## Radar Penembus Dinding UWB-FMCW 500-3000 MHz
Through-Wall RadarUWB-FMCW 500-3000 MHz
R. Indra Wijaya,  Purwoko Adhi,  Asep Yudi Heruadi,

## Ros Sariningrum, dan  Dadan  Muliawandana
Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia Komplek LIPI Gedung 20 Lantai 4, Jl Sangkuriang, Bandung 40135, Indonesia

## Abstrak
Radar  penembus  dinding  memiliki  potensi  untuk  dapat  digunakan  dalam  penanganan  pasca  bencana  dan  gangguan keamanan.Tulisan ini membahas hasil perancangan dan pembuatan sistem Radar Penembus Dinding Ultra Wide Band Frequency Modulated Continous Wave (UWB-FMCW) yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek di balik dinding. Dalam penelitian  ini  dikembangkan  pembangkit chirp UWB  menggunakan  kombinasi  DDS  dan  VCO  sebagai  komponen  utama pembangkit gelombang FMCW untuk mendapatkan linearitas yang tinggi,  merealisasikan tranceiver dalam arsitektur homodyne , mengembangkan modul akuisisi, serta merealisasikan perangkat lunak untuk  melakukan pengolahan sinyal dan menampilkannya dalam  bentuk  citra  secara real  time menggunakan  MS  Visual  C++.  Sistem  radar  penembus  dinding  didesain  untuk  memiliki resolusi 6 cm dan jarak tidak ambigu 30 m, pada rentang pita frekuensi kerja 500 - 3000 MHz. Dari hasil pengujian dalam skala laboratorium radar ini mampu melakukan identifikasi objek dibalik dinding yang terbuat dari kayu setebal 3 cm pada jarak 4 m dan menampilkannya dalam bentuk citra A-Scan dan B- Scan secara real time .
Kata kunc i: radar, penembus dinding, pembangkit chirp UWB, akuisisi data berkecepatan tinggi, deteksi objek, FMCW.

## Abstract
The through-wall radar has the potential  to  be  used in  post-disaster and security disturbances. This study  aims  to  design and  realize  the  through  wall  radar  system  based  on  Ultra  Wide  Band  and  Frequency  Modulated  Continuous  Wave  (FMCW- UWB) technology to detect an object behind the wall. In this study, we develop an UWB Chirp using DDS and VCO as a main component to obtain FM linearity, realizing transceiver in homodyne architecture, develop a data acquisition module using USB interface, as well as the realization of the software to perform signal processing and displays the image in real time in the form of using MS Visual C++. The through wall radar system is designed to have a resolution of 6 cm and unambiguous distance of 30 m, in the range of working frequency band 500-3000MHz. Based on the laboratory test result, the designed radar is able to identify objects behind 3cm thick wood walls at a distance of 4m and displays the image in the form of A-Scan and B-Scan in real time .
Keywords: radar , through-wall, UWB chirp generator, high speed data acquisition, object detection, FMCW.

## I. P ENDAHULUAN
Keberadaan  suatu  objek  di  balik  dinding,  tembok, beton  dan  material  lain  dapat  dilakukan  menggunakan suatu  alat  pencitra  gelombang  elektromagnetik  yang disebut  radar  penembus  dinding  (TWR/ through-wall radar )  [1]  –  [3].  TWR  memiliki  potensi  untuk  dapat digunakan  secara  luas  dalam  melakukan  pengamatan terhadap suatu objek yang berada atau terhalang dibalik dinding.  Radar  jenis  ini  berpotensi  untuk  dapat dimanfaatkan usaha dalam membantu -usaha dan bencana  atau  kecelakaan penyelamatan  pasca penanganan  gangguan  keamanan,  seperti  pada  kasus pencarian  korban  dibalik  reruntuhan  pasca  gempa, pencarian korban yang terjebak pada ruangan pada saat terjadi  kebakaran,  penanganan  gangguan  terorisme, penyanderaan, dan sebagainya.
radar bekerja dengan cara Pada dasarnya
elektromagnetik  dan gelombang impuls mengirimkan umumnya TWR menangkap  pantulannya. kemudian
t menggunakan dibangun eknologi ultra  wide  band digunakan  untuk (UWB)  yang  banyak ground penetrating  radar (GPR).  Pembangkitan  dan  analisis sinyal  UWB  dapat  dilakukan  secara  langsung  dalam kawasan  waktu  maupun  secara  tidak  langsung  dengan mensintesis sinyal dalam kawasan frekuensi.
