レーダー

レーダーについて

概要

レーダー（radar）は、電波を使用して物体までの距離や方位を測定する装置です。英語での由来は「radio detecting and ranging（電波探知測距）」で、アメリカで命名されました。元々はイギリスで「radio locator（電波標定機）」として知られていました。

レーダーは可視光線よりも長い波長の電波を利用するため、雲や霧を通過して遠くの目標を捉えることができます。また、レーダーは用途や技術によってさまざまに分類されます。一般的な分類には、パルスレーダー、連続波レーダーなどがあります。利用されるプラットフォームに応じて、船舶や航空機、地上、宇宙でのアプリケーションがあり、さらに航空管制や気象観測、防衛用途など、使われるエンドユーザーによっても分類されます。

構成

レーダーは主に送信機、受信機、アンテナなどのコンポーネントから成り立ちます。基本的なパルスレーダーでは、送信・受信のアンテナが共用されることが一般的ですが、あるシステムでは送信機と受信機を離して設置することもあります。2019年には、レーダー市場での最大の収益を占めたのは連続波レーダーでした。

送信機の役割

送信機の性能は、送信頻度や出力、パルス幅などによって決まります。低周波数は伝搬損失が少ないものの、分解能は高周波数に優れています。両者はトレードオフの関係にあり、分解能の向上には高周波数が有利です。送信機には自励発振形と増幅形があり、増幅形は安定した信号を低出力から高出力に増幅します。

アンテナの多様性

レーダーのアンテナはリフレクターアンテナやアレイアンテナなど、多様な形式があります。リフレクターアンテナは高い利得を得ることができ、アレイアンテナは各放射素子を制御することで指向性を調整できます。

受信機の技術

受信機の性能は、主に雑音に影響されます。受信方式にはスーパーヘテロダインや直接検波方式があり、スーパーヘテロダイン方式が主流です。また、壁面や海面からの反射波を抑制する機能も存在します。

レーダーの操作と表示

レーダーの情報処理は、アナログ表示やデジタル表示に分けられます。アナログ時代はCRTが一般的でしたが、現代では液晶ディスプレイを用いたデジタル表示が主流を占めています。PPIスコープやAスコープ、Bスコープといった形式で、目標を視覚化します。

信号処理と応用

レーダー信号処理には、パルスドップラー処理や移動目標指示装置（MTI）があります。これにより、移動する目標を識別する技術が生まれました。それを支える特殊な技術として、イメージングレーダーやバイスタティックレーダー、パッシブレーダーなどがあります。

環境に対する影響

レーダーの性能は外部環境によっても影響を受けます。大気の変化や条件によって電波の屈折、減衰が生じ、探知距離にも違いが生まれます。特に水蒸気や雨、雪などが影響し、特に長波長の電波が好まれます。

法規制と歴史

日本におけるレーダーの法規は、無線局の無線設備として扱われており、用途によって免許が必要です。歴史的には、陸軍と海軍で異なる名称が用いられることもありました。

このように、レーダー技術はさまざまな分野で利用され、その進化を遂げています。

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