Передатчик (передающее устройство) является источником электромагнитного сигнала высокой мощности. Он может представлять собой мощный импульсный генератор. Для импульсных РЛС сантиметрового диапазона - обычно магнетрон или импульсный генератор, работающий по схеме: задающий генератор - мощный усилитель, использующий в качестве генератора чаще всего лампу бегущей волны (ЛБВ), а для РЛС метрового диапазона часто используют триодную лампу. РЛС, которые используют магнетроны, некогерентны или псевдо-когерентны, в отличие от РЛС на основе ЛБВ. В зависимости от конструкции, передатчик работает либо в импульсном режиме, формируя повторяющиеся короткие мощные электромагнитные импульсы, либо излучает непрерывный электромагнитный сигнал.

Антенна выполняет фокусировку сигнала передатчика и формирование диаграммы направленности , а также приём отражённого от цели сигнала и передачу этого сигнала в приёмник. В зависимости от реализации приём отражённого сигнала может осуществляться либо той же самой антенной, либо другой, которая иногда может располагаться на значительном расстоянии от передающего устройства. В случае, если передача и приём совмещены в одной антенне, эти два действия выполняются поочерёдно, а чтобы мощный сигнал, просачивающийся от передающего передатчика в приёмник, не ослепил приёмник слабого эха, перед приёмником размещают специальное устройство, закрывающее вход приёмника в момент излучения зондирующего сигнала.

Приёмник (приёмное устройство) выполняет усиление и обработку принятого сигнала. В самом простом случае результирующий сигнал подаётся на лучевую трубку (экран), которая показывает изображение, синхронизированное с движением антенны.

Различные РЛС основаны на различных методах измерения параметров отражённого сигнала:

Частотный метод

Частотный метод измерения дальности основан на использовании частотной модуляции излучаемых непрерывных сигналов. В данном методе за период излучается частота, меняющаяся по линейному закону от f1 до f2. Отраженный сигнал придёт промодулированным линейно в момент времени, предшествующий настоящему на время задержки. Т. о. частота отраженного сигнала, принятого на РЛС, будет пропорционально зависеть от времени. Время запаздывания определяется по резкой перемене в частоте разностного сигнала.

Достоинства:

• позволяет измерять очень малые дальности;
• используется маломощный передатчик.

Недостатки:

• необходимо использование двух антенн;
• ухудшение чувствительности приёмника вследствие просачивания через антенну в приемный тракт излучения передатчика, подверженного случайным изменениям;
• высокие требования к линейности изменения частоты.

Фазовый метод

Фазовый (когерентный) метод радиолокации основан на выделении и анализе разности фаз отправленного и отражённого сигналов, которая возникает из-за эффекта Доплера , когда сигнал отражается от движущегося объекта. При этом передающее устройство может работать как непрерывно, так и в импульсном режиме. Основным преимуществом данного метода является то, что он «позволяет наблюдать только движущиеся объекты, а это исключает помехи от неподвижных предметов, расположенных между приёмной аппаратурой и целью или за ней» .

Так как при этом используются ультракороткие волны, то однозначный диапазон измерения дальности составляет порядка единиц метра. Поэтому на практике используют более сложные схемы, в которых присутствует две и больше частот.

Достоинства:

• маломощное излучение, так как генерируются незатухающие колебания;
• точность не зависит от доплеровского сдвига частоты отражения;
• достаточно простое устройство.

Недостатки:

• отсутствие разрешения по дальности;
• ухудшение чувствительности приёмника вследствие проникновения через антенну в приёмный тракт излучения передатчика, подверженного случайным изменениям.

Импульсный метод

Современные радары сопровождения построены как импульсные радары. Импульсный радар передаёт излучающий сигнал только в течение очень краткого времени, коротким импульсом (обычно приблизительно микросекунда), после чего переходит в режим приёма и слушает эхо, отражённое от цели, в то время как излучённый импульс распространяется в пространстве.

Поскольку импульс уходит далеко от радара с постоянной скоростью, между временем, прошедшим с момента посылки импульса до момента получения эхо-ответа, и расстоянием до цели - прямая зависимость. Следующий импульс можно послать только через некоторое время, а именно после того, как импульс придёт обратно (это зависит от дальности обнаружения радара, мощности передатчика, усиления антенны, чувствительности приёмника). Если импульс посылать раньше, то эхо предыдущего импульса от отдалённой цели может быть спутано с эхом второго импульса от близкой цели. Промежуток времени между импульсами называют интервалом повторения импульса (англ. Pulse Repetition Interval, PRI ), обратная к нему величина - важный параметр, который называют частотой повторения импульса (ЧПИ, англ. Pulse Repetition Frequency, PRF ). Радары низкой частоты дальнего обзора обычно имеют интервал повторения в несколько сотен импульсов в секунду. Частота повторения импульсов является одним из отличительных признаков, по которым возможно дистанционное определение модели РЛС.

Достоинства импульсного метода измерения дальности:

• возможность построения РЛС с одной антенной;
• простота индикаторного устройства;
• удобство измерения дальности нескольких целей;
• простота излучаемых импульсов, длящихся очень малое время, и принимаемых сигналов.

Недостатки:

• необходимость использования больших импульсных мощностей передатчика;
• невозможность измерения малых дальностей;
• большая мёртвая зона.

Устранение пассивных помех

Одной из основных проблем импульсных РЛС является избавление от сигнала, отражающегося от неподвижных объектов: земной поверхности, высоких холмов и т. п. Если, к примеру, самолёт находится на фоне высокого холма, отражённый сигнал от этого холма полностью перекроет сигнал от самолёта. Для наземных РЛС эта проблема проявляется при работе с низколетящими объектами. Для бортовых импульсных РЛС она выражается в том, что отражение от земной поверхности затеняет все объекты, лежащие ниже самолёта с радиолокатором.

Методы устранения помех используют, так или иначе, эффект Доплера (частота волны, отражённой от приближающегося объекта, увеличивается, от уходящего объекта - уменьшается).

Самый простой радар, который может обнаружить цель в помехах - радар с селекцией движущихся целей (СДЦ) - импульсный радар, который сравнивает отражения более чем от двух или больше интервалов повторения импульса. Любая цель, которая движется относительно радара, производит изменение в параметре сигнала (стадия в последовательном СДЦ), тогда как помехи остаются неизменными. Устранение помех происходит путём вычитания отражений из двух последовательных интервалов. На практике устранение помех может быть осуществлено в специальных устройствах - черезпериодных компенсаторах или алгоритмами в программном обеспечении.

