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レーダーの構成
4つのユニット、2つの構成
4つのユニット、2つの構成

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レーダーの装置全体は、大枠4つのユニットで構成されています。
今日のレーダーは通常これらのユニットがそれぞれアンテナ部と指示部の2つにまとめられているものが主流です。
レーダーの基本動作
電波が送信されてから、ディスプレイに表示するまでに行われる各ユニットの動作は下記のようになります。
レーダーの基本動作

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(1)まず、送受信回路の変調部(FET)で作られたパルス電圧でマグネトロンを制御し、強力なマイクロ波を発生させます。マイクロ波は導波管という特殊なパイプを伝ってアンテナまで送られ、アンテナの輻射面から一定方向へ発射されます。
(2)発射されたマイクロ波は海面上をまっすぐに進行します。途中、マイクロ波は物標にあたり、その一部分が元のアンテナまで返ってきます。
(3)アンテナで受信されたマイクロ波は、周波数変換、信号の増幅、ビデオ検波などの各回路を通過し、ビデオ増幅された後にディスプレイに送り込まれます。
(4)ディスプレイでは描画回路などによって、アンテナの回転と同期した速度でレーダーの映像を表示します。
”目”としての役割、レーダーのアンテナ
レーダー用のアンテナは、電波を発射したり、反射して返ってきた微弱な信号を受信するためのユニットです。アンテナで重要なことは、物標の方位を正確に把握するために、一定方向へ集中して電波を発射する必要があるということです、つまり電波の指向特性が重要になってくるのです。
”目”としての役割、レーダーのアンテナ

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上のアンテナはスロット型アンテナと言われるもの。

送受信部で作られたマイクロ波は導波管を伝ってアンテナまで送り込まれ、アンテナ内部の導波管にある切り込み(スロット)部分から発射されます。

このスロットはアンテナ内部の導波管前面に設けられており、スロットの位置は半波長間隔で傾斜しています。また、スロットの角度はすべて微妙に異なっています。これらのスロットから発射された電波が空中で合成されることにより、一定方向にシャープな指向角を持った電波が送信されるという仕組みになっています。

このスロットの数により水平方位特性が変わってきます。つまり長いアンテナにすることによりスロット数も多くなり、より優れた水平方位特性が得られるという特徴があります。
マイクロ波について
レーダーに使うマイクロ波は波長が極めて短いために、光のように直進すると考えてよいでしょう。30MHz以下の電波のように電離層によって反射することもないので、直視距離内での伝搬と見てよいのです。ただ光のように雲や霧などに吸収されたり、減衰したりすることが少ないので、航海用レーダーには最適な周波数帯だといえます。
IEEEのマイクロ波の周波数による分類
帯域
(GHz)
名称 用途
0.2〜0.25 Gバンド 軍用航空無線
0.25〜0.5 Pバンド 移動体通信
0.5〜1.5 Lバンド テレビ放送・携帯電話・インマルサット衛星電話
2〜4 Sバンド 固定無線・移動体向けデジタル衛星放送・ISMバ
ンド(電子レンジ・無線LAN・アチュア無線など)
4〜8 Cバンド 通信衛星・固定無線・無線アクセス
8〜12 Xバンド 軍事通信・気象衛星・地球観測衛星
12〜18 Kuバンド 衛星テレビ放送・通信衛星
18〜26 Kバンド 通信衛星
26〜40 Kaバンド 通信衛星
40〜75 Vバンド レーダー・通信衛星
75〜111 Wバンド 電波天文学
舶用レーダーには主に2つの周波数帯が使用されています。3,000MHz帯を使用するSバンド、9,000MHz帯を使用するXバンドです。Xバンドの波長は短いのですが、波長が短いほど電波の直進性が強く、指向性のある電波を発射できるとともに、物標からの反射波をとらえやすくなります。
様々なレーダーのアンテナ
また波長が短いほど利得の大きい、効率のよいアンテナを作ることができるのです。もちろんアンテナそのものや導波管の太さなど、全てのユニットが小さくてすむので経済的であり、小型化、軽量化が容易です。 このように、Xバンドレーダーは多くの活用メリットを持っています。

しかし、Sバンドレーダーなどは波長が長いことや、電波の減衰が少ない上に、より遠くの物標を捕らえるのに都合がよく、また海面反射が少ないのも特長であり、用途や目的によっては、Xバンドレーダーと併設して使用します。我々がもっともよく使用するのはXバンドレーダーであり、この電波の波長はわずか3cmです。Sバンドでは10cmになります。
様々なレーダーのアンテナ

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