東芝の軍用簡易テレビジョン装置に関する考察について

東京芝浦電気株式会社八十五年史に、戦時中に「軍用簡易テレビジョン装置」なるものを開発したとして、その写真を掲載している。

コメントには、「小型アイコノスコープを使用し昭和18年に完成、カメラを爆撃機の後尾銃座の所に取付け操縦席でテレビ像を見て射撃照準をする」とある。

 

レーダー分野と異なるが、このような特異な軍用簡易テレビジョン装置については、戦時中に軍部がどんな目的で開発を行ったか興味があったので少し深堀して調査するこことした。

「日本無線史」9巻　1951年　電波管理委員会からの抜粋　　P413

電視（テレビジョン）が実用されれば軍事上著しい効果をもたらすことは多言を要しないが、陸軍では研究初期に於ける走査にニポー円盤を用うるようなものでは軍用として実用の可能性もないので、暫く研究着手を見合わせ民間に於ける進歩を俟（ま）つたのである。

然るに昭和5年（1930年）末ファーンズワースにより特殊走査管の研究が発表され、我が国に於いても東京電気株式会社がこの研究に乗り出し、軍用の可能性に関し稍々（ようやく）見透しが着いたので昭和9年（1934年）度から研究項目とし研究計画に載せ本格的基礎研究に着手した。

当時考えられた電視の用法は主として敵情報又は戦況の後方に於ける視察にあったから、当時の技術として已むを得なかった中介フィルム式に適応させ、繋留気球等から活動写真に撮影し、そのフィルムを落下し、地上で至短時間に現像その他の処理を行って、これを送像装置にかけると云う計画であった。

陸軍では送受像装置の研究試作を東京電気株式会社に依頼して行った。送像走査管は走査線数120本、毎秒像数25枚のもの、受像はブラウン管に依るものであった。結果は軍用として実用を距ることなお遠いものであった。

 

フィルムの処理方法は調査の結果、現像、定着、水洗、乾燥、送像、剥膜、感光膜定着等の処理をエンドレスに行い得る可能性とその試作も送受像装置の研究に比すれば短日月の間に竣工し得ることが判ったので、送受像装置の研究進捗を待つこととし直ちに着手しなかった。この装置は後にアイコノスコープの出現によって中介フィルム式の必要が薄らぎ、反って徒労を避け得た賢明なものであった。

その後走査線を200本に向上したが、この種走査管では早晩行き詰まりを予期していた折、アイコノスコープ出現して再び曙光を認めたのである。東京電気株式会社不断の努力研究により逐次進歩して終に走査線441本、画面比3対4、フレーミング25、フィールド50の跳躍走査にまで達した。

 

以上送受像装置の研究進展に伴い、無線送受信機の研究試作の段階に達したので、東京電気株式会社の完成した2キロワット水晶制御式短波無線機に範を採り、自動貨車装輪式として、その試作を同社に依頼したのである。

陸軍ではかくして電視の実用化愈々（いよいよ）近きにありとの目途を得、専任者を定めて深刻に研鑽せしめつつあったが、爾他諸研究の促進と経費の重点使用による不足等により昭和12年（1937年）度より本研究を一時打切りとしなければならなくなった。

本研究に於ては良く陸軍に協力し精励努力した送受像装置関係の長島躬行、無線装置関係の今岡賀雄の努力は一通りではなかった。

なお、前記試作送受像装置及び無線送受信装置に関しては日本テレビジョン学会発行テレビジョン年報に詳記されているので詳細に就いては、これを参照されたい。

同　P137

航空技術研究所に於ける電波兵器の研究状況は如何であったかと云うと、同所としては昭和13年、4年（1938、9年）頃から短波自体の到来を予想しつつ、通信以外如何なる方向に利用の途を拓くべきかを考究していた。着目せられる事項の第一は航法及び爆撃器材への応用即ちまず対地高度計を、次いで対地速度計を完成し、而して出来ればこれら計器を総合して自動航路描画機を構成することである。その第二は偵察器材、爆撃器材として飛行機上に－超短波送受のため所望の高度を採ることが出来る－於ける電視機、暗視機使用の能否及びその軍事的価値を研究することである。　　

一部省略

次に第二の電視、暗視の研究に就いては技術本部から以前通信学校研究部時代東京電気株式会社をして試作させた電視装置の移管を受けると共に当時東京電気と相並んで電視の研究を行いつつあった住友通信株式会社をしてとり会えず半固定装置の試作研究を行わしめることとした。これは昭和15、6年（1940、41年）頃のことである。

その頃、欧州戦場には既に電波警戒機、電波標定機が出現し、殊に英国防空部隊はこれら器材を巧みに利用し、夜間の邀撃戦闘に於て照空燈の照射の助けを借りることなく戦闘機を活動させ、高射砲の射撃を指導しているとの情報が伝えられていた。併し国軍に於てはこれらの器材の研究は一応技術本部で行われていたので、航空としては寧ろ電視、暗視の方へ重点を置いていたのである。　　　

一部省略

そこで作戦上の要求もあり、旁々（かたがた）電視機の完成は姑（しばら）く揩き、まず第一着手として、機上電波警戒機、機上電波標定機及び機上電波暗視機の研究に、万般の努力を傾注するこことなった。然るに地上電波兵器の完成に同様全力を挙げていた技術本部側に一時民間製造会社の試作能力を前面てに借用したいとの切なる希望があり、航空技術研究所は大局的見地からこの要望を容れて、自所の試作注文品の完成期日を多少延期し示差き部分的研究に専念したのであった。これがため機上電波兵器の実用化が少なくとも一ヶ年遅延したのも、設計試作能力の極めて局限せられている我無線工業会の実情真に己（や）むを得ざる所であった。然るに昭和17年（1942年）中期以降米英側に於ける機上用及び艦船用電波兵器の働きは逐次活発となり、に昭和18年（1943年）に入るとそれによって大西洋に於ける独逸潜水艦の活動は殆ど封殺せられ、また後方海上連絡線が危険に晒されることによって独、伊軍の北阿作戦は完全に失敗に帰する等枢軸側の趨勢既に覆うべくもあらぬ状態となった。尤もかくて防勢に立った独逸側に於ても米、英の空よりする攻撃に対して電波兵器の活動は運用上、技術上相当注目に値するものがあった。他方東亜方面に於ては米国側電波兵器の活動によって我は得意の奇襲戦、夜襲戦を封じられたのみか遂に彼の奇襲、夜襲の危険に晒され、主客転倒その位置を換うるの事態に立ち至った。戦力を支配する電波兵器の威力は正に驚異的である。さればその完成を促進することは国軍作戦上の至上命令であって、茲に昭和18年（1943年）6月多摩陸軍技術研究所の誕生を見るに至ったのである。

陸上部隊のための陸軍技術研究所は、昭和9年（1934年）度から研究項目とし研究計画に載せ本格的基礎研究に着手している。

更に陸軍では電視の実用化の目途がたったとして、専任者を定めて研究を進めたが、諸研究の促進と経費の重点使用による予算不足等により昭和12年（1937年）度より本研究を一時打切りとしなければならなくなった。

一方、航空技術研究所に於ける電波兵器の研究状況昭和13年、4年（1938、9年）頃から、通信以外の用途に応用すめるかを考究していた。着目した事項の第一は航法及び爆撃器材への応用即ちまず対地高度計を、次いで対地速度計を完成し、出来ればこれら計器を総合して自動航路描画機を構成することであった。その第二は偵察器材、爆撃器材として電視機、暗視機使用の能否及びその軍事的価値を研究することである。　

なお、陸軍地上部隊としては電波兵器（レーダー）器材の研究は陸軍技術本部で行われていたので、航空としては寧ろ電視、暗視の方へ重点を置いていたようだ。　　　

しかしながら、昭和17年（1942年）中期以降米英側に於ける機上用及び艦船用電波兵器の働きは逐次活発となり、防勢に立った独逸側においても、米、英の空軍の攻撃に対して電波兵器の開発が活発化したことにより、我が国で電波兵器（レーダー）器材への開発に集中するこことし、それ以外の電視機などの新規開発は中止されることになったのだろう。

