ブロードバンドと従来のパルスレーダーをくらべるとどう違っていてどうすぐれているんでしょうか
実際 本当にすごい性能なんでしょうか?

ここ数年レーダーと魚群探知機の送受信回路のブロードバンド化が進んでるようですけれどブロードバンド化のどこがいいんですか?。
そもそもブロードバンドとはなんでしょうか?

こんな質問を頂いたのでこの際ブロードバンドについて詳しくご説明させていただきます。わかりにくいこともありますが何とかわかりやすく解説できるように順次コンテンツは改良していきますのでよろしくお願いいたします。

そもそもブロードバンドとはLOWRANCEでは
ブロードバンド=広い帯域で周波数変調する連続波
と定義されています

もともと、ブロードバンドは軍事用に開発された波動探査測距分析技術で、レーダー ソナーの技術として軍と研究機関に使用されてきた技術です。
LOWRANCEと同じNAVICOグループのSIMRAD社がこの分野のリーディングカンパニーですが、SIMRAD計量魚探で調査用に使われてきた技術を集積回路化してLOWRANCEの魚探 レーダーシステムに導入しました。
 従来の魚群探知機やレーダーは周波数固定 断続波を使用していることからこのブロードバンド(周波数変調 連続波)の採用した機器は大きく性能が変わります。

このブロードバンド(周波数変調 連続波)の素晴らしさは、レーダーに応用するとこれまでの従来型固定周波数断続波のレーダーの欠点を克服するだけでなくおおきな利点を生むことです。

【従来のレーダーの欠点】
従来のレーダーはパルスレーダーと言って周波数固定 断続波です
周波数固定 断続波をブロードバンドに対してナローバンドと表現することもありますが 周波数固定 断続波のために以下のような問題点がありました

分解能を上げると探知距離が下がる
探知距離を上げると分解能が下がる
大きな出力を出す回路 マグネトロンがいる
マグネトロンを使用していると電源を入れて使えるまでに時間がかかる
マグネトロンを使用していると放射線被ばくの可能性がある
100m以上ターゲットから離れなければ探知できない
近接する2つのターゲットが一つに見えてしまう

という欠点がありました。

【レーダーの原理】
アンテナから電波をある方向に向け収束させて極短時間だけ発射する。その方向に物体があると電波が反射しアンテナに戻ってくる。電波をアンテナから発射した瞬間から、反射した電波を再びアンテナで受信した時間を計測すると物体までの距離を知ることができる。またこの時のアンテナの向いている方向からその物体の方向を知ることができます。

【従来のレーダーの限界】

分解能の限界
従来のレーダーが使う周波数固定 断続波では
送信波をどれだけの間発射するのかという
パルス幅(パルスの発信継続時間x電波速度)によって分解能が左右されています。
パルス幅=パルスの発信継続時間x電波速度
レンジ分解能=パルス幅/ 2

レンジ分解能=(パルス発射継続時間x電波速度)/ 2

例:従来のレーダーにおいて、
パルスの発信継続時間を1億分の1秒(100MHZ)とした場合
電波速度30万キロメートル/秒

パルス幅=3.0m
300÷2=150cm
では150cmの距離分解能が得られます

つまり150cmより小さいものは形がわからないといえます

下図にあるように2つのターゲットが150cm以内に近接する場合は1つのターゲットとして映ってしまいます。

探査距離の限界

理論上パルス幅(電波パルスの発信継続時間)を短くすればするほど分解能は高まります。周波数固定 断続波方式では
分解能を上げるとエネルギーが下がり探査距離が下がるという問題が起きます

なぜなら

探査距離はエネルギーに比例します
エネルギー=発射継続時間x出力

上記式にあるように電波パルスの発信継続時間を短くすればするほど探査距離が短かくなります。そこで従来の方式ではエネルギーを稼ぐために瞬間的にピークパワーを大きくする発射回路が必要した。しかし、ピークパワーを大きくすると放射能もつよくなり人体に有害になります。スタートアップにも時間がかかります。

