Радиолокация в народном хозяйстве
Как известно, действие радиолокационных приборов основано на излучении электромагнитной энергии радиопередатчиком, отражении этой энергии предметом, находящимся на пути распространения радиоволн, и приеме некоторой части отраженной энергии приемным устройством радиолокационной станции. Радиолокационная станция состоит, как правило, из следующих основных элементов: передатчика, антенно-фидерной системы с антенным переключателем, приемного устройства, индикаторов, блока синхронизации и узла питания.
Передатчик, включающий в себя генератор и модулятор, генерирует через определенные промежутки времени мощные высокочастотные импульсы, длительность которых может составлять от десятых долей микросекунды до нескольких микросекунд (частота повторения импульсов и их длительность зависят от назначения и типа станции). Эти импульсы по фидерному тракту подводятся к антенне. В станциях метрового диапазона в качестве фидера используется, •как правило, коаксиальный кабель, а в станциях сантиметрового диапазона — специальный фидер-волновод. Встречая на пути своего распространения преграду (самолет, корабль или другие объекты), радиоволны отражаются от нее. Интенсивность отражения радиоволн в направлении на радиолокационную станцию зависит от электрических свойств облучаемого тела, его размеров по отношению к длине волны и конфигурации. При облучении самолетной или корабельной радиолокационной станцией участка суши или прибрежной полосы на интенсивность сигнала, отражающегося в направлении на радиолокационную станцию, влияет не только рельеф отражающего участка местности, но и его электрические свойства. Каждый, даже небольшой участок местности обладает определенной отражающей способностью, определяемой составом почвы, ее влажностью, густотой и характером растительного покрова, типом сооружений (сельские или городские дома, заводы, мосты, шоссейные дороги).
Небольшая часть отраженного сигнала достигает антенны и поступает на вход приемника. Для уменьшения влияния внутренних шумов фидерного тракта и приемника первые каскады приемника располагаются как можно ближе к антенне, и по фидеру в главный усилитель передаются уже усиленные сигналы. Мощность отраженного сигнала очень мала, поэтому радиолокационные приемники имеют чрезвычайно большую чувствительность: они в состоянии принять и выделить из шумов отраженные сигналы мощностью 10—12 вт и меньше.
Благодаря тому что радиолокационные станции работают импульсами, в них для передачи и приема можно использовать одну антенну, так как отраженные сигналы принимаются в период пауз в работе ‘передатчика. Однако, если не принять специальных мер, подключение высокочувствительного приемника и мощного импульсного передатчика к одной антенне приведет к повреждению входных элементов приемного устройства импульсом передатчика. Для предотвращения этого между приемником и антенной ставят антенный переключатель, основным элементом которого является своеобразный быстродействующий газонаполненный разрядник. Переключатель автоматически отключает вход приемника под воздействием мощного импульса передатчика и включает его практически сразу же по окончании работы передатчика.
Антенны радиолокационных станций — направленного действия. Коэффициент направленности антенн радиолокационных станций, работающих на волнах сантиметрового диапазона, может достигать нескольких тысяч; это значит, что для создания напряженности электромагнитного поля, равной той, которая имеет место в этом случае в направлении максимума излучения, при ненаправленной антенне потребовалось бы применить передатчик мощностью в несколько тысяч раз большей.
Приемник станции усиливает принимаемый сигнал (В миллионы раз, после чего сигнал подается на вход индикаторных устройств или устройств автоматического определения координат выбранного объекта. Индикаторами, регистрирующими появление отраженного сигнала, могут служить стрелочные приборы, звукосигнальные устройства и электронные оптические приборы. Наиболее часто в качестве индикаторных устройств используют электроннолучевые трубки, которые позволяют фиксировать процессы длительностью порядка миллионных долей секунды. Воспроизведение сигналов на экранах электроннолучевых трубок может осуществляться методом амплитудной (аналогично осциллографам) или яркостной модуляции (как в телевизионных приемниках). Метод яркостной модуляции используется, например, в индикаторах кругового обзора, о котором будет упомянуто ниже.
Регулирование работы всех основных цепей и блоков радиолокационной станции во времени производится блоком синхронизации. Этот блок определяет время включения передатчика, управляет работой индикаторных устройств и специальных цепей в приемнике.
Для определения местоположения отражающего объекта радиолокационными станциями определяется дальность (расстояние) и направление на этот объект. Определение расстояния основано на измерении времени, в течение которого радиоволны пройдут расстояние от станции до объекта и вернутся обратно. Определение направления производят в большинстве случаев путем оценки интенсивности отраженного сигнала, используя для этого направленное свойство антенны.
Способность радиолокационных станций обнаруживать отражающие объекты в условиях, когда оптические приборы не могут быть применимы (ночью, в тумане, при сплошной облачности), а также высокая точность (для станций некоторых типов, находящихся на расстояниях в десятки километров от объекта, ошибки не превышают 20—30 м) и значительная дальность действия, измеряемая десятками и сотнями километров, определили широкое применение этих станций. Плавание судов и полеты самолетов в неблагоприятных метеорологических условиях, ночью, в тумане стало сейчас достаточно безопасным в связи с оборудованием судов и самолетов радиолокационными станциями.
Радиолокационная техника помогает не только летчикам и капитанам судов; она используется сейчас также при исследовании -вселенной, применяется при прогнозировании погоды, с ее помощью ускоряют проведение работ в геодезии и картографии, ведут наблюдения за полетами метеоров.
К. Трофимов
Радио 1955