Радиоволны рассеиваются и поглощаются

На всех этапах развития радиолокации перед конструкторами стояла задача наибольшего увеличения мощности передатчика электромагнитной энергии и одновременно наибольшего повышения чувствительности приемника. Нетрудно догадаться, чем вызывалась эта необходимость. Почти вся излучаемая энергия теряется в облучаемом пространстве, и лишь незначительная часть ее возвращается к станции. Значит, чтобы эта часть все же была побольше, необходимо увеличивать мощность передатчика. А чтобы малая доля возвратившейся энергии надежно и четко улавливалась, необходимо как можно больше повысить чувствительность. Чем больше мощность и чувствительность, тем «зорче» радиолокатор.

Для правильного конструирования станции необходимо изучить, на что тратится основная часть излученной энергии, как можно эти потери уменьшить.

В случае ненаправленного излучения энергия, «отрываясь» от антенны, распределяется все в большем объеме пространства — рассеивается. По мере удаления от антенны силы электромагнитного поля очень быстро уменьшаются. Как уже говорилось, собирание энергии в «пучок», формирование электромагнитного луча позволяет очень сильно увеличить поле без повышения мощности источника излучения.

Рассеяние происходит также и при встрече с различными предметами на пути распространения.

Для того чтобы ясно представить себе это явление, снова обратимся к помощи светового луча. Десятки раз вы наблюдали луч прожектора, четко указывающий «дорогу» световых волн сквозь ночную мглу. Но спрашивали ли вы себя, почему виден луч прожектора? Ведь световая «дорожка» проходит мимо вас, в стороне.

Ответ очень прост. В воздухе находятся мельчайшие частички пыли. Они отражают световые волны, изменяют их путь. Часть изменивших свое направление лучей попадает в глаз наблюдателя, «рисуя» весь тот участок, откуда исходят эти отраженные, рассеянные лучи.

Это же явление наблюдается и в луче радиолокатора. Прежде всего энергия рассеивается объектом поиска. Отраженные сигналы уходят в самых произвольных направлениях. Лишь незначительное количество энергии, отражаясь от цели, уходит обратно по первоначальному пути.

Но не только обнаруживаемые объекты являются источниками рассеянной энергии. Как и для луча прожектора, «дорога» радиолуча бывает засорена вредными пылинками. Такими «пылинками» являются, например, водяные капли. Световые волны во много раз короче волн, используемых в радиолокации. Даже мельчайшие пылинки вызывают искривление их путей, отражение.

То же происходит и с радиоволнами. Если размеры волн мало отличаются от размеров водяных капель, то происходит {20} заметное рассеяние. Так бывает, когда используются волны сантиметрового диапазона. Более длинные волны уже беспрепятственно проходят сквозь скопления водяных капель.

Бесполезное расходование электромагнитной энергии вызывается также потерями в той среде, где происходит распространение, Известно, что многие вещества хорошо проводят электрический ток, другие — хуже, некоторые — совсем его не проводят. Такие вещества называются непроводниками электрического тока, или диэлектриками. Если электромагнитная волна встречает на своем пути проводники электрического тока — проволоку, металлические конструкции, землю, то в них возбуждается высокочастотный электрический ток. Естественно, что на это расходуется известное количество энергии. Но и в тех случаях, когда радиоволны проходят в среде, не проводящей электрический ток, в самом веществе, в его молекулах происходят такие изменения, которые требуют затраты энергии. Этот процесс проявляется в нагревании диэлектрика, которое в рассматриваемом случае, разумеется, совершенно бесполезно.

В зависимости от длины волны по-разному сказываются эти явления. Так, для радиоволн, применяемых в радиосвязи, потери в воздухе практически отсутствуют. При переходе же к наиболее коротким волнам диапазона УКВ столкнулись со значительными потерями в кислороде, в парах воды, насыщающих воздух.

Так, например, в конце второй мировой войны в США были разработаны радиолокаторы с длиной волны 1,25 см. Именно на этой волне было обнаружено наибольшее затухание в парах воды. Естественно, что такие радиолокаторы не могли выполнять свое назначение. Излучаемая ими энергия бесполезно «застревала» в мельчайших капельках воды и не достигала цели.