Из истории радиолокации и радиоэлектронной войны

Автор: Члиянц Георгий (UY5XE)

Термин локация (и его всевозможные производные) произошел от латынского слова locatio — размещение, распределение и означает определение местоположения объекта по сигналам (звуковым, тепловым, оптическим, электромагнитным волнам и др.), излучаемым самим объектом (пассивная локация) иои отраженным от него сигналом, излучаемым самим устройством (активная локация).

Следует отметить, что свойствами локации (способностью определять положение количественного объекта по отношению к себе или свое положение в пространстве) обладают многие животные и человек — бинауральный эффект или т.н. биолокация.

В зависимости от применяемых методов и технических средств различают звуковую локацию (гидро, звуко, эхо), радиолокацию (электромагнитную) и, позднее появившиеся: оптическая (лазерная) локация, планетная (радиолокационная астрономия) и загоризонтная (ионосферная) радиолокации.

Первоначально, в годы 1-й мировой войны появились гидролокаторы (приборы, которые могут обнаруживать самолет по звуку двигателей) — т.н. звукоулавливатели.

Над созданием звукоулавливателей, которые вошли в состав приборов управления артилллерийским зенитным огнем (ПУАЗО), в СССР работали: Центральная радиолаборатория (ЦРЛ), Всесоюзный электротехнический институт (ВЭИ), Военная артиллерийская академия (ВАУ) им.Ф.Э.Дзержинского и Научно-исследовательская лаборатория артиллерийского приборостроения Главного артиллерийского управления (НИЛАП ГАУ). Образцы первых звукоулавливателей испытывались на подмосковном полигоне в 1929-1930 годах. В 1931 г были созданы опытные образцы системы «Прожзвук» (крупногабаритный звукоулавливатель и полутораметровй электрический прожектор).

Предпосылками работ по созданию и дальнейшему развитию радиолокации послужили несколько исторических фактов:

— явление отражения радиоволн наблюдал еще Г.Герц в 1886-1889 годах, а в 1897 г А.С.Попов (во время опытов по радиосвязи на Балтийском море) зарегистрировал влияние корабля, пересекающего трассу радиоволн, на силу сигнала (передатчик был установлен на верхнем мостике транспорта «Европа», а приемник — на крейсере «Африка»);

— в 1904 г немецкий ученый-изобретатель Кристиан Хюльсмэйер (Christian Hulsmeyer) [1881-1957] в своей авторской заявке (патент N165546 от 30 апреля 1904 г) четко сформулировал идею обнаружения корабля по отраженным от него радиоволнам и содержащей также подробное описание устройства для ее реализации. Позднее, в том же 1904 г, им был получен и второй патент (N169154) на усовершенствование своего устройства для радиолокации.

— в 1914 г росиянин И.И.Ренгартен проводил работы по макетированию радиопеленгатора;

— в 1916 г французами П.Ланжевеном и К.Шиловским был создан ультразвуковой гидролокатор;

— в сентябре 1922 г два экспериментатора, служившие в ВМФ США, — Хойт Э.Тейлор и Лео К.Янг проводили опыты по радиосвязи на декаметровых волнах (3-30 МГц) через реку Потомак. В это время по реке прошел корабль, и связь прервалась — что натолкнуло их на мысль о применении радиоволн (метод интерференции незатухающих колебаний) для обнаружения движущихся объектов;

— в 1921 г америкаец А.У.Хэлл изобрел магнетрон (промышленный его вариант был готов к 1928 г) — что дало возможность последующего развития радиолокационных станций (РЛС) на СВЧ.

— в 1924 г английский ученый Э.Эплтон провел на декаметровых волнах измерения высоты слоя Кеннелли-Хевисайда (слой «Е» ионосферы, от которого отражаются радиосигналы);

— в 1925 г английские ученые Г.Брейт и М.Тьюков опубликовали результаты работ по определению высоты слоя Кеннелли-Хевисайда измерением времени запаздывания импульсного сигнала, отраженного от слоя, относительно сигнала, пришедшего вдоль поверхности Земли;

— в июне 1930 г моряк ВМФ США Лоренс Э.Хайленд, проводя эксперименты по определению направления с помощью декаметровых волн, обнаружил, что когда над передающей антенной пролетает самолет, поле радиосигнала сильно искажается, и в результате чего, Хайленд предложил использовать декаметровые волны для предупреждения о приближении вражеских самолетов;

— в январе 1931 г Авиационная радиолаборатория ВМС в Вашингтоне приступила к выполнению проекта, имевшего целью «обнаружение вражеских судов и самолетов с помощью радио»;

— в начале 1931 г проводились (к сожалению неудачные) опыты по установлению связи между городами — английским Дувром и французским Кале при помощи волн длиною 18 см;

— в 1932-1933 годах английское морское ведомство стало применять приборы АСДИК, регистрирующие ультразвуки высокой частоты, создаваемые шумом винтов подводных лодок;

— в 1932 г большой объем работ по изучению интерференции при отражении радиоволн от самолета выполнили американские инженеры Б.Тревор и П.Картер;

— в 1934 г сотрудник Морской исследовательской лаборатории США Роберт Пейдж первым зарегистрировал (сфотографировал) отраженный от самолета сигнал на частоте 60 МГц.

— в 1935 г, независимо друг от друга, работы по импульсной радиолокации проводили: П.К.Ощепков (СССР) и Р.Ватсон-Ватт (Великобритания. Изготовленная им аппаратура получила отраженный сигнал от самолета на расстоянии 15 км).

— в 1935 г радиолокация получила первое коммерческое применение: во Франции установила на лайнере «Нормандия» т.н. «Детектор препятствий», а в 1936 г в порту Гавра был установлен т.н. «Радиопрожектор» для обнаружения судов, входящих в гавань и покидающих ее;

— в 1936 г американцами — Р.Колвеллом и А.Френдом были зафиксированы отражения радиоимпульсов от турбулентных и инверсионных слоев в тропосфере.

В 1936 г макет американской РЛС, работавшиц на частоте 80 МГц, обнаружил самолет на расстоянии 65 км (в 1937 г у немцев была достигнута дальность 35 км).

2 июля 1936 г в США была изготовлена первая небольшая РЛС, работавшая на частоте 200 МГц, которая в апреле следующего года была установлена на борту эсминца «Лири». РЛС получили название РАДАР (сокращенное обозначение от «Radio Detection And Ranging», т.е. «Прибор для радиопеленгации и измерения»). Hа базе данной РЛС в 1938 г была разработана модель XAF, прошедшая широкие бортовые испытания в 1939 г (прототип модели 1940 г — CXAM, которая была установлена на 19 военных кораблях).

Первые пять импульсных РЛС (работали на метровых волнах) для обнаружения самолетов были установлены на юго-западном побережье Великобритании в 1936 г.

Первые работы по радиолокационному обнаружению самолетов в СССР были начаты в 1933 г по инициативе М.М.Лобанова. С 1934 г данные работы возглавили Ю.К.Коровин, П.К.Ощепков (Ленинградский электрофизический институт) и Б.К.Шембель. Первая серийная РЛС (РУС-1) появилась в 1938 г в КБ, которым руководил Д.С.Стогов. РУС-1 были применены во время финской военной кампании 1939-1940 гг.

В 1937 г в Лениградском ФТИ под руководством Ю.Б.Кобзарева был разработан импульсный метод радиолокации.

В 1940 г было начато серийное производство первой импульсной радиолокационной станции дальнего обнаружения самолетов РУС-2 («Редут»), разработкой которой с 1935 г занимались П.А.Погорелко и Н.Я.Чернецов. Во время ВОВ было развернуто производство портативных РЛС «Пегматит».

4 июля 1943 г вышло Постановление Государственного Комитета Обороны (ГКО) об учреждении при нем Совета по радиолокации. Практическое руководство повседневной деятельностью Совета осуществлял Аксель Иванович Берг (впоследствии — академик), а отвественным секретарем Совета был Александр Александрович Турчанин.

