KR20090040887A

KR20090040887A - 풍속 레이더

Info

Publication number: KR20090040887A
Application number: KR1020097000270A
Authority: KR
Inventors: 가츠유키 이마이; 다카오 나카가와
Original assignee: 에스이아이 하이브리드 가부시키가이샤
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2009-04-27
Anticipated expiration: 2026-08-04
Also published as: JP4935816B2; CN101467066A; JPWO2008015757A1; TW200809247A; KR101283257B1; WO2008015757A1; TWI387776B

Abstract

풍속 레이더(1)는 비유전률이 반경 방향으로 소정의 비율로 변화하도록 유전체를 이용하여 형성된 구형상의 송수신용의 전파 렌즈(2)와, 전파 렌즈(2)의 외주를 따라, 관측해야 할 복수의 방위 방향으로 전파 렌즈(2)를 통해 송수신되는 전파의 초점 위치에 설치되는 송수신용의 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W)를 구비하고 있다. 전파 렌즈(2)는 지지 부재(7)에 의해 지지되어 있다. 그리고, 전파 렌즈(2)가 놓여지는 지지 부재(7)의 표면(7a)이 전파 렌즈(2)의 형상에 맞춘 구면 형상을 갖는다.

Description

풍속 레이더{WIND SPEED RADAR}

본 발명은, 렌즈 안테나를 통해 신호를 송, 수신하고, 대기층에서의 풍향, 풍속 분포 등을 측정하는 풍속 레이더에 관한 것이다.

종래부터, 기상 관측이나 항공 관제 등의 목적으로, 여러 가지의 레이더 장치가 사용되고 있다. 이들 레이더 장치는, 안테나로부터 마이크로파 등의 고주파 전파를 대상물을 향해 조사하고, 상기 대상물로부터의 반사파를 수신함으로써, 대상물의 크기나 형상, 거리, 이동 방향, 이동 속도 등의 검지를 행하는 것이다. 예컨대, 기상 상태를 관측하기 위한 기상 레이더 장치의 경우에는, 비 등의 물방울에 대해 전파를 조사하여, 수신한 반사파의 해석을 행함으로써, 강수역의 크기나 강수량 등을 검지한다.

또한, 지표로부터의 방사·흡수의 영향을, 직접적으로 받는 대기층에 있어서의 대기 운동을 관측하는 것은, 지구 환경을 아는 데에 있어서 매우 중요하고, 그 일환으로서, 풍속 레이더를 사용한 고도마다의 풍향·풍속 분포의 관측이 행해지고 있다. 이 풍속 레이더에서는, 바람의 방향(즉, 풍향)을 측정하기 위해, 전파를 적어도 천정 방향 및 북, 동의 각 방위에 대해, 소정의 천정각(θ)을 이루는 방위각 방향의 3방향으로 방사하여 측정이 행해진다. 또한, 데이터의 신뢰성을 향상할 때 에는, 천정 방향 및 북, 남, 동, 서의 각 방위에 대해, 소정의 천정각(θ)을 이루는 방위각 방향의 5방향으로 전파를 방사하여 측정이 행해진다.

또한, 이러한 풍속 레이더의 주요 구성 부재인 안테나의 형식에 대해 살펴보면, 종래에는 파라볼라 안테나나 페이즈드 어레이(phased array) 방식의 안테나가 이용되고 있다. 여기에서, 각지의 풍속·풍향의 관측을 간이하게 행하기 위해서는, 풍속 레이더는 이동을 간단히 행할 수 있도록 장치 전체의 소형화, 구조의 간단화가 필요하다. 이 때문에, 회로, 부품, 케이블 등을 최대한 줄이고 저비용화해야 하지만, 데이터의 동시성을 확보하기 위해, 전파의 전환은 고속으로 행해야 한다. 또한, 강풍 시의 데이터의 안정성의 관점에서, 풍압을 받기 어려운 구조인 것이 바람직하고, 전파 방향의 천정각(θ)은 가변으로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 파라볼라 안테나를 풍속 레이더의 주요 구성 부재로서 이용하는 경우, 다음 2개의 형식이 채용된다. 즉, (a) 파라볼라 안테나 3개를 이용하는 형식과, (b) 파라볼라 안테나 1개를 기계적으로 움직이는 형식이다.

(a)의 형식은 천정, 북, 동의 각 방위에 대응하는 3개의 파라볼라 안테나를 설치하고, 각 파라볼라 안테나를 전환하여 관측을 하는 형식이다. 그러나, 1 m 이상의 직경을 갖는 안테나 3개가 나란히 설치되는 형식이기 때문에, 매우 부피가 커져, 큰 설치 면적이 필요하게 되고, 설치 장소의 제한을 받는다. 따라서, 장치의 소형화를 도모하기 어렵고, 비용적으로도 비싸지게 된다. 또한, 파라볼라 안테나는 풍압을 받기 쉬운 구조이기 때문에, 태풍 등의 강풍 시에는, 바람의 영향으로 안테나가 흔들려, 관측 데이터에 영향을 준다. 따라서, 데이터의 정확성, 안정성 이 부족하다. 또한, 파라볼라 안테나는 고정 설치되기 때문에, 전파 방향의 천정각(θ)을 용이하게 변경할 수 없다.

(b)의 형식인 경우, 회전 이동에 의해, 여러 가지의 관측 방향으로, 파라볼라 안테나의 개구면을 대응시킬 수 있기 때문에, 모든 방위에 대해, 1대의 파라볼라 안테나를 설치하면 좋다. 따라서, 전술한 (a)의 형식만큼 부피가 커지지 않는다. 그러나, 1 m 이상의 직경을 갖는 큰 안테나를 기울여, 원하는 방위로 움직여 고정하기 위해서는, 안테나에 대해, 매우 큰 안테나 지지 기구나 제어 기구가 필요해 진다. 따라서, 필연적으로 장치가 대형화된다. 또한, 기계 조작을 행함으로써, 안테나의 방향을 바꾸는 방식이기 때문에, 방위의 전환에 장시간을 필요로 한다. 따라서, 각 방위 사이에서의 관측 데이터의 동시성을 얻을 수 없고, 심한 기상 변화에는 대응할 수 없다. 또한, (a)의 형식의 경우와 마찬가지로, 태풍 등의 강풍 시에 데이터의 정확성, 안정성이 부족하다고 하는 문제가 있다.

