DOPPLER VERY HIGH FREQUENCY OMNI-DIRECTIONAL RANGE (DVOR) AWA VRB 51D SEBAGAI SALAH SATU ALAT NAVIGASI UDARA DI BANDARA AHMAD YANI SEMARANG Cahyo Utomo (L2F 005 524) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang Abstrak Pesawat adalah salah satu alat transportasi massal yang memiliki waktu tempuh yang relatif singkat untuk mecapai tujuan daripada menggunakan alat transportasi massal lainnya. Keberadaannya sebagai salah satu transportasi yang menunjang mobilitas penduduk guna mendukung pertumbuhan di segala bidang sangatlah diperlukan. Namun, tanpa ditunjang dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Alat transportasi ini menjadi barang yang harus dibayar dengan mahal dan memiliki resiko kecelakaan yang lebih tinggi daripada alat transportasi massal lainnya. DVOR (Doppler VOR) adalah alat bantu navigasi yang dimiliki oleh bandara guna menunjang segala aktifitas penerbangan. Alat navigasi ini memberikan informasi arah mata angin buatan (azimuth) kepada pesawat, sehingga ketika pesawat berada di udara seorang pilot dapat memperoleh informasi arah mata angin buatan (azimuth). Alat ini 0
0
dapat memberikan informasi azimuth dari 0 sampai dengan 360 , sehingga seorang pilot akan tetap mengetahui posisi pesawat ketika mengudara mengingat bahwa di udara seorang pilot tidak dapat mengetahui informasi arah mata angin hanya dengan menggunakan sebuah kompas seperti halnya ketika berada di darat.
I. PENDAHULUAN Pada dunia penerbangan, keselamatan penerbangan merupakan bagian yang sangat diperhatikan. Salah satu hal yang menunjang keselamatan dalam dunia penerbangan adalah ketersediaan informasi arah mata angin. Keberadaan informasi arah mata angin sangatlah penting mengingat ini merupakan informasi yang sangat dibutuhkan oleh para pilot. Informasi ini digunakan pilot pesawat terbang diantaranya untuk menunjukkan kemana arah bandara yang akan dituju (Terminal Aid) dan juga digunakan untuk pengaturan jalur lalu lintas udara (En-Route). DVOR adalah alat bantu navigasi Doppler VOR yang dapat memberikan nformasi arah mata angin buatan dari 0 0 sampai dengan 360 0 . Alat ini memberikan pancaran sinyal yang dapat diolah pada sisi penerima pesawat menjadi informasi arah mata angin buatan pada radius 200 NM (370 Km) dan pada ketinggian 35.000 ft dari pusat kesatuan antena Doppler VOR yang ada pada bandara. Bandar Udara Internasional Ahmad Yani Semarang memiliki alat bantu navigasi DVOR yang dapat memberikan informasi arah mata angin buatan pada pesawat dengan seri DVOR AWA VRB 51D. II. PEMBATASAN MASALAH Mengingat begitu banyak jenis dari sistem navigasi yang ada sekarang ini, maka penulis membatasi masalah hanya pada pembahasan mengenai salah satu sistem navigasi yang bernama DVOR (Doppler VHF Omni-derictional Range)
pada Graound station yang ada pada bandar udara Ahmad Yani Semarang. III. DVOR (DOPPLER VHF OMNIDIRECTIONAL RANGE) DVOR adalah fasilitas navigasi udara yang sangat penting. Fasilitas ini memiliki kegunaan untuk memberikan suatu informasi kepada penerbang mengenai arah mata angin buatan dan bekerja pada frekuensi 108 MHz sampai dengan 118 MHz. Sistem Doppler VOR yang ada di Bandara Ahmad Yani terdiri dari 2 transmitter dengan perubahan otomatis apabila terjadi kesalahan dalam performa atau mati total pada salah satu transmitternya. DVOR menggunakan sistem antena tunggal yang memberikan pancaran ke segala arah (omnidirectional) dan 48 antena non directional yang diletakkan mengelilingi antena pusat dalam bentuk lingkaran dengan diameter 44 ft yang memberikan pancaran Doppler. Pola pancaran dari DVOR dihasilkan antara sinyal Referensi yang dipancarkan oleh antena carrier dan sinyal Variabel yang dipancarkan oleh antena sideband. Sinyal DVOR DVOR memancarkan dua sinyal yang berbeda yaitu : 1. Sinyal Referensi adalah sinyal 30 Hz AM dipancarkan dengan fase sesaat seragam ke segala arah yang dihasilkan dari sinyal RF carrier (fc) yang dimodulasi AM
dengan sinyal 30 Hz seperti pada gambar 4.1.
