Незримые пути

Принципы устройства радиолокатора достаточно сложны. Более подробно об этом ты прочтешь в специальных книгах, а здесь мне хотелось показать на примерах, как решаются некоторые творческие вопросы в проектировании разных аппаратов.

Мы "совершенствуем" радиолокатор

Итак, тебе стало ясным, что лежит в основе радиолокации. Ты уже знаешь, как измерить расстояние не только до ближайшего дома, ко и до летящего самолета.

Кстати, можно ли практически построить небольшой радиолокатор любительскими средствами?

Можно, но трудно. Это доступно только коллективам очень квалифицированных радиолюбителей. Простейшие демонстрационные модели радиолокаторов радиолюбители уже строили.

Вот если бы у нас оказался такой маленький радиолокатор, то мы могли бы проверить, как он видит в тумане и в темноте. Например, могли бы попробовать обнаружить автомобиль на дороге или пароход на реке.

Рассмотрим подобный' случай, для того чтобы лучше уяснить возможности радиолокации и на этом примере проследить путь исследования, путь инженерной мысли в дальнейшем совершенствовании радиолокатора.

Снова займемся проектированием.

Будем рассуждать примерно так. Если бы мы пользовались прожектором, то нам пришлось бы все время его вращать, потому что мы не знаем, с какой стороны покажется машина. Современные конструкции радиолокаторов тоже напоминают прожекторы, но излучают они невидимый поток электромагнитной энергии.

Для того чтобы удобнее искать цель, не поднять ли нам радиопрожектор на специальную мачту или крышу высокого фургона? Пусть мотор вращает антенную систему.

Как только в поле зрения радиолокатора появится машина и на экране медленно поползет светящийся зубец, мы тут же остановим мотор антенны и посмотрим ее направление на специальной шкале. Стрелка указывает на юго-запад. Значит, с этой стороны приближается к нам машина, и от нее отражается радиолуч.

Теперь нам нетрудно определить, на каком же расстоянии она находится и с какой скоростью движется.

Хорошо бы придумать автоматику, для того чтобы следить за движением машины.

Вдруг она свернет на другую дорогу, а мы не успеем этого заметить!

Оказывается, такая автоматика существует. Хороший радиолокатор ни на секунду не выпустит из поля своего зрения ни машину, ни пароход, ни торпедный катер. Он будет следить острым глазом радиопрожектора, медленно передвигаясь за движущейся целью.

Но мы еще не решили многих вопросов. Рано еще думать о полном совершенстве радиолокатора, об автоматике и многих других удобствах управления этим сложным устройством.

Наши опыты еще не закончились, и, если мы уже умеем определять направление движущейся машины, ее скорость и расстояние до нее, все же многого нам еще не хватает.

Радиолокатор, который мы с тобой мысленно построили, пока все-таки игрушка. Он близорук, он ничего не видит в небе, он не умеет считать и не знает, как отличать своих от чужих.

Короче говоря, инженерам, которые предъявили бы такой аппарат комиссии, пришлось бы выслушать немало неприятных, но справедливых слов и поработать еще несколько лет над его усовершенствованием.

По существу, так оно и получалось.

Многие годы проходили в сложной борьбе ученых с капризами радиоволн, электронов в лампах и лучевых трубках. Высокие частоты, которые применяются в радиолокации, не хотели идти по проторенным путям — бежали не по проводам, а по изоляторам.

Ученые заново пересмотрели теорию, свои взгляды на сверхвысокие радиочастоты и наконец перехитрили их. Они стали делать металлические изоляторы и направлять капризные волны, например, по… резиновым трубкам.

Трудно представить себе сантиметровые волны в переводе на частоты.

Частота колебаний здесь такова, что исчисляется в астрономических цифрах.

Миллиарды раз изменит ток свое направление за одну секунду.

Как же тут подходить к нему с обычными понятиями о переменном токе, который течет по осветительным проводам?

И не мудрено, если на уроке физики дотошный радиолюбитель может усомниться в правильности ответа своего товарища, когда тот станет перечислять известные ему изоляторы: эбонит, резина, пластмассы. Он может его поправить: "Смотря для каких частот".

Рассказывая о радиолокации, нельзя не вспомнить о трудностях, встретившихся инженерам, когда они впервые столкнулись с этими частотами.

Мало того, что сама система посылки радиоимпульса и приема его отражения достаточно сложна — об этом тебе уже известно, — но если посмотреть на передатчик и приемник радиолокатора тоже "изнутри", то и здесь мы встретимся с техникой, непривычной не только для радиолюбителя, но и для многих радиоинженеров.

А нужно ли строить радиолокаторы на таких высоких частотах? Почему надо применять сантиметровые волны, которые требуют и особых изоляторов и вообще особой техники?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, надо прежде всего обратиться к антеннам.

Обычно при работе на очень коротких волнах принято пользоваться так называемыми полуволновыми или четвертьволновыми диполями, то есть антеннами длиной в полволны или четверть волны.