JP2008054431A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【目的】
レーダ信号の送信および受信にかかわる装置がアンテナ部側に存在しても、あるいは筐体部側に存在しても、アンテナ部と筐体部を電気的に結合し機械的に分離する機構を用いる必要がある場合、その機構を通過する信号が劣化してしまうという問題があった。本発明はこの問題を解決するものである。

【構成】
レーダ装置を固定する台座に取り付ける筐体部と、筐体部に装備された駆動装置による回転により発電する発電機および電源安定化調整装置を備えたアンテナ部からなり、発電機は一端を筐体部に固定し、他端をアンテナ部に固定することで、アンテナの回転により発電素子間の位置の変移が発生し電力を発電するものとし、電源安定化調整装置は発電機により発生した電力をアンテナ部の装置に安定的に供給するものであり、アンテナ部で必要とする電力をアンテナ部内において発電することを特徴とするレーダ装置とする。

【選択図】図１

Description

本発明はレーダ装置に関し、特にアンテナ部の内部に発電機を有するレーダ装置に属する。

レーダ装置の一般的な構成を図４に示す。
現行の船舶に搭載されるレーダまたは陸上に設置されるレーダでは、レーダ送信信号発生部及びレーダ受信信号処理部などは図４の様にレーダ装置を固定する台座に取り付ける筐体部に装備される場合や、またはこの筐体部以外の外部装置にレーダ送信信号発生部とレーダ受信信号処理部を装備する場合が多い。その為、レーダ送信信号を送出する送信出力端末やレーダ受信信号を受ける受信入力端末と、回転するアンテナ部の空中線との結合は電気的には為されるが、機械的には分離されている機構となり、一般的には回転する負荷への電源供給などを可能にするための装置であるスリップリングが必要になる。

このスリップリングは伝送電力の損失を発生し、そのためレーダ送受信用の信号を伝達する場合に信号強度の損失や信号伝送帯域の変化が発生し、レーダ送信信号やレーダエコー受信信号それぞれに対して電気的に劣化させる要因となる。

図５に、この電気的な劣化を回避する為の一手段として、回転するアンテナ部側にレーダ送信信号発生部やレーダ受信信号処理部などを装備した場合の例を示している。しかし外部から、この回転するアンテナ部へ電力や各種電気信号を受け渡す必要があるため、レーダ装置を固定する台座に取り付ける筐体部と、回転するアンテナ部の間にはやはりスリップリングなどの電気的に結合するが機械的に分離されている機構が存在必要となる。

以上のことから、レーダ信号の送信および受信にかかわる装置が何処に存在しても、電気的に結合し機械的に分離する機構を用いる必要があるため、その機構を通過する信号が劣化されてしまうという問題があった。下記特許文献１では、回転体への非接触での電力供給について述べられているが、回転体と信号処理部を兼ねた固定筐体との間の信号の送受に関して、その品質への言及がなされていない。

特開２０００−５８３５５号公報

レーダ信号の送信および受信にかかわる装置がアンテナ部側に存在しても、あるいは筐体部側に存在しても、アンテナ部と筐体部を電気的に結合し機械的に分離する機構を用いる必要がある場合、その機構を通過する信号が劣化してしまうという問題があった。本発明はこの問題を解決するために、信号処理関連装置を筐体部ではなくアンテナ部に搭載し、かつ、安定的に信号処理関連装置に電源供給することにより、この問題を解決するものである。

船舶や陸上に設置するレーダ装置において、
レーダ装置を固定する台座に取り付ける筐体部と、筐体部に装備された駆動装置による回転により発電する発電機および電源安定化調整装置を備えたアンテナ部からなり、
前記発電機は一端を前記筐体部に固定し、他端を前記アンテナ部に固定することで、アンテナの回転により発電素子間の位置の変移が発生し電力を発電するものとし、
前記電源安定化調整装置は前記発電機により発生した電力をアンテナ部の装置に安定的に供給するものとし、
アンテナ部で必要とする電力をアンテナ部内において発電することを特徴とするレーダ装置とする。

船舶や陸上に設置するレーダ装置において、
レーダ装置を固定する台座に取り付ける筐体部と、筐体部に装備された駆動装置による回転により発電する発電機および電源安定化調整装置を備えたアンテナ部と、一端を筐体部に固定し他端をアンテナ部に固定した増速用回転機構からなり、
前記発電機は一端を前記増速用回転機構に固定し、他端を前記アンテナ部に固定することで、アンテナの回転により発電素子間の位置の変移が発生し、電力を発電するものであるが、増速用回転機構により、発電量はアンテナ部の回転によるアンテナ部と筐体部との位置の変移量以上になるものとし、
前記電源安定化調整装置は前記発電機により発生した電力をアンテナ部の装置に安定的に供給するものとし、
アンテナ部で必要とする電力をアンテナ部内において発電することを特徴とするレーダ装置とする。

