JP6192485B2 - レーダアンテナおよびレーダアンテナの無線機昇温方法 - Google Patents

Description

この発明は、船舶などに搭載されるレーダアンテナ、およびレーダアンテナの無線機を動作可能な温度まで昇温するための、レーダアンテナの無線機昇温方法に関する。

船舶などに搭載されるレーダアンテナは、筒状で水平方向に延びる輻射器が、筐体状のペデスタル（架台）の上に載置され、ペデスタル内に配設されたモータによって輻射器が、その中央部を中心に回転するようになっている。また、ペデスタル内には、電子回路である無線機（送受信機）が配設され、この無線機によって輻射器から電波を送信したり、輻射器を介して電波を受信したりするようになっている（例えば、特許文献１等参照。）。

さらに、寒冷地においては、周囲の温度が無線機の動作可能な温度よりも低くなり、無線機が動作できなくなる場合がある。このため、このような低温環境・極寒地で使用されることを想定しているレーダアンテナのペデスタル内には、ヒータが設けられ、ヒータによって無線機を動作可能な温度まで昇温している。

特開２００７−０８１８５６号公報

このように、極寒地用のレーダアンテナには、ペデスタル内にヒータを備える必要があるため、費用がかさむばかりでなく、ペデスタルの大型化を招いていた。

そこでこの発明は、ヒータを設けることなく、無線機を動作可能な温度まで昇温することが可能な、レーダアンテナおよびレーダアンテナの無線機昇温方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、筐体状のペデスタルの上に輻射器が回転自在に載置され、前記ペデスタル内に前記輻射器を回転させるためのモータと無線機とが配設されているレーダアンテナにおいて、前記ペデスタル内の温度を測定する温度測定手段と、起動開始する際に、前記温度測定手段で測定された温度が所定温度未満の場合に、前記輻射器が回転し始める程度の短時間の周期で前記モータの正転および逆転を繰り返すことで、前記モータを発熱させるモータ制御手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、温度測定手段によってペデスタル内の温度が測定され、起動開始する際に、ペデスタル内の温度が所定温度未満（無線機が動作可能な温度よりも低い温度）の場合に、モータ制御手段よって輻射器が回転し始める程度の短時間の周期でモータの正転および逆転が繰り返されて、モータが発熱する。そして、モータの発熱によってペデスタル内の温度が上昇して、無線機が動作可能な温度まで昇温される。

請求項２に記載の発明は、筐体状のペデスタルの上に輻射器が回転自在に載置され、前記ペデスタル内に前記輻射器を回転させるためのモータと無線機とが配設されているレーダアンテナの無線機昇温方法であって、前記ペデスタル内の温度を測定し、起動開始する際に、前記ペデスタル内の温度が所定温度未満の場合に、前記輻射器が回転し始める程度の短時間の周期で前記モータの正転および逆転を繰り返すことで、前記モータを発熱させて前記無線機を昇温する、ことを特徴とする。

この発明によれば、ペデスタル内の温度を測定し、起動開始する際に、ペデスタル内の温度が所定温度未満（無線機が動作可能な温度よりも低い温度）の場合に、輻射器が回転し始める程度の短時間の周期でモータの正転および逆転を繰り返すことで、モータを発熱させる。そして、モータの発熱によってペデスタル内の温度が上昇して、無線機が動作可能な温度まで昇温される。

請求項１、２に記載の発明によれば、モータの発熱によって、動作可能な温度まで無線機を昇温することができるため、ペデスタル内にヒータを別途備える必要がない。このため、費用を削減することができるとともに、レーダアンテナ（ペデスタル）の簡素化、小型化が可能となる。

この発明の実施の形態に係るレーダアンテナを示す斜視図である。 図１のレーダアンテナのペデスタル内の概略構成ブロック図である。 図１のレーダアンテナのペデスタル内の概略構成図である。 図１のレーダアンテナの起動時の動作を示すフローチャートである。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

図１は、この発明の実施の形態に係るレーダアンテナ１を示す斜視図であり、筐体状（ケース状）のペデスタル３の上に輻射器２が回転自在に載置されている。このレーダアンテナ１は、船舶などに搭載されるレーダアンテナで、図２に示すように、主として、ペデスタル３内にロータリージョイント３１と、モータ３２と、無線機３３と、温度センサ（温度測定手段）３４と、モータ制御部（モータ制御手段）３５とが設けられている。ここで、レーダアンテナ１は、温度センサ３４とモータ制御部３５とを除いて、従来のレーダアンテナと同等の構成、機能となっているため、従来と同じ点についての詳細な説明は省略するが、概略次のような構成等となっている。