Pada  metode  dalam  kawasan  waktu,  sinyal  UWB dibangkitkan dengan membentuk / memancarkan pulsa- pulsa  dengan  durasi  sangat  pendek.  Sinyal  balik  yang akan  diterima  oleh  penerima  radar  akan  berupa kombinasi  sinyal-sinyal  yang  merupakan  pantulan sinyal yang dipancarkan oleh pemancar dan dipantulkan kembali  oleh  benda-benda  dengan  jarak,  ukuran,  dan reflektivitas  yang  berbeda-beda.  Sinyal-sinyal  ini memiliki daya, fasa dan waktu tunda yang berbeda-beda terhadap  sinyal  yang  dipancarkan.  Analisis  sinyal dilakukan  dalam  domain  waktu  di  mana  waktu  tunda sinyal menunjukkan jarak ( range ) objek dari radar. dibagi kawasan  frekuensi  bisa
Metode  dalam tiga; menjadi Wave
Continuous Frequency Step (SFCW), Frequency  Modulation  Continuous  Wave (FMCW). dan Pseudo Random Noise (PRN). Pada radar jenis  ini  analisis  sinyal  untuk  mendapatkan  hubungan
* Corresponding Author . Email: ratna.indrawijaya@lipi.go.id Received: January 17, 2014; Revised: February 7, 2014 Accepted: June 3, 2014
Published: June 30, 2014  2014 PPET - LIPI doi : 10.14203/jet.v14.1-7
impuls  dalam  kawasan  waktu  dengan  frekuensi dilakukan dengan melakukan transformasi fourier.
Pemilihan  desain  sebuah  sistem  radar  sangat bergantung  pada  tujuan  aplikasinya.  Radar  TWR  yang digunakan  untuk  mengamati  objek  yang  dihalangi  oleh suatu  material  pada  jarak  dekat  tentunya  berbeda dengan  radar  udara  atau  permukaan  yang  digunakan untuk mengamati objek di udara tanpa halangan dengan jarak yang jauh.  Radar UWB FMCW, pada prinsipnya menggunakan  teknologi  yang  sama  dengan  radar FMCW  yang  digunakan  untuk  radar  permukaan  atau radar  udara.  Perbedaannya,  radar  UWB  FMCW menggunakan  frekuensi  yang  lebih  rendah  yang memungkinkan  sinyal  untuk  menembus  material penghalang  dengan  lebih  baik  dan  menggunakan  lebar pita  sinyal  yang  jauh  lebih  lebar  untuk  mendapatkan resolusi yang lebih teliti (pendek).

## II. R ADAR UWB FMCW
A. Ultra Wide Band (UWB)
Sejauh ini teknologi Ultra Wide Band (UWB) telah banyak  diimplementasikan  dalam  berbagai  bidang  dan applikasi,  seperti  sistem  komunikasi  nirkabel,  jaringan sensor  nirkabel,  sistem  sensor  anti  tabrakan  pada kendaraan  bermotor,  penentuan  lokasi  objek  di  dalam ruangan,  dan  sebagainya.  Berdasarkan  rekomendasi Federal  Communication  Commission (FCC)  [4], perangkat  elektronik  digolongkan  dalam  teknologi UWB  jika  memiliki  bandwidth  -10  dB  lebih  dari  500 MHz,
(1)
atau memiliki fractional bandwidth,
(2)
di  mana  f l dan  f h merupakan  frekuensi  terendah  dan tertinggi pada level -10 dB dari level tertingginya.
FCC  menyebutkan  bahwa  teknologi  UWB  dapat digunakan untuk sistem radar, memungkinkan pengukuran  jarak  yang  presisi,  mendeteksi  objek  di dalam rentang tertentu, atau pencitraan beresolusi tinggi terhadap objek di bawah dan di balik permukaan [5].
Dalam bidang radar, lebar bandwidth yang dimiliki teknologi  UWB  memberikan  keuntungan  berupa kemampuan  untuk  melakukan  deteksi  dengan  resolusi tinggi,  yang  tidak  dapat  diperoleh  dengan  radar narrowband .  Hubungan  antara bandwidth dengan resolusi dinyatakan sebagai,
(3)

## B. Prinsip Dasar Radar FMCW
Sistem  radar  FMCW  memancarkan  gelombang microwave secara  kontinyu  ( continuous  wave )  yang dimodulasi  secara  frekuensi  ( frequency  modulated ) dengan  suatu  gelombang  frekuensi  rendah  dengan periode  tertentu.  Gambar  1  menunjukkan  bentuk gelombang chirp FMCW  dalam  domain  waktu  dan Gambar  2  menunjukkan  perubahan  frekuensi  sinyal chirp dalam  domain  frekuensi  dengan  periode chir p ( time sweep ) T .
