上　瀧　實

はじめに
　VHF帯以下の電波の海面後方散乱の機構を実験 的，理論的に最初に解明したのはCrombie（1955年） であった。以来約30年の歳月を経た今日，各国で短 波海洋レーダ技術の研究開発が進められている。
　短波レーダには，空間波を利用するものと地表波 を利用するものがある。
　ここでは，沖縄電波観測所で昭和61年度よりスタ ートした，地表波を利用した短波海洋レーダの開発 計画を紹介する。
　

2　短波海洋レーダの原理
　海面反射波がドップラーシフトを生じる原因は， 海洋波浪エネルギーの大部分を占める風成重力波と 海面近くの表面流の合成による反射面の運動にある。
　観測対象とする波の 波長数m〜数十mの波 浪は，常時吹いている 洋上風で十分に発達し ており，波長，伝搬方 向とも様々な波浪成分 が混在している。ここ にレーダの波長λの電 波が入射すると，図1 のようにLcos△＝λ／2を満足する，波長Lを持つ波 浪により効率的に散乱される（Bragg散乱）。また， ほとんどグレージング入射（△��0°）なので，電波 の波長のちょうど半分の長さを持つ波浪成分から最 も強い散乱波が帰ってくる。この条件（L＝λ／2） を満たす波浪には，レーダサイトヘ近づく成分と遠 ざかる成分があり，散乱波のドップラースペクトル は，図2のように，ドップラー周波数Oにほぼ対称 な正負のドップラー周波数のピークが存在する。

図１　海面によるブラッグ散乱

図２　海面反射波のドップラースペクトルと情報

　波長Lの風成重力波の伝搬速度Vpは

で決まる（gは重力定数）ので，電波の波長λを決 めればピークエコーのドップラーシフト量fBは

となる。実際には，風成重力波の外 に表面流の運動が加わるので，ピークエコーの位置 は上記fBよりわずかにずれる。このずれ△Hzを知る ことにより表面流の視線方向の速度が求められる。
　結局，短波レーダの実験は反射波のドップラース ペクトルを得ることが第1段階である。このスペク トルから図3のような表面流地図を作成する外に， 洋上風の方向と速度，rms波高値，波浪スペクトル などが得られる。

図３　表面流地図の例（仮想図）

3　開発の背景
　海に囲まれた地域特性を生かすために当所で海洋 のリモートセンシングを研究テーマの一つとして取 り上げた。予算，要員の制約から，直ちに実用に供 し得る最新の装置を開発することが不可能なので， 将来の実用可搬型短波レーダの開発への準備として， ソフトの研究開発，基礎データの取得を目的に昭和 61年度より本計画をスタートした。なお，送受信装 置は流星レーダ装置を改造，整備して使うこととし た。
　現在各国で開発が行われている短波レーダシステ ムは狭ビーム法と広ビーム法に分けられる。
　狭ビーム法は受信アンテナを大型にし，鋭い指向 性を持たせたもので，英国，フランス，オーストラ リアで開発が進められている。長さ数百mのブロウ ドサイド・アレーアンテナを使い，電気的にビーム を振って必要とする海域の情報を得るものである。 ビーム幅が狭いので，電力効率が良いこと，必要と する海域以外の方向からの雑音を排除できることな どの利点があるが，大型アンテナのため可搬型には 不向きである。
　広ビーム法は，米国やカナダで開発されているシ ステムで，送受信アンテナが小型で指向性が広い。 しかし，信号処理により一度に各方向の情報を識 別処理し，短時間で広域の情報が得られることから， 可搬型実用装置にむいている。当所では，この広ビ ーム，可搬型レーダの開発を目指している。
　変調方式の主流はパルス変調であるが，FM-CW方 式も狭帯域で良いこと，したがって雑音に強く，ま た送信電力も小さくて良いことなどの利点があり， 英国などで使われている。我々は流星レーダ装置の 有効利用を図るので，パルスレーダ方式を採用した。
　　

4　短波海洋レーダの概要
　図4に当所のレーダシステム（OSWOR：沖縄短 波海洋レーダ）のブロック及び表1に主な諸元を示 した。

図４　レーダシステムブロック図

送信周波数	37.46MHz
送信尖頭出力	10kW（平均出力30W）
パルス幅	10μsec
繰返し周波数	300Hz
変調方式	パルス変調
受信方式	２重スーパーヘテロダイン方式
探知距離	4.5〜63.0Km
距離分解能	1.5Km

