Мини-лекции. Радиолокация. Локатор в вашем доме

   В предыдущих мини-лекциях мы узнали в чём же заключается сам принцип радиолокации. Познакомились с основным инструментом радиолокационной станции (РЛС), — антенной и одним из главных свойств антенны, — диаграммой направленности (ДН). Узнали что такое визуальный индикатор на электронно-лучевой трубке а, так же познакомились с основными и экзотическими видами радиолокации. Разобрались с главным параметром радиолокационной станции, с её разрешающей способностью. Эта мини-лекция заключительная. Она в некоторой степени развлекательно-познавательная! Но всё же...

   На рис1 Вы видите первую отечественную РЛС «Редут-40» (РУС-2). Почему такое хитрое название? Потому как первоначально понятие как РЛС не существовало. А некое подобие РЛС назывался радиоулавливатель самолётов РУС-1! Во как?! А дальше уже шло по инерции. На рисунке Вы видите только передающую часть. Приёмная же, тоже на автомобиле, но меньшей грузоподъёмности. Что в этой лекции для нас важное? То, что РЛС работала на метровых волнах, так ещё длина волны была равна 4 м. И стало быть антенна имеет такой вид. Для тех кто не читал предыдущие лекции повторяюсь... Это директорная антенна типа «волновой канал». Диаграмма направленности (ДН) имела слишком большую ширину, да и первоначально цель станции была только ОБНАРУЖЕНИЕ летящих самолётов.

   Более продвинутой РЛС уже позже стала П-18 рис2. Здесь мы видим те же директорные антенны, но? Но это уже называется антенная решётка. Из ДН 16 антенн складывается либо одна как бы общая узконаправленная ДН, либо несколько самостоятельных. Если честно, то у меня данных нет! Нам-то главное, что РЛС работала также на метровых волнах. Ну и что? А, то! В предыдущей лекции мы выяснили, что чем уже ДН РЛС, тем точнее можно определить угловые координаты цели. Кроме того обнаруживать раздельно цели находящиеся близко друг к другу как по азимуту, так и углу места. Вот только создание антенны с очень узкой ДН на метровых волнах весьма проблематично. Она будет иметь огромные размеры! Представьте такую П-18 на корабле?! Вот! Значит, что? Правильно, нужно работать на более коротких волнах. И разработчики полезли вверх (по частоте конечно!)... Сначала на дециметровые, а потом и на сантиметровые волны!

   Вот только красиво было на бумаге! Да, антенны получились небольшие, компактные. И назывались они зеркальными. Вот на рис3 Вы и видите такую РЛС, с такими вот некрасивыми зеркалами. Правда в отличие от привычных нам, глядящим по утрам на заспанные физиономии, они ну уж никак не похожи на зеркала! А для радиоволн это то, что надо! То, что Вы видите на рисунке, это лишь арматура для создания определённой кривизны поверхности зеркала. Само же зеркало состоит из, либо отдельных проводников (сети), либо металлическая, перфорированная поверхность. По-русски вся в дырках. И всё было хорошо, пока?.. Пока не стали соображать, а чем же генерировать эти самые сантиметровые волны? Оказалось, что применяемые до того времени радиолампы непригодные для таких подвигов. А какие пригодны?

   Одним словом, пришлось изобретать велосипед, лампы совершенно новой конструкции и другого принципа работы. Для маломощных целей это типа жёлудь и маячковые, а вот для генерирования, да ещё и большой мощности?.. Но были созданы и такие: магнетроны, платинотроны, амплитроны, клистроны и лампы бегущей волны. Не думаю, что большинству читателей интересно разбираться в анатомии этих железяк?! Я взял лишь один тип, магнетрон, да и то лишь так, как образец... Посмотрите на рис5. Это магнетрон в разрезе. Если кратко здесь в отличие от классических радиоламп на электрон воздействует не только электрическое поле, но и магнитное... Вот здесь-то и зарыта собака! При относительно простом устройстве магнетрон может дать довольно большую колебательную мощность. Так прорадитель РЛС 1Л117 рис3 П-20 имел магнетрон с выходной импульсной мощностью в 1 мегаватт! Это тысяча электрических утюгов одновременно!

   На рис6 вся система в сборе сам магнетрон крохотулька, а магнит?!.. А причём здесь локатор да ещё и дома? Посмотрите на рис7. Это и есть магнетрон Ваш, домашний. Это он стоит в СВЧ-печи и греет Вам чего-нибудь? Внизу рис7b коробочка, там ничего интересного, фильтры расположены. А вот вверху рис7a, он самый. Светлые кривульки, это пластины радиатора охлаждения. Белая стрелочка указывает на стержень тот самый излучатель, который и греет чего-нибудь?!

   На рис8 подобный (внешне несколько отличаются, разные конторы делают) уже внутри микроволновки. Слева (для Вас) пульт управления, — справа вентилятор охлаждения. Вдали видна камера, где всё кипит, бурлит... Зелёная стрелка показывает на магнетрон, а жёлтая на термовыключатель. Он сработает тогда, когда по какой-то причине магнетрон раскочегарится сверх нормы! Защита стало быть.

   А теперь внимание! Частота работы РЛС,- 3 Ггц. СВЧ-печи 2,45 Ггц. Частота передатчика смартфона до 2,7 Ггц. Частота тактовая процессора компьютера 2,8 Ггц. А Вы спрашиваете почему локатор? А любители трепаться по мобиле не держат ли у головы микроволновку? Пусть даже малой мощности? Вот! Я об этом же!

   Но это так информация к размышлению... А вот это для расширения кругозора. И Вы действительно можете привести в дом локатор. Это он так раньше назывался. А, сейчас это рефлектор рис4. Прибор для определения состояния кабеля или просто пары проводов. Рефлексия от латинского reflexio, — отражение, а рефлектор типа отражатель. И чего эта фитюлька там отражает? Всё очень просто. Для каждой линии будь-то кабель или просто пара проводов существует такое понятие как волновое сопротивление. На картинке ниже фото это Z нулевое. И если кабель подключен к такому сопротивлению то в линии будет создан режим бегущей волны. Режим когда вся энергия выделится на нагрузке и пойдёт на нагрев либо на другое расходование энергии.

   Но, а если нет, то в линии могут быть два режима. Либо режим стоячей волны, либо смешанный. При этих двух режимах от места соединения кабеля с нагрузкой происходит отражение волны тока и естественно приходит какая-то часть обратно. Вот, локатор и готов. Импульс туда и обратно. Не пришёл обратно, — всё нормально. Поэтому на картинке три варианта. Первый к кабелю ничего не подключено и импульс отразился. У Вас на дисплее два импульса: один туда, второй оттуда. В третьем варианте на конце короткое замыкание и наконец второй вариант. Где-то на протяжение длины кабеля повреждение и тоже отражение. На дисплее шкала расстояний и отметка отражённого импульса. Расстояние от рефлектометра и до повреждения известна!

 Всё, — бери лопату и копай!

Начало мини-лекций здесь: http://www.proza.ru/2018/05/24/1567