Gambar 1. Chirp FMCW Dalam Kawasan Waktu.
Gambar 2. Perubahan Frekuensi Sinyal Chirp Yang Dipancarkan (Garis Tidak Terputus) dan yang Diterima (Garis Putus-putus) Dalam Kawasan Frekuensi.
Frekuensi  sesaat chirp dapat  dituliskan  dalam bentuk
(4)
di  mana f min merupakan  frekuensi  awal chirp dan α merupakan laju perubahan frekuensi chirp ,
α   Δf/T (5)
Δf = β = f max - f min (6)
Sebuah  objek  diam  yang  diterima  oleh  antena  dan rangkaian receiver RF  merupakan  duplikat  dari  sinyal pancar  yang  mengalami  pelemahan  dan  penundaan waktu  ( τ )  selama  selang  waktu  perambatannya  dari antena  pemancar  ke  objek  dan  kembali  lagi  ke  antena penerima.
(7)
di  mana R merupakan  jarak  objek  ke  antena  dan c = 3x10 8 m/det merupakan cepat rambat cahaya di udara. Dalam  sistem  penerima homodyne ,  sinyal  yang diterima  dicampur  ( mixing )  dengan  sinyal  yang dikirimkan  yang  menghasilkan  frekuensi  pelayangan ( beat ), f b , (8)
Untuk mendapatkan informasi jarak objek ( R ) yang tidak  bergerak  dapat  dilakukan  dengan  melakukan pencuplikan  sinyal beat dalam  domain  waktu  yang dilanjutkan  dengan  melakukan  proses  transformasi fourier  untuk  mendapatkan  spektum  frekuensinya ( spectrum range ).
(9)
Jika  sebuah  objek  bergerak  dengan  jarak  awal R 0 (pada  saat t 0 )  dengan  kecepatan  radial v , delay tidak akan bernilai konstan. Dalam kondisi v << c ,
(10)
Karena  perubahan delay yang  relatif  lambat,  maka hanya akan  terjadi perubahan fasa  pada frekuensi beat - nya.  Jika  sinyal  dianalisis  pada  sejumlah K periode
chirp ,  frekuensi  doppler  dapat  diperkirakan  dari perubahan fasanya, yang memungkinkan untuk menghitung kecepatan radial objek.
Untuk  mengukur  jarak  dan  kecepatan  radial  objek dengan radar FMCW diperlukan pemrosesan sinyal dua dimensi  [8],  untuk  mendapatkan  spektrum  dua  dimensi dari  sinyal beat (satu  dimensi).  Spektrum  dua  dimensi dilakukan  dengan  metode  pemrosesan  digital.  Sinyal beat x(t)  dicuplik  dengan  periode  pencuplikan T s ( sampling  rate f s = 1/T s ),  kemudian spectrum  range ditentukan  dengan  N-sampel  DFT  untuk  setiap  periode modulasi chirp T, menggunakan algoritma Fast Fourier Transform (FFT).  Selanjutnya spectrum velocity ditentukan dengan K-sampel DFT.