そこで登場したのがブロードバンドレーダーです
LOWRANCE Broadband 3G™ Radar

LOWRANCE 
Broadband 3G™ Radar 
ブロードバンドレーダー

税抜240,000円

LOWRANCE Broadband 3G™ Radar
(ブロードバンド 周波数変調連続波)レーダーは、周波数固定断続波方式の制限を克服するために開発された技術です

【(ブロードバンド 周波数変調連続波)方式のメリット】
分解能を上げても探知距離が下がらない
探知距離を上げても分解能が下がらない
瞬間出力が下がるので放射線被ばくの可能性がない
3m以上ターゲットから離れれば探知できる
近接するターゲットを分離できる

大きな出力を出す回路がいらないので半導体化できる
電源を入れて使えるまでに短時間で済む

集積回路化によって、消費電力の低下 発熱量が低下 防水化 ができる

【ブロードバンド 周波数変調連続波レーダの原理
従来のレーダーのように周波数固定断続波を使用するのではなく、周波数変調された連続波(ブロードバンド 周波数変調連続波)を使用して測距を行う方式は一般にはFMCWレーダとも呼ばれていて送信ピーク電力を低く抑えることができるため、送信機の完全半導体化が容易です。

ブロードバンドレーダーでは周波数変調連続波を発射しています。

連続発射では、ON/OFFのタイミングがわからないのでは?
つまり電波がいつ反射してきたかわからないのでは??
こんな疑問もわいてきますが

ブロードバンド(FM-CW方式)レーダー発振回路はON/OFの代わりに発振周波数を可変して周波数の変化の始まりと変化の終わり時間で発射信号の発信時間を管理しています。

ブロードバンド(FM-CW方式)周波数変調連続波方式
におけるΔt(発信継続時間)
=周波数の変化の始まりと変化の終わり時間(周波数可変周期)

周波数固定断続波方式におけるΔt(発信継続時間)
=電波の発信継続時間

FM-CW方式の送信波について時間軸での周波数変化は以下のようになりますます

【ブロードバンドレーダーとパルスレーダーの違い】
ブロードバンド(FM-CW方式)周波数変調連続波方式
は従来のレーダー 周波数固定断続波パルスレーダーと比べると大きく2点が理論上違います

■発射周波数
従来型パルスレーダー   周波数固定
ブロードバンドレーダー  周波数可変

発振周波数を変えることで発信時間を管理
発振周波数変化ステップを細分化することで
分解能あげることができます
■発射波形
従来型パルスレーダー   断続波
ブロードバンドレーダー  連続波

探査距離はエネルギーに比例します
エネルギー=発射時間x出力
連続発射すると、発射時間が増えるので出力を絞っても探査距離も稼げます

このようにブロードバンドレーダーは周波数可変 連続波発射方式によって

周波数可変により5-10倍の解像度を獲得
連続波はピークパワーを抑えても発射エネルギーを10-1000倍にしました
周波数可変連続波方式の能力
解像度は1.5cm
3m先から探知
最大25海里(46km)の探知距離

レーダーを4mのマストに設置の条件で以下のようなものも探知できます

小型帆船          0.7-2nm
小型手漕ぎボート反射板なし  0.25-0.7nm
カヤック          300-800ft
水どり           160-500ft  

Lowrance Broadband 3G Radar 
高性能ブロードバンドレーダー

販売価格
240,000円(税抜)

■関連書類
インストールガイド
ブロードバンドレーダー取り付けテンプレート
適合宣言 – RTTE
ブロードバンド3Gパンフレット

■商品ページ

ブロードバンドレーダーが従来のパルスレーダーより優れる点



●ウォームアップが必要ない – インスタントオン

従来のレーダは、高電力マイクロ波エネルギーを生成するためにマグネトロンを使用していました。マグネトロンは、使用する前に試運転が必要でレーダ起動に数分必要でした。効果的に機能させるためにウォームアップの必要がありました。
このブロードバンド3Gレーダーは低消費電力FMCWレーダであり瞬時に起動できるようにするためにソリッドステート化(半導体素子の電気回路化=集積回路化)されています。
●低電力
従来のレーダーでは、時間の短い発射周期で高出力の固定周波数 断続波を使用していました。このブロードバンド3Gレーダーは、低電力周波数変調連続波を発信する集積回路を使用しています。その結果約電力を30%削減し、集積回路化によってスタンバイモードでは非常に少ない消費電力になりました