페이즈드 어레이 방식의 안테나는, 소자 안테나의 급전 신호의 상대 위상을 바꿈으로써, 지향성, 즉 송수신되는 전파의 송수신 방향을 임의로 제어할 수 있는 안테나이다. 그리고, 다수의 소자 안테나를 평면형으로 배열하여 형성하고, 송수신되는 방향의 전파의 위상면을 가지런히 하는 방식이 채용된다. 따라서, 미리 소자 안테나의 위상을, 소자 안테나가 배치되는 위치에 기초하여 변화시키도록, 각 소자 안테나에 소정의 위상량을 부여하는 위상 이동기(phase shifter)가 접속된다.

이 페이즈드 어레이 방식의 안테나는, 안테나면이 평면이면서, 지면에 평행하기 때문에, 바람의 영향을 받기 어렵고, 강풍 시에도 안정적으로 데이터를 취득 할 수 있다. 또한, 각 소자 안테나의 위상을 제어하여 빔 방위를 전환하기 때문에, 고속 전환이 가능하다.

페이즈드 어레이 방식의 안테나를 풍속 레이더의 주요 부재로서 이용하는 경우, 풍속 레이더로서의 특성을 만족하기 위한 조건으로서, 예컨대 송수신되는 전파의 안테나 이득이 30 dBi 이상일 필요가 있다. 그러나, 이 조건을 만족시키기 위해서는, 100 이상의 소자 안테나를 나란히 설치할 필요가 있다. 또한, 각각의 소자 안테나에는, 빔 방위의 전환에 필요한 위상 이동기가 하나씩 접속되고, 이들 위상 이동기에는, 필요한 위상량을 위상 이동기로 변화시키기 위한 제어 회로나 제어선 등이 필요하다. 따라서, 풍속 레이더의 구조가 매우 복잡해진다. 또한, 안테나가 복수의 소자 안테나로 구성되어 있기 때문에, 송, 수신기도 복수개 필요하게 되어, 페이즈드 어레이 방식의 안테나는 비용이 매우 고가가 된다.

그래서, 전술한 풍속 레이더에 대해 요구되는 여러 가지의 조건을 만족시키도록, 렌즈 안테나를 사용한 풍속 레이더가 개시되어 있다. 보다 구체적으로는, 이 풍속 레이더는, 비유전률이 반경 방향으로 소정의 비율로 변화하도록 유전체 재료를 이용하여 형성된 구형상의 전파 렌즈와, 전파 렌즈를 통해 원하는 복수의 방위각 방향으로 송, 수신되는 전파의 초점 위치에 배치된 복수의 일차 방사기와, 상기 일차 방사기에 접속된 송, 수신기를 구비하고 있다. 이 전파 렌즈는, 소위 루네베르그(Luneberg) 렌즈로서, 예로부터 알려져 있는 전파 렌즈이고, 전파 렌즈의 직경보다도 약간 작은 직경을 갖는 환형의 지지판 상에 전파 렌즈가 놓여지고, 상기 지지판을 다리 부재에 의해 지지함으로써, 전파 렌즈가 지지되는 구성으로 되어 있다. 이러한 풍속 레이더에 따르면, 복수의 일차 방사기의 고속 전환에 의해, 데이터의 동시성을 확보할 수 있고, 풍압의 영향을 받기 어려우므로, 강풍 시의 데이터의 안정성을 확보할 수 있으며, 또한 장치 전체의 소형화, 구조의 간단화 및 저비용화를 도모할 수 있다고 기재되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).

여기서, 하기 특허 문헌 1에 기재한 풍속 레이더에 있어서는, 루네베르그 렌즈를 형성하는 유전체 재료로서 합성 수지의 발포체가 사용된다. 그러나, 예컨대 직경이 800 ㎜인 루네베르그 렌즈를 사용하는 경우, 상기 루네베르그 렌즈의 중량은 약 50 kg에도 달한다. 또한, 루네베르그 렌즈는, 합성 수지의 발포체에 의해 형성되어 있기 때문에, 강도가 약하고, 변형하기 쉽다. 따라서, 전술한 환형의 지지판 상에 루네베르그 렌즈를 놓아둠으로써 상기 루네베르그 렌즈를 지지하는 구성에서는, 루네베르그 렌즈가 자체의 중량에 의해 변형 또는 파손되는 경우가 있고, 루네베르그 렌즈를 적절하게 지지하는 것이 곤란하게 되는 경우가 있다고 하는 문제가 있었다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2005-61905호 공보

본 발명은, 전술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 비유전률이 반경 방향으로 소정의 비율로 변화하도록 유전체 재료를 이용하여 형성된 구형상의 전파 렌즈를 구비하는 풍속 레이더에 있어서, 전파 렌즈의 변형, 파손을 효과적으로 방지할 수 있는 풍속 레이더를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 가지 양태에서는, 구형상의 송수신용의 전파 렌즈와, 송수신용의 일차 방사기와, 전파 렌즈를 지지하는 지지 부재를 구비하고 있는 풍속 레이더가 제공된다. 송수신용의 전파 렌즈는, 비유전률이 반경 방향으로 소정의 비율로 변화하도록 유전체를 이용하여 형성되어 있다. 송수신용의 일차 방사기는 전파 렌즈의 외주를 따라, 관측해야 할 복수의 방위각 방향으로 전파 렌즈를 통해 송수신되는 전파의 초점 위치에 설치되어 있다. 전파 렌즈가 놓여지는 지지 부재의 표면은 전파 렌즈의 형상에 맞춘 구면 형상을 갖는다.

상기 구성에 따르면, 지지 부재의 표면에 있어서, 전파 렌즈의 하중을 균등하게 분산시킬 수 있게 된다. 따라서, 전파 렌즈로서, 비유전률이 반경 방향으로 소정의 비율로 변화하도록 유전체를 이용하여 형성된 구형상의 루네베르그 렌즈(예컨대, 직경이 800 ㎜, 중량이 50 kg)를 사용하는 경우라도, 루네베르그 렌즈의 변형 또는 파손을 효과적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 전파 렌즈를 구비하는 풍속 레이더에 있어서, 전파 렌즈를 적절하게 지지할 수 있게 된다.

