Radar

I. PENDAHULUAN

Radar (Radio Detection And Ranging), sistem deteksi jarak jauh yang digunakan untuk mencari dan mengidentifikasi objek. sinyal radar terpental benda di jalan mereka, dan sistem radar mendeteksi gema dari sinyal yang kembali. Radar dapat menentukan sejumlah properti dari sebuah objek yang jauh, seperti jarak, kecepatan, arah gerakan, dan bentuk. Radar dapat mendeteksi benda-benda di luar jangkauan penglihatan dan bekerja di semua kondisi cuaca, sehingga alat vital dan serbaguna untuk banyak industri dan penelitian ilmiah.

Radar memiliki banyak kegunaan, termasuk membantu navigasi di laut dan udara, membantu mendeteksi kekuatan militer, meningkatkan keselamatan lalu lintas, dan menyediakan data ilmiah. Salah satu kegunaan utama radar adalah kontrol lalu lintas udara, baik sipil maupun militer. jaringan besar sistem radar darat membantu pengendali lalu lintas udara melacak pesawat dan mencegah tabrakan udara. kapal komersial dan militer juga menggunakan radar sebagai alat bantu navigasi untuk mencegah tabrakan antara kapal dan untuk mengingatkan kapal hambatan, terutama dalam kondisi cuaca buruk ketika visibilitas miskin. Pasukan militer di seluruh radar digunakan dunia untuk mendeteksi pesawat dan rudal, gerakan pasukan, dan kapal di laut, serta untuk menargetkan berbagai jenis senjata. Radar adalah alat yang berharga bagi polisi dalam menangkap mempercepat pengendara. Dalam dunia sains, ahli meteorologi menggunakan radar untuk mengamati dan meramalkan cuaca (Meteorologi). ilmuwan lain menggunakan radar untuk aplikasi penginderaan jauh, termasuk pemetaan permukaan Bumi dari orbit, mempelajari asteroid, dan menyelidiki permukaan planet lain dan bulan mereka (Radar Astronomi).

II. BAGAIMANA RADAR BEKERJA

Radar bergantung pada pengiriman dan penerimaan radiasi elektromagnetik, biasanya dalam bentuk gelombang radio atau microwave. radiasi elektromagnetik adalah energi yang bergerak dalam gelombang di atau dekat kecepatan cahaya. Karakteristik gelombang elektromagnetik tergantung pada panjang gelombang mereka. sinar gamma dan sinar X memiliki panjang gelombang yang sangat pendek. cahaya tampak adalah sepotong kecil dari spektrum elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih panjang dari sinar X, tetapi lebih pendek dari gelombang mikro. sistem radar menggunakan radiasi elektromagnetik yang panjang-panjang gelombang dalam microwave dan radio rentang. Karena panjang gelombang panjang mereka, gelombang radio dan gelombang mikro cenderung mencerminkan lebih baik dari radiasi panjang gelombang yang lebih pendek, yang cenderung menyebar atau diserap sebelum sampai ke target. gelombang radio pada akhir panjang-panjang gelombang spektrum bahkan akan mencerminkan off dari ionosfer di atmosfer, lapisan partikel bermuatan listrik di atmosfer bumi.

Sebuah sistem radar dimulai dengan mengirimkan radiasi elektromagnetik, yang disebut sinyal. Sinyal memantul dari benda yang dilewatinya. Ketika radiasi memantul kembali, bagian dari sinyal kembali ke sistem radar; gema ini disebut return. Sistem radar mendeteksi kembali dan, tergantung pada kecanggihan sistem, hanya melaporkan deteksi atau menganalisa sinyal untuk informasi lebih lanjut. Meskipun gelombang radio dan gelombang mikro mencerminkan lebih baik dari gelombang elektromagnetik dari panjang lainnya, hanya kecil bagian-tentang sepermilyar dari satu miliar-sinyal radar akan dipantulkan kembali. Oleh karena itu, sistem radar harus mampu mengirimkan jumlah tinggi energi dalam sinyal dan untuk mendeteksi sejumlah kecil energi di return.

Sebuah sistem radar terdiri dari empat komponen dasar: pemancar, antena, penerima, dan tampilan. Pemancar menghasilkan sinyal listrik dalam bentuk yang benar untuk jenis sistem radar. antena mengirimkan sinyal-sinyal ini sebagai radiasi elektromagnetik. antena juga mengumpulkan sinyal kembali masuk dan melewati mereka ke penerima, yang menganalisis kembali dan dibagikan ke layar. Layar memungkinkan operator manusia melihat data.

Semua sistem radar melakukan tugas-tugas dasar yang sama, tetapi cara sistem melaksanakan tugas-tugas mereka memiliki beberapa efek pada bagian sistem. Suatu jenis radar radar disebut pulse mengirimkan semburan radar secara berkala. radar pulsa membutuhkan metode waktu semburan dari pemancar, sehingga bagian ini lebih rumit daripada pemancar dalam sistem radar lainnya. Tipe lain dari radar disebut radar gelombang kontinu mengirimkan sinyal terus menerus. radar gelombang kontinu mendapat banyak informasi yang tentang target dari perubahan halus dalam kembali, atau gema sinyal. Oleh karena itu penerima di radar gelombang kontinu lebih rumit daripada sistem lain.

A. Sistem Transmitter

Sistem sekitarnya pemancar terdiri dari tiga unsur utama: osilator, modulator, dan pemancar itu sendiri. Pemancar memasok energi untuk antena dalam bentuk sinyal listrik energi tinggi. antena kemudian mengirimkan gelombang radar elektromagnetik sebagai sinyal melewati itu.