なお、昭和18年（1943年）6月に陸軍技術研究所と航空技術研究所の電波兵器（レーダー）の研究開発を一本化した多摩陸軍技術研究所の誕生を見るに至った。

このような経緯により、開発メーカーである東芝は電視機（テレビジョン）の軍事研究の中止を受けることになるのだが、兵器化されないのであればこの研究成果を世に問うても何等制限を受けることはない。

このような経緯で堂々と月刊専門雑誌「無線と実験 昭和17年10月号」に研究成果を公開してメーカーとしての幕引きとしたのだろう。

なお、東京芝浦電気株式会社八十五年史には、「小型アイコノスコープを使用し昭和18年に完成」とあるが、昭和18年度はレーダー開発・生産一色となりその外、当面実用化が困難な電視機（テレビジョン）などが研究対象から除外されているはずであり、更に雑誌の掲載が昭和17年10月号であることから、昭和18年度に開発というのは誤記と判断される。

月刊専門雑誌「無線と実験 昭和17年10月号」

携帯用として設計せるテレビジョン端局装置の諸機構　

東京電気株式会社研究部機器設計課　篠崎健吉

 

記事概要

携帯型テレビジョン端局装置と称され、小型のトラック1台で運搬できる程度のものが実現した。筆者の研究室に於て、昭和17年春完成したこの種装置に就き、その概要を紹介する。

カメラと4個のケースとで足りる。この重量は約187kgで、カメラ・ケーブル50mを使用すれば、総重量292kgとなり、消費電力は約800Wである。

カメラは対象物の状況に応じて、数台を適時切替へて使用することができる。

カメラの焦点調節用セルシン電動機（シンクロモーターのこと）の如く、必要欠くべからざるもののみを整備している。

横偏向（水平同期）周波数が11,025c/s、垂直同期周波数50c/sである。

MILITARY TELEVISION EQUIPMENT BUILT BY RCA　1940-1945からの抜粋

最初のブロックの開発作業は 1940 年に始まりました。

すべてのメーカーのブロック システムはすべて、水平レート 14,000 Hz、毎秒 40 フレーム、ノンインターレース、垂直走査線 350 本という規格に準拠していた。

ATE、ATF、ATG、ATH テレビカメラ/送信機シリーズは、ブロック 1 として知られている。カメラと送信機は 1 つのケースに収納されている。 このセットは、78、90、102、および 114 MHz の 4 つの固定周波数で構成されている。 両側波帯伝送を使用しているため、チャネル幅は 9 mc である。 RF電力は15ワットである。 ピックアップ管は 1846 アイコノスコープ、出力管は 829 である。入力電圧は 12.5 VDC である。 システムのコンポーネントは、CRV-59AAA から AAD カメラ送信機、CRV-21ABY ダイナモーター、CRV-66ACS から ACV アンテナ、および CRV-60AAR モニターである。

Signal Corps バージョンのカメラ/送信機は SCR-549-T1、T2 である。 受信機はSCR-550-T1、T2である。 陸軍空軍セットは、デザインが若干変更されている点を除いて海軍セットと似ている。

使用目的

・テレビを備えたパイロットのいない飛行機を高速で地球に急降下させ、飛行機の翼の応力を研究した

・航空母艦、巡洋艦、戦艦では、小型カメラを使用して、船全体が撮影された。

・最初の原子爆弾用のプルトニウム製造が行われたワシントン州のデュポン社ハンフォード工場では、これらのカメラは原子炉に積み込むクレーンを監視するために使用された。

・1943 年の国防研究委員会 (NDRC) 開発契約に基づき、RCA の下請けである NBC は、無操縦機、実験機、または無線操縦機から管制機や無線操縦機への航空機計器の伝送を遠隔測定するのに適したテレビの狭帯域システムを開発した。

・テレビ誘導を備えたROCと呼ばれる中角誘導爆弾型ミサイルの使用が含まれていた。 このシステムは、ミサイルの機首に設置された小さな円筒形のカメラ ユニット、小型送信機、電源、およびダイポール アンテナで構成されていた。

・この装備は長距離、高高度の偵察活動のために開発された。 有人操作向けに設計されており、高精細度テレビ画像の制作に比べて重量と複雑さは二の次でした。

テレビジョンの走査線は明記されていないが、横偏向周波数が11,025c/s÷垂直同期周波数50c/s＝220.5であることから、飛越走査（Interlace scanning）を採用しているとすれば、1画面当たりの走査線数は220.5本となる。

なお、端数の0.5というのは、最初の1本、又は最後の1本がその水平の長さが画面の幅の半分しかないことを示している。

したがって、水平方向へふらせるのは、1画面あたり220.5×2＝441回、そして1秒間当たり50c/s÷2＝25回となる。

このことから、走査線が441本で，毎秒画数は25枚であることが判るが、これは昭和15年の東京オリンピックのTV放送を目指した我が国のテレビの放送基準に適合している。

なお、戦後日本が採用したNTSC規格は、走査線が525本で，毎秒画数は30枚である。

あくまで建前は民生用の携帯型テレビジョン端局装置として解説を行っているが、2台のカメラを50mのケーブルで接続して遠隔監視できる機能がある。

しかも、カメラは無人でカメラの焦点調節はセルシン機構（シンクロモーター）により遠隔で行われる機能も付与している。

TV放送であれば、カメラマンがカメラを操作するのが基本であるが、何故か無人による遠隔監視装置として設計されている。

このことから、爆撃機の後部座席に銃座を設け、操縦席で遠隔射撃するのであれば、左右に無人カメラを設置と敵機の標定のためには複眼と焦点調節は必須であり、本機においてその機能を全て満足していることが理解できる。

ただし、昭和17年10月の無線と実験のこの記事を読んでも陸軍の「軍用簡易テレビジョン装置」とは当時の読者は想像だにしなかっただろう。

米国では軍用テレビジョンを多目的用途に活用していたが、日本と同様海軍の大型航空機の銃座に活用にも計画していたようだ。

更に、航空機の銃座にはテレビ使用から、ロックオン機能付き（？）のレーダーを応用する方式に進化しているが、当時では技術不足なのか頓挫したようだ。

AN/APG-15Bレーダー

ボーイングB-29Bは革新的な尾部銃システムを採用した。これは新たに導入されたAN/APG-15Bレーダー火器管制システムによるもので、ゼネラル・エレクトリック社のガンコンピューターと“Ella”としても知られるIFF（Identification Friend or Foe）ユニットに接続されていた。

この先進的なレーダー・システムは、接近する敵機を探知し、追尾射撃に必要な計算を自動的に行うことができた。しかし、AN/APG-15Bシステムは困難であり、現場では効果がないことが判明したため、ほとんどの航空機から取り外されることになった。

 

海軍がパルス式レーダーを開発しているとの情報が陸軍に伝わると早速陸軍も同じくレーダー開発に着手する。

また、陸軍・登戸研究所で大型マグネトロンを使用した殺人光線として利用可能について研究すると、対抗して海軍では高出力殺人光線「Z」が計画・開発実験を開始する。

同様に、陸軍で「軍用簡易テレビジョン装置」の開発を進めると、海軍でも同様な開発が進められると想定していたが、公式資料を見る限り写真電送装置（ファックス装置？）や特殊画字伝送装置などの開発を行っているが、テレビジョン応用までの実用化研究を行っていないようだ。

 

昭和15年のテレビジョン実験放送風景

テレビジョン　日映科学映画製作所製作

A short survey of japanese radar Volume 1からの抜粋

住友通信工業株式会社　生田研究所

暗視管（ノクトビジョン管）（1943年1月から1945年7月まで）

直径45mmと80mmのノクトビジョン管用の半透明なAg-Cs光電カソードに関する実験が行われたが、予想された結果は得られませんでした。

Noctovision Tube (Jan. 1943 to July 1945) 

Experimental work has been made on Ag - Cs semi-transparent, photocathode for tubes 45 mm, and 80 mm, in diameter. Anticipated result has not been obtained.

