referat (История возникновения радио и радиолокации), страница 4

В 50-х годах было высказано предположение о возможно­сти появления в ионосфере местных образований — «облаков» с высокой плотностью электронов, которые могут вызывать частичное рассеяние падающих на них сверхкоротких волн. Причем такие рассеянные волны могут обладать достаточной энергией для обнаружения их очень чувствительным прием­ником. Опыты с большими направленными антеннами на при­еме и передаче при значительной мощности излучения показа­ли, что если основные лучи, фокусируемые такими антеннами, пересекаются на высоте 10 или 100 км, то действительно про­исходит дальняя передача на 200—300 км в первом случае (тропосферное рассеяние), и до 2 тыс. км по втором случае (ионосферное рассеяние). Выяснилось также, что в указанных условиях, несмотря на большие колебания силы приема, сиг­налы оказываются все же достаточно надежными и обеспечи­вают круглосуточную регистрацию.

Уже после того, как дальние связи на сверхкоротких вол­нах вошли в практику, оказалось, что приведенное выше объ­яснение не всегда справедливо. Вскоре было предложено и другое объяснение: метеориты, падающие в большом количе­стве (10—1000 в час), ионизируют земную атмосферу на не­сколько секунд, а иногда и минут. В эти короткие отрезки времени резко увеличивается сила приема сигналов, а если мощность передатчика велика, то падение даже маленьких, но многочисленных метеоритов дает сплошное отражение радио­волн, которое может обеспечить дальний прием, в особенности ночью.

Общепринятая теория дальнего распространения сверхко­ротких волн уже давно разработана, опреде­лилась техника дальней радиосвязи на этих волнах и сущест­вуют дальние радиолинии, работающие на сантиметровых вол­нах.

Таким образом, пользуясь диапазоном ультракоротких волн можно по желанию или строго ограничить дальность ра­диосвязи горизонтом, или же осуществлять дальнюю связь на тысячи км, обеспечивая устойчивую силу приема в нужном районе и сохраняя острую направленность такой пе­редачи. Нельзя не упомянуть, что может быть самым большим преимуществом этого диапазона является то обстоятельство, что в нем можно разместить очень много радиостанций с боль­шими промежутками между ними по длине волны.

В диапазоне коротких волн, учитывая их огромную даль­ность действия и относительно малую направленность, можно разместить не более 2—3 тыс. радиостанций во всем мире, если задаться целью полного исключения помех друг другу. Этого можно добиться только при соблюдении жесткого усло­вия, что радиостанции будут отличаться по частоте на б— 10 кГц. При таком разносе между станциями можно ве­сти только телеграфную или телефонную радиопередачу. Если же использовать область ультракоротких волн, то те же 2 тыс. радиостанций можно расставить одна от другой по частоте на 10 МГц и при этом все они могут работать в одном и том же районе. Подобные возможности разделения станций по часто­те обеспечивают передачу фактически безграничной инфор­мации.

Такие возможности и были использованы для телевизион­ных передач, нуждающихся в очень широкой полосе частот. В основе электрической передачи изображений любого типа лежит полиграфический принцип представления картины точ­ками разной степени зачернения. Глаз эту точечную структуру охватывает сразу, но в электрической системе эти точки пе­редаются одна за другой по строкам; из строк образуются кадры, число которых должно быть 15—25 в секунду. Для те­левизионной передачи хорошего качества нужно передавать в секунду около 5 миллионов точек. Передача каждой точки вы­полняется посылкой одного импульса длительностью '/ззооооо секунды и разной мощности, в зависимости от освещенности точки. Такие импульсы можно передавать без помех соседним радиостанциям, если разнос по частоте между ними не менее 10 МГц.

Регулярные передачи электронного телевидения начались в США и в СССР еще до второй мировой войны, но только после ее окончания развитие телевидения приняло стремительный характер, опережая по темпам развитие ра­диовещания.

