makalah radar pengertian, komponen, prinsip, cara kerja dan manfaat

MAKALAH FISIKA

RADAR ( Radio Detection and Ranging )

Disusun Oleh:

Fadhilah R Budiono

Helvy Nauroh Nadzifah

Ibrohim Farrosulloh Althof

Nadya Salsabila Haqqoni

Syafadilla Rianno Putra

Viccy Yuda Purnama      

XII MIA 5

SMA Negeri 2 CIBINONG

Jl.Karadenan No. 05 Cibinong Bogor 16913 Jawa Barat. Telp/Fax. (0251) 8654 347 Website : www.sman2cibinong.sch.id

2017

Kata Pengantar

     Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya kepada kami sehingga kami berhasil menyelesaikan makalah kami yang berjudul “RADAR (RADIO DETECTION AND RANGING)”.

     Semoga makalah ini dapat memberikan wawasan yang lebih luas dan menjadi sumbangan pemikiran kepada pembaca khususnya para siswa siswi SMA Negeri 2 Cibinong. Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini.

     Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam penyusunan makalah ini dari awal sampai akhir. Semoga Allah SWT senantiasa meridhai segala usaha kita. Amin.

Bogor, Agustus 2017

        Penyusun

Sejarah Penemuan Radar

Seorang ahli fisika Inggris bernama James Clerk Maxwell mengembangkan dasar-dasar teori tentang elektromagnetik pada tahun 1865. Setahun kemudian, seorang ahli fisika asal Jerman bernama Heinrich Rudolf Hertz berhasil membuktikan teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik dengan menemukan gelombang elektromagnetik itu sendiri.

Pendeteksian keberadaan suatu benda dengan menggunakan gelombang elektromagnetik pertama kali diterapkan oleh Christian Hülsmeyer pada tahun 1904. Bentuk nyata dari pendeteksian itu dilakukan dengan memperlihatkan kebolehan gelombang elektromagnetik dalam mendeteksi kehadiran suatu kapal pada cuaca yang berkabut tebal. Namun di kala itu, pendeteksian belum sampai pada kemampuan mengetahui jarak kapal tersebut.
            Pada tahun 1921, Albert Wallace Hull menemukan magnetron sebagai tabung pemancar sinyal/transmitter yang efisien. Kemudian transmitter berhasil ditempatkan pada kapal kayu dan pesawat terbang untuk pertama kalinya secara berturut-turut oleh A. H. Taylor dan L. C. Young pada tahun 1922 dan L. A. Hyland dari Laboratorium Riset kelautan Amerika Serikat pada tahun 1930.

Istilah radar sendiri pertama kali digunakan pada tahun 1941, menggantikan istilah dari singkatan Inggris RDF (Radio Directon Finding), namun perkembangan radar itu sendiri sudah mulai banyak dikembangkan sebelum Perang Dunia II oleh ilmuwan dari Amerika, Jerman, Prancis dan Inggris. Dari sekian banyak ilmuwan, yang paling berperan penting dalam pengembangan radar adalah Robert Watson-Watt asal Skotlandia, yang mulai melakukan penelitiannya mengenai cikal bakal radar pada tahun 1915. Pada tahun 1920-an, ia bergabung dengan bagian radio National Physical Laboratory. Di tempat ini, ia mempelajari dan mengembangkan peralatan navigasi dan juga menara radio.

Watson-Watt menjadi salah satu orang yang ditunjuk dan diberikan kebebasan penuh oleh Kementrian Udara dan Kementrian Produksi Pesawat Terbang untuk mengembangkan radar. Watson-Watt kemudian menciptakan radar yang dapat mendeteksi pesawat terbang yang sedang mendekat dari jarak 40 mil (sekitar 64 km). Dua tahun berikutnya, Inggris memiliki jaringan stasiun radar yang berfungsi untuk melindungi pantainya.

Pada awalnya, radar memiliki kekurangan, yakni gelombang elektromagnetik yang dipancarkannya terpancar di dalam gelombang yang tidak terputus-putus. Hal ini menyebabkan radar mampu mendeteksi kehadiran suatu benda, namun tidak pada lokasi yang tepat. Terobosan pun akhirnya terjadi pada tahun 1936 dengan pengembangan radar berdenyut (pulsed). Dengan radar ini, sinyal diputus secara berirama sehingga memungkinkan untuk mengukur antara gema untuk mengetahui kecepatan dan arah yang tepat sehingga dapat mengenai target.

Sementara itu, terobosan yang paling signifikan terjadi pada tahun 1939 dengan ditemukannya pemancar gelombang mikro berkekuatan tinggi. Keunggulan dari pemancar ini adalah ketepatannya dalam mendeteksi keberadaan sasaran, tidak peduli dalam keadaan cuaca apapun. Keunggulan lainnya adalah bahwa gelombang ini dapat ditangkap menggunakan antena yang lebih kecil, sehingga radar dapat dipasang di pesawat terbang dan benda-benda lainnya.

Hal ini yang pada akhirnya membuat Inggris menjadi lebih unggul dibandingkan negara-negara lainnya di dunia. Pada tahun-tahun berikutnya, sistem radar berkembang lebih pesat lagi, baik dalam hal tingkat resolusi dan portabilitas yang lebih tinggi, maupun dalam hal peningkatan kemampuan sistem radar itu sendiri sebagai pertahanan militer.

Pengertian Radar

Radar adalah singkatan dari Radio Direction And (Radio) Raging. Sesuai dengan namanya radar digunakan untuk mendeteksi posisi pesawat yang dinyatakan dengan arah atau azimuth yang mengacu pada arah Utara dan pada jarak (range) tertentu dari antena.Radar bekerja dengan menggunakan gelombang radio yang dipantukan dari permukaan objek.

Radar menghasilkan sinyal energi elektromagnetik yang difokuskan oleh antenna dan ditransmisikan ke atmosfer. Benda yang berada dalam alur sinyal elektromagnetik ini yang disebut objek, menyebarkan energi elektromagnetik tersebut. Sebagian dari energi elektromagnetik tersebut disebarkan kembali ke arah radar. Antena penerima yang biasanya juga antenna pemancar menangkap sebaran balik tersebut dan memasukkannya ke alat yang disebut receiver.Sedangkan alat pendeteksi konvensional, radar atau kepanjangannya Radio Detection and Ranging, menggunakan gelombang radio untuk pendeteksian. Jika gelombang yang dipancarkan mengenai benda (dalam hal ini adalah pesawat) akan berbalik arah, dan waktu yang diperlukan untuk kembali lewat alat penerima dapat mengetahui informasi jarak, kecepatan, arah, dan ketinggian.

Perkembangan radar menambah peralatan baru yang bernama SSR (Secondary Surveillance Radar) sebagai pelengkap radar (Primary Surveillance Radar). SSR merupakan penemuan militer yang bernama IFF (Identification Friend or Foe). Cara kerjanya setiap kali radar melakukan “sapuan” gelombang maka disaat itu juga sinyal berfrekuensi tinggi akan dipancarkan. Sinyal ini diterima oleh transponder di pesawat dan akan memancarkan sinyal untuk dikembalikan ke stasiun radar darat. Ini akan memberikankeakuratan terhadap lokasi pesawat daripada hanya mengandalkan gelombang radar semata. Ketika kita menggunakan radar, kita pasti ingin mencapai salah satu dari tiga hal dibawah ini:

1.  Mendeteksi kehadiran sebuah objek dari jarak jauh. Umumnya objek tersebut bergerak, seperti  pesawat terbang. Tapi radar juga bisa digunakan mendeteksi objek-objekyang terkubur di dalam tanah. Dalam beberapa kasus, radar bisa mengenali tipe pesawatyang dideteksinya.
2. Mendeteksi kecepatan sebuah objek.
3. Memetakan sesuatu, misalnya orbit satelit dan pesawat ruang angkasa.

