Какими должны быть импульсы

Вернемся снова к примерам из области звука.

Для измерения расстояния до противоположного скалистого берега реки (см. стр. 5) мы пользовались громким и резким возгласом. Именно резким, так как нам, не теряя времени, нужно было включить секундомер и внимательно прислушиваться к эхо. Представьте себе, что ко времени прихода отразившегося звука мы не перестали кричать. Тогда, очевидно, слабое эхо «утонет» в голосе. Мы не сможем отметить время прихода эхо. Чем дальше расположены предметы, отражающие волны, тем более длительный звуковой «импульс» можно себе позволить. Чем ближе предмет, тем короче должен быть возглас.

То же самое можно сказать о длительностях импульсов электромагнитной энергии в радиолокации.

Уже говорилось вскользь о том, что импульсы радиолокатора излучаются за очень короткое время — миллионные доли секунды. Для чего это делается? Может быть, достаточно просто секунды? Попробуем ответить на этот вопрос, решая практическую задачу.

На расстоянии 30 км от радиолокатора находится самолет. Мы включили передатчик. В тот же момент электромагнитные волны, «оторвавшись» от антенны со скоростью 300 000 км/сек, отправились в направлении «цели». Передний фронт начавшегося излучения — это и есть передний фронт импульса. Все новые и новые волны, отрываясь от антенны, как бы заполняют «пакет» электромагнитной энергии. Вот передний фронт за определенный промежуток времени достиг самолета и отразился; затем протекает еще такой же отрезок времени,— и отраженный сигнал вернулся к радиолокатору. Волна «промчалась» 60 км, затратив на эту дорогу всего лишь 200 микросекунд (микросекунда — миллионная доля секунды).

Если к моменту возврата переднего фронта импульса, отразившегося от самолета, работа передатчика не окончилась, то радиолокатор не годится для измерения таких «маленьких» расстояний.

До тех пор, пока не окончилось излучение импульса передатчиком, радиолокатор «слеп». За это время радиоволна успеет пройти вполне определенное расстояние, равное скорости волны, помноженной на длительность импульса. Половина этого расстояния — та дальность, в пределах которой радиолокатор при данной длительности импульса не обнаруживает целей.

Отраженный сигнал «утонет» в собственном сигнале передатчика. А когда окончится излучение зондирующего (так иногда его принято называть) импульса, окажется, что приемник уже «прозевал» начало отраженного.

Какой же должна быть длительность импульса для измерения расстояния около 1 км? В 30 раз меньшей, т. е. 6—7 микросекунд. Мы увидим дальше, что другие требования заставят нас еще более «укоротить» во времени выбрасываемый радиолокатором «пакет» радиоволн.

Теперь попробуем разобраться в другом, не менее важном вопросе. Как часто приходится радиолокатору посылать импульсы радиоволн? Отправив на поиски препятствий «пакет» радиоволн, станция «замолкает», начинает «прислушиваться». Наконец, начинают приходить эхо-сигналы. Сначала от близких, затем от все более далеких предметов. До тех пор, пока не вернутся сигналы, отраженные самыми дальними целями, радиолокатор вынужден «ждать». Так как скорость распространения постоянна, то сократить это «ожидание», поторопить импульс, разумеется, нельзя. Пусть самый дальний отражающий объект находится на расстоянии 200 км. Ждать эхо-сигнала от этого объекта придется около 1300 микросекунд. Предположим, что область за пределами 200 км нас вообще не интересует. Тогда, выбрав длительность приемной паузы несколько большей, чем 1300 микросекунд, мы наверняка обеспечим наблюдение всех эхо-сигналов интересующей нас области. Время приема их радиолокатором будет строго соответствовать расстоянию до цели.

Но что случится, если находящийся на расстоянии в 300 км от станции объект также пришлет свой эхо-сигнал? На дорогу туда и обратно радиоволнам понадобилось 2000 микросекунд. А передатчик не стал дожидаться их, он уже послал вторую «порцию» радиоволн. Получилось, что эхо-сигнал вернулся через 700 микросекунд после излучения второго импульса. Увидев его на экране, оператор может подумать, что этот эхо-сигнал вызван какой-то другой целью, расположенной всего лишь в 100 км от станции. Получится «путаница» в определении дальности. Конечно, можно отличить ложную цель от настоящей, но все же такая путаница — нежелательное явление.

Длительность приемной паузы принято называть «периодом повторения». Соответственно частоту следования импульсов называют частотой повторения. При конструировании станции приходится выбирать период повторения с учетом наибольших дальностей, на которых будет «видеть» радиолокатор. Маленькие станции позволяют посылать импульсы чаще, т. е. с большей частотой. Для станций дальнего обнаружения период повторения выбирается большим, т. е. частота повторения уменьшается.

Таким образом, за 1 секунду радиолокатор излучает 500—1000 импульсов. Продолжительность каждого импульса измеряется одной или несколькими микросекундами, а иногда долями микросекунды.