sistem radar gelombang kontinu (CW)

Sistem radar gelombang kontinu (CW) memancarkan radiasi elektromagnetik setiap saat. Radar CW konvensional tidak dapat mengukur jangkauan karena tidak ada dasar untuk pengukuran waktu tunda. Ingatlah bahwa sistem radar dasar menciptakan pulsa dan menggunakan interval waktu antara transmisi dan penerimaan untuk menentukan jangkauan target. Jika energi ditransmisikan terus menerus maka ini tidak akan mungkin.

BACA JUGA : Pengenalan sistem Radar

sistem radar gelombang kontinu (CW) dapat mengukur laju perubahan seketika dalam jangkauan target. Hal ini dicapai dengan pengukuran langsung pergeseran Doppler dari sinyal yang dikembalikan. Pergeseran Doppler adalah perubahan frekuensi gelombang elektromagnetik yang disebabkan oleh gerakan pemancar, target atau keduanya. Misalnya, jika pemancar bergerak, panjang gelombang dikurangi dengan sebagian kecil sebanding dengan kecepatan yang bergerak dalam arah rambat. Karena kecepatan rambat adalah konstan, frekuensi harus meningkat ketika panjang gelombang memendek. Hasil akhirnya adalah pergeseran ke atas dalam frekuensi yang ditransmisikan, yang disebut Doppler shift ( pergeseran Doppler ) .

Doppler shift ( pergeseran Doppler )

Gambar 1. Doppler shift dari pemancar bergerak

Demikian juga jika penerima bergerak berlawanan dengan arah rambat maka akan terjadi peningkatan frekuensi yang diterima. Selanjutnya, target radar yang bergerak akan bertindak sebagai penerima dan pemancar, dengan pergeseran Doppler yang dihasilkan untuk masing-masing. Dua efek yang disebabkan oleh gerakan pemancar/penerima dan target dapat digabungkan menjadi pergeseran bersih frekuensi. Jumlah pergeseran akan tergantung dari kecepatan gabungan dari pemancar/penerima dan target di sepanjang garis di antara mereka, yang disebut line-of-sight (LOS).

line-of-sight (LOS)

Gambar 2. Menghitung kecepatan relatif pada line-of-sight.

Doppler shift atau Pergeseran Doppler dapat dihitung dengan pengetahuan tentang pemancar/penerima dan kecepatan target, di sini ditunjuk sebagai s1 dan s2 masing-masing, dan sudut antara arah gerak mereka dan garis-jika-penglihatan, ditunjuk q1 dan q2.

Kecepatan gabungan dalam line-of-sight adalah

s = s1 cosq1 + s2 cosq2

Kecepatan ini juga dapat diartikan sebagai laju perubahan seketika dalam jangkauan, atau kecepatan jangkauan. Selama masalahnya terbatas pada dua dimensi, sudut juga memiliki interpretasi sederhana:  q1= bantalan relatif terhadap target. Perbedaan antara arah pemancar/penerima dan arah sebenarnya ke sasaran. Ini mengikuti aturan bahari lama:

Bantalan Relatif = Bantalan Sejati – Pos

Karena karakteristik fungsi kosinus, tidak ada bedanya apakah sudut positif atau negatif (tepatnya, bantalan relatif selalu positif dan berkisar dari 0 hingga 3590).  q2= sudut target (bantalan relatif pemancar/penerima dari target). Dihitung dengan cara yang sama seperti bantalan relatif, kecuali bahwa arah target diganti dengan pos dan bantalan timbal balik digunakan sebagai pengganti arah sebenarnya ke target. Bantalan timbal balik ditemukan oleh:

Bantalan Timbal Balik = Bantalan Sejati 1800

Sekali lagi, tidak masalah apakah hasil ini positif, negatif, atau bahkan melampaui 3600, meskipun hasil yang tepat akan berada di kisaran 0-3590. Dengan asumsi bahwa tingkat jangkauan diketahui pergeseran frekuensi kembali adalah

Df = 2s/l

di mana l adalah panjang gelombang dari sinyal asli. Sebagai contoh, pergeseran Doppler dalam radar CW X-band (10 GHz) akan menjadi sekitar 30 Hz untuk setiap kecepatan gabungan 1 mph dalam line-of-sight.

