ディジタル通信工学で発表したプレゼンのスライドです。

1. レーダーってなあに？
What is RAdio Detection And Ranking ?
平成31年1月15日(火)
ディジタル通信工学特論
T1803035 平木場風太
アジェンダ
1. レーダーとは
2. レーダーの歴史
3. レーダーの仕組み
4. 電波ステルスの仕組み

2. レーダー(Radar)とは
• RAdio Detection And Rankingの略
• 電波(radio)によって遠方の対象物を検出
(detection)し、その方向と距離を測る(ranking)
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送信パルス エコーパルス
受信アンテナ送信アンテナ

3. 発明
1904年 - ドイツの発明家クリスティアンヒュル
スマイヤーが、距離5kmの船舶の探知を行う機
械を発明した。
レーダーの歴史
3

4. 欧米列強の実用化始まる
1930年代から、列強国でレーダーの実用化と軍
事への応用が始まる。
また、船舶だけでなく、航空機の探知もできる
ようになる。
レーダーの歴史
🇺🇸 🇬🇧🇩🇪
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5. レーダーの用途は様々
レーダーの歴史
気象レーダー
雨などの位置や、風速風向の観測など 車の衝突予防
前方車両の位置や速度の観測など
地中レーダー
地中のものの形や距離の観測など
軍用レーダー
航空機や艦艇の探索やミサイル追尾など
他にもあらゆる場所でレーダー技術は使われている。
5ソナーはレーダーの音波版

6. 基本原理
レーダーの仕組み
① 送信
③ 受信
② 反射
送信と受信を交互に切り替える
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7. 構成要素
レーダーの仕組み
アンテナ
送受切替 送信部 変調部
操作部 表示部
制御部
信号処理部
映像増幅検波周波数変
換・増幅
ペアリング・ヘディングパルス
トリガー信号
ビデオ信号
空中線部
参考: https://www.furuno.com/special/jp/radar/technology/ 7

8. 発射電波
レーダーの仕組み
送信パルス 反射波 送信パルス
パルス幅
パルス繰返し周波数
受信可能時間
パルス幅や繰返し周波数は探知したい距離によって決まる
8参考: https://www.furuno.com/special/jp/radar/technology/

9. 探知距離
レーダーの仕組み
参考: http://2nd.geocities.jp/takestudy/file/seinou.html
電波を放射してから反射して帰ってくるまでの時間から、ターゲットとの距
離を導き出せる。
9
𝑅 =
𝑐𝑡
2
= 1.5𝑡 × 108
= 150τ [m]
𝑐: 電波の速度(3 × 108
)[m]
𝑡: 電波放射から受信するまでの時間[s]
τ: 𝑡[s] = τ[μs]
𝑅: 反射物までの距離[m]
探知距離
問題(3分)
エコー観測時間を100 × 10−6
[s]とすると、ターゲットまでの距離𝑅はいくらか？

10. 探知距離
レーダーの仕組み
参考: http://2nd.geocities.jp/takestudy/file/seinou.html
電波を放射してから反射して帰ってくるまでの時間から、ターゲットとの距
離を導き出せる。
10
𝑅 =
𝑐𝑡
2
= 1.5𝑡 × 108
= 150τ [m]
𝑐: 電波の速度(3 × 108
)[m]
𝑡: 電波放射から受信するまでの時間[s]
τ: 𝑡[s] = τ[μs]
𝑅: 反射物までの距離[m]
探知距離
問題(3分)
エコー観測時間を100 × 10−6
[s]とすると、ターゲットまでの距離𝑅はいくらか？
解）15km

11. 最大探知距離
レーダーの仕組み
参考: http://2nd.geocities.jp/takestudy/file/seinou.html
物標を探知できる最も遠い距離。レーダー方程式で導ける。
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𝑅 𝑚𝑎𝑥 =
4 𝑃𝐺2 𝜆2 𝛿
(4𝜋)3 𝑃 𝑚𝑖𝑛
[m]
P: 送信尖頭電力[W]
G: アンテナの利得
λ: 波長[m]
δ: 物標の有効反射面積[m2]
Pmin: 最小受信信号電力[W]
Rmax: 最大探知距離[m]
レーダ方程式
最大探知距離を長くするには
1. 送信電力を大きくする
2. 受信機の感度を良くする
3. アンテナの高さを高くする
4. アンテナ利得を大きくする
5. パルス幅を広くする
6. 繰返し周期を長くする

