asli yaitu sinyal yang dipancarkan dalam hal ini yang berasal dari frequency synthesizer. Hal ini diperoleh
dengan me-mixing sinyal yang diterima dengan duplikat sinyal yang dipancarkan seperti tampak pada
gambar di atas. Keluaran mixer terdiri dari sinyal DC dan dua kali
dari sinyal yang dipancarkan. Sinyal ini kemudian dilewatkan melalui low pass filter
untuk mendapatkan informasi komponen DC. 3.3. Ringkasan Spesifikasi Desain
Tabel 1.
Parameter Simbol Rumus
Nilai Frekuensi start
700 MHz
Frekuensi stop 1398.5
MHz Bandwidth
698.5 MHz Jumlah frekuensi
step 128
Frekuensi step 5.5 MHz
Resolusi jarak 9.5 cm
Resolusi waktu 1.43 ps
Jarak maksimum unambiguous
12.07 m
71
4. SIMULASI DAN HASIL SIMULASI
System transceiver yang akan disimulasikan menggunakan arsitektur homodyne. Gambar berikut
adalah diagram blok dari SFCW-GPR.
Gambar 3: Diagram blok transceiver SFCW-GPR
Dalam tulisan ini yang akan di simulasikan adalah pemancar dan penerima saja sedangkan signal
processing hanya untuk mendapatkan A-scan
menggunakan bantuan MATLAB
®
. 4.1. Pemancar
Dalam SFCW-GPR frequency synthesizer harus bisa membangkitkan sinyal dengan frekuensi
tertentu dan berubah setiap saat dengan step tertentu seperti yang sudah dijelaskan di atas. Untuk
memodelkan frekuensi synthesizer, penulis mengunakan salah satu fitur dari simulator yang
disebut
Variable Parameter Token yang
memungkinkan simulator untuk membangkitkan frekuensi step dengan memanfaatkan system loop.
Sederhananya adalah pada loop ke-1 dibangkitkan ,
pada loop ke-2 dibangkitkan , dan seterusnya
hingga loop ke-128 dibangkitkan , dengan
terlebih dahulu memasukkan parameter step 5.5 MHz. Untuk keluaran frequency synthesizer adalah sekitar
10 dBm untuk rentang frekuensi 700-1400 MHz sesuai dengan spesifikasi dari hardware yang tersedia
yaitu menggunakan frequency synthesizer dari Synergy Microwave Corp. dengan seri LFSW60170-
50.
Bagian berikutnya dari pemancar adalah power amplifier. Power amplifier yang digunakan
adalah ZHL-1042J dari Mini-Circuits. Antenna pemancar selain sebagai radiator untuk meradiasikan
sinyal yang berasal dari pemancar juga berfungsi seolah-olah sebagai bandpass filter karena frekuensi
kerja dari antenna itu sendiri hanya pada band tertentu saja. Dalam simulasi ini antenna dimodelkan sebagai
differentiator karena keluaran dari antenna dapat berupa turunan pertama dari sinyal yang dimasukkan.
Berikut ini adalah diagram blok dari pemancar.
Gambar 4. : Model transmitter
4.2. Kanal
Pemodelan kanal merupakan salah satu bagian yang tersulit dalam simulasi ini karena dari
beberapa literatur diperoleh rumus yang berbeda. Hal ini dapat terjadi karena pendekatan dari masing-
masing peneliti berbeda. Untuk simulasi ini penulis menggunakan persamaan radar yang sudah
dimodifikasi untuk memodelkan kanal seperti pada persamaan 11. Dari literatur lain dikatakan bahwa
pada GPR selain redaman karena lintasan ada juga redaman mismatch antenna dan redaman karena
perubahan medium dari udara ke tanah dan sebaliknya. Kedua jenis redaman tersebut juga
dimasukkan dalam simulasi ini dan dimodelkan dengan attenuator.
Selain mengalami redaman sinyal juga mengalami pergeseran fasa karena perambatan
gelombang di medium. Untuk memodelkannya menggunakan waktu tunda yang nilainya adalah:
16 Redaman dalam medium merupakan fungsi
frekuensi. Untuk memodelkannya penulis menggunakan filter FIR yang respon frekuensinya
sesuai dengan nilai redaman untuk masing-masing frekuensi. Model untuk kanal adalah sebagai berikut:
Gambar 5: Model kanal
4.3. Penerima
Sistem penerima terdiri dari antenna penerima, filter BPF, LNA, dan IQ demodulator.
Model antenna penerima sama dengan antenna pemancar, begitu juga dengan BPF sama dengan BPF
yang ada di pemancar. Untuk LNA dimodelkan dengan amplifier juga namun dengan parameter yang
berbeda dengan power amplifier pada pemancar. LNA yang digunakan adalah ZRL-3500+ dari Mini-
Circuits.
Untuk IQ demodulator menggunakan ADL5382 dari Analog Devices. Dari datasheet komponen dapat
dilihat bahwa IQ demodulator pada dasarnya adalah 2 buah mixer dengan LO masing-masing mixer fasanya
berbeda . Oleh karena itu, dalam simulasi ini IQ
demodulator dimodelkan dengan 2 buah mixer yang diberi LO dengan beda fasa
Keluaran dari IQ demodulator kemudian dilewatkan ke lowpass filter
LPF untuk mendapatkan komponen I dan Q berupa sinyal DC. Kemudian sinyal DC tersebut disampling
dan dikuantisasi menggunakan ADC 16 bit untuk selanjutnya diolah menggunakan DSP sehingga
diperoleh suatu citra. Namun demikian karena keterbatasan simulator, dalam tulisan ini untuk hasil
simulasi hanya sampai mendapatkan A-scan saja. Untuk B-scan dan C-scan yang merupakan
pengembangan dari A-scan dapat dilakukan ketika pengukuran di lapangan. Gambar 6 adalah model
penerima.
Gambar 6: Model penerima
4.4. Transceiver dan Kanal
