レンジゲート・プルオフ（RGPO）は、レーダーロックオンを破るために用いられる電子戦技術です。基本的な概念は、標的のレーダーが航空機に反射した際に発生するであろう電波パルスに類似した無線信号パルスを生成することです。この2番目のパルスは時間的に徐々に遅延されるため、レーダーのレンジゲートは実際の反射ではなく偽のパルスを追跡し始め、標的から引き離します。
ドップラーレーダーは距離ゲートを使用せず、代わりに目標の最初の反射波の両側の周波数を狭くフィルタリングすることで単一の目標を選択する場合があります。これらのレーダーに対しては、関連する速度ゲートプルオフ（VGPO）が使用できます。これは、時間ではなく周波数がゆっくりと変化する反射信号を送信し、レーダーの速度ゲートが目標から同じように引き離されることを期待します。
プルオフは、レーダーの信号を単純に無効化するのではなく、標的レーダーの詳細情報を利用して妨害する、より広範な「欺瞞妨害」の概念に属します。「プルオフ」は「スティーリング」や「ウォークオフ」などとも呼ばれます。関連する手法として、角度欺瞞妨害があります。
説明
レンジゲートとストロボ
最も初期のレーダーシステムにも、選択した単一のターゲットを強調表示してさらに分析するシステムが搭載されていました。たとえば、1939 年の英国陸軍初の実用レーダーである Gun-Laying Mark Iでは、画面上のカーソルであるストロボを使用して単一のターゲットを強調表示しました。これは、数百メートルの範囲に相当する通常数マイクロ秒というストロボの短い時間周期内にない信号をフィルター処理 (またはゲート)することで機能しました。ストロボのウィンドウ内の信号は二次ディスプレイに送信され、そこで 2 人の操作者が、その単一のターゲットの点滅を各自のディスプレイの中央に表示することで、そのターゲットの方位角と仰角を測定しました。同様のシステムは、大戦中期までに多くのレーダーで使用されていました。
戦争の終わりまでに、自動目標追尾、あるいはレーダー ロックオンの実験が数多く行われていた。これらのシステムでは、操作者がストロボを使って目標を選択すると、レーダー内の回路が自動的に目標の方位角と仰角を追跡する。これにより、追加の操作者が不要になった。目標の距離は移動に伴って変化し続けるため、回路はストロボを距離の中央に維持するようにもした。一部のシステムではストロボの点滅さえも自動化されていた。AI Mark Vは単座戦闘機用に設計されたもので、パイロットがストロボを調整する時間があまりないような機体であったため、代わりにストロボを広範囲に走査し、最初に確認した信号にロックオンする第 2 のシステムを備えていた。
戦後、ストロボを生成し、その他の反射光を除去する回路は、レンジゲートとして広く知られるようになりました。
レンジプルオフ
戦争末期のレーダー設計であるAI Mk. IX をテスト中に、自動追跡システムに重大な問題があることが発見されました。
このシステムの開発中、爆撃司令部は航空省に対し、今日ではチャフとして知られるレーダー対抗手段「ウィンドウ」の導入を強く求めていた。戦闘司令部は、ドイツ軍がこのシステムを容易に模倣してイギリスに対して使用し、電撃戦を再開させる可能性があると指摘した。[a] AI Mk. IXは投下後急速に減速するため、ウィンドウを無視し、射程範囲外を素早く通過して追跡されないと示唆された。しかし、試験では正反対の結果が得られた。レーダーは正確にウィンドウにロックオンし、目標は画面から消えた。
レンジゲート・プルオフは、本質的にはウィンドウの電子版です。フォイル反射板を投下して二次反射を生成する代わりに、標的機に搭載されたトランスポンダーによって二次反射が生成されます。トランスポンダーは当初、レーダー信号に可能な限り迅速に反応し、最初の反射に重なる2番目の反射を生成します。時間が経つにつれて、反射を徐々に遅らせ、レーダー信号の「後ろ」に来るようにします。目的は、信号を遅らせることで航空機の動きに逆らわせ、空間的に（ほぼ）固定されたように見える位置に信号を残すことです。レーダーが航空機にロックオンされていた場合、航空機が元の位置から離れても、この2番目のパルスにロックオンされたままであることが期待されます。最終的に、航空機はレンジゲートの外に出て消えますが、レーダーは偽の信号を追跡し続けます。このように、偽の信号は「レンジゲートを標的から引き離す」と言われています。
RGPOジャマーからの信号を除去する一つの方法は、トランスポンダーが応答するまでに必ずゼロではない時間を要することに留意することです。つまり、信号には、トランスポンダー信号が重畳される前の元の「皮膚反射」を表す成分が常に含まれます。プランポジションインジケータでは、偽信号は最初の点から距離が長くなるにつれて2番目の点として表示され、オペレータは手動でストロボを点灯させることでロックを回復できます。あるいは、オペレータがジャマーが動作していることを認識している場合は、「皮膚反射」を表す最も近い信号を探し、それ以後の信号をミュートすることもできます。これは単純な電子回路で簡単に実現でき、「リーディングエッジトラッカー」と呼ばれることがよくあります。[1]