В 1943 г по инициативе Совета по радиолокации был создан Институт локационной техники, который возглавил П.З.Стась. Главным инженером стал профессор А.М.Кугушев.

В июне 1947 г Совет по радиолокации был преобразован в Комитет по радиолокации при СHК СССР и его председателем стал М.З.Сабуров.

Загоризонтная радиолокация базируется на открытии в 1947 г советским ученым H.И.Кабановым явления дальнего рассеянного отражения от Земли декаметровых волн (с их возвратом после отражения от ионосферы к источнику излучения).

Hеоценимый вклад в создание и разработку советской радиолокационной техники также внесли: В.Д.Калмыков, А.И.Шокин (в течении ряда лет был министром электронной промышленности СССР), А.Н.Щукин и мн. др.

После окончания Второй мировой войны начался этап активной разработки планетной радиолокации и первыми ее объектами стали Луна и метеоры. Первые эхо-сигналы от солнечной короны были получены в 1959 г (США), а от Венеры — в 1961 г (Великобритания, СССР и США). В СССР радиолокацию Венеры, Меркурия, Марса и Юпитера выполнил в 1961-1963 гг коллектив ученых во главе с В.А.Котельниковым.

Большой вклад в развитие отечественной оптической локации внесли ученые: Н.Г.Басов, Ф.М.Прохоров, А.Л.Микаэлян и др.

Литература и источники: 1. «Труды Института радиоинженеров — ТИРИ» (Proceedings of the IRE) [«ИЛ»; М.; 1962, две части (1517 c.)]. 2. «Электроника: прошлое, настоящее, будущее» (Пер. с анг. под ред. чл.-кор. АН СССР В.И.Сифорова [«Мир»; М.; 1980 (296 с.)]. 3. М.М.Лобанов. «Мы — военные инженеры» [МО; М.; 1977 (222 с.)]. 4. Людвик Соучек. «Туда, где не слышно голоса» [Прага; 1968 (240 с.)]. 5. Советская военная энциклопедия [МО; М.; 1976-1980: т.5 (с.23-24), т.7 (с.10-13)]. 6. БСЭ, третье изд [«Советская энциклопедия»; М.; 1975; том: 21 (с.366-374)]. 7. Г.Члиянц (UY5XE). «Из истории радиолокации» [«РАДИОмир»; 2002: #4 (с.37), #5 (с.37), #6 (с.34-35)]. 8. О.H.Партала. «Ранняя история радиолокации» [«Радiоаматор»; 2002: #6 (с.30)]. 9. Prof.Dr.Dr.-Ing.e.h. Berthold Bosch (DK6YY). «Radartechnik im Jahre 1904» [«CQ DL», #1/2000 (p.57-59)].

Смотрите также

• Немного о моем друге UA9HG

  9 января 2007 | 14017 1 комментарий

• 382 знака в минуту

  26 января 2007 | 17031 3 комментария

• Не стареют душой ветераны

  14 мая 2022 | 3854 Нет комментариев

• Отдельные эпизоды радиолюбительства

  23 апреля 2015 | 6912 Нет комментариев

• К 91-ой годовщине саратовской широковещательной радиостанции

  23 февраля 2022 | 3638 Нет комментариев

• Загадка Маркони

  27 сентября 2002 | 32583 1 комментарий

• А.С.Попов, Д.И.Менделеев в Московской области: первый сеанс радиосвязи

  16 августа 2013 | 19564 Нет комментариев

• Ребята из станицы Марьинская

  14 марта 2014 | 9142 2 комментария

Принцип радиолокации

Радиотехническое оборудование и средства, предназначенные для выполнения задач радиолокации, получили название радиолокационных систем, или устройств (РЛС или РЛУ). Основы радиолокации базируются на следующих физических явлениях и свойствах: В среде распространения радиоволны, встречая объекты с иными электрическими свойствами, рассеиваются на них. (Приложения №1)

Волна, отраженная от цели (или ее собственное излучение), позволяет радиолокационным системам обнаружить и идентифицировать цель. На больших расстояниях распространение радиоволн принимается прямолинейным, с постоянной скоростью в известной среде. Это допущение делает возможным измерение дальности до цели и ее угловых координат (с определенной ошибкой). На основании эффекта Доплера по частоте принятого отраженного сигнала вычисляют радиальную скорость точки излучения относительно РЛУ.

История радиолокации

Эффект отражения радиоволн от твердых тел впервые обнаружил немецкий физик Генрих Герц в 1886 году. Использовать эффект на практике мешало рассеивание радиоволн: на объект локации их попадало меньше одной миллиардной части. Лишь в 1930-х годах, в связи с развитием авиации, ведущие страны мира начали исследовать возможность применения радиолокации для целей противовоздушной обороны.
Идея радиолокации была известна задолго до Второй Мировой войны и трудно назвать того, кто первым высказал её. По данным германских историков, первым, кто (в 1902 году) создал и успешно испытал на судах, ходивших по Рейну, практически действующий образец того, что теперь называют «радиолокационная станция» (изобретатель называл её «телемобилоскоп»), был живший и работавший в Кёльне германский инженер Кристиан Хюльсмейер (встречается также написание и произношение Хюльсмайер).

В 1904 году он получил патент на «Способ сигнализации об отдалённых объектах при помощи электрических волн»[2]. Но в разных странах традиционно чтут разных изобретателей радиолокации. Вообще же — её идея долго (с момента обнаружения эффекта) не находила воплощения в практической деятельности. Первое практическое применение радиолокации было реализовано в 1932 году в СССР в установке «Рапид».(Приложение№2) Первые в мире РЛС, принятые на вооружение и выпускавшиеся серийно, были в СССР с 1939 года.

СССР

В Советском Союзе осознание необходимости средств обнаружения авиации, свободных от недостатков звукового и оптического наблюдения, привела к разворачиванию исследований в области радиолокации. Идея, предложенная молодым артиллеристом П. К. Ощепковым, получила одобрение высшего командования: наркома обороны СССР К. Е. Ворошилова и его заместителя — М. Н. Тухачевского.

В 1932 году на базе Ленинградского физико-технического института был создан Ленинградский электрофизический институт (ЛЭФИ) под руководством А. А. Чернышёва, в котором проводились исследовательские и опытно-конструкторские работы по радиолокации. В 1935 году ЛЭФИ был расформирован, а на его базе организован «закрытый» институт НИИ-9 с оборонной тематикой, включавшей и радиолокацию. Научным руководителей его стал М. А. Бонч-Бруевич. Работы по радиолокации были начаты и в УФТИ в Харькове. К началу войны усилиями учёных и инженеров ЛЭФИ, НИИ-9 и других организаций были созданы опытные наземные радиолокационные станции.

3 января 1934 года в СССР был успешно проведён эксперимент по обнаружению самолёта радиолокационным методом. Самолёт, летящий на высоте 150 метров, был обнаружен на дальности 600 метров от радарной установки. Эксперимент был организован представителями Ленинградского института электротехники и Центральной радиолаборатории. В 1934 году маршал Тухачевский в письме правительству СССР написал: «Опыты по обнаружению самолётов с помощью электромагнитного луча подтвердили правильность положенного в основу принципа». Первая опытная установка «Рапид» была опробована в том же году.

Передатчик был установлен на крыше дома № 14 по Красноказарменной улице, Москва, приёмник — в районе посёлка Новогиреево; присутствовали М. Н. Тухачевский, Н. Н. Нагорный, М. В. Шулейкин. Аппаратуру демонстрировал П. К. Ощепков. В 1936 году советская сантиметровая радиолокационная станция «Буря» засекала самолёт с расстояния 10 километров. Первые РЛС в СССР, принятые на вооружение РККА и выпускавшиеся серийно, были: РУС-1 — с 1939 года и РУС-2 — с 1940 года.

