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 AN/FPS-23 レーダー（タワー上） | |
| 原産国 | アメリカ合衆国 |
|---|---|
| メーカー | モトローラ |
| タイプ | 早期警戒レーダー |
| 頻度 | 475 - 525 MHz ( UHF ) |
| 範囲 | 50海里（93 km） |
| 直径 | 20 x 6 フィート (6.1 x 1.8 メートル) |
| 力 | 1kW |
| その他の名前 | フラッター、タイプ「F」 |
モトローラAN/FPS-23は、 遠距離早期警戒線(DEW ライン)に配備された短距離早期警戒レーダーです。このレーダーは、低高度でAN/FPS-19 の主要ステーションの間を飛行して DEW ラインをすり抜けようとする航空機を探す「ギャップ フィラー」として使用されました。このレーダーは、地上 200 フィートまたは水上 50 フィートを飛行する航空機を検出できました。[1]このシステムは、リンカーン研究所で開発されていた当時はFluttar ( flutt er rad ar )と呼ばれており、この名前は量産ユニットにも広く使用されていました。また、「タイプ F」と呼ばれることもありました。このシステムは 1957 年に運用が開始されました。
FPS-23 の主な設計目標は、ドップラー効果を利用して低速物体をフィルタリングすることでした。同様のミッドカナダライン(MCL) ステーションのそばを飛ぶ渡り鳥によって、このシステムは春と秋には役に立たなくなっていました。FPS-23 ではこの問題はほとんど発生しませんでしたが、代わりにステーションの近くを飛ぶ軽飛行機によって頻繁にトリガーされました。これらの飛行機は通信や乗務員の交代に使用されていたため、FPS-23 システムは最終的に MCL と同様に非効率的であることが判明し、1963 年にシャットダウンされました。
MCLC
1950年代初頭、カナダはミッドカナダライン（MCL）の一環として、先駆的なレーダーシステムの開発に着手しました。このシステムは、別々の送信局と受信局の間で信号を放送する連続波レーダーに基づいていました。航空機が局間の空間を通過すると、信号の一部が航空機で反射され、受信機に戻ります。これにより、単純な電子機器を使用して簡単に検出できるヘテロダイン効果が発生します。[2]今日、この動作スタイルは前方散乱バイスタティックレーダーとして知られています。[3]
従来の走査レーダーとは異なり、ビームが方向転換されないため、アンテナは動かず、物理的な設計が大幅に簡素化されました。さらに、信号はパルスではなく連続的であるため、送信機はよりシンプルで安価でした。当初のアイデアは、比較的短い距離をカバーする電話柱や架空送電線塔にシステムを取り付けることでしたが、そのようなシステムを何千も構築する必要があったため、このアイデアは放棄されました。電話柱は高い塔に置き換えられ、それらの間の距離は数マイルから約90キロメートル（56マイル）に増加しました。カナダ全土に90のステーションの列が建設されました。[2]
パルスレーダーでは信号がステーションから往復しますが、MCLのような前方散乱レーダーでは信号は送信機から受信機までほぼ直線で進みます。このため、前方散乱信号は、距離の4乗根で電力が低下する通常のレーダー方程式と比較して、電力の逆二乗法則の1つのみの減少しか受けません。したがって、小さなターゲットと弱い反射の場合、パルスレーダーはステーションの近くでのみそれらを検出しますが、前方散乱システムははるかに広い範囲でそれらを検出します。[2]
当初、これはこのコンセプトの大きな利点とみなされ、より少ない電力で長距離をカバーできると考えられていました。しかし、MCLステーションの最初の実験バージョンが設置されたとき、すぐに問題が見つかりました。通常は近距離でレーダーエンジェルとしてしか見えない鳥が、ステーションから遠く離れた場所でも見えるようになったのです。渡りの時期には、システムは完全に反射で溢れ、実質的に役に立たなくなっていました。[2]
ギャップフィラー
同じ基本的な前方散乱の概念は、DEWラインステーション間のギャップを埋めるのに完全に適していました。レーダーは非常に単純なため、無人で稼働し、データをメインステーションに転送することができました。低高度のカバー範囲を広げるため、新しいシステムは約25マイル（40 km）間隔で配置され、メインステーション間に3つのタワーが建設されました。[2]
しかし、鳥の問題には何らかの解決策が必要でした。最初の試みは空軍ケンブリッジ研究所によって行われました。彼らは、波長が鳥よりもはるかに大きいためレイリー散乱断面積が低くなり、 VHF範囲のより低い周波数を使用すると問題が緩和される可能性があると推測しました。テストでは、北極で見られる大きな鳥はこれらの周波数でも完全に優れた反射体になることが示されました。[4]