relasi untuk menuju DVOR dapat secara seksama menentukan arah dari perbedaan fase antara sinyal Referensi dan sinyal Variabel. Perbedaan fase antara sinyal Variabel dan sinyal Referensi terhadap arah ditunjukkan pada gambar 4.4 4.4.
Gambar 4.1 Modulasi AM antara 30 Hz referensi dan sinyal carrier.
Kemudian sinyal yang dihasilkan ini dipancarkan oleh antena carrier yang berada di tengah-tengah tengah kesatuan antena DVOR. DVOR 2. Sinyal Variabel adalah sinyal yang dihasilkan dari modulasi frekuensi yang berasal dari simulasi pergerakan atau perputaran sumber sinyal RF non directional (fc±9960 Hz) di sekeliling lingkaran dengan diameter lingkaran 44 ft (13.4 m) dengan kecepatan 1800 180 rpm yang menimbulkan modulasi frekuensi 30 Hz. Hal ini dilakukan dengan penghubung saklar elektronik secara berurutan pada setiap antena sideband (48 antena) yang terletak di sekeliling antena carrier.. Pola pembentukan sinyal Variabel ditunjukkan pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Pola pembentukan sinyal Variabel.
Percampuran antara sinyal Referensi dan sinyal Varibel terjadi di udara (space space modulation). modulation Kombinasi sinyal Referensi dan sinyal Variabel yang dipancarkan ke udara akan menghasilkan frekuensi carrier yang dimodulasi AM oleh 9960 Hz (sub carrier). Selanjutnya 9960 Hz subcarrier bermodulasi dengan 30 Hz FM karena efek Doppler. Dengan demikian gambar 4.3 menunjukkan hasil pancaran DVOR untuk modulasi di udara dari sinyal-sinyal sinyal tersebut.
Gambar 4.3 Sinyal pancaran dari DVOR
Sinyal Referensi dan sinyal Variabel umumnya digambarkan sebagai pola fase sesaat, pada saat beda fase kedua sinyal ini sama maka akan menunjukkan line off magnetic North. North Dimanapun lokasi pesawat yang berada di dalam
Gambar 4.4 Perbedaan fase antara sinyal Variabel dan sinyal Referensi
Antena DVOR Dalam pemasangan antenna DVOR kita harus berhati berhati-hati menentukan tinggi antenna tersebut.Sebab sedikit kesalahan saja akan dapat mempengaruhi kekuata kekuatan sinyal yang akan dipancarkan. Untuk itulah kita harus dapat menentukan tinggi antenna yang tepat agar sinyal yang dipancarkan dapat maksimal. Ketika antenna dipasang, pada titik yang sangat jauh dari antena akan menerima 2 sinyal sekaligus. Satu adalah sinyal yang berasal dari radiasi langsung antenna dan yang satu lagi adalah sinyal yang berasal dari sinyal yang dipantulkan oleh tanah. Sinyal pantulan memiliki lintasan yang lebih panjang dari sinyal langsung sehingga dapat menimbulkan perbedaan fasa dari ri 2 sinyal tersebut. Akibat pemantulan dihasilkan perubahan fasa 1800 , oleh karena itu jika perbedaannya lebih dari 1800 misal ½ λ (atau kelipatannya 1 ½ λ, 2 ½ λ , …) maka kedua sinyal akan diterima dalam satu fasa sehingga akan saling menambah. Jika panjang lintasan 1 λ, atau kelipatannnya ( 2λλ, 3λ, …), maka kedua sinyal akan saling mengurangi atau bahkan akan saling menghilangkan. Gambar 4.5 di bawah ini mennjuk mennjukkan 2 sinyal yang akan diterima oleh pesawat yaitu sinyal langsung dan sinyal tidak langsung yang berasal dari pantulan tanah.