すなわち、輻射器２は、断面が横長（水平方向に長い卵状）の筒状で水平方向に延びて配設される、長尺のレドーム２１内に、放射導波管や電波成形板、フレアを含むアンテナ構成部材が配設されている。そして、レドーム２１の中央部が、図３に示すように、ペデスタル３内のロータリージョイント３１の上端部に接続されている。

このロータリージョイント３１は、中空の円柱状の軸で、垂直に延びかつ軸心を中心に回転自在にペデスタル３内に配設されている。また、ロータリージョイント３１の中央部には、第１のギヤ４１が配設されている。モータ３２は、輻射器２を回転させるための電動機であり、正転および逆転が可能で、回転軸（出力軸）３２１に、第１のギヤ４１と噛み合う第２のギヤ４２が配設されている。そして、モータ３２が起動して回転軸３２１および第２のギヤ４２が回転すると、第１のギヤ４１およびロータリージョイント３１が回転し、この回転に連動して輻射器２が、その中央部を中心に水平面内で回転するものである。

また、無線機３３は、外部と電波・信号を送受信するための送受信機で、電子回路で構成され、輻射器２と信号伝送可能に接続されている。すなわち、ロータリージョイント３１の下端部に接するように無線機３３が配設され、ロータリージョイント３１内に配設された導体（図示せず）の一端部が輻射器２に接続され、他端部が無線機３３に接続されている。そして、導体を介して輻射器２と無線機３３との間で信号が伝送され、無線機３３によって輻射器２から電波を送信したり、輻射器２を介して電波を無線機３３で受信したりするようになっている。

また、無線機３３の電子回路は、所定温度以上で動作可能となっている。具体的にこの実施の形態では、−２５℃（所定温度）以上で動作可能で、−２５℃未満では動作不可となっている。ここで、ペデスタル３は、アルミニウム合金製で、モータ３２と無線機３３とは接近して配設され、さらに、ペデスタル３内には、ロータリージョイント３１、モータ３２、無線機３３、温度センサ３４およびモータ制御部３５等が隙間なく配設されている。換言すると、ペデスタル３内の空間が、できるだけ小さく形成されている。これにより、後述するようにしてモータ３２が発熱した場合に、熱が良好に無線機３３に伝わり、無線機３３が良好・迅速に昇温するようになっている。

このような従来の構成に対して、温度センサ３４とモータ制御部３５とが設けられている。温度センサ３４は、ペデスタル３内の温度を常時測定する温度測定器である。この温度センサ３４は、ペデスタル３内の無線機３３の近くに配設され、温度センサ３４で測定された温度が、無線機３３の温度であるとみなせるようになっている。

モータ制御部３５は、モータ３２を回転制御するためのモータドライバであり、次のような制御を行う。まず、輻射器２が回転停止している状態から輻射器２を回転させる場合、つまり、レーダアンテナ１を起動開始する場合において、温度センサ３４で測定された温度が所定温度以上の場合には、起動スイッチがオンされた直後から、所定の回転速度（通常のレーダ回転速度）で輻射器２が回転・正転するようにモータ３２を制御する。ここで、所定温度とは、無線機３３の電子回路が動作可能な最低温度であり、この実施の形態では、上記のように−２５℃である。つまり、ペデスタル３内の温度（無線機３３の温度）が−２５℃以上であれば、無線機３３の電子回路が動作可能なため、直ちに輻射器２を所定の回転速度で回転させるものである。

一方、レーダアンテナ１を起動開始する場合において、温度センサ３４で測定された温度が所定温度未満の場合、つまり、ペデスタル３内の温度（無線機３３の温度）が−２５℃未満の場合には、起動スイッチがオンされた時点からペデスタル３内の温度が−２５℃以上になるまで、モータ３２の正転および逆転を短時間の周期で繰り返すことで、モータ３２を発熱させる。ここで、短時間とは、輻射器２が回転し始める程度の短い時間であり、この実施の形態では、輻射器２が回り始める直前の時間であり、例えば、１００ｍ秒に設定されている。そして、長尺体である輻射器２を回転させるには大きなトルクを要し、このような短時間の周期でモータ３２の正転、逆転を連続的に繰り返すことで、起動トルクを制動トルクとして吸収させ、熱に変換してモータ３２を発熱させるものである。

ここで、起動トルクが制動トルクとして吸収されてモータ３２が発熱すればよく、輻射器２がわずかに回るような短時間の周期でモータ３２を正転、逆転させてもよい。また、モータ３２の正転、逆転を短時間で繰り返すことでモータ３２を発熱させ、輻射器２を回転させないため、モータ３２には大きな負荷がかからない。