  1. Oscillator

Produksi sinyal radar dimulai dengan osilator, sebuah perangkat yang menghasilkan sinyal listrik murni pada frekuensi yang diinginkan. Kebanyakan sistem radar menggunakan frekuensi yang jatuh dalam kisaran radio (dari beberapa juta siklus per detik-atau Hertz [Hz] -untuk beberapa ratus juta Hertz) atau rentang microwave (dari beberapa ratus juta Hz ke beberapa puluh miliar Hz) . osilator harus menghasilkan frekuensi yang tepat dan murni untuk menyediakan sistem radar dengan referensi yang akurat ketika menghitung pergeseran Doppler dari sinyal (untuk diskusi lebih lanjut dari pergeseran Doppler, lihat bagian Penerima artikel di bawah ini).

  2. Modulator

Tahap berikutnya dari sistem radar adalah modulator, yang dengan cepat bervariasi, atau termodulasi, sinyal dari osilator. Dalam sistem radar pulsa sederhana modulator hanya ternyata sinyal dan mematikan. modulator harus bervariasi sinyal, tetapi tidak mendistorsi itu. Hal ini membutuhkan desain yang cermat dan rekayasa.

  3. Transmitter

pemancar sistem radar meningkatkan kekuatan sinyal osilator. pemancar memperkuat kekuasaan dari tingkat sekitar 1 watt sebanyak 1 megawatt, atau 1 juta watt. sinyal radar memiliki tingkat daya tinggi seperti itu karena begitu sedikit dari sinyal asli datang kembali return.

  4. Antena

Setelah pemancar menguatkan sinyal radar ke tingkat yang dibutuhkan, ia akan mengirimkan sinyal ke antena, biasanya sepotong berbentuk piring logam. gelombang elektromagnetik pada panjang gelombang yang tepat merambat keluar dari antena sebagai sinyal listrik melewati itu. Kebanyakan antena radar mengarahkan radiasi dengan memantulkan itu dari parabola, atau berbentuk cekung, piring logam. Output dari pemancar feed ke dalam fokus piring. Fokusnya adalah titik di mana gelombang radio yang dipantulkan dari piring perjalanan keluar dari permukaan piring dalam satu arah. Kebanyakan antena yang dapat dikendalikan, yang berarti bahwa mereka dapat bergerak ke titik di arah yang berbeda. Hal ini memungkinkan sistem radar untuk memindai area ruang daripada selalu menunjuk ke arah yang sama.

B. Penerimaan Elements

Sebuah penerima radar mendeteksi dan sering menganalisa gema samar dihasilkan ketika gelombang radar terpental dari obyek yang jauh dan kembali ke sistem radar. antena mengumpulkan lemah kembali sinyal radar dan mengubahnya menjadi arus listrik. Karena antena radar mungkin baik mengirim dan menerima sinyal, duplekser menentukan apakah antena terhubung ke receiver atau transmitter. penerima menentukan apakah sinyal harus dilaporkan dan sering melakukan analisis lebih lanjut sebelum mengirim hasilnya ke layar. Layar menyampaikan hasilnya kepada operator manusia melalui tampilan visual atau sinyal terdengar.

  1. Antena

Penerima menggunakan antena untuk mengumpulkan sinyal radar tercermin. Seringkali penerima menggunakan antena yang sama seperti pemancar. Hal ini dimungkinkan bahkan di beberapa radar gelombang kontinu karena modulator dalam sistem pemancar format sinyal keluar sedemikian rupa bahwa penerima (diuraikan dalam paragraf berikut) dapat mengenali perbedaan antara sinyal keluar dan masuk.

  2. Duplexer  

duplekser memungkinkan sistem radar untuk mengirimkan sinyal yang kuat dan masih menerima gema radar sangat lemah. duplekser bertindak sebagai gerbang antara antena dan penerima dan pemancar. Itu membuat sinyal kuat dari pemancar dari melewati ke penerima dan overloading, dan juga memastikan bahwa sinyal lemah datang dari antena pergi ke penerima. Sebuah duplexer radar pulsa menghubungkan pemancar ke antena hanya ketika pulsa sedang dipancarkan. Antara pulsa, duplekser memutus pemancar dan menghubungkan receiver ke antena. Jika penerima yang terhubung ke antena sementara pulsa itu sedang dikirim, tingkat daya tinggi pulsa akan merusak sirkuit sensitif penerima. Dalam radar gelombang kontinu penerima dan pemancar beroperasi pada waktu yang sama. Sistem ini tidak memiliki duplekser. Dalam hal ini, penerima memisahkan sinyal oleh frekuensi saja. Karena penerima harus mendengarkan sinyal lemah pada saat yang sama bahwa pemancar operasi, daya tinggi sistem radar gelombang kontinu menggunakan transmisi terpisah dan menerima antena.

  3. Receiver

Kebanyakan sistem radar modern menggunakan peralatan digital karena peralatan ini dapat melakukan banyak fungsi yang rumit. Untuk menggunakan peralatan digital, sistem radar perlu analog-ke-digital converter untuk mengubah sinyal yang diterima dari bentuk analog ke bentuk digital.

Sinyal analog yang masuk dapat memiliki nilai apapun, dari 0 sampai puluhan juta, termasuk nilai-nilai pecahan seperti 2/3. informasi digital harus memiliki nilai-nilai diskrit, dalam langkah-langkah yang teratur tertentu, seperti 0, 1, atau 2, tapi tidak ada di antara. Sebuah sistem digital mungkin memerlukan fraksi 2/3 akan dibulatkan ke angka desimal 0.6666667, atau 0.667, atau 0,7, atau bahkan 1. Setelah informasi analog telah diterjemahkan ke dalam interval diskrit, nomor digital biasanya dinyatakan dalam bentuk biner, atau sebagai serangkaian 1s dan 0s yang mewakili angka . Analog-ke-digital converter mengukur sinyal analog yang masuk berkali-kali setiap detik dan mengungkapkan setiap sinyal sebagai angka biner.