4 июля 1943 года в соответствии с Постановлением ГКО от № 3686сс «О радиолокации» был сформирован Совет по радиолокации при ГКО. Его инициаторами стали военный инженер М. М. Лобанов и учёный А. И. Берг.

Великобритания

Советник премьер-министра Черчилля по науке, профессор Ф. А. Линдеманн, отозвался о разработке радиолокационного бомбардировочного прицела H2S коротко: «Это дешевка». Между тем H2S дал британским бомбардировочным силам не только прицел для бомбометания при ограниченной видимости, но и навигационное средство[4].

Установка радиолокационных взрывателей в снаряды снизила на порядок расход количества снарядов, необходимых для того, чтобы сбить один самолёт-снаряд «Фау-1» и интенсивность таких налетов значительно снизилась. К началу Второй Мировой Войны в Великобритании была развернута система радиолокационных станций Chain Home.(Приложение№3) История создания радиолокационных станций показана в британском документальном фильме The Secret War: «To See A Hundred Miles».

Германия

Для защиты городов от налетов бомбардировщиков немцы использовали зенитные батареи, управляемые станциями орудийной наводки (СОН) типа «Вюрцбург». Разведка союзников установила, что несущая частота этих станций равна 560 мегагерцам. Летом 1943 года бомбардировщики 8-ой американской воздушной армии были оснащены передатчиками типа «Карпет». Передатчики излучали помеху — спектр частот при средней частоте 560 мегагерц. В октябре 1943 года подвели первый итог: самолетов с «Карпетом» было сбито в два раза меньше, чем без него.

Из истории радиолокации и радиоэлектронной войны

Зарождение и развитие радиолокации относится к более позднему по сравнению с радиосвязью предвоенному периоду. И, тем не менее, армии стран фашистского блока, а также Англии, США и Советского Союза к началу Второй мировой войны имели на вооружении РЛС различного назначения, обеспечивавшие в первую очередь противовоздушную оборону. Так, в системе ПВО Германии использовались РЛС дальнего обнаружения воздушных целей «Фрея» (дальность действия до 200 км) и «Большой Вюрцбург» (дальность действия до 80 км), а также РЛС орудийной наводки зенитной артиллерии «Малый Вюрцбург» (дальность действия до 40 км). Несколько позже были введены в строй мощные стационарные РЛС типа «Вассерман» (дальность действия до 300 км). Наличие этих средств позволило к концу 1941 года создать довольно стройную радиолокационную систему ПВО, состоявшую из двух поясов. Первый (внешний), начинался у Остенде (в 110 км северо-западнее Брюсселя) и тянулся до Куксгафена (в 100 км западнее Гамбурга). Второй (внутренний) шел от северо-восточной границы Франции вдоль немецко-бельгийской границы и заканчивался у Шлезвиг-Гольштейна. С поступлением на вооружение РЛС управления огнем зенитной артиллерии типа «Мангейм» (дальность действия до 70 км) в 1942 году между этими двумя поясами стали устанавливаться дополнительные посты. В результате к концу 1943 года образовалось сплошное радиолокационное поле ПВО.

В ходе войны Англия построила сеть станций вдоль южного побережья, а затем на всем восточном побережье. Так возникла линия «Чейн Хоум». Однако немецкая разведка вскоре выявила не только дислокацию, но и основные параметры этой сети. В частности, было установлено, что диаграммы направленности английских РЛС по отношению к поверхности земли (моря) составляют некоторый угол, образуя в системе обнаружения непросматриваемые зоны. Используя их, фашистская авиация осуществляла подход к побережью Англии на малых высотах. Англичанам пришлось создавать дополнительную линию РЛС, обеспечивавшую маловысотное поле.
Благодаря созданной системе, работавшей в тесном взаимодействии с другими видами разведки, англичане получили возможность своевременно обнаруживать самолеты противника, поднимать в воздух истребительную авиацию и приводить в готовность средства зенитной артиллерии. При этом отпала необходимость беспрерывного воздушного патрулирования, вследствие чего истребители-перехватчики использовались с большей эффективностью. Потери гитлеровской авиации резко возросли. Так, лишь 15 сентября 1940 года немцы лишились 185 самолетов из 500, участвовавших в налете. Это заставило их перейти в основном к ночным налетам.

Вместе с тем начался поиск способов и средств, затрудняющих обнаружение самолетов в воздухе радиолокационными средствами противника. Решение этой проблемы было найдено в использовании авиацией пассивных и активных помех средствам радиолокации.

Пассивные помехи впервые были применены экипажами английских бомбардировщиков при налете на Гамбург в ночь с 23 на 24 июля 1943 года. Металлизированные ленты (алюминиевая фольга), получившие название «Виндоу», упакованные в специальные кассеты (пачки), сбрасывались с самолетов и «забивали» экраны вражеских станций. Всего в налете на Гамбург было использовано примерно 2,5 млн. кассет по 2 тыс. лент в каждой. В результате вместо 790 бомбардировщиков, участвовавших в налете, немецкие операторы насчитали тысячи самолетов, не сумев отличить реальные цели от ложных, что нарушило управление огнем зенитных батарей и действиями своей истребительной авиации. Особенно успешным оказалось воздействие помех на РЛС зенитной артиллерии. Общая эффективность ПВО Германии после начала широкомасштабного применения пассивных помех снизилась на 75%. Потери же английских бомбардировщиков сократились на 40%.

Для отвлечения и изматывания сил ПВО авиация иногда имитировала пассивными помехами ложные массированные налеты на отвлекающих направлениях. Например, в ночь на 18 августа 1943 года при налете на ракетный центр Пенемюнде англичане предприняли отвлекающий маневр: несколько самолетов «Москито», применившие кассеты пассивных помех, имитировали массированный налет на Берлин. В результате значительная часть истребительной авиации с аэродромов Германии и Голландии была поднята навстречу самолетам — постановщикам помех. В это время авиация, действовавшая по Пенемюнде, почти не встретила противодействия средств ПВО противника.

Средства пассивных помех постоянно совершенствовались. Так, для постановки помех самолетным РЛС использовались зенитно-артиллерийские снаряды, начиненные пассивными отражателями. Подавление наземных и корабельных РЛС осуществлялось с помощью ракет, снаряженных «Виндоу». Иногда вместо кассет с фольгой самолеты буксировали специальные металлические сети, представляющие собой ложные цели для операторов станций управления огнем и наведения авиации. Немецкая авиация впервые применила пассивные помехи в августе 1943 года, при налетах на объекты Англии и корабли у берегов Нормандии.

Следующим шагом развития средств борьбы с радиолокацией явилось использование воюющими сторонами активных помех, т. е. специальных электромагнитных излучений, подавляющих приемные устройства РЛС.

Самолетные передатчики помех типа «Карпет» впервые были применены англо-американской авиацией в октябре 1943 года при налетах на Бремен. К концу того же года на всех тяжелых бомбардировщиках В-17 и В-24 8-й и 15-й американских воздушных армий, действовавших в Западной Европе, были установлены бортовые передатчики активных помех. Английская бомбардировочная авиация была укомплектована такими передатчиками лишь на 10%. Правда, англичане имели, кроме того, специальные самолеты — постановщики помех, используемые для группового прикрытия отрядов самолетов. По данным зарубежной печати, на один сбитый бомбардировщик до применения радиопомех немецкая ПВО расходовала в среднем около 800 зенитных снарядов, в условиях же воздействия на РЛС активных и пассивных помех — до 3000.

Против бортовых радиолокационных бомбоприцелов (РЛС разведки и прицельного бомбометания) наиболее удачно применялись в комплексе активные помехи и уголковые отражатели. Например, немцам стало известно, что при ночных налетах на Берлин бомбардировщики используют в качестве радиолокационно-контрастных ориентиров озера Вайсензее и Мюгельзее, расположенные вблизи города. После многочисленных неудачных экспериментов им удалось изменить береговые очертания озер с помощью уголковых отражателей, установленных на плавающих крестовинах. Кроме того, создавались ложные цели, имитировавшие реальные объекты, по которым авиация союзников нередко производила бомбометание. К примеру, при радиолокационной маскировке города Кюстрина уголковые отражателя были расставлены таким образом, что на экранах самолетных РЛС наблюдались характерные о городов, расстояние между которыми составляло 80 км.