前記発電機は、前記アンテナ部の回転軸を中心とし、該アンテナ部が回転することによって、前記筐体部の中心に固定された発電素子１の周囲を該アンテナ部に固定された発電素子２が回転することにより電力を発電する、回転型発電機であることを特徴とするレーダ装置とする。

前記発電機は、互いに向かい合っている前記筐体部の内壁部と前記アンテナ部の外壁部において、発電素子１を該筐体部内壁部に１個以上敷設し、さらに発電素子２を該アンテナ部外壁部に１個以上敷設し、該アンテナ部の回転によって発電素子１および発電素子２の相対位置が変移することにより電力を発電する多極型発電機であることを特徴とするレーダ装置とする。

船舶や陸上に設置するレーダ装置において、レーダ装置を固定する台座に取り付ける筐体部と、筐体部に装備された駆動装置による回転により発電する１つ以上の発電機および１つ以上の発電機で発電された電力を安定化させる電源安定化調整装置を備えたアンテナ部からなり、前記発電機はアンテナ部の回転軸から離れた場所に装備し、発電機の一端を前記アンテナ部に固定し、他端にギアを装備し、筐体部には発電機に装備するギアに対して歯数の多いギアを固定し、発電機に装備するギアと筐体部に固定するギアを機械的に結合させることで、アンテナ部の回転に対し発電機に装備するギアの回転数が増速し、発電量はアンテナ部の回転によるアンテナ部と筐体の位置の変移量以上になるものとし、前記電源安定化調整装置は前記発電機により発生した電力をアンテナ部の装置に安定的に供給するものとし、アンテナ部で必要とする電力をアンテナ部内において発電することを特徴とするレーダ装置。

レーダ装置において回転するアンテナ部の内部で電力を発電することで、電気性能を劣化させずにレーダ信号を空中に照射し、さらに受信したレーダ受信信号を処理できるレーダ装置の提供が可能とする。

つまり以上の説明の様に、本発明のレーダ装置は、レーダ装置を固定する台座に取りける筐体部とアンテナ部の回転による位置変化に着目し、その位置変化を利用してアンテナ部内部で発電する機構を組み込むことで、スリップリングなどの電力伝送機構を用いずに、アンテナ部内部で電力を利用しレーダ信号の送信および受信が行えるので、レーダ装置の性能劣化を低減し、より遠距離の目標やより小さい目標を探索することが可能になるという効果がある。

本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本発明は、レーダ装置を固定する台座に取り付ける筐体部と、目標を捜索し探知し追尾する為に回転するアンテナ部の位置関係が変化することを利用して発電機を駆動し、アンテナ部内部で利用するための電力を該発電機によって発電することを特徴としている。

なお、ここで参照する図１、図２及び図３には図４及び図５と対比する為にレーダ送信信号発生部、分岐、レーダ受信信号処理部及び空中線を記載しているが、この部位は説明上記載しているものなので空中線に装備する電気的構成はこれ以外の組合せも可能とする。

図１は第一の発明及び第三の発明にかかる第一の実施例の構成を示すブロック図である。
本実施例における構成は、図１に示す駆動装置１０１によりアンテナ部１０２を回転させるものであり、レーダ装置が設置されている周囲の状況の監視をするために、アンテナ部に装備されている空中線を３６０度の範囲で水平または垂直に回転させるものである。回転型発電機１０３の素子１を筐体部１０４に固定し、回転型発電機１０３の相対する素子２を回転するアンテナ部１０２に固定するものであるが、駆動装置１０１によりアンテナ部１０２は回転をするので、回転型発電機１０３の素子１と素子２の相対関係が変化し電力を発生する。そしてその変化に合わせた発電電力が回転型発電機１０３のアンテナ側の出力端末から出力される。

前記発電機から出力された発電電力は、電源安定化調整装置１０５により電圧または電流をアンテナ部内部の電気回路に一定電圧または一定電流で安定的に供給が行えるように調整され、アンテナ部内部に装備される電気回路において利用させる構成である。

なお、回転型発電機１０３の素子１と素子２の取り付け方向については図１の方法に限らず素子１の形状と素子２形状の固定場所を逆にすることも可能である。また、素子１と素子２の構造は片方に永久磁石を用いもう一方をコイル状の電気回路により発電する機構だけでなく、互いにコイル状の電気回路を装備する場合や幾つかの位相関係をもつ電気信号による発電機構も利用可能とする。

図２は第二の発明及び第三の発明にかかる第二の実施例の構成を示すブロック図である。
本実施例における構成は、図２に示す駆動装置２０１によりアンテナ部２０２を回転させ、レーダ装置が設置されている周囲の状況を監視できるようアンテナ部に装備されている空中線を３６０度の範囲で水平または垂直に回転させる。