Japanese Wartime Military Electronics and Communications, Section 6, Japanese Army Radar, 1 April 1946

「日本無線史」9巻　1951年　電波管理委員会

東京芝浦電気株式会社八十五年史　昭和38年発行

本邦軍用無線技術の概観　大西 成美

無線と実験　昭和17年10月号　

MILITARY TELEVISION EQUIPMENT BUILT BY RCA

https://www.qsl.net/w2vtm/mil_television_history.html

Aircraft Turrets And Defense Tactics 

https://www.youtube.com/watch?v=Hf3TV_sLnCc

TUBE AMP 研究室のブログ

私の秘蔵品です。　アイコノスコープ　（撮像管　RCA1846)　

https://ameblo.jp/tube-amp-mania/entry-12559516639.html

A short survey of japanese radar Volume 1

戦後の自衛隊の警戒管制レーダーの開発の歩みについて

2023年11月02日に日本初の完成装備品移転としてフィリピンに警戒管制レーダーの初号機を納入するニュースが報じられたが、一体世間ではこのレーダーの機能を把握している人は関係者以外殆ど皆無であろう。

このフィピンへの初号機納入のニュースを契機に、戦後の航空自衛隊の警戒管制レーダーの開発の歩みについて概観するのも一興と思い考察するこことした。

日本初の完成装備品移転

 

フィリピンに納入した警戒管制レーダー初号機

三菱電機株式会社は、2020年8月にフィリピン国防省と警戒管制レーダーを納入する契約を締結し、日本国内での設計・製造・試験を経て、このたび2023年10月に初号機をフィリピン空軍へ納入しましたのでお知らせします。本件は、2014年4月に日本政府の防衛装備移転三原則が制定されて以降、初めての海外政府に向けた国産完成装備品の移転となります。

当社は今後、2基目以降の納入に向けて尽力していきます。また、防衛装備移転三原則に基づき、抑止力の向上を通じてわが国の安全保障に貢献するとともに、日本政府と連携し、各国政府や企業との共同開発、装備品移転、サプライチェーンへの参加などに取り組んでまいります。

今回フィリピンに輸出される警戒管制レーダー（固定式J/FPS-3×3基、移動式JTPS-P14×1基）については、該当レーダーは米国のライセンス生産品なのか純国産品なのか明らかにされていないが、防衛省としては、民間企業である三菱電機による外国へ輸出する軍需品については純国産品であることが常識なのかもしれない。

しかしながら、今回フィリピンに輸出される警戒管制レーダーの型式はJ/FPS-3とあるがも、米国ではAN/FPS-3の型式のレーダーがあり、同じFPSの型式を使用している。

なお、米軍のレーダーシステムの名称付与基準は改の通りである。

Joint Electronics Type Designation System(JETDS)では、すべての米軍のレーダーおよび追跡システムに一意の識別英数字の指定が割り当てられている。

「AN」(Army-Navy)の文字は、3文字のコードの前に配置されている。

3文字のコードの最初の文字は、電子機器をホストするプラットフォームの種類を示し、A=航空機、F=固定(陸上)、S=船舶搭載、T=地上輸送可能。

2 番目の文字は機器の種類を示し、P=レーダー (パルス)、Q=ソナー、R=無線である。

3 番目の文字はデバイスの機能または目的を示し、G=射撃管制、R=受信、S=検索、T=送信。

したがって、AN/FPS-6は、陸海軍の「固定、レーダー、捜索」電子機器の6番目の設計を表している。

終戦後の在日米軍の動きを見ると、朝鮮戦争が始まる前、アメリカの占領軍司令部は、日本列島とその周辺の領空管理に特別な注意を払っていなかった。 本州及び沖縄には、主に航空機の飛行を追跡するために使用されたレーダーSCR-270/271（最大190 km）とAN / TPS-1B / D（最大220 km）があった。

レーダー　左：SCR-270/271　　　　　　　　右：AN / TPS-1B

その後、AN / FPS-3、AN / CPS-5、AN / FPS-8レーダー、およびAN / CPS-4高度測定レーダーは、300 km以上の探知範囲が可能で、日本にあるアメリカの軍事基地に配備された。

朝鮮戦争後は、在日米軍の兵力は駐留当時10万を超えていたが、昭和32年以降大幅な削減、撤退を行った結果、昭和35年現在では半数に満たない兵力となっている。とくに陸上部隊は全面撤退している。これに伴って施設も逐次返還されており、昭和32年当時1078件が昭和34年9月末266件に減少している。

全国24カ所の管制センター（レーダー・サイト）は昭和35年末までに全面移譲され日本本土の防空は航空自衛隊にすべて委ねられることになる。

移譲されたレーダーには、索敵用AN/FPS-3、AN/CPS-1、5、AN/TPS-1D、AN/FPS-20、測高用AN/TPS-10D、AN/FPS-6である。

なお、航空警戒管制業務の引継ぎの進捗に伴い、サイトを完全に運営するに必要な人的、物的条件の整備緊急の用務となっているが、昭和35年度は歳出予算に907百万円、国庫債務負担行為として458百万円の増額をはかっている。

我が国のレーダーサイトは、逐次米軍より自衛隊へ移管されたが、昭和34年9月末においてほぼ半数が移管された。これらのレーダーサイトにおいては、24時間レーダースコープに写る航空機を監視及び追跡のうえ敵味方機を識別し、不明機や遭難機があれは直ちに必要な報告及び指令を発し、飛び立った邀撃戦闘機や遭難捜索機を所要の地点へ、或は帰還する航空機を夫々の航空基地へ誘導する等の任務を遂行している。

日本での航空自衛隊の発足後、アメリカは軍事援助の一環として、AN / FPS-20B二次元レーダーとAN / FPS-6高度測定レーダーを提供した。 これらのレーダーステーションは、長い間空域監視レーダー制御システムのバックボーンであった。 日本の最初のレーダー基地運用は 1958 年に始まった。 監視中、航空状況に関するすべての情報は、無線中継とケーブル通信回線を介してリアルタイムでアメリカ側に並行して情報提供された。

昭和35年（1960年）、空域管理機能はすべて日本側に移管された。 同時に、日本の全領土は、独自の地域防空コマンドセンターを持ついくつかの部門に分割された。 北部セクター (三沢の作戦センター) の部隊が北海道と本島北、中央部門（入間市のオペレーションセンター）が東京や大阪といった工業地帯が密集する本州、そして西部作戦センター（春日）は本州、四国、九州の島々の南西部を監視した。

種類 一般監視レーダー

周波数 Lバンド　（※Lバンド 0.5 - 1.5 Ghz  "Long"：対空捜索用レーダー）

PRF　　440

パルス幅　4μS

回転数(RPM) 3.3、5、10回転

Lバンド早期警戒・地上管制迎撃レーダーシステムである。このデザインは1950年にBendix AN/FPS-3として誕生し、FPS-20にアップグレードされ、その後、追加のアップグレードが適用されるにつれて12種類以上のバリエーションが生まれた。

 

AN/FPS-6レーダー(AN/FPS-6 Radar)は、アメリカ空軍防空司令部が使用していた長距離高度探知レーダーである。AN/FPS-6レーダーは1950年代後半に実用化され、その後数十年にわたって米国の主要な高度探知レーダーとして機能した。また、イギリス空軍のAMESタイプ80とともに使用されました。ゼネラル・エレクトリック社が製造したSバンドレーダー（※Sバンド 1.5 - 5.0Ghz  "Short"：対水上捜索用レーダー等）は、2700MHzから2900MHzの周波数で運用され、1953年から1960年の間に、/FPS-6と移動式AN/MPS-14が約450機生産された。

 

1960年7月1日より航空自衛隊による自主運用が開始された当時は、捜索用がAN/FPS-3およびAN/TPS-1D、測高用がAN/FPS-6およびAN/TPS-10Dであった。索敵レーダーの大半は1958年から1963年にかけてAN/FPS-20Aに、また測高レーダーの一部も1963年から1965年にかけてAN/FPS-89（FPS-6A）に換装された。