Неустранимым недостатком СДЦ, работающих с постоянной ЧПИ, является невозможность обнаружения целей со специфическими круговыми скоростями (целей, которые производят изменения фаз точно в 360 градусов). Скорость, при которой цель становится невидимой для радиолокатора, зависит от рабочей частоты станции и от ЧПИ. Для устранения недостатка современные СДЦ излучают несколько импульсов с различными ЧПИ. ЧПИ подбираются такими образом, чтобы число «невидимых» скоростей было минимальным.

Импульсно-доплеровские РЛС , в отличие от РЛС с СДЦ, используют другой, более сложный способ избавления от помех. Принятый сигнал, содержащий информацию о целях и помехах, передаётся на вход блока фильтров Доплера. Каждый из фильтров пропускает сигнал определённой частоты. На выходе из фильтров вычисляются производные от сигналов. Способ помогает находить цели с заданными скоростями, может быть реализован аппаратно или программно, не позволяет (без модификаций) определить расстояния до целей. Для определения расстояний до целей можно разделить интервал повторения импульса на отрезки (называемые отрезками дальности) и подавать сигнал на вход блока фильтров Доплера в течение данного отрезка дальности. Вычислить расстояние удаётся только при многократных повторениях импульсов на разных частотах (цель появляется на различных отрезках дальности при разных ЧПИ).

Важное свойство импульсно-доплеровских РЛС - когерентность сигнала, фазовая зависимость отправленных и полученных (отражённых) сигналов.

Импульсно-доплеровские РЛС, в отличие от РЛС с СДЦ, успешнее обнаруживают низколетящие цели. На современных истребителях эти РЛС используются для воздушного перехвата и управления огнём (радары AN/APG-63, 65, 66, 67 и 70). Современные реализации в основном программные: сигнал оцифровывается и отдаётся на обработку отдельному процессору . Часто цифровой сигнал преобразуется в форму, удобную для других алгоритмов, с помощью быстрого преобразования Фурье . Использование программной реализации по сравнению с аппаратной имеет ряд преимуществ:

• возможность выбора алгоритмов из числа доступных;
• возможность изменения параметров алгоритмов;
• возможность добавления/изменения алгоритмов (путём смены прошивки).

Перечисленные достоинства наряду с возможностью хранения данных в ПЗУ) позволяют, в случае необходимости, быстро приспособиться к технике глушения противника.

Устранение активных помех

Наиболее эффективным методом борьбы с активными помехами является использование в РЛС цифровой антенной решётки , позволяющей формировать провалы в диаграмме направленности в направлениях на постановщики помех. . .

Вторичный радиолокатор

Вторичная радиолокация используется в авиации для опознавания. Основная особенность - использование активного ответчика на самолётах.

Принцип действия вторичного радиолокатора несколько отличается от принципа первичного радиолокатора. В основе устройства Вторичной радиолокационной станции лежат компоненты: передатчик , антенна , генераторы азимутальных меток, приёмник , сигнальный процессор , индикатор и самолётный ответчик с антенной .

Передатчик служит для формирования импульсов запроса в антенне на частоте 1030 МГц.

Антенна служит для излучения импульсов запроса и приёма отражённого сигнала. По стандартам ICAO для вторичной радиолокации антенна излучает на частоте 1030 МГц и принимает на частоте 1090 МГц.

Генераторы азимутальных меток служат для генерации азимутальных меток (англ. Azimuth Change Pulse, ACP ) и метки Севера (англ. Azimuth Reference Pulse, ARP ). За один оборот антенны РЛС генерируется 4096 малых азимутальных меток (для старых систем) или 16384 улучшенных малых азимутальных меток (англ. Improved Azimuth Change pulse, IACP - для новых систем), а также одна метка Севера. Метка севера приходит с генератора азимутальных меток при таком положении антенны, когда она направлена на Север, а малые азимутальные метки служат для отсчёта угла разворота антенны.

Приёмник служит для приёма импульсов на частоте 1090 МГц.

Сигнальный процессор служит для обработки принятых сигналов.

Индикатор служит для отображения обработанной информации.

Самолётный ответчик с антенной служит для передачи содержащего дополнительную информацию импульсного радиосигнала обратно в сторону РЛС по запросу.

Принцип действия вторичного радиолокатора заключается в использовании энергии самолётного ответчика для определения положения воздушного судна. РЛС облучает окружающее пространства запросными импульсами P1 и P3, а также импульсом подавления P2 на частоте 1030 МГц. Оборудованные ответчиками воздушные суда, находящиеся в зоне действия луча запроса, при получении запросных импульсов, если действует условие P1,P3>P2, отвечают запросившей РЛС серией кодированных импульсов на частоте 1090 МГц, в которых содержится дополнительная информация о номере борта, высоте и так далее. Ответ самолётного ответчика зависит от режима запроса РЛС, а режим запроса определяется интервалом времени между запросными импульсами P1 и P3, например, в режиме запроса А (mode A) интервал времени между запросными импульсами станции P1 и P3 равен 8 микросекундам и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свой номер борта.

В режиме запроса C (mode C) интервал времени между запросными импульсами станции равен 21 микросекунде и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свою высоту. Также РЛС может посылать запрос в смешанном режиме, например, Режим А, Режим С, Режим А, Режим С. Азимут воздушного судна определяется углом поворота антенны, который, в свою очередь, определяется путём подсчёта малых азимутальных меток .

Дальность определяется по задержке пришедшего ответа. Если воздушное судно находится в зоне действия боковых лепестков, а не основного луча, или находится сзади антенны, то ответчик воздушного судна при получении запроса от РЛС получит на своём входе условие, что импульсы P1,P3

Принятый от ответчика сигнал обрабатывается приёмником РЛС, затем поступает на сигнальный процессор, который проводит обработку сигналов и выдачу информации конечному потребителю и (или) на контрольный индикатор.

Плюсы вторичной РЛС:

• более высокая точность;
• дополнительная информация о воздушном судне (номер борта, высота);
• малая по сравнению с первичными РЛС мощность излучения;
• большая дальность обнаружения.

Диапазоны РЛС

Юрий Борисович Кобзарев , академик, заведующий отделом Института радиотехники и электроники АН СССР . Специалист в области статистической радиотехники и теории колебаний, основатель советской школы радиолокации. Награжден золотой медалью им. А. С. Попова , присуждаемой Академией наук СССР за выдающиеся научные работы и изобретения в области радио. Герой Социалистического Труда . Лауреат Государственной премии СССР .

3 января 1934 г. в Ленинграде на небольшой специально построенной установке были зарегистрированы отраженные от самолета радиоволны. С этого дня, который можно считать днем рождения советской радиолокации, начались интенсивные исследования, направленные на решениe задачи обнаружения самолета и точного определения его местоположения.