Dalam  sistem  radar  FMCW  dengan  pemrosesan sinyal  DFT  dua  dimensi,  parameter  penting  yang digunakan  untuk  mendapatkan  spesifikasi  ambiguitas jarak  dan  kecepatan  adalah time  sweep ( T ),  bandwidth ( β ),  dan  sampling  rate  ( f s ).  Sedangkan  resolusi diturunkan  dari  jumlah  sampel  DFT, N dan K yang digunakan  dalam  penentuan spectrum  range dan velocity . Pada  radar  FMCW  ambiguitas  jarak  yang didefinisikan  sebagai  jarak  maksimum  yang  dapat ditentukan  oleh  radar  dibatasi  oleh sampling  rate Analog  to  Digital  Converter (ADC)  yang  digunakan untuk  melakukan  pencuplikan  sinyal beat .  Frekuensi beat maksimum  ( f bmax )  yang  masih  bisa  didapatkan dengan sampling  rate ( f s )  dibatasi  oleh frequency Nyquist sebesar f bmax =  f s /2 .  Ambiguitas  jarak  radar dirumuskan dengan
(11) Sedangkan  pergeseran  doppler  yang  disebabkan oleh  pergerakan  objek  memiliki  nilai  ambiguitas frekuensi  doppler  sebesar ,  pada  rentang
,  di  mana
[8]  dan f 0 merupakan
frekuensi carrier radar  atau  frekuensi  tengah chirp , menghasilkan ambiguitas kecepatan radial sebesar
(12)
Kecepatan radial untuk objek yang mendekati radar memiliki  nilai  positif  dan  memiliki  nilai  negatif  untuk objek yang bergerak menjauhi radar. –v max < v < v min . Selanjutnya  resolusi  jarak  dan  kecepatan  radial radar FMCW dirumuskan sebagai
(13)
(14)

## C. Jangkauan Dinamis FMCW
Jangkauan  dinamis  yang  dibutuhkan  oleh  sistem radar  umumnya  ditetapkan  oleh  rasio  antara  sinyal terkuat  yang  diterima  dengan  respons  sinyal  terkecil yang diperoleh dari target (objek). Dalam radar FMCW TWR,  kesulitannya  terletak  pada  sinyal  terkuat  yang biasanya  berasal  dari  pantulan  dinding  pertama,  selain interferensi dan coupling antena. Pantulan ini jauh lebih tinggi dari hamburan balik tubuh manusia. Rasio antara
daya  yang  diteruskan  dengan  daya  yang  dipantulkan oleh dinding dapat ditulis sebagai
(15)
N. Maaref dkk [6] melakukan perhitungan simulasi untuk  batu  bata  berongga  setebal  20  cm,  yang  hasilnya ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3 . Dynamic Range (20 cm Batu Bata Berongga).
Pada  jarak  20  m  rentang  dinamis  yang  diperlukan lebih  dari  80  dB,  dan  meningkat  dengan  meningkatnya frekuensi,  hal  ini  sulit  dicapai  dan  perlu  perhatian khusus  dalam  hal  penguatan,  penyaringan  dan digitalisasi  (proses  akuisisi  data).  Detektor  radar  harus menerima  rentang  dinamis  ini  agar  refleksi  tertinggi yang  berasal  dari  permukaan  dinding  pertama  tidak menyebabkan penerima menjadi saturasi. Pada prakteknya,  kebutuhan dynamic  range radar  dapat dilakukan  dengan  melakukan averaging terhadap sejumlah besar sampel data (sinyal yang diterima) yang berpengaruh pada penambahan waktu akuisisi data.
Gambar 4. Dynamic Range untuk Objek Sejauh 20 m.

## III. S PESIFIKASI DAN P ERANCANGAN
Dalam pengembangan Through Wall Radar (TWR) ini,  dipilih  teknik  FMCW,  karena  arsitektur  radar dengan tipe ini cukup sederhana dan tidak membutuhkan  komponen  RF  khusus.  Diagram  blok perangkat  keras  TWR  yang  akan  dikembangkan  dapat dilihat pada Gambar 5.

## Gambar 5. Blok Diagram TWR.
Untuk  dapat  menembus  dinding  yang  memiliki permitifitas  yang  berbeda  beda,  dalam  perambatannya gelombang  akan  mengalami  redaman  yang  lebih  besar pada  frekuensi  yang  lebih  tinggi,  di  sisi  lain  untuk mendapatkan resolusi yang tinggi diperlukan bandwidth yang  lebar  (UWB),  sehingga  pada  penelitian  ini frekuensi chirp yang akan digunakan adalah 500 MHz – 3000 MHz.
Untuk membangkitkan chirp dari 500 MHz sampai dengan  3000  MHz  digunakan  sebuah  DRO  dengan frekuensi tetap 9750 MHz sebagai pembangkit frekuensi referensi  [10],  sebuah  FMCW synthesizer diatur  agar menghasilkan chirp dari 6750-9250 MHz. Sebuah mixer dan  sebuah lowpass  filter digunakan  untuk  melakukan downmix keluaran FMCW synthesizer dengan LO yang berasal  dari  DRO,  sehingga  dihasilkan chirp dengan frekuensi 500 MHz sampai dengan 3000 MHz.