Боевой опыт, накопленный в ходе войны войсками ПВО и ВВС, показал, что при ведении радиоэлектронной борьбы наибольший эффект достигается при внезапном, массированном и комплексном использовании средств и способов подавления радиолокации. Характерной в этом плане является организация радиоэлектронной борьбы в ходе высадки англо-американского десанта на побережье Нормандии в 1944 году. Воздействие на радиолокационную систему немцев осуществлялось силами и средствами военно-воздушных, военно-морских, воздушно-десантных и сухопутных войск союзников. Для создания активных помех они использовали около 700 самолетных, корабельных и наземных (автомобильных) передатчиков. За неделю до высадки экспедиционных войск, большинство вскрытых всеми видами разведки немецких РЛС было подвергнуто интенсивной бомбардировке. В ночь перед ее началом группа самолетов с передатчиками помех барражировала вдоль побережья Англии, подавляя немецкие РЛС дальнего обнаружения. Непосредственно перед вторжением по радиолокационным постам были нанесены авиационные и артиллерийские удары, в результате чего свыше 50% РЛС оказалось уничтожено. Одновременно сотни малых кораблей и судов небольшими группами направились к Кале и Булони, буксируя аэростаты с металлизированным покрытием и плавучие уголковые отражатели. Корабельные орудия и ракеты выстреливали в воздух металлизированные ленты. Над идущими судами сбрасывались пассивные отражатели, а группа бомбардировщиков под прикрытием помех имитировала массированный налет на Берлин. Делалось это с целью дезорганизации работы уцелевшей радиолокационной системы наблюдения и введения немецкого командования в заблуждение относительно истинного места высадки союзных войск.

На главном направлении высадки десанта английские бомбардировщики с передатчиками помех производили подавление немецких РЛС и выбрасывали дымовые шашки, чтобы затруднить противнику визуальное наблюдение. Одновременно были нанесены авиационные удары по крупным узлам связи в районе высадки, а десантно-диверсионные группы разрушили многие проводные линии. На 262 судах и кораблях (от десантной баржи до крейсера включительно) и на 105 самолетах были установлены передатчики помех, практически парализовавшие работу немецких РЛС всех типов.

При ведении англо-американскими войсками активных наступательных действий возникла необходимость в использовании радиолокации для организации взаимодействия между наземными войсками и авиацией. Трудность заключалась в том, что радио, ракеты, сигнальные полотнища, трассирующие снаряды и другие средства, с помощью которых осуществлялось взаимодействие в первый период войны, могли обеспечить слаженные действия наземных войск и авиации только при условии хорошей видимости. Технические возможности авиации уже в то время позволяли использовать ее практически в любое время суток и года, в любых условиях погоды, но только при наличии соответствующей навигационной техники.

Первые попытки частичного использования радиолокации для обеспечения непрерывного взаимодействия между наземными войсками и авиацией были предприняты американцами во время операций в Северной Африке. Однако создать систему радиолокационного взаимодействия им удалось лишь к началу вторжения на Европейский континент.

Организационно такая система строилась на использовании группы станций, выполнявших в зависимости от их типа различные функции. В нее входили одна станция дальнего обнаружения МЕW (дальность действия до 320 км), три-четыре станции ближнего обнаружения ТРS-3 (дальность действия до 150 км) и несколько станций наведения самолетов на наземные цели SCR-584 (дальность действия до 160 км). Станция МЕW как оперативный информационный центр обеспечивалась телефонно-телеграфной и УКВ радиосвязью со всеми радиолокационными и визуальными наблюдательными постами, а также со штабом авиации, в функцию которого входило принятие решений по сложившейся воздушной обстановке и руководство авиачастями. Станция SCR-584 выводила самолет непосредственно в район объекта, благодаря чему поиск цели существенно упрощался. Кроме того, каждая РЛС системы имела УКВ радиостанцию для связи с самолетами в воздухе.

Более сложная задача, чем применение РЛС, для обеспечения взаимодействия между наземными войсками и поддерживающей авиацией, состояла в использовании средств радиолокации для обнаружения наземных целей и стреляющих артиллерийских (минометных) батарей противника. Основная трудность заключалась в самом принципе работы РЛС — отражении излученной электромагнитной энергии от всех встреченных на пути ее распространения объектов. И, тем не менее, американцам удалось приспособить станции орудийной наводки SCR-584 для наблюдения за полем боя. Они включались в общую систему артиллерийского наблюдения и обеспечивали разведку наземных движущихся целей на среднепересеченной местности на глубину до 15-20 км. На долю наземного радиолокационного обнаружения, например, в корпусной артиллерии, приходилось около 10%, в дивизионной — 15-20% от общего числа разведанных целей.

Закрытые артиллерийские и минометные позиции с помощью РЛС впервые были обнаружены в ходе боев на плацдарме в районе Анцио (Италия) в 1943 году. Применение радиолокации для этих целей оказалось более действенным способом, чем звукометрическое и визуальное наблюдение, особенно в условиях интенсивного обстрела и сильнопересеченной местности. Отмечая на индикаторах РЛС траекторию полета снаряда (мины) с нескольких направлений, удавалось определить огневые позиции противника с точностью 5-25 м и организовать контрбатарейную борьбу. Сначала использовались станции SCR-584 и ТРS-3, а затем модифицированный вариант последней — ТРQ-3.

Относительно успешное применение американцами радиолокации для ведения наземной разведки объясняется прежде всего тем, что немцы совершенно не предполагали, что противник использует эти средства для указанных целей. Поэтому они не приняли необходимых мер противодействия, хотя опыт ведения радиоэлектронной борьбы в системе ПВО, в ВВС и ВМС у них имелся.

В советских вооруженных силах средства радиолокации и радиоэлектронной борьбы применялись войсками ПВО, авиацией и военно-морским флотом. В сухопутных войсках использовались главным образом средства радиоразведки и помех радиосвязи. Первой РЛС обнаружения воздушных целей в войсках наблюдения, оповещения и связи была станция РУС-1 («Ревень»), принятая на вооружение в сентябре 1939 года и впервые примененная во время советско-финляндской войны. К началу Великой Отечественной войны было изготовлено 45 комплектов РУС-1, которые впоследствии действовали в системе ПВО Закавказья и Дальнего Востока. Во время войны с финнами на Карельском перешейке прошла боевое испытание РЛС дальнего обнаружения РУС-2 («Редут»), принятая на вооружение войск ПВО в июле 1940 года.

Следует отметить, что станция РУС-2 обладала высокими для того времени техническими характеристиками, но в тактическом отношении не в полной мере удовлетворяла требования войск: имела двухантенную систему, громоздкие и сложные приводы вращения. Поэтому в войска поступила только опытная партия в расчете на то, что одноантенный вариант этой станции под названием РУС-2с («Пегматит») прошел полигонные испытания и должен был запускаться в серию.

В развитии отечественной радиолокации создание станций типа РУС-2 по сравнению с РУС-1 явилось значительным шагом вперед, коренным образом повлиявшим на эффективность ПВО. Получая данные о воздушной обстановке (дальность, азимут, скорость полета, групповая или одиночная цель) от нескольких станций, командование зоны (района) ПВО имело возможность оценивать противника и оптимально использовать средства поражения.

К концу 1942 года были созданы два опытных образца станций орудийной наводки под названием СОН-2 и СОН-2а, а в 1943 году началось и их серийное производство. Станции СОН-2 сыграли весьма положительную роль в боевых действиях зенитной артиллерии. Так, по донесениям 1, 3, 4 и 14-го корпусов, 80-й и 90-й дивизий ПВО, при стрельбе с использованием этих станций на каждый сбитый самолет противника было израсходовано снарядов в 8 раз меньше, чем без станций. По простоте устройства и надежности в работе, стоимости производства и условиям транспортировки, а также по времени свертывания и развертывания отечественные РЛС превосходили немецкие, английские и американские, созданные в конце 30-х и начале 40-х годов.

