Post on 02-Nov-2014
description
DASAR RADARRADAR = RAdio for Detection And Ranging
disiapkan dan disampaikan oleh:
Suryadi Soedarsono,
PT. LEN Industri, 2009
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Prinsip Radar
SUARA, SONARJarak R = ½ vo t = ½ · 333 · t [m]
RADARR = ½ ·c0 · t = ½ · 2.998 ·108 · t [m]
KecepatanRambat :Suara, vo = 333m/sRadio, co = 299.8 juta m/s
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Prinsip Radar (lanj.)
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Prinsip Radar Pulsa
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Prinsip Radar Pulsa (lanj.)
Transm itter P ulse, L TX
BackscatteredS ignal, L RX
Transm itter Receiver
Transm ittedPulse
BackscatteredS ignal
D uplexer
R adom e, LRA
Beam W idth
R angeR esolutionr=c/2
R eceived S ignal Pow er,w ith 1/r2-correc tion
R eceived S ignal Pow er
Transm itter P ulseand Backscattered
S ignal, L A
P rincip le o f O perationof a P ulse R adar
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Blok Diagram Radar Pulsa
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Prinsip radar CW
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Prinsip Radar Doppler
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Blok Diagram Radar Doppler
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Radar Cuaca Analog (1980)
Antenna PedestalTurning GearDrive Motors
Tacho GeneratorPosition Synchros
Circulatoror
Duplexer
MagnetronTransmitter
Modulator
TriggerUnit
ANTENNAUNIT
TRANSMITTER / RECEIVER UNIT DISPLAY
PreamplifierMixer
Att Linear
Logarithmic
IF AMPLIFIER
SweptGain
LocalOscillator
AutomaticFrequency
Control
AFCMixer
Plan PositionHeight Range
Indicator
OperationControl
Antenna ControlDrive Motor Control
CONTROL RACK
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Radar Doppler Pulsa
R A D O M EA N T E N N A
P O L A R I S A T I O NS W I T C HC I R C U L A T O RK L Y S T R O NM O D U L A T O RS Y N C H R .F R O MR S P
S T CR S PC O N T R O L A DL N A M I X E R
M I X E R
M A T C H E DF I L T E R I - QD E M O D U L A T O R
C O H OP H A S ES Y N C H R .
R A D A RC O N T R O LP R O C E S S I N GR A D A RD A T AP R O C E S S I N G
Z( Z D R )VWI A G CF R O MR S PR S PL O G - A M P L .L I N - A M P L . ZIQ E S T I M A T O RZ , R , V , W ( Z D R )
A U X I L I A R Y F U N C T I O N S :A N T E N N A C O N T R O LP O W E R S U P P L YE N V I R O N M E N T C O N T R O LC A L I B R A T I O NM A I N T E N A N C E
D A T A T R A N S F E RB I T EP R O D U C TG E N E R A T I O ND I S P L A YT E R M I N A L S
P H A S E E S T I M A T I O NC L U T T E R F I L T E R I N GP U L S E P A I R P R O C E S S I N GA Z I M U T H I N T E G R A T I O NR A N G E I N T E G R A T I O NO U T P U T F O R M A T I N G
R C PR D PT R A N S M I T T E R
R E C E I V E R
C E N T R A LC O N T R O L
R O T A R Y J O I N T
R F -A M P L I F I E R
I F -A M P L I F I E R
R A D O M EA N T E N N A
P O L A R I S A T I O NS W I T C HC I R C U L A T O RK L Y S T R O NM O D U L A T O RS Y N C H R .F R O MR S P
S T CR S PC O N T R O L A DL N A M I X E R
M I X E R
M A T C H E DF I L T E R I - QD E M O D U L A T O R
C O H OP H A S ES Y N C H R .
R A D A RC O N T R O LP R O C E S S I N GR A D A RD A T AP R O C E S S I N G
Z( Z D R )VWI A G CF R O MR S PR S PL O G - A M P L .L I N - A M P L . ZIQ E S T I M A T O RZ , R , V , W ( Z D R )
A U X I L I A R Y F U N C T I O N S :A N T E N N A C O N T R O LP O W E R S U P P L YE N V I R O N M E N T C O N T R O LC A L I B R A T I O NM A I N T E N A N C E
D A T A T R A N S F E RB I T EP R O D U C TG E N E R A T I O ND I S P L A YT E R M I N A L S
P H A S E E S T I M A T I O NC L U T T E R F I L T E R I N GP U L S E P A I R P R O C E S S I N GA Z I M U T H I N T E G R A T I O NR A N G E I N T E G R A T I O NO U T P U T F O R M A T I N G
R C PR D PT R A N S M I T T E R
R E C E I V E R
C E N T R A LC O N T R O L
R O T A R Y J O I N T
R F -A M P L I F I E R
I F -A M P L I F I E R
R A D O M E
A N TEN N A
P OLA RISAT IO N
S W IT CH
CIRCULATOR
KLYSTRONMO DULATO R
SYNCHR.FROMRSP
STC
RSPCONTROL
A
DLNA
M IXER
M IX ER
MATC HED
FILTER
I-QDEMO DULATOR
CO HOPHA SESY NCHR.