フラッター
MIT が支援するリンカーン研究所で、別の解決策の開発が始まりました。レイアウトは MCL に似ていますが、原理は異なります。信号が 2 つのステーション間の線に沿って散乱されるのではなく、アンテナは 2 つのステーション間の線から約 15 度前方に向けられました。航空機がこの領域に入ると、信号は以前と同じように受信機に散乱しますが、この場合は航空機の動きによって信号の周波数がシフトします。この効果は、航空機が頭上を飛行したときにテレビ信号で最初に確認されました。このとき、画面上で画像が前後にシフトする様子から「フラッター」という名前が付けられました。[2]
システムは元の周波数ではない信号を受信したため、元の信号と受信した信号を比較することでドップラーシフトを測定し、目標物の速度を明らかにすることができ、鳥などの動きの遅い目標物を除外することができました。[5]システムは時速125マイル（201 km/h）未満のものを除外するように設定されていました。[1] MCLに対するFluttarのもう1つの利点は、受信機で複数のドップラーフィルターを使用することで、おおよその速度と移動方向（北または南）を決定できることでした。
このアプローチの唯一の欠点は、信号の前方散乱に依存していないため、MCLシステムで利用できる非常に大きな有効信号（従来のレーダーで使用される後方散乱よりも桁違いに大きい場合がある）を活用できないことです。[2]その結果、Fluttarシステムは、同じ範囲のパフォーマンスを提供するために、はるかに大きく、より強力でなければなりません。[5]
AN/FPS-23
フラッターは、主 DEW レーダーに比べると安価なシステムであった。1 キロワットの連続波クライストロン増幅器を信号源として使用し、パルスではないため高電圧回路ははるかに単純であった。475 MHz から 525 MHzで動作可能であった。塔は、地形に応じて 40 マイルから 70 マイル (64 km から 113 km) 離れており、高さは 100 フィートから 400 フィート (30 m から 122 m) であった。[1] 主 DEW 局は通常約 100 マイル (160 km) 離れているため、通常は AN/FPT-4 送信機が中央に配置され、AN/FPR-2 受信機が両側の局に配置されていた。[6]
AN/FPS-23局は1957年に活動を開始したが、すぐに問題が見つかった。困ったことに、局間を飛ぶ鳥は確かにフィルタリングされていたが、鳥は局のディーゼル発電機のような暖かい場所に集まるのが好きであることが判明した。信号が強すぎて、フィルタを圧倒したのだ。[7]
さらに厄介な問題は、メンテナンスのために基地から基地へと飛行する航空機であることが判明した。DEWラインはソ連の攻撃を検知するために設計されたもので、攻撃があったとしても1回限りの出来事である可能性が高い。ギャップフィラー基地の場合、航空機が基地間のラインを通過する短い期間にのみ検知が行われ、信号は数ヶ月または数年にわたって数分間しか存在しない可能性がある。[7]
オペレーターがこのような一瞬の信号を見逃さないように、フラッターシステムでは、特定の種類の信号が見られると作動する「警報ゲート」を使用していました。これらはオペレーターがリセットするまでオンのままでした。問題は、小型飛行機がステーションからステーションへ飛行し、その途中で必ずどこかの時点でほぼすべてのゲートが作動したときに発生しました。これにより、ステーション全体で警報が鳴り響き、それをオフにするか無視する必要があり、システムが機能しなくなりました。[7]
1963年に廃止が宣言され、中間駅は閉鎖された。[6]
参考文献
引用
- ^ abc Ray 1965、24ページ。
- ^ abcdefg Skolnik 2007、p. 37.
- ^ ウィリス、ニコラス (2005)。バイスタティックレーダー。SciTech Publishing。p. 218。ISBN 9781891121456。
- ^ スコルニック 2007、38ページ。
- ^ スコルニック2007、39ページ。
- ^ ab ウルフ。
- ^ abc Skolnik 2007、45ページ。
文献
- Ray, Thomas (1965 年 6 月)。DEW ラインの歴史 1964 - 1964 (PDF) (技術レポート)。空軍歴史研究局。
- Skolnik, Merrill (2007)。「Fluttar DEW-Line Gap-Filler」。Willis, Nicholas、Griffiths, Hugh (編)。バイスタティックレーダーの進歩。SciTech Publishing。pp. 35–46。ISBN 9781891121487。
- ウォルフ、クリスチャン。「AN/FPS-23」。