상기한 풍속 레이더에 있어서, 지지 부재에는, 일차 방사기를 수납하기 위한 수납부가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 구성에 따르면, 지지 부재에 의해 전파 렌즈를 적절하게 지지한 상태로, 일차 방사기를 초점 위치에 용이하게 배치할 수 있다.

상기한 풍속 레이더에 있어서, 지지 부재는 섬유강화플라스틱재에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 구성에 따르면, 섬유강화플라스틱재는 내하중성이 우수하기 때문에, 지지 부재에 의해 전파 렌즈를 확실하게 지지할 수 있다. 또한, 지지 부재의 두께를 얇게 할 수 있으므로, 일차 방사기로부터 방사되거나 혹은 일차 방사기에 입사되는 전파가 지지 부재를 투과할 때의, 상기 전파의 투과 손실 및 위상 변화를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 섬유강화플라스틱재는 내열성이 우수하고, 온도 변화에 따른 치수 변화가 작기 때문에, 장기 사용에 따른 지지 부재의 변형이나 파손을 방지할 수 있다. 또한, 섬유강화플라스틱재는 가공성이 우수하기 때문에, 지지 부재의 표면을 전파 렌즈의 형상에 맞춘 구면 형상으로 가공하기가 쉬워져, 지지 부재의 제조가 용이해진다.

상기한 풍속 레이더에 있어서, 섬유강화플라스틱재의 섬유 강화재는 유리섬유, 폴리에틸렌섬유 및 폴리테트라플루오로에틸렌섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 상기 구성에 따르면, 지지 부재에 있어서의 전파의 투과 손실을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

또한, 상기한 풍속 레이더에 있어서, 지지 부재는 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌계 수지 및 불소계 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 구성에 따르면, 일차 방사기로부터 방사되거나 혹은 일차 방사기에 입사되는 전파가 지지 부재를 투과할 때의, 상기 전파의 투과 손실 및 위상 변화를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 이들 수지는 가공성이 우수하기 때문에, 지지 부재의 표면을 전파 렌즈의 형상에 맞춘 구면 형상으로 가공하기가 쉬워져, 지지 부재의 제조가 용이해진다.

상기한 풍속 레이더에 있어서, 지지 부재는 발포 배율이 40 이상인 수지 발포체에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 구성에 따르면, 공기의 유전률에 매우 가까운 유전률을 갖는 수지 발포체에 의해, 지지 부재를 형성할 수 있다. 따라서, 지지 부재에 있어서의 전파의 투과 손실을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 풍속 레이더의 전체 구성을 도시하는 부분 단면도이다.

도 2는 풍속 레이더의 전파 렌즈를 지지하는 지지 부재를 설명하기 위한 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 풍속 레이더에 의한 풍속, 풍향의 측정방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 풍속 레이더의 변형예를 도시하는 부분 단면도이다.

도 5는 도 4의 부분 확대도이다.

도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 풍속 레이더의 변형예를 도시하는 부분 단면도이다.

도 7은 본 발명의 실시형태에 따른 풍속 레이더의 변형예를 도시하는 부분 단면도이다.

도 8의 (a)∼(c)는 본 발명의 실시형태에 따른 풍속 레이더의 배열을 설명하기 위한 도면이다.

이하에, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 풍속 레이더의 전체 구성을 도시하는 부분 단면도이고, 도 2는 풍속 레이더의 전파 렌즈를 지지하는 지지 부재를 설명하기 위한 사시도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 풍속 레이더에 의한 풍속, 풍향의 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 이 풍속 레이더(1)는 송수신용의 전파 렌즈(2)와, 상기 전파 렌즈(2)의 외주를 따라 설치된 복수의 송수신용의 일차 방사기(3)[본 실시형태에 있어서는, 5개의 송수신용의 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W)]를 구비하고 있다. 또한, 부호 Z는 천정 방향을, 부호 N은 북쪽 방향을, 부호 S는 남쪽 방향을, 부호 E는 동쪽 방향을, 그리고및 부호 W는 서쪽 방향을 나타낸다.

이 전파 렌즈(2)는 구형상을 갖는 루네베르그 렌즈이고, 중심의 구핵(球核)(2₁)과 그것을 둘러싸는 복수의 직경이 다른 구각(球殼)(2₂, …, 2_n-1, 2_n)에 의해 구형상의 렌즈로서 형성되고, 비유전률이 반경 방향으로 소정의 비율로 변화하도록 유전체를 이용하여 형성된 것이다. 또한, 여기서 말하는 유전체는, 상유전성, 강유전성, 혹은 반강유전성을 나타내면서 전기 전도성을 갖지 않는 것을 말한다. 이 루네베르그 렌즈로 이루어지는 전파 렌즈(2)는, 각 구각부의 비유전률(εγ)이 거의 εγ= 2-(r/R)²의 식을 따르도록 형성되고, 중심부의 비유전률을 약 2로 설정하며, 상기 중심부로부터 외측을 향해 갈수록 유전률이 약 1이 되도록 변화시킨 것이다. 또한, 상기 식에 있어서, R은 구의 반경이고, r은 구의 중심으로부터의 거리이다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 전파 렌즈(2)의 직경이, 예컨대 800 ㎜, 600 ㎜, 450 ㎜인 것을 사용할 수 있다.

이 루네베르그 렌즈용의 유전체로서는, 예컨대 폴리에틸렌수지, 폴리프로필렌수지 등의 폴리올레핀계의 합성 수지의 발포체를 사용할 수 있다. 또한, 상기 합성 수지에 산화티탄, 티탄산염, 지르콘산염 등의 무기 고유전 필러를 부가하여, 그것을 발포시킨 것도 사용할 수 있다. 그리고, 이들 유전 발포체의 비유전률은 발포 배율을 상이하게 하여 비중을 제어함으로써 목표치로 조정되고, 이러한 조정에 의해, 고비중과 어느 정도 높은 비유전률을 얻을 수 있다.

