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平成15年度 新マイクロ波標識の開発に関する調査研究中間報告書

 事業名 新マイクロ波標識の開発に関する調査研究
 団体名 日本航路標識協会  


(2)FM-CWレーダーの概要
 従来のレーダーのようにパルス送信波を使用するのではなく、周波数変調された連続波を使用して測距を行う方式である。送信ピーク電力を極めて低く抑えることができるため、送信機の完全半導体化が容易である。
 FM-CW方式の送信波、受信波について時間軸での周波数変化を図1-8に示す。また、図1-9にホモダインFM-CWレーダーのブロック図を示す。
 
図1-8 FM-CWレーダーの送受信波
 
 FM-CW方式では、受信波の時間遅れが送信波と受信波の周波数差fb(ビート周波数)としてミキサから出力される。周波数変移ΔFと変調周期Tによって、往復伝搬遅延時間τに従うfbが作られる。その関係は以下である。
 
 
 往復伝搬遅延時間tdと物標までの距離Rは以下の関係で与えられる。
τ=2R/c
 このため、物標までの距離と、それによって得られるビート周波数の関係は以下となる。
 
 
図1-9 FM-CWレーダーブロック図
 
 従って、FM-CWレーダーでは近い物標から得られるビート信号の周波数は低く、遠い物標から得られるビート信号の周波数は高く観測されるため、得られたビート信号をFFT(高速フーリエ変換)等の手段で周波数分析すれば、その距離が求められる。また、距離分解能は周波数変移ΔFに依存し、ΔFが大きいほど距離分解能が良くなる。
 現実には、FFTの能力の制約等から、扱えるビート信号の周波数には限度があるため、距離レンジによって周波数変移ΔFを切り換えてビート信号が一定の周波数以下となるようにシステム設計されている。表1-1は、諸外国で実用化されている海軍艦艇用FM-CWレーダーのレンジ設定の一例である。近距離レンジでは距離分解能を良くするためΔFを大きくし、遠距離レンジではfbの最大値(最大ビート周波数)を処理帯域内に抑えるためΔFを小さくしていることがわかる。
 
表1-1 FM-CWレーダーのレンジ設定例
レンジ設定 0.75NM 1.5NM 3NM 6NM 12NM 24NM
周波数変移 54MHz 27MHz 13.5MHz 6.75MHz 3.375MHz 1.6875MHz
距離分解能 9m 18m 36m 72m 144m 288m
最大ビート周波数 500kHz 500kHz 500kHz 500kHz 500kHz 500kHz







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