回転型発電機２０３の素子１は、レーダ装置を台座に取り付ける筐体部２０４に片側を固定された、本実施例の特徴であるところの増速用回転機構２０６に固定する。さらに素子２を素子１に相対するアンテナ部２に固定する。駆動装置２０１によりアンテナ部２は回転をしているのであるが、増速用回転機構２０６により、回転型発電機２０３の素子１と素子２の相対関係は、回転するアンテナ部２０２と固定された筐体部２０４の位置関係以上に速い速度で変化をすることになる。そしてその変化に合わせた発電電力が回転型発電機２０３のアンテナ側の出力端末から出力される。

増速用回転機構２０６について、図６を用いて説明する。
楕円は歯車（ギア）を表し、楕円内の数値は歯車の歯数とする。アンテナ部に取り付けたＡ軸にある歯車はアンテナの回転に追随して回転する。Ｂ軸に取り付けられた２つの歯車は機械的に結合しており、同じ回転数で回転する。Ｃ軸に取り付けられた歯車は素子１と機械的に結合しており、Ｃ軸の歯車と素子１は同じ回転数で回転する。

図６の場合、アンテナが１回転すれば、Ａ軸の歯車の歯数とそれに接するＢ軸上部の歯車の歯数の関係から、Ｂ軸は１０回転することになる。また、同様にＢ軸が１回転するごとにＣ軸は１０回転することになり、素子１は１０回転する。以上により、アンテナが１回転すると、素子２は１回転し、素子１は１００回転することになる。

前記発電機から出力された発電電力は、電源安定化調整装置２０５により電圧または電流をアンテナ部内部の電気回路に一定電圧または一定電流で安定的に供給が行えるように調整され、アンテナ部内部に装備される電気回路において利用させる構成である。

なお、回転型発電機２０３の素子１と素子２の取り付け方向については図２の方法に限らず素子１の形状と素子２形状の固定場所を逆にすることも可能である。
また、素子１と素子２の構造は片方に永久磁石を用い、もう一方をコイル状の電気回路により発電するものとするが、幾つかの位相関係をもつ電気信号による発電機構も利用可能とする。

図３は第四の発明にかかる第三の実施例の構成を示すブロック図である。
本実施例における構成は、図３に示す駆動装置３０１によりアンテナ部３０２を回転させ、アンテナ部に装備されている空中線を、レーダ装置が設置されている周囲の状況を監視できるよう３６０度の範囲で水平または垂直に回転させるものである。

多極型発電機３０７は、互いに向かい合っている筐体部３０４の内壁部３０８とアンテナ部３０２の外壁部３０９において、発電素子１を内壁部３０８に少なくとも１個以上敷設し、また、発電素子２を外壁部３０９に少なくとも１個以上敷設したものである。

アンテナ部３０２が駆動装置３０１によって回転することにより、多極型発電機３０７の外側つまり筐体部３０４の内壁部３０８に敷設された発電素子１と、内側つまりアンテナ部３０２の外壁部３０９に敷設された発電素子２の相対関係が変化する。そして発電素子１及び２の位置関係の変移により電力が発生し発電電力が多極型発電機３０７の出力端末から出力される。

前記発電機から出力された発電電力は、電源安定化調整装置３０５により電圧または電流をアンテナ部内部の電気回路に一定電圧または一定電流で安定的に供給が行えるように調整され、アンテナ部内部に装備される電気回路において利用させる構成である。

なお、第三の実施例においても第一の実施例と同様に、多極型発電機３０７の外側と内側の構造は片方に永久磁石を用いもう一方をコイル状の電気回路により発電する機構だけでなく、互いにコイル状の電気回路を装備する場合や幾つかの位相関係をもつ電気信号による発電機構も利用可能とする。

図７は第５の発明にかかる第４の実施例の構成を示すブロック図である。
本実施例における構成は、図７に示す駆動装置７０１によりアンテナ部７０２を回転させ、レーダ装置が設置されている周囲の状況を監視できるようアンテナ部に装備されている空中線を３６０度の範囲で水平または垂直に回転させる。回転型発電機７０３の素子１はアンテナ部７０２に固定され、素子２にはギア７１０が装備される。また、素子２に装備されるギア７１０は筐体部に固定されるギア７１１と機械的に結合させる。

駆動装置７０１によりアンテナ部は回転しているのであるが、発電機の素子２に装備するギア７１０と筐体部に固定するギア７１１はアンテナ部７０２の回転により位置の変移を生じ、発電機の素子２に装備するギア７１０はアンテナ部の回転以上に速い速度で回転することになる。そしてその変化に合わせた発電電力が回転型発電機７０３のアンテナ側の出力端子から出力される。なお、回転型発電機は１つのみ装備するのではなく、アンテナ部の機能を損なわなければ１つ以上装備する場合も可能である。