Setelah sinyal dalam bentuk digital, penerima dapat melakukan banyak fungsi yang kompleks di atasnya. Salah satu fungsi yang paling penting bagi penerima Doppler penyaringan. Sinyal yang memantul dari benda bergerak kembali dengan panjang gelombang yang sedikit berbeda karena efek yang disebut efek Doppler. Perubahan panjang gelombang gelombang meninggalkan benda bergerak karena gerakan objek menyebabkan setiap gelombang untuk meninggalkan dari posisi yang sedikit berbeda dari gelombang sebelumnya. Jika suatu benda bergerak menjauh dari pengamat, setiap gelombang berturut-turut akan berangkat dari sedikit lebih jauh, sehingga gelombang akan jauh terpisah dan sinyal akan memiliki panjang gelombang yang lebih panjang. Jika suatu benda bergerak menuju pengamat, setiap gelombang berturut-turut akan berangkat dari posisi yang sedikit lebih dekat daripada yang sebelumnya, sehingga gelombang akan lebih dekat satu sama lain dan sinyal akan memiliki panjang gelombang yang lebih pendek. pergeseran doppler terjadi pada semua jenis gelombang, termasuk gelombang radar, gelombang suara, dan gelombang cahaya. Doppler filtering adalah cara penerima membedakan antara beberapa sasaran. Biasanya, target bergerak dengan kecepatan yang berbeda, sehingga setiap target akan memiliki pergeseran Doppler yang berbeda. Berikut penyaringan Doppler, penerima melakukan fungsi lain untuk memaksimalkan kekuatan sinyal kembali dan untuk menghilangkan kebisingan dan mengganggu sinyal lainnya.

  4. Display

Menampilkan hasil adalah langkah terakhir dalam mengkonversi sinyal radar yang diterima menjadi informasi yang berguna. sistem radar awal digunakan sederhana amplitudo lingkup-tampilan amplitudo sinyal yang diterima, atau kekuatan, sebagai fungsi jarak dari antena. Dalam sistem seperti itu, lonjakan kekuatan sinyal muncul di tempat pada layar yang sesuai dengan jarak target. Sebuah tampilan yang lebih berguna dan lebih modern adalah indikator posisi rencana (PPI). PPI menampilkan arah target dalam kaitannya dengan sistem radar (relatif ke utara) sebagai sudut diukur dari bagian atas layar, sedangkan jarak ke target direpresentasikan sebagai jarak dari pusat layar. Beberapa sistem radar yang menggunakan PPI menampilkan amplitudo sebenarnya sinyal, sementara yang lain memproses sinyal sebelum menampilkan itu dan menampilkan target mungkin sebagai simbol. Beberapa sistem radar sederhana yang dirancang untuk mencari keberadaan obyek dan bukan kecepatan objek atau jarak memberitahu pengguna dengan sinyal terdengar, seperti bunyi bip. Komputer dapat menganalisis dan memproses data radar untuk membuat peta, gambar rinci dan menampilkan video, dan interpretasi visual lainnya data.

  C. Frekuensi Radar

sistem radar awal yang hanya mampu mendeteksi target dan membuat pengukuran kasar dari jarak ke target. Sebagai teknologi radar berkembang, sistem radar bisa mengukur properti semakin banyak. Teknologi modern memungkinkan sistem radar untuk menggunakan frekuensi yang lebih tinggi, memungkinkan pengukuran yang lebih baik dari arah target dan lokasi. radar canggih dapat mendeteksi setiap fitur dari target dan menunjukkan gambaran rinci dari target bukan objek kabur tunggal.

Kebanyakan sistem radar beroperasi di frekuensi mulai dari Sangat High Frequency (VHF) Band, sekitar 150 MHz (150 juta Hz), band High Frequency ekstra, yang mungkin setinggi 95 GHz (95 miliar Hz). rentang frekuensi tertentu bekerja dengan baik untuk aplikasi tertentu dan tidak juga untuk orang lain, sehingga sebagian besar sistem radar khusus untuk melakukan satu jenis pelacakan atau deteksi. Frekuensi sistem radar terkait dengan resolusi dari sistem. Resolusi menentukan seberapa dekat dua objek mungkin dan masih dibedakan oleh radar, dan seberapa akurat sistem dapat menentukan posisi target. frekuensi yang lebih tinggi memberikan resolusi yang lebih baik daripada frekuensi yang lebih rendah karena berkas yang dibentuk oleh antena lebih tajam. Pelacakan radar, yang justru menempatkan objek dan melacak gerakan mereka, perlu resolusi yang lebih tinggi dan menggunakan frekuensi yang lebih tinggi. Di sisi lain, jika sistem radar digunakan untuk mencari area yang luas untuk target, sinar sempit radar frekuensi tinggi akan kurang efisien. Karena pemancar daya tinggi dan antena besar yang sistem radar membutuhkan lebih mudah untuk membangun untuk frekuensi yang lebih rendah, sistem radar frekuensi yang lebih rendah lebih populer untuk radar yang tidak perlu resolusi sangat baik.