Идея радиолокации немногим моложе идеи радиосвязи. Еще в 1905 г. был ыдан германский патент X. Хюльсмейеру о заявке от 30 апреля 1904 г. Идея развивалась и в других заявках, многие из которых очень интересны. Так, в 1919 г. был выдан патент Л. Махтсу , в котором описывалось устройство со спиральной разверткой и визуальной индикацией положения обнаруживаемого с помощью радиоволн объекта. Однако из-за несовершенства излучающих и принимающих устройств того времени возможностей практического осуществления предложенных идей не было.

Первой публикацией, в которой описывались опыты по определению положения отражающего радиоволны объекта, можно считать статью Е. Эппльтона и М. Барнета . В этих опытах производилось измерение высоты ионосферы (слоя Кеннели — Хевисайда ) путем наблюдения интерференции радиоволн, распространяющихся вдоль поверхности Земли, и волн, отраженных от ионосферы. Результирующая напряженность поля периодически менялась при изменении длины волны (вследствие изменения разности фаз этих волн), что и позволяло определить высоту ионосферы.

Периодическое изменение величины сигнала, являющееся результатом наложения сигнала, отраженного летящим самолетом, наблюдалось в опытах Б. Тревора и П. Картера , исследовавших распространение ультракоротких радиоволн. По-видимому, в их статье 1933 г. содержится первое упоминание об отражении самолетом радиоволн. В ней говорится: «...самолет, пролетающий над полем, обусловливал хорошо выраженные вариации приема. Отраженный от самолета сигнал попеременно усиливал и ослаблял прямой луч передатчика. Это явление было особенно заметно, когда расстояние между передатчиком и приемником составляло 800 м. Интерференционные явления, обусловленные самолетом, были сильнее, когда самолет пролетал ближе к приемнику, но были заметны и в том случае, когда самолет находился на лин,ии передатчик — приемник» .

Примененный Эппльтоном и Барнетом метод варьирования частоты излучаемых колебаний и до настоящего времени является одним из основных методов измерения расстояний, применяемых в радиолокационных устройствах. Альтернативный метод основан на измерении времени запаздывания Dt отраженного импульса по отношению к излученному. Расстояние r до отражающего объекта определяется в этом случае с помощью простого соотношения

где с — скорость света. Этот чрезвычайно наглядный (когда для измерения Dt используется электронно-лучевая трубка) метод был впервые применен также при определении высоты ионосферы. В дальнейшем он получил широкое развитие при ионосферных исследованиях, имеющих большое значение для техники связи на коротких волнах. В радиолокации он играет главенствующую роль.

Начало работ. Непрерывное или импульсное излучение?

До 30-х годов в противовоздушной обороне для определения местоположения самолетов использовались звуковые пеленгаторы, позволявшие с хорошей точностью определять направление прихода звука, излучаемого мотором самолета, и оптические дальномеры. Такая система — ее называли "прожзвук«- могла использоваться только при безоблачном небе, но и тогда ее эффективность была ничтожна, так как пилот, попав в луч прожектора, мог резко изменить курс и сделать результат расчета прибора, управляющего зенитным огнем, непригодным. При увеличившихся скоростях самолетов и высоте их полета направление прихода звука и направление на самолет стали так сильно различаться, что система «прожзвук» оказалась вообще недееспособной. Необходимость создания, принципиально новых средств для обнаружения самолетов стала очевидной. За организацию соответствующих работ взялись Главное артиллерийское управление (ГАУ ) и Управление противовоздушной обороны (УПВО ).

Представитель ГАУ М. М. Лобанов обратился непосредственно в Центральную лабораторию бывшего Треста заводов слабого тока, располагавшую сильной производственной базой. Был заключен договор (октябрь 1933 г.), и под руководством Ю. К. Коровина начались работы по созданию установки для наблюдения отраженных самолетом радиоволн дециметрового (50—60 см) диапазона. В январе 1934 г. состоялся первый испытательный полет. Самолет обнаруживался на расстояниях до 700 м при ничтожной (0,2 Вт) мощности излучения. Установка состояла из двух параболических зеркал диаметром 2 м: одно служило для излучения радиоволн, другое — для приема. Прием велся с помощью суперрегенеративного приемника на слух. Эффект Доплера приводил к возникновению биений между прямым и отраженным от самолета излучениями, которые и прослушивались в телефоне.

Опыты Ю. К. Коровина убедили, что пеленгование самолетов с помощью радиоволн возможно и что работы в этом направлении надо развивать. С этой целью М. М. Лобанов обратился в Ленинградский электрофизический институт (ЛЭФИ ), которым руководил А. А. Чернышев . Это был один из институтов «куста» физико-технических институтов, идейно возглавлявшегося А. Ф. Иоффе. 11 января 1934 г. был подписан соответствующий договор между ГАУ и ЛЭФИ. Под руководством Б. К. Шембеля весьма энергично стали вестись исследования по совершенствованию техники дециметрового диапазона, и уже к концу 1934 г. в ГАУ был отправлен эскизный проект радиопеленгатора, в котором для повышения дальности действия предлагалось использовать магнетронный генератор. Работы в этом направлении получили дальнейшее развитие в ЛЭФИ и ЦВИРЛ (Центральной военно-индустриальной лаборатории ) и велись вплоть до начала Великой Отечественной войны .

В это же время представитель УПВО П. К. Ощепков обратился к президенту Академии наук СССР А. П. Карпинскому с просьбой о содействии в постановке работ по радиообнаружению самолетов. Президент направил его к А. Ф. Иоффе , живо откликавшемуся на всякую свежую мысль. 16 января 1934 г. Абрам Федорович созвал весьма компетентное совещание, которое высказалось в пользу целесообразности подобных исследований. А. А. Чернышев взялся организовать работы по применению радиоволн для обнаружения самолетов на дальних подходах в своем институте — ЛЭФИ. Руководство ими было также поручено Б. К. Шембелю .

Работы для УПВО были развернуты в ЛЭФИ очень быстро. Уже в начале июля 1934 г. были проведены первые успешные опыты с простейшей аппаратурой, работавшей на волне около 5 м. Регистрация сигналов от самолетов, находящихся на расстоянии до 7 км, велась на самописце.

Несмотря на то, что дальнейшие опыты, проведенные в марте 1935 г. с уже усовершенствованной аппаратурой, показали, что возможно значительное увеличение дальности обнаружения, работы в ЛЭФИ в этом направлении были заказчиком прекращены. К этому времени в УПВО был создан Опытный сектор с лабораториями в Москве и Ленинграде, а радиопромышленности были даны заказы на разработку мощного УКВ-генератора непрерывного действия и соответствующих приемных устройств для задуманной Ощепковым системы дальнего обнаружения («Электровизор »),

В 1935 г. ЛЭФИ был расформирован. Его помещение, кадры и оборудование были переданы в распоряжение вновь организованного института (НИИ-9), которому поручили разработку новой важной оборонной тематики, включавшей и радиолокацию. Научным руководителем нового института был назначен создатель и руководитель знаменитой Нижегородской радиолаборатории (к тому времени уже прекратившей свое существование) М. А. Бонч-Бруевич .

