Борис Фомин - Радиоэлектроника в нашей жизни

Другой способ состоит в записи изображения и звука на магнитную лепту. Для записи черно-белого изображения применяется лента шириной 3 мм. На нее наносятся две миллиметровые дорожки специального лака, способного намагничиваться под действием магнитных полей.

Электрические сигналы изображения, полученные в съемочной телекамере, усиливаются ламповыми усилителями и подаются на катушку электромагнита. Мимо катушки протягивается лента. Сигналы изображения записываются на одну из дорожек. На вторую дорожку аналогичным способом записывается звук.

В воспроизводящем устройстве, напоминающем обычный магнитофон, магнитная запись превращается в электрические сигналы. Эти сигналы усиливаются усилителем телевизора и создают на его экране изображение.

Такой способ применим и для записи цветного изображения. В этом случае применяется ферромагнитная пленка шириной 6 миллиметров с пятью дорожками: три дорожки служат для записи трех основных цветов, совокупность которых образует цветное изображение, четвертая — для записи звука и пятая — для записи специальных сигналов, необходимых для управления последовательностью смены цветов.

Радиолокация — это определение местоположения различных объектов в воздухе, на воде и на суше с помощью радиоволн. Она смогла появиться только после того, как ученые создали ряд принципиально новых радиоэлектронных приборов, решили многие теоретические задачи, изучили поведение радиоволн самых различных длин.

Большинство современных радиолокационных установок работает по принципу радиоэхо. О том, что такое эхо, знает каждый. Оказалось, что радиоволны тоже могут отражаться. Это заметил еще А. С. Попов во время опытов на Балтийском море в 1897 году. Ученый предсказал, что, используя отражение радиоволн, можно определять местоположение кораблей.

Радиолокатор, или радар, работает прерывисто, подобно пулемету. Один за другим посылает он радиоимпульсы в каком-либо направлении. Встретив на своем пути цель, скажем, самолет, радиоволны отражаются от нее и частично возвращаются обратно. Антенна чувствительного радиоприемника воспринимает отраженный сигнал, что говорит о том, что в данном направлении находится какой-то объект.

Радиолокатор определяет не только направление, в котором находится цель, но и расстояние до нее. Ведь скорость распространения электромагнитной волны известна. Поэтому, чтобы определить расстояние до цели, достаточно знать время, необходимое для преодоления этого расстояния. Конечно, никакие механические часы не могут измерить время, составляющее миллионные доли секунды. Но это делают электронные часы. Основной деталью таких «часов» служит электронно-лучевая трубка, во многом похожая на ту, которая применяется в телевидении.

На экране радиолокатора видна светящаяся черта. Когда направленные радиоволны встречают на своем пути какой-либо объект, на светящейся линии возникает «всплеск» (рис. 5).

Рис. 5. «Радиовсплеск».

Чем дальше цель, тем он правее от начала линии. Под линией нанесена километровая масштабная шкала. По ней оператор быстро определяет расстояние до объекта[4].

Современные радиолокационные станции — это сложнейшие радиоэлектронные устройства, включающие в себя тысячи радиодеталей.

Радиолокация сыграла очень большую роль во второй мировой войне. С помощью радаров определялось местонахождение и количество самолетов, участвующих в нападении на тот или иной объект, обнаруживались всплывающие для атаки подводные лодки, осуществлялось руководство морскими сражениями и воздушными боями.

В ходе войны были созданы специальные «панорамные» радиолокаторы, служащие для бомбометания через облака. Экран такой станции воспроизводит, подобно карте, местность, над которой пролетает самолет. На экране отчетливо видны берега рек, города, мосты.

Были сконструированы миниатюрные радиолокационные станции для зенитных снарядов. Когда снаряд вылетал из орудийного ствола, станция начинала излучать импульсы радиоволн. Приемная часть станции, тоже расположенная в снаряде, принимала отраженные от обстреливаемого самолета волны. В тот момент, когда сила отраженных импульсов достигала максимальной величины (это значило, что снаряд находится на самом близком расстоянии от самолета), снаряд взрывался и поражал цель осколками.

