarnya digunakan oleh radar. Ekspresi tersebut menjadi semakin sulit dalam radar modern, dimana bandwidth sistem bukan merupakan parameter terukur.4. Koreksi Bandwidth dan Matching FaktorMuncul error ketika Cb diungkapkan oleh (1,17) diterapkan dalam persamaan untuk radar menggunakan deteksi elektronik. Nilai Cb = 1.0 untuk Bn = 1,2 palsu menyiratkan bahwa seperti "filter optimal" adalah filter yang cocok. Persamaan radar asli berasal untuk radar dengan deteksi dilakukan secara visual pada layar sinar katoda tabung. Nilai V, seperti yang ditentukan secara eksperimental, termasuk kerugian dari 2-3 dB melekat dalam proses display / pengamat bahkan ketika "bandwidth optimal" digunakan [19, hal. 171]. Pendeteksian faktor D yang digunakan dalam (1.14) atau (1.16) didefinisikan untuk sistem di mana filter yang cocok digunakan, dan karenanya memerlukan penggunaan faktor pencocokan M, berbeda dari Cb, untuk mengekspresikan efek ketidakcocokan filter. Masalah ini dibahas lanjut dalam Bagian 4.6 dan 10.3.

5. Dideteksi Faktor Target Sewenang-wenangPersamaan yang tepat untuk faktor pendeteksian model target yang umum digunakan terlihat dalam literatur dan dalam Bab 4. Sebuah ekspresi untuk single-pulsa, stabil Target (Kasus 0) dilambangkan dengan nilai D0 (1), seperti yang diperoleh oleh Rice [23], adalah mudah dipecahkan menggunakan program matematika yang berjalan cepat pada komputer pribadi. Marcum [24] meluas teori untuk D0 (n) untuk radar menggunakan integrasi noncoherent beberapa pulsa. Swerling [25] memberikan ekspresi untuk faktor pendeteksian berlaku untuk Model Target dilambangkan dengan Kasus 1-4 dengan statistik amplitudo sesuai dengan distribusi chi-kuadrat dengan dua atau empat derajat kebebasan dan dengan cepat atau lambat fluktuasi amplitudo, dilambangkan dalam buku ini dengan D1 (n) ... D4 (n).

Ekspresi yang tepat yang dilengkapi dalam [21] oleh model umum yang mengarah ke faktorDe (n, ne) untuk target yang statistik mengikuti distribusi chi-kuadrat dengan 2NE derajat kebebasan. Model umum mencakup Kasus 0-4 dan juga menargetkan untuk yang jumlah sampel sasaran independen 1 n ne, termasuk nilai integer biasa ditemui. Bab 4 menyajikan metode yang tepat dan baik perkiraan perhitungan pendeteksian faktor untuk semua model ini. Kesalahan beberapa desibel dapat hasil dari penggunaan dari target model yang tidak pantas, seperti yang mungkin untuk target dijelaskan oleh Swerling model ketika sistem radar mengambil keuntungan dari keragaman dalam waktu, frekuensi,ruang, atau polarisasi6. Pola-Propagasi FactorPencantuman pola propagasi faktor Ft dan Fr, atau geometriknya berarti F, di pembilang dari persamaan radar sangat penting untuk perhitungan akurat dalam rentang kasus dimana target tidak pada balok sumbu elevasi dan elevasi mainlobe tidak jelas dari permukaan yang mendasari jalan radar-target. kebanyakan teks mengandung beberapa referensi ke kebutuhan untuk faktor-faktor ini, sering membahas mereka secara terpisah dari persamaan radar, daripada embedding faktor dalam persamaan. Perlakuan faktor ini untuk radar array bertahap mengamati target off-selebaran memerlukan perhatian khusus (lihat Bagian 10.2.1).7. Faktor RugiLp kerugian terdaftar sebagai salah satu komponen dari faktor kerugian L termasuk dalam(1,16) dan (1,18). Ini mengasumsikan bahwa target tidak pada sumbu sinar radar selama waktu integrasi seluruh pulsa echo (misalnya, ketika radar scan di posisi target). Hal ini ditunjukkan dalam Bab 5 bahwa Lp adalah fungsi yang diperlukan deteksi probabilitas Pd kecuali beberapa pulsa, didistribusikan di seluruh mainlobe pola antena, diintegrasikan sebagai scan balok. Isu lain yang memerlukan pertimbangan cermat adalah hubungan antara kerugian beamshape dan pola antena tertanam dalam faktor pola-propagasi Metode F. Blake berlaku Lp dengan efek azimuth scan 2 konvensional -D radar pencarian, sementara memungkinkan F4 untuk menjelaskan pengaruh posisi targetpola elevasi. Untuk dua dimensi pemindaian, F = 1 dapat digunakan bersama denganLp loss 2 untuk daerah di mana tidak ada efek permukaan refleksi dan manakinerja rata-rata lebih dari satu sektor elevasi yang akan dievaluasi. Masalah ini akan menjadidibahas dalam Bab 8.Dalam bertahap radar array, gain pada sumbu balok bervariasi dengan off-selebaran memindai sudut. Keuntungan Gt dan Gr umumnya ditetapkan pada sumbu balok pada selebaran, dan faktor pemindaian off-selebaran termasuk dalam pola-propagasi F, yang kemudian fungsi dari kedua elevasi dan azimuth. Atau, rata-rata memindai kerugian atas sektor ini dapat didefinisikan (lihat Bagian 10.2.1) untuk memperhitungkan variasi keuntungan selama scan.Seperti dengan kehilangan beamshape, kerugian sektor scan lipatan rasio energi yang dibutuhkan pada selebaran dengan jumlah yang tergantung pada ditentukan Pd, kecuali energi yang ditransmisikan dalam setiap balok diam disesuaikan sebagai Fungsi scan sudut untuk mengkompensasi berkurangnya keuntungan dari off-selebaran balok (lihat Bagian 10.2.1).Aneka kerugian Lx dalam persamaan ini dimaksudkan untuk mencakup sejumlah faktor kerugian, dibahas secara rinci dalam Bab 10. Beberapa faktor kerugian juga fungsi yang diperlukan Pd, dan karenanya harus bervariasi bersama dengan pendeteksian yang Faktor D jika hasil berkisar akurat harus diperoleh.