М. А. Бонч-Бруевич, хорошо знавший работу радистов-"слухачей" времен первой мировой войны, считал, что наиболее перспективной является акустическая индикация принимаемых сигналов. Действительно, способность радистов «выуживать» нужные сигналы из невероятной какофонии звуков — смеси сигналов многих станций, образовывавшейся из-за недостаточной селективности приемников того времени,- поражала воображение. Поэтому в НИИ-9 было отдано решительное предпочтение технике непрерывного излучения. Работа была направлена на создание радиопеленгаторов взамен акустических пеленгаторов системы «прожзвук». Особенно прельщало внешнее сходство этих систем, так что операторам даже не пришлось бы переучиваться.

При разработке систем непрерывного излучения возникло много трудностей, обусловленных близостью генератора зондирующих сигналов к приемнику, но руководство продолжало отдавать предпочтение этому методу, тем более что были достигнуты значительные успехи в создании передающих и приемных устройств дециметрового диапазона. И лишь когда в 1938 г. в Ленинградском физико-техническом институте (ЛФТИ) были проведены опыты, продемонстрировавшие высокую эффективность импульсной техники, последняя получила права гражданства и,в НИИ-9. Но «прожзвуковая идеология» полностью не была преодолена — на импульсный метод смотрели лишь как на средство, позволяющее заменить оптический дальномер радиодальномером (это обеспечивало возможность работы установки и в условиях облачности). Разработка дециметрового пеленгатора с непрерывным излучением так и продолжала играть главенствующую роль в работах института.

Образца станции с использованием непрерывного излучения, который мог бы быть принят на вооружение, создать так и не удалось. А вот в применении импульсного метода были достигнуты значительные успехи. Группа сотрудников Украинского физико-технического института), возглавляемая А. А. Слуцкиным , создала в 1938 г. импульсную установку для зенитной артиллерии (она была названа «Зенит »), работавшую в диапазоне волн 60—65 см. Правда, эта работа не была завершена, предпочтение было отдано разработке импульсных станций лучше освоенного 4-метрового диапазона.

Первые работы в ЛФТИ

Летом 1935 г. А. Ф. Иоффе по настоянию УПВО организовал в своем институте специальную лабораторию для работ по проблеме обнаружения самолетов. Руководство лабораторией было возложено на Д. А. Рожанского — одного из наших крупнейших физиков-радиотехников. С самого начала лаборатория взяла курс на применение импульсной техники в системах обнаружения. Когда я получил приглашение работать в лаборатории и пришел к Абраму Федоровичу, то он так прямо и сказал, что главной задачей считает создание импульсной техники.

В то время в лаборатории уже работали два дипломника — Н. Я. Чернецов и П. А. Погорелко . Д. А. Рожанский был в отпуске, и руководство работой в лаборатории мне пришлось взять на себя. Н. Я. Чернецов занимался созданием широкополосного усилителя промежуточной частоты для приемника супергетеродинного типа, а П. А. Погорелко — созданием эталонного генератора для калибровки приемника. На меня легли вопросы разработки антенно-фидерных устройств, задача создания входного преобразователя, от которого зависела чувствительность приемника, и выходного устройства (впоследствии — электронно-осциллографического устройства). Надо было в короткий срок — к осени 1935 г.- изготовить аппаратуру, которая позволила бы в реальных условиях получить количественные характеристики отражения самолетом радиоволн.

Испытания планировалось провести под Москвой. Организовать их должен был П. К. Ощепков. В его лаборатории в Москве уже разрабатывался передатчик, работавший в режиме непрерывных, модулированных частотой 1 кГц колебаний, который предназначался для этих испытаний. Рабочая длина волны была уже установлена: 3—4 м. Зимой 1935 г. изготовленную аппаратуру привезли в Москву, где и состоялись первые крупные испытания, в ходе которых удалось получить много ценных исходных данных для дальнейшей работы.

Передатчик, созданный в лаборатории П. К. Ощепкова, находился в здании на Красноказарменной улице (сейчас оно принадлежит Московскому энергетическому институту ), антенна была установлена на крыше. Мы привезли приемное устройство супергетеродинного типа, которое имело широкую полосу пропускания (так как это же приемное устройство предполагалось в дальнейшем использовать и для приема импульсов длительностью порядка 10 мс). Детектированные сигналы с выхода усилителя промежуточной частоты (УПЧ) приемника возбуждали настроенный на частоту модуляции передатчика контур высокой добротности, напряжение на котором выпрямлялось и направлялось в цепь чувствительного стрелочного прибора. В комплекте аппаратуры был также разработанный П. А. Погорелко излучатель стандартных сигналов, применявшийся для проверки и калибровки приемного устройства. Оба устройства питались от аккумуляторов и могли легко перевозиться с места на место.

Приемное устройство устанавливалось в различных пунктах в районе аэродрома близ Москвы. Самолет летал вокруг него по круговым траекториям разного радиуса и на различной высоте. Сигналы, отраженные от самолета, считывались со стрелочного прибора и записывались вручную. В процессе этой работы удалось получить обширные материалы, позволившие оценить перспективы техники обнаружения самолетов. В частности, на основе полученных Д. С. Стоговым результатов была обоснована так называемая линейная система обнаружения самолетов с помощью непрерывного излучения. Излучающие и принимающие устройства в этой системе располагались вдоль линии, параллельной обороняемой границе. Ее пересечение самолетом могло надежно регистрироваться. Такая система была разработана и в сентябре 1939 г. принята на вооружение под названием «РУС-1 ». Она эксплуатировалась в 1940 г. на Карельском перешейке во время советско-финляндской войны. При ее эксплуатации, однако, возникли трудности с определением принадлежности самолетов, и во время Великой Отечественной войны система «РУС-1» была перебазирована на менее ответственные участки границы, в Закавказье и на Дальний Восток . Ей на смену пришли импульсные станции «РУС-2 » и «Редут», обладавшие несравненно лучшими технико-тактическими характеристиками.

На полигоне Опытного сектора Управления противовоздушной обороны (апрель 1937 г.)
Слева направо : А. А. Малеев, Ю. Б. Кобзарев, П. А. Погорелко, Н. Я. Чернецов.

Первые испытания импульсного метода

Следующим этапом работ было проведение испытаний импульсного метода. В ленинградской лаборатории Опытного сектора УПВО, которую возглавлял бывший сотрудник ЛЭФИ В. В. Цимбалин , к 1937 г. были уже разработаны совершенно необычные генераторные лампы большой мощности (порядка 100 кВт в импульсе), работавшие в диапазоне волн от 3,5 до 4 м. Оставалось решить задачу управления генерацией, чтобы обеспечить стабильность частоты повторения импульсов и воспроизводимость их формы.

