книги из ГПНТБ / Листов, Константин Михайлович. Радио и радиолокационная техника и их применение

меры — до 100 см и более. В линзовых системах, как говорит само название, основным элементом служат линзы.

Приемники (индикаторы) инфракрасных лучей применяются для обнаружения источников инфракрасных лучей и преобразо­ вания последних в другие виды энергии, удобные для исполь­ зования в аппаратуре. Обычно энергия инфракрасных лучей преобразуется в военной аппаратуре в электрическую или све­ товую энергию.

По спектральным характеристикам все приемники инфра­ красных лучей можно разделить на неселективные и селектив­ ные. Неселективные приемники имеют почти одинаковую чув­ ствительность в широком диапазоне частот инфракрасного

Генератор (излучатель) инфракраснь/х лучей

Рис. 147. Образование узкого пучка инфракрас­ ных лучей с помощью параболического зеркала', в фокусе которого расположен генератор

спектра. К таким приемникам относятся, в частности, термо­ элементы, *болометры и термисторы. Они дают возможность получить в цепи индикатора электрический сигнал, пропорцио­ нальный интенсивности принимаемого потока инфракрасных лучей. Эти приемники используются обычно при теплопеленгации объектов противника по их собственному инфракрасному излучению.

Селективные приемники имеют достаточно резко выражен­ ную чувствительность в определенных участках инфракрасного спектра. К таким приемникам относятся фотоэлектронные ин­ дикаторы различных типов — фотоэлементы, электронно-опти­ ческие преобразователи и электронные умножители, а также очувствленные специальным образом фотопластинки.

Большинство используемых на практике фотоэлектрических индикаторов применяется в инфракрасных приборах для фик­ сации момента приема и определения интенсивности приходя­ щих инфракрасных лучей по создаваемому в индикаторе элек­ трическому сигналу определенной мощности. Однако иногда бывает необходимо преобразовать энергию принимаемых ин­ фракрасных лучей не в электрическую, а в световую. При соот­ ветствующей фокусировке приходящих лучей это позволяет не только определять направление на источник их излучения, но

269

и наблюдать изображение местности и находящиеся На ней местные предметы, боевую технику и людей.

Для преобразования инфракрасных лучей в видимые могут применяться электронно-оптические преобразователи. Принцип их действия поясняется на рис. 148. Сфокусированные с по­ мощью специальных оптических систем инфракрасные лучи, попадая на полупрозрачный фотокатод (пластина с нанесен­ ным на нее тонким слоем специального вещества), выбивают из его поверхности электроны. Эти электроны под влиянием электрического поля преобразователя . (см. рис. 148) устрем­ ляются к плоскому-аноду, покрытому флуоресцирующим веще-

§

Рис. 148. Принцип действия электроннооптического преобразователя

ством. Анод в результате бомбардировки электронами начи­ нает светиться, причем яркость свечения отдельных участков пропорциональна количеству попадающих на них электро­ нов. Таким образом, на флуоресцирующем экране создается видимое изображение объекта, инфракрасное излучение ко­ торого проектируется на фотокатод электронно-оптического преобразователя. Внешний вид таких приборов иностранного производства изображен на рис. 149.

Для работы таких преобразователей требуется приклады­ вать между анодом и катодом напряжение в несколько кило­ вольт. Однако ввиду того, что ток при этом потребляется очень небольшой, общее потребление энергии от источника питания оказывается незначительным.

Прохождение инфракрасных лучей через атмосферу. Ин­ фракрасные лучи на своем пути к приемной аппаратуре про­ ходят через атмосферу. Они ослабляются при этом вследствие поглощения и рассеяния молекулами содержащихся в атмо­ сфере газов, твердыми частицами дыма и пыли, а также кап­ лями воды (дождем, облаками, туманом).

Поглощение происходит неравномерно по всему диапазону. Существуют участки, где потери сравнительно незначительны, тогда как на других участках происходит очень сильное погло­

2 7 0

Г Л А В А XII

РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ СРЕДСТВА ПРОТИВОВОЗДУШНОЙ обороны

Радиолокационные средства, используемые в войсках про­ тивовоздушной обороны различных стран мира, по их такти­ ческому назначению и месту применения можно разделить на наземные радиолокационные станции дальнего обнаружения, станции обнаружения и наведения, самолетные станции пере­ хвата и прицеливания, устанавливаемые на истребителях, станции целеуказания и орудийной наводки зенитной артил­ лерии, станции управления стрельбой зенитных реактивных средств, радиолокационные взрыватели зенитных снарядов, аппаратуру опознавания, средства управления зенитными прожекторами.

Кроме того, в истребительной авиации противовоздушной обороны разных стран применяется аппаратура посадки са­ молетов в сложных метеорологических условиях по приборам, рассмотренная в разделе о средствах военно-воздушных сил.

РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ СТАНЦИИ ДАЛЬНЕГО ОБНАРУЖЕНИЯ

Радиолокационные станции дальнего (или, как часто на­ зывают, раннего) обнаружения используются для обнаруже­ ния самолетов, самолетов-снарядов и других воздушных це­ лей противника с целью своевременного приведения в боевую готовность средств активной противовоздушной обороны и заблаговременного предупреждения населения городов и сел об угрозе воздушного нападения.