12. 見通し距離
レーダーの仕組み
参考: http://2nd.geocities.jp/takestudy/file/seinou.html
レーダー電波は地表を伝わるが、ごくわずかに湾曲する。したがって、工学
的な見通し距離に比べてレーダーによる見通し距離は約6%長くなる。
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13. 見通し距離
レーダーの仕組み
レーダー電波は地表を伝わるが、ごくわずかに湾曲する。したがって、工学
的な見通し距離に比べてレーダーによる見通し距離は約6%長くなる。
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𝐷 = 4.12( ℎ 𝑎 + ℎ 𝑡) [km]
ℎ 𝑎: レーダーの設置高[]m
ℎ 𝑡: 物標高[m]
見通し距離
問題(5分)
自船のアンテナの設置高が12mで、最大探知距離が60kmの場合、最大探知
距離で発見することができる物標の最低限必要な高さは何mか？
参考: https://nippon.zaidan.info/seikabutsu/2005/00135/contents/0002.htm

14. 見通し距離
レーダーの仕組み
参考: https://nippon.zaidan.info/seikabutsu/2005/00135/contents/0002.htm
レーダー電波は地表を伝わるが、ごくわずかに湾曲する。したがって、工学
的な見通し距離に比べてレーダーによる見通し距離は約6%長くなる。
14
𝐷 = 4.12( ℎ 𝑎 + ℎ 𝑡) [km]
ℎ 𝑎: レーダーの設置高[]m
ℎ 𝑡: 物標高[m]
見通し距離
問題(5分)
自船のアンテナの設置高が12mで、最大探知距離が60kmの場合、最大探知
距離で発見することができる物標の最低限必要な高さは何mか？
解） ℎ𝑡 =
152
4.122 − 12 ≅ 200.08[m]
𝐷2
= 4.122
× ℎ 𝑎 + ℎ 𝑡
ℎ 𝑎 + ℎ 𝑡 =
𝐷2
4.122
ℎ𝑡 =
𝐷2
4.122 − ℎ 𝑎 [m]

15. ステルスとは？
電波ステルスの仕組み
レーダー等のセンサー類から探知され難くする軍事技術。
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① 送信 ② 反射…しない！
見えない？？
電波ステルス
光学ステルス
赤外線放射量多
赤外線放射量少
赤外線ステルス

16. レーダーで発見できない理由
電波ステルスの仕組み
自分にぶつかってきた電波を発信源に戻さなければ、
レーダーに発見されない。
→ 電波の反射角度をコントロールする（形状制御）
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① 送信 ② 反射

17. 形状制御
電波ステルスの仕組み
米軍B-2ステルス爆撃機の場合、
電波の反射角度をコントロールするために、多くの部分
は、正面から向かって42度の角度が設けられている。
17参考: https://trafficnews.jp/post/81410/2

18. 形状制御
電波ステルスの仕組み
18
米軍B-2ステルス爆撃機の場合、
電波の反射角度をコントロールするために、多くの部分
は、正面から向かって42度の角度が設けられている。
飛んできた電波を
参考: https://trafficnews.jp/post/81410/2

19. 形状制御
電波ステルスの仕組み
19
米軍B-2ステルス爆撃機の場合、
電波の反射角度をコントロールするために、多くの部分
は、正面から向かって42度の角度が設けられている。
飛んできた電波を相手に返さない
参考: https://trafficnews.jp/post/81410/2

20. 参考等
電波ステルスの仕組み
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• 太平洋戦争 レーダー開発史
http://home.e01.itscom.net/ikasas/index.htm
• レーダーの基礎知識
https://www.furuno.com/special/jp/radar/technology/
• レーダの性能
http://2nd.geocities.jp/takestudy/file/seinou.html
• マイクロ波の伝搬
https://nippon.zaidan.info/seikabutsu/2005/00135/contents/0002.htm
• ステルス機はなぜ見えないのか？ 実は少し見えてる、レーダーをあざむく技術の基本
https://trafficnews.jp/post/81410/2
• レーダ方程式 http://physics.thick.jp/Radar_Technique/Section1/1-
2.html
• レーダの原理
http://www.kusamalab.org/experiment/cn5/cn5_radar_slide.pdf
• クルマの衝突予防 ミリ波レーダー進化で普及加速へ
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO78095290X01C14A0000000/
• 地中レーダーの現状 http://www.soumu.go.jp/main_content/000477175.pdf
• 気象レーダー
https://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/radar/kaisetsu.html
• いらすとや
https://www.irasutoya.com