Формирование радиотехнических частей началось с создания первого радиолокационного подразделения под Ленинградом осенью 1939 года. В мае 1940 года формируется 28-й радиополк в Баку, в марте-апреле 1941-го — 72-й радиобатальон под Ленинградом и 337-й радиобатальон под Москвой. Радиолокационная техника успешно использовалась не только в ПВО Москвы и Ленинграда, но и при защите Мурманска, Архангельска, Севастополя, Одессы, Новороссийска и других городов. В 1942-1943 гг. к станциям РУС были сделаны так называемые «высотные» приставки (ВПМ-1, -2, -3) для определения высоты целей, а также приборы для опознавания воздушных целей по системе «свой-чужой», что давало возможность использовать их и для наведения истребительной авиации на самолеты противника. Только за 1943 год, по данным РЛС, количество наведений истребительной авиации в войсках ПВО, прикрывавших фронтовые объекты, возросло с 17% до 46%.

Большим достижением советской радиолокации явилось создание самолетных станций серии «Гнейс» для обнаружения и перехвата воздушных целей. В 1943 году этими станциями были оснащены самолеты первой в истории Второй мировой войны дивизии тяжелых ночных перехватчиков. Успешно использовались РЛС «Гнейс-2м» и на самолетах-торпедоносцах Балтийского флота. Параллельно с созданием самолетных станций перехвата велись разработки радиолокационных прицелов. В результате были созданы РЛС перехвата и прицеливания (за рубежом были только РЛС перехвата) по воздушным целям, а также радиолокационный бомбоприцел, позволявший осуществлять точное бомбометание по наземным объектам, в любых условиях днем и ночью.

При нанесении ударов по объектам противника самолеты нашей бомбардировочной авиации также применяли пассивные радиопомехи для подавления его РЛС дальнего обнаружения воздушных целей, целеуказания, наведения на самолеты зенитной артиллерии и истребительной авиации. В результате массового применения противником РЛС в зенитной артиллерии и на ночных истребителях потери наших бомбардировщиков возросли. Это вызвало необходимость в организации противодействия радиолокационной системе врага. При подлете к зоне радиолокационного обнаружения наши самолеты переходили на малые высоты, используя «провалы» в диаграммах излучения РЛС противника. В районе цели они набирали заданную высоту, изменяли направление и скорость полета. Такой маневр, как показала практика, приводил к нарушению расчетных данных приборов управления огнем зенитных батарей и срыву атак вражеских истребителей. С подходом к радиолокационной зоне экипажи бомбардировщиков выбрасывали металлизированные ленты, создававшие пассивные помехи РЛС противника. В каждом авиаполку для создания помех выделялось 2-3 самолета, которые летели выше и впереди ударных групп. В результате выбрасываемые ленты, снижаясь, скрывали последние от радиолокационного обнаружения.

Непрерывное развитие средств и способов радиолокации и РЭБ в годы Второй мировой войны оказало существенное влияние на способы боевых действий и эффективность войск ПВО, ВВС, ВМС и сухопутных войск сторон. В ходе войны постоянно росли масштабы использования наземной, корабельной и самолетной радиолокационной техники и средств помех, развивалась и совершенствовалась тактика их боевого применения. Эти процессы характеризовались обоюдоострой борьбой сторон, которую за рубежом в послевоенный период стали называть «радиовойной», «войной в эфире», «радарной войной» и «радиоэлектронной войной».

Источники: Болтунов М. «Золотое ухо» военной разведки. М.: Вече, 2011. С.66-71, 88-102, 114-117. Лобанов М. Начало советской радиолокации. М.: Советское радио, 1975. 144-146. Назаренко В. Некоторые вопросы развития средств и способов радиолокации и радиоэлектронной борьбы во Второй мировой войне // ВИЖ. 1982. №3 С.46-50. Гордиенко В. Столетие радиоэлектронной борьбы // Независимое военное обозрение. 11 апреля 2003 г. Палий А. Радиоэлектронная борьба в войнах и вооруженных конфликтах. М.: ВАГШ, 2007, С. 64-72. Климович Е., Гладков А. Из истории отечественной радиолокации // Техника и вооружение. 2007. №8. С. 2-5.

Виды радиолокации

Природа электромагнитного излучения цели позволяет говорить о нескольких видах радиолокации:
Пассивная радиолокация исследует собственное излучение (тепловое, электромагнитное и т.п.), которое генерирует цели (ракеты, самолеты, космические объекты).

Приём пассивной РЛС радиоволн, излучаемых земной и водной поверхностями, используется для снятия радиолокационной карты местности в навигационных целях или обзора местности с целью её разведки, а также для обнаружения отдельных объектов с интенсивным радиоизлучением.

Такая РЛС имеетрадиоприёмник и антенну с узкой, иглообразной диаграммой направленности, сканирующей в заданномсекторе. Принятые сигналы после обработки в приёмнике поступают на электроннолучевой индикатор, укоторого развёртка изображения синхронизирована с перемещением диаграммы направленности антенны. Наэкране индикатора получают картину теплового радиоизлучения местности. (Приложение №4,5)

Активная с активным ответом осуществляется в случае, если объект оборудован собственным передатчиком и взаимодействие с ним происходит по алгори. (Приложение №5)

Активная с пассивным ответом предполагает исследование вторичного (отраженного) радиосигнала. Радиолокационная станция в этом случае состоит из передатчика и приемника. (Приложение №5)

Полуактивная радиолокация — это частный случай активной, в случае когда приемник отраженного излучения расположен вне РЛС (например, является конструктивным элементом самонаводящейся ракеты).

Основы радиолокации в современном мире

 Ключевые слова: радиолокация, радиолокационные станции, апертура

Радиолокация — область науки и техники, которая занимается обнаружением и распознаванием объектов с помощью радиоволн и определения их различных свойств, таких как местоположение и параметры движения в пространстве.

Радиолокационные станции используются для получения изображений поверхности земли с помощью датчиков работающих в различном диапазоне электромагнитного спектра.

Радиолокационные станции имеют существенное преимущество перед похожими технологиями, такими как радиометры, относящиеся к пассивным датчикам [2]:

– Независимость полученных данных от погодных условий и времени суток.

– Возможность широкого обзора на больших дальностях при высокой разрешающей способности.

– Легкость управления и изменения параметров станций, таких как положение и размер зоны обзора, разрешающую способность и форму представления информации.

Принцип действия радиолокаторов состоит в рассеивании радиоволн объектами, обладающими электрическими характеристиками, которые отличаются от соответствующих характеристик окружающей среды. Интенсивность рассеивания радиоволн зависит от различия электрических характеристик среды и объекта, формы объекта, соотношению размера объекта и длины волны , поляризации радиоволны и другое.

С помощью приемной антенны и приемного устройства можно принять часть рассеянного сигнала, обработать его, преобразовать и усилить. Конструкция простейших радиолокаторов включает в себя передатчик, формирующий и передающий радиоволну, предающую антенну, которая излучает эти радиоволны, принимающая антенна для отраженных сигналов, радиоприемник, усиливающий и преобразующий сигналы, и выходного устройства, обрабатывающего отраженные сигналы. [1]

Виды радиолокаций и радиолокационных систем.

Радиолокация по принципу действия делится на три вида: активная, активная с активным ответом и пассивная. Каждая из них отвечает за способ получения сигнала, отраженного от объекта.

Активная радиолокация (рис.2, а) характеризуется тем, что обнаруживаемый объект не является источником радиосигналов. В станциях, работающих по такому принципу, передатчик формирует сигнал, которым антенна облучает цель. Приемник улавливает отраженный сигнал, преобразует его и передает на выходное устройство, которое измеряет и вычисляет координаты до объекта.