Gambar 4.5 Image Antenna
Pola Radiasi DVOR Pola radiasi yang dihasilkan oleh antena DVOR yaitu pola radiasi yang memiliki 3 lobe utama dengan pusat di 80 , 280 , dan 500 .
Gambar 4.6 Tiga major lobe centred
Dari gambar 4.6 di atas terlihat ada jarak yang cukup besar antara lobe yang satu dengan yang lainnya. Yang menyebabkan tidak adanya radiasi (diakibatkan adanya penghilangan antara sinyal langsung dan sinyal pantul) Untuk mengatasi hal tersebut maka DVOR akan dipasang Counterpoise ( penyeimbang tambahan) yang dipasang tepat dibawah antena yang bertindak sebagai area pantul tambahan. Jika antena dipasang ½ λ diatas Counterpoise maka akan menghasilkan lobe energi utama yang melebar dan berpusat di 300 .
Gambar 4.7 Major lobe centered yang menggunakan counterpoise
Kombinasi radiasi sinyal yang berasal dari tanah dan dari pantulan Counterpoise akan menghasilkan radiasi keseluruhan dari DVOR yang akan menghasilkan cakupan yang lebih luas pada sudut antara 00 sampai 600 yang terlihat pada gambar 4.7.. Sedangkan daerah tepat di atas DVOR (sudut lebih dari 600) tidak terdapat radiasi dan biasa disebut dengan area Cone of Silence yang dapat dilihat pada gambar 4.8.
Gambar 4.8 Daerah cone of silence dari pancaran DVOR
Ukuran dari Counterpoise secara nyata berpengaruh pada pola radiasi yang yang akan bertindak sebagai reflector (pemantul) diatas sudut tertentu. Sedangkan Sedang pada sudut dibawah sudut ini yang menjadi reflector adalah permukaan tanah. Sudut ini dinamakan sudut kritis dan dapat dihitung dengan menggunakan formula sebagai berikut : sudut kritis = Tan
- 1 tinggi antena diatas Counterpoi se Radius Counterpoi se
Oleh karena itu, cakupan sudut rendah dihasilkan dari pantulan permukaan tanah sedangkan untuk cakupan sudut tinggi dihasilkan dari pantulan Counterpoise Counterpoise. Ketika pesawat menggunakan fasilitas TERMINAL DVOR yang berada di bawah sudut 100 (akan mendarat) mereka akan menerima sinyal pantul dari permukaan tanah. Sedangkan pesawat yang menggunakan fasilitas DVOR selama perjalanan akan menerima sinyal dari Counterpoise. DVOR AWA VRB 51D DVOR AWA VRB 51D adalah operasi sistem Doppler VOR dalam navigasi udara yang bekerja pada frekunsi 108 sampai dengan 118 MHz, Bandar Udara Internasional Ahmad Yani Semarang menggunakan frekuensi 115.2 MHz. Peralatan ini terdiri dari 2 transmitter dengan perubahan ototmatis apabila terjadi kesalahan dalam performa atau mati total pada salah satu transmitter.. Peralatan ini juga memiliki monitor antena tunggal yang dilokasikan pada jarak tertentu dari pusat kesatuan antena yang memberikan rikan nilai pada dual monitor yang dipancarkan dari DVOR yang digunakan sebagai change over control dan shut down function.. Penghubung dalam hubungan jarak jauh antara kesatuan antena DVOR dan peralatan kontrol yang ada di ruang (RCMS) Remote Control and Monitoring System,, digunakan Radio Link sebagai media transmisinya. Power supply yang digunakan oleh alat ini diposisikan pada tegangan 24 V DC yang didapatkan dari supply listrik PLN untuk operasi baterai charger dan baterai bank.. Pada saat aliran energi dari PLN terputus, maka sebagai pengganti supply dari listrik PLN untuk operasi baterai charger dan baterai bank menggunakan mesin pembangkit tenaga listrik (genset). Peralatan
DVOR AWA VRB 51D ini menggunakan sistem antena tunggal yang meringkas dari 1 pusat p antena directional yang memberikan pancaran omnidirectional dan 48 antena non directional yang diletakkan mengelilingi dalam bentuk lingkaran dengan diameter 44 ft yang memberikan pancaran Doppler (semua antena adalah tipe Alford loop). loop
Gambar 4.10 Pembagian energi sideband.