RAD ARCO NTRO L
PRO C ESS ING
RAD ARDATA
PRO C ESS ING
Z(ZDR)
VW
IAGCFROM
RSP
RSP
LO G-AMPL.
LIN-AMPL.
Z
IQ
ESTIMATOR
Z,R,V,W (ZDR)
AUXILIARY FUNCTIONS:ANTENNA CONTROL
POW ER SUPPLYENVIRO NM EN T CONTROLCALIBR ATIO NM AINTEN ANC E
DATA TRANSFERBITE
PRODUC TGENERATION
DISPLAYTERM INALS
PHASE ESTIMATIO NCLUTTER FILTERINGPULSE PAIR PROC ESSINGAZIM UTH IN TEGRATIO NRANGE IN TEGRATIO NOU TPUT FO RM ATIN G
RCP
RDP
TRANS M ITTE R
REC EIVE R
CENTRALCONTRO L
RO TA RY JO INT
RF-AM PLIFIER
IF -AM PLIFIER
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Parameter Radar Pulsa
= Lebar PulsaTs = Perioda Antar Pulsa = Pulse Repetition Time (PRT) fp = Pulse Repetition Frequency (PRF)
fp = 1 / Ts Jarak Maksimum = Rmax = ½ co Ts = ½ co / fp Duty Cycle = / Ts = fp Daya Pancar Rata-rata = Pav = Pt fp = Pt Duty Cycle Resolusi Jarak r = ½ c0
Time
Perioda Antar Pulsa
Ts
A
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Persamaan Radar
rxl 2atml (cm) 2 (km) 2
0r 2)(ln 142 6.75
)3m/6(mm e Z2
wK (deg)21 ) s( sg 2g (W) tP 1710 5π
(mW) P
20r
2atm L RX L MF LS/N MDS P
2 2aG
2A L2
RAL
TX P2fTXL
2K 3
c ln(2) 102 )0(Z
r
4 L1
S/N F B 0T K 3 64
2 2G tP maxR
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
“PERSAMAAN RADAR” CUACA
Ada 3 versi persamaan radar untuk radar cuaca:1. Daya rata-rata yang diterima
dimana Pt = daya pancar, dalam Watt, g = gain antena gs = gain sistem τ = lebar pulsa,dalam μs θ1 = beamwidth antena, dalam derajat Kw = reflektivitas volum Ze = diameter butir air hujan per volum, dalam mm6 / m3 ro = jarak sasaran, dalam km λ = panjang gelombang radar, dalam cm latm = redaman atmosfer lr = redaman penerima
rxl 2atml (cm) 2 (km) 2
0r 2)(ln 142 6.75
)3m/6(mm e Z2
wK (deg)21 ) s( sg 2g (W) tP 1710 5π
(mW) P
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
“PERSAMAAN RADAR” CUACA (lanj.)
• Artinya: daya sinyal yang diterima menguat dengan bertambahnya daya pancar rata-rata, gain antena, gain sistem, beamwidth antena, faktor koreksi untuk reflektivitas hujan yang disebabkan oleh indeks refraktif air dan reflektivitas relatif air hujan.
• Disisi lain, daya sinyal yang diterima melemah terhadap bertambahnya jarak, panjang gelombang radar, redaman atmosfer dan redaman penerimaan.
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
“PERSAMAAN RADAR” CUACA (lanj.)2. Reflektivitas
Ini adalah rumus untuk menghitung reflektivitas sasaran dalam sel radar, yang kemudian digunakan untuk menghitung curah hujan.
Kelompok pertama berupa konstanta.
Kelompok kedua berhubungan dengan pemancar; mengandung redaman di pemancar LTX, frekuensi f, daya pancar LTX dan lebar pulsa yang dipancarkan
20r
2atm L RX L MF LS/N MDS P
2 2aG
2A L2
RAL
TX P2fTXL
2K 3
c ln(2) 102 )0(Z
r
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
“PERSAMAAN RADAR” CUACA (lanj.)
Kelompok berikutnya berhubungan dengan penerima; terdiri dari daya sinyal minimum yang terdeteksi, S/N ratio, redaman matched-filter LMF, redaman penerima LRX, redaman atmosfer Latm yang tergantung dari jarak dan sifat atmosfer dan frekuensi radar. Besaran ini harus dihitung untuk untuk setiap sel.Faktor terakhir adalah jarak sel radar yang diukur.Artinya, Z dihitung sendiri-sendiri untuk setiap sel radar.