前記発電機から出力された発電電力は発電機が１つまたは１つ以上に係わらず、電源安定化調整装置７０５により電圧または電流をアンテナ部内部の電気回路に一定電圧または一定電流で安定的に供給が行えるように装備され、アンテナ部内部に装備される電気回路において利用させる構成である。なお、回転型発電機７０３の素子１と素子２の取り付け方向については図７の方法に限らず、素子１の形状と素子２の形状の固定場所を逆にすることも可能である。

発電機を備えたレーダ装置 発電機及び増速用回転機構を備えたレーダ装置 発電機として多極型発電機を備えたレーダ装置 従来のレーダ装置 従来のレーダ装置 増速用回転機構の動作原理 発電機を軸中心以外に設置した場合のレーダ装置

符号の説明

１０１…駆動装置、１０２…アンテナ部、１０３…発電機、
１０４…筐体部、１０５…電力安定化調整装置、
２０１…駆動装置、２０２…アンテナ部、２０３…発電機、
２０４…筐体部、２０５…電力安定化調整装置、２０６…増速用回転機構、
３０１…駆動装置、３０２…アンテナ部、
３０４…筐体部、３０５…電力安定化調整装置、
３０７…多極型発電機、３０８…筐体部内壁、３０９…アンテナ部外壁、
７０１…駆動装置、７０２…アンテナ部、７０３…発電機、
７０４…筐体部、７０５…電力安定化調整装置、
７１０…発電機の一端に装備されるギア、
７１１…筐体部に固定されるギア

Claims (5)

1. 船舶や陸上に設置するレーダ装置において、
   レーダ装置を固定する台座に取り付ける筐体部と、筐体部に装備された駆動装置による回転により発電する発電機および電源安定化調整装置を備えたアンテナ部からなり、
   前記発電機は一端を前記筐体部に固定し、他端を前記アンテナ部に固定することで、アンテナの回転により発電素子間の位置の変移が発生し電力を発電するものとし、
   前記電源安定化調整装置は前記発電機により発生した電力をアンテナ部の装置に安定的に供給するものとし、
   アンテナ部で必要とする電力をアンテナ部内において発電することを特徴とするレーダ装置。
   
2. 船舶や陸上に設置するレーダ装置において、
   レーダ装置を固定する台座に取り付ける筐体部と、筐体部に装備された駆動装置による回転により発電する発電機および電源安定化調整装置を備えたアンテナ部と、一端を筐体部に固定し他端をアンテナ部に固定した増速用回転機構からなり、
   前記発電機は一端を前記増速用回転機構に固定し、他端を前記アンテナ部に固定することで、アンテナの回転により発電素子間の位置の変移が発生し、電力を発電するものであるが、増速用回転機構により、発電量はアンテナ部の回転によるアンテナ部と筐体部との位置の変移量以上になるものとし、
   前記電源安定化調整装置は前記発電機により発生した電力をアンテナ部の装置に安定的に供給するものとし、
   アンテナ部で必要とする電力をアンテナ部内において発電することを特徴とするレーダ装置。
   
3. 前記発電機は、前記アンテナ部の回転軸を中心とし、該アンテナ部が回転することによって、前記筐体部の中心に固定された発電素子１の周囲を該アンテナ部に固定された発電素子２が回転することにより電力を発電する、回転型発電機であることを特徴とする請求項１及至２のいずれか１項に記載のレーダ装置。
   
4. 前記発電機は、互いに向かい合っている前記筐体部の内壁部と前記アンテナ部の外壁部において、発電素子１を該筐体部内壁部に１個以上敷設し、さらに発電素子２を該アンテナ部外壁部に１個以上敷設し、該アンテナ部の回転によって発電素子１および発電素子２の相対位置が変移することにより電力を発電する多極型発電機であることを特徴とする請求項１及至２のいずれか１項に記載のレーダ装置。
   
5. 船舶や陸上に設置するレーダ装置において、
   レーダ装置を固定する台座に取り付ける筐体部と、筐体部に装備された駆動装置による回転により発電する１つ以上の発電機および１つ以上の発電機で発電された電力を安定化させる電源安定化調整装置を備えたアンテナ部からなり、
   前記発電機はアンテナ部の回転軸から離れた場所に装備し、発電機の一端を前記アンテナ部に固定し、他端にギアを装備し、筐体部には発電機に装備するギアに対して歯数の多いギアを固定し、発電機に装備するギアと筐体部に固定するギアを機械的に結合させることで、アンテナ部の回転に対し発電機に装備するギアの回転数が増速し、発電量はアンテナ部の回転によるアンテナ部と筐体の位置の変移量以上になるものとし、
   前記電源安定化調整装置は前記発電機により発生した電力をアンテナ部の装置に安定的に供給するものとし、
   アンテナ部で必要とする電力をアンテナ部内において発電することを特徴とするレーダ装置。