新しい落電位置の標定・予測システムの開発

雷雲内から進展を開始した雷放電路を探知できれば、雷撃前に雷撃地点を予測でき、地上設備の被害を最小限にくい止めることが可能である。さらに、探知を1地点の装置で実現できれば運用状便利である。この目的を達する装置には、高速で全空を走査可能なレーダーである位相走査型多素子給電アンテナ(フェーズドアレイアンテナが最適である。このレーダーではTV画像を見るように放電路の進展を知ることができる。本研究では、目的達成のための第1段階として、1次元のフェーズドアレイアンテナシステムを開発することを目的としている。このシステムを構築するにあたり、以下の問題点を解決する必要がある。(1)最適な受信周波数の選択。(2)安価な高速スイッチング回路の制作。(3)精度の良い位相器の制作。(1)については、周波数を高くすると分解能は高くなるが、電界強度は周波数の2乗分の1の割合で低下するため、雑音を受信する可能性が高い。そこで、夏季に高帯域のアンテナを用いて予備観測を行った。その結果、宇宙研究用に割り当てられた136MHzから138MHzの間が、波長約2mで前駆放電のステップ長より十分短くかつ電界強度も高く、最も最適であることを確認した。(2)については、一般的なダイオードをオンオフする事によって100ns以下でスイッチングできることを確認した。(3)は、所望の位相差に相当する同軸ケーブルを用いることで精度が良くしかも安価な位相器を作ることができた。制作したアンテナシステムの1つの方向のビームの電力半値幅は38°であるが、受信感度が-30dB/thetaで低下するので1つ隣のビーム出力との比較により10°以下の方向分解能があることを室内放電実験により確認した。11月より岐阜大学内において観測を継続しているが、落雷が発生していないためにデータは得られていないが、今後継続して観測を行いデータの蓄積を行う。

雷雲内から進展を開始した雷放電路を探知できれば、雷撃前に雷撃地点を予測でき、地上設備の被害を最小限にくい止めることが可能である。さらに、探知を1地点の装置で実現できれば運用状便利である。この目的を達する装置には、高速で全空を走査可能なレーダーである位相走査型多素子給電アンテナ(フェーズドアレイアンテナが最適である。このレーダーではTV画像を見るように放電路の進展を知ることができる。本研究では、目的達成のための第1段階として、1次元のフェーズドアレイアンテナシステムを開発することを目的としている。このシステムを構築するにあたり、以下の問題点を解決する必要がある。(1)最適な受信周波数の選択。(2)安価な高速スイッチング回路の制作。(3)精度の良い位相器の制作。(1)については、周波数を高くすると分解能は高くなるが、電界強度は周波数の2乗分の1の割合で低下するため、雑音を受信する可能性が高い。そこで、夏季に高帯域のアンテナを用いて予備観測を行った。その結果、宇宙研究用に割り当てられた136MHzから138MHzの間が、波長約2mで前駆放電のステップ長より十分短くかつ電界強度も高く、最も最適であることを確認した。(2)については、一般的なダイオードをオンオフする事によって100ns以下でスイッチングできることを確認した。(3)は、所望の位相差に相当する同軸ケーブルを用いることで精度が良くしかも安価な位相器を作ることができた。制作したアンテナシステムの1つの方向のビームの電力半値幅は38°であるが、受信感度が-30dB/thetaで低下するので1つ隣のビーム出力との比較により10°以下の方向分解能があることを室内放電実験により確認した。11月より岐阜大学内において観測を継続しているが、落雷が発生していないためにデータは得られていないが、今後継続して観測を行いデータの蓄積を行う。