Untuk menjamin linearitas frekuensi chirp terhadap waktu, FMCW synthesizer disusun dengan menggunakan  VCO  yang  digunakan  bersama  sebuah DDS  dan  PLL  dalam  konfigurasi  pengali  frekuensi dengan  output  dari  DDS  sebagai  frekuensi  referensi [11].  DDS  diprogram  untuk  membangkitkan chirp dengan  lebar  pita  sempit,  sehingga  dalam  rangkaian tertutup  PLL  dengan  keluaran  VCO  sebagai  frekuensi umpan  balik,  keluaran  VCO  juga  akan  berupa chirp dengan frekuensi yang lebih tinggi dan bandwidth yang lebih  lebar  mengikuti  perubahan chirp DDS. Time sweep yang  digunakan  sebesar  1  mdetik.  Dengan bandwidth selebar 2500 MHz, pada medium udara akan dihasilkan resolusi jarak sebesar . Chirp FMCW  yang  digunakan  berbentuk  segitiga dengan  masing-masing  periode up-chirp dan down- chirp -nya  sebesar T uc =  T dc =  1 mdetik. Chirp segitiga digunakan  karena  lebih  mudah  dibangkitkan  daripada chirp gigi  gergaji,  yang  memerlukan  rangkaian  dengan respons  yang  cepat  untuk  berpindah  dari f max ke f min chirp pada  setiap  akhir  periode chirp .  Sinyal beat nantinya hanya akan diambil pada periode up-chirp saja, karena kedua periode chirp tersebut akan menghasilkan frekuensi beat yang  sama.  Sehingga  dalam  hal  ini periode chirp yang  digunakan  tetap  sebesar T =  1 mdetik, sedangkan periode waktu antar up-chirp T c = 2 mdetik digunakan dalam perhitungan doppler.
Kecepatan  doppler  maksimum  ( unambigous )  yang didapat dengan periode antar chirp T c = 2 mdetik adalah v max = 21,428 m/detik.
Frekuensi chirp tersebut kemudian dipecah menjadi dua  menggunakan power  divider ,  yang  satu  kemudian diperkuat oleh power amplifier dan dipancarkan melalui antena pemancar dan yang lain digunakan sebagai input mixer penerima.  Karena  radar  TWR  juga  digunakan untuk  mendeteksi  keberadaan  manusia,  maka  daya pancar  radar  harus  dijaga  untuk  tidak  terlalu  besar,
sehingga  aman  dan  tidak  membahayakan  kesehatan. FCC  merekomendasikan  maksimum  level  EIRP  41,3 dBm/MHz  untuk  sistem  UWB.  Pada  penelitian  ini keluaran pemancar radar didesain sebesar 30 dBm.
Untuk  mengurangi  efek  kopling  langsung  antena, sebuah gating  switch ditambahkan  sebelum  penguat akhir  untuk  menghasilkan interupted  chirp .  Untuk menghindari  efek aliasing ,  switch  tersebut  harus dioperasikan  dengan  frekuensi gating (siklus on / off ) minimal  2  kali  frekuensi sampling ADC  yang digunakan.  Frekuensi gating yang  digunakan  sebesar  4 MHz, yang akan menghasilkan siklus gating ( T g ) setiap 250  ndetik  dengan  periode on / off sebesar  125  ndetik. Switch yang  sama  juga  diletakkan  pada  bagian penerima,  dengan  siklus kerja  yang berlawanan. Proses gating ini  akan  menghasilkan  respons  maksimum  dan minimum amplitudo beat amplifier pada rentang [9]:
(16)
(17)
(18)
Setelah  dipancarkan  dan  dipantulkan  oleh  objek  di depan  radar,  sinyal  kembali  diterima  oleh  antena penerima.  Setelah  melewati gating  switch ,  sinyal diperkuat dengan LNA dan difilter, sinyal ini dicampur ( mixing ) dengan sinyal chirp dari pemancar, menghasilkan  sinyal beat .  Sinyal beat inilah  yang dianalisis  untuk  mendapatkan  informasi  rentang  (jarak) dan  doppler  (kecepatan  gerak  objek).  Untuk  itu  sinyal beat ini harus dikonversi ke bentuk digital dengan ADC kemudian diambil oleh komputer (PC) melalui interface USB.  Pemrosesan  sinyal  dan display selanjutnya dilakukan di PC.
Frekuensi  sampling  sinyal beat untuk  proses  FFT yang  digunakan  sebesar f s =  1  M sampling /detik, sehingga  maksimum  frekuensi beat yang  dapat dibedakan  adalah  500  kHz.  Frekuensi beat maksimum ini memberikan nilai rentang unambigous radar sebesar R max = 30 m. Sebuah filter LPF 500 kHz bersama beat amplifier ditambahkan  pada  keluaran mixer penerima  untuk menyesuiakan  keluaran  mixer  dengan dynamic  range ADC.  Dengan  menggunakan  ADC 12  bit  dalam  proses akuisisi data akan didapatkan dynamic range 20log(2 12 ) = 72 dB.
