Over-the-horizon radar

Cara kerja radar OTH gelombang langit: Sinyal gelombang pendek yang kuat dari antena pemancar besar *(kiri)* mencapai target di balik cakrawala dengan pembiasan dari ionosfer, dan sinyal gema dari target *(kanan)* kembali ke antena penerima melalui rute yang sama. Dalam praktiknya, pancarannya jauh lebih dekat ke cakrawala daripada yang ditunjukkan di sini.

Over-the-horizon radar, atau OTH (kadang-kadang juga beyond the horizon, atau BTH), adalah sebuah jenis sistem radar dengan kemampuan untuk mendeteksi target pada jarak yang sangat panjang, biasanya sampai ribuan kilometer. Beberapa sistem radar OTH dikerahkan mulai tahun 1950-an dan 60-an sebagai bagian dari sistem radar peringatan dini, tetapi ini umumnya telah digantikan oleh sistem peringatan dini udara sebagai gantinya. Radar OTH baru-baru ini telah membuat sesuatu dari cerdas, sebagai kebutuhan untuk pelacakan jangka panjang yang akurat menjadi kurang penting dengan berakhirnya Perang Dingin, dan radar berbasis darat yang lebih murah untuk peran seperti intai maritim dan penegakan obat-obatan terlarang.

Over–The–Horizon Surface Wave (OTH–SW)

Radar OTH-SW menggunakan frekuensi transmisi yang sangat rendah, mulai dari 2,3 MHz hingga 20 MHz. Gelombang elektromagnetik ini cenderung membelok atau "difraksi" di sekitar tepi atau lengkungan, dan terhubung dengan permukaan laut konduktif yang membentuk "gelombang tanah". Gelombang ini dapat membelok di atas cakrawala dan akan mengikuti lengkungan bumi. Gambar 1 menunjukkan pola antena radar en-route berwarna merah yang menggunakan gelombang langsung dalam wilayah Gigahertz, dibandingkan dengan radar OTH-SW yang ditampilkan sebagai pola hijau.

Raytheon Kanada dan militer Kanada mengembangkan radar semacam itu, yang diberi nama HF-SWR-503. Sistem pengawasan laut ini untuk memantau aktivitas ilegal seperti perdagangan narkoba, penyelundupan, pembajakan, penangkapan ikan ilegal, dan imigrasi ilegal. Selain itu, sistem ini dapat digunakan untuk melacak gunung es, perlindungan lingkungan, perlindungan sumber daya, pemantauan kedaulatan, dan penginderaan jarak jauh arus dan angin permukaan laut, serta membantu operasi pencarian dan penyelamatan.

Sistem ini terdiri dari serangkaian monopole sepanjang 660 meter (2.165 kaki), dengan jarak antar monopole sekitar 50 meter (164 kaki), setara dengan setengah panjang gelombang pita operasi 3 MHz radar. Rangkaian ini memiliki bidang pandang 120 derajat dan dapat melacak target hingga batas zona eksklusi ekonomi samudra Kanada yang berjarak 370 kilometer (200 mil laut). Rangkaian ini dapat memperoleh posisi akurat hingga ratusan meter. Raytheon menyatakan bahwa rangkaian serupa dapat digunakan untuk melacak rudal jelajah yang terbang rendah jika beroperasi pada frekuensi 15 hingga 20 MHz.

Sistem WERA, sebuah aplikasi OTH-SW Jerman yang lebih banyak digunakan untuk keperluan sipil, adalah sistem penginderaan jauh berbasis pantai. Sistem ini menggunakan prinsip FMCW dengan periode sapuan sangat lambat, biasanya 0,3 detik. Radar oseanografi ini dapat menangkap sinyal hamburan balik (efek Bragg) dari jarak hingga 200 km.

Over–The–Horizon Backscattering (OTH–B)

Radar yang memiliki jangkauan "over the horizon" juga dapat dibangun, diperoleh dengan "memantulkan" atau "hamburan balik" gelombang radio dari ionosfer, lapisan terionisasi di puncak atmosfer. Radar ini menggunakan frekuensi yang sedikit lebih tinggi (hingga 50 MHz). Skema ini memiliki banyak kesamaan dengan OTH-SW, yang membutuhkan susunan antena yang besar.

Bahkan pada frekuensi RF, OTH-B sulit diterapkan. Sifat ionosfer yang tepat dapat bervariasi, terkadang sangat besar, sepanjang hari, dan bahkan ketika stabil, ia tidak seperti "cermin" radio, yang memantulkan gelombang radio kembali ke tanah dengan tajam, alih-alih cenderung mengaburkan dan menyebarkan pulsa. Tentu saja, jangkauannya yang ribuan kilometer juga menghasilkan hasil yang sangat lemah. OTH-B membutuhkan pemrosesan sinyal radar yang sangat canggih.