Эти станции должны обнаруживать средства воздушного нападения на максимально возможном расстоянии до пересе­ чения ими государственной границы или линии фронта, опреде­ лять характер и состав целей и непрерывно сопровождать цели, вплоть до момента их уничтожения истребительной авиа­ цией, зенитной артиллерией или зенитными реактивными сред­ ствами.

Большие дальности обнаружения требуются вследствие вы­ соких скоростей полета современных реактивных самолетов и

самолетов-снарядов и связанной с этим скоротечности воздуш­ ного боя. Так, если скорость самолета-бомбардировщика состав­ ляет 1000— 1200 км/час, то он может появиться в районе дели-, находящейся в 100— 120 км от границы или линии фронта, при­ мерно через 6—8 мин после пересечения границы. Естественно, для того чтобы успеть привести средства ПВО в боевую готовность и уничтожить воздушного противника, пока он'не достиг объекта бомбометания, самолеты должны обнару­ живаться при их полете еще над территорией противника, на максимально возможном удалении.

Это требование особенно валено при обороне объектов, рас­ положенных в прифронтовой полосе, на берегу , моря или у границы. Здесь получение максимальной дальности действия станций становится первоочередной задачей, которая иногда решается даже за счет ухудшения других тактических пара­ метров станций.

Именно поэтому уже в годы второй мировой войны радио­ локационные станции английской сети дальнего предупрежде­ ния о приближении вражески-х самолетов устанавливались вдоль побережья Англии. В целях увеличения времени между моментом обнаружения самолетов и их приближением к ан­ глийским островам при конструировании этих станций основ­ ное внимание уделялось повышению дальности действия.

В США радиолокационные линии предупреждения о при­ ближении самолетов вынесены на границу с Канадой и дальше к северу на территорию Канады. Цепь аналогичных радиолокационных станций размещается .также вдоль запад­ ного и восточного побережья США. Вынос линий радиолока­ ционного предупреждения к границам территории США и размещение их на территории Канады также обусловлены желанием увеличить дальность обнаружения самолетов.

Между Максимальной дальностью действия, разрешающей способностью и точностью работы станции существует опреде­ ленная взаимосвязь. Так, при неизменной мощности передат­ чика дальность действия станции можно увеличить, уменьшив точность ее работы и разрешающую способность по дальности. Поэтому в некоторых случаях при конструировании радиолока­ ционных станций обнаружения, особенно тех, которые должны быть расположены вдоль границы, морского побережья или линии фронта, уменьшают точность и разрешающую способ­ ность этих станций с целью повышения дальности их дей­ ствия.

Дальность обнаружения самолетов-бомбардировщиков ста­ ционарными станциями этого типа — около 400—450 км при высоте полета цели 12— 15 км. Подвижные станции имеют дальность действия 200—350 км. Верхняя граница зоны обна­ ружения этих станций может быть различной, но не должна

274

быть ниже возможной высоты полета самолетов, самолетовснарядов и других воздушных целей противника.

Однако указанные выше дальности действия радиолока­ ционных станций обнаружения не являются предельными. Современные методы повышения чувствительности приемных устройств позволяют создавать радиолокационные станции, дальность действия которых значительно превосходит ука­ занные выше значения К При этом ограничивающим факто­

такие дальности действия возможны только по высоко летя­ щим целям.

Станции дальнего обнаружения могут работать на волнах метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов. Так, например, американская станция SCR-270 работает на волне 2,7 м, станция AN/TPS-3 — на волне 50 см, а французская станция VPA — в десятисантиметровом диапазоне волн.

Преимущество применения станций метрового и отчасти дециметрового диапазонов волн заключается в возможности получить при меньшей мощности передатчика большую даль­ ность действия (по сравнению со станциями сантиметрового диапазона) за счет отражения радиоволн от земной или мор­ ской поверхности, а также в связи с некоторым улучшением условий отражений радиоволн этих диапазонов от стреловид­ ных обтекаемых воздушных целей.

Влияние земной (.морской) поверхности на формирование диаграммы направленности в вертикальной плоскости кратко можно пояснить следующим образом.

Радиоволны, излучаемые радиолокационной станцией, при­ ходят к некоторой удаленной .точке пространства -двумя пу­ тями •— прямым и после отражения от земной поверхности. Амплитуда отраженной волны зависит от свойств 'земной по­ верхности. Однако если считать землю идеальным проводни­ ком (что при приближенном ознакомлении с явлением отра­ жения радиоволн вполне допустимо), то амплитуда отраженной волны будет равна амплитуде прямой волны. Соотношение фаз этих двух волн будет зависеть от разности их хода. По­ этому в одних направлениях волны, приходящие от антенны, и ее отображения, будут равны, по амплитуде, но обратны по фазе, в других — равны по амплитуде и по фазе.

Результирующее электромагнитное поле в различных точ­ ках пространства в результате интерференции волн будет равно удвоенному значению напряженности поля одиночной антенны при совпадении фаз, нулю — при противоположных фазах или1

1 См. журнал «Радиотехника и электроника за рубежом» № 2, 1959 г., етр. 85—95.