또한, 이 비유전률의 조정을 발포 배율만을 바꾸어 행하면, 외주측에서는 중심측의 10배 이상의 배율이 필요해지기 때문에, 무기 고유전 필러의 첨가 비율을 중심측에서 증가시키고, 외주측에서 감소시키면 좋다. 또한, 상기 구핵의 층수 n은 임의수이지만, 본 실시형태에서의 풍속 레이더(1)에 있어서는, 예컨대 16∼18로 설정하여, 각 구핵에 따른 유전률의 변화를 섬세하고 치밀하며, 매끄럽게 변화하도록 설정한다.

또한, 유전 발포체의 제조 방법으로서는, 예컨대 원료(합성수지 단독이나, 합성수지와 무기 고유전 필러의 혼합물)에 대해, 가열에 의해 분해하여 질소가스 등의 기체를 발생하는 발포제를 첨가하고, 이것을 원하는 형상의 금형에 넣어 발포시키는 화학 발포법을 들 수 있다. 또한, 휘발성 발포제를 함침시킨 펠릿형 재료를 미리 예비 발포시키고, 얻어진 예비 발포 비드를 소망 형상의 금형에 충전한 후, 수증기 등으로 가열하여 재차 발포시키는 동시에, 인접 비드를 상호 융착시키는 비드 발포법을 들 수 있다.

일차 방사기(3)는 그 단면 형상이 거의 직사각형 형상이나 거의 원형 형상인 개구부를 갖는 전자(電磁) 혼 안테나나, 도파관에 유전체 로드를 장착한 유전체 로드 안테나 등이 사용된다. 또한, 일차 방사기(3)로서, 마이크로스트립 안테나, 슬롯 안테나, 다이폴(dipole) 등의 선형 안테나 및 루프 안테나 등을 사용할 수도 있다. 또한, 일차 방사기(3)로부터 송수신되는 전파의 전계의 방향성(편파)은 직선 편파(예컨대, 수직 편파나 수평 편파)나 원편파(예컨대, 우선 편파나 좌선 편파) 중 어느 것이라도 좋다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 일차 방사기(3)는 축부(4)에 지지된 지지 레일(5, 6) 상에 지지되는 구성으로 되어 있다.

또한, 일차 방사기(3)는, 도 1에 도시한 바와 같이 지상으로부터 상공까지의 관측 영역에 있어서, 관측해야 할 원하는 복수의 방위각 방향에 대응하는 전파 렌즈(2)의 초점 위치[즉, 관측해야 할 복수의 방위각 방향으로 전파 렌즈(2)를 통해 송수신되는 전파의 초점 위치]에 5개의 송수신용의 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W)를 설치한 것이다. 보다 구체적으로는, 지상으로부터 상공까지의 관측 영역에 있어서, 천정 방향 및 북, 남, 동, 서의 각 방위에 대해, 소정의 천정각(θ)을 이루는 방위각 방향으로 송수신되는 전파의 초점 위치에 대응하여, 5개의 송수신용의 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W)를 설치한 것이다. 또한, 이들 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W)는 도시하지 않은 동축 케이블에 의해, 후술하는 제어부(9)의 송신기(11) 및 수신기(12)에 접속되는 구성으로 되어 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 천정각(θ)은 10°∼15°의 범위 내에서, 적당한 각도로 설정된다. 도 1에 있어서, 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W) 각각 이 지지 레일(5, 6) 상에 있어서, 전술한 복수의 방위각 방향에 대응하는, 전파 렌즈(2)의 초점 위치에 고정 설치되어 있다. 또한, 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W) 각각을, 지지 레일(5, 6) 상을 이동 가능하게 설치하고, 소정의 방위각 위치에서 고정될 수 있도록 구성하며, 천정각(θ)을 전술한 범위 내에서 변화시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 전파 렌즈(2)는 지지 부재(7)에 의해 지지되는 구성으로 되어 있다. 보다 구체적으로는, 전파 렌즈(2)의 표면(2a)의 일부가, 지지 부재(7)의 표면(7a)에 놓여짐으로써, 전파 렌즈(2)가 지지 부재(7)에 의해 지지된다. 그리고, 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 전파 렌즈(2)가 놓여지는 지지 부재(7)의 표면(7a)이 전파 렌즈(2)의 형상(즉, 구형상)에 맞춘 구면 형상을 갖고 있다. 이러한 구성에 의해, 지지 부재(7)의 표면(7a)에 있어서, 전파 렌즈(2)의 하중을 균등하게 분산시킬 수 있게 되기 때문에, 전파 렌즈(2)로서, 합성 수지의 발포체에 의해 형성되고, 예컨대 직경이 800 ㎜, 중량이 50 kg인 루네베르그 렌즈를 사용하는 경우라도, 이 루네베르그 렌즈의 변형 또는 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 지지 부재(7)에는 일차 방사기(3) 등을 수납하기 위한 수납부(17)가 형성되어 있다. 이 수납부(17)로 인하여, 지지 부재(7)에 의해 전파 렌즈(2)를 적절하게 지지한 상태로, 일차 방사기(3)를 전파 렌즈(2)의 초점 위치에 용이하게 배치할 수 있다.

또한, 이와 같이, 일차 방사기(3) 등을 지지 부재(7)의 내부에 수납하는 구 성에 있어서는, 전파 렌즈(2)를 경유하여, 일차 방사기(3)로부터 전파를 방사하거나 혹은 일차 방사기(3)에 전파를 입사시킬 때에, 상기 전파가 지지 부재(7)를 투과하는 것이 된다. 따라서, 지지 부재(7)는 우수한 전파 투과성(즉, 투과 손실이 적고, 위상 변화가 작다고 하는 특성)을 가질 필요가 있다. 또한, 지지 부재(7)는 전파 렌즈(2)의 하중에 견딜 수 있는 강도(즉, 내하중성)를 가질 필요가 있다. 그래서, 본 실시형태에 있어서는, 우수한 전파 투과성 및 내하중성을 확보하기위해, 지지 부재(7)를 구성하는 재료로서, 섬유 강화재와 매트릭스 수지로 구성되는 섬유강화플라스틱(FRP)재가 적합하게 사용된다.

