Заключение

Хотя явления рассеяния радиоволн и нарушения радиосвязи при пересечении движущимися объектами трасс распространения сигналов были известны с момента изобретения радиосвязи, возникновение и развитие техники и устройств радиолокации произошло почти одновременно в нескольких странах только в 1934 - 1935 гг.

В 30-е годы в преддверии второй мировой войны проводились интенсивные исследования устройств и элементов радиолокации для военного применения. Поскольку в те годы основную угрозу представляла авиация, в первую очередь исследовались режимы излучения и приема радиосигналов и структуры радиолокаторов для обнаружения самолетов при отсутствии видимости: за облаками, в плохую погоду и в ночное время. В основном использовали импульсный режим излучения и метровый диапазон радиоволн (1 - 10м), однако в ряде разработанных образцов РЛС того времени использованы дециметровые радиоволны и непрерывное излучение.

Сороковые годы прошлого столетия пришлись на период бурного развития радиолокации. Были освоены дециметровый, сантиметровый и частично миллиметровый диапазоны радиоволн. Появились мощные генераторные приборы, работавшие в этих диапазонах, чувствительные радиолокационные приемники с низким коэффициентом шума. Были разработаны и созданы направленные антенны СВЧ-диапазона: зеркальные, линзовые, щелевые, «волновой канал» и др., а также такие устройства СВЧ-техники, как волноводы и объемные резонаторы.

Было налажено производство радиолокационных станций для обнаружения и автоматического сопровождения самолетов в любое время суток и при любой погоде. Эти первые радиолокаторы успешно применялись воюющими сторонами для борьбы с самолетами и кораблями противника. Наконец были проведены первые теоретические исследования, написаны первые статьи и монографии по теории и технике радиолокации.

В 50-е годы увеличена дальность обнаружения объектов за счет повышения мощности передатчиков и использования малошумящих входных усилителей приемников. В радиолокации началось применение сложных энергоемких сигналов и техники их сжатия для обеспечения высокой разрешающей способности по дальности и скорости. Была разработана теория моноимпульсных радиолокационных систем сопровождения по направлению.

На 50 - 60-е годы приходится расцвет теоретических открытий, исследований и разработок. Стоит упомянуть теорию согласованной

фильтрации, статистическую теорию обнаружения и оценивания, теорию радиолокационного сигнала вместе с функцией и диаграммой неопределенности и, наконец, теорию и технику селекции движущихся целей. Эта теоретическая база послужила толчком к быстрому развитию радиолокационных устройств и систем следующего поколения. Упомянутые теоретические работы остаются актуальными до настоящего времени, являясь классическими.

В дальнейшем начали применяться фазированные антенные решетки, что позволило осуществлять гибкий просмотр пространства с электронным управлением ДНА с помощью ЭВМ. Очередную техническую революцию произвело появление цифровой элементной базы, которое стимулировало быстрое развитие теории и техники цифровой обработки радиолокационной информации. Появление транзисторов, интегральных схем, а затем больших и сверхбольших интегральных схем, разработка методов микроминиатюризации аппаратуры, пленочной и гибридной технологии, а также твердотельных элементов СВЧ, в том числе полосковых, привели к созданию совершенных бортовых радиолокаторов. В настоящее время бортовые РЛС успешно используются на самолетах и вертолетах, на морских и речных судах, на космических кораблях и т.п.

Наиболее интересное применение РЛ-систем в мирных целях - дистанционное зондирование поверхности Земли в интересах экологического мониторинга, геодезии и картографии или геологии с летательных и космических аппаратов. При этом широко используется техника синтезирования апертуры антенн для получения линейного разрешения в несколько метров.

Строители и геологи успешно эксплуатируют так называемые георадары для подповерхностного зондирования с целью обнаружения подземных пластов воды и нефти, электрокабелей и трубопроводов (рис. 3.1).

Широко применяются РЛС для управления воздушным движением (РЛС УВД) самолетов и вертолетов как на трассах полета, так и зоне аэропортов (см. рис. 3.2).

Похожие по облику и построению РЛС используют для противовоздушной (РЛС ПВО) и противоракетной (РЛС ПРО) обороны. На рис. 3.2 показана фотография американской РЛС ПРО «Пейв Поуз» с ФАР для дальнего обнаружения боеголовок баллистических ракет, работающая в УВЧ-диапазоне радиоволн.

Рис. 3.1. Георадар для подповерхностного зондирования

Рис. 3.2. РЛС «Пейв-Поуз», предназначенная для дальнего обнаружения головных частей баллистических ракет

Рис. 3.3. Дальний радиолокационный самолетный комплекс обнаружения

В гл. 2 рассмотрены ограничения дальности обнаружения целей, в том числе и кривизной Земли. Увеличение дальности прямой видимости, особенно низколетящих целей, возможно при подъеме РЛС на значительную высоту (до 10 км), для чего разработаны и используются так называемые дальние радиолокационные комплексы обнаружения (ДРЛК). На рис. 3.3 показан российский комплекс дальнего радиолокационного обнаружения, аналогичный американскому комплексу AWACS.

В настоящее время системы ПВО оснащаются зенитно-ракетными комплексами (ЗРК), которые имеют в своем составе как радиолокатор обнаружения, так и радиолокатор наведения (рис. 3.4, 3.5).

Рис. 3.4. РЛС обнаружения ЗРК «Бук»

Рис. 3.5. Радиолокатор наведения зенитных ракет и пусковая установка ЗРК «Бук»

Для целей геодезии, картографии и экологического мониторинга широко применяются спутниковые и самолетные радиолокационные системы обзора земной поверхности (рис. 3.6).

Большие усилия были затрачены при разработке и создании радиолокаторов декаметрового диапазона для сверхдальнего обнаружения морских и воздушных целей с использованием многократного скачкообразного отражения сигнала от

Рис. 3.6. Антенный блок РЛС обзора земной поверхности расположенной в носовой части фюзеляжа самолета Ил-76 снизу под обтекателем (см. рис. 3.3)

ионосферы и Земли. Снимок одной из РЛС загоризонтного обнаружения (американская ЗГ РЛС AN/FPS-118) показан на рис. 3.7.

Рис. 3.7. РЛС для загоризонтного обнаружения объектов

Рис. 3.8. ТУ-134 с РЛС СА «ИМАРК» (а) и аппаратура РЛС СА (б)

Поскольку экологический анализ возможен только при высоком разрешении деталей изображения земной поверхности, при получении таких изображений пользуются техникой синтезирования апертуры (рис. 3.8).

На рис. 3.9 приведен кадр земной поверхности, полученный с помощью РЛС с синтезированной апертурой.

Подводя итог краткому очерку истории развития радиолокации и радиолокационных систем, отметим, что в наши дни нет ни одной отрасли науки, техники и технологии, в которую РЛС не внесли бы существенный вклад. Высокие технологии в биологии и медицине, управлении и распознавании в оборонной и мирной технике, геодезии и картографии, астрономии и космической технике, аэрокосмической технике и метеорологии невозможны без радиолокационных систем.

Двадцатый век был веком возникновения радиолокации - двадцать первый век должен стать веком широкого применения радиолокационных систем!

Рис. 3.9. Изображение гористой местности, полученное методом синтезирования апертуры

Литература

(см. скан)

Список основных сокращений

(см. скан)