юный радиолюбитель (560767), страница 133
Текст из файла (страница 133)
Надо знать еще и направление. Чтобы определить, в каком месте находится данный предмет, антенна РЛС должна посылать радиоволны не во все стороны, как радиовещательная станция, а направленным, сравни- 415 па»дед»е»ие в«к~у приема 416 тельно узким пучком, подобным световому лучу прожектора. В этом случае приемник радиолокатора зафиксирует сигналы, отраженные только тем самолетом, который находится в направлении излучения радиоволн. Наилучшее отражение радиоволн происходит, когда их длина соизмерима с размерами предмета. Поэтому радиолокаторы работают иа метровык лециметровых, сантиметровых и миллиметровых волнах, т.е.
на частотах свыше 600 МГц. Энергию радиоволн таких длин„кроме того, легче концентрировать в узкий пучок, что имеет немаловажное значение для «дальнобойности» радиолокатора и точности определения места нахождения того или иного объекта. Каким же образом радиолокатор обнаруживает объект, если он излучает энергию радиоволн узким направленным пучком? Антенна его передатчика может вращаться, а также изменять угол наклона, посыпая волны в различных направлениях.
Она же является и приемной антенной. Наиболее простая антенна РЛС, работающая в метровом диапазоне, показана схематически на рис. 411,а. Принципиально опа имеет ~акую же конструкцию„ как многоэлементные телевизионные приемные антенны, только снабжена еще механизмом вращения и наклона.
Длина вибратора равна приблизительно половине длины излучаемой волны. Ток высокой частоты подводится к активному вибратору. Такая антенна посыпает радиоволны довольно узким нанрввлен- Рпс. 411. Антенны направленного излучения и ным пучком в сторону директоров.
Она же и принимает отраженные сигналы, которые плут со стороны директоров. Другая конструкция антенны наземной РЛС метрового диапазона показана на рис. 4! 1,б. Она имеет большое число излучаемых вибраторов, расположенных в одной плоскости. Металлическая конструкция, на которой смонтированы вибраторы, выполняет роль рефлектора антенны.
Чем короче радиоволна станции, тем меньше размеры излучаемого вибратора и рефлектора и общие размеры антенны. Так, например, рефлекторная антенна станции миллиметрового диапазона может иметь размеры, не превышающие размеров тарелки. Передатчики РЛС работают, как правило, в импульсном режиме; импульсами излучают радиоволны и их антенны.
При импульсном режиме передатчик в течение очень короткого промежутка времени создает «очередь» радиоволн, после чего нвступает сравнительно продолжительный перерыв -пауза, в течение которой он «отдыхает». Во время пере-- рыва происходит прием отраженных волн. Затем снова излучается такой же импульс, за ним опять следует пауза и т.д. При таком режиме антенна передатчика как бы «стреляет» в пространство короткими очередями радиоволн. Допустим, что каждый импульс РЛС длится !Омкс и за кажлую секунду излучается 500 таких очередей радиоволн. Слеловательно, паузы между импульсами равны 1990 мкс; т.е.
почти в 200 рвз продолжительнее, чем импульсы. Получается, что передатчик за сутки в а) г> Рве. 412. Устройство в принцип действия электронно-лучевой трубки 417 общей сложности работает всего не больше нескольких минут. А мощность импульса достигает десятков, сотен н даже тысяч киловатт. Она во много раз больше мощности, потребляемой радиолокатором ст источника питания. Объясняется это тем, что во время паузы в передатчике накапливается электрическая энергия, которая затем в течение очень короткого промежутка времени преобразуется в колебания радио- частоты и излучается антенной.
Расстояние до объекта определяют, как я уже говорил, временем между моментом посылки импульса и возвращением «ралиоэха». Радиоволны распространяются со скоростью 300000 км/с !точнее, 299820 км/с). Это значит, что от самолета, нахолюцегося, например, на расстоянии 150 км, радиоэхо верветок через 0,001 с, а при расстоянии до него 300 км— через 0,002 с. Для измерения таких коротких промежутков времени не годятся лаже самые лучшие секундомерьй ибо неточность в отсчете времени даже 0„1 мс дает ошибку, равную десяткам километров.
В РЛС отсчет времени ведется при помощи электронного секундомера, роль которого обычно выполняет электронно-лучевая трубка. В простейшем виде она, подобно трубке осциллографа, представляет собой стеклянный баллон с электродами и сильным разрежением воздуха внутри (рис 412.а). Экраном служит плоская широкая часть трубки, покрытая с внутренней стороны тонким слоем люминофора — полупрозрачного вг:щества, светящегося под ударами электронов. Катод электронно-лучевой трубки подобен подогревному катоду электронной лампьь Он окружен металлическим цилиндром с небольшим отверстием посередине, через которое вылетают излучаемые катодом электроны.
