2020年8月、日本製レーダーがフィリピン軍に採用されることが決まった。｢日本の防衛装備、初めての輸出！｣と話題になった国産レーダーだが、レーダーといえば、天気予報から野球の球速測定、最近ではクルマの自動運転技術など、私たちの暮らしに身近な装置。しかし、なぜ、見えないモノの位置や速度などが分かったりするか、疑問に思うことはないだろうか。
前回の記事では「レーダーはどのようにして目標を探知しているのだろうか？」という基本的な原理や仕組みについて解説した。
今回はレーダーが電波を送信・受信するには、必要不可欠なアンテナについて。ここでは代表的なタイプのアンテナを持つ2つのレーダーを紹介する。
電波を一箇所にあつめる「リフレクターアンテナレーダー」
電波を発射する「リフレクターアンテナレーダー」
レーダーが探知を成立させるには、「電波の送信と受信」、そして「送信から受信までにかかる時間の測定」と「受信した反射波の方位把握」が必要になる。つまりレーダーに使用するアンテナは通信用のそれと異なり、全方位にまんべんなく電波を出すのでは具合が悪いことが分かる。
特定の方向に集中して電波を送受信するようにしなければ、方位の把握が成立しない。こうした性質のことを「指向性が強い」という。レーダーで使用するアンテナは、指向性が強くなければ使えないのである。
アンテナの曲面は断面が放物線になっており、放射器から発射された電波は反射して全て同じ方向に飛び、逆に受け取った電波は反射して放射器に届く仕組みになっている
送受信を担当する放射器と、そこから発した電波や目標から反射してきた電波を受けるリフレクター（放物曲面をした電波反射器）の組み合わせで構成するのが「リフレクターアンテナレーダー」だ。レーダーといえばおわん形のようなアンテナを思い浮かべる人も多いだろう。送信の際には、まず放射器からリフレクターに電波をぶつけて、そこで反射した電波が正面の方向に集中する（これをビームという）。
受信の場合には逆に、リフレクターが受けた電波が反射して放射器に集まる。これは反射望遠鏡が星の光を集める原理と同じだ。このように、「リフレクターアンテナレーダー」は、任意の方向にレーダー面を向けることで、探知を行う。
電波を自在にコントロールできる「フェイズド・アレイレーダー」
護衛艦に取り付けられた電波を発射する「フェイズド・アレイレーダー」。合成波（電波）の方向を自在にコントロールできるので、レーダーを動かさずに広い範囲を探知することができる
一方、見た目ではレーダーと分からないような平たい形状の「フェイズド・アレイレーダー」がある。イージス護衛艦についている8角形のプレートなど、自衛隊の多くのレーダーはこの「フェイズドアレイタイプ」を使用している。アレイとは「配列」のことで、小さなアンテナを多数並べて作られている。大きな特徴は、アンテナの向きを変えずにビームの方向を一定の範囲内で自在に変えられること。なぜそんなことができるのか。
小さいレーダーの集合体で、平面に多数のアンテナ素子が並べられている
並んだアンテナ群が全て同時に電波を出すと、個々のアンテナが発した電波が合わさってできた「合成波」がアンテナ配列と直角の方向に集中して進む。次に、隣り合うアンテナ間で送信のタイミング（位相）をずらすと、ビームの方向が変わる。多数のアンテナの位相を正確に変化させることで、アンテナの向きを変えずにビーム方向だけを瞬時に変えることができる。
さらに進んで、受信のときに小さいアンテナごとに個別に電波を受け、詳細な解析を加えることによって、目標の位置や形状を調べることも、可能になってくる。
（MAMOR2021年2月号）
＜文／井上孝司 イラスト／akinori washida＞