●低排出電磁波
レーダーは、放射線を放出することはあまり知られていませんが、電磁波メーターを振り切るほどの被爆量が検出されることもありました。従来のレーダーは、スキャナから1~3メートルを立ち入り禁止距離としています。ブロードバンド3Gレーダーの放射線を放出は携帯電話レベルでしかありません。ブロードバンド3Gレーダーは出力をこれまでの10万分の1に抑えた微弱電力レーダーです。

●高い解像度
周波数可変連続波は、従来のレーダーでは不可能であった非常に近い距離からの反射エコーを受信することができ、デッドゾーンが極小化されています。実際、れまでのレーダーでは100m以上ターゲットと離れないと探知できませんでしたがこのブロードバンドレーダーは3m先から探知できます。水先案内では常に大きい船の数メートル以内をサーチする必要がありますが、水先案内人にとってはこのデッドゾーンほとんどないブロードバンドレーダーは必須のアイテムになっています。

●総括
ブロードバンドレーダーは、携帯電話の約50分の1、出力0.026ワットでも最大25海里(46km)まで到達し、
至近距離の不感地帯が無いので、海鳥、流木、漁具などを鮮明に捕えることができます。
今までのレーダーではレーダー本体から100mは感知できないことから、落水者を見失うこともありましたがブロードバンドレーダーはレーダー本体より、約3mの至近距離をも感知するため、落水者を探査できるので人命救助にも役に立っています。

●そのほかの特徴
緊急時には単三乾電池で動作可能な低消費電力
マグネトロンの定期交換不要
予熱不要の送信回路

【正式国内認可について】
正式国内認可については延期となっております。
第2級海上特殊無線技師25Wを取得することで
正式国内認可まで間使用が可能です。
【第2級海上特殊無線技士とは】
第2級海上特殊無線技士は国家試験の中では難易度は非常に優しい試験です。合格率も84.5%と非常に高く受かりやすい試験です。最近の出題傾向も昔と相も変わらず過去問オンリーですので、過去問で対策すればほぼ合格できます。(yahoo知恵袋より参照)

■3m先から探知できる近接性能
ブロードバンド 周波数変調連続波方式によって
解像度が向上し、探知可能最低距離が100mから3mに向上しました。

近接する物体を1つ1つ分離表示する分解能は一目瞭然で向上しています。
夜間や霧の中のランチングも可能になりました。

左 従来型パルスレーダー4kw      右 ブロードバンドレーダー

■海面近くの小さな岩までも探知する高解像度

左はブロードバンド3Gレーダーですが右の従来のパルスレーダーよりも小さな反応を拾えています。海面近くの小さな岩までも探知してることが地図と重ね合わせるとよくわかります。

 ブロードバンド3Gレーダー        従来のパルスレーダー

■5m先の柱でも探知する近接探知能力
実際に港の中で使用してみました
1/32nm=58m がレーダーの探査半径です
画面中心が自船です
中心の上方と下方の反応が係留用の柱です 

↧レーダー画面の中心は自分の船
船の前方5m先の柱が映っています

上記レーダー画面の中心は自分の船
船の後方5m先の柱が映っています

■カヤックのような小さな物体も探知
ブロードバンド3Gレーダーは高解像度 低ノイズなので細かい小さな海面付近の浮遊物も感知します。
 海鳥、流木、漁具などを鮮明に捕えることができますので、夜間 霧中での作業、鳥山の発見に大きな成果を出しています

■干渉ノイズを撃退
近接する船のレーダで同じ周波数を使われると従来の周波数固定レーダは干渉ノイズが入っていましたが、ブロードバンド3Gレーダーは周波数可変を自動で行い干渉ノイズを自動で消去します。

■雨雲を12nm(約22km)から探知
解像度の向上は気象状況の把握に役立ちます
実際に大雨を12nm(約22km)から探知しました
大雨で広い前線  8-15 nm
大雨100 mm/hr 7-13 nm
豪雨 25 mm/hr 2.5-5.5 nm
小雨       1.3-2.6 nm