이 섬유강화플라스틱재는 내하중성이 우수하기 때문에, 섬유강화플라스틱재에 의해 형성된 지지 부재(7)를 사용함으로써, 전파 렌즈(2)를 확실하게 지지할 수 있게 된다. 또한, 섬유강화플라스틱재는 내하중성이 우수하기 때문에, 섬유강화플라스틱재에 의해 형성되는 지지 부재(7)의 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 전파 투과성이 우수한[즉, 비유전률이 낮고 유전 정접(正接)이 낮은] 섬유강화재나 매트릭스수지를 선택함으로써, 일차 방사기(3)로부터 방사되거나 혹은 일차 방사기(3)에 입사되는 전파가 지지 부재(7)를 투과할 때의, 상기 전파의 투과 손실 및 위상 변화를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 섬유강화플라스틱재는 내열성이 우수하고 온도 변화에 따른 치수 변화가 작기 때문에, 장기간 사용에 따른, 지지 부재(7)의 변형이나 파손을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 섬유강화플라스틱재는 가공성이 우수하기 때문에, 지지 부재(7)의 표면(7a)을 전파 렌즈(2)의 형상에 맞춘 구면 형상으로 가공하기가 쉬워져, 지지 부재(7)의 제조가 용이해진다.

섬유강화플라스틱재의 섬유강화재로서는, 예컨대 유리섬유, 아라미드섬유 및 나일론섬유, 폴리에틸렌섬유, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)섬유 등을 들 수 있고, 이들 섬유를 단독으로 혹은 조합하여 사용할 수 있다. 이 중, 섬유강화재로서, 유리섬유, 폴리에틸렌섬유 및 폴리테트라플루오로에틸렌섬유를 사용하면, 전파의 투과 손실을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있게 된다. 또한, 유리섬유 중 석영(SiO₂)의 순도가 높은(예컨대, 순도가 99％) 석영유리섬유나, 전술한 폴리테트라플루오로에틸렌섬유를 사용하면, 전파의 투과 손실을 최소한까지 억제할 수 있으므로, 특히 바람직하다.

또한, 섬유강화플라스틱재의 매트릭스수지로서는, 열경화성수지 및 열가소성수지를 이용할 수 있다. 열경화성수지로서는, 예컨대 불포화폴리에스테르수지, 페놀수지, 에폭시수지 및 비스말레이미드수지를 들 수 있다. 또한, 열가소성수지로서는, 예컨대 폴리아미드수지, 폴리이미드수지, 폴리아미드이미드수지, 폴리에테르이미드수지 및 폴리에테르술폰수지 등을 들 수 있다. 또한, 이들 수지를 단체 혹은 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 전파 투과성과 내하중성을 양립시킨다는 관점에서, 섬유강화플라스틱재에 의해 형성된 지지 부재(7)의 두께는 1 ㎜∼5 ㎜가 바람직하다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 지지 부재(7)를 형성하는 재료로서, 전술한 섬유강화플라스틱재 대신에 합성수지를 사용할 수 있다. 상기 수지로서는, 열경화성수지 및 열가소성수지를 이용할 수 있고, 전파의 투과 손실 및 위상 변화를 효과 적으로 억제한다는 관점에서, 폴리올레핀계 수지나, 폴리스티렌계 수지 및 불소계 수지를 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 이들 수지는 전술한 섬유강화플라스틱재와 같이 가공성이 우수하기 때문에, 지지 부재(7)의 표면(7a)을 전파 렌즈(2)의 형상에 맞춘 구면 형상으로 가공하기가 쉬워져 지지 부재(7)의 제조가 용이해진다. 폴리올레핀계 수지로서는, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌공중합체, 에틸렌-부텐공중합체 및 프로필렌-부텐공중합체 등을 들 수 있다. 또한, 폴리스티렌계 수지로서는, 예컨대 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴공중합체, 스티렌-부타디엔공중합체, 스티렌-메타크릴산공중합체, 스티렌-메타크릴산메틸공중합체 및 스티렌-아크릴산공중합체 등을 들 수 있다. 또한, 불소계 수지로서는, 폴리테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌공중합체(FEP) 등을 들 수 있다.

지지 부재(7)를 형성하는 재료로서, 고발포 배율을 갖는 수지 발포체를 사용할 수도 있다. 전파 투과성의 관점에서, 전파 렌즈(2)와 일차 방사기(3) 사이에는, 유전률이 1인 공기만이 존재하는 것이 바람직하다. 따라서, 전파 렌즈(2)와 일차 방사기(3) 사이에 존재하는 지지 부재(7)를 형성하는 재료의 유전률을 공기의 유전률에 매우 가까운 유전률까지 저하시키기 위해서는, 고발포 배율을 갖는 발포체를 사용하여 지지 부재(7)를 형성해야 한다. 본 실시형태에 있어서는, 발포 배율이 40 이상인 수지 발포체를 사용함으로써, 공기의 유전률에 매우 가까운 유전률을 갖는 발포체에 의해 지지 부재(7)를 형성할 수 있다. 따라서, 전술한 섬유강화플라스틱재로서, 유리섬유, 폴리에틸렌섬유 및 폴리테트라플루오로에틸렌섬유를 사 용하는 경우와 마찬가지로, 전파가 지지 부재(7)를 투과할 때의, 상기 전파의 투과 손실 및 위상 변화를 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 이러한 고발포 배율을 갖는 수지 발포체를 형성하는 수지로서는, 예컨대 전술한 폴리올레핀계 수지나, 폴리스티렌계 수지 및 불소계 수지를 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 전파 투과성을 향상시킨다는 관점에서, 고발포 배율을 갖는 발포체에 의해 형성된 지지 부재(7)의 두께는 10 ㎜∼100 ㎜가 바람직하다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 풍속 레이더(1)는 전파 렌즈(2), 일차 방사기(3), 지지 부재(7) 등을 비바람이나 적설로부터 보호하기 위한 레이돔(8)을 구비하고 있고, 전파 렌즈(2), 일차 방사기(3), 지지 부재(7) 등은, 레이돔(8)의 내부에 수납되어 있다. 또한, 레이돔(8)은 우수한 전파 투과성을 가질 필요가 있기 때문에, 본 실시형태에서는, 우수한 전파 투과성을 확보하기 위해, 레이돔(8)을 구성하는 재료로서, 예컨대 전술한 섬유강화플라스틱(FRP)재가 적합하게 사용된다. 또한, 본 실시형태의 풍속 레이더(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이 상기 레이돔(8)의 아래쪽에는, 후술하는 송신기(11), 수신기(12) 등을 수납한 제어부(9)를 구비하고 있다.