D. Clutter

Clutter inilah yang oleh pengguna radar disebut sinyal radar yang tidak berasal dari target sebenarnya. Hujan, salju, dan permukaan bumi memantulkan energi, termasuk gelombang radar. Gema semacam itu bisa menghasilkan sinyal bahwa sistem radar mungkin salah sasaran. Clutter membuat sulit untuk mencari target, terutama saat sistem sedang mencari benda-benda yang kecil dan jauh. Untungnya, sebagian besar sumber kekacauan bergerak perlahan jika sama sekali, sehingga gema radar mereka menghasilkan sedikit atau tidak ada pergeseran Doppler. Insinyur radar telah mengembangkan beberapa sistem untuk mengambil keuntungan dari perbedaan dalam pergeseran Doppler antara kekacauan dan target yang bergerak. Beberapa sistem radar menggunakan indikator target bergerak (moving target indicator / MTI), yang mengurangi setiap radar lainnya dari total sinyal. Karena sinyal dari benda stasioner akan tetap sama dari waktu ke waktu, MTI menguranginya dari total sinyal, dan hanya sinyal dari target yang bergerak yang melewati penerima. Sistem radar lain benar-benar mengukur frekuensi semua sinyal yang kembali. Frekuensi dengan pergeseran Doppler yang sangat rendah diasumsikan berasal dari kekacauan. Mereka yang memiliki pergeseran substansial diasumsikan berasal dari target yang bergerak.

Clutter sebenarnya adalah istilah relatif, karena kekacauan untuk beberapa sistem bisa menjadi target sistem lain. Misalnya, sistem radar yang melacak pesawat menganggap presipitasi menjadi kekacauan, namun curah hujan adalah target radar cuaca. Radar pelacakan pesawat akan mengabaikan hasil pengembalian dengan ukuran besar dan pergeseran Doppler rendah yang mewakili fitur cuaca, sementara radar cuaca akan mengabaikan hasil pengalihan bertopeng berukuran kecil dan sangat Doppler yang mewakili pesawat terbang.

  III. JENIS RADAR

Semua sistem radar mengirimkan radiasi elektromagnetik pada frekuensi radio atau gelombang mikro dan menggunakan gema dari radiasi tersebut untuk mendeteksi benda, namun sistem yang berbeda menggunakan metode pemancar dan radiasi radiasi yang berbeda. Radar pulsa mengirimkan semburan radiasi singkat. Radar gelombang terus menerus mengirimkan sinyal konstan. Radar aperture sintetis dan radar array bertahap memiliki cara khusus untuk memposisikan dan mengarahkan antena yang meningkatkan resolusi dan akurasi. Radar sekunder mendeteksi sinyal radar yang dikirim target, alih-alih mendeteksi gema radiasi.

  A. Radar Pulse Sederhana

Radar pulsa sederhana adalah jenis radar yang paling sederhana. Dalam sistem ini, pemancar mengirimkan pulsa singkat energi frekuensi radio. Antara pulsa, penerima radar mendeteksi gema radiasi yang dipantulkan objek. Sebagian besar antena radar pulsa berputar untuk memindai area yang luas. Radar pulsa sederhana memerlukan rangkaian waktu yang tepat di duplekser untuk mencegah pemancar mentransmisikan sementara penerima memperoleh sinyal dari antena, dan agar penerima tidak mencoba membaca sinyal dari antena saat pemancar beroperasi. Radar pulsa bagus untuk menemukan objek, tapi tidak terlalu akurat dalam mengukur kecepatan suatu objek.

  B. Continuous Wave Radar

Sistem radar kontinyu (CW) mengirimkan sinyal radar konstan. Transmisinya kontinyu, jadi, kecuali pada sistem dengan daya sangat rendah, receiver tidak dapat menggunakan antena yang sama dengan pemancar karena emisi radar akan mengganggu gema yang dirasakan oleh penerima. Sistem CW dapat membedakan antara gangguan stasioner dan target bergerak dengan menganalisis pergeseran sinyal Doppler, tanpa harus menggunakan rangkaian waktu yang tepat yang memisahkan sinyal dari kembalinya radar pulsa. Sistem radar gelombang terus-menerus sangat bagus dalam mengukur kecepatan dan arah suatu benda, namun radar tersebut tidak seakurat radar denyut nadi untuk mengukur posisi benda. Beberapa sistem menggabungkan radar pulsa dan CW untuk mencapai resolusi rentang dan kecepatan yang baik. Sistem seperti itu disebut sistem radar Pulse-Doppler.

  C. Radar Aperture Sintetis

Roda aperture sintetis (SAR) melacak target di udara dari udara. Nama tersebut berasal dari kenyataan bahwa sistem tersebut menggunakan pergerakan pesawat terbang atau satelit yang membawanya untuk membuat antena tampak jauh lebih besar dari yang sebenarnya. Kemampuan radar untuk membedakan antara dua objek jarak dekat tergantung pada lebar balok yang dikirim antena. Semakin sempit baloknya, semakin baik resolusinya. Mendapatkan balok sempit membutuhkan antena besar. Sistem SAR terbatas pada antena yang relatif kecil dengan balok yang lebar karena harus sesuai dengan pesawat terbang atau satelit. Sistem SAR disebut aperture sintetis, bagaimanapun, karena antena tampak lebih besar dari yang sebenarnya. Ini karena pesawat terbang atau satelit memungkinkan sistem SAR berulang kali melakukan pengukuran dari berbagai posisi. Penerima memproses sinyal ini untuk membuatnya tampak seolah-olah berasal dari antena stasioner yang besar, bukan yang bergerak kecil. Resolusi radar aperture sintetis bisa cukup tinggi untuk memilih benda individu sekecil mobil.

Biasanya, pesawat terbang atau satelit yang dilengkapi dengan SAR terbang melewati objek target. Pada radar aperture invers sintetis, targetnya bergerak melewati antena radar. Inverse SAR bisa memberikan hasil sebagus SAR biasa.