■地図との重ね合わせ表示で 安全に航海できます
港内の航行は防波堤や浮標をよけて航行する必要がありますが、C-MAPとの重ね合わせ表示でその理解度は大きく向上します

【HDS-GEN2 TOUCH】
フルスキャン+WIFI+レーダーシステム

HDS-GEN2 TOUCHをベースに最新の機器でシステムを構築してみました
■本体接続
スポットライトスキャン振動子 800/455/200/83KHZ
■SONARHUB接続
ストラクチャースキャン振動子 800/455KHZ
CHIRPソナ-振動子   28-75KHZ 95-155 kHZ 130-210KHZ

この場合
スポットライトスキャン
ダウンスキャン
ストラクチャースキャン
CHIRPソナ-
全ての探査方法が使用できます先進的なシステムです
このセットをベースに

3G RADER
GOFREE WIFI
を追加

IPADでモニター+操作を船のどこからでもできます。
IPADやスマホのモニターも6台まで増やせます

TM150M トランスデューサ95-155 kHz(1067 m 測深可能)ですので

遊漁船 漁労船 レジャーボートにも対応できるキットです。
これをベースにカスタマイズすることも可能ですので
何でもお問い合わせください

【HDS-GEN2 TOUCH】
トーナメント艇 

フルスキャン+WIFI+レーダーシステム

2014年のバストーナメントシーンを戦うためのシステムです
霧中航行や他の選手の動きまで把握するレーダーはアメリカのトーナメントではすでに当たり前の装備になっています。

特に水面直下のスタンプを事前に発見したりカヤックやフローターを探知してよけたり安全面で寄与できるのも大きなメリットです。

Lowrance Broadband 3G Radar 高性能ブロードバンドレーダー
■仕様概要
最大レンジ 24 nm(44km)
最小レンジ 1/32NM(56m)
ウォームアップ時間16秒
回転速度24/36 RPM
ビーム幅( [水平/垂直) 2.6 °/ 25 °
●技術/環境
[ S F B ] 4x30xM8 304ステンレス鋼ボルト取り付け
動作温度-13 ° +131 ° F/-25 °~ 55 ° Cまで
直径[mm]488
防水規格/IPX6
製品高[mm]280
製品重量7.4キロ
●電力
13.8VDC  消費電力18W
(電源電圧) 9-31.2V( 12/24ボルト 逆極性電圧保護DCシステム)
消費電流スタンバイ時2W (標準) 13.8VDC 150ミリアンペア
●コミュニケーション
データI / Oプロトコル高速イーサネット
送信機電源出力165mW
送信機周波数Xバンド – 9.3-9.4GHzまで
●一般
取得規格 CE、FCC ( ID : RAY3G4G ) 、 IC : 4697A – 3G4G
●付属品
RJ45相互接続ケーブル 33ft/10m規格
インターフェース:
ヘッディングSimNet
ディスプレイ NMEA 0183ケーブルキット
●レーダー
アンテナ水平ビーム幅[deg]  5.2 °+ / -10 % (- 3dB幅)
アンテナレシーバ雑音指数[dB] 6
アンテナ回転速度   24/36+ / – 10%RPM
アンテナ垂直ビーム幅 25 °+ / -20 % (- 3dB幅) °
レーダー風の抵抗限界     51メートル/秒(最大: 100ノット)
レーダーウォームアップ時間  0

無償バージョンアップ
現在【HDS GEN1 HDS Gen2 Touch HDS GEN2 】をお使いのお客様がSONARHUBを導入する際には最新のソフトがないと動作しません。最新ソフトでないお客様は弊社で無償バージョンアップさせていただきます。
バージョンアップのご相談は下記よりお問い合わせください

ボトムハウス エディションは
使う環境に合わせた最適なHDSシリーズの組み合わせをご提案します
高価なGPS魚探を買う上で必要な条件情報を集約して お客様の買い損ない 選び間違いをなくす構成にしてあります。

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