AN/TPS-71 (ROTHR)

AN/TPS-71 – Radar Over-The-Horizon Relocatable (ROTHR) adalah radar hamburan balik ionosfer bistatik berbasis darat, taktis, dan berfrekuensi HF yang dirancang untuk menyediakan pengawasan over-the-horizon area luas terhadap pesawat dan kapal yang mendukung pasukan taktis di lokasi kepentingan nasional. Atas pilihan operator, sistem ini dapat digunakan untuk pengawasan dan pelacakan menyeluruh dalam area cakupan, menyoroti wilayah tertentu untuk menangani target yang diinginkan, atau menilai jumlah pesawat dari pasukan penyerang. Aspek relocatable dari ROTHR berlaku untuk pemancar, penerima, dan pusat kendali operasional, yang semuanya berada di tempat perlindungan dan dirancang agar dapat dipindahkan melalui darat, laut, atau udara ke lokasi baru. Antena pemancar dan penerima tidak dirancang untuk dapat dipindahkan, dan lokasi akan dipersiapkan dengan antena dan kabel.

Sistem ROTHR harus beradaptasi terhadap perubahan kondisi ionosfer secara terus-menerus. Kondisi ini dipenuhi dengan penggunaan alat ukur Quasi-Vertical Incidence (QVI) yang ditempatkan bersama dan alat ukur backscatter untuk penilaian manajemen propagasi. Pendekatan ini beradaptasi secara otomatis dengan kondisi ionosfer lingkungan operasional, baik siang maupun malam, atau musim apa pun sepanjang tahun.

Sistem ini terdiri dari tiga elemen berbeda; lokasi transmisi, lokasi penerima, dan pusat kendali operasi. Lokasi transmisi dan penerima dipisahkan oleh jarak sekitar 50 hingga 100 mil laut (92 hingga 185 km). Lokasi transmisi menyediakan iluminasi radar sesuai dengan perintah dari pusat kendali. Lokasi ini juga menyediakan transmisi untuk pengukuran backscatter dan QVI yang digunakan dalam fungsi manajemen dan penilaian propagasi. Daya sistem transmisi solid-state adalah 200 kW pada pita frekuensi 5 hingga 28 MHz, pada sektor iluminasi selebar 64º, yang mencakup rentang 926 hingga 2.963 km. Resolusi jangkauan dicapai dengan mentransmisikan bentuk gelombang termodulasi frekuensi kontinu 25 kHz. Pada subsistem penerima, berkas yang dikembalikan dibentuk secara digital di dalam prosesor sinyal yang juga melakukan pemrosesan jangkauan dan Doppler serta mengekstrak deteksi target. Rangkaian penerima memiliki 372 elemen monopole ganda yang mencakup jarak sekitar 2 mil (2,58 km) dengan akurasi 1/8 inci (<4 cm) antar elemen dan dari ujung ke ujung. Setiap pasangan monopole memiliki penerima dan konverter analog-ke-digital yang terpasang padanya. Deteksi, beserta data mentah yang telah diproses dan sinyal dari transmisi pemantau, diteruskan ke pusat kendali untuk diproses lebih lanjut.

OTHR menyediakan pengawasan dan pelacakan di sejumlah sektor yang disebut Dwell Illumination Region (DIR), yang dipilih oleh operator. Sistem ini dapat memindai hingga 12 DIR secara bersamaan, dan menggunakan teknik penunjuk berkas untuk memusatkan energi yang ditransmisikan pada DIR tertentu hingga 49 detik. ROTHR dapat dibagi waktu sehingga pesawat dan kapal dapat dilacak secara bersamaan.

Pusat kendali operasi merupakan pusat kendali sistem dan menjalankan pemrosesan informasi target yang dikembalikan. Di dalam pusat kendali operasi, operator berinteraksi dengan sistem melalui layar yang digerakkan oleh subsistem pemrosesan data. Sistem ini sebagian besar beroperasi secara otomatis, tetapi dapat ditimpa secara manual jika diperlukan. Pusat kendali operasi dapat dioperasikan dalam konfigurasi kolokasi atau terpisah (tautan satelit). Konfigurasi terpisah menghasilkan pengurangan biaya operasional dan pemeliharaan yang signifikan karena operator tidak perlu lagi berada di lokasi radar yang jauh.

Nostradamus

Nostradamus (NOuveau Système TRAnshorizon Décamétrique Appliquant les Méthodes Utilisées en Studio) adalah radar Over-The-Horizon (Backscatter) militer Prancis yang beroperasi pada pita HF, hasil dari proyek penelitian STUDIO (Systme de Traitement Universel de Diagnostic IOnosphriques).