ЛФТИ надлежало изготовить электронно-осциллографическое устройство, которое позволяло бы регистрировать как излучаемые, так и отраженные импульсы и определять запаздывание вторых относительно первых.

К концу 1936 г. все подготовительные работы в ЛФТИ были закончены. Незадолго до этого мы понесли тяжелую утрату — безвременно скончался Д. А. Рожанский, отдававший много внимания и сил лаборатории. Тем не менее мы не снизили темпов работ, руководство которыми были возложены на меня, и договорные обязательства удалось выполнить своевременно. Однако начало опытов задерживалось в связи с трудностями, встретившимися при разработке передатчика в лабораториях Опытного сектора УПВО. Наконец, в марте 1937 г. лаборатория ЛФТИ в полном составе (Н. Я. Чернецов и П. А. Погорелко, к тому времени уже защитившие свои дипломные работы, автор этой статьи и лаборант А. А. Малеев ) выехала в Москву на полигон Опытного сектора.

Проверив свою аппаратуру, мы довольно долго ожидали, когда же заработает мощный передатчик, установленный в Москве. Дождаться его сигналов так и не удалось — задача управления мощным генератором импульсов В. В. Цимбалиным не была решена. Но стремление провести эксперимент было столь велико, что наш небольшой коллектив своими силами создал на полигоне экспериментальную установку радиообнаружения. Правда, передатчик, которым пришлось пользоваться, был маломощным (около 1 кВт в импульсе), и потому дальность действия установки оказалась небольшой. Тем не менее проведенные на ней первые в СССР наблюдения радиоимпульсов, отраженных от самолетов, оказали решающее влияние на весь ход дальнейших работ. Передающее устройство было построено на базе имевшегося на полигоне УКВ-генератора на типовых лампах Г-165 , вовсе не предназначенных для генерирования импульсов, с антенной типа «волновой канал». Был на полигоне и высоковольтный выпрямитель для питания анода ламп. Не хватало главного — управляющего импульсного модулятора.

При подготовке к испытаниям импульсного метода нами был перестроен излучатель стандартных сигналов. К нему добавили специальный контрольный осциллограф и модулятор, превращавший непрерывное излучение в импульсное. Вот этот импульсный модулятор и был взят в качестве задающего генератора модулирующего устройства передатчика. Наспех была сооружена «летучая» схема усилителя его импульсов. Усиленные импульсы подавались на сетки ламп УКВ-генератора, который управлялся этими импульсами вполне устойчиво.

Генерация импульсов производилась с частотой повторения около 1 кГц — на эту частоту и было рассчитано приемно-осциллографическое устройство. Оно отличалось от применявшихся в опытах 1936 г. тем, что имело на выходе электронно-лучевую трубку, на отклоняющие пластины которой непосредственно подавалось напряжение с последнего колебательного контура УПЧ приемника.

Линия развертки осциллографа представляла собой свертывающуюся спираль. В горизонтальном направлении луч отклонялся напряжением, подаваемым на пластины со специального низкочастотного контура, а в вертикальном — магнитным полем катушек того же контура. Затухающие колебания этого контура возбуждались специальным устройством, которое срабатывало синхронно с излучением импульсов передатчика, но с некоторым опережением, чтобы на развертке были четко отмечены и начало зондирующего импульса, и начало импульса, отраженного самолетом. Зная частоту колебаний «развертывающего» контура, по угловому расстоянию между началом импульсов можно было с хорошей точностью определить время запаздывания отраженного импульса и, соответственно, расстояние до самолета.

Приемное устройство размещалось в небольшой железной кабине, на крыше которой была установлена антенна. Кабина могла вращаться вокруг вертикальной оси. Антенная система установки состояла, как и в опытах 1936 г., из двух полуволновых вибраторов, связанных коаксиальными фидерами с входным контуром приемника. Специальное устройство позволяло регулировать величину связи приемника с каждым вибратором. Взаимное расположение полуволновых вибраторов, направление на передатчик и направление маршрута самолета обеспечивало возможность взаимной компенсации во входном контуре приемника сигналов, приходящих к вибраторам от передатчика, и сложение сигналов, отраженных от самолета.

Первый запуск установки при совместной работе приемника и передатчика нас обескуражил. Из-за больших напряжений, возникавших на выходе приемника, линия развертки с момента излучения зондирующего сигнала на некоторое время исчезла. Иными словами, приемник, как мы и опасались, оказывался в течение долгого времени неработоспособным. Нам показалось, что мы зашли в тупик. Если отраженный сигнал будет приходить в течение «мертвого времени», мы его увидеть не сможем. Да и где уверенность, что, когда линия развертки будет видна, приемник уже успеет полностью восстановить свою чувствительность? Механизм всего процесса оставался неясным.

В чем тут дело, удалось понять лишь день спустя. Я возвращался из Москвы на полигон и со станции шел вдоль полотна железной дороги. Меня обогнал поезд. Он уже скрылся из виду, а мне все еще был слышен его гул. Звук от поезда отражался от деревьев, стоящих шпалерами вдоль полотна железной дороги. А не могло ли быть подобной реверберации, вызванной отражением радиоволн от окружающих установку деревьев, и в нашем опыте? Если это действительно так, то после окончания сигналов от местных предметов приемник будет полностью восстанавливать свою чувствительность. Не было, однако, уверенности, что отраженный сигнал при таком удалении самолета от установки еще будет иметь величину, достаточную для его обнаружения. Поэтому когда наступил день первого полета — 15 апреля 1937 г.- наше волнение было очень велико. Но нам сопутствовала удача. Отраженные сигналы уверенно наблюдались на свободных от «местных предметов» участках развертки. Она были зафиксированы на фотографиях в виде коротких разрывов линии развертки.

Расположение аппаратуры в опытах 1937 г.
Антенна излучателя на рисунке состоит из 6 полуволновых вибраторов (цветные линии),
антенна приемника — из двух, разнесенных на расстояние, равное длине волны излучения.

Затем последовали опыты с самолетами, летавшими на различных высотах. Предельная зафиксированная на фотоснимках дальность составила 12 км, а визуально удалось наблюдать сигналы от самолета на расстоянии 17 км. Таким образом, днем рождения импульсной радиолокации в СССР можно считать 15 апреля 1937 г. Проведенные опыты имели решающее значение для дальнейшей работы. Поскольку все характеристики приемника и передатчика были известны, можно было оценить и отражательную способность самолета (эффективное сечение рассеяния, в соответствии с терминологией, принятой в физике), и дальность действия установки при переходе к генераторным лампам большой мощности и высоконаправленной антенне у приемника. Можно было уже не сомневаться, что дальность действия составит не менее 50 км.