Активная радиолокация с активным ответом (рис.2, б) отличается от предыдущего вида тем, что обнаруживаемый объект оснащен ответчиком. Таким образом, передатчик радиолокатора генерирует сигнал и, с помощью антенны, облучает необходимый объект. На этом объекте стоит приемник сигнала, при получении которого формируется ответный сигнал, отправляемый передатчиком объекта обратно к радиолокатору. Этот вид радиолокации обладает некоторыми неоспоримыми достоинствами перед предыдущим видом, такие как:

– Повышенная помехоустойчивость линии передач информации, за счёт кодирования запросов и ответов.

– Возможность передачи дополнительной информации

– Увеличение дальности действия, за счет усложнения РЛС

Последним видом является пассивная радиолокация (рис.2, в), характеризующаяся решением задачи поиска объекта, излучающего радиоволны. В данном случае имеют место две ситуации: когда объект излучает радиоволны с помощью установленного радиопередатчика, сигналы которого его и улавливает пассивная радиолокационная станция, и когда принимается естественное излучение объекта, возникающее при его температуре выше абсолютного нуля или при его температурном контрасте с окружающей средой. Этот вид радиолокации обладает такими достоинствами, как простота и высокая помехоустойчивость.

В свою очередь радиолокационные системы тоже делятся на разные виды по характеру размещения частей аппаратуры в пространстве. Они делятся на однопозиционные, бистатические (двухпозиционные) и многопозиционные.

Однопозиционные РЛС характеризуются тем, что весь комплекс располагается в одном месте и не может быть разнесен. Они могут быть реализованы как в активном виде радиолокации, так и в пассивном.

Бистатические системы определяются тем, что модуль передатчика и модуль приемника находятся в разных точках пространства, основаны на активном виде радиолокации.

Многопозиционные РЛС в общем случае объединяют однопозиционные, бистатические и пассивные станции, находящиеся в различных точках пространства. Сами они делятся в зависимости от использования фазовой информации на пространственно-когерентны, с кратковременной пространственной когерентностью и пространственно-некогерентные.

Последние два типа характеризуются разнесенной радиолокацией, т. е. они могут функционировать как совместно, так и раздельно, так как их аппаратура разнесена в пространстве.

Синтезирование радиолокационных изображений

Современные радиолокаторы зачастую используют в космических спутниках для получения изображения земной поверхности, вне зависимости от погодных явлений и времени суток. Поэтому ставится задача синтезирования изображения в зависимости от полученных отраженных сигналов.

Рис. 3. Вид схемы радиолокационного обзора поверхности с космической платформы

Как правило, радиолокаторы, установленные на борту орбитальной платформы, работают в импульсном режиме, когда передающая и принимающая антенны совмещены и поочередно то излучают, то принимают сигналы перпендикулярно направлению полета. Сам сигнал для синтеза изображения используется в виде последовательности коротких импульсов, проходящих по поверхности зона обзора от ближнего к дальнему краю. Разрешение определяется шириной спектра зондирующих импульсов. Развертка изображения производится в интервале времени между подачей сигнала и получения отклика от земной поверхности.

Для разных типов радиолокаторов существенно разные принципы формирования изображений: они разные для когерентных и некогерентных типов.

Под пространственной когерентностью понимается способность сохранять жесткую связь фаз при разнесенных позициях. Когда же сигнал некогерентный, РЛС обрабатывает сигнал после его получения, но до объединения в пункте обработки информации.

Поэтому некогерентные радиолокаторы, регистрирующие только амплитуду отраженного от земли сигнала, получают отклик от земли по всей дорожке дальности вместе.

В современном мире для детальной съемки используются когерентные радиолокаторы с синтезированной апертурой. В таких устройствах регистрируется не только амплитуда отраженного сигнала, но и его фаза. Совокупность зарегистрированных за время прохождения спутника с антенной по орбите импульсных откликов рассматривается как электромагнитное поле на апертуре синтезированной антенны. Процесс обработки этих сигналов называется синтезом апертуры. Оно позволяет многократно сузить ширину антенного луча, что улучшает разрешение по азимуту и детальность радиолокационного изображения местности. Синтезирование апертуры используется для получения радиолокационной карты, разведке радиолокационной обстановки и других ситуациях. По качеству эти карты сравнимы с аэрофотоснимками, но они не зависят от погодных условий и времени суток.

Литература:

1. Бакулев П. А. Радиолокационные системы. Учебник для вузов. — М.: Радиотехника, 2004, — 320 с.
2. И. В. Елизаветин, Теория радиолокационной космической съемки и обработки радиолокационных снимков.

Методы, оборудование, режимы работы РЛС

Первичный радиолокатор

Первичный (с пассивным ответом) радиолокатор, в основном, служит для обнаружения целей, облучая их электромагнитной волной и затем принимая отражения (эхо) от цели. Поскольку скорость электромагнитных волн постоянна (скорость света), становится возможным определить расстояние до цели, основываясь на измерении различных параметров при распространении сигнала.

В основе устройства радиолокационной станции лежат три компонента: передатчик, антенна и приёмник.

Передатчик (передающее устройство) является источником электромагнитного сигнала. Он может представлять собой мощный импульсный генератор. Для импульсных РЛС сантиметрового диапазона — обычно магнетрон или импульсный генератор, работающий по схеме: задающий генератор — мощный усилитель, использующий в качестве генератора чаще всего лампу бегущей волны (ЛБВ), а для РЛС метрового диапазона часто используют триодную лампу.

РЛС, которые используют магнетроны, некогерентны или псевдо-когерентны, в отличие от РЛС на основе ЛБВ. В зависимости от способа измерения дальности, передатчик работает либо в импульсном режиме, формируя повторяющиеся короткие мощные электромагнитные импульсы, либо излучает непрерывный электромагнитный сигнал.

Антенна выполняет излучение сигнала передатчика в заданном направлении и приём отражённого от цели сигнала. В зависимости от реализации приём отражённого сигнала может осуществляться либо той же самой антенной, либо другой, которая иногда может располагаться на значительном расстоянии от передающей. В случае, если передача и приём совмещены в одной антенне, эти два действия выполняются поочерёдно, а чтобы мощный сигнал передатчика не просачивался в приёмник, перед приёмником размещают специальное устройство, закрывающее вход приёмника в момент излучения зондирующего сигнала.

Приёмник (приёмное устройство) выполняет усиление и обработку принятого сигнала. В самом простом случае результирующий сигнал подаётся на лучевую трубку (экран), которая показывает изображение, синхронизированное с движением антенны.

Различные РЛС первичного типа основаны на различных методах измерения параметров отражённого сигнала:

Частотный метод

Частотный метод измерения дальности основан на использовании частотной модуляции излучаемых непрерывных сигналов. В классической реализации данного метода (ЛЧМ) за полупериод частота меняется по линейному закону от f1 до f2. Из-за запаздывания при распространении сигнала разница частот излучаемого и принимаемого сигналов прямо пропорциональна времени распространения. Измеряя ее и зная параметры излучаемого сигнала, можно определить дальность до цели.

Достоинства:

1. позволяет измерять очень малые дальности;
2. используется маломощный передатчик.

Недостатки:

1. необходимо использование двух антенн;
2. ухудшение чувствительности приёмника вследствие просачивания через антенну в приемный тракт излучения передатчика, подверженного случайным изменениям;
3. высокие требования к линейности изменения частоты.

Фазовый метод

Фазовый (когерентный) метод радиолокации основан на выделении и анализе разности фаз отправленного и отражённого сигналов, которая возникает из-за эффекта Доплера, когда сигнал отражается от движущегося объекта. При этом передающее устройство может работать как непрерывно, так и в импульсном режиме. Основным преимуществом данного метода является то, что он «позволяет наблюдать только движущиеся объекты, а это исключает помехи от неподвижных предметов, расположенных между приёмной аппаратурой и целью или за ней»[12].