Несмотря на то, что первое свое практическое применение радиолокация нашла на войне, роль ее в мирной жизни не менее велика. Радиолокационные методы исследования имеют большое значение для развития таких наук, как астрономия, метеорология, спектроскопия, геодезия и др.

Возьмем в качестве примера геодезию. Сейчас геодезисты успешно пользуются радиолокационными установками при изучении размеров и формы земной поверхности. Для получения точных данных о рельефе местности до последнего времени пользовались аэрофотосъемкой. Работа нередко затягивалась из-за плохой погоды. Применение радиолокатора позволяет проводить работы при любой погоде. Радиолокатор, работающий на волне около одного сантиметра, устанавливается на самолете и узким лучом «прощупывает» кольцевой участок местности под самолетом. На экране отчетливо виден рельеф местности. Скорость такой «съемки» достигает 750 квадратных километров в час.

Не менее велика помощь радиолокации метеорологам, предсказывающим погоду. Для предсказания погоды и всех ее изменений очень важно знать температуру и давление воздуха, а также силу и направление ветра в верхних слоях атмосферы. Чтобы получить эти данные, в воздух поднимаются аэростаты, самолеты, шары и даже артиллерийские снаряды, снабженные необходимыми приборами. Особенно интересуют метеорологов воздушные течения.

Для изучения ветра в воздух запускают резиновый шар, наполненный самым легким газом — водородом. Раньше за шаром следили с помощью специальных зрительных труб. Дальность наблюдения при этом, естественно, получалась небольшой. Сейчас для наблюдения нередко используют радиолокатор, который гораздо дольше «не выпускает» шар из виду.

С помощью радиолокаторов удается обнаружить приближение дождевого фронта. На экране в этом случае появляются яркие пятна, движущиеся в определенном направлении. Очень короткие радиоволны позволяют нащупать и облака, находящиеся на огромном расстоянии от станции; удается точно определить место образования урагана и т. д. Все эти данные имеют большое практическое значение.

О других применениях радиолокации мы еще будем рассказывать дальше.

В течение столетий моряки, находясь в открытом море, определяли местоположение своего корабля по небесным светилам и компасам. Но плохая погода, облачность, туман нередко были причиной того, что корабль сбивался с курса, терял ориентировку. Требовалось надежное средство, с помощью которого можно было бы определять местоположение корабля независимо от времени суток и состояния погоды. Необходимость в таком средстве особенно возросла после того, как появился воздушный транспорт. Таким надежным средством ориентировки кораблей и самолетов явилась радионавигация. В настоящее время на каждом достаточно крупном самолете или на большом морском судне имеется не один, а несколько радиоприборов, позволяющих быстро и очень точно определять, где находится движущийся корабль.

В нашей стране в 1917–1918 годах инженерами Петроградского политехнического института был разработан принцип действия радиомаяков. С конца двадцатых годов радиомаяки стали уже широко применяться как на морских, так и на воздушных трассах страны.

Радиомаяки — это наземные радиопередающие станции, снабженные специальными антеннами, излучающими радиоволны в определенных направлениях.

Посмотрим, как работают радиомаяки, которые позволяют летчику держать определенное направление (курс) полета. Такие маяки называют курсовыми.

Принцип работы курсового радиомаяка можно понять из рис. 6.

Рис. 6. Принцип работы курсового маяка.

Предположим, самолету дано задание доставить пассажиров из пункта А в пункт Б. Радиомаяк находится в пункте Б и на определенной волне излучает радиосигналы в направлении трассы. Чаще всего такими сигналами служат буквы А (по азбуке Морзе — точка — тире) и Н (тире — точка), передаваемые поочередно. Штурман самолета, включив приемник, настраивается на волну маяка. В случае, если самолет летит по трассе и находится, например, в пункте 1, оба сигнала слышны одинаково громко. Если же самолет сбился с курса и оказался в стороне от трассы, например, в пункте 2, то штурман более отчетливо услышит сигналы, соответствующие букве А. Оказавшись по другую сторону от трассы, например в пункте 3, штурман услышит отчетливее другие сигналы, соответствующие букве Н. Значит, по сигналам радиомаяка нетрудно поддерживать нужное направление полета.