Gambar 4.9 Bentuk fisik dari kesatuan DVOR
Pola pancaran dari DVOR AWA VRB 51D dihasilkan antara sinyal Referensi yang dipancarkan oleh antena carrier dan sinyal Variabel yang dipancarkan oleh antena sideband. sideband Percampuran antara sinyal Referensi dan an sinyal Varibel terjadi di udara (space modulation). ). Keberadaan antena carrier berada di tengah dan dikelilingi oleh 48 antena sideband pada jari-jari 22 ft. Cara kerja sideband antena pada DVOR AWA VRB 51D Antena sideband (48 antena yang diposisikan dalam bentuk lingkaran pada diameter 44 ft) dipisahkan secara elektrik menjadi dua bagian, yaitu antena ganjil (odd group of antennas) dan antena genap (even group of antennas). Pada saat setengah gelombang pertama menghubungkan menghubungka antena sideband dalam waktu 16.6 ms, energi LSB diberikan pada antena 1 s/d 24 dan energi USB diberikan pada antena 25 s/d 48. Untuk mempertahankan setengah gelombang berikutnya, situasi kebalikannya diaplikasikan. Nol derajat (waktu t=0) direkomendasik direkomendasikan untuk nol positif yang melintasi dari 30 Hz AM gelombang sinus referensi. Pada nol derajat, puncak energi LSB dipancarkan dari antena 1 dan puncak energi USB dipancarkan dari antena 25. Pada saat 180º energi USB dipancarkan antena 1 dan energi LSB dipancarkan antena 25. Energi sideband yang dihasilkan memberikan nilai untuk antena dari bagian yang various sebagaimana ditunjukkan dalam gambar 4.10.
Untuk lebih jelasnya antena sideband dipisah ke dalam 2 grup, yaitu odd group of antennas (antena ganjil) dan even group of antennas (antena genap). Penghubung (switch) RF pada SCU (sideband Changeover Unit) dalam bentuk single polesingle throw. Sideband energi diperoleh dari sideband modulator pada modul SMA yang memiliki dua modulator yaitu LSB modulator dan USB modulator, kemudian masing-masing masing modulator memberikan sinyal ganjil (odd) dan sinyal genap ((even) ke sideband changeover switch pada modul SCU (Sideband Changeover Unit) dan diteruskan ke antenna distribution switch (ADS) yang kemudian baru ke antena sideband. Jika kita menganggap hanya pada antena ganjil (odd group of anntenas) pada nol derajat, LSB yang berasal dari LSB modulator, mengeluarkan sinyal ganjil LSB yang memberikan nilai melalui switch A pada odd sideband switch untuk antena 1 sampai dengan antena 23. Switch 1 pada modul ADS juga ditutup sehingga memberikan nilai untuk antena 1. Pada saat itu juga USB yang berasal dari USB modulator, mengeluarkam sinyal odd USB pada bagian odd outputnya yang memberikan nilai melalui switch C pada modul SCU dari odd sideband switch untuk antena 25 sampai dengan antena 47. Semua antena akan memancarkan bersamaan antara USB dan LSBnya (sideband phase locking) dan ketika memancarkan siny sinyal hanya ada satu pasangan USB dan LSB yang memancarkan sinyalnya. Pada saat itu juga sinyal even yang berasal baik dari LSB modulator ataupun USB modulator juga mengeluarkan sinyal genap secara berkesinambungan. Karena setelah antena 1 memancarkan sinyal odd LSB yang bersamaan itu juga antena 25 memancarkan sinyal odd USB. Maka,