  D. Radar Array-Array

Sebagian besar sistem radar menggunakan antena besar tunggal yang berada di satu tempat, namun bisa diputar di atas dasar untuk mengubah arah sinar radar. Antena radar array bertahap sebenarnya terdiri dari banyak antena terpisah kecil, yang masing-masing dapat diputar. Sistem ini menggabungkan sinyal yang dikumpulkan dari semua antena kecil. Penerima dapat mengubah cara menggabungkan sinyal dari antena untuk mengubah arah balok. Antena radar array bertahap yang besar dapat mengubah arah baloknya secara elektronik berkali-kali lebih cepat daripada sistem radar mekanis lainnya.

  E. Radar Sekunder

Sistem radar yang mengirimkan sinyal radar dan membaca gema yang memantul kembali adalah sistem radar utama. Sistem radar sekunder membaca sinyal radar berkode yang dipancarkan target sebagai respons terhadap sinyal yang diterima, bukan sinyal yang dipantulkan target. Kontrol lalu lintas udara sangat bergantung pada penggunaan radar sekunder. Pesawat membawa pemancar radar kecil yang disebut beacon atau transponder. Penerima di menara kontrol lalu lintas udara mencari sinyal dari transponder. Sinyal transponder tidak hanya memberi tahu pengendali lokasi pesawat terbang, namun juga dapat membawa informasi yang dikodekan mengenai target. Misalnya, sinyal mungkin berisi kode yang menunjukkan apakah pesawat terbang adalah sekutu, atau mungkin berisi informasi yang dikodekan dari altimeter pesawat (indikator ketinggian).

  F. Ground-Penetrating Radar

Ground-penetrating radar (GPR) dapat digunakan pada jarak dekat untuk mendeteksi fitur di lapisan tanah atau di dalam benda padat. Perangkat portabel yang dapat menghasilkan semburan energi frekuensi radio sangat singkat dimasukkan ke dalam kontak dengan permukaan tanah atau benda-benda seperti pendukung konstruksi. Sinyal yang kembali dapat mengungkapkan rongga, cacat, lapisan zat yang berbeda, atau benda yang dikubur seperti ranjau darat, pipa, atau artefak.

  IV. APLIKASI RADAR

Banyak industri bergantung pada radar untuk melaksanakan pekerjaan mereka. Pesawat terbang sipil dan industri maritim menggunakan radar untuk menghindari tabrakan dan untuk melacak posisi pesawat dan kapal. Pesawat militer juga menggunakan radar untuk penghindaran tabrakan, dan juga untuk melacak target militer. Radar penting bagi ahli meteorologi, yang menggunakannya untuk melacak pola cuaca. Radar juga memiliki banyak aplikasi ilmiah lainnya.

  A. Kontrol Lalu Lintas Udara

Radar adalah alat vital untuk menghindari tabrakan pesawat udara. Sistem kontrol lalu lintas udara internasional menggunakan radar primer dan sekunder. Sebuah jaringan sistem radar jarak jauh yang disebut Air Route Surveillance Radar (ARSR) melacak pesawat saat mereka terbang di antara bandara. Bandara menggunakan sistem radar jarak menengah yang disebut Airport Surveillance Radar untuk melacak pesawat lebih akurat saat berada di dekat bandara.

  B. Navigasi Maritim

Radar juga membantu kapal menavigasi melalui perairan berbahaya dan menghindari tabrakan. Tidak seperti radar lalu lintas udara, dengan jaringan terpusat yang memantau banyak kerajinan, radar maritim hampir bergantung sepenuhnya pada sistem radar yang terpasang pada kapal individu. Sistem radar ini mencari permukaan air untuk daratan; alat bantu navigasi, seperti mercusuar dan penanda saluran; dan kapal lainnya. Untuk navigator kapal, gema dari daratan dan objek stasioner sama pentingnya dengan benda-benda yang bergerak. Akibatnya, sistem radar laut tidak termasuk sirkuit pemutus kekacauan. Sebaliknya, radar berbasis kapal bergantung pada pengukuran jarak jauh dan pengukuran resolusi tinggi untuk membedakan antara daratan, kapal, dan sinyal yang tidak diinginkan. Sistem radar laut telah tersedia dengan biaya rendah sehingga banyak kerajinan kesenangan dilengkapi dengan mereka, terutama di daerah di mana kabut umum terjadi.

  C. Pertahanan Militer dan Serangan

Secara historis, militer telah memainkan peran utama dalam penggunaan dan pengembangan radar. Deteksi dan intersepsi pesawat militer lawan dalam pertahanan udara telah menjadi penggunaan militer yang dominan. Militer juga menggunakan radar udara untuk memindai medan perang besar karena adanya kekuatan dan peralatan musuh dan untuk memilih target bom dan rudal yang tepat.

  1. Pertahanan Udara

Sistem pertahanan udara berbasis permukaan yang khas bergantung pada beberapa sistem radar. Pertama, radar frekuensi rendah dengan pemancar bertenaga tinggi dan antena besar mencari wilayah udara untuk semua pesawat terbang, baik teman maupun lawan. Sistem radar sekunder membaca sinyal transponder yang dikirim oleh masing-masing pesawat untuk membedakan antara sekutu dan musuh. Setelah pesawat musuh terdeteksi, operator melacaknya lebih tepat dengan menggunakan gelombang frekuensi tinggi dari sistem radar kontrol api khusus. Sistem pertahanan udara mungkin mencoba menembak jatuh pesawat yang mengancam dengan tembakan atau rudal, dan radar kadang-kadang membimbing tembakan dan rudal (lihat Rudal Terpandu).