некоторым промежуточным значениям при других соотноше­ ниях фаз приходящих в эти точки волн.

Таким образом, под влиянием земной поверхности диа­ грамма направленности станции в вертикальной плоскости по­ лучается изрезанной, образуется многолепестковая структура ее (рис. 150). Количество лепестков и значения углов, под ко­ торыми расположены максимумы лепестков и провалы, зави­ сят от соотношения между длиной рабочей волны станции и высотой подъема ее антенны над землей (морем). Чем больше высота антенны по сравнению с длиной волны, тем больше ле­ пестков имеет диаграмма направленности антенны и тем ниже располагается первый лепесток.

Рис. 150. Влияние отражения радиоволн от земли на форму диаграммы направ­ ленности станции

При неидеально проводящей земле диаграммы имеют не­ сколько иной вид, но характер их остается таким же. Поэтому в тех случаях, когда необходимо повысить дальность обнару­ жения самолетов, летящих на малых и средних высотах, ан­ тенны станций метрового диапазона нужно устанавливать 'на большей высоте. При этом первый и все последующие лепестки диаграммы направленности опустятся ниже, что приведет, как видно из рис. 150, к увеличению дальности обнаружения ^изко летящих самолетов. И наоборот, для повышения пределов об­ наружения высоко летящих самолетов высоту расположения антенны следует уменьшить, что приведет к увеличению углов наклона лепестков диаграммы направленности.

Влияние земной поверхности на формирование диаграмм направленности станций сантиметрового диапазона, имеющих более узкие диаграммы излучения, значительно меньше и про­ является практически только при небольших углах места. Это обусловлено в первую очередь тем, что узкий радиолуч при до­ статочно большом угле подъема антенны практически не ка­

276

сается поверхности земли и отраженные от земли лучи или имеют небольшую интенсивность, или полностью отсутствуют. Поэтому в большинстве случаев диаграмма направленности создается только за счет прямых радиолучей и имеет один главный лепесток без провалов.

В тех же случаях, когда луч касается земной поверхности и возникают отражения, провалы в диаграмме направленно­ сти бывают менее интенсивными, чем в станциях метрового диапазона. Последнее обусловливается также и тем, что в станциях сантиметрового диапазона волн отношение высоты расположения антенны к длине волны бывает обычно больше, чем в станциях, работающих на метровых волнах. В связи с этим диаграмма направленности антенны приобретает мно­ голепестковый характер и провалы в зоне обнаружения бы­ вают очень узкими.

Из сказанного выше следует, что применение метровых волн в радиолокации наряду с преимуществами имеет и недо­ статки. Наличие провалов в диаграмме обнаружения приводит к потере станцией воздугйных целей, находящихся под неко­ торыми углами места. Станции метрового диапазона имеют также худшую, чем станции сантиметрового диапазона, раз­

Однако при первом обнаружении целей обычно ее требуется точного определения высоты, как и двух других координат. Для точного определения высоты цели совместно со станцией дальнего обнаружения может использоваться радиолокацион­ ный высотомер — станция, специально предназначенная для определения высоты полета целей.

Точность определения дальности цели станциями дальнего

ного пространства. Скорость вращения антенн станций может быть сравнительно низкой — 2—6 об/мин,, так как перемещение цели, которое может достигать в этом случае 2—6 км за один оборот антенны, здесь не играет существен­ ной роли.

В станциях дальнего обнаружения обычно применяют ин­ дикаторы кругового обзора, на экранах которых отметки, це­ лей сохраняются в течение полного оборота антенны, что по­ зволяет наиболее наглядно воспроизвести воздушную обста-

277

Новку в зоне действия станции, определить маршруты и Ско­ рость полета целей.

Станции дальнего обнаружения располагаются на местности в определенном порядке и на таком расстоянии одна от дру­ гой, чтобы их зоны обнаружения, перекрываясь, создавали _ сплошное радиолокационное поле. Однако такое поле, создан­ ное в расчете на цели, летящие на средних и больших высотах, будет иметь участки, через которые низко летящие цели могут

ние станции нежелательно, поскольку при этом, как видно из рис. 151, не будут полностью использованы возмож­ ности станций по обнаружению целей на средних и больших высотах.

Для обнаружения низко летящих целей в промежутках между мощными станциями дальнего обнаружения мо­ гут устанавливаться менее мощные станции, обладающие сравнительно небольшими пределами, обнаружения са­ молетов по дальности и высоте. Комбинация основных и вспо­ могательных станций позволит создать практически сплошную линию обнаружения (рис. 152). Применение вспомогательных станций более выгодно, чем сближение основных станций, об­ ладающих большбй мощностью, более громоздких и потреб­ ляющих больше энергии. Такой метод перекрытия непросматриваемых участков применен, например, в линиях радиоло­ кационного предупреждения, расположенных на северной гра­ нице США и на территории Канады. На этих линиях между мощными радиолокационными станциями расположены стан­ ции с небольшой дальностью действия.

27S