昭和30年代中期の日本のレーダーサイトでは、捜索レーダーと測高レーダーという2種類のレーダーの組み合わせで目標機の方位・距離・高度を測定していた。この方式では、まず捜索レーダーによって多数の目標の距離や方位を求めた後に、所定の特定目標の方位へ測高レーダーを指向させて、いわゆる首振りの走査によって高度を検出するという二本立ての構成となっていたため、高度を測定できる目標数に限度があった。

航空自衛隊では、第2次防衛力整備計画において自動警戒管制組織（BADGE）の導入を予定しており、これにあわせたレーダーの能力の増進が求められるようになった。すなわち、1台のレーダーで捜索レーダーと測高レーダーの機能を兼ね備えること、あわせて捜索機能および特に測高機能を向上することが喫緊の課題とされた。この情勢を受けて、1961年12月12日の空幕会議においてレーダー能力増進計画が承認され、J/FPS-1開発の基本計画が承認された。

1962年、東芝、日本電気、三菱電機の3社に対して委託研究が発注され、各社においてそれぞれ異なる方式に基づいて研究が行われた。東芝は米EG社のDefocus方式、日本電気は米ヒューズ社のFRESCAN方式を参考にして開発を進めたのに対して、三菱電機は同社独自の位相差方式を用いて開発を進めた。昭和37年度末、航空幕僚監部と防衛庁内局、技術研究本部によって3社からの提案に対する評価が行われ、下記のような優位点が評価されて、三菱電機の案が採用されることとなった。

1972年より運用を開始し、1977年までに7ヶ所のレーダーサイトに導入された。ただし大規模な施設整備が必要となるなどの問題があり、以後の換装はJ/FPS-2に切り替えられたほか、性能の陳腐化と維持管理の問題から早期の退役が図られることになり、後継としてJ/FPS-3やJ/FPS-4が開発されて、前者は1992年、後者も1999年より運用を開始した。

 

航空自衛隊では、自動警戒管制組織の建設にあわせてレーダーサイトに国産の3次元レーダーを導入することになり、1972年よりJ/FPS-1（F-3D）の運用を開始した。しかし全国28ヶ所のレーダーサイトに対して、J/FPS-1が配備されたのは7ヶ所、よりコンパクトなJ/FPS-2も11ヶ所に留まった。残りのサイトはアメリカ空軍から引き継いだAN/FPS-20捜索レーダー（あるいはその派生型）およびAN/FPS-6測高レーダーの使用を継続していた。これらのアメリカ製レーダーは順次に近代化改修が図られていたとはいえ、その後継として、1990年代以降の航空脅威に対処できるレーダーの開発が求められるようになった。

一方、技術研究本部では既に1967年よりフェーズドアレイレーダーの研究を進めており、昭和46年度には最初の実験装置である「電子走査アクティブ空中線装置」を研究試作、続いて昭和47～48年度でSバンドの「新方式レーダ」を試作した。これは目黒の第1研究所12号館屋上に設置されて、羽田上空の航空機を捉えることに成功したが、これはアクティブ・フェーズドアレイ方式として日本初の成果であった。これらの成果を踏まえて、上記の開発要求書に先行する1979年より、既に東芝と日本電気、そして三菱電機の参加・協力のもとで、将来の警戒管制レーダーに関する部内研究が着手されていた。

1983年11月には試作機担当会社が三菱電機に決定され、技術研究本部を中心として官民一体となった設計製造が開始された。1986年10月より飯岡試験場において技術試験が開始され、1987年6月までにレーダー覆域の飛行試験36ソーティを実施して、実環境における基本的な機能・性能の確認を行った。また7月からは実用試験も同時に実施されて、地上試験および計171ソーティの飛行試験により技術的評価を行った。技術試験の成果は1989年1月の研究開発評価会議で、また実用試験の成果は同年5月の装備審査会調整部会で了承されて、1989年6月には部隊使用承認が下りた。開発経費は43億円とされる。

初号機は1992年3月31日に経ヶ岬分屯基地に配備されて、運用試験ののち、同年9月より運用を開始した。その後、1999年にかけて計7基が取得された

予想される航空脅威に対処できるレーダーは、主侵攻方向に対する探知能力の大幅な向上とともに、高機動目標の追尾能力の向上も求められた。1つのレーダーでこれら2つの要求を両方とも実現することは困難であり、それぞれの狙いを明確にした遠距離用と近距離用の2つのレーダーで構成することとなった。これら2つのレーダーを分散配置することで、システムとしての抗堪性も向上させられるものと期待された。

これらのレーダーでは、素子アンテナごとに半導体マイクロ波送受信モジュールを有する半導体アクティブ・フェーズドアレイ・アンテナが採用された。これは、電子走査による柔軟なビーム制御が可能で、また大電力・高感度受信化による小目標探知も可能な点に着目したものであった。ビーム走査用の移相器にはダイオード移相器を、送信電力の増幅用には電界効果トランジスタ（FET）増幅器をそれぞれ用いている。またアンテナ素子に電力を分配するための電力分配器には、軽量・小型のストリップライン型を用いている。

2次元（方位・仰角）走査方式。アンテナは数千素子から構成されている。そのうちのアクティブ・モジュールは全素子数の約50パーセントであり、これらのアクティブ・モジュールの配列は均等ではなく、サイドローブ特性の要求から、間引きした配列（シニング）を行っている。

時系列的に複数ビームを用いた1次元（垂直面内）走査方式。アンテナ素子数は遠距離用空中線装置の約2倍程度であるが、アクティブ・モジュール数は約20パーセント以下である。なおサイドローブ特性の要求から、アンテナの励振振幅にはウェイティングをかけている。

システム構成としては、これらの空中線装置のほか、信号処理装置および表示制御装置等から構成されている。遠・近距離用空中線装置のそれぞれに、対レーダーミサイルを誤誘導させてアンテナを保護するための擬似電波発生装置（デコイ）も設けられている。

上記の通り、本システムでは分散配置化による抗堪性の向上を図っているが、この際に光ケーブルを用いた遠距離・高速・大容量データ伝送技術を警戒管制レーダーで初めて採用し、レーダーアンテナとオペレーションルーム等を隔離する事によって要員・器材の安全確保を可能とした。また信号処理装置などは地下に設置されており、更に抗堪性を向上させている。

なお17中防に基づいて、本システムをミサイル防衛に対応して改修することになり、平成20・21年度に改修が行われてJ/FPS-3改となった。

1969年から2009年まで運用されていた航空自衛隊の防空指揮管制システム。略称はバッジ・システム。自動化された航空警戒管制システムであり、指揮命令、航空機の航跡情報等を伝達・処理する全国規模の戦術指揮通信システム（コンピュータシステム）である。

BADGE システムは、56 年からアメリカ空軍で使用されている SAGE 警報制御システムに次いで世界で 2番目のシステムになった。

 2009年7月1日に、後継の自動警戒管制システム（JADGE：Japan Aerospace Defense Ground Environment、略称：ジャッジ）に換装された。

 

1954年7月1日に発足した航空自衛隊は、その6年後の1960年7月より、自力での航空警戒管制組織の運用に着手した。当時の防空体制は、F-86DおよびF-86F戦闘機を要撃機としていたが、警戒管制は下記のような手動運用方式であった。

目標発見 - 防空監視所（SS）に設置されたレーダーのスコープ上で監視係員が発見

航跡情報表示 - SSから音声で報告を受け、防空指令所（DC）の表示係員が手書きで大型表示板に表示

識別 - 大型表示板に表示された航跡情報表示をもとに識別係員が敵味方識別

要撃 - 管制官が音声により要撃機に指令

その後、1961年7月18日に決定された第2次防衛力整備計画では、新戦闘機（F-X）としてのF-104Jやナイキ・エイジャックスなど、新たな防空手段の導入が決定されたことから、これとあわせて、航空警戒管制組織の自動化が模索されることとなった。これに応じて導入されたのがBADGEシステムである。