Sistem pertahanan udara jarak jauh menggunakan rudal dengan panduan internal. Sistem ini melacak target menggunakan data dari sistem radar pada rudal. Sistem radar yang dibawa rudal tersebut disebut pencari. Pencari menggunakan sinyal radar dari sinyal rudal atau radar dari pemancar di lapangan untuk menentukan posisi target relatif terhadap rudal, lalu meneruskan informasi tersebut ke sistem panduan rudal.

Militer menggunakan sistem permukaan-ke-udara untuk pertahanan melawan rudal balistik serta pesawat terbang (lihat Sistem Pertahanan). Selama Perang Dingin, Amerika Serikat dan Uni Soviet Republik Sosialis (Uni Soviet) melakukan banyak penelitian mengenai pertahanan melawan rudal balistik antar benua (ICBM) dan rudal balistik yang diluncurkan oleh kapal selam (SLBM). Amerika Serikat dan Uni Soviet menandatangani perjanjian Anti-Balistik Rudal (ABM) pada tahun 1972. Perjanjian ini membatasi masing-masing negara adidaya terhadap satu sistem kemampuan terbatas tunggal. Sistem A.S. terdiri dari radar array bertahap berfrekuensi rendah (UHF) di sekeliling wilayah, radar array bertahap lainnya untuk melacak rudal masuk lebih akurat, dan beberapa rudal kecepatan tinggi untuk mencegat rudal balistik masuk. Radar kedua mengarahkan rudal pencegat.

Sistem pertahanan udara udara menggabungkan fungsi yang sama dengan pertahanan udara berbasis darat, namun pesawat khusus membawa sistem radar pencarian area yang luas. Hal ini diperlukan karena sulitnya pesawat tempur berkinerja tinggi untuk membawa kedua sistem radar besar dan senjata.

Perang modern menggunakan radar darat ke darat untuk mendeteksi sasaran di lapangan dan untuk memantau pergerakan pasukan. Teknik Doppler yang canggih dan radar aperture sintetis telah meningkatkan akurasi dan kegunaan radar udara-ke-darat sejak diperkenalkan pada tahun 1960an dan 1970an. Pasukan militer di seluruh dunia menggunakan radar darat ke darat untuk senjata yang bertujuan dan untuk pengawasan medan perang. Amerika Serikat menggunakan Joint Surveillance and Tracking Radar System (JSTARS) dalam Perang Teluk Persia (1991), yang menunjukkan kemampuan radar modern untuk memberikan informasi tentang konsentrasi pasukan musuh dan pergerakan di siang hari atau malam hari, terlepas dari kondisi cuaca.

  2. Penanggulangan

Militer menggunakan beberapa teknik untuk menghindari deteksi radar musuh. Salah satu teknik yang umum adalah kemacetan-yaitu mengirim sinyal yang menipu ke sistem radar musuh. Selama Perang Dunia II (1939-1945), selebaran diserang radar musuh yang macet dengan menjatuhkan awan besar potongan sekam kecil dari aluminium foil atau beberapa bahan lain yang merefleksikan radar dengan baik. "Salah" kembali dari sekam menyembunyikan lokasi tepat pesawat dari radar pertahanan udara musuh. Kemacetan modern menggunakan sistem elektronik canggih yang menganalisa radar musuh, kemudian mengirimkan gema radar palsu yang menutupi target sebenarnya yang menggemakan atau menipu radar tentang lokasi target.

Teknologi Stealth adalah kumpulan metode yang mengurangi gema radar dari pesawat terbang dan target radar lainnya (lihat Stealth Aircraft). Cat khusus dapat menyerap sinyal radar dan sudut tajam pada desain pesawat terbang dapat mencerminkan sinyal radar dalam menipu arah. Perbaikan teknologi jamming dan stealth memaksa pengembangan pemancar daya tinggi yang berkesinambungan, antena yang bagus untuk mendeteksi sinyal lemah, dan receiver yang sangat sensitif, serta teknik untuk penolakan kekacauan yang lebih baik.

  D. Keselamatan Lalu Lintas

Sejak tahun 1950an, polisi telah menggunakan radar untuk mendeteksi pengendara yang melebihi batas kecepatan. Sebagian besar radar radar "senjata" menggunakan teknologi Doppler untuk menentukan kecepatan kendaraan target. Sistem seperti itu sederhana, tapi terkadang menghasilkan hasil yang salah. Sinar radar dari sistem semacam itu relatif luas, yang berarti bahwa sinyal radar yang tersesat dapat dideteksi oleh pengendara dengan detektor radar. Sistem radar polisi yang baru, yang dikembangkan pada tahun 1980an dan 1990an, menggunakan sinar laser untuk membentuk balok radar yang sempit dan sangat selektif. Sinar sempit membantu memastikan bahwa radar mengembalikan sinyal dari satu mobil pilihan dan mengurangi kemungkinan hasil yang salah. Alih-alih mengandalkan efek Doppler untuk mengukur kecepatan, sistem ini menggunakan radar pulsa untuk mengukur jarak ke mobil berkali-kali, kemudian menghitung kecepatan dengan membagi perubahan jarak dengan perubahan waktu. Radar laser juga lebih dapat diandalkan daripada radar normal untuk mendeteksi pengendara yang melaju kencang karena balok sempitnya lebih sulit dideteksi oleh pengendara dengan detektor radar.