このようなシステムは、元のレーダー信号を追跡し、そのパルス繰り返し周波数（PRF）を抽出することで無効化できます。PRFの基本的な測定値さえあれば、妨害装置は皮膚反射の時間枠全体にノイズを放射し、反射を隠蔽することができます。これは特に、ゲートをかけるための鋭い信号がなくなるリーディングエッジ・トラッカーに対して効果的です。これらのシステムは、リーディングエッジをブランクするための信号とプルオフを行うための信号の2つの信号を生成するため、「デュアルモード妨害装置」と呼ばれることもあります。[1]
より複雑な解決策としては、PRFの極めて正確な追跡が必要です。これが実現できれば、RGPOは皮膚反射の両側に欺瞞信号を発信し、どちらの方向にもウォークオフすることができます。この手法は先端追跡を容易に破り、また手動操作者にとってどの反射が「真の」信号であるかを判断することを困難にします。[1]
速度プルオフ
ドップラーレーダーは、ドップラー効果を利用して目標の速度を直接測定します。初期の典型的な実装では、受信信号は増幅された後、特定の目標速度に対応する狭帯域フィルタバンクに送られました。一部のセミアクティブレーダーホーミングミサイルでは、よりシンプルなシステムが採用されています。これらのミサイルは、測定された目標速度を事前にプログラムし、それを用いて信号のドップラーシフトの予測値を計算し、その周波数周辺の狭帯域外の信号をフィルタリングします。[2]
RGPOジャマーがこのような信号に応答し、受信したのと同じ周波数を送信すると、この追加信号は同じフィルターに送られ、元の信号に加算されて強度が増します。トランスポンダーが固定周波数で応答した場合、別のフィルターに送られるため、容易に識別できます。いずれの場合も、元のターゲットからの反射信号はロックオンされたままです。
ドップラーレーダーに対応できるようにトランスポンダーを改造するのは簡単で、周波数を調整できれば十分です。この場合、システムは当初元の信号と同じ周波数で応答し、その後RGPOの場合と同様に、時間の経過とともに周波数を徐々にシフトしていきます。これにより、隣接するフィルターに2つ目の信号が現れますが、どちらが元の信号なのかはわかりません。周波数は上下に簡単に調整できるため、RGPOのようにどちらの方向にもプルオフする必要がある複雑な問題は発生しません。[2]
パルスドップラーレーダーは、パルスタイミングとドップラーシフトの両方を使用してターゲットを追跡するため、周波数とリターンタイミングの両方を変更することで（振幅変調を通じて）、これらも実行できます。[2]このようなトランスポンダーは、非ドップラーレーダーに対しても機能し続けます。非ドップラーレーダーは一般に広い周波数応答を持ち、周波数シフトが著しくならない限り信号を検出し続けるためです。
対策
レーダーがパルス繰り返し周波数を変更すると、プルオフの効果が低下し、トランスポンダーが偽信号をスムーズに遅延させ続けることが困難になります。周波数アジリティも同様の効果をもたらします。トランスポンダーはレーダーからの信号を受信するまで、偽信号をどの周波数で送信すればよいかを推測できないためです。
この能力を否定すると、トランスポンダーからの信号は受信機で受信した後にのみ応答することになります。これらの信号は常に、妨害機よりも遠距離からの反射となります。移動目標表示（MOI）などのパルス対パルス比較技術は、レーダー上では移動速度の遅い目標として表示されるため、このような反射を除去するために使用できます。
注記
- ^ 皮肉なことに、ドイツは既に独自にウィンドウを発見しており、それをコピーしてドイツに対して使用する可能性があると考えたため、イギリスに対しては使用しないことに決めました。
参考文献
引用
- ^ abc Neri 2006、438ページ。
- ^ abc Neri 2006、437ページ。
参考文献
- ネリ、フィリッポ（2006年）『電子防衛システム入門』サイテック出版、ISBN 9781891121494。
- ジョーンズ、ジェフリー・フランク (2013). 『電子戦およびレーダーシステム工学ハンドブック』海軍航空戦センター.
- ホワイト、イアン (2007). 『空中迎撃（AI）レーダーとイギリス夜間戦闘機の歴史 1935-1959』 ペン＆ソード. ISBN 9781844155323。
- 抜粋は第1部1936年～1945年と第2部1945年～1959年にご覧いただけます。