Так как при этом используются ультракороткие волны, то однозначный диапазон измерения дальности составляет порядка единиц метра. Поэтому на практике используют более сложные схемы, в которых присутствует две и больше частот.

Достоинства:

1. маломощное излучение, так как генерируются незатухающие колебания;
2. точность не зависит от доплеровского сдвига частоты отражения;
3. достаточно простое устройство.

Недостатки:

1. отсутствие разрешения по дальности;
2. ухудшение чувствительности приёмника вследствие проникновения через антенну в приёмный тракт излучения передатчика, подверженного случайным изменениям.

Импульсный метод

Современные радары сопровождения построены как импульсные радары. Импульсный радар передаёт излучающий сигнал только в течение очень краткого времени, коротким импульсом (обычно приблизительно микросекунда), после чего переходит в режим приёма и слушает эхо, отражённое от цели, в то время как излучённый импульс распространяется в пространстве.
Поскольку импульс уходит далеко от радара с постоянной скоростью, между временем, прошедшим с момента посылки импульса до момента получения эхо-ответа, и расстоянием до цели — прямая зависимость. Следующий импульс можно послать только через некоторое время, а именно после того, как импульс придёт обратно (это зависит от дальности обнаружения радара, мощности передатчика, усиления антенны, чувствительности приёмника).

Если импульс посылать раньше, то эхо предыдущего импульса от отдалённой цели может быть спутано с эхом второго импульса от близкой цели. Промежуток времени между импульсами называют интервалом повторения импульса обратная к нему величина — важный параметр, который называют частотой повторения импульса . Радары низкой частоты дальнего обзора обычно имеют интервал повторения в несколько сотен импульсов в секунду. Частота повторения импульсов является одним из отличительных признаков, по которым возможно дистанционное определение модели РЛС.

Достоинства импульсного метода измерения дальности:

1. возможность построения РЛС с одной антенной;
2. простота индикаторного устройства;
3. удобство измерения дальности нескольких целей;
4. простота излучаемых импульсов, длящихся очень малое время, и принимаемых сигналов.

Недостатки:

1. необходимость использования больших импульсных мощностей передатчика;
2. невозможность измерения малых дальностей;
3. большая мёртвая зона.

Вторичный радиолокатор

Вторичная радиолокация используется в авиации для опознавания. Основная особенность — использование активного ответчика на самолётах.

Принцип действия вторичного радиолокатора несколько отличается от принципа первичного радиолокатора. В основе устройства Вторичной радиолокационной станции лежат компоненты: передатчик, антенна, генераторы азимутальных меток, приёмник, сигнальный процессор, индикатор и самолётный ответчик с антенной.

Передатчик служит для формирования импульсов запроса в антенне на частоте 1030 МГц.

Антенна служит для излучения импульсов запроса и приёма отражённого сигнала. По стандартам ICAO для вторичной радиолокации антенна излучает на частоте 1030 МГц и принимает на частоте 1090 МГц.

Генераторы азимутальных меток служат для генерации азимутальных меток. За один оборот антенны РЛС генерируется 4096 малых азимутальных меток (для старых систем) или 16384 улучшенных малых азимутальных меток (англ. ImprovedAzimuthChangepulse, IACP — для новых систем), а также одна метка Севера. Метка севера приходит с генератора азимутальных меток при таком положении антенны, когда она направлена на Север, а малые азимутальные метки служат для отсчёта угла разворота антенны.

Приёмник служит для приёма импульсов на частоте 1090 МГц.

Сигнальный процессор служит для обработки принятых сигналов.

Индикатор служит для отображения обработанной информации.

Самолётный ответчик с антенной служит для передачи содержащего дополнительную информацию импульсного радиосигнала обратно в сторону РЛС по запросу.

Принцип действия вторичного радиолокатора заключается в использовании энергии самолётного ответчика для определения положения воздушного судна. РЛС облучает окружающее пространства запросными импульсами P1 и P3, а также импульсом подавления P2 на частоте 1030 МГц.

Оборудованные ответчиками воздушные суда, находящиеся в зоне действия луча запроса, при получении запросных импульсов, если действует условие P1,P3>P2, отвечают запросившей РЛС серией кодированных импульсов на частоте 1090 МГц, в которых содержится дополнительная информация о номере борта, высоте и так далее. Ответ самолётного ответчика зависит от режима запроса РЛС, а режим запроса определяется интервалом времени между запросными импульсами P1 и P3, например, в режиме запроса А (mode A) интервал времени между запросными импульсами станции P1 и P3 равен 8 микросекундам и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свой номер борта.

В режиме запроса C (mode C) интервал времени между запросными импульсами станции равен 21 микросекунде и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свою высоту. Также РЛС может посылать запрос в смешанном режиме, например, Режим А, Режим С, Режим А, Режим С. Азимут воздушного судна определяется углом поворота антенны, который, в свою очередь, определяется путём подсчёта малых азимутальных меток.

Дальность определяется по задержке пришедшего ответа. Если воздушное судно находится в зоне действия боковых лепестков, а не основного луча, или находится сзади антенны, то ответчик воздушного судна при получении запроса от РЛС получит на своём входе условие, что импульсы P1,P3

Принятый от ответчика сигнал обрабатывается приёмником РЛС, затем поступает на сигнальный процессор, который проводит обработку сигналов и выдачу информации конечному потребителю и (или) на контрольный индикатор.

Плюсы вторичной РЛС:

• более высокая точность;
• дополнительная информация о воздушном судне (номер борта, высота);
• малая по сравнению с первичными РЛС мощность излучения;
• большая дальность обнаружения.

Режим работы

Существует два основных режима функционирования радиолокационных станций и устройств. Первый — сканирование пространства. Он осуществляется по строго заданной системе. При последовательном обзоре перемещение луча радара может носить круговой, спиральный, конический, секторный характер. Например, решетка антенны может медленно поворачиваться по кругу (по азимуту), одновременно сканируя по углу места (наклоняясь вверх и вниз). При параллельном сканировании обзор осуществляется пучком радиолокационных лучей. Каждому соответствует свой приемник, ведется обработка сразу нескольких информационных потоков.
Режим слежения подразумевает постоянную направленность антенны на выбранный объект. Для ее поворота, согласно с траекторией движущейся цели, используются специальные автоматизированные следящие системы.

Как работает радиолокатор

Локацией называют способ (или процесс) определения месторасположения чего-либо. Соответственно, радиолокация – это метод обнаружения предмета или объекта в пространстве при помощи радиоволн, которые излучает и принимает устройство под название радиолокатор или РЛС.

Физический принцип работы первичного или пассивного радара довольно прост: он передает в пространство радиоволны, которые отражаются от окружающих предметов и возвращаются к нему в виде отраженных сигналов. Анализируя их, радар способен обнаружить объект в определенной точке пространства, а также показать его основные характеристики: скорость, высоту, размер. Любая РЛС – это сложное радиотехническое устройство, состоящее из многих компонентов.

В состав любого радара входит три основных элемента: передатчик сигнала, антенна и приёмник. Все радиолокационные станции можно разделить на две большие группы:

• импульсные;
• непрерывного действия.

Передатчик импульсной РЛС испускает электромагнитные волны в течение краткого промежутка времени (доли секунды), следующий сигнал посылается только после того, как первый импульс вернется обратно и попадет в приемник. Частота повторения импульса – одна из важнейших характеристик РЛС. Радиолокаторы низкой частоты посылают несколько сотен импульсов в минуту.

Антенна импульсного радара работает и на прием, и на передачу. После испускания сигнала передатчик отключается на время и включается приёмник. После его приема происходит обратный процесс.

Импульсные РЛС имеют как недостатки, так и преимущества. Они могут определять дальность сразу нескольких целей, подобный радар вполне может обходиться одной антенной, индикаторы подобных устройств отличаются простотой. Однако при этом сигнал, испускаемый подобным РЛС должен иметь довольно большую мощность. Также можно добавить, что все современные радары сопровождения выполнены по импульсной схеме.