Untuk  setiap  periode chirp akan  didapatkan  1024 sampel ( N = 1024) yang akan menghasilkan 512 rentang cell .  Sedangkan  untuk  mendapatkan  kecepatan  doppler digunakan  256  periode chirp ( K =  256),  yang  akan menghasilkan  256  doppler cell .  Sehingga  diperlukan total waktu akuisisi data 128 mdetik untuk setiap proses deteksi  (satu  proses  rentang doppler  FFT).    Resolusi yang  dihasilkan  oleh  proses  FFT  ini  menghasilkan resolusi rentang  R = 5,8 cm dan resolusi doppler  v = 0,167 m/detik.
Subsistem clock  syncronization digunakan  untuk melakukan  sinkronisasi  waktu  operasi  antar  subsistem dan  komponen  penyusun  radar.  Blok  ini  akan menghasilkan clock yang digunakan sebagai; (1) trigger DDS = 0,5 kHz, (2) frekuensi sampling ADC = 1 MHz,
Gambar 6. Komponen dan Modul Penyusun TWR 500-3000 MHz.
dan, (3) frekuensi gating = 4 MHz, yang diturunkan dari keluaran DRO dengan pembagi frekuensi dan rangkaian frekuensi counter .  Ringkasan  desain  spesifikasi  radar TWR ditunjukkan pada Tabel 1.
T ABEL I
S PESIFIKASI TWR 500-3000 MH Z IV. R EALISASI
Masing  masing  bagian  dan  komponen  penyusun TWR 500-3000 MHz yang ditunjukkan pada Gambar 6, selanjutnya dirangkai menjadi sebuah sistem yang utuh. Beberapa  subsistem  yang  memerlukan  desain  khusus dan dibuat sendiri meliputi realisasi FMCW Synthesizer , perubahan  LPF  DDS,  pembuatan Loop  Filter , pemrograman  DDS,  pembuatan Clock  Synchonization , pembuatan beat amplifier dan beat filter . Semua modul diintegrasikan  menjadi  sebuah  sistem  radar  seperti ditunjukkan  pada  Gambar  7. Casing dibuat  dengan bahan  alumunium  dan  aklirik.  Modul-modul  disusun dalam  dua  tingkat,  tingkat  bawah  digunakan  untuk menempatkan power  supply dan  modul  akuisisi  data,
sedangkat  tingkat  atas  digunakan  untuk  menempatkan komponen dan modul RF.

## Gambar 7. Hasil Integrasi Modul Radar TWR.
Realisasi perangkat lunak pemrosesan sinyal untuk mendapatkan A-Scan dan B-Scan , dan menampilkannya pada display secara real time ditunjukkan pada Gambar 8.
Parameter Simbol Nilai Frekuensi f 500-3000 MHz Bandwidth β 2500 MHz Time sweep T 1 mdetik Periode antar chirp T c 2 mdetik Frekuensi sampling ADC f s 1 M sampling /detik Resolusi bit ADC 12 Bit Dynamic range ADC 72 dB Frekuensi bea t maksimum f bmax 500 kHz Jumlah sampel / periode chirp N 1024 Jumlah sweep / periode doppler K 256 Rentang cell 512 Cell v elocity 256 Rentang maksimum R max 30 m Resolusi rentang ΔR 6 cm Doppler maksimum v max 85,714 m/detik Resolusi doppler Δv 0,669 m/detik Frekuensi gating F g 4 MHz Gating periode T g 250 ndetik Tx/Rx gating periode
T t , T r 125 ndetik
Rentang respons minimum
RRes min 0,375 m Rentang respons maximum RRes max 18,.75 m

## V. P ENGUJIAN
Pengujian pertama sistem dilakukan untuk melakukan  kalibrasi.  Pengujian  ini  dilakukan  untuk mendapatkan  nilai  titik  nol  referensi  jarak.  Jalur  yang dilalui sinyal chirp dari titik pertama dipisahkan ( power splitter )  ke  antena  pemancar  kemudian  ke  antena penerima  dan  masuk  ke mixer penerima  dengan  jalur yang dilalui sinyal chirp yang langsung masuk ke mixer penerima ( beat ) memiliki jalur yang berbeda panjangnya,  seperti  ditunjukkan  pada  Gambar  9.  Hal tersebut  akan  menyebabkan  terjadinya beat meskipun objek  pemantul  berada  tepat  pada  nol  meter  yang seharusnya tidak menghasilkan beat .