1962年度より採用機種の検討が進められ、ゼネラル・エレクトリック（GE）、リットン社、ヒューズ社の3社が技術提案を行った。二度に渡り調査団が派米されるなど慎重に検討が進められ、1963年7月1日、ヒューズ社が提案した戦術航空火器管制システム（Tactical Air Weapon Control System, TAWCS）の採用が決定された。決定理由は「完成が遅れることがあっても、ヒューズ社の提案が要求を満たし、費用が最低である」という点であった。

なお、1964年12月4日に締結された政府間合意に基づき、本システムの開発にはアメリカからの財政支援がなされている。

ヒューズ社がアメリカ海軍向けに開発した海軍戦術情報システム（NTDS）の改良型であるTAWCSをベースとして[4]、日本アビオトロニクス（現：日本アビオニクス）社が航空自衛隊向けにカスタマイズしたものである。1964年12月に「航空警戒管制組織の自動化」として受注、1968年3月に領収され、点検評価を経て、1969年3月26日から、まず全防衛区域で昼間8時間の運用が開始された。

当時府中基地に所在していた航空総隊作戦指揮所（COC）がトップとして、システム全体を統括した。当時、航空方面隊ごとに北部・中部・西部の3個防衛区域が設定されており、それぞれに防空管制所（CC）が設けられていた。実際にBADGEの警戒管制機能の中核となり、要撃機や地対空ミサイルへの指令を担当する防空指令所（DC）もこれに併設されるが、中部防衛区域のみ、笠取山分屯基地と峯岡山分屯基地に分割されていた。なお、システムはアメリカ軍のシステムとも連接されていたが、政治的な理由により、この計画は西太平洋北部情報利用プログラム（WESTPACNORTH Information Utilization Program）と呼称されていた。これにより、海軍戦術情報システム（NTDS）および琉球防空システム（Ryukyu Air Defense System）、韓国防空システム（Korea Air Defense System）との連接がなされていた。

主要構成器材・機能は下記のとおりであった。

SSに設置され、捜索・測高レーダーからの情報を集中処理する。最初の自動捕捉で目標の位置を求め、続く自動追尾では追尾しながら真目標の速度・針路を計算する。これらの自動追尾は、電子攻撃（EA）や悪天候下においても継続的に実施できるよう措置されている。なお算出された目標情報は、下記の地対地データリンクを介してDC・CCに伝送される。

バッジ・システム　航空現状表示用コンソール

DCに設置される大型の汎用コンピュータで、要撃諸元の計算伝送、フライトプランの挿入による自動的な各種情報の処理を行う。なおマンマシンインタフェースとしては、監視統制・識別・指揮・兵器割当・要撃管制の各コンソールのほか、戦術状況を総合的に表示する大型カラー・データ・スクリーンや、各基地の気象状況・待機状況を表示するステータスボードが配された。

バッジ・システム　航空現状表示用コンソール

 

H-3118情報処理計算機

CCに設置された。H-330B要撃計算機とは異なり、基本的には目標情報・兵器待機状況等の表示に特化しており、連接されるコンソールも指揮用のもののみである。

SS・DC・CC間を結ぶ高速データ伝送装置。

地対空データリンク

要撃管制に必要な誘導諸元を自動的にパイロットに指示するための地上装置。UHF帯の時分割データリンク（Time Division Data Link, TDDL）を利用している。要撃機ではF-104Jより対応し、機上端末としてF-4EJではARR-670が搭載された。

組織構成は下記のようなものであった。

戦後のActive Phased Array Radarの技術については全く知見はありませんが、ネット情報から類推すると以下の通りである。

個々のアンテナ素子自体が送受信機能を有しているということから、平面全体がアンテナ素子のマトリックスとして動作させることが可能となった。

この機能により個々のアンテナを有機的に作用させることにより放射ビームを自由に操作できることになる。

アンテナをマトリックス情報ととらえることが可能であれば、複数の目標物の方向や速度情報を同時に取得できることになる。

さらに、コンピーターの情報処理により多目標の同時解析／対応が可能となるのだろう。

フィリピンに納入した警戒管制レーダー初号機のJ/FPS-3

フェーズド・アレイ・アンテナの仕組み

素子アンテナごとに半導体マイクロ波送受信モジュールを有する半導体アクティブ・フェーズドアレイ・アンテナが採用された。これは、電子走査による柔軟なビーム制御が可能で、また大電力・高感度受信化による小目標探知も可能な点に着目したものであった。ビーム走査用の移相器にはダイオード移相器を、送信電力の増幅用には電界効果トランジスタ（FET）増幅器をそれぞれ用いている。またアンテナ素子に電力を分配するための電力分配器には、軽量・小型のストリップライン型を用いている。

 

Phaseは工学系用語では「位相」と訳するが、変化の「段階、局面」の意味も有している。

Phased Outは段階的廃止と訳されるように、Phased Arrayは位相配列ではなく、多段（段階的）配列と和訳すべきではないだろうか。

開戦間もなく、シンガポール陥落のおり英軍の射撃管制レーダーの残骸と関連ドキュメントを鹵獲しており、この資料のなかに、射撃管制レーダーは上下及び左右に4つのアンテナを配置し上下及び左右の受信信号を比較する所謂等感度方式を採用している資料があった。その中にPhased Ringなる用語があったが、日本側は内容を理解することなく無条件に「位相環」と和訳している。

実際の資料をみても、位相とは無関係で単なる環（円）状のものを回転しながらスイッチングする機構にすぎず「位相環」というよりも、「環状多段（段階的）配列」のほうが相応しい。

ただし、現代のActive Phased Arrayとなると位相制御する機能が主目的と考えられることから、可変性（活性化可能な）位相配列と訳するが相応しいのだろう。

このようなこともあり、日本ではPhased Arrayを日本語訳せず、そのままカタカナの「フェーズド・アレイ」で使用されるのが通例である。

海軍4号電波探信儀3 型（L-1）の位相環（Phased Ring）の仕様

 

このPhased Arrayを多段（段階的）配列と定義するとすれば、戦時の日本のレーダーに関して下記の機種事例が該当することになる。

陸軍では、超短波を用いたタチ１、タチ2タチ３、タチ４、タチ31、海軍では41号、42号、43号などの等感度方式の射撃管制レーダーが該当する。

写真は陸軍のタチ31レーダーを示す。

 

マグネトロンを利用したセンチ波の射撃管制レーダーとしては、海軍の32号、33号レーダーが該当する。

 

本システムでは、受信ラッパに個々に配置している導波管をモーターにより遮断するシャッターを設けて、アンテナ切換を可能としている。

 

 

Radar Equipment Mk.8

1943年1月の米軍のマニュアル「FIRE CONTROL RADAR、MARK8」を見ると、Mk.8 Mod.1のアンテナは14素子のMUSA（multi-unit-steerable-antenna）配列で、これらの素子は広帯域で水平に配置されている。

これにより、必要な水平指向性が得られ、アンテナを動かすことなく、隣接するアンテナ素子間へ段階的に移行（phase difference）させながら放射ローブ（radiation lobe）を操作することができた。

これは、Mk.34およびMk.38の射撃管制盤の上に配置され、船の動きの補償のために上下に移動する配置でサポートされていた。

水平は＋15度から-15度の間で変えられる。42本のテーパー状の固体ポリスチレン製の棒（ポリロッド）が、3本ずつ14組（14列×3段）の垂直グループに分かれて突き出ている。

各ロッドは約3フィートの長さで、電圧を供給する導波管の端に取り付けられていた。

3本のロッドのグループはトライデント（trident）と呼ばれ、アンテナの独立した素子として機能した。

走査は、トライデントに供給される電圧を段階的絶えず移行（continually shifted the phase of the voltages）させる13個の機械式分配器（mechanical phase shifters）によって行われた。

これらはボールベアリングで回転し、アンテナの一端に取り付けられたモーターで駆動される。この駆動モーターの近くには、2スピードスキャン用のギアシフトモーターが取り付けられていた。

補助装置により、オペレータはスキャンの開始、停止、反転、スキャン速度の選択を行うことができた。シンクロ・ジェネレーターは、低速スキャン時にアンテナ・ローブの位置を遠隔地で指示するためにアセンブリに取り付けられていた。高速スキャン中は、ソレノイド・クラッチがシンクロ・ジェネレーターを切り離した。

