-->
|
|
|
Ãëàâà 5. Ýëåêòðîìàãíèòíûå âîëíû § 5.15. Ðàäèîëîêàöèÿ
Ðàäèîëîêàöèÿ îñíîâàíà íà ÿâëåíèè îòðàæåíèÿ ðàäèîâîëí îò ðàçëè÷íûõ îáúåêòîâ. Ïðàêòè÷åñêè çàìåòíîå îòðàæåíèå ðàäèîâîëí îò òåõ èëè èíûõ îáúåêòîâ âîçìîæíî ëèøü â òîì ñëó÷àå, êîãäà ëèíåéíûå ðàçìåðû ýòèõ îáúåêòîâ ïðåâûøàþò äëèíó ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû. Ïîýòîìó ðàäèîëîêàöèîííûå ñòàíöèè ðàáîòàþò èñêëþ÷èòåëüíî â äèàïàçîíå ÑÂ× (108—1011 Ãö). Êðîìå òîãî, äëÿ ïîèñêà îáúåêòîâ â ðàäèîëîêàöèè ïðèìåíÿþò îñòðî íàïðàâëåííûé ïó÷îê ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí, ÷òî ïðàêòè÷åñêè âîçìîæíî òîæå òîëüêî ñ î÷åíü êîðîòêèìè âîëíàìè. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ îñòðî íàïðàâëåííîãî èçëó÷åíèÿ äåöèìåòðîâûõ è áîëåå êîðîòêèõ âîëí èñïîëüçóþò àíòåííû â âèäå âîãíóòûõ (ïàðàáîëè÷åñêèõ) ìåòàëëè÷åñêèõ çåðêàë, â ôîêóñå êîòîðûõ ðàñïîëîæåí èçëó÷àþùèé äèïîëü. Äëÿ áîëåå äëèííûõ âîëí êîíñòðóèðóþò ñëîæíûå àíòåííû, ñîñòîÿùèå èç ìíîãèõ îïðåäåëåííûì îáðàçîì ðàñïîëîæåííûõ âèáðàòîðîâ. Ïðè ýòîì îñòðàÿ íàïðàâëåííîñòü èçëó÷åíèÿ ïîëó÷àåòñÿ âñëåäñòâèå èíòåðôåðåíöèè âîëí. Àíòåííà óñòðîåíà òàê, ÷òî âîëíû, ïîñëàííûå êàæäûì èç âèáðàòîðîâ, ïðè ñëîæåíèè âçàèìíî óñèëèâàþò äðóã äðóãà ëèøü â çàäàííîì íàïðàâëåíèè.  îñòàëüíûõ íàïðàâëåíèÿõ ïðè ñëîæåíèè âîëí ïðîèñõîäèò ïîëíîå èëè ÷àñòè÷íîå èõ âçàèìíîå ãàøåíèå. Îòðàæåííàÿ âîëíà óëàâëèâàåòñÿ òîé æå èçëó÷àþùåé àíòåííîé. ßðêî âûðàæåííàÿ íàïðàâëåííîñòü èçëó÷åíèÿ ïîçâîëÿåò ãîâîðèòü î «ëó÷å» ðàäèîëîêàòîðà. Íàïðàâëåíèå íà îáúåêò è îïðåäåëÿåòñÿ êàê íàïðàâëåíèå ëó÷à â ìîìåíò ïðèåìà îòðàæåííîãî ñèãíàëà. Ðàäèîëîêàòîðû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé óñòàíîâêè èìïóëüñíîãî äåéñòâèÿ. Ïåðåäàò÷èê èçëó÷àåò âîëíû êðàòêîâðåìåííûìè èìïóëüñàìè (ðèñ. 5.40). Äëèòåëüíîñòü êàæäîãî èìïóëüñà τ ñîñòàâëÿåò ìèëëèîííûå äîëè ñåêóíäû, à ïðîìåæóòîê ìåæäó èìïóëüñàìè Ò ïðèìåðíî â 1000 ðàç áîëüøå.