表１　OSWORの主な諸元

　シンセサイザ部で37.46MHzのRFパルスを作り， 送信機部へ送る。送信機部では尖頭電力10kWのRF パルスを発生し，垂直偏波特性をもつ八木アンテナ へ送る。
　海面からの反射波を受信するアンテナは3本の垂 直ホイップアンテナで，お互い半波長以下の間隔で 海岸線に平行に並べる。各アンテナ出力の位相差よ り角度方向の識別を行う。
　受信されたRF信号は，受信機部で増幅，周波数 変換され，最終的にドップラー情報を含んだIF信 号となり，計算機に送られる。計算機で平均化など 統計処理を行い高速フーリエ変換操作により図2の ようなスペクトルが作られる。
　1回の観測は256秒で終わり，最終的には探査海 域の表面流地図を作成するが，更にスペクトルより， 先に述べたような各種の海洋情報を得る。
　OSWORの距離分解能はパルス幅で決まり，1.5�q である。誤差はA／Dコンバータのトリガ時間及び サンプリング時間によるが，最大でも150m程 度である。角度方向の分解能は1度であるが， 誤差はS／Nで決まり，60�q先で3度程度の誤 差となる。海流の速度分解能はドップラー分 解能が0.004Hzなので，3�p／秒となる。
　　

5　開発スケジュール
　研究開発は昭和61年度より2か年計画でス タートした。
初年度は送受信装置の改造整備及び制御， データ収集，解析用計算機の導入を行う。ま た，各種ソフトの研究開発を行う。
　昭和62年度には実験データの取得，ドップ ラースペクトルの作成及びレーダ視線方向の 海流地図の作成を行う。これらの外に次の各 実験を行う必要がある。
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6　おわりに
　沖縄にとって海は豊穣さそのものであり，琉球文 化を育てた大半が海とのかかわりであった。こうし た歴史文化を背景に当観測所で電波を利用した海洋 のリモートセンシング技術を開発することの意義は 大きいと考える。短波海洋レーダは，海難救助捜索， 漁業，海洋科学，石油や赤土の流出による海洋汚染 対策など多方面に大きく貢献できるものである。
　今回紹介した開発計画が，多くの関係各位の御理 解と御支援を賜わり，今後の実用可搬型海洋レーダ の本格的な開発に結びつくよう努力したい。

（沖縄電波観測所長）

杉　本　裕　二

　JPLはロサンゼルスの北東約15�qのベッドタウ ン，パサデナ市の郊外に位置する。1936年にCaltech のKarman教授がロケットを打ち上げて以来， 現在5000人以上の巨大な研究所になっている。ここ では，Voyager計画等宇宙開発関係の多岐にわたる 研究がなされている。

　JPLでは2人部屋のオフィスが与えられ，同じ 研究グループの人と同室であり，Caltechにもオフ ィスを用意してくれた。研究に必要な事務用品，部 品，コピー，図書，計算機の使用等は，他の職員と 同様自由である。JPLは様々な分野で一流の研究 者が研究を行っているので，視野を広めるのに良い。

また，外国からの客という特別の扱いはされず，他 のグループの人たちやかなり高い地位にいる人でも ファーストネームで呼び合い，気軽に話し合える。

　私は，妻と子供（長女7歳，長男5歳，次女2歳） を同伴して滞在した。家族全員，解放的なカリフォ ルニアで，生活になじめ楽しく過ごした。長女は小 学校2年生，長男は幼稚園で，共に公立学校の義務 教育なので費用はほとんどかからない。仲の良い友 人もでき，いつの間にか友人と話したり，先生の話 が理解でき，すばらしい発音をするようになってい た。

　アメリカでは，大都市周辺と田舎とでは物価，特 に家賃の差が非常に大きい。パサデナ周辺には家賃 が安い地区もあるが，治安が悪く事件が多い。私は Caltech周辺の比較的治安の良いアパートを月750ド ルも出して借りたが，それでも周辺に比べ安かった。 家や車を捜すのに電話は必需品であり，初めのうち は電話による会話で少し苦労した。

　パサデナを含む大ロサンゼルスは，自家用車を交 通手段に考えられた町なので，公共交通機関は不便 なバスしかなく，町のど真ん中以外で，道を歩いて いる人は極めてまれである。南カリフォルニアは年 中気候が良く，「去年のクリスマスは異常低温で，海 水浴ができなかった」という程である。しかし1日 の寒暖の差が激しいため，注意が必要である。多民 族国家なので「外人」ということが気にならず交際 がし易く，知らないもの同士でも目が合うと，「ハー イ」と声を掛け合う気さくさが楽しかった。

　最後に，このような素晴らしい経験の機会を与え て頂いた，科学技術庁研究調整局，郵政省，電波研 究所の関係各位，及び御世話になったJPL，Caltech の方々，元電波研究所の川尻矗大氏，河野宣之 氏に深く感射します。

（鹿島支所　第三宇宙通信研究室　主任研究官）

元旦にパサデナで催されるローズパレード

（総合通信部　電磁環境研究室長　杉浦　行）

（電波部　電磁圏伝搬研究室長　丸橋　克英）

（鹿島支所　第一宇宙通信研究室長　藤田　正晴）

（電波部　電磁圏伝搬研究室　主任研究官　渡辺　成昭）