8. Ringkasan Kesalahan dalam Rentang Perhitungan

Kesalahan umum dalam menggunakan persamaan radar meliputi: Penggunaan T0 = 290K daripada sistem yang sebenarnya kebisingan suhu Ts. Penggunaan rasio daya sinyal-to-noise dalam tidak jelas bandwidth B, bukannya rasio energi. Setiap persamaan radar yang termasuk penerima bandwidth B akan menyebabkan kebingungan, di terbaik, dan paling buruk akan menyebabkan kesalahan serius dalam kisaran perhitungan. Penggunaan puncak kekuasaan tanpa termasuk faktor pengolahan yang sesuai dan kerugian. Penggunaan bandwidth koreksi faktor Cb dengan selain faktor visibilitas V yang meliputi kerugian dari deteksi visual. Penggunaan faktor visibilitas atau faktor pendeteksian yang gagal untuk memperhitungkan statistik dari target yang sebenarnya dan keragaman radar. Kegagalan untuk memasukkan sesuai faktor pola-propagasi. Kegagalan untuk memperhitungkan semua kerugian yang sebenarnya.

6. PERSAMAAN RADAR UNTUK SISTEM RADAR MODERN1. Faktor Mewajibkan Modifikasi Persamaan RentangPerkembangan teknologi radar dan penanggulangan radar telah memberlakukan masalah baru dalam menerapkan persamaan jangkauan radar. Sebagian besar masalah ini dapat dipecahkan dengan memasukkan respon kisaran tergantung faktor sesuai dalam pembilang dari persamaan radar. Faktor mencakup beberapa komponen seperti dijelaskan di bawah ini. Faktor menjadi sangat penting dengan rendah diamati target, yang mengurangi penampang dapat mencegah deteksi melampaui kisaran di yang gerhana dan STC berlaku.1.6.1.1 gerhanaGerhana dari sinyal yang diterima terjadi dengan dua kelas gelombang: (1) rendah PRF radar menggunakan solid-state pemancar dengan siklus tugas lebih dari 1%, dan (2) menengah dan tinggi-PRF radars1.6.1.2 Sensitivitas Time Control (STC)Banyak radar rendah PRF menggunakan STC untuk menghindari kejenuhan dari penerima atau prosesor pada target besar atau kekacauan pada jarak menengah dan pendek, dan untuk menekan deteksi yang tidak diinginkan benda bergerak kecil seperti burung dan lalu lintas kendaraan pada rentang tersebut. STC diterapkan untuk mengurangi sensitivitas pada menerima penundaan dalam beberapa STC kisaran , yang dipilih untuk mendirikan sebuah ambang sasaran penampang atas yang menargetkan harus terdeteksi. Atenuasi diterapkan di RF sebelum penerima, atau dalam tahap awal penerima, untuk membatasi tingkat amplitudo input gema yang diharapkan. Pengaruh kisaran tergantung STC faktor diilustrasikan pada Gambar di bawah ini1.5. Sebuah radar dengan STC kehilangan kemampuan untuk mendeteksi, bahkan pada jarak pendek, lowobservable sebuah Target yang penampang kurang dari 1.6.1.3 Beam Dwell FactorRadar mungkin dalam beberapa kasus memindahkan beam sangat cepat sehingga sumbu beam menerima tidak tetap dekat sudut di mana pulsa ditransmisikan menerangi sebuah longrangeTarget, dan dari mana gema tiba setelah penundaan 1.6.1.4 Frequency Agility or DiversityPerubahan pulsa-ke-pulsa frekuensi (kelincahan) atau kelompok-ke-kelompok perubahan (diversity) digunakan untuk menghindari kemacetan dan untuk rata-rata diamati sasaran RCS (misalnya, untuk pengurangan rugi fluktuasi). Dalam teknik baik frekuensi penerima diubah menjadidari pulsa ditransmisikan segera sebelumnya. Efek menguntungkan pada RCS averaging disertakan dalam model target yang digunakan untuk menghitung faktor pendeteksian. Diskriminasi terhadap sinyal gema tiba setelah perubahan frekuensi memerlukan dimasukkannya faktor keragaman frekuensi FFD sebagai komponen di Persamaan radar.1.6.1.5 Faktor LensLensa kerugian diperkenalkan oleh Weil ini disebabkan oleh perubahan troposfer pembiasan dengan sudut elevasi. Meskipun dibahas oleh Blake hal itu kadang-kadang diabaikan dihilangkan karena tidak muncul sebagai istilah tertentu dalam persamaan radar. Untuk menghindari hal ini, dua arah lensa faktor disertakan di sini sebagai komponen . Ini tidak boleh disamakan dengan atmosfer pelemahan di penyebut dari persamaan karena tidak kehilangan disipatif yang meningkatkan sistem suhu kebisingan.

