Что такое электроника? Принципы работы
радиоустройств, радиокомпоненты, принципиальные схемы, электрические
колебания и связь, цифровое ТВ, интегральные схемы и многое другое...
Дата обновления
07.06.2016
Посвящение в радиоэлектронику, массовая радио-библиотека
поддержка
проекта:
разместите на своей странице нашу кнопку!И мы
разместим на нашей странице Вашу кнопку или ссылку. Заявку прислать на
e-mail
Статистика
ЭВМ управляет радаром
Опять управление? Конечно. В радиолокации, как нигде, мы
сталкиваемся с такими тремя китами современной электроники, как
управление, сигналы, информация. Надо управлять диаграммой
направленности антенны и ее положением в пространстве, надо
управлять формой сигнала и, наконец, надо обрабатывать принятые
сигналы и извлекать из них информацию об объектах. Интуитивно ясно,
что лучше всего с этими задачами справится компьютер. А как он будет
это делать, я сейчас расскажу.
Подлинная революция в радиолокационной технике началась с
изобретением фазированных антенных решеток. Представьте себе
плоскость, равномерно заполненную излучателями: диполями, раскрывами
маленьких рупоров или просто щелями в волноводах. Плоскость-это
раскрыв антенны. Математики рассчитали: чтобы получить заданную
диаграмму направленности, надо создать определенное распределение
амплитуд и фаз излучаемого поля в раскрыве. Диаграмма и
распределение по раскрыву однозначно связаны. 11ужное распределение
легко получается, если регулировать амплитуды и фазы волн,
создаваемых отдельными излучателями. Но не вручную же регулировать!
Конечно, нет. Электрическим путем, а управляющие сигналы пусть
вырабатывает компьютер.
Фазированная антенная решетка
Открывающиеся возможности поистине огромны. Можно сформировать
луч любой конфигурации. Можно не один, а три, двенадцать лучей,
сколько угодно! Как многоглазное существо, радар с фазированной
антенной решеткой может следить каждым глазом-лучом за своей целью.
И незачем теперь конструировать один мощный магнетрон-пусть каждый
излучатель питается от своего маломощного транзисторного усилителя
мощности. А все усилители получат возбуждение от одного
высокостабильного задающего генератора. Таким образом заодно будет
решена и проблема когерентности излучения. Фазированная антенная
решетка может содержать тысячи и даже десятки тысяч элементов. Если
изготавливать их традиционным способом-с широким использованием
ручного труда слесарей и радиомонтажников, стоимость РЛС получится
очень высокой. На помощь приходит интегральная технология.
Интегральные СВЧ микросхемы? Да, теперь это уже реальность. На смену
медным трубам-волноводам пришли микрополосковые линии передачи. На
подложку из стекла или СВЧ керамики с двух сторон наносят
металлизированные слои. Один слой служит "землей" или общим
проводом. Другой слой протравливается, образуя линии передачи,
фильтры, направленные ответвители одним словом, весь ассортимент
волноводной СВЧ техники. На эту же подложку напаивают кремниевые
кристаллы транзисторов, диодов и микросхем управления.
Какие же результаты достигнуты за последние годы? Сказать
"потрясающие"-значит не сказать ничего. Вот несколько цифр. Один из
последних представителей эпохи "гигантомании" американский радар
системы дальнего обнаружения и оповещения BMEWS. Он обеспечивает
дальность действия по малым воздушным целям до 5000 км, мощность в
импульсе 50...70 МВт, имеет полноповоротное зеркало диаметром
несколько десятков метров. Ну а более современный радар с
фазированной антенной решеткой? В одном из подобных радаров решетка
содержит 1000 элементов, и каждый излучает в импульсе мощность по 1
МВт. Таким образом, общая мощность, излучаемая антенной, достигает
1000 МВт. Добавьте сюда обработку и накопление сигнала с помощью
цифровой ЭВМ, и получится результат совсем уж невероятный: объект
величиной с маленький арбуз этот локатор обнаружит на расстоянии
1600 км!
Когда техника развивается и преодолевает новые рубежи, должны
появляться открытия. Они и последовали. Было открыто, например,
радиоизлучение Солнца. Ничего удивительного в этом факте, конечно,
нет: излучает ведь Солнце в диапазоне видимых световых
электромагнитных волн, так почему бы ему и не излучать в
радиодиапазоне? Удивительно другое радиоизлучение Солнца открыли,
изучая после второй мировой войны рассекреченные документы
Британской радиолокационной службы ПВО. Вы помните, что вдоль
побережья Англии была построена цепь РЛС. "Смотрели" они на восток,
откуда ожидались немецкие самолеты, а потом и ракеты, небезызвестные
ФАУ-1 и ФАУ-2. И каждое утро уровень помех на экранах радаров
возрастал. Думали, что это немцы создают искусственные помехи. Но,
сопоставив время появления помех с астрономическими данными о
времени восхода Солнца, получили точное совпадение. Открытие было
сделано в 1944 году на волне 1,87 м. Теперь радиоастрономы постоянно
наблюдают радиоизлучение Солнца на всех волнах от миллиметровых до
метровых, что помогает предсказывать магнитные бури и нарушения
радиосвязи на Земле. Прекрасный пример неожиданного астрономического
открытия, а также иллюстрация того, сколь велика чувствительность
радиолокационных приемников, ведь поток радиоизлучения Солнца очень
мал. На волне 1,5 м он примерно в 200000 раз меньше, чем от
50-ваттного радиопередатчика, работающего на той же волне и
удаленного на 100 км.