Это управлюоший электрод трубки. Неподалеку от него расположен первый анод, имюощий форму полого цилиндра. На него относительно катола подается положительное напряжение, под действием которого электроны, излучаемые катодом, получают ускорение. За первым анодом находится второй. Это может быль полый цилиндр нлв токопроводюцее покрытие, нанесенное на внутреннюю поверхность горловины трубки.
На него подается еше более высокое положительное напряжение, чем на первый анод. Электроны, пролетая сто, приобретают еше большую скорость движения к экрану. Напряжения на электродах трубки подбирагот так, что между ними образуется электрическое поле, обладающее свойством собирать электроны, летящие к экрану, в узкий пучок-луч.
Под действием ударов элекьронов люминофор светнтся-на экране появляется светящаяся точка (рис. 412,б). Она тем ярче, чем больше электронов в луче и чем больше их скоросп Управляющий электрод изменяет плотность электронного луча и, следовательно, яркость светящейся точки на экране. Всю систему, состоящую из катода, управляющего электрода и анодов, называют электронным прожектором электронно-лучевой трубки. Между анодами и экраном трубки размещены еще четыре пластины, носящие название отклоняющих.
Они образуют даа плоских конденсатора, электрические поля которых перпендикулярны друг другу. Подавая напряжение на пару вертикально расположенных пластин, электронный луч можно отклонить влево или вправо и таким образом перемешать светящуюся точку на экране по горизонтали. Это пластины горизонтального отклонения луча. Вторая пара пластин, расположенных горизонтально, образует конденсатор, позволяющий электронный луч и светящуюся точку на экране перемещать по вертикали. Это — пластины вертикального отклонения луча.
Используя электронно-лучевую трубку в качестве электронного секундомера, на ее пластины горизонт алъного отклонения луча подают от специального генератора переменное напряжение пилообразной формы (рис. 412,в), называемое напрюкением горизонтальной разверт«н Пьж От объ~чного сниусоидального напряжения пилообразное отличается главным образом тем, что оно уменьшается значьпелъно быстрее, чем возрастает, причем изменение напряжения происходит не по кривым, а по прямым линиям.
При этом электронный луч чертит на экране трубки прямую горизонтальную светящуюся лиюпа (рис. 212,г)-линию горизонтальной развертки. Она-то и выполняет роль шкалы такого прибора радиолокатора. Если на пластины вертикального отклонения луча подать импульс отраженного сигнала, он вызовет на этой шкале отметку в виде всплеска.
На пластины горизонтального отклонения луча прибора подают пилообразное напряжение развертки той же частаты, с которой происходит излучение зондирующих пачек радиоволн, например 1000 Гц. При такой частоте электронный луч !000 раз в 1 с прочерки- 418 лигьюалмиа имлулы дрилятыи имлуль г Рис. 413. Выброс светящейся линии на экра- не элевтраюю-лучевой трубки уьазывает рас- стояние ло цели вает экран, образуя на нем прямую светащуюся линию. Общая длина линии на экране при этом соответствует в масштабе отрезку времени длительностью 0,00! с, т.е.
1 мс. Она может быль атградуирована в километрах. Луч на экране трубки начинает двигаться слева направо от нулевого деления шкалы в тот момент, ко~да происходит излучение импулъса. Момент посылки импульса отмечается выбросом линии у нулевого деления шкалы трубки. Пластины вертикального отклонения луча трубки включены на выходе приемника. Если в приемник не поступают отраженные импульсы, то остальная часть линии развертки на экране трубки имеет вид прямой.
Но как только начинают поступать отраженные импульсы, на светящейся линии получается второй выброс. Для случая, показанного на рнс. 413, видно, что расстояние до объекта, отразившего радиоволны, 70 км. Как операторы РЛС определяют текутцие координаты обнаруженного объекта, например самолета? По его азимуту, т.е. по углу между направлением на север и направлением на самолет, и по углу места-.углу, образуемому горизонтальной линией и наклонной линией, направленной на самолет (рис. 414) Эти данные фиксируют индикаторы по положению антенны. А когда известны азимут, угол места и наклонная дальность, то нетрудно рассчитать высоту полета и место, где в данный момент находится обнаруженный самолет. В РЛС все этн расчеты производятся, разумеется, автоматически.
Очевидно, что если РЛС находится на земле или ус- Рис. 414. Определение направления и высоты полета самолета оопеатели; угла гпгпо, пзогчута, аювыагто Ряг. 41 5. СтРУктурная схема радволскпцвонцой станции апмеп хо пело аваев ет гота магг етоа ело Иагт папи 0пль Рп0опльопл лиоол ааеаептои Рвс. 416. Индикатор кругового обзора тановлена на корабле и предназначена для наблюдения за наземными или плавающими по воде кораблями, нет необходимости измерять угол места. Чтобы ты имел более полное представление о РЛС, разберем ее работу по упрощенной структурной схеме, изображенной на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