  E. Meteorologi

Ahli meteorologi menggunakan radar untuk belajar tentang cuaca. Jaringan sistem radar yang dipasang di banyak negara di seluruh dunia mendeteksi dan menampilkan area hujan, salju, dan curah hujan lainnya. Sistem radar cuaca menggunakan radar Doppler untuk menentukan kecepatan angin dalam badai. Sinyal radar memantul dari tetesan air atau kristal es di atmosfer. Uap air gas tidak mencerminkan gelombang radar dan juga tetesan cairan air atau kristal es padat, jadi radar yang kembali dari hujan atau salju lebih kuat dari pada awan. Debu di atmosfer juga mencerminkan radar, namun hasilnya hanya signifikan bila konsentrasi debu jauh lebih tinggi dari biasanya. Radar Cuaca Terminal Doppler dapat mendeteksi kondisi angin kecil, terlokalisasi, namun berbahaya, terutama jika pengendapan atau sejumlah besar debu menyertai badai. Banyak bandara menggunakan radar canggih ini untuk membuat pendaratan lebih aman. Radar Doppler juga digunakan untuk mendeteksi rotasi berputar di dalam petir, tanda tornado yang sedang berkembang.

  F. Aplikasi Ilmiah

Ilmuwan menggunakan radar dalam beberapa aplikasi yang berhubungan dengan ruang. Sistem Spacetrack adalah usaha kooperatif dari Amerika Serikat, Kanada, dan Inggris. Ini menggunakan data dari beberapa sistem surveilans dan pelacakan radar yang besar (termasuk Sistem Peringatan Dini Rudal Balistik) untuk mendeteksi dan melacak semua benda di orbit sekitar Bumi. Ini membantu para ilmuwan dan insinyur mengawasi satelit yang ditinggalkan oleh sampah, potongan-potongan roket yang dibuang, dan fragmen pesawat ruang angkasa yang tidak terpakai lainnya yang dapat menimbulkan ancaman bagi pesawat ruang angkasa operasi. Sistem radar tujuan khusus lainnya melacak satelit tertentu yang memancarkan sinyal suar. Salah satu sistem yang paling penting adalah Global Positioning System (GPS) yang dioperasikan oleh Departemen Pertahanan A.S. GPS menyediakan data navigasi yang sangat akurat untuk militer A.S. dan untuk siapa saja yang memiliki penerima GPS.

Selama penerbangan luar angkasa, radar memberikan pengukuran jarak yang tepat antara pesawat ruang angkasa dan benda lainnya. Dalam misi Surveyor A.S. ke bulan pada tahun 1960an, radar mengukur ketinggian probe di atas permukaan bulan untuk membantu pendeteksi mengendalikan turunannya. Dalam misi Apollo, yang mendaratkan astronot di Bulan selama tahun 1960an dan 1970an, radar mengukur ketinggian Modul Lunar, bagian dari pesawat ruang angkasa Apollo yang membawa dua astronot dari orbit mengelilingi Bulan sampai ke permukaan Bulan, di atas permukaan dari bulan Apollo juga menggunakan radar untuk mengukur jarak antara Modul Lunar dan Command and Service Module, bagian dari pesawat ruang angkasa yang berada di orbit mengelilingi bulan.

Para astronom telah menggunakan radar berbasis darat untuk mengamati Bulan, beberapa asteroid di tata surya kita, dan beberapa planet dan bulan mereka. Pengamatan radar memberikan informasi tentang orbit dan fitur permukaan objek.

Penyelidik angkasa Magellan A.S. memetakan permukaan planet Venus dengan radar dari tahun 1990 sampai 1994. Radar Magellan mampu menembus lapisan awan padat atmosfir Venus dan memberikan gambar dengan kualitas jauh lebih baik daripada pengukuran radar dari Bumi.

Banyak negara telah menggunakan radar berbasis satelit untuk memetakan sebagian permukaan bumi. Radar dapat menunjukkan kondisi di permukaan Bumi dan dapat membantu menentukan lokasi berbagai sumber seperti minyak, air untuk irigasi, dan endapan mineral.

Rintangan penetrasi darat (GPR) telah digunakan oleh ahli geologi untuk mempelajari batuan dasar atau menemukan gua atau lubang pembuangan tersembunyi. Arkeolog telah menggunakan GPR untuk memetakan struktur dan objek kuno yang dikubur, sementara ahli paleontologi telah menggunakan GPR untuk menemukan sisa-sisa fosil.

   V. SEJARAH RADAR

Meskipun fisikawan Inggris James Clerk Maxwell meramalkan adanya gelombang radio pada tahun 1860-an, baru pada tahun 1890-an, penemu kelahiran Inggris Amerika Serikat Elihu Thomson dan fisikawan Jerman Heinrich Hertz secara independen mengkonfirmasi keberadaan mereka. Para ilmuwan segera menyadari bahwa gelombang radio dapat memantul dari benda-benda, dan pada tahun 1904 Christian Hülsmeyer, seorang penemu Jerman, telah menggunakan gelombang radio dalam alat penghindaran tabrakan untuk kapal-kapal. Sistem Hülsmeyer hanya efektif untuk jarak sekitar 1,5 km (sekitar 1 mil). Sistem radar jarak jauh pertama tidak dikembangkan sampai tahun 1920an. Pada tahun 1922 pelopor radio Italia Guglielmo Marconi mendemonstrasikan sistem radar frekuensi rendah (60 MHz). Pada tahun 1924 fisikawan Inggris Edward Appleton dan mahasiswa pascasarjana dari Selandia Baru, Miles Barnett, membuktikan adanya ionosfer, lapisan atas bermuatan listrik di atas atmosfer, dengan memantulkan gelombang radio darinya. Para ilmuwan di Laboratorium Riset Angkatan Laut A.S. di Washington, D.C., menjadi orang pertama yang menggunakan radar untuk mendeteksi pesawat pada tahun 1930.

