1.Радіолокація

Явище відбивання електромагнітних хвиль радіодіапазону покладено в основу дії технічних пристроїв, які дістали назву радіолокаторів. Їх застосовують для визначення положення віддалених тіл, зокрема літаків, ракет, кораблів.

Процес виявлення віддалених предметів за допомогою електромагнітних хвиль радіодіапазону називають радіолокацією.

Радіолокацію здійснюють за допомогою комплексу приймально-передавальної апаратури, який називають радіолокатором. Для збільшення точності в радіолокаторах використовують радіохвилі метрового або сантиметрового діапазону. Такі хвилі легко фокусувати і формувати вузький пучок. Висока частота радіохвиль цього діапазону забезпечує також значну далекість дії радіолокатора. До складу радіолокаційної станції (РЛС) (мал. 4.23) входять радіопередавач (1), антена (2) комутатор (3), радіоприймач (4), пристрій аналізу інформації (5), блок живлення (6).

Передавач радіолокатора працює в так званому імпульсному режимі. Він генерує електромагнітні коливання, тривалість яких становить декілька десятків періодів коливань генератора. Радіоімпульси надходять до антени, яка випромінює в певному напрямку короткочасні імпульси радіохвиль. Комутатор у цей час замикає вхід радіоприймача, оберігаючи його від руйнування потужними електромагнітними коливаннями, які надходять від передавача. Реєструвальний пристрій у цей час фіксує момент проходження імпульсу.

У радіолокаторах використовуються властивості електромагнітних хвиль. Як реєструвальний пристрій найчастіше застосовують електроннопроменеву трубку, електронний промінь у якій переміщується горизонтально (мал. 4. 24). Частоту розгортки електронного променя встановлюють залежно від потужності і далекодії радіолокатора. Чим більша далекодія локатора, тим менша частота розгортки. Імпульс радіохвилі поширюється в просторі, доки не натрапить на якусь перешкоду — літак, корабель чи грозову хмару. Значна частина енергії радіохвилі розсіюється під час відбивання внаслідок того, що поверхня перешкоди практично ніколи не буває плоскою. До антени радіолокатора повертається лише незначна частина енергії радіохвилі. Інтервал часу між двома імпульсами обирають таким, щоб радіолокатор «мовчав» протягом часу, потрібного для повернення сигналу від об'єкта, що знаходиться на максимально досяжній для даного радіолокатора відстані. Під час паузи, коли сигнал не надходить до антени, комутатор з'єднує антену з приймачем, який виділяє і підсилює відбитий сигнал та подає повідомлення про нього в реєструвальний пристрій. Якщо використовують згадану вище електронно-променеву трубку, то на її екрані з'являється друга позначка. Знаючи частоту розгортки, швидкість поширення хвилі, можна визначити час проходження імпульсу до перешкоди і назад. Цього достатньо, щоб обчислити відстань до неї:

Антена радіолокатора випромінює імпульси радіохвиль. Коли до антени радіолокатора приєднаний приймач, генератор не працює. Відстань до перешкоди можна розрахувати, знаючи швидкість хвилі та інтервал часу між випроміненим і відбитим імпульсами. Як правило, оператор радіолокаційної станції не проводить таких розрахунків. Він зчитує відстань безпосередньо зі шкали, нанесеної на екран електронно-променевої трубки. Останнім часом як аналізатор і реєструвальний пристрій сигналів у радіолокаторах застосовують спеціальні електронні процесори.

Радіолокатори використовують у військовій справі для виявлення літаків і суден. У цивільній авіації вони забезпечують безпеку руху повітряних та морських лайнерів. За допомогою радіолокаторів одержано найточніші дані про відстані від Землі до інших планет Сонячної системи.

ЗАДАЧІ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО РОЗВ'ЯЗУВАННЯ

1. Посланий радіолокатором сигнал повернувся назад через 43 мкс. Яка відстань до перешкоди?

2. Визначте найбільшу і найменшу далекість виявлення цілі радіолокатором, якщо тривалість імпульсу 10^-6с, інтервал між імпульсами 10^-4с.

3. Довжина хвилі радіолокатора 20 см, частота випромінювання 500 імпульсів за секунду, тривалість кожного імпульсу 0,02 мкс. Скільки коливань міститься в одному імпульсі і яка найбільша відстань дії локатора?

4. Відстань від радіолокатора до метеорита в момент відбиття сигналу радіолокатора 54 км. Яку відстань пролетів метеорит (v = 3 ^км_с) від початку випромінювання імпульсу?

ЗАПИТАННЯ

1. Яке фізичне явище використано в радіолокації?

2. Яка роль комутатора в радіолокаторі?

3. Чим визначається частота надходження імпульсів до антени радіолокатора?

4. Як визначають відстань до виявленої перешкоди?