Gambar 9. Uji kalibrasi .
Jarak  objek  sesungguhnya  harus  dikurangkan terhadap  jarak offset yang  dihasilkan  karena  pengaruh selisih delay propagasi  pada  jalur transmit  path dan direct  path .  Untuk  mendapatkan offset tersebut port antena  pemancar  dan  penerima  akan  dihubungkan secara  langsung,  yang  mewakili  jarak  referensi.  Untuk menjaga  agar  LNA  tidak  terjadi  saturasi  pada pengukuran  ini  digunakan attenuator 45  dB  pada loopback -nya.
Pengujian  selanjutnya  dilakukan  dengan  melakukan uji loopback dengan  kabel  sepanjang  1  meter  dan  10,5 m  meter.  Kabel  sepanjang  1  m  menggunakan  kabel Huber  Suhner  S_04212_B  yang  memiliki  nilai velocity propagation (VP)  82%.  Sehingga  seolah-olah  kabel akan mewakili objek dengan jarak
(19)
Sedangkan  kabel  10,5  m  yang  digunakan  berupa kabel Belden RG-58A/U yang memiliki VP 66%, yang mewakili jarak objek
(20)
Hasil frekuensi beat dalam B-Scan dan time domain ditunjukkan  pada  Gambar  10.  Dalam  bentuk B-Scan frekuensi beat yang dihasilkan ditunjukkan dalam garis merah  mendatar  dengan  sumbu  y  sebagai  sumbu  jarak. Tampak  bahwa  semakin  panjang loopback kabel  yang digunakan  semakin  jauh  garis  merah  yang  dihasilkan dari  titik  nol.  Sedangkan  dalam  bentuk time  domain tampak  bahwa  semakin  panjang loopback kabel  yang digunakan  semakin  tinggi  frekuensi  sinyal beat yang dihasilkan.
(a) (b) (c) Gambar 10. Hasil Frekuensi Beat Dalam B-Scan (Atas) dan Time Domain (Bawah), pada Uji Kalibrasi (a), Loopback 1 m (b), dan Loopback 10,5 m (c).
Selanjutnya  pengujian  pada  radar  TWR  dilakukan untuk  mendeteksi  keberadaan  obyek  dibalik  dinding. Pengujian dilakukan dengan partisi dinding yang terbuat dari  kayu  setebal  3,5  cm.  Antena  radar  ditempatkan pada  jarak  50  cm  di  depan  dinding.  Objek  kemudian bergerak  di  balik  dinding  kayu,  seperti  diperlihatkan pada Gambar 11.
Gambar 11. Pengujian Radar Dengan Dinding.
Hasil B-Scan yang  didapatkan  ditunjukkan  pada Gambar  12,  dengan  adanya  penghalang  kayu,  terlihat garis  merah  horisontal  konstan  yang  muncul  sebagai akibat  kopling  antena  melebar.  Hal  ini  disebabkan karena  pada  pengujian  ini  terdapat  tambahan  pantulan dari  jarak  dekat  yang  hampir  berimpit  dengan  jarak coupling antena,  yaitu  pantulan  yang  berasal  dari dinding.  Puncak-puncak  spektrum A-Scan yang  berasal dari coupling antena,  pantulan  dinding  dan  target ditunjukkan pada Gambar 13.
Gambar 13. A-Scan pengujian TWR dengan dinding kayu.
Pergerakan  objek  yang  masih  bisa  dilihat  dengan kasat  mata  hanya  sampai  pada  jarak  4  m  di  balik dinding,  sedangkan  pada  jarak  yang  lebih  jauh,  objek relatif  susah  dibedakan  dari noise dan cluter lingkungannya.  Tetapi  ujung  dinding  lain  sebagai pembatas  ruangan  yang  juga  memantulkan  gelombang radar masih tampak terlihat pada citra B-Scan pada jarak 6 m dari dinding pertama yang terdeteksi oleh radar. Hal ini  terlihat  pada  munculnya  garis  kuning  ganda  yang terlihat pada rentang skala 7~8 m.