Kelompok ketiga berhubungan dengan antena; terdiri dari redaman radom LRA, redaman antena LA, gain antena Ga, dan beamwidth .
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
“PERSAMAAN RADAR” CUACA (lanj.)
3. Kepekaan radar
dBZ = 10 log10 Z(r0)
Jika dBZ dihitung antara jarak 10 – 600km, akan kita peroleh tabel dBZ terhadap jarak r.
Harga-harga tersebut diperoleh dari radar X-band.
Kepekaan untuk jarak 50km dengan pulsa panjang, dBZLP(50km) = 4.781
Jika digunakan pulsa pendek, dBZSP (50km) = 12.42
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
“PERSAMAAN RADAR” CUACA (lanj.)
Jarak deteksi radar umum
4 L1
S/N F B 0T K 3 64
2 2G tP maxR
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Kepekaan SistemZ LP r( )
1024 ln 2( ) c
3
K²
L TX
P TX f2 LP
1
G2
2 L MF
L RX k B
T 0 B LP
NF SN L atm r( ) r2
Z SP r( )1024 ln 2( ) c
3
K²
L TX
P TX f2 SP
1
G2
2 L MF
L RX k B
T 0 B SP
NF SN L atm r( ) r2
Sensitivity for long pulse operation dBZ LP 50 km( ) 4.781 dBZ
Sensitivity for short pulse operation dBZ SP 50 km( ) 12.42 dBZ
dBZLP r( )
dBZSP r( )
rkm
10 100 1 10320
10
0
10
20
30
40
sensitivity for long pulse operationsensitivity for short pulse operation
Slant Range [km]
Sen
siti
vity
[dB
Z]
dBZ LP r( ) 10 logZ LP r( )
mm6
m3
dBZ SP r( ) 10 logZ SP r( )
mm6
m3
Radar Range Equations
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Standar Band Frekuensi Radar
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Radar Cross Section Pesawat Terbang
Radar cross section Bomber B-26 PD-II
pada band frekuensi 3GHz sebagai fungsi sudut azimut
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Contoh Radar Cross Section
Conventional, unmanned winged missile 0.5 m²Small, single engine aircraft 1 m²Small fighter or 4 passenger jet 2 m²Large fighter 6 m²Medium bomber or medium jet airliner 20 m²Large bomber or large jet airliner 40 m²Jumbo jet 100 m²Small open boat 0.02 m²Small pleasure boat 2 m²Cabin cruiser 10 m²Ship from bow, 16,000 tons 100,000 m²Ship from broadside, 16,000 tons 1,000,000 m²Pickup truck 200 m²Automobile 100 m²Bicycle 2 m²Man 1 m²Bird 0.01 m²Insect 10-5 m²
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Backscatter Cross SectionTypical Reflectivity Values
Cumulus - 18 ... 5 dBZCirrus - 5 dBZIce clouds - 25 ... 3 dBZOutflow of microbursts 0 ... 10 dBZDensity current front (outflow) 7 dBZ Storm cells > 10 dBZRain, 7.5 mm/h 37 dBZClouds, no precipitation - 40 ... – 5 dBZClear air - 20 ... 10 dBZSongbird, one 10 dBZ
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
PERHITUNGAN NOISENe = daya noise termal di input Penerima
K = konstanta Boltzman (= 1.38 10-23 Ws/K)T = temp. ekivalen di rangkaian input PenerimaBn = bandwidth noise (derau)
Contoh: K • 290 • 1 = 4 • 10 -21 W/Hz Noise Power
ne B T K N Noise Level
G B T K F N n0no Noise Output Power
No = daya noise di outputFn = noise factorT0 = temperatur PenerimaG = gain Penerima
i
oin
i
on0no S
SNF
S
S B T K F N
i
on
i
o
S
SF
N
N
o
o
i
i
o
o
i
i
o
i
i
on
NSNS
S
N
N
S
S
S
N
NF
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Signals plus Noise
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Minimum Detectable Signal, MDS
Min. Det. Signal = Smin = No (utk radar cuaca)
i
on0no S
S B T K F N
mino
onn0min N
S F B T K S
Contoh: T0 = 300 K; τ = 2 µσ; NF = 2 dB; So/No = 1
MDS = 10 log (1.38 ∙ 10-23 ∙ 103 ∙ 300 ∙ 1/2∙10-6) + 2
MDS = - 114.8 dBm
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695
Sekian, Terimakasih
PT. LEN Industri, Jl. Soekarno Hatta 442, Bandung 40254, INDONESIA
http:www.len.co.id, Ph.62-22-5202682, Fx.62-22-520-2695