다음으로, 풍속 레이더(1)에 의한 풍속, 풍향의 측정 방법을 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 풍속 레이더(1)의 제어부(9)는 고주파 신호를 생성하는 발진기(10)와, 상기 발진기(10)에 접속되어, 발진기(10)에 의해 생성된 고주파 신호를 증폭하는 송신기(11)와, 반사 또는 후방 산란되어 되돌아온 미약한 고주파 전파의 신호를 증폭하는 수신기(12)를 구비하고 있다. 또한, 제어 부(9)는 송신기(11), 수신기(12) 및 일차 방사기(3)에 접속되어, 송수신되는 신호의 전환을 행하는 전환기(13)를 구비하고 있고, 일차 방사기(3)[즉, 복수의 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W) 각각]는 전환기(13)를 통해 송신기(11), 수신기(12)에 접속되는 구성으로 되어 있다. 또한, 제어부(9)는 수신기(12)에 접속되어, 상기 수신기(12)에 의해 수신된 신호를 검출하는 신호 검출기(14)와, 신호 검출기(14)에 접속되어, 상기 신호 검출기(14)에 의해 검출된 신호를 처리하고, 대기층(T)의 풍속, 풍향의 정보를 연산하는 신호 처리기(15)를 구비하고 있다.

또한, 제어부(9)는 제어 수단으로서의 컴퓨터(16)를 구비하고 있고, 레이더 장치 제어 프로그램을 기동함으로써, 발진기(10), 송신기(11), 수신기(12), 전환기(13), 신호 검출기(14) 및 신호 처리기(15)의 제어를 행한다.

이상의 구성 하에, 풍속, 풍향의 관측을 행할 때에는, 우선 발진기(10)에 의해 소정의 고주파 신호가 생성되어, 상기 고주파 신호가 송신기(11)에 송출된다. 계속해서, 고주파 신호가 송신기(11)에 의해 증폭되어, 복수의 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W) 각각에 송출된다. 그리고, 증폭된 고주파 신호가 고주파 전파(20)로서, 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W)의 각각으로부터 전파 렌즈(2)를 경유하여, 공간에 있어서, 전술한 관측해야 할 원하는 복수의 방위각 방향을 향해 방사된다. 계속해서, 상공의 대기층(T)에서 반사되어 각 방위각 방향에서 되돌아오는 미약한 고주파 전파(21)를, 전파 렌즈(2)로 초점 위치에 모아, 전파 렌즈(2)를 경유하여, 복수의 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W) 각각으로 수신한다.

이때, 본 실시형태에 있어서는, 전술한 바와 같이, 관측해야 할 복수의 방위 각 방향, 예컨대 천정 및 동서남북과 천정각(θ)을 이루는 방위각 방향으로 전파 렌즈(2)를 통해 송수신되는 전파의 초점 위치에 대응하여, 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W)가 설치되어 있다. 따라서, 각각의 초점 위치에 설치된 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W)로부터 전파를 송신하면, 각 초점 위치의 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W)로, 즉시 반사된 전파가 되돌아가, 소정의 방위각 방향의 전파 신호를 얻을 수 있다. 따라서, 복수의 방위각 방향으로 동시에 전파를 송수신할 수 있게 되기 때문에, 수집되는 데이터의 동시성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 데이터 수집 시간의 단축화를 도모할 수 있다.

그리고, 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W) 각각으로 수신한 전파의 신호가, 전환기(13)에 의해 전환된 수신기(12)에 송출된다. 계속해서, 수신기(12)에 있어서, 고주파 신호가 증폭되고, 신호 검출기(14)를 경유하여 신호 처리기(15)에 송출되며, 상기 신호 처리기(15)에 의해, 신호 검출기(14)에 의해 검출된 신호를 처리하여, 대기층(T)의 풍속, 풍향의 정보를 얻을 수 있는 구성으로 되어 있다.

또한, 송신기(11) 및 수신기(12)는 복수의 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W)의 각각에 대응하게 복수개[즉, 5개의 송신기(11)와, 5개의 수신기(12)]를 설치하는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 송신기(11) 및 수신기(12)를, 복수의 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W)에 대해 한 세트만[즉, 1개의 송신기(11)와 1개의 수신기(12)] 설치하고, 전환기(13)를 제어함으로써, 복수의 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W) 중에서 전파를 방사하는(또는, 전파가 입사되는) 일차 방사기를 선택하는 구성으로 하여도 좋다.

또한, 본 실시형태에서의 풍속 레이더(1)에 있어서는, 풍속 레이더(1)로부터 방사된 전파의 일부가 대기의 난류에 의해 산란되고, 기류의 속도에 의한 도플러 효과로 주파수 시프트가 생기며, 이것을 관측함으로써, 대기층(T)의 풍속, 풍향의 정보를 관측한다.

즉, 예컨대 도 3에 도시한 바와 같이 남방향(S)에 대하여 소정의 천정각(θ)을 이루는 방위각 방향을 향해, 일차 방사기(3S)로부터 전파 렌즈(2)를 경유하여 펄스형의 전파가 방사되면, 이 전파는 상공에서 대기의 흐트러짐(난류)에 따른 굴절율의 요등에 의해 조금이지만 산란되고, 고도에 대응하는 시간 지연을 수반하여 전파 렌즈(2)로 되돌아온다. 따라서, 산란파 강도를 시간의 함수로서 측정함으로써, 고도별로 풍속, 풍향의 데이터를 얻을 수 있고, 이러한 측정은 수신기(12)로 수신한 전파의 신호를 전술한 제어부(9)에서 연산함으로써 얻어진다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 이 측정을 행할 때에, 전술한 바와 같이 구형상의 루네베르그 렌즈를 전파 렌즈(2)로서 사용한다. 따라서, 전파의 감쇠율이 작고, 미약한 전파만으로도 충분히 검출할 수 있다. 또한, 강도가 높으면서 풍압도 받기 어려운 전파 렌즈(2)를 제공할 수 있게 된다. 따라서, 태풍의 내습 등, 강풍에 노출되는 지역에 설치되는 경우에도, 내풍성이 우수한 풍속 레이더(1)를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 풍속 레이더(1)에서는, 전술한 페이즈드 어레이 방식의 안테나와는 달리 일차 방사기(3)에 위상 이동기를 접속할 필요가 없고, 또한 다수의 소자 안테나를 필요로 하지 않는다. 따라서, 장치의 소형 경량화 및 구조의 간 소화를 도모할 수 있고, 또한 회로, 부품, 케이블 등을 최대한 감소시킬 수 있기 때문에, 저비용화를 도모할 수 있게 된다.