1.6.2 Persamaan Yang Berlaku untuk Radar ModernRadar modern Sistem Analisis Software, Versi 3.0 [22] adalah seperangkat lembar kerja (yang akan disebut sebagai MRSAS3, dan longgar disebut program), yang berjalan di bawah program Mathcad untuk menghitung jangkauan deteksi radar dan pengukuran akurasi. Ini versi program dikembangkan selama periode yang perubahan teknologi radar dan meningkatkan kekhawatiran atas pengurangan target penampang terkena keterbatasan dalam bentuk-bentuk awal dari persamaan radar, seperti yang dibahas dalam Bagian 1.6.1. Program ini dirancang untuk memberikan lebih menyeluruh analisis kinerja radar, di mana telah diubah dengan penambahan faktor respon kisaran tergantung Frdr untuk respon tegangan dari sistem, yang persegi memodifikasi energi yang tersedia sebagai fungsi dari jangkauan: (J)Dimana: = produk faktor respon radar bervariasi denganKisaran = Faktor Gerhana = Faktor waktu sensitifitas Kontrol = Faktor Beam Dwell = Faktor Keragaman Freakuensi = Faktor Lensa Dua Arah1.6.3 Metode Deteksi Menghitung RentangSebuah prosedur iterasi sederhana yang digunakan dalam bagan Blake untuk memecahkan jangkauan deteksi yang tergantung dengan adanya kisaran redaman atmosfer. Dan semuanya itu tergantung dari tambahan dan kemungkinan perubahan dalam sinyal.Modus pengolahan dengan kisaran memerlukan metode yang lebih kuat. Hal ini didasarkan pada pendekatan dasar yang dijelaskan dalam Bagian 1.1 Rasio energi yang tersedia serta dibutuhkan fungsi dari jangkauan dan jangkauan maksimum yang ditemukan yang mana kedua rasio adalah sama.

1.6.3.1 Contoh Perhitungan Rentang Radar

1.6.3.2 Contoh Radar Solid-State

1.6.3.3 Contoh Radar dengan STC

1.7 RINGKASAN PENGEMBANGAN PERSAMAAN RADARBab ini menelusuri evolusi persamaan radar dari asal-usulnya selama Perang Dunia II melalui aplikasi untuk radar modern. Kontribusi dari Lamont Blake ditekankan, dan cara dia mengungkapkan persamaan disarankan sebagai titik awal yang akurat untuk analisis saat ini dan masa depan kinerja radar.Modifikasi persamaan Blake disajikan yang beradaptasi mereka untuk karakteristik yang lebih kompleks dan mode sistem radar modern, tetapi mendasar Pendekatan tetap menjadi dasar estimasi yang dapat diandalkan deteksi radar jangkauan. Mengutip Marcum dalam membahas persamaan radar asli, Jumlah perangkap yang mungkin ditemui dalam penggunaan persamaan di atas hamper tanpa batas , dan banyak dari kesulitan ini telah diakui di masa lalu.Kesulitan baru telah diakui sejak Marcum menerbitkan studinya. modern teknik komputasi mengatasi banyak keterbatasan ini dan memberikan hasil dengan presisi tinggi , tetapi mereka sering menutupi masalah lain sementara mendorong ketergantungan prosedur yang menyebabkan kesalahan jauh lebih besar dari presisi ditampilkan.Menghindari kesalahan tersebut adalah pusat analisis yang cermat Blake dari masalah . bahwa juga tujuan dari perkembangan selanjutnya dibahas dalam [ 20-22 ] , dalam bab ini , dan seluruh sisa buku ini.