Фото с экрана осциллографа в опытах 1937 г. По угловому расстоянию между началом зондирующего импульса и началом отраженного сигнала определялось расстояние до самолета в данном случае оно составляет 12,5 км). Высота полета задавалась и была равна 500 м.

Живя на полигоне Опытного сектора, сотрудники имели достаточно времени для бесед на различные темы. Одной из тем вечерних бесед был вопрос о возможности создания единой установки, у которой и приемная и передающая антенна были бы совмещены. Путь к этому, в сущности, уже был намечен примененным в опытах расположением антенн, при котором прямое излучение передатчика в приемник не попадало. Как достичь такого же эффекта при непосредственной близости антенн и при переходе к высоконаправленной приемной антенне — это пока было не вполне ясно. Тем не менее в возможности найти приемлемое решение мы не сомневались. Впоследствии единая установка лабораторией действительно была создана; правда, это было сделано несколько иначе, чем представлялось в 1937 г. По окончании работы на полигоне было принято решение — оказать Опытному сектору помощь в разработке модулятора мощного передатчика на лампах В. В. Цимбалина и к концу 1937 г. завершить разработку однопунктового радиолокационного устройства с дальностью обнаружения не менее 50 км. ЛФТИ заключил с УПВО соответствующий договор, однако вскоре обстоятельства изменились.

Р ешающие опыты

Летом 1937 г. Опытный сектор был ликвидирован. Все его оборудование и все дела были переданы Научно-испытательному исследовательскому институту связи РККА (НИИИС РККА ), подведомственному Управлению связи Наркомата обороны . ЛФТИ было предложено доводить работу до конца своими силами. Свалившаяся на лабораторию необходимость разработки мощного передатчика вызвала перегрузку коллектива и привела к задержке всей работы.

Хотя к концу 1937 г. разработка метода модуляции излучения мощного генератора в основном и была завершена, оставались еще некоторые неясности — в работе генератора наблюдались перебои. Кроме того, предстояло еще изготовить аппаратуру, которую можно было бы перевозить без повреждений. Наконец, нужно было решить задачу передачи высокочастотных импульсов большой мощности из закрытого помещения к наружной антенне при любой погоде. Окончательное решение все эти вопросы получили лишь к лету 1938 г. Аппаратура была изготовлена, перевезена в Москву и установлена в двух зданиях НИИИСа, разнесенных приблизительно на 1 км. Одно из зданий было расположено на холме и имело маленькую надстройку над верхним этажом — комнату 4X4 м с выходом на небольшую площадку на крыше. Другое здание находилось в низине, поросшей лесом. В надстройке первого здания было расположено приемное индикаторное устройство, связанное с антенной, находившейся на крыше. Во втором здании находилось передающее устройство с такой же антенной.

При разработке передатчика предстояло решить, сохранить ли большую частоту повторений (порядка 1 кГц), на которой проводилась работа в 1937 г., или удовольствоваться гораздо меньшей частотой — частотой силовой сети (50 Гц). Высокая частота повторений могла бы обеспечить более легкое обнаружение слабых сигналов: за время восприятия картины на осциллографе (порядка 0,05 с) шумы суммировались бы, и сигнал выглядел бы более четким. Но зато возникли бы большие трудности с устранением 50-герцовых наводок на приемно-осциллографи-ческое устройство. Из-за ограниченности отведенного нам времени было решено синхронизировать работу устройства с силовой сетью. Это позволило существенно упростить схему осциллографического устройства и достаточно легко решить проблему синхронизации приемника и передатчика. Напряжение, синхронизирующее развертку осциллографа, можно было получать от питаемого от сети фазовращателя, регулировка которого давала возможность вынести зондирующий импульс в начало развертки.

Фазовращатель был построен по оригинальной схеме, предложенной Е. Я. Евстафьевым . Угол поворота регулятора на шкале этого фазовращателя в точности равнялся углу смещения фазы выходного напряжения. Теперь развертка была не спиральной, а линейной. Для определения расстояния в процессе наблюдений на экран осциллографа накладывалась лента из прозрачного материала с нанесенной на ней шкалой расстояний в километрах. Другой способ состоял в том, что на отклоняющие пластины осциллографа подавалось небольшое напряжение известной частоты, дававшее масштаб расстояний на развертке. Для документирования результатов в корпусе устройства закреплялся фотоаппарат типа ФЭД, с помощью которого можно было делать снимки экрана осциллографа.

Фото с экрана осциллографа в опытах 1938 г. Линии развертки придана волнистая форма для упрощения измерения расстояния до самолета (в данном случае оно оставляет 30 км).

Как и в 1937 г., первый запуск установки вызвал у нас чувство тревоги. Большой участок развертки после зондирующего импульса был заполнен отражениями от местных предметов. Возник вопрос, а можно ли будет увидеть на этом фоне сигнал от самолета? Вскоре, однако, стало ясно, что мешающие сигналы можно ослабить, направив оси антенн несколько вверх, «оторвав» тем самым их диаграммы направленности от земли. После этого мы стали наблюдать сигналы, отраженные от случайно летавших вблизи самолетов. Установка была признана годной для проведения испытаний, в ходе которых подтвердились все наши расчеты: были фотографически зарегистрированы отражения радиоимпульсов от самолетов, удаленных на 55 км от установки. Проблема дальнего обнаружения самолетов в принципе была решена. Полученные результаты доказали, что можно переходить к опытно-конструкторским работам по созданию станций.

Получив сообщение об исходе испытаний, А. Ф. Иоффе всемерно форсировал решение нелегкого вопроса о привлечении к работе радиопромышленности. Путь от нашей стационарной установки лабораторного типа к промышленному образцу (да еще передвижному, как того требовал НИИИС) был нелегок. Радиозавод взять на себя эту задачу не отказался, но установленные ими стоимость образца и срок его изготовления были неприемлемы. Поэтому НИИИС решил изготовить сначала передвижной макет своими силами, использовав имеющуюся аппаратуру ЛФТИ, но поиски исполнителя работы по созданию образца тем не менее продолжить. Наконец, усилиями сотрудника НИИИСа А. И. Шестакова исполнитель (НИИ радиопромышленности) был найден, и в апреле 1939 г. было принято постановление Комитета Обороны при СНК о разработке, при участии сотрудников ЛФТИ, двух образцов станций радиообнаружения самолетов. Работу возглавил один из ведущих сотрудников НИИ А. Б. Слепушкин . Передатчиком занялся Л. В. Леонов , осциллографическим индикатором — С. П. Рабинович , приемником — В. В. Тихомиров .

