До и после Победы. Книга 2. Становление
Шрифт:
– А параболические ?
– А параболические для метровых волн не особо подходят. Их будем применять для дециметровых и сантиметровых, да и то еще посмотрим ...
– И как все это работает ? В параболических-то луч падает на поверхность отражателя - и вперед ... угол падения равен углу отражения и так далее ... А здесь ?
– А здесь ...
– и далее мне на полчаса закатили лекцию об основах распространения радиовлон и радиолокации. Оказавшуюся очень интересной.
Оказывается, штыревые антенны, или, как их называют, антенны на вибраторах, работают на другом принципе, нежели параболические - на интерференции. Как я понял из объяснений, формирование диаграмм направленности таких антенн основано на сложении фаз. И в РЛС применяются симметричные вибраторы - два провода, штыря или трубки, распололженных в одну линию, то есть их оси совпадают, но не соединенных между собой, и на распололженные по центру концы которых подаются
И картинка излучения одного вибратора будет зависеть от соотношения длины плеча - длины одного излучателя - и длины волны. Например, если взять симметричный вибратор длиной в полволны, то есть длина каждого плеча будет равна половине длины волны, то в нем установятся полуволны одного направления. Соответственно, каждая пара симметричных участков будет излучать в одной и той же фазе. То есть в направлении, перпендикулярном оси вибратора, излучение будет максимально - фазы излучения сложатся и усилят друг друга. Если же брать направления под углом к этой линии, то излучение одного провода с какого-либо его участка будет уменьшаться излучением симметричного ему участка - ведь излучение второго участка отстает от излучения первого - второй волне надо будет пройти большее расстояние. И чем ближе будет рассматриваемое направление к оси вибратора, тем значительнее будет это ослабление - пока излучение участка со второго вибратора доберется до симметричного ему участка первого вибратора, этот участок излучает волну уже в противофазе - вот они взаимно и "уничтожаются". Так что, рассмотрев по кругу все направления излучения, получим диаграмму направленности в виде восьмерки, чьи окружности будут прилегать к середине вибратора. Сама диаграмма направленности будет иметь раскрытие в 78 градусов - это угол между прямыми, выходящими из центра вибратора по касательной к краям любой из двух окружностей "восьмерки". Но это для полуволнового вибратора. Для вибраторов с другим соотношением длины плеча и длины волны получим другие диаграммы, так как в них излучение симметричных участков будет идти в других соотношениях фаз. В том числе у них появляются не только основные лепестки, но и боковые.
То есть уже одним вибратором можно создать антенну РЛС, так как им можно получить какое-то направленное излучение, а, следовательно, можно определить и направление на отраженный от цели сигнал. Но конструкторы идут еще дальше.
Они создают сложные антенны, но на том же принципе наложения излучений, только уже от нескольких вибраторов. Так, если взять два вибратора и расположить их параллельно на некотором расстоянии друг от друга, их излучения будут также складываться, в результате получим какое-то общее поле излучения. Форма этого поля будет зависеть от вида самих вибраторов - четвертьволновых, полуволновых, три четверти волновых и так далее; расстояния между вибраторами и соотношением фаз, подаваемых на них. Меня буквально очаровала та простота, которой можно было образовывать нужную форму излучения путем простого подбора длин и расстояний. Конечно, это была кажущаяся простота, на самом деле там было много тонкостей и ньюансов, но вот сам способ, сама вохможность управлять невидимым излучением путем видимой перестановки вполне осязаемых предметов - это было сродни волшебству.
Возвращаясь к нашей системе из двух вибраторов, если, например, полуволновые вибраторы расположены на расстоянии тоже полволны друг от друга, то в направлении плоскости, в которой они расположены, их излучение будет гасить друг друга, так как когда от первого вибратора туда идет максимум, от второго туда же идет минимум. А в направлении, перпендикулярном их плоскости, излучение, наоборот, будет удваиваться, так как когда первый вибратор излучает туда максимум, то и второй излучает туда максимум. То есть из двух восьмерок двух отдельных вибраторов получаем одну восьмерку системы из двух вибраторов.
Но такая диаграмма получится, если подавать на них сигналы в одинаковой фазе. А ведь фазами тоже можно поиграть. Так, если же на один из вибраторов подать сигнал, сдвинутый по фазе на сто восемьдесят градусов, то есть противоположный, то диаграмма излучения развернется, и теперь излучение будет идти вдоль оси системы двух вибраторов - когда один вибратор излучает вдоль оси, его сигнал пройдет полволны до второго вибратора и дойдет до него как раз в тот момент, когда тот также начнет излучать этот же сигнал - по фазе-то он отстает, и это отставание будет компенсирвоано расстоянием между вибраторами как раз в полволны. Соответственно, их сигналы сложатся, и вдоль плоскости системы пойдет удвоенный сигнал. А поперек, соответственно, излучения не будет (пока берем вибраторы без боковых лепестков) - пока один излучает туда максимум, второй будет излучать туда минимум - противоположные сигналы уничтожат друг друга. Так, меняя фазы на вибраторах, можно менять направление диаграммы излучения. Например, если подавать сигналы с разницей в девяносто градусов на вибраторы, расположенные на расстоянии в четверть волны, получим уже однонаправленную диаграмму, правда, пока более широкую, чем отдельный лепесток восьмерки из предыдущих вариантов. Но факт то, что играясь видами излучателей, соотношениями фаз и расстояниями между излучателями, можно получать совершенно разные диаграммы направленности.
Но это самый простой случай - с двумя вибраторами. Тут усиление и острота диаграммы направленности еще не такие большие по сравнению с одним вибратором. Гораздо больший выигрыш дает система из нескольких вибраторов. Собственно, чем больше вибраторов - тем лучше. Направленность излучения и коэффициент усиления возрастают пропорционально количеству вибраторов. Поставим четыре вибратора - коэффициент направленного действия и коэффициент направленного усиления возрастут в четыре раза по сравнению с одним вибратором, поставим восемь - в восемь. И такие синфазные антенны мне показывали - это были массивные сооружения с несколькими этажами излучателей и по горизонтали, и по вертикали, и вперед от рефлекторов, гасивших задний лепесток. Вот только перенастраивать ее было уж очень сложно - поди подай в каждый из вибраторов правильную фазу сигнала - это ведь и тянуть провод, и согласовывать его волновое сопротивление ... Мороки просто море. А перейти на другую рабочую частоту - так лучше повеситься. То ли дело - милые моему сердцу антенны "Волновой канал".
Я когда их увидел в первый раз, чуть не спросил про телевидение - хорошо, вовремя опомнился - ну откуда тут сейчас телевидение ? А так - видели, наверное, конструкции с закрепленными на длинной трубке поперечными стержнями или трубками. Это Он - Волновой Канал. Уххх ... чуть не прослезился, насколько тогда повеяло родным, современным ...
Но меня поспешили расстроить.
– Нет, эти уже для дециметровых волн, а для метровых антенны будут по-больше ... раза в три, или даже пять. Вон они.
Вдалеке как раз устанавливали растяжки для довольно большой конструкции - наверху решетчатой фермы высотой метров десять горизонтально располагался длинный - метров десять - шест, на котором, перпендикулярно ему, через метр-полтора шли палки длиной метра по три - всего штук семь наверное. Все это стягивалось в устойчивую конструкцию растяжками (я тут же вспомнил про дельтапланы - не забыть бы) - получалась ажурно-фантастическая конструкция, какая-то ненастоящая, как карусель.
– Ого ...
– Да, это уже шестая версия антенны на сто километров.
– Ого ... а сейчас что у нас есть ?
И мне показали первые рабочие варианты, которые уже эксплуатировались в войсках в тестовом режиме. Да, антенны представляли собой совсем не ту конструкцию, что я видел на картинках, да и от того, что показывали мне в мастерских, они были далековато. Длина центрального шеста ну метра три, и на нем - четыре поперечины через каждые полметра. Мда, это были вовсе не те ажурные параболические антенны, что солидно вращались и надежно высвечивали самолеты на экране. Ни-фи-га. Я даже сначала подумал, что это какой-то научный прибор, ну или антенна для радиосвязи - у нас было уже полно таких конструкций, с помощью которых мы обеспечивали устойчивую связь с нашими ДРГ на довольно больших расстояниях. О чем и спросил.
– Нет, это радар.
– Радар ?
– Радар.
На мой-то взгляд, радар был обыкновенной радиоантенной, только установленной на вертлюге. Как оказалось, так оно и было - оператор обеими руками шуровал отходящей от антенны длинной рукояткой, поворачивая антенну в нужном направлении, и слушал отраженый сигнал - если было его изменение, то это означало, что что-то в том направлении было. Что именно ? Как далеко ? На эти вопросы конструкция ответа не давала.
– Ну не все же сразу !