Îòìåòèì, ÷òî ñðåäíÿÿ ìîùíîñòü ãåíåðàòîðà îêàçûâàåòñÿ ñîâñåì íåáîëüøîé ïî ñðàâíåíèþ ñ ìîùíîñòüþ â èìïóëüñå. Òàê, ïðè τ = 10-6 ñ, Ò = 10-3 ñ è ìîùíîñòè â èìïóëüñå Ðè = 300 êÂò ñðåäíÿÿ ìîùíîñòü ãåíåðàòîðà ðàâíà:
Ïðèíöèï äåéñòâèÿ ðàäèîëîêàòîðàÑîâðåìåííàÿ ðàäèîëîêàöèîííàÿ ñòàíöèÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé î÷åíü ñëîæíîå ðàäèîòåõíè÷åñêîå óñòðîéñòâî.  ñàìûõ îáùèõ ÷åðòàõ ðàáîòó ïðîñòåéøåé ðàäèîëîêàöèîííîé ñòàíöèè ìîæíî îáúÿñíèòü ïðè ïîìîùè áëîê-ñõåìû, èçîáðàæåííîé íà ðèñóíêå 5.41.
 ìîìåíò îòïðàâëåíèÿ ïåðåäàò÷èêîì èìïóëüñà àíòåííûé ïåðåêëþ÷àòåëü ïåðåêëþ÷àåò àíòåííó íà ðåæèì «ïåðåäà÷à». Îäíîâðåìåííî ñ ïîñûëêîé èìïóëüñà ïîäàåòñÿ êðàòêîâðåìåííûé ñèãíàë íà âåðòèêàëüíî îòêëîíÿþùèå ïëàñòèíû èíäèêàòîðà (ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé òðóáêè) è ðàâíîìåðíî íàðàñòàþùåå ïèëîîáðàçíîå íàïðÿæåíèå íà ãîðèçîíòàëüíî îòêëîíÿþùèå ïëàñòèíû ýòîé òðóáêè. Âñëåäñòâèå ýòîãî íà ýêðàíå ïîÿâëÿåòñÿ âñïëåñê îêîëî íóëåâîé îòìåòêè øêàëû äàëüíîñòè (ðèñ. 5.42). Ýëåêòðîííûé ëó÷ çà ïðîìåæóòîê âðåìåíè ìåæäó èìïóëüñàìè ïîä âîçäåéñòâèåì ïèëîîáðàçíîãî íàïðÿæåíèÿ ðàâíîìåðíî äâèæåòñÿ ïî ýêðàíó èíäèêàòîðà. Ïîñëå îòïðàâëåíèÿ èìïóëüñà àíòåííûé ïåðåêëþ÷àòåëü ñîåäèíÿåò àíòåííó ñ ïðèåìíèêîì. Îòðàæåííûé îò ïðåïÿòñòâèÿ ñèãíàë ïðèíèìàåòñÿ àíòåííîé, ìíîãîêðàòíî óñèëèâàåòñÿ* è ïîäàåòñÿ íà âåðòèêàëüíî îòêëîíÿþùèå ïëàñòèíû òîé æå òðóáêè. Ïîëó÷àåòñÿ âòîðè÷íûé âåðòèêàëüíûé âñïëåñê íà îïðåäåëåííîì ðàññòîÿíèè îò ïåðâîãî. Çíàÿ ñêîðîñòü äâèæåíèÿ ýëåêòðîííîãî ëó÷à â òðóáêå, ìîæíî îïðåäåëèòü âðåìÿ t ïðîõîæäåíèÿ ðàäèîâîëí îò àíòåííû äî öåëè è îáðàòíî. Òàê êàê ñêîðîñòü ðàäèîâîëí ñ = 3 • 108 ì/ñ â àòìîñôåðå ïðàêòè÷åñêè ïîñòîÿííà, òî ðàññòîÿíèå ïî ëó÷ó îò àíòåííû äî öåëè
* Âñëåäñòâèå ðàññåÿíèÿ ðàäèîâîëí äî ïðèåìíèêà äîõîäèò ëèøü íè÷òîæíàÿ ÷àñòü òîé ýíåðãèè, êîòîðóþ èçëó÷àåò ïåðåäàò÷èê. Ïîýòîìó ïðèåìíèêè ðàäèîëîêàòîðîâ óñèëèâàþò ïðèíÿòûé ñèãíàë â ìèëëèîíû ìèëëèîíîâ (1012) ðàç. Ðàññòîÿíèå ìåæäó âñïëåñêàìè íà ýêðàíå èíäèêàòîðà ïðîïîðöèîíàëüíî âðåìåíè t ïðîõîæäåíèÿ ñèãíàëà è, ñëåäîâàòåëüíî, ïðîïîðöèîíàëüíî ðàññòîÿíèþ R äî öåëè. Ýòî ïîçâîëÿåò ïðîãðàäóèðîâàòü øêàëó íåïîñðåäñòâåííî â êèëîìåòðàõ. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ íàïðàâëåíèÿ íà èñêîìûé îáúåêò àíòåííà äåëàåòñÿ ïîäâèæíîé è ñïîñîáíîé ïîâîðà÷èâàòüñÿ â ëþáîì íàïðàâëåíèè. Çíàÿ îðèåíòàöèþ àíòåííû âî âðåìÿ îáíàðóæåíèÿ öåëè, îïðåäåëÿþò êîîðäèíàòû öåëè. Èçìåíåíèå ñ òå÷åíèåì âðåìåíè ýòèõ êîîðäèíàò äàåò âîçìîæíîñòü îïðåäåëèòü ñêîðîñòü öåëè è ðàññ÷èòàòü åå òðàåêòîðèþ. Ïðèìåíåíèå ðàäèîëîêàöèè íàñòîÿùåå âðåìÿ ðàäèîëîêàöèÿ íàõîäèò ñåáå ðàçëè÷íûå ïðèìåíåíèÿ, è ïðåæäå âñåãî, äëÿ íóæä îáîðîíû ñòðàíû: îáíàðóæåíèå ðàêåò, ñàìîëåòîâ è êîðàáëåé, îðóäèéíàÿ íàâîäêà è äð. Äàëüíîñòü äåéñòâèÿ ñîâðåìåííûõ ðàäèîëîêàòîðîâ äîñòèãàåò íåñêîëüêèõ ñîòåí êèëîìåòðîâ. Íà èõ ðàáîòó ìàëî âëèÿþò óñëîâèÿ ïîãîäû è âðåìÿ ñóòîê. Ðàäèîëîêàöèîííûå óñòàíîâêè èìåþò î÷åíü âàæíûå ìèðíûå «ïðîôåññèè».  áîëüøèõ àýðîïîðòàõ ëîêàòîðû ñëåäÿò çà âçëåòàþùèìè è èäóùèìè íà ïîñàäêó ñàìîëåòàìè. Íàçåìíàÿ ñëóæáà ïåðåäàåò ïî ðàäèî ïèëîòàì íåîáõîäèìûå óêàçàíèÿ è òàêèì îáðàçîì îáåñïå÷èâàåò áåçîïàñíîñòü ïîëåòîâ. Êîðàáëè è ñàìîëåòû òàêæå ñíàáæåíû ðàäèîëîêàòîðàìè, ñëóæàùèìè äëÿ íàâèãàöèîííûõ öåëåé. Òàêèå ëîêàòîðû ñîçäàþò íà ýêðàíå êàðòèíó ðàñïîëîæåíèÿ îáúåêòîâ, ðàññåèâàþùèõ ðàäèîâîëíû. Îïåðàòîð èìååò ïåðåä ãëàçàìè ðàäèîëîêàöèîííóþ êàðòó ìåñòíîñòè. Ðàäèîëîêàöèÿ øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ â àñòðîíîìèè è â èññëåäîâàíèè êîñìè÷åñêîãî ïðîñòðàíñòâà. Ñ ïîìîùüþ ëîêàòîðîâ íàáëþäàþò ìåòåîðû â âåðõíèõ ñëîÿõ àòìîñôåðû. Ëîêàòîðû ïðèìåíÿþòñÿ ñëóæáîé ïîãîäû äëÿ íàáëþäåíèÿ çà îáëàêàìè. Êàæäûé êîñìè÷åñêèé êîðàáëü îáÿçàòåëüíî èìååò íà áîðòó íåñêîëüêî ðàäèîëîêàòîðîâ.  1946 ã. â ÑØÀ è Âåíãðèè áûë îñóùåñòâëåí ýêñïåðèìåíò ïî ïðèåìó ñèãíàëà, îòðàæåííîãî îò ïîâåðõíîñòè Ëóíû.  1961 ã. îòå÷åñòâåííûìè ó÷åíûìè ïðîèçâåäåíà ðàäèîëîêàöèÿ ïëàíåòû Âåíåðà, ÷òî ïîçâîëèëî îöåíèòü ïåðèîä âðàùåíèÿ ïëàíåòû âîêðóã ñâîåé îñè, äëèòåëüíîå âðåìÿ îñòàâàâøèéñÿ íåèçâåñòíûì. Îñóùåñòâëåíà ðàäèîëîêàöèÿ Ìàðñà, Ìåðêóðèÿ è Þïèòåðà (íà ðàññòîÿíèè îêîëî 600 ìëí êì).
|
|
|