次に、このようにしてモータ３２が発熱することで、ペデスタル３内の温度および無線機３３の温度が上昇し、ペデスタル３内の温度（無線機３３の温度）が−２５℃以上に達すると、所定の回転速度で輻射器２が回転・正転するようにモータ３２を制御する。このように、ペデスタル３内の温度が−２５℃未満の場合には、無線機３３の電子回路が動作不可なため、モータ３２を発熱させてペデスタル３内の温度（無線機３３の温度）を−２５℃以上に昇温してから、輻射器２を所定の回転速度で回転させるものである。ここで、ペデスタル３内の温度が−２５℃未満の場合には、無線機３３の電子回路が動作不可で輻射器２を回転させる必要がないため、モータ３２を上記のような発熱目的に使用しても、レーダアンテナ１の運用に支障はない。

次に、このような構成のレーダアンテナ１の作用および、このレーダアンテナ１の無線機昇温方法について説明する。

輻射器２が回転停止しており、レーダアンテナ１を起動開始する場合、図４に示すように、温度センサ３４でペデスタル３内の温度（無線機３３の温度）が測定され（ステップＳ１）、ペデスタル３内の温度が−２５℃以上であれば、上記のように、モータ３２によって直ちに輻射器２が所定の回転速度で回転・正転されるとともに、無線機３３が動作する（ステップＳ４）。一方、ペデスタル３内の温度が−２５℃未満の場合には、モータ３２を短時間だけ正転させ（ステップＳ２）、その直後にモータ３２を短時間だけ逆転させる（ステップＳ３）、というモータ制御が繰り返して行われることで、モータ３２が発熱する。

そして、モータ３２の発熱によって、ペデスタル３内の温度および無線機３３の温度が上昇し、ペデスタル３内の温度が−２５℃以上に達するまで、このようなモータ３２の正転、逆転および発熱が継続される。その後、ペデスタル３内の温度が−２５℃以上に達すると、モータ３２によって輻射器２が所定の回転速度で回転・正転されるとともに、無線機３３が動作する（ステップＳ４）ものである。

以上のように、本レーダアンテナ１およびレーダアンテナ１の無線機昇温方法によれば、輻射器２を回転させるために必要なモータ３２の発熱によって、動作可能な温度まで無線機３３を昇温することができる。つまり、既存のモータ３２を利用して無線機３３を昇温するため、ペデスタル３内にヒータを別途備える必要がない。このため、費用を削減することができるとともに、レーダアンテナ１（ペデスタル３）の簡素化、小型化が可能となる。しかも、モータ３２を高速回転させることでモータ３２を発熱させるのではなく、モータ３２の正転および逆転を短時間の周期で繰り返すことでモータ３２を発熱させるため、モータ３２に大きな負荷がかからず、焼き付きなどによるモータ３２の損傷、劣化を招くことがない。また、従来の既製のレーダアンテナに温度センサ３４とモータ制御部３５とを備えるだけで、容易かつ低コストで本レーダアンテナ１を構成することができる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、温度センサ３４とモータ制御部３５とが別体となっているが、一体的に構成してもよく、また、ＣＰＵ（モータ制御手段）を設け、温度センサ３４による測定温度をＣＰＵに伝送し、ＣＰＵでモータドライバを制御するようにしてもよい。さらに、温度センサ３４でペデスタル３内の温度を測定することで、無線機３３の温度を間接的に測定しているが、無線機３３の温度を直接測定してもよい。

１ レーダアンテナ
２ 輻射器
３ ペデスタル
３１ ロータリージョイント
３２ モータ
３３ 無線機
３４ 温度センサ（温度測定手段）
３５ モータ制御部（モータ制御手段）
４１ 第１のギヤ
４２ 第２のギヤ

Claims (2)

1. 筐体状のペデスタルの上に輻射器が回転自在に載置され、前記ペデスタル内に前記輻射器を回転させるためのモータと無線機とが配設されているレーダアンテナにおいて、
   前記ペデスタル内の温度を測定する温度測定手段と、
   起動開始する際に、前記温度測定手段で測定された温度が所定温度未満の場合に、前記輻射器が回転し始める程度の短時間の周期で前記モータの正転および逆転を繰り返すことで、前記モータを発熱させるモータ制御手段と、
   を備えることを特徴とするレーダアンテナ。
2. 筐体状のペデスタルの上に輻射器が回転自在に載置され、前記ペデスタル内に前記輻射器を回転させるためのモータと無線機とが配設されているレーダアンテナの無線機昇温方法であって、
   前記ペデスタル内の温度を測定し、
   起動開始する際に、前記ペデスタル内の温度が所定温度未満の場合に、前記輻射器が回転し始める程度の短時間の周期で前記モータの正転および逆転を繰り返すことで、前記モータを発熱させて前記無線機を昇温する、
   ことを特徴とするレーダアンテナの無線機昇温方法。
   

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