В начале 1940 г. были изготовлены два образца станции, состоявшей из двух разнесенных на 300 м синхронно вращавшихся кабин, в одной из которых было установлено передающее устройство, в другой — приемное. 26 июля 1940 г. станция была принята на вооружение под названием «РУС-2». Теперь можно было считать, что импульсная радиолокация твердо стоит на ногах. Еще раньше, до того как были изготовлены эти два образца, в НИИИСе под руководством А. И. Шестакова был создан аналогичный двухантенный макет (его назвали «Редут »), в котором использовались блоки установки ЛФТИ. Это был передвижной макет: два автофургона с аппаратурой внутри и антеннами на крыше, что давало возможность провести всесторонние испытания установки, в частности определить зависимость дальности ее действия от высоты полета самолета. Такие испытания были проведены осенью 1939 г. в Крыму , в районе Севастополя , при моем участии. В ходе испытаний была продемонстрирована возможность обнаружения самолетов на расстоянии до 150 км, и выяснилось, что именно можно требовать от промышленных образцов.

Вскоре после окончания севастопольских испытаний началась война с Финляндией . Макет «Редута» по инициативе А. Ф. Иоффе был установлен на Карельском перешейке, и всю войну на нем (под руководством А. И. Шестакова) шла боевая работа. Так импульсная радиолокация получила первое боевое крещение и заслужила авторитет в Ленинградском корпусе ПВО.

После первых двух образцов были изготовлены еще 10 таких же станций. Работать на них было крайне тяжело из-за непрерывного вращения кабин, и потому работы по совершенствованию станции продолжались в быстром темпе. В частности, в НИИ был разработан высокочастотный токосъемник — устройство, позволяющее вращать антенну при том, что аппаратура, находящаяся в кабине, оставалась неподвижной. Была также усовершенствована схема модуляции.

Во время советско-финляндской войны по инициативе А. Ф. Иоффе было принято решение построить под Ленинградом большую стационарную установку повышенной дальности действия для нужд противовоздушной обороны. Строительство этой установки осуществлялось исключительно быстрыми темпами при всестороннем содействии Ленинградского обкома ВКП(б) . Руководил работой Н. Я. Чернецов . Установка, построенная на высоком берегу озера близ п. Токсово, состояла из двух 20-метровых вышек, разнесенных на 100 м. На вышках находились кабины с антеннами на крышах. В одной кабине размещался генератор, в другой — приемно-осциллографическое устройство. Антенны были связаны стальным тросом и могли синфазно вращаться в пределах сектора 270°. Около вышки с генератором находился домик с помещением для модулятора с контрольным осциллографом и комнатами для отдыха персонала.

Как ни быстро шло строительство, война с Финляндией закончилась раньше. Построенная станция была использована ЛФТИ для дальнейших исследований. На ней, в частности, велись опыты по созданию системы опознавания своих самолетов. На основании полученных оценок эффективного сечения рассеяния радиоволн самолетом казалось, что, разместив на самолете полуволновый вибратор, можно, разрывая и соединяя его посередине в заранее условленном порядке, вызвать изменение величины отраженного сигнала в том же порядке. Опыты, проведенные для осуществления идеи такого «пассивного устройства опознавания», оказались неудачными, и в дальнейшем в ЛФТИ был разработан «активный ответчик» — устройство, генерирующее и излучающее импульс в ответ на пришедший к самолету зондирующий сигнал. Это устройство прошло успешные испытания в последние предвоенные дни в реальных условиях под Москвой. Они положили начало работам в этом направлении, проводившимся затем в нескольких лабораториях во время войны. Проблема опознавания своих самолетов и сегодня остается одной из важнейших проблем радиолокации.

Другой работой, проведенной на станции, было испытание в реальных условиях предложенного П. А. Погорелко способа объединения передающей и принимающей антенн. Прием велся одновременно и на антенну передатчика (для этого приемник был установлен на крыше кабины с передатчиком, непосредственно под антенной) и на «штатную» приемную антенну на другой вышке. Испытания, проведенные в июле 1940 г., показали, что сигнал от самолета появлялся и исчезал на экранах обоих приемных устройств одновременно, что доказывало возможность создания радиолокационных станций с одной антенной, имеющих ту же дальность действия, что и двухантенные станции.

Одной из проблем, над которой работали в ЛФТИ перед войной, было существенное увеличение дальности обнаружения самолетов путем применения более длительных и долго накапливаемых импульсов. Работы в этом направлении предполагалось проводить на установке в п. Токсово. Война привела к их прекращению: установка была включена по сигналу тревоги. Непрерывное круглосуточное дежурство на ней вначале велось силами лаборатории (ее состав к этому времени в связи с расширением тематики пополнился), но вскоре на установку направили воинское подразделение, которому после обучения и была передана дальнейшая ее эксплуатация, а лабораторию эвакуировали в Казань. Токсовская установка проработала всю войну. Благодаря ее высоким антеннам, на ней можно было обнаруживать самолеты на дальних подходах (до 200 км) и низколетящие цели. Это было использовано для обнаружения и уничтожения вражеских аэродромов на Карельском перешейке.

Незадолго до начала Великой Отечественной войны вышло правительственное постановление о присуждении Государственных премий СССР за выдающиеся научные работы и изобретения. Среди награжденных был и коллектив лаборатории ЛФТИ в составе П. А. Погорелко, Н. Я. Чернецова и автора этих строк. Достойно сожаления, что в коллектив не был включен инициатор работ П. К. Ощепков, организовавший и лаборатории в системе УПВО, и специальный полигон под Москвой. Его усилиями было обеспечено и проведение испытаний первой импульсной радиолокационной установки на этом полигоне.

Во время войны фронт работ в области радиолокации сильно расширился. В НИИ началось усовершенствование станций «РУС-2» и создание новых радиолокационных установок. Крупным достижением института стала разработка станции, которую можно было транспортировать в упаковках. Эта портативная станция, названная «Пегматит», легко упаковывалась в ящики и перевозилась на одной машине в указанное место. Ее можно было разместить в деревенской хате, а мачту антенны прикрепить к дереву. Станция «Пегматит» получила широкое распространение как станция предупреждения и наведения истребительной авиации. За работы в области радиолокации коллективу сотрудников НИИ радиопромышленности во главе с А. Б. Слепушкиным была присуждена Государственная премия СССР 1943 г.

В годы войны производство станций типа «РУС-2» и «РУС-2с» велось в больших масштабах — в войска было передано свыше 600 таких установок. В дальнейшем проводились работы по их совершенствованию и расширению производства.

Заслуживает быть отмеченной и другая работа НИИ военных лет — создание самолетной установки, обеспечивающей возможность наведения истребителей в ночное время — «Гнейс-2 ». Были созданы также станции обнаружения самолетов для кораблей Военно-Морского флота , нашедшие широкое применение.

Работы, о которых рассказано выше,- лишь искра, которая зажгла огромный костер. Для расширения фронта работ по радиолокации при Государственном комитете обороны был создан Совет по радиолокации, организованы научно-исследовательские институты и заводы, созданы специальные кафедры в высших учебных заведениях.

