2018 Fiscal Year Annual Research Report
System Design of the Phased Array Weather Radar at C band
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17H02069
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
牛尾 知雄 首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (50332961)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
楠 研一 気象庁気象研究所, 気象衛星・観測システム研究部, 室長 (40354485)
平林 晃 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (50272688)
岩波 越 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 水・土砂防災研究部門, 総括主任研究員 (60221793)
高橋 暢宏 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (60425767)
吉川 栄一 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究開発員 (70619395)
丸田 章博 大阪大学, 工学研究科, 教授 (40252613)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | フェーズドアレイレーダ / 偏波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Cバンド偏波フェーズドアレイ気象レーダのシステムに関して，数値計算に基づく検討を行った，アンテナ素子にパッチアンテナを用いて，送信周波数を5.3[GHz]とし，偏波分離特性を示す交差偏波識別度(XPD)を考慮し設計した．XPDの目標値を22[dB]以上と設定したが，方位角-45~45[deg]において仰角20[deg]程度まで確保することができた．また，設定したパッチアンテナを用い平面型，円柱型，半球型のアレイ形状を設計した．各アレイ形状での素子数は，受信部で開口径2.8×2.8[m]でそれぞれ10000，10900，11060，送信部で開口径0.84×0.84[m]でそれぞれ900，930，931となっている．実装時の4分の1を用いて，方位角-45~45[deg]，仰角0~90[deg]を観測範囲とし，それぞれの特徴として，平面型はチルト角(本研究では10[deg])をつけることが可能，円柱型は方位角方向でアンテナパターンが一定，半球型は全方向でアンテナパターンが一定であることがあげられる．設計したアレイのアンテナパターンにおいて，平面型と円柱型で仰角の上昇に伴いサイドローブレベルの上昇とビーム幅の広がりによる劣化が表れた．また平面型では方位角の上昇においても同様にアンテナパターンの劣化が表れた
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り，Cバンドフェーズドアレイ気象レーダのシステム設計が進んでいる．また，信号処理検討に関しても，圧縮センシング理論を用いたデータ圧縮，ドップラー領域での局在性を利用した信号処理による高解像度化など，当初想定した以上に良好な結果がえられつつあることから，概ね順調に進展していると思われる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後，引き続き，１）Cバンド偏波フェーズドアレイ気象レーダのシステム設計，２）信号処理による高解像度化，３）送信方式等の検討による高分解能化等の検討を多方面から行ったいくことになる．特に，クラッターを考慮したビーム形成手法の検討や圧縮センシング理論による検討など，有効と思われる検討が進んでおり，こうした側面からの検討を深化させ，遠距離での観測性能の向上を目指していくこととしたい．
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