レーダーって何?
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レーダー(Radio Detecting and Ranging)は自ら電波を発射し、その反射波をとらえることにより、海上の他船やブイ、鳥などの物標をとらえることができます。波長の短いマイクロ波を使用するため、キャッチした物標までの距離と方位を正確に測定することができます。
現用レーダーには船舶用の他、気象レーダー、航空機管制用のレーダーなどがあります。
この他、自動車のスピード取締り用や野球でのスピードガンもレーダーの一種です。
原理は魚群探知機と同じ
レーダーは波長が極めて短いマイクロ波が使用されています。マイクロ波によるエコーをキャッチすることにより物標までの距離と方位を測り、その様子を映像としてディスプレイに表示します。原理は山びこと同じです。
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今、マイクロ波を一方向へ発射したとします。電波は一直線上を進みますが、その進行線上に他船や島などの物標があれば電波はそれらによって反射され、反射波の一部は元の位置まで返ってきます。従って、電波を発射してからその反射波が返ってくるまでの所要時間を測定し、距離に換算することにより、それぞれの物標までの正確な距離を知ることができるのです。
対象までの距離は?
もちろん電波は往復しているので、レーダー機器から物標までの距離Dは測定した電波の往復時間Tの片道分となります。
D = 1/2 x cT
D: レーダーから物標までの距離
c: 電波の速さで 3 x 10の8乗m
T: マイクロ波を発射してから反射波を受信するまでの時間
電波は1秒間に30万kmも進むので、電波を媒体とするレーダーは、瞬時に多くの情報処理ができるという大きなメリットがあります。
パルス波について
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レーダーではマイクロ波を小刻みに発射しますが、このような信号をパルス波(矩形波)といいます。パルス波を用いるのは、物標までの距離を正確に測るためであり、また1つのアンテナで送信と受信の動作を交互に切り替えるためです。
レーダーではパルス波を一定の周期で繰り返して送出します。パルスの幅や繰り返し周期は探知したい距離によって決まります。例えばパルス幅が0.8μ秒、パルス繰り返し周波数が840Hzとした場合、これは0.8μ秒幅のパルスを、1秒間に840回も送信と受信を繰り返していることになります。
指向性を持つアンテナユニット
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物標までの距離は、反射波が返ってくるまでの時間を測ればよいのですが、その方向は指向性のあるアンテナを使うことにより知ることができます。船舶用のレーダーには全周を回転するアンテナを用いますが、その指向特性は極めてシャープに設計されています。物標からの反射信号はアンテナでキャッチされますが、受信信号はたいへん微弱なものです。このため専用アンプで十分増幅した後、ビデオ検波し、ディスプレイで映像として表示するようになっています。
レーダー式って何?
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レーダー電波は地表を伝わっていきますが、ごくわずかにわん曲伝搬する性質を持っています。この伝搬特性は大気の密度によって少し変わりますが、通常の伝搬では光学的見通し距離に比べて、大体6%ほど長くなるとされています。 これが一般にいわれているレーダー式であり、そのレーダー見通し距離Dは次のように表されます。
D ≒ 2.2(
H1 +
H2)
D: レーダー見通し距離(マイル)
H1: 船上のレーダーアンテナの設置高(m)
H2: 他船等の物標高(m)
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例えば、自船のアンテナの高さが16mであり、物標の高さが9mであったとすれば、レーダー見通し距離は大体15マイルとなります。レーダーではアンテナを高い位置に設置することが、探知距離をのばすことになり、また物標が高いほど遠くからキャッチできるということになります。