このレーダー装置は主に主砲発令所 （Main Battery Plot）の射撃管制に使用された。距離精度は優れていた。方位精度は実質的に光学式と同等であった。射程内の照準（スポッティング）は優れていた。射程1000ヤード（914ｍ）以内の落下は100ヤード（91ｍ）単位で正確であった。方位角での照準（スポッティング）は、小さな偏向誤差（small deflection errors）に対しては実用的ではなかった。

アンテナは主砲発令所 （Main Battery Plot）またはローカル測距儀（Local rangefinder）で安定した動揺修正装置（垂直安定ジャイロ） stable vertical Mk. 41を備えていた。

アンテナが水平に保たれていないと、細いビームがターゲットの上や下に回転するため、アンテナへのレベル入力は必要であった。測距情報は電気的に主砲発令所に送信された。すべての操作・制御ユニットは、最初は射撃管制盤（ディレクタ）に搭載されていたが、後にその一部が主砲発令所に搭載された。操作には1名のレーダー・オペレーターとディレクター・トレイン・オペレーターが必要であった。

水上目標を確実に探知できる距離は、戦艦の16インチ45口径砲と測距儀の射程を上回っていた。距離と方位の識別は良好であった。目標の構成に関する重要な戦術的情報は、行動開始のかなり前に得ることができた。

3つのスイープが提供されました：

通常（Main）、拡張（Expanded）および精密探知（Precision sweeps）

通常探知（main sweep）で約90,000ヤード（約82,296ｍ）を探知ことができきるも、わずか測定距離（range measurement）は45,000ヤード（82,296ｍ）。この探知は、最初の接触と、目標の数、性質、移動に関する戦術的な情報の取得に使用された。

拡張探知（expanded sweep）は、最初の20,000ヤード（18,288ｍ）の範囲を拡大して範囲識別を改善することができた。

精密探知（precision sweep）は、範囲単位に示された特定の範囲を選択し、適切な範囲関係でこの範囲から1,000ヤード以内の目標を示した。45,000ヤードまで使用された。正確探知（precision sweep）と高速ベアリング探知（high-speed bearing sweep）を使用して、レンジ・スポッティング（Range spotting）を取得した

機械式分配器（mechanical phase shifters）の仕組み

14個のアンテナ素子にはそれぞれ導波管が接続されており、付属のモーターにより個々の導波管の開閉を行うことにより、水平方向に配置している14個のアンテナが電気的に連続して動作させることにより、アンテナの物理的な首振り動作を不用としている。

したがって、mechanical phase shiftersというよりもmechanical distributorの意味あいが適当と思われる。

本方式は、奇遇にも日本の海軍32号の導波管切換と同一の方式であるように見える。

 

レーダーの表示形式

基本的にはBスコープ表示であるが、精密射撃ではAスコープ表示も可能である。

なお、Bスコープは実際の図形とは異っている。

 

日本の自衛隊の警戒管制レーダーは、在日米軍から譲渡されたAN/FPS-3シリーズのAN/FPS-20とJ/FPS-6をベースに開発が行われた。

したがって、米軍のAN/FPSシリーズをベースにしながらも、日本独自仕様のJ/FPS-1を開発することになる。

J/FPS-1は上・中・下の3段のレーダーアンテナから構成されているのが大変ユニークである。

 

1960年代当時の技術レベルと経済状況によると米軍の最新技術によるライセンス生産ができるような対等な関係は構築できず、結果として独自開発せざるを得なかったのだろう。

陸上及び航空自衛隊では、固定局のJ/FPS-1、J/FPS-2、J/FPS-3及び移動局のJ/TPS-P14を含め純国産品で米国のライセンスを使用していない。

海上自衛隊では、艦船レーダーには、対空、対水上用、航海用などあるが、当初は米国製であったが、現在ではイージス・システム艦の多目的同時処理能力レーダー（AN/SPY-1D）を除いては、すべて国産である。

左：J/FPS-2　　　　　　　　右：陸上自衛隊のJ/TPS-P14

 

戦後の米軍でも警戒管制レーダーには、方位と距離測定用2次元レーダーと高度測定用レーダーを組合せて測定している。

日本の旧軍のレーダーも米軍と同じく陸軍では方位と距離測定用2次元レーダーにタチ６、高度測定用レーダータチ20やタチ35を使用しているが、戦後米軍のレーダーも同じレベルの性能であったのは大変な驚きである。

戦後各方面から旧軍のレーダー技術が米軍と比較して未熟であったとの指摘がされているが遠距離の警戒管制レーダー分野においては、多少の測定精度の誤差はあったにせよレーダー性能では大差がなかったのではないか。

2018日3月27日 5:10

輸出を目指すレーダーは航空自衛隊が1991年から運用する「FPS-3」だ。26年間にわたって敵の戦闘機や弾道ミサイルを監視してきた実績があり、「性能は申し分ない」（元航空自衛隊幹部）。

タイ政府は早ければ4月にも結論を出す。FPS-3が選ばれれば日本初の本格的武器輸出となる。

政府は2014年に武器輸出の要件を緩和したが、その後、オーストラリアへの潜水艦輸出に失敗。この他にインドには救難艇、ニュージーランドには空から潜水艦を探知する哨戒機を売り込んだが契約には至っていない。

タイに輸出を目指すレーダーの価格は10億円超とみられ、総額4兆円超だった対豪潜水艦輸出に比べて小粒感は否めない。

だが、「輸出できれば同系レーダーの連続受注や戦闘機との通信、情報処理装置の受注など波及効果が期待できる」（政府関係者）。撤退する企業さえある斜陽の国内防衛産業にとっては朗報になる。

タイの国防費は年間およそ60億ドル。高性能なレーダーを整備できる規模ではないことから、日本の政府内には、価格競争に巻き込まれることを懸念して入札への参加に慎重な声もある。

2018年7月21日 22:4

防衛装備庁は、三菱電機が参加していたタイ空軍の防空レーダーの入札でスペイン企業が落札したと明らかにした。初の国産装備品輸出を狙ったが、2016年のオーストラリアへの新型潜水艦売り込みに続く失敗となった。政府は3月に国家安全保障会議（NSC）閣僚会合で、一定の条件を満たせば武器輸出を認める「防衛装備移転三原則」に基づき三菱電機の入札参加を承認していた。

フィリピンの防空戦力をネットで調べて見ると以下のとおりである。

2005年10月には、最後のF-5A/B戦闘機が老朽化により退役し、それ以降は純粋な作戦機としての戦闘機を保有していない。

2012年、攻撃機としても使用可能な練習機であるT-50（軽攻撃機型はFA-50）もしくはM-346を、計12機調達する計画が発足し、T-50を売り込もうとしている韓国との交渉が進んだ。韓国との交渉の結果、運用法次第では平時の領空警備やゲリラ対処も可能な超音速性能を有すること、アメリカを代表する軍事企業であるロッキードマーティン社が設計を行った航空機であること、そして韓国側が提示した価格面での安さを選定理由として、T-50（FA-50）を2014年頃に調達することが決定した。

これらのフィリピンの航空戦力では、高度な警戒管制レーダーを導入しても、軽戦闘機（練習機に軽武装）による領空警備の邀撃行動をしても某国には太刀打ちできない。

これが東南アジア諸国の実態であるが、某国のような振る舞いをする輩には困ったものだということしか言えない。

戦時中のレーダー御三家は、東芝、日本電気、日本無線の3社でしたが、戦後は三菱電機、日本電気、東芝の3社と変わるが、東芝の開発比重は大幅に低下している。

戦時の三菱電機のレーダー開発は不活発で、タキ3やIFF程度の開発しか行っていなかったが、戦後のレーダー開発では何故か目覚ましく重要なレーダー開発を主導している。

三菱電機に云いたいのは、真に必要な時にお国の為に尽くしてほしかったとの一言のみである。

日本無線は、戦後は軍事部門のレーダー開発から手を引き、民間部門のレーダー開発に徹したようだ。

防衛年鑑　1960　昭和35年2月　防衛年鑑刊行会

装備年鑑1995　平成7年7月　朝雲新聞社　

米国国立公文書館

冷戦時代の日本の防空体制  2021年 6月15日　著者　リンニック・セルゲイ

https://ja.topwar.ru/183531-sistema-pvo-japonii-v-gody-holodnoj-vojny-sredstva-radiolokacionnogo-kontrolja-vozdushnogo-prostranstva-i-sistema-avtomatizirovannogo-upravlenija.html

フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』

2式1号電波探信儀1型のブロックダイヤグラムによる動作概念の解説について

諸元表

略称---------------------------------------------11-2,3号

目的---------------------------------------------陸上海岸に固定装備対空遠距離見張用

周波数 ----------------------------------------- 100Mcs

繰返周波数-------------------------------------- 500cps

パルス幅 ----------------------------------------20μs

尖頭電力出力-------------------------------------40 kw

測定方式-----------------------------------------最大感度法

出力管-------------------------------------------pp TR1501

受信機検波菅-------------------------------------UN-954,RE-3

空中線 ------------------------------------------送信：2×2　受信：4×2　水平

IF、mcs -----------------------------------------第一中間周波数21.5Mhz、第二中間周波数3.5Mhz、帯域幅±250Khz

受信利得----------------------------------------120 db

最大範囲----------------------------------------編隊250km　単機130km

測距精度----------------------------------------1～2km

測方精度----------------------------------------2～3°

電源--------------------------------------------

重量--------------------------------------------8,700 kg

製造-------------------------------------------東芝、住友、日本音響(日本ビクター)

製作台数---------------------------------------

米軍へ提出されたブロックダイヤグラムのタイトルには、RADAR MODEL 2-11とある

製造会社の記載はないが、日本電気株式会社、東芝及び日本ビクター（日本音響）である。

日本側での制式呼称は、2式1号号電波探信儀1型である。

なお、米軍へ提出されたブロックダイヤグラムは、一部制御ラインに不適切な箇所があると判断して、こちらで修正を行っている。

 

ブロックダイヤグラムでは、次の5つのブロックの機能で構成されている。

Antenna Unit  Transmitter Unit   Receiver Unit  Indicator Unit  Monitor Unit  　

受信用空中線は半波長ダイポール水平4列2段、送信用空中線は半波長ダイポール水平2列2段を各々左右に配置した空中線と5cmの金網を後方に配置した反射板とによる構成である。

空中線は電探室と一体化して設置し、全体を電動モーターにより回転する仕組みの構造となっている。

なお、空中線の引き込みは、並行2線式の饋電線を使用している。

 

本受信機はダブルスーパーヘテロダイン方式で、高周波増幅1段、第１中間周波増幅2段、第２中間周波増幅3段、低周波増幅2段構成である。

高周波部は高周波増幅、第一混合部にエーコン管のUN-954、局部発振に同じくUN-955を使用し、爾後新開発されるレーダー受信機の標準回路構成となる。

第1中間周波増幅部は日本無線が新開発した五極管RE-3による2段増幅構成で、中間周波数は21.5MHz、帯域幅は±250KHzである。

第二混合はRE-3で、第2局部発振は3極・5極複合管Ut-6F7で構成された水晶発振方式である。

第2中間周波数増幅はRE-3による3段増幅方式で、中間周波数は3.5MHz、帯域幅は±250KHzである。

検波はRE-3で、検波信号の低周波増幅はRE-3の1段増幅、最後のRE-3はカソードフォローで低インピーダンス変換して指示機の垂直入力信号となる。

本受信機の総合利得は120dbである。

なお、新開発の新型万能増幅管RE-3を採用した受信機は、海軍では11号、12号、21号、陸軍ではドイツのウルツブルグレーダーのコピー品のタチ-24の合わせて4機種のみである。

使用真空管

 

UZ-42 → XB-767A → UY-80 7→ TB508C×2 → TR-1501×2

本送信機の使用周波数は100Mhzである。

まず前提条件として、送信管TR-1501プッシュプルで自励発振を行うが、グリッドには負電圧をかけて動作しないカットオフ状態とさせておく。

指示機で生成した500hzの矩形波の入力を微分回路により同期パルスを作り、緩衝増幅UZ-42を介して同期パルスを作り、次段のサイラトロンXB-767Aの発振機能による送信同期パルス20μsを生成する。

次に、UY-807によるパルス増幅後、TB-508C×2によるパルス変調を行う。

この時、高圧の正の送信同期パルスが送信管TR-1501のグリッドを通過すると、カットオフ状態が解除され、送信管TR-1501が自励発振を行い送信同期パルスがアンテナから発射することとなる。

なお、この発振方式は、爾後新開発されるレーダー送信機の爾後の標準回路構成となったが、送信同期パルスの生成にサイラトロンを使用する方式は、本機と陸軍のタチ6などの初期型のみである。

 


 

使用真空管

 

指示機の仕組みを理解するためには、本機レーダーが使用するパルス繰返し周波数が重要である。

本機の送信機のパルス繰返周波数の仕様は、仮称1号電波探信儀1型が1,000Hz、送信電力を強化した2式1号電波探信儀1型では500Hzを採用している。

反射パルスによる理論的な最大測定可能距離は、（光の速度÷反射パルスの繰返し周波数）÷２で定義される。

パルス繰返し周波数500Hzを採用すると、理論的な最大測定可能距離は300Kmとなる。

パルス繰返し周波数1,000Hzを採用すると、理論的な最大測定可能距離は150Kmとなる。

また、指示機に必要なブラウン管の水平軸用の「のこぎり波」の掃引周波数とパルス繰返し周波数との一般的には関係式は以下のとおりである。

「のこぎり波」の掃引周波数　＝　パルス繰返し周波数　÷　2　

あくまでこの関係式も原則であり、本機1号電波探信儀1型や2号電波探信儀2型原型機などの初期型では例外も存在しており、この初期型の場合や東芝などが戦争後期に採用した正弦波掃引方式の関係式は以下のとおりである。

「のこぎり波」の掃引周波数　＝　パルス繰返し周波数

UY-76(発振) → UZ-6C6（飽和増幅）

同期用正弦波発生器により、指示機の電子マーカー（測距目盛）用に15Khzの正弦波を生成する。

この考え方は、爾後の同期用正弦波発生器では送信同期パルスの周波数を基準とするように変更されたが、初期開発では電子マーカーを基準に正弦波を発生させている。

この正弦波は次段の飽和増幅UZ-6C6で矩形波に変換され、指示機のブラウン管の電子マーカー、ブラウン管の水平掃引用及び送信機の送信同期信号用の３つの機能部で使用される。

なお、送信同期パルスは500Hzを設定していることから、同期用正弦波発生器で発生させた15Khzを分周する必要がある。

UZ-6302（増幅）→ブラウン管の垂直軸の偏向板へ

UZ-6302（飽和増幅）→UZ-6C6（C級増幅/プレート検波）→ブラウン管の垂直偏向板へ

同期用正弦波発生部からの15Khzの矩形波をUZ-6302（飽和増幅）で増幅し微分回路にて電子マーカーのパルスを生成し、次段のUZ-6C6（C級増幅/プレート検波）でグリッドバイアスを深くし、わざと歪ませて増幅/検波することにより、電子マーカーとしての目盛を生成する。

これをブラウン管の垂直軸の信号入力用とは別の偏向板に印加する。

なお、15Khzの電子マーカー（距離目盛）とすれば、1目盛20kmとなる。

復元モデルでの表示事例

 

「Kt-6H6A（整流）→UY-76（発振）」→「Kt-6H6A（整流）→UY-76（発振）」→UY-76（のこぎり波生成）→UY-76（電圧増幅）→UZ-42（電力増幅）→ブラウン管の水平軸の偏向板へ