다음으로, 전술한 제어부(9)에 있어서의 연산에 대해, 도 3을 참조하여 설명한다. 상공의 대기층(T)에서의 난류는 대기의 흐트러짐(즉, 바람)(K)을 타고 이동하기 때문에, 산란된 전파는 도플러 효과에 의해, 도 3에 도시하는 산란점(A)에서의 풍속(V)에 비례한 주파수 변위(즉, 도플러 시프트)(Δf)를 받는다. 그리고, 이 도플러 시프트(Δf)와 시선 방향 풍속(풍속의 전파 방사 방향 성분)(Vr) 사이에는, 방사전파의 주파수를 f, 광속을 c라고 하면, 다음(식 1)이 성립한다.

[수학식 1]

또한, 상기 (식 1)에 있어서, 시선 방향 풍속(Vr)은 광속(c)에 비하면 무시할 수 있을 정도로 작기 때문에, 상기 (식 1)을 전개하여, 2차의 항 이하를 무시하면, 다음(식 2)을 얻는다.

[수학식 2]

그리고, 일차 방사기(3)로부터 방사되는 전파의 방위를 천정 방향(Z)을 향하게 한 경우, (식 2)에 의해 풍속(V)의 수직 성분(Vz)을 구할 수 있다. 다음으로, 전파의 방위를, 천정 방향(Z)에 대해 각도 ±θ만큼 경사진 방향으로 변경하여, 이 들 시선 방향의 풍속(Vr)(θ)을 측정함으로써, 풍속(V)의 수평 성분(Vh)을 다음(식 3)에 의해 구한다. 또한, 이 경우, 전파의 측정 범위 내에서 바람(K)은 균일하다고 가정한다.

[수학식 3]

또한, 상기 (식 3)에 있어서, θ와 -θ는 예컨대, 동쪽과 서쪽(또는 북과 남)에 대응하고 있다. 이상에 의해, 각 고도에 있어서의 풍속 및 풍향의 고도 분포를 얻을 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태의 풍속 레이더(1)는, 지표로부터의 전파에 의해 대기층에서의 풍향, 풍속 분포 등을 렌즈 안테나를 이용하여 간이하고 정확하게 측정할 수 있는 것으로, 대기 운동의 관측에 널리 이용할 수 있다.

이상으로 설명한 본 실시형태에 따르면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 본 실시형태의 풍속 레이더(1)는, 비유전률이 반경 방향으로 소정의 비율로 변화하도록 유전체를 이용하여 형성된 구형상의 전파 렌즈(2)와, 상기 전파 렌즈(2)를 지지하는 지지 부재(7)를 구비하고 있다. 그리고, 전파 렌즈(2)가 놓여지는 지지 부재(7)의 표면(7a)이 전파 렌즈(2)의 형상에 맞춘 구면 형상을 갖고 있다. 따라서, 지지 부재(7)의 표면(7a)에 있어서, 전파 렌즈(2)의 하중을 균등하게 분산시킬 수 있게 되기 때문에, 중량이 큰 루네베르그 렌즈를 사용하는 경우라도, 상기 루네베르그 렌즈의 변형 또는 파손을 효과적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 전파 렌즈(2)를 구비하는 풍속 레이더(1)에 있어서, 전파 렌즈(2)를 적절하게 지지 할 수 있게 된다.

(2) 본 실시형태에 있어서는, 일차 방사기(3)를 수납하기 위한 수납부(17)가 지지 부재(7)에 형성되어 있다. 따라서, 지지 부재(7)에 의해 전파 렌즈(2)를 적절하게 지지한 상태로, 일차 방사기(3)를 전파 렌즈(2)의 초점 위치에 용이하게 배치할 수 있다.

(3) 본 실시형태에 있어서는, 내하중성이 우수한 섬유강화플라스틱재에 의해 지지 부재(7)를 형성하는 구성으로 하고 있다. 따라서, 지지 부재(7)에 의해 전파 렌즈(2)를 확실하게 지지할 수 있게 된다. 또한, 지지 부재(7)의 두께를 얇게 할 수 있으므로, 일차 방사기(3)로부터 방사되거나 혹은 일차 방사기(3)에 입사되는 전파가 지지 부재(7)를 투과할 때의, 상기 전파의 투과 손실 및 위상 변화를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 섬유강화플라스틱재는 내열성이 우수하고, 온도 변화에 따른 치수 변화가 작기 때문에, 지지 부재(7)의 변형이나 파손을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 섬유강화플라스틱재는 가공성이 우수하기 때문에, 지지 부재(7)의 제조가 용이해진다.

(4) 본 실시형태에 있어서는, 지지 부재(7)를 형성하는 섬유강화플라스틱재의 섬유강화재로서, 유리섬유, 폴리에틸렌섬유 및 PTFE 섬유를 사용하는 구성으로 하고 있다. 따라서, 지지 부재(7)에 있어서의 전파의 투과 손실을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

(5) 본 실시형태에 있어서는, 지지 부재(7)를 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌계 수지 및 불소계 수지에 의해 형성하는 구성으로 하고 있다. 따라서, 일차 방 사기(3)로부터 방사되거나 혹은 일차 방사기(3)에 입사되는 전파가 지지 부재(7)를 투과할 때의 상기 전파의 투과 손실 및 위상 변화를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 이들 수지는 가공성이 우수하기 때문에, 지지 부재(7)의 제조가 용이해진다.

