導入
トランスホライズン レーダー、またはオーバー ザ ホライズン レーダー(OTH)は、数千キロメートル程度の非常に長い距離にある目標の位置を特定できるレーダー装置です。
動作原理
電磁放射の一種である電波は、ほとんどの場合、直線で伝わります。この特性により、地球の曲率により、その範囲が制限され、したがってその有効性が地平線までに制限されます。これは、大気の屈折の影響を考慮すると、地上から10 mの位置にあるレーダーの場合、約13 km に相当します。一方、ターゲット自体が地上10 mにある場合、範囲はそれに応じて増加し、同じレーダーによって26 kmの位置で検出されます。一般的に言えば、数百キロメートルを超える範囲のレーダーを想定することはほとんど不可能です。トランスホライズンレーダーは、地平線の彼方を「見る」ためのさまざまな技術を実装するため、遠隔監視システムにおいて重要な役割を果たすことになります。
水平線レーダーで使用される最も一般的な方法は、大気反射を使用することです。大気のイオン化層で規則的に反射する特性をもつ周波数帯域はごくわずかです。それは、3 ～ 30 MHzの周波数範囲にある短波、つまり HF (高周波) です。この周波数範囲の無線信号は、大気条件が良好な場合に大気層によって地上に戻されます。したがって、選択する必要がある周波数は大気条件に依存し、このタイプの伝播を使用するシステムは、さまざまな周波数での信号の変化をリアルタイムで追跡し、常に最適な周波数を採用する必要があります。
大気で反射した後、信号の一部が地面に反射され、信号自体も一部が空に向かって反射されます。この信号がターゲットに当たると、同等の経路に沿って送信機の近くにあるレーダー受信機に送り返されます。このような状況では、「帰還」信号が非常に弱く、最初の超低ノイズ増幅器が登場した 1960 年代以前にはトランスホライズン レーダーを実際に動作させることは不可能であったことを、私たちは明確に理解しています。
陸地や海も無線信号を反射するため、ターゲットを背景ノイズから分離するシステムを考慮する必要があります。最も簡単な方法は、ドップラー効果を使用することです。これは、移動するオブジェクトによって生成される周波数シフトを使用して、その速度を測定します。送信周波数に非常に近い場合に戻って受信した信号をフィルタリングすることにより、周波数がシフトした移動物体のみが表示されます。この基本原理はほとんどの最新のレーダーで使用されていますが、地平線越えレーダーの場合は、電離層自体の動きによって生じるアーチファクトにより、はるかに複雑になります。
レーダーの解像度は、ビームの幅とターゲットからの距離の両方に依存します。たとえば、開口角1/2 度のビーム幅を持つレーダーと120 km離れたターゲットの場合、幅1 kmのターゲットの画像が得られます。トランスホライズンレーダーの使用範囲は非常に長いため、解像度は数十キロメートル単位で測定されます。このため、このようなレーダーを使用して目標を攻撃することはできませんが、一方で、遠隔監視システムとしては非常に適しています。 HF で 1/2 度の角度ビームを得るには、数キロメートルの長さのアンテナアレイを考慮する必要があります。