【Kt-6H6A（整流）→UY-76（発振）】の分周回路により15Khzを1/5分周して3Khzの矩形波を作る。更に次の【Kt-6H6A（整流）→UY-76（発振）】の分周回路により1/6分周して目的の500Hzの矩形波を生成する。次に、UY-76（のこぎり波生成）の出力で積分回路を介して「のこぎり波」を生成し、UY-76（電圧増幅）でのこぎり波を増幅する。

これをUZ-42（電力増幅）により電力増幅してブラウン管の水平軸の偏向版に印加する。

UZ-6D6（飽和増幅）→UZ-6C6（飽和増幅）→UZ-6C6（飽和増幅）→UY-76（カソードフォロー）→送信機と監視機へ

使用真空管

 

分周回路の回路動作解説（仮称2号電波探信儀2型原型機の説明書からの抜粋）

真空管V1（第一図参照）は切換開閉器に依り周波数30kc及び60kcの発振をなす発振管で真空管V2にてそれを増幅する。従ってV2にて増幅された波形はV1の発振器の出力大なる為、V2の増幅器の出力は図の如く矩形波なり。

次に其の出力は真空管V3-2（第二図参照）なる整流菅を通して蓄電器に接続されている。V3-2は整流菅なる為にプラスの半サイクルの部分だけ整流菅を通じて蓄電器（C12）に充電する。

したがって蓄電器両端の電圧プラス波形の来れる都度に図の如く階段状に上昇して来る。

この様な階段状の電圧は次の発振管V7のグリッドに接続されて居る。

この真空管V7（第三図参照）は周波数30kcを1/10に降下させるもので、発振管のグリッドを図の如く深くマイナスにして置く。次にこのグリッドに上述の如き階段状の電圧が加え発振する迄のグリッド電圧になる瞬間発振する。と同時に蓄電器に充電されていた電圧は放電し再びグリッドはマイナスとなる。

即ち30kcの発振器出力により充電された電圧（階段状に上昇した電圧）10階段目にV7の発振管が発振すれば其の発振周波数は30kcの1/10即ち3kcとなる。

尚抵抗R27を調整して確実に10段目で発振する様に調整する事が出来る。

即ち陽極電圧が高ければ早く発振し低ければ入力電圧（階段状電圧）大なるを要す。

したがって3,000サイクルの周波数は第4図の如き波形となる。

 

UZ-6C6（増幅）→ブラウン管の垂直軸の偏向板

UZ-6C6（飽和増幅）→UY-76(のこぎり波生成)→ブラウン管の水平軸の偏向板へ

500Hzの矩形波を入力とし、UZ-6C6（飽和増幅）した矩形波、次のUY-76(のこぎり波生成)の出力部の積分回路を介して「のこぎり波」を生成し、ブラウン管の水平軸の偏向板へ印加する。

 

使用真空管

 

送信機の仕組みの変遷

日本初の初期型の仮称1号電波探信儀1型の送信機は発振部と終段の電力増幅部の2ステージで構成しているが、これがもとで送信効率が悪化し、全くパワーが出ないシステムとなってしまった。

このため、2式1号電波探信儀1型では、終段の電力増幅部を直接自励発振させて1ステージのシンプルな構成にすることにより、送信パワーを100％だせるように改善し、送信菅も更に大型化することにより尖頭電力出力5Kwから40Kwに大幅に改良を施した。

確かに送信機構成を2ステージから1ステージの回路変更することによりパワーアップを果たしてが、2ステージ方式の資料がないので確かではないが、陸軍の初期型のタチ6と同様に周波数変更が可能な機能を付属させていたのだろう。

敗戦末期の本土防衛となるとB-29のRCM機により電波妨害が盛んに行われている。

電波妨害がされればレーダーの使用周波数を変更すればよいのだが、1ステージの送信機では送信周波数の簡単には変更はできない構造である。

このような経緯により、日本のレーダーは、1ステージの送信機構成のため電波妨害に対応することができなかったことになった。

唯一、ドイツのウルツブルグレーダーのコピー品であるタチ24にのみ送信周波数の変更機能を見ることができる。

 

仮称1号電波探信儀1型では、同期発振の基準周波数に15Khzを採用している。

この理由は、初期型の仮称1号電波探信儀1型では、原発振には正確性を考慮して120Khzの水晶発振子を採用し、これを分周して15Khzとして電子マ-カーを基準とした同期発振器としたことが理由のようである。

この電子マーカー用の15Khzを基準として、分周回路により、1/5と1/6分周回路により、送信同期信号の500Hzを生成している。

同時期に開発した仮称2号電波探信儀2型でも、30kc及び60kcの発振器に依り電子マーカー（距離目盛）を、次にその1/10の分周回路により3kc及び1.5kcの送信同期信号を生成している。

この分周回路には最新のパルス技術を採用したアナログ回路が採用されているが、製作費用の増大と過渡現象を利用するため高度な保守能力が必要となり、爾後のシステムには分周回路の採用が避けられるようになった。

具体的には、同期発振器の基準を電子マーカー（距離目盛）から送信同期信号に変更し、逆には、電子マーカー（距離目盛）は送信同期信号の高調波を利用して生成するように変更している。

低周波周波数の送信同期信号を基準としたため、誤差の少ない音叉発振器を利用した同期発振器も多数製作されている。

この送信同期信号の基準周波数の誤差が大きければ、測定すべき測距精度に大いに影響することになる。

パルス発射型のレーダに関する技術データが全くない初期のレーダー開発の状況の中、暗中模索の結果、サイラトロンXB-767Aを使用したパルス生成にたどり着いたのだろう。

このサイラトロンXB-767Aを使用してパルス幅20μsの送信同期パルスで実用化したレーダーということになる。

送信同期パルスについては、反射係数を高めるには、ある程度パルス幅は大きい方が反射率には有利であるが、パルス受信によるブラウン管への画面表示を考慮すればパルス幅は小さいほうが解像度は高くなる。

現場の開発陣は、このパルス幅の設計にどう折り合ったのだろう。

なお、爾後のレーダーにはサイラトロンXB-767Aを使用しなくて、矩形波に微分回路を介したシンプルなパルス発生回路を使用している。

 

システムの再現のためサイラトロンTY-66Gを使用したパルス発生回路による実験を行うと、パルス幅が1.94msと規格値には届かない悪い結果となった。

 

爾後のレーダーシステムには、下記のような微分回路によりパルスを発生させている。

 

海軍のレーダーの送信同期パルスのパルス幅を調査すると、下記のとおりであり、1号電波探信儀1型がパルス幅20μsの設定は適正であることが判る。

なお、射撃管制レーダーなどには測定精度を高めるためパルス幅は短くしている。

早期警戒レーダー

20μs　　　 2-11、14　　　

10μs 　　　2-12、2-21、3-13、14、22

射撃管制レーダー

10μs 　　 32

3μs 　　　43（L-3）、41（S3）

2.5μs　　 23

PPI系レーダー

2μs　　　玉3

1.2μs　　51

海軍技術研究所では、初めてのレーダー開発に当たり、日本放送協会技術研究所の高柳健次郎博士が技術顧問として参画しており、その門下である日本ビクターの技術陣がサポートしている。

このようなことから、彼らテレビ技術者が当時最新のパルス技術を活用した分周回路を考案し実用化したものと思われる。

 

当時の最新技術のパルス回路では分周のためのスレッドホールド（閾値）の判定が真空管の動作点の曖昧さなどにより誤差が発生することから、保守要員は付属の監視機(観測用オシロスコープ)により、1/5分周であれば、矩形波が5つでループしていることを確認し、不良であれば調整する必要があった。

このようなことから、爾後のレーダーシステムでは本分周回路の採用は行って居ない。

 

Reports of the U.S. Naval Technical Mission to Japan, 1945-1946

「日本無線史」10巻　1951年　電波管理委員会

「元軍令部通信課長の回想」昭和56年　鮫島素直

機密兵器の全貌　昭和51年6月　原書房

「電波探信儀及電波探知機装備工事心得」　国立文書館

米国国立公文書館

オシロスコープの設計と取扱い　昭和33年6月　藤巻安次　誠文堂新光社

無線工学ハンドブック　昭和16年7月　日本ラジオ協会　

Anatoly Koshkarov氏提供資料

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