  A. Radar dalam Perang Dunia II

Tak satu pun dari demonstrasi awal radar menghasilkan banyak antusiasme. Nilai komersial dan militer radar tidak menjadi mudah terlihat sampai pertengahan 1930an. Sebelum Perang Dunia II, Amerika Serikat, Prancis, dan Inggris semua melakukan penelitian radar. Dimulai pada tahun 1935, Inggris membangun jaringan radar deteksi pesawat berbasis darat, yang disebut Chain Home, di bawah arahan Sir Robert Watson-Watt. Chain Home beroperasi sepenuhnya dari tahun 1938 sampai akhir Perang Dunia II pada tahun 1945 dan sangat berperan dalam pertahanan Inggris melawan pembom Jerman.

Inggris mengenali nilai radar dengan frekuensi yang jauh lebih tinggi daripada gelombang radio yang digunakan untuk sebagian besar sistem. Terobosan dalam teknologi radar datang pada tahun 1939 ketika dua ilmuwan Inggris, fisikawan Henry Boot dan biofisik John Randall, mengembangkan magnetron resonansi rongga. Perangkat ini menghasilkan pulsa radio frekuensi tinggi dengan sejumlah besar daya, dan ini memungkinkan pengembangan radar microwave. Juga pada tahun 1939, Laboratorium Radiasi Institut Teknologi Massachusetts (MIT) dibentuk di Cambridge, Massachusetts, yang mengumpulkan penelitian radar A.S. dan Inggris. Pada bulan Maret 1942 para ilmuwan mendemonstrasikan deteksi kapal dari udara. Teknologi ini menjadi basis antisip dan radar antisubmarine untuk Angkatan Laut A.S.

Radar pengintai udara Angkatan Darat AS dioperasikan pada awal Perang Dunia II. Tentara juga menggunakan bentuk radar awal untuk mengarahkan senjata antipesawat. Awalnya sistem radar digunakan untuk mengarahkan lampu sorot sehingga tentara yang mengarahkan pistol bisa melihat ke mana harus menembak, namun sistem tersebut berevolusi menjadi radar kontrol api yang mengarahkan senjata secara otomatis.

  B. Radar Selama Perang Dingin

Dengan berakhirnya Perang Dunia II, ketertarikan terhadap pengembangan radar menurun. Beberapa eksperimen berlanjut; Misalnya, pada tahun 1946, Korps Sinyal Angkatan Darat A.S. memantulkan sinyal radar dari Bulan, mengantarkan di bidang astronomi radar. Permusuhan yang semakin meningkat antara Amerika Serikat dan Uni Republik Sosialis Soviet - yang disebut kepentingan militer yang diperbaharui Perang Dingin dalam peningkatan radar. Setelah Soviet meledakkan bom atom pertama mereka pada tahun 1949, ketertarikan pada pengembangan radar, terutama untuk pertahanan udara, melonjak. Program-program utama termasuk pemasangan jaringan radar Jarak Jauh Jauh (DEW) radar jarak jauh melintasi bagian utara Amerika Utara untuk memperingatkan terhadap serangan bomber. Karena ancaman serangan oleh ICBM meningkat, Inggris Raya, Greenland, dan Alaska memasang Sistem Peringatan Dini Rudal Balistik (BMEWS).

  C. Radar Modern

Radar menemukan banyak aplikasi dalam kehidupan sipil dan militer dan menjadi lebih canggih dan khusus untuk setiap aplikasi. Penggunaan radar dalam pengendalian lalu lintas udara tumbuh dengan cepat selama Perang Dingin, terutama dengan lonjakan arus lalu lintas yang terjadi di tahun 1960an. Saat ini hampir semua pesawat komersial dan swasta memiliki transponder. Transponder mengirimkan sinyal radar yang dikodekan dengan informasi tentang pesawat terbang dan pesawat terbang yang dapat digunakan pengendali lalu lintas pesawat dan udara lainnya. Insinyur lalu lintas Amerika John Barker menemukan pada tahun 1947 bahwa bergerak mobil akan mencerminkan gelombang radar, yang dapat dianalisis untuk menentukan kecepatan mobil. Polisi mulai menggunakan radar lalu lintas di tahun 1950an, dan keakuratan radar lalu lintas telah meningkat pesat sejak tahun 1980an.

Radar Doppler mulai digunakan pada tahun 1960an dan pertama kali didedikasikan untuk peramalan cuaca di tahun 1970an. Pada awal abad ke-21 Amerika Serikat memiliki jaringan radar stasiun Doppler secara nasional untuk membantu ahli meteorologi melacak pola cuaca.

Satelit yang mengamati Bumi seperti yang ada dalam program SEASAT mulai menggunakan radar untuk mengukur topografi Bumi pada akhir 1970an. Pesawat ruang angkasa Magellan memetakan sebagian besar permukaan planet Venus pada 1990-an. Pesawat ruang angkasa Cassini, yang mencapai Saturnus pada tahun 2004, membawa instrumen radar untuk mempelajari permukaan bulan Saturnus di Titan. Probe ruang angkasa yang mengorbit Mars telah menggunakan radar untuk memetakan endapan es di bawah permukaan planet.

Seiring radar terus membaik, begitu pula teknologi untuk menghindari radar. Pesawat stealth menampilkan lapisan menyerap radar dan bentuk menipu untuk mengurangi kemungkinan deteksi radar. Armada pesawat stealth AS telah memasukkan Lockheed F-117A, yang pertama kali diterbangkan pada tahun 1981, dan pembom Northrop B-2, yang pertama kali diterbangkan pada tahun 1989. Di area penghindaran radar sipil, perusahaan memperkenalkan detektor radar yang semakin canggih, dirancang untuk memperingatkan pengendara polisi menggunakan radar lalu lintas.