Aplikasi Sistem Radar CW

Salah satu aplikasi sistem radar gelombang kontinu yaitu digunakan oleh kepolisian yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Polisi sering menggunakan radar CW untuk mengukur kecepatan mobil. Yang sebenarnya diukur adalah fraksi dari total kecepatan yang menuju radar. Jika ada beberapa perbedaan antara arah gerak dan garis pandang, akan ada kesalahan. Untungnya bagi para speeder, kecepatan terukur selalu lebih rendah dari yang sebenarnya.

Adapun pengaplikasian sistem radar gelombang kontinu yang lain adalah digunakan dalam aplikasi militer di mana tingkat jangkauan pengukuran diinginkan. Tentu saja, tingkat jangkauan dapat ditentukan dari sistem radar berdenyut dasar dengan mengukur perubahan jangkauan yang terdeteksi dari pulsa ke pulsa. Sistem CW mengukur tingkat jangkauan seketika, dan mempertahankan kontak terus menerus dengan target.

Radar Frekuensi Modulated Continuous Wave (FMCW)

Sistem radar gelombang kontinu dapat digunakan untuk mengukur jangkauan alih-alih laju jangkauan dengan modulasi frekuensi, variasi sistematis dari frekuensi yang ditransmisikan. Hal ini berlaku untuk menempatkan “cap waktu” yang unik pada gelombang yang ditransmisikan setiap saat. Dengan mengukur frekuensi sinyal kembali, waktu tunda antara transmisi dan penerimaan dapat diukur dan oleh karena itu kisaran ditentukan seperti sebelumnya. Tentu saja, jumlah modulasi frekuensi harus jauh lebih besar dari pergeseran Doppler yang diharapkan atau hasilnya akan terpengaruh.

Cara paling sederhana untuk memodulasi gelombang adalah dengan meningkatkan frekuensi secara linier. Dengan kata lain, frekuensi yang ditransmisikan akan berubah pada tingkat yang konstan.

Gambar 3. teori operasi FMCW

Sistem FMCW mengukur perbedaan seketika antara frekuensi yang ditransmisikan dan diterima,  Df.. Perbedaan ini berbanding lurus dengan waktu tunda,  Dt, yang dibutuhkan sinyal radar untuk mencapai target dan kembali. Dari sini rentang dapat ditemukan dengan menggunakan rumus biasa, R = cDt/2. Waktu tunda dapat ditemukan sebagai berikut:

• Dt = T Df/(f2-f1)  dimana:
• f2 = frekuensi maksimum
• f1= frekuensi minimum
• T = periode sapuan dari f1 ke f2,
• Df = selisih antara dikirim dan diterima.

Blok Diagram FMCW

Ada sedikit masalah yang terjadi ketika sapuan mengatur ulang frekuensi dan perbedaan frekuensi menjadi negatif (seperti yang ditunjukkan pada plot Df vs. waktu). Sistem menggunakan diskriminator untuk memotong sinyal negatif, hanya menyisakan bagian positif, yang berbanding lurus dengan jangkauan. Berikut adalah diagram sistem:

Gambar 4. Diagram blok FMCW

Penggabungkan persamaan ini menjadi satu bentuk untuk rentang menjadi :

R = 2cTDf/(f2 – f1)

Di mana Df adalah perbedaan antara frekuensi yang ditransmisikan dan yang diterima (ketika keduanya berasal dari sapuan yang sama, yaitu ketika positif).

Cara lain untuk membangun sistem FMCW, adalah membandingkan perbedaan fasa antara sinyal yang ditransmisikan dan diterima setelah didemodulasi ke penerima informasi sapuan. Sistem ini tidak harus membeda-bedakan nilai negatif Df. Namun dalam kedua kasus tersebut, rentang maksimum yang tidak ambigu akan tetap ditentukan oleh periode, yaitu

Runamb= cT/2

Sistem FMCW sering digunakan untuk altimeter radar, atau dalam kedekatan radar untuk hulu ledak. Sistem ini tidak memiliki jangkauan minimum seperti sistem berdenyut. Namun, mereka tidak cocok untuk deteksi jarak jauh, karena tingkat daya kontinu yang mereka pancarkan harus jauh lebih rendah daripada daya puncak sistem berdenyut. Anda mungkin ingat bahwa puncak dan daya rata-rata dalam sistem pulsa terkait dengan siklus kerja,

Pave= DC *Ppeak

Untuk sistem radar gelombang kontinu, siklus kerja adalah satu, atau sebagai alternatif, daya puncak sama dengan daya rata-rata. Dalam sistem berdenyut daya puncak berkali-kali lebih besar dari rata-rata.