## K ESIMPULAN
Sebuah transceiver FMCW  dengan  arsitektur homodyne telah  dirancang  dengan  daya output maksimum  28,32  dBm.  Berdasarkan  hasil  perhitungan radar  ini  mampu  untuk  mendeteksi  target  di  balik dinding  pada  jarak  7  m.  Radar  telah  mampu menghasilkan  frekuensi beat yang  digunakan  untuk mendapatkan informasi jarak objek.
Sebuah  perangkat  lunak  GUI  pengolahan  sinyal berbasis PC telah diimplementasikan menggunakan MS Visual C++ untuk melakukan pengolahan sinyal dengan algoritma  FFT  dua  dimensi.  Perangkat  lunak  ini  telah dapat  mengolah  sinyal  mentah  radar  menjadi  citra A- Scan dan B-Scan secara real time .
Berdasarkan  pengujian  di  laboratorium  radar  ini telah  dapat  berfungsi  untuk  mendeteksi  keberadaan objek  dan  mendapatkan  informasi  jarak  objek berdasarkan  prinsip  FMCW.  Untuk  dioperasikan sebagai  radar  penembus  dinding,  radar  ini  dapat mendeteksi  pergerakan  objek  di  balik  dinding  yang
terbuat dari kayu setebal 3,5 cm sampai jarak 4 m, dan mendapatkan informasi jaraknya.
U CAPAN T ERIMA K ASIH
Kami  mengucapkan  terima  kasih  kepada  PPET yang telah memfasilitasi peralatan ukur dan kepada staff Sub  Bid.  Sarana  Telekomunikasi  yg  telah  banyak membantu.

## D AFTAR R EFERENSI
[1] M. Aftanas, “Through Wall Imaging with UWB Radar System”, Disertasi, Technical University of Kosice, August, 2009.
[2] A.  Nezirovic,  “Trapped-Victim  Detection  in  Post-Disaster Scenarios using Ultra-Wideband Radar”, Disertasi, International Recearch  Center  for  Telecommunications  and  Radar,  Delft University of Technology, 2010.
[3] S.  E.  Hamran,  T.  Berger,  L.  Hanssen,  and  M.  J.  Oyan,  “Gated UWB  FMCW/SF  radar  for  ground  penetration  and  through  the wall  applications”, Sensors  and  Electronics  Panel  (SET) Specialists´  Meeting ,  MP-SET-120-01,  NATO  Research  and Technology  Organisation,  Toulouse,  France,  27-28  October 2008.
[4] FCC,  “Revision  of  part  15  of  the  commission’s  rules  regarding ultrawideband transmission systems”, First report and order, ET Docket 98-153, FCC 02-48, Feb. 2002, pp. 1–118.
[5] E.  Staderini.  (2001)  Everything  you  always  wanted  to  know about  UWB  radar:  A  practical  introduction  to  the  Ultra Wideband Technology. [Online]
Available:
http://www.uniroma2.it/fismed/faculty/Stadero/papers/osee.pdf.
[6] N. Maaref, P. Millot, C. Pichot, and  O. Picon, “A study of UWB FMCW radar for the detection of human beings in motion inside a  building”, IEEE  Transactions  on  Geoscience  and  Remote Sensing , in press.
[7] X.  Zhuge,  T.  G.  Savelyev,  A.  G.  Yarovoy,  “Assessment  of electromagnetic  requirements  for  UWB  through-wall  radar”, . ICEAA 2007, in proc. International Conference on Electromagnetics  in  Advanced  Applications,  2007, 17-21  Sept. 2007, pp.923-926,
[8] A.  Wojtkiewicz,  J.  Misiurewicz,  M.  Nałecz,  K.  Jedrzejewski, and  K.  Kulpa,  “Two-dimensional  signal  processing  in  FMCW radars”,  in Proc.  XX  KKTOiUE ,  Kołobrzeg,  Poland,  1997,  pp. 475–480.
[9] R.  H.  Khan  and  D.  K.  Mitchell,  “Waveform  analysis  for  high- frequency  FMICW  radar”, Radar  and  Signal  Processing,  IEE Proceedings F , vol.138, no.5,  Oct 1991, pp.411-419.
[10] A. Y. Hercuadi, “Pengembangan  Perangkat  Dielectric Resonance  Oscilator”,  Laporan  Akhir  Program  Insentif  Peneliti dan  Perekayasa LIPI Tahun 2011, 2011.
[11] P.  Adhi,  “Pembangkitan  chirp  untuk  radar  FM  CW menggunakan  DDS”, Prosiding  Seminar  Radar  Nasional  III, 2009, hal. 143-146.