            Dalam pesawat terbang pun sebenarnya penggunaan radar sangat signifikan. Dalam situs Wikipedia disebutkan, pesawat peringatan dini(Airborne Early Warning -- AEW) adalah sebuah system radar yang dibawa  oleh  sebuah  pesawat  terbangyang dirancang  untuk  mendeteksi pesawat terbanglain. Radar ini dapat membedakan antara pesawat terbang kawan dan pesawat terbang musuh dari jarak jauh. Pesawat peringatan dini digunakan dalam operasi penerbangan defensif maupun ofensif. Secara ofensif, sistem ini bertugas untuk mengarahkan pesawat tempur ke targetnya. Secara defensif, sistem bertugas untuk mengawasi serangan musuh. 

Prinsip Kerja Radar

Prinsip Kerja Radar, sama halnya seperti pada Echo (gema) dan Efek Doppler yang sering kita alami setiap hari.

1.       ECHO (GEMA)

Echo adalah sesuatu yang dialami sepanjang waktu. Jika kita berteriak ke dalam sumur atau jurang, maka terjadi gema beberapa saat kemudian. Gema terjadi karena beberapa gelombang suara dalam teriakan kita memantul kembali dari permukaan (baik air di dasar  sumur atau dinding) hingga ketelinga. Lamanya waktu antara saat berteriak dan saat mendengar gema ditentukan oleh jarak antara kita dan permukaan yang menciptakan echo.

2.       EFEK DOPPLER

Kita mungkin mengalaminya setiap hari (seringkali tanpa disadari). Pergeseran Doppler terjadi ketika suara yang dihasilkan atau terpantul dari benda yang bergerak. Pergeseran Doppler dalam keadaan ekstrim menciptakan ledakan sonik.
Contohya, saat kita mendengar suara sirine ambulan mendekati kita yang sedang diam ditepi jalan suara sirine makin keras, namun setelah melewati kita maka suara sirine semakin mengecil seiring makin jauhnya jarak kita dengan mobil sirine. Terdengar keras lemahnya suara yang didengar tersebut bisa dikatakan sebagai pergeseran doppler atau efek doppler.

Kita dapat menggabungkan echo dan pergeseran doppler dengan cara berikut. Katakanlah kita mengirimkan suara keras ke arah mobil yang bergerak ke arah kita. Beberapa gelombang suara akan terpental mobil (gema).  Karena mobil bergerak ke arah kita, namun gelombang suara akan dikompresi. Oleh karena itu, suara gema akan memiliki jangkauan lebih tinggi dari suara asli yang dikirim. Jika kita mengurangi pitch gema, kita dapat menentukan seberapa cepat mobil bergerak.

Kita sudah tahu bahwa suara gema dapat digunakan untuk  menentukan seberapa jauh benda, dan kita juga telah tahu bahwa kita dapat menggunakan pergeseran Doppler dari gema untuk menentukan seberapa cepat benda/sesuatu yang terjadi. Oleh karena itu, hal ini memungkinkan untuk menciptakan suara Radar atau disebut juga sonar. Kapal selam dan kapal menggunakan sonar sepanjang waktu.

            Bagaimana dengan radar yang khusus dirancang untuk mendeteksi pesawat dalam penerbangan. Radar menyala dari pemancar dan dengan intensitas tinggi dan    frekuensi tinggi gelombang radio. Ledakan radar ini berlangsung dalam hitungan mikrodetik. Radar kemudian mematikan pemancar nya, kemudian menyalakan alat penerima danmendengarkan echo yang dihasilkan. Radar mengukur waktu yang diperlukan untuk echo tiba, serta pergeseran Doppler dari echo. Gelombang radio bergerak dengan kecepatan cahaya, sekitar 1.000 meter per mikrodetik, sehingga jika Radar memiliki kecepatan tinggi sehingga dapat mengukur jarak pesawat dengan sangat akurat. Menggunakan peralatan pengolahan sinyal khusus, Radar juga dapat mengukur pergeseran Doppler sangat akurat dan dapat menentukan kecepatanpesawat.

