レーダー

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レーダー(Radar)は電磁波を対象物に向けて発し、その反射波を測定することにより、対象物までの距離や形状を明らかにする装置である（電波法施行規則第2条では「決定しようとする位置から反射され、又は再発射される無線信号と基準信号との比較を基礎とする無線測位の設備をいう。」と定義されている。）。遠くにある物との距離を電磁波によって計測し、図示することで、飛行機の位置を把握したり、雨量の予測に使用するシステムに使われている。

目次 1 語源 2 原理 3 歴史 4 表示方式の変遷 5 周波数帯 6 第二次大戦時の主な軍用レーダー 7 レーダーの種類 8 関連項目

[編集] 語源

その単語は定着したアクロニムであり、英語の radio detection and ranging（無線探知測距） からきている。これは、アメリカ人による命名であり、当初イギリスでは無線方向探知機(RDF:Radio Direction Finder(Finding)　)もしくは高周波方向探知器(HFDF:High Frequency Direction Finder(Finding)　)と呼ばれていた。 日本語では 電波の照射の跳ね返りにより位置を探るものを電波探信儀 相手の発する電波によって逆索するものを電波索知機 (双方共に電探)と呼んでいた。

[編集] 原理

強い電磁波を放射し、反射して返ってくる電磁波を分析することで、対象物との距離を把握する。気象用レーダーの場合、雨粒（雪片も含む）との距離に加えて反射波の強度から密度(=量)を把握することで、その地点での雨量（降水強度）を検出する。

レーダーでは、波長の長い（＝周波数が低い）電波を使うと電波の減衰が少なく、遠くまで探知する事ができるが、分解能が低くなるため、目標の解像度は悪くなる。逆に、波長の短い（＝周波数が高い）電波は、空気中に含まれる水蒸気や雲・雨などに吸収・反射され易いので減衰が大きく、遠くまで探知する事は出来ないが、高い解像度を得る事ができる。

したがって、対空レーダーや対水上レーダーなど、遠距離の目標をいち早く発見する必要性のあるものでは周波数が低い電波を、射撃管制レーダーなど、目標の形・大きさなどを精密に測定する必要性のあるものでは周波数が高い電波を使用するのが適している。

[編集] 歴史

暗闇を飛ぶこうもりが超音波を発しその反射音をキャッチしてぶつからずに飛行することからヒントを得た。 1900年初頭には、ドイツでは航海安全のための電波利用が実際に行われていた。 1930年代にドイツでは、ヴィルスンとアーブスローが海軍司令官エーリヒ・レーダーの指示のもとで、イギリスでは、ワトソン・ワットらにより航空省が援助して開発が進められ実用化され、1940年にイギリスはドイツ空軍の空襲に対する迎撃戦闘で大々的に使用し、ドイツのイギリス侵攻の阻止に大いに役立った。

初期のレーダーは雨が降ると反射されほとんど役に立たなかったうえ、指向性も不十分だった。

日本人の発明した八木・宇田アンテナ（以下八木アンテナ）は、指向性を備える画期的な技術だった。これは欧米で大々的な評判を呼び、各国で軍事面での技術開発が急速に進んだ。その成果はついにバトル・オブ・ブリテンで花開いた。ドイツ空軍の空襲に対してイギリス空軍はレーダーを使った防空システムの整備により有効に対処することができ、この戦いは戦局の分水嶺となった。また、サボ島沖海戦やビラ・スタンモーア夜戦でもアメリカ海軍がレーダーを活用して日本海軍を相手に勝利をおさめた。こうしてレーダーは戦局を左右する重要な情報機器となった。

なお、その間、日本海軍は八木アンテナを全く不要なものとして排除し、レーダーの開発はしなかった。その後、米軍が八木アンテナを利用していることを知って驚き、あわてて開発したが、時は既に遅かった。[1]

電磁波の発生には、マグネトロン又はクライストロンという真空管を使う。その進歩によりレーダーの性能も上がっていった。

アンテナは、現在では電波の集積度を高めるため、大型のパラボラアンテナを使うようになった。（八木アンテナは、家庭のテレビアンテナなどに使われるが、21世紀の現在でも当初の頃からほとんど変わっていない。それだけ完成度の高い技術だったことになる。）

[編集] 表示方式の変遷

初期のレーダーは、旧日本海軍の二二号電探（二号二型電波探信儀）でも採用されたAスコープ表示方式が用いられた。縦軸に電波強度、横軸に時間を取ったオシロスコープに波形を表示(心電図のようなイメージ)させることにより、強度が最も大きい反射波が戻ってくる時間から対象物までの距離を読み取っていた。レーダー送信機の方向は別に表示されていたため、他方向に多数の対象物が存在する場合、一覧する事が出来なかった。

次の世代のレーダー表示器は、PPIスコープ(Plan Position Indicator scope)と呼ばれる円形の表示器に、時計方向に回転する走査線（アンテナが探査波を発射し反射波を受けている方向を表す）によって、対象物の二次元上の所在を一覧できるようになった。またBスコープと呼ばれる表示方式では横軸に方位、縦軸に距離を示す方式で一部の航空機用レーダーに採用事例がある。

現代のレーダー表示器は、通常のラスタスキャンディスプレイ上に、対象物の情報を文字表示したり、既にデータベースにある地形情報などを合成して表示することが可能である。

[編集] 周波数帯

電波の周波数による分類
ELF	SLF	ULF	VLF	LF	MF	HF	VHF	UHF	SHF	EHF	THz
3 Hz	30 Hz	300 Hz	3 kHz	30 kHz	300 kHz	3 MHz	30 MHz	300 MHz	3 GHz	30 GHz	300 GHz
30 Hz	300 Hz	3 kHz	30 kHz	300 kHz	3 MHz	30 MHz	300 MHz	3 GHz	30 GHz	300 GHz	3 THz

[編集] 第二次大戦時の主な軍用レーダー

大日本帝国海軍

名称	用途	範囲	出力	周波数	波長
二号一型	対空捜索	54海里	5kW	200MHz	150cm
二号二型	対水上捜索／射撃	19海里	2kW	2.5GHz	10cm
一号三型	対空捜索	54海里	10kW	150MHz	200cm

合衆国海軍

名称	用途	範囲	出力	周波数	波長	備考
SK	捜索	150海里	330kW	200MHz		主力艦用
SC	捜索	150海里	330kW	200MHz		駆逐艦用
SD	捜索	20海里	140kW	114MHz		潜水艦用
SG	対水上射撃	20海里	50kW		3cm
Mk.3	対水上射撃	20海里	20kW		40cm
Mk.8	対水上射撃	20海里	20kW		10cm
Mk.13	対水上射撃	20海里	50kW		3cm

[編集] レーダーの種類

• 2次元レーダー
• 3次元レーダー
• フェーズド・アレイ・レーダー
• 一次レーダー
• 二次レーダー
• ドップラー・レーダー
• 合成開口レーダー
• OTHレーダー

[編集] 関連項目

• レーダーサイト
• 航空交通管制官
• 空港
• 飛行場
• 気象用レーダー
• ステルス (軍事)
• チャフ
• ソナー
• マグネトロン
• ウルツブルグ(レーダー)
• ジャミング
• レーザーレーダー
• 空中線