В импульсных радиолокационных станциях в качестве источника сигнала обычно используют магнетроны, или лампы бегущей волны.

Антенна РЛС фокусирует электромагнитный сигнал и направляет его, улавливает отраженный импульс и передает его в приемник. Существуют радиолокаторы, в которых прием и передача сигнала производятся разными антеннами, причем они могут находиться друг от друга на значительном расстоянии. Антенна РЛС способна испускать электромагнитные волны по кругу или работать в определенном секторе. Луч радара может быть направлен по спирали или иметь форму конуса. Если нужно, РЛС может следить за движущейся целью, постоянно направляя на нее антенну с помощью специальных систем.

В функции приемника входит обработка полученной информации и передача ее на экран, с которого она считывается оператором.

Кроме импульсных РЛС, существуют и радары непрерывного действия, которые постоянно испускают электромагнитные волны. Такие радиолокационные станции в своей работе используют эффект Доплера. Он заключается в том, что частота электромагнитной волны, отраженной от объекта, который приближается к источнику сигнала, будет выше, чем от удаляющегося объекта. При этом частота испускаемого импульса остается неизменной. Радиолокаторы подобного типа не фиксируют неподвижные объекты, их приемник улавливает лишь волны с частотой выше или ниже испускаемой.

Типичным доплеровским радиолокатором является радар, который используют сотрудники дорожной полиции для определения скорости автомобилей.

Основной проблемой радаров непрерывного действия является невозможность с их помощью определять расстояние до объекта, зато при их работе не возникает помех от неподвижных предметов между РЛС и целью или за ней. Кроме того, доплеровские радары – это довольно простые устройства, которым для работы достаточно сигналов малой мощности. Также нужно отметить, что современные радиолокационные станции с непрерывным излучением имеют возможность определять расстояние до объекта. Для этого используется изменение частоты РЛС во время работы.

Одной из главных проблем в работе импульсных РЛС являются помехи, которые идут от неподвижных объектов — как правило, это земная поверхность, горы, холмы. При работе бортовых импульсных радаров самолетов все объекты, находящиеся ниже, «затеняются» сигналом, отраженным от земной поверхности. Если говорить о наземных или судовых радиолокационных комплексах, то для них эта проблема проявляется в обнаружении целей, летящих на малых высотах. Чтобы устранить подобные помехи используется все тот же эффект Доплера.

Кроме первичных РЛС, существуют и так называемые вторичные радиолокаторы, которые используются в авиации для опознания воздушных судов. В состав таких радиолокационных комплексов, кроме передатчика, антенны и приемного устройства, входит еще и самолетный ответчик. При облучении его электромагнитным сигналом ответчик выдает дополнительную информацию о высоте, маршруте, номере борта, его государственной принадлежности.

Также радиолокационные станции можно разделить по длине и частоте волны, на которой они работают. Например, для исследования поверхности Земли, а также для работы на значительных дистанциях используются волны 0,9-6 м (частота 50-330 МГц) и 0,3-1 м (частота 300-1000 МГц). Для управления воздушным движением применяется РЛС с длиной волны 7,5-15 см, а загоризонтные радары станций обнаружения ракетных пусков работают на волнах с длиной от 10 до 100 метров.

Дальность действия РЛС

Максимальная дальность действия РЛС зависит от ряда параметров и характеристик как антенной системы станции, мощности излучаемого сигнала, и чувствительности приёмника системы. В общем случае без учёта потерь мощности в атмосфере, помех и шумов.

Влияние помех:

Работа нескольких РЛС в одном частотном диапазоне На загруженных участках, где одновременно используются многочисленные РЛС (например, морские порты) вероятны совпадения частотных диапазонов. Это приводит к приему РЛС сигнала другой РЛС. В результате на экране появляются дополнительные точки, бросающиеся в глаза из-за своей геометрической правильности. Эффект может быть убран переходом на другую рабочую частоту. Мнимое изображение При отражении радиосигнала от массивного объекта возможно дальнейшее распространение к меньшим объектам с последующим отражением и попаданием в РЛС.

Таким образом, путь, который прошел сигнал становится больше и на экране появляется мнимое изображение объекта, который на самом деле находится в другом месте. Такой эффект должен приниматься во внимание при нахождении вблизи крупных отражающих объектов, таких как мосты, гидротехнические сооружения и крупные суда. Многократное отражение При размещении РЛС на большом судне возможен эффект многократного отражения сигнала. Сигнал РЛС отражается от близкого объекта, частично попадает обратно в РЛС, а частично отражается от корпуса суда.

Таких отражений может быть много, амплитуда при каждом отражении уменьшается и сигнал будет восприниматься до тех пор, пока не будет достигнута пороговая чувствительность приемника. На экране радара будут видны несколько уменьшающихся с каждым разом объектов. Расстояние между ними пропорционально расстоянию от РЛС до объекта.

Влияние шумов: Влияние атмосферы

Атмосферные потери особенно велики в сантиметровом и миллиметровом диапазонах и вызываются дождем, снегом и туманом, а в миллиметровом диапазоне также кислородом и парами воды. Наличие атмосферы приводит к искривлению траектории распространения радиоволн (явление рефракции). Характер рефракции зависит от изменения коэффициента преломления атмосферы при изменении высоты. Из-за этого траектория распространения радиоволн искривляется в сторону поверхности земли.

Заключение

Появлением радиолокации можно считать рубеж 19-20 вв. И по сути, этой области наук чуть больше века, но столь стремительное ее развитие привело нас к тому, что мы уже не можем даже и представить свое существование без нее в военном значении.

С развитием общества, человеческие потребности растут все больше. Следовательно, перед радиолокацией появляются новые задачи и новые направления, а значит и усовершенствование методов, оборудования системы радиолокации. Нескоро для ученых и изобретателей к данной области будет потерян интерес, который подогревается и научным прогрессом, с одной стороны, и коммерческой заинтересованностью, с другой.

Создание совершенной РЛС — сложная инженерная и научно-техническая задача, осуществление которой возможно только с использованием новейших достижений электромеханики и электроники, информатики и вычислительной техники, энергетики. По прогнозам специалистов, в ближайшем будущем главными функциональными узлами станций самого разного уровня сложности и назначения будут твердотельные активные ФАР (фазированные антенные решетки), преобразующие аналоговые сигналы в цифровые. Развитие вычислительного комплекса позволит полностью автоматизировать управление и основные функции РЛС, предоставив конечному потребителю всесторонний анализ полученной информации. Таким образом, несмотря на то, что на сегодняшний день радиолокация нашла свое широкое применения в военном деле, создание самых современных РЛС требует самого высокого уровня развития науки, технологии и организации, поэтому разработка и сооружение каждой такой РЛС является значительным научно-техническим достижением не только отечественного, но и мирового масштаба.

Список литературы

1. Современная радиолокация. Анализ, расчет и проектирование. Под редакцией Кобзарева Ю.В., М., Сов.радио, 1969г.-704стр.
2. Дулевич В.Е. Теоретические основы радиолокации. М., Сов.радио, 1978г.
3. Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации. М., Сов.радио, 1970г.
4. Ю.Б. Кобзарев Первые шаги советской радиолокации Журнал Природа, Декабрь 1985 год
5. Интернет-энциклопедия. Википедия.
6. 7. Журнал «НАУКА И ЖИЗНЬ» №5, 2009г.
7. Сайт «радиолокация».
8. Сайт «блог о технике».
9. Журнал «Национальная безопасность» №7, 2008г.

Приложение №1

Принцип радиолокации

Приложение №2

Установка РЛС «Рапид»

Приложение №3

Великобританская РЛС

Приложение №4

Карты побережья «Chain Home»

Приложение №5

Виды радиолокации: а – активная с пассивным ответом; б– пассивная; в– активная с активным ответом.