Prinsip Pengoperasian Radar
          Radar pada umumnya beroperasi dengan menyebar tenaga elektromagnetik terbatas di dalam piringan antena yang bertujuan untuk menangkap sinyal dari benda yang melintas pada daerah tangkapan yang bersudut 20o – 40o. Ketika suatu benda masuk dalam daerah tangkapan antena, maka sinyal yang ditangkap akan diteruskan ke pusat sitem radar dan akan diproses hingga benda tersebut nantinya akan tampak dalam layar monitor/display.

Komponen- komponen Gelombang Radar

            Ada tiga komponen utama yang tersusun di dalam sistem radar, yaitu antena, transmitter (pemancar sinyal) dan receiver (penerima sinyal).

a.      Antena

            Antena yang terletak pada radar merupakan suatu antena reflektor berbentuk piring parabola yang menyebarkan energi elektromagnetik dari titik fokusnya dan dipantulkan melalui permukaan yang berbentuk parabola. Antena radar memiliki du akutub (dwikutub). Input sinyal yang masuk dijabarkan dalam bentuk phased-array (bertingkat atau bertahap). Ini merupakan sebaran unsur-unsur objek yang tertangkap antena dan kemudian diteruskan ke pusat sistem radar.

b.      Pemancar sinyal (transmitter)

Pada sistem radar, pemancar sinyal (transmitter) berfungsi untuk memancarkan gelombang elektromagnetik melalui reflektor antena. Hal ini dilakukan agar sinyal objek yang berada didaerah tangkapan radar dapat dikenali. Pada umumnya, transmitter memiliki bandwidth dengan kapasitas yang besar. Transmitter juga memiliki tenaga yang cukup kuat, efisien, bisa dipercaya, ukurannya tidak terlalu besar dan tidak terlalu berat, serta mudah dalam hal perawatannya.

c.       Penerima sinyal (receiver)

Pada sistem radar, penerima sinyal (receiver) berfungsi sebagai penerima kembali pantulan gelombang elektromagnetik dari sinyal objek yang tertangkap oleh radar melalui reflektor antena. Pada umumnya, receiver memiliki kemampuan untuk menyaring sinyal yang diterimanya agar sesuai dengan pendeteksian yang diinginkan, dapat memperkuat sinyal objek yang lemah dan meneruskan sinyal objek tersebut ke pemroses data dan sinyal (signal and data processor), dan kemudian menampilkan gambarnya di layar monitor (display).

            Selain tiga komponen di atas, sistem radar juga terdiri dari beberapa komponen pendukung lainnya, yaitu:

• Waveguide, berfungsi sebagai penghubung antara antena dan transmitter.
• Duplexer, berfungsi sebagai tempat pertukaran atau peralihan antara antena dan penerima atau pemancar sinyal ketika antena digunakan dalam kedua situati tersebut.
• Software, merupakan suatu bagian elektronik yang berfungsi mengontrol kerja seluruh perangkat dan antena ketika melakukan tugasnya masing-masing.

Sistem Kerja Gelombang Radar

            Umumnya, radar beroperasi dengan cara menyebarkan tenaga elektromagnetik terbatas di dalam piringan antena. Tujuannya adalah untuk menangkap sinyal dari benda yang melintas di daerah tangkapan antena yang bersudut 20^o – 40^o. Ketika ada benda yang masuk ke dalam daerah tangkapan antena tersebut, maka sinyal dari benda tersebut akan ditangkap dan diteruskan ke pusat sitem radar untuk kemudian diproses sehingga benda tersebut nantinya akan tampak dalam layar monitor/display. Berikut merupakan tahapan kerja Gelombang Radar.

Gambar 1 Cara kerja radar

Sensor memancarkan gelombang elektromagnetik ke target dan diterima kembali oleh sensor untuk menentukan jarak (S).

            Pengukuran jarak antara sensor dengan target menggunakan rumus :

                                                S= ( c. Δt) : 2

            c  = Kecepatan cahaya.

            S  = Jarak antara sensor dengan target di permukaan bumi.

            Δt = Waktu tempuh gelombang elektromagnetik.