Во время Отечественной войны был разработан новый вид радиосвязи — импульсная передача на УКВ. Б. А. Котельни­ков еще в 1937 году показал, что для передачи, например ре­чи, не нужно передавать весь непрерывный процесс, а доста­точно посылать только «пробы» его в виде кратковременных импульсов, определяющих величины основного процесса к мо­менты проб. Число таких проб для передачи речи может быть не более 5—8 тысяч в секунду. Следовательно, если си­стема может передавать как в телевидении 5—8 млн. импуль­сов, то она и состоянии передать до тысячи разговоров по одной линии УКВ радиосвязи. Так появилась импульсная мно­гоканальная система передачи на УКВ, которая соревнуется с упомянутой выше проводной ВЧ связью на длинных волнах. Огромное число проводных магистралей ВЧ связи вызвало к жизни еще один способ осуществления многоканальной ра­диосвязи, в котором используются уже не импульсные, а не­прерывно излучающие УКВ передатчики. Они могут переда­вать без промежуточных преобразований сигналы, поступаю­щие от аппаратуры длинных волн на проводные линии ВЧ связи. Эти так называемые радиорелейные линии связи получили очень большое распространение у нас и за рубежом. Во всех системах радиорелейных линий -приме­няются очень маломощные передатчики и остронаправленные антенны. Примерно через каждые 50—60 км ставятся проме­жуточные приемно-передающие станции.

Интенсивное развитие автоматики, которое стало возможным лишь после того, как эта область техники перешла от управляющей механической и гидравлической аппаратуры к приборам радиотехники и электроники, требует очень гибких средств связи. Без наличия такой связи невозможно, напри­мер, управление подвижными объектами: тракторами, судами, самолетами, ракетами и искусственными спутниками Земли. Большая информационная емкость современных си­стем радиосвязи позволяет осуществлять очень сложные про­граммы управления объектами, а сочетание методов управле­ния по радио с телевидением в пункте исполнения программы и с техникой радиолокации обеспечивает системе радиопере­дачи команд чрезвычайно широкие возможности.

Однако, обнаружилось, что подобная авто­матизация требует обработки столь большого количества пе­редаваемых команд и обратных ответов аппаратуры, за кото­рыми следуют вновь отправляемые команды коррекции, что человек не может справиться с таким потоком данных, учи­тывая необходимость быстрого принятия решений с учетом всех полученных данных и обстановки.

Выход из этого затруднения дала новая область радио­техники и электроники — техника вычислительных машин, которая позволила не только ликвидировать ука­занные затруднения, но и по-новому решать основную задачу самой техники связи — увеличивать реальную производитель­ность ее.

Таким образом, система, построенная человеком, в даль­нейшем работает без его непосредственного участия и нуж­дается в его помощи лишь для ремонта, профилактики и вве­дения новых общих «заданий» в первоначальную программу, работы. Такого рода системы автоматической радиосвязи с об­работкой информации в недалеком будущем будут все боль­ше входить в практику управления, освобождая человека от обработки информации и предоставляя ему возможность вы­бирать окончательные решения на основе всех подготовленных машиной данных.

Радиолокация

Как уже было отмечено ранее, эффект отражения радиоволн от металлических объектов впервые бы замечен еще А. С. Поповым.

Первые работы по созданию радиолокационных систем начались в нашей стране в середине 30-х годов. Впервые идею радиолокации высказал научный сотрудник Ленинградского электрофизического института (ЛЭФИ) П.К. Ощепков еще в 1932 году. Позднее он же предложил идею импульсного излучения.

