ローブスイッチング

ローブスイッチングは、初期のレーダー装置で追跡精度を向上させるために使用された方法です。わずかに離れた 2 つのアンテナ要素を使用して、アンテナの中心線の両側にわずかにビームを送信します。レーダー信号は 2 つの間で切り替わり、ディスプレイに 2 つの「ブリップ」が生成されます。ブリップの長さを比較することで、オペレーターはどちらがより強い応答を返したかを判断し、それによってアンテナをどの方向に動かしてターゲットに直接向けるべきかを示します。^[1]このコンセプトは短期間使用されただけで、第二次世界大戦の終わりまでにほぼ完全に円錐スキャンシステムに置き換えられました。このコンセプトは、信号が 2 つ以上の異なる角度の間を移動する場合に特に、 シーケンシャルロビングと呼ばれることもあります。

初期のレーダーアンテナは、一般的に、受動反射器の前にある多数の小型ダイポール アンテナで構成されていました。ダイポールは、アンテナの前で建設的に干渉し、信号をその方向に「向ける」ように配置されていました。ビームの角度の広がりは、要素の数によって決まり、要素の数が多いほど、ビームはより集中します。このような要素が多数あるのが理想的ですが、使用する無線ソースの波長に応じて、要素同士を特定の距離に配置する必要があるため、現実的ではありません。英国や米国で使用されていた初期の「長波」システムでは、このため要素を数フィート離して配置する必要があり、適度なサイズのアンテナの場合、ダイポールの数はおそらく 12 個程度に制限されていました。

このようなシステムのビーム角度は、通常、砲の照準に直接使用するには広すぎます。たとえば、米国のSCR-268のビーム幅は 2 度で、ターゲットがビーム内に入ると、オペレーターはビーム内の位置を簡単に判断できません。直接砲の照準を合わせるには、約 0.1 度の角度精度が必要です。初期の使用では、代わりにこのシステムはサーチライトとペアになっており、レーダーによってターゲットに向けられました。その後、サーチライトがターゲットを手動で追跡し、砲手が視覚的に照準を合わせます。この役割では、日中でもレーダーが提供する距離情報は非常に貴重でした。

ローブ切り替えにより、少しの複雑さが加わるだけで、精度が大幅に向上しました。1 セットのダイポール素子の代わりに、アレイの各ポイントに 2 セットのダイポール素子を配置しました。その後、無線信号は、通常はモーター駆動の機械式スイッチを介して、2 セットのダイポール間で交互に切り替えられました。1 セットからの戻り信号は、わずかな遅延を経て送信され、オペレーターのオシロスコープ上の「ピーク」がわずかに片側にずれました。切り替えは目で追えるよりも高速だったため、ディスプレイには 2 つのよく形成されたピークとして表示されました。

各ローブはわずかに中心からずれているため、ターゲットがアンテナの中央 (全体) に配置されていない場合、2 つのリターン信号のうちの 1 つがもう 1 つよりも強くなります。したがって、オペレーターは、アンテナを動かして両方のリターンがディスプレイ上で同じ高さになるようにするだけで、アンテナをターゲットに向けることができます。ローブはわずかに重なるように配置されているため、2 つのリターンが等しくなる角度はごくわずかです。つまり、ターゲットが中心線からわずかにずれただけでも、一方の信号がすぐに強くなります。したがって、結果として得られる測定ははるかに正確になります。

円錐スキャンはローブスイッチングと概念的に似ていますが、名前が示すように、2 方向ではなく回転式に操作されます。これにより、オペレーターはどの方向からの反射が最も強いかを 2 次元で把握でき、結果的に操作がはるかに簡単になりました。円錐スキャンは、単一のフィードホーンを備えたアンテナでのみ簡単に使用でき、これはマイクロ波レーダーでのみ実用的です。このようなシステムがサービスに導入されると、ローブスイッチングは一般的に姿を消しました。

レーダーの基本的な動作周波数を知っていれば、ローブ切り替えレーダーを比較的簡単に妨害することができます。ローブを 1 秒間に 30 回切り替えるローブ切り替えセットの場合、同じ周波数で弱い信号を送信する妨害装置を構築できます。この信号も 1 秒間に 30 回変化しますが、レーダーのローブが航空機から離れた方向に向いている場合にのみ信号を送信します。これは、受信信号の低いポイントを探すことで簡単に見つけることができます。受信側では 2 つの信号が混合され、航空機の妨害装置からの追加信号によって、本来は見えるはずの強い/弱い信号が「平滑化」されます。これにより、レーダーの角度情報が否定され、大まかな角度の追跡以外は困難になります。

この問題を回避する方法の 1 つは、受信時のみのローブ(LORO) として知られています。^[2]これは、1 セットのアンテナ要素を使用してローブ スイッチなしの信号を送信し、受信時にローブを切り替えるための 2 セットの追加アンテナ要素を使用します。操作は基本的に通常のローブ レーダーと同じですが、追加のアンテナ要素 (またはより一般的には 2 番目のアンテナ) を犠牲にして、ターゲットの航空機へのローブに関する情報を拒否します。非同期の信号「ブロック」を使用して LORO レーダーを妨害できますが、通常のローブ システムに対してほど効果的ではなく、通常、オペレーターの作業は不可能ではなく、より困難になります。

米陸軍初のレーダーシステムであるSCR -268 は、受信アンテナのローブ切り替えを利用して対空サーチライトビームを航空機に向ける最初のレーダー装置の 1 つでした。

• このローブ切り替えコンセプトは、第二次世界大戦中のドイツのリヒテンシュタイン レーダーのいわゆるフリマーシャルターで使用されました。(レーダー チュートリアルを参照)