Manfaat gelombang Radar dalam kehidupan sehari-hari

1.      Wifi radar

            Wifi radar adalah aplikasi yang dirancang untuk ponsel Nokia s60v3 ataupun bisa juga dicoba di Nokia s60v5 sebagai aplikasi unuk mendeteksi keberadaan sinyal Wifi/Jaringan internet melalui sambungan gelombang radio.Aplikasi Wifi Radar ini akan memberitahukan dengan notifikasi suara jika aplikasi ini mendeteksi keberadaan Wifi,jadi menurut saya cukup berguna bagi anda yang memilki ponsel ber-Wifi dan sering menggunakan fasilitas Wifi jika berinternet.Anda tak perlu mencari sinyal Wifi secara manual,tinggal mengaktifkan aplikasi Wifi Radar dan mengoperasikannya,maka aplikasi Wifi Radar ini akan mendeteksi adanya sinyal Wifi yang ditagkap oleh ponsel anda.

            Wifi radar ini sanga berguna bagi anda yang suka memanfaatkan fasilitas Wifi untuk internetan,karena aplikasi ini akan memberitahukan adanya sinyal wifi di tempat yang sedang dilewati.Jika anda tertarik untuk mencobanya silahkan download aplikasinya di bawah ini.

2.      Cuaca

• Weather Radar, merupakan jenis radar cuaca yang memiliki kemampuan untuk mendeteksi intensitas curah hujan dan cuaca buruk, misalnya badai.
• Wind Profiler, merupakan jenis radar cuaca yang berguna untuk mendeteksi kecepatan dan arah angin dengan menggunakan gelombang suara (SODAR).

3.      Militer

• Airborne Early Warning (AEW), merupakan sebuah sistem radar yang berfungsi untuk mendeteksi posisi dan keberadaan pesawat terbang lain. Sistem radar ini biasanya dimanfaatkan untuk pertahanan dan penyerangan udara dalam dunia militer.
• Radar pemandu peluru kendali, biasa digunakan oleh sejumlah pesawat tempur untuk mencapai sasaran/target penembakan. Salah satu pesawat yang menggunakan jenis radar ini adalah pesawat tempur Amerika Serikat F-14. Dengan memasang radar ini pada peluru kendali udara (AIM-54 Phoenix), maka peluru kendali yang ditembakkan ke udara itu (air-to-air missile) diharapkan dapat mencapai sasarannya dengan tepat.

4.      Kepolisian

            Radar biasa dimanfaatkan oleh kepolisian untuk mendeteksi kecepatan kendaraan bermotor saat melaju di jalan. Radar yang biasa digunakan untuk masalah ini adalah radar gun yang berbentuk seperti pistol dan microdigicam radar.

5.      Pelayaran

            Dalam bidang pelayaran, radar digunakan untuk mengatur jalur perjalanan kapal agar setiap kapal dapat berjalan dan berlalu lalang di jalurnya masing-masing dan tidak saling bertabrakan, sekalipun dalam cuaca yang kurang baik, misalnya cuaca berkabut.

6.      Penerbangan

            Dalam bidang penerbangan, penggunaan radar terlihat jelas pada pemakaian Air Traffic Control (ATC). Air Traffic Control merupakan suatu kendali dalam pengaturan lalu lintas udara. Tugasnya adalah untuk mengatur lalu lalang serta kelancaran lalu lintas udara bagi setiap pesawat terbang yang akan lepas landas (take off), terbang di udara, maupun yang akan mendarat (landing). ATC juga berfungsi untuk memberikan layanan bantuan informasi bagi pilot tentang cuaca, situasi dan kondisi bandara yang dituju.

7.      Secondary Surveillance Radar (SSR) di Bandara Polon

            Radar ada beberapa macam dan yang umum digunakan di bandara udara adalah Primary Surveillance Radar (PSR) dan Secondary Surveillance Radar (SSR).

            Dengan radar SSR, yang merupakan radar deteksi aktif dengan pesawat terpasang transponder, informasi yang didapatkan lebih dari deteksi PSR, yaitu :

– jarak pesawat

– posisi pesawat

– kode pesawat

– ketinggian pesawat

– kecepatan pesawat