(6) 본 실시형태에 있어서는, 지지 부재를 발포 배율이 40 이상인 수지 발포체에 의해 형성하는 구성으로 하고 있다. 따라서, 지지 부재(7)에서의 전파의 투과 손실을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

또한, 상기 실시형태는 이하와 같이 변경하여도 좋다.

상기 실시형태에 있어서는, 복수의 방위각 방향으로 송수신되는 전파의 초점 위치에 대응하여, 복수의 일차 방사기(3Z, 3N, 3S, 3E 및 3W)를 설치하는 구성으로 했지만, 복수의 방위각 방향으로 송수신되는 전파의 초점 위치에 대응하도록, 1개의 일차 방사기(3)를 이동 가능하게 설치하는 구성으로 하여도 좋다. 보다 구체적으로는, 도 4, 도 5에 도시한 바와 같이, 풍속 레이더(50)에 있어서, 지지 레일(5, 6)을 서로 직교하게 설치하고, 예컨대 지지 레일(5)을 남북 방향으로, 지지 레일(6)을 동서 방향을 향해 설치한다. 그리고, 1개의 일차 방사기(3)를 지지 레일(5, 6) 상을, 도면 중의 화살표의 방향으로 이동 가능하게 설치하고, 천정 방향 및 북, 남, 동, 서의 각 방위에 대해 소정의 천정각(θ)을 이루는 방위각 방향으로 송수신되는 전파의 초점 위치에 정지시켜, 각 정지 위치에서 풍속, 풍향의 데이터를 측정한다. 또한, 풍속, 풍향의 데이터의 측정 방법은, 전술한 실시형태와 동일하다. 이러한 구성에 따르면, 1개의 일차 방사기(3)에 의해 풍속, 풍향의 데이터를 측정할 수 있으므로 비용 상승을 억제할 수 있다.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 풍속 레이더(51)에 있어서, 일차 방사기(3)를 지지하는 지지 레일(30)을 한방위 방향으로만 연장 설치하고, 지지 레일(30)이 지지되는 축부(4)를 회전 가능하게 설치하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 천정 방향(Z)으로 송수신되는 전파의 초점 위치에, 일차 방사기(3Z)를 고정 설치하고 1개의 일차 방사기(3)를 지지 레일(30) 상을 이동 가능하게 설치한다. 그리고, 상기 일차 방사기(3)를 북, 남, 동, 서의 각 방위에 대해 소정의 천정각(θ)을 이루는 방위각 방향으로 송수신되는 전파의 초점 위치에 정지시켜, 각 정지 위치에서 풍속, 풍향의 데이터를 측정한다.

또한, 도 7에 도시하는 풍속 레이더(52)와 같이, 도 6에 도시한 풍속 레이더(51)에 있어서, 천정 방향(Z)으로 송수신되는 전파의 초점 위치에 설치된 일차 방사기(3Z)를 생략하고, 1개의 일차 방사기(3)만을 지지 레일(30) 상을 이동 가능하게 설치하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 상기 일차 방사기(3)를, 천정 방향 및 북, 남, 동, 서의 각 방위에 대해 소정의 천정각(θ)을 이루는 방위각 방향으로 송수신되는 전파의 초점 위치에 정지시켜, 각 정지 위치에서 풍속, 풍향의 데이터를 측정한다.

또한, 지지 부재(7)를 형성하는 재료는 전술한 전파 투과성, 내하중성 및 가공성을 갖는 것이면, 다른 재료를 사용할 수 있다. 예컨대, 세라믹 재료나, 목재 등을 지지 부재(7)를 형성하는 재료로서 사용할 수 있다.

또한, 풍속 레이더(1) 복수개가 나란히 사용될 수 있다. 보다 구체적으로는, 예컨대 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 4개의 풍속 레이더(1)를 배열할 수 있 고, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 7개의 풍속 레이더를 배열할 수 있다. 또한, 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이, 13개의 풍속 레이더(1)를 배열할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 전파 렌즈(2)의 물리적인 면적을 크게 할 수 있기 때문에, 안테나 이득과 송신 전력을 향상시킬 수 있게 된다. 그 결과, 레이더의 성능(예컨대, 관측 고도)을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 이 경우, 도 3에서 설명한 바와 같이 발진기(10), 신호 검출기(14) 및 신호 처리기(15) 등은 복수의 풍속 레이더(1) 각각에 대해 설치하여도 좋고, 또한 복수의 풍속 레이더(1)의 전체에 대해, 발진기(10), 신호 검출기(14) 및 신호 처리기(15) 등을 1개만 설치하는 구성으로 하여도 좋다.

본 발명의 활용예로서는, 렌즈 안테나를 통해 신호를 송, 수신하고, 대기층에서의 풍향, 풍속 분포 등을 측정하는 풍속 레이더를 들 수 있다.

Claims

비유전률이 반경 방향으로 소정의 비율로 변화하도록 유전체를 이용하여 형성된 구형상의 송수신용의 전파 렌즈와,

상기 전파 렌즈의 외주를 따라, 관측해야 할 복수의 방위각 방향으로 상기 전파 렌즈를 통해 송수신되는 전파의 초점 위치에 설치되는 송수신용의 일차 방사기와,

상기 전파 렌즈를 지지하는 지지 부재

를 구비하고, 상기 전파 렌즈가 놓여지는 상기 지지 부재의 표면이, 상기 전파 렌즈의 형상에 맞춘 구면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 풍속 레이더.
제1항에 있어서, 상기 지지 부재에는, 상기 일차 방사기를 수납하기 위한 수납부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 풍속 레이더.
제2항에 있어서, 상기 지지 부재는 섬유강화플라스틱재에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 풍속 레이더.
제3항에 있어서, 상기 섬유강화플라스틱재의 섬유강화재는 유리섬유, 폴리에틸렌섬유 및 폴리테트라플루오로에틸렌섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 풍속 레이더.
제2항에 있어서, 상기 지지 부재는 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌계 수지 및 불소계 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 풍속 레이더.
제5항에 있어서, 상기 지지 부재는 발포 배율이 40 이상인 수지 발포체에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 풍속 레이더.