kemudian disusul pancaran antena 2 yang memancarkan sinyal even LSB yang bersaman itu antena 26 memancarkan sinyal even USB. Hal itu akan berlangsung terus-menerus keseluruh antena sideband dengan delay waktu antara pancaran sinyal ganjil dan sinyal genap selama 0.7 ms. Pada saat setengah gelombang berikutya 0 (180 ), sideband changeover switch pada modul SCU akan mengubah posisi switch D dan B menjadi close dan switch A dan C menjadi open baik pada sideband change over switch odd ataupun sideband changeover switch even. Pada kondisi ini, odd group of antennas (kelompok antena ganjil) akan memancarkan sinyal USB dari antena 1 sampai dengan 23 dan sinyal LSB dipancarkan dari antena 25 sampai dengan antena 47. Sedangkan pada even group of antennas (antena genap) sinyal USB akan dipancarkan oleh antena 2 sampai dengan antena 24 dan sinyal LSB akan dipancarkan oleh antena 26 sampai dengan antena 48. V. Kesimpulan Dari hasil uraian di atas dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Doppler Very High Frequency Omni Directional Range (DVOR) AWA VRB 51D adalah alat bantu navigasi yang bekerja pada frekuensi 108 sampai dengan 118 MHz, Bandara Udara Internasional Ahmad Yani Semarang menggunakan frekuensi 115.2 MHz. 2. DVOR memancarkan dua sinyal, satu sinyal dikenal sebagai sinyal Referensi dan sinyal yang lain dikenal sebagai sinyal Variabel. 3. Sinyal Referensi merupakan sinyal hasil pancaran directional dari modulasi amplitudo antara sinyal 30 Hz referensi dengan frekuensi carrier 115.2 MHz, sedangkan sinyal Variabelnya diperoleh dari simulasi perputaran sinyal RF non directional (fc±9960 Hz) yang berputar pada diameer 44 ft mengelilingi carrier dalam kecepatan 1800 rpm (Modulasi Frekuensi 30 Hz). 4. Perbedaan fase antara kedua sinyal inilah yang memberikan informasi azimut buatan kepada pesawat.Informasi arah magnetik yang dihasilkan oleh pancaran DVOR mencakup dari 0 0 sampai dengan 360 0 terhadap lokasi DVOR,sehingga hal ini memungkinkan sebuah pesawat akan tetap memperoleh informasi arah sepanjang masih dalam jangkauan relasi terhadap DVOR. 5. Pesawat hanya akan kehilangan sinyal dari DVOR, jika pesawat berada pada daerah kerucut tanpa sinyal radio dari DVOR yang
dituju dan inilah yang disebut daearah ”cone of silence”.
DAFTAR PUSTAKA
• •
•
•
Anonim. 1993. Module 2 Doppler VOR Basic Theory N.01E.MO. Directorate General Of Air Communication Directorate Of electronics and Electrical. 1994. Standart Training Manual For Doppler VOR “AWA” VRB 51D. Jakarta. PT. (Persero) Angkasa Pura I. 2007. Selayang Pandang Bandar Udara Internasional Ahmad Yani Semarang. Semarang : Dinas Personalia dan Umum. CATC CURUG Trainair Course Development Unit. 1993. AWA DVOR MAINTENANCE TRAINEE MATERIALS. Curug
BIODATA PENULIS
Cahyo Utomo (L2F005524 ) Lahir di Semarang 22 Tahun yang lalu, menempuh sekolah dari TK, SD, SMP dan SMA di Kota Semarang tercinta ini. Sejak tahun 2005 menjadi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang. Dengan Konsentrasi Elektronika dan Telekomunikasi
Mengetahui/mengesahkan Dosen Pembimbing
Ajub Ajulian Zahra, ST,MT NIP 132 205 684