Antena monostatik terdiri dari 288 radiator bikonik tunggal. Radiator-radiator ini disusun dalam tiga kelompok antena berbentuk Y, masing-masing sepanjang 384 m dan lebar 80 m. Dari jumlah tersebut, hanya radiator individual yang berada dalam radius 120 m yang digunakan untuk transmisi. Nostradamus dapat mengarahkan sinyal suara secara elektronik ke segala arah.

Nostradamus mulai beroperasi pada awal milenium ini.

ELM-2270 OTH

ELM-2270 OTH adalah radar Over–The–Horizon Surface Wave (OTH SW) yang beroperasi pada pita HF. Radar ini digunakan sebagai radar pengawasan pantai jarak jauh, yang dirancang untuk mendeteksi target permukaan laut dan pesawat terbang rendah, jauh melampaui cakrawala lokal.

Radar ini menggunakan antena pemancar dan penerima terpisah. Antena pemancar mencakup seluruh sektor 120° secara bersamaan. Antena penerima membentuk susunan bertahap dengan diagram antena virtual yang berputar secara digital. Jumlah radiator individu dan kelompok radiator dapat bervariasi, sehingga lebar berkas tetap dari diagram antena tidak dapat ditentukan. Pembentukan berkas digital memungkinkan pemantauan seluruh sektor secara simultan, yang memungkinkan integrasi pulsa dan peredaman derau yang sangat baik.

SWR-503 (HFSWR)

SWR-503, atau HFSWR, adalah radar Over–The–Horizon Surface Wave (OTH SW) yang beroperasi pada pita HF.

HFSWR menyediakan cakupan simultan, segala cuaca, untuk kapal dan pesawat laut di seluruh Zona Ekonomi Eksklusif (ZEE) sejauh 200 mil laut. Radar ini terdiri dari lokasi pemancar dan penerima yang ditempatkan bersama dan menggunakan sinar lampu sorot pada saat pemancar untuk menerangi area pengawasan. Antena pemancar berupa monopole logaritmik-periodik 7 elemen dengan penguatan 8 dB dan lebar berkas setengah daya 120 derajat. Sinyal yang dipancarkan terdiri dari urutan pulsa berkode fase. Antena penerima berupa larik linier 16 doublet monopole. Jarak antar elemen pemancar adalah 33 m. Informasi arah sinyal target yang dipantulkan diperoleh menggunakan antena larik bertahap yang dipadukan dengan sintesis berkas digital.

Dua sistem SWR-503 HFSWR, yang diproduksi oleh Raytheon Canada Ltd, telah beroperasi di Pantai Timur Kanada sejak tahun 1999. Di pantai Laut Hitam Rumania (Cap Midia, utara Constanța), radar serupa juga dipasang pada tahun 2009.

Radar oseanografi Over The Horizon (WERA)

Sistem WERA (WavE RAdar) adalah sistem penginderaan jauh berbasis pantai untuk memantau arus permukaan laut, gelombang, dan arah angin. Sistem pemantauan jarak jauh beresolusi tinggi ini berbasis teknologi radar gelombang radio pendek. Sistem ini menggunakan prinsip FMCW-Radar dengan periode sapuan sangat lambat, biasanya 0,3 detik. Gelombang elektromagnetik terpolarisasi vertikal terhubung ke permukaan laut konduktif dan akan mengikuti kelengkungan bumi. Radar oseanografi OTH-SW (Over-The-Horizon Surface Wave) ini dapat menangkap sinyal hamburan balik (efek Bragg) dari jarak hingga 200 km.

WERA menggunakan dua lokasi antena yang berbeda, yaitu sistem antena kecil yang mudah dipasang. Susunan antena pemancar terdiri dari 4 kutub tunggal vertikal. Sinyal RF yang disapu secara kontinu ditransmisikan. Susunan antena penerima terdiri dari 8 hingga 16 kutub tunggal vertikal untuk membentuk susunan linier. Pembentukan berkas gelombang perangkat lunak digunakan untuk mengarahkan berkas gelombang pada sudut sekitar ± 60 derajat. Sinyal yang dipantulkan memiliki offset frekuensi dibandingkan dengan sinyal yang dipancarkan sebenarnya. Offset frekuensi ini merupakan ukuran jarak yang dilapis dengan frekuensi Doppler.

Sistem akan memindai pita yang dialokasikan untuk menemukan celah bebas untuk lebar pita sapuan yang diperlukan ("dengarkan sebelum bicara"). Frekuensi tengah akan disesuaikan agar sesuai dengan pita sapuan dengan celah bebas. Jika celah tidak cukup lebar, lebar pita sapuan akan dikurangi, sehingga menghasilkan resolusi rentang yang lebih kasar. Prosedur pemilihan frekuensi ini akan dilakukan sebelum setiap siklus radar, biasanya 10 hingga 30 menit.

Bidang Aplikasi: