Посвящение в радиоэлектронику

Поляков Влад

Когда я упомянул о телефонной трубке, в рукоятку которой встроен миниатюрный магнитофон, я не сказал о другой, конкурирующей разработке. Цель, собственно, была простая — необходимо было устройство, записывающее телефонные звонки в отсутствие абонента. Телефонный ответчик на базе магнитофона хорошо известен и уже далеко не новинка. А вот в той, другой разработке в телефонную трубку встроили аналого-цифровой преобразователь и полупроводниковое устройство памяти, хранящее полученную и преобразованную в цифровой код информацию. Хотя длительность записи получилась весьма небольшой, всего около 20 с, первый шаг сделан! Важным достоинством такого, чисто электрического способа звукозаписи является полный отказ от механики в устройстве нет ни одной движущейся или вращающейся части. Развитие и дальнейшее усовершенствование этого способа звукозаписи (увеличение

полосы частот и длительности записи) теперь уже дело технологии, а она, как показывает опыт, совершенствуется очень быстро, особенно в области полупроводниковой электроники. Как только появятся небольшие и дешевые устройства полупроводниковой памяти объемом в сотни мегабит, у проигрывателя и магнитофона будет очень сильный конкурент. Вот так вычислительная техника вторгается в совершенно неожиданные и, казалось бы, совсем несовместимые области техники. Есть и еще одно — применение микроЭВМ.

На память приходит броский лозунг: «ЭВМ управляет бытовым радиокомплексом». Странно? До сих пор бытовым радиокомплексом управлял человек, слушатель или, как теперь все чаще говорят, пользователь. Давайте определим число органов управления современным бытовым радиокомплексом. Тюнер: ручка настройки, переключатель диапазонов, ручка выбора полосы пропускания, переключатель «Местный дальний прием», общий выключатель — итого пять органов управления. Примерно по стольку же, если не больше, органов управления и у других устройств, входящих в радиокомплекс. Всего набирается несколько десятков органов управления. Есть у вас гарантии, что все они установлены в оптимальные для данного режима работы и воспроизводимой программы положения?

Наверное, нет, особенно если вы не слишком искушенный в радиотехнике человек. Радиовещательную программу вы можете слушать не на той волне, в то время как другая станция передает ее же с лучшим качеством и в условиях меньших помех; полосу пропускания вы наверняка выбрали неоптимальную; включая проигрыватель, забыли, что надо сделать прежде: пустить двигатель или поставить звукосниматель на пластинку, а уж выбор оптимального уровня записи в магнитофоне для вас вообще темный лес. Рядовой пользователь часто решает и более прозаические проблемы: подключив магнитофон к усилителю, долго не может понять, почему нет звука, когда кассета вертится, и пытается отрегулировать положение головки, хотя на самом деле он просто взял не тот соединительный кабель.

Все эти проблемы снимаются, если в радиокомплекс встроен микропроцессор, управляющий его работой. В этом случае управление комплексом больше напоминает работу с микрокалькулятором. Например, вы заказываете микропроцессору, чтобы во вторник вечером (укажите время) был записан концерт Раймонда Паулса (или кого-нибудь еще, кто вам больше нравится). Частота нужной станции внесена в память цифрового устройства настройки компьютера заранее, микропроцессору надо только указать ее код и время. Сделав «заказ», вы можете забыть о нем и во вторник вечером спать, гулять или засидеться на работе. Микропроцессор сам в нужное время включит нужные агрегаты (тюнер и магнитофон), сделает запись и все выключит. Придя домой или проснувшись, вы нажмете кнопку на клавиатуре процессора, он сделает необходимые переключения, и вы услышите любимые мелодии. А уж об установке полосы пропускания, регулировке тембра, громкости, баланса стереоканалов вам можно не заботиться процессор сделает это сам, как всегда что-нибудь оптимизируя, например отношение сигнал-шум.

Сказка? Она вполне осуществима. Вся необходимая техника уже есть. А по мере усложнения управляющего компьютера возможности еще больше расширятся. Я не говорю о встроенных часах, календаре, программе передач, хранящейся в электронной памяти и беспроводном дистанционном управлении на ИК лучах. Все это уже есть и иногда используется. Возможно и голосовое управление компьютером. Сейчас современные компьютеры этому обучаются, распознать речь «хозяина» им уже не составляет труда. А когда компьютеры научатся исполнять и некорректно сформулированные задачи, возможно, будет, например, такое. Усевшись в кресло, вы объясняете компьютеру (который круглые сутки настороже!): «А поставь-ка мне, приятель, Пугачеву, ну, там, где она про лето поет…». И через несколько миллисекунд (компьютер «думает» и работает быстро) слышите голос певицы: «Лето, ах, лето…».

Пройдет еще какое-то время, компьютеры станут совсем умными, а дети в семье совсем избалованными

обилием обслуживающей их техники, и тогда может случиться и такое. «Покажи-ка мне «Ну, погоди!» семьдесят третью серию», — скажет ребенок, устраиваясь перед телевизором. «Ничего не выйдет, малыш, — ответит бытовой радиокомплекс, — у тебя еще не сделан английский». И немедленно изобразит на экране телевизора (он же дисплей) страницу учебника и прочитает ее с идеальным оксфордским произношением. Согласитесь, что ради создания таких умных и полезных радиокомплексов стоит работать! Но мы замечтались, а в радиоэлектронике еще столько вопросов, о которых не то что поговорить, а даже упомянуть мы еще не успели. Поэтому перевернем страницу и начнем следующую главу.

9. РАДИОЛОКАЦИЯ

Глава рассказывает о спрутax-звукоулавливателях, возникновении и развитии советской радиолокации, первых опытах по обнаружению самолетов с помощью радиоволн, гибели немецких и американских линкоров и многом другом, что может очень заинтересовать не только любителей военно-приключенческой литературы. В частности, посмотрим на арбуз с расстояния полутора тысяч километров, обсудим проблему небесных «ангелов», поговорим об обнаружении ливневых облаков и составлении подробных карт в плохую погоду.

Что такое радиолокация?

Когда вы стоите на краю обрыва, а перед вами, за рекой, стеной поднимается крутой берег, заросший густым лесом, трудно удержаться, чтобы не крикнуть или громко не хлопнуть в ладоши. В ответ раздается эхо. То что вы делаете, называется звуколокацией.

Звук, отраженный от противоположного берега, запаздывает во времени и искажается, часть его накладывается на посылаемый звук, и начало фразы принять (услышать) уже нельзя, а конец фразы звучит вполне отчетливо. Налицо многие проблемы, встречающиеся в радиолокации.

Звуколокация.

О принципах радиолокации вы, читатель, уже наверняка немало наслышаны. Мощный луч радиолокационного передатчика фокусируется большой антенной в направлении исследуемого объекта цели, как говорят специалисты по радиолокации. Разумеется, это название пошло от военных, для которых, собственно, и создавались первые радиолокаторы. Теперь уже у радиолокатора (радара) появилась масса мирных профессий, о которых мы еще поговорим. Итак, «цель» облучена зондирующим сигналом (привыкайте к радиолокационной терминологии!). Целью может быть самолет, корабль, ракета, поверхность Земли или другой планеты. Радиоволны рассеиваются целью, а часть их приходит назад к радару, где и регистрируется приемником. Итак, первая задача радиолокации — обнаружение цели решена. Вторая задача сложнее надо определить координаты цели. На уроках физики и математики вас учили, что прежде, чем измерять координаты, надо задать систему координат. Разные радары работают в различных системах координат. Сразу становится ясно, что чем «тоньше» луч радара, т. е. чем уже диаграмма направленности его антенны, тем точнее можно определить координаты цели.

Система координат обзорной РЛС:

_{— азимут;  — угол места: R — наклонная дальность}

Для слежения за целью антенну надо поворачивать. Различают два основных режима работы РЛС: режим обзора (сканирования) пространства и режим слежения за целью. В режиме обзора луч РЛС по строго определенной системе просматривает все пространство или заданный сектор. Антенна, например, может медленно поворачиваться по азимуту и в то же время быстро наклоняться вверх и вниз, сканируя по углу места. В режиме слежения антенна все время направлена на выбранную цель и специальные следящие системы поворачивают ее вслед за движущейся целью.