16 января 1934 года в Ленинградском физико - техническом институте (ЛФТИ) под председательством академика А. Ф. Иоффе состоялось совещание, на котором представители ПВО РККА поставили задачу обнаружения самолетов на высотах до 10 и дальности до 50 км в любое время суток и в любых погодных условиях. За работу взялись несколько групп изобретателей и ученых. Уже летом 1934 года группа энтузиастов, среди которых были Б. К. Шембель, В.В. Цимбалин и П. К. Ощепков, представила членам правительства опытную установку. Проект получил необходимое финансирование и в 1938 году был испытан макет импульсного радиолокатора, который имел дальность действия до 50 км при высоте цели 1,5 км. Создатели макета Ю, Б, Кобзарев, П, А, Погорелко и Н, Я, Чернецов в 1941 году за разработку радиолокационной техники были удостоены Государственной премии СССР. Дальнейшие разработки были направлены в основном на увеличение дальности действия и повышение точности определения координат. Станция РУС- 2 принятая летом 1940 года на вооружение войск ПВО не имела аналогов в мире по своим техническим характеристикам , она сослужила хорошую службу во время Великой Отечественной войны при обороне Москвы от налетов вражеской авиации. После войны перед радиолокационной техникой новые сферы применения во многих отраслях народного хозяйства. Без радаров теперь немыслимы авиация и судовождение. Радиолокационные станции исследуют планеты Солнечной системы и поверхность нашей Земли, определяют параметры орбит спутников и обнаруживают скопления грозовых облаков. За последние десятилетия радиолокационная техника неузнаваемо изменилась.

Стремление увеличить дальность действия привело к тому, что радиолокация, как и многие другие области техники, пережила эпоху «гигантомании». Создавались все более мощные магнетроны, антенны все больших размеров, устанавливавшиеся на гигантских поворотных платформах. Мощность РЛС достигла 10 и более мегаватт в импульсе. Более мощные передатчики создавать было уже физически невозможно: резонаторы и волноводы не выдерживали высокой напряженности электромагнитного поля, в них происходили неуправляемые разряды. Появились данные и о биологической опасности высококонцентрированного излучения РЛС : у людей проживающих вблизи РЛС наблюдались заболевания кроветворной системы, воспаленные лимфатические узлы. Со временем появились нормы на предельную плотность потока СВЧ энергии, допустимые для работы человека (кратковременно допускается до 10 мВт/см^2).

Новые требования, предъявляемые к РЛС, привели к разработке совершенно новой техники, новых принципов радиолокации. В настоящее время на современных РЛС импульс посылаемый станцией представляет собой сигнал, закодированный по весьма сложному алгоритму (наиболее распространен код Баркера), позволяющий получать данные повышенной точности и ряд дополнительных сведений о наблюдаемой цели. С появлением транзисторов и вычислительной техники мощные мегаваттные передатчики ушли в прошлое. На их смену пришли сложные системы РЛС средней мощности объединенные посредством ЭВМ. Благодаря внедрению информационных технологий стала возможна синхронная автоматическая работа нескольких РЛС. Радиолокационные комплексы постоянно совершенствуются, находят новые сферы применения. Однако есть еще масса неизученного, поэтому эта область науки еще долго будет интересна физикам, математикам, радиоинженерам; будет объектом серьезных научных работ и изысканий.

Заключение

Мы очень кратко рассмотрели путь развития радиосвязи и радиолокации, открытый великим изобретением А. С. Попова. Путь этот не был прямым и гладким. Для реализации рекомендаций А. С, Попова о создании дальней радиотелеграфной связи» осуществления радиотелефона, развития радиолокации по­требовалось более 60 лет усиленной работы ученых и инже­неров, Советские радиотехники на многих этапах этой работы шли во главе мировой науки. Блистательным доказательством высокого уровня со­ветской радиотехники явилась автоматическая радиосвязь на расстояние около 500 тыс. км, осуществленная во время за­пуска первой в мире искусственного спутника. Успехи советской радиотехники являются бессмертным венком изобретателю радио А. С. Попову.

Список литературы

1. Васильев А. М. А. С. Попов и современная радиосвязь. М., «Знание», 1959

2. Лобанов М. М. Из прошлого радиолокации. М., Воениздат, 1969

16