Радиолокация сегодня — это обширная область техники, которая впитывает в себя все достижения современной электроники. С помощью радиолокации мы имеем возможность заглянуть в глубь Земли и космоса. Облучая длительное время далекую планету сигналами, посылаемыми со стометровых зеркал-антенн, и анализируя отраженные сигналы, можно получить ценнейшую информацию об особенностях строения поверхности планеты. Разместив радиолокатор на космическом аппарате, можно изучать структуру поверхности планет, в том числе и Земли. Без радиолокаторов немыслима работа современных аэродромов, с их помощью осуществляется навигация морских судов и космических кораблей.

Современная техника радиолокации поражает воображение. Диапазон длин волн, в котором работают радиолокационные установки, чрезвычайно широк — от десятков метров до миллиметров. Антенны аэродромных радиолокаторов и радиолокаторов ПВО представляют собой огромные сложные сооружения, насчитывающие до нескольких тысяч элементарных излучателей. Они управляются по специальной программе, позволяющей производить обзор пространства без вращения всей антенны, определять точное положение и характеристики обнаруживаемых объектов. Иногда в шутку говорят, что с помощью современной техники радиолокации об обнаруженном самолете можно узнать все, кроме фамилии летчика.

Зондирование производится радиосигналами со сложной внутренней структурой. Изменилась и техника приема отраженных сигналов. После предварительного усиления они записываются в цифровой форме, и вся сложная процедура их анализа производится средствами ЭВМ.

Если на наземных радиолокационных станциях можно использовать антенны больших размеров, то для самолетов и космических кораблей нужны установки с небольшими антеннами. С помощью разработанного в последние годы так называемого метода синтезированной аппертуры удалось создать устройства, которые, анализируя совместно сигналы, полученные на значительном участке пути, обеспечивают такую же высокую разрешающую способность установки, как если бы антенна была больших размеров.

Не вызывает сомнения, что бурное развитие радиоэлектроники, которое происходит в наши дни, приведет к дальнейшему прогрессу в области радиолокации.

В Советском Союзе, ещё в середине 1950-х годов было принято решение разрабатывать новые радиолокационные станции не в виде передвижных устройств на автомобильных шасси и прицепах, а в виде стационарных помещений, расположенных на закреплённых за ними позициях. Это позволяло создавать большие антенны, не экономить на числе аппаратуры и её размерах, а так-же расположить аппаратуру с защитой её от морозов или зноя. Одной из таких новых разработок РЛС получившая название Лена-М или П-70, или как её ныне часто называют Лена П-70. Станция была разработана в Горьковском НИИ Радиотехники в период 1960-1968 годы и предназначалась для работы на протяжённых границах страны. Главным конструктором стал Овсянников Василий Иванович, автор уже зарекомендовавшей себя РЛС П-14 или Лена.

Станция П-70 работала в метровом диапазоне волн и обладала несколькими выдающимися особенностями. Во-первых, она имела максимальную отдачу мощности с единицы площади антенны, а именно 17000 Ватт с квадратного метра. Для примера, РЛС П-14 могла отдать лишь 500 Вт с квадрата. При этом мощность передатчика составляла около 20 кВт.

Во-вторых, на Лене П-70 был впервые в мире применён зондирующий сигнал сложной формы. Представьте, что РЛС при своей работе испускает в пространство простые радиосигналы, например "пиу", "пиу", "пиу". Отразившись от предметов, они возвращаются, антенна их ловит и определяет где и что находится. Однако, эти сигналы весьма просты и различного вида помехи изменяют картинку, рождая ложные "пиу", которые легко принять за самолёт. Что-бы уменьшить влияние шумов и помех, применяют сложные сигналы. То есть, станция отправляет уже не "пиу", а скажем "пи-пи-пиу-пиу-пи-пиу-пиу-пи-пи". Вероятность появления помехи такой формы уже куда меньше, чем простой помехи, что увеличивает эффективность работы станции.

Идея со сложным сигналом достаточно простая, но в послевоенные годы наталкивалась на теоретические и технические трудности связанные с требованиям излучать мощные но короткие сигналы (мощность влияла на дальность обнаружения, длительность сигнала на разрешающую способность, но техника не позволяла добиться такого сочетания и выходило либо мощно-коротко, либо слабо-длинно.) Наконец, учёные пришли к решению генерировать мощный но длинные сигнал, а затем сжимать его. Теория сжатия сигналов была разработана ко второй половине 50х годов (засекречена в Союзе до начала 70х). Таким образом, сжимая сигналы в 50 раз, Лена П-70 позволила обнаруживать цели на расстоянии до 2300 километров, обогнав по разрешающей способности предыдущую разработку в 10 раз). Конечно, это предельная граница в идеальных условиях, а на практике цель с отражающей способностью эквивалентной самолёту Миг-17 обнаруживалась за 390 километров (высота полёта 10 км). При высоте полёта 100 метров, расстоянии сокращалось до 40 километров.

В процессе создания станции было решено ещё множество других проблем, рассмотрение которых тянет на отдельную специальную статью, посему мы оставим их и перейдем к описанию самой станции. Всего было построено 11 Лен, из них одна на территории завода и одна на полигоне Капустин-Яр. Остальные восемь были расположены по периметру границ Советского Союза и последняя в Монгольской Народной Республике.

Вся аппаратура РЛС размещалась в двухэтажном здании, обитом железом и оборудованного гермодверьми. В полярных районах вечной мерзлоты, здание устанавливали на сваи. Комплект для сбора станции состоял из 605 ящиков и 30 кабельных бобин. Для транспортировки комплекта к месту сборки требовалось привлечение двух четырёхосных вагонов, 35 полувагонов, 128 автомашин Краз-2556, 150 вертолётов типа В-10 и 22 самолётов Ан-22. При всём этом станция собралась специальным подразделением в количестве 45 человек за 210 дней.

В центре второго этажа располагался центральный пульт управления с индикаторами кругового обзора установленных в дугообразной консоли. В его составе находилось два индикатора кругового обзора, один индикатор "азимут-дальность", один индикатор скорости помехи, два индикатора контроля, устройства дистанционного управления аппаратурой и контроля аппаратуры.

Позади экранов центральная стойка электропитания. В дежурном режиме станция потребляла не более 100 кВт по аппаратуре и 145 кВт на вращение антенны. В боевом режиме (включены оба канала) мощности возрастали в два раза.

Рядом размещались два одинаковых комплекта приемников, аппаратуры обработки и защиты от помех, в том числе самонаводящихся снарядов.

Самый большой зал второго этажа занимало оборудование передатчика. На фото стойки усилителя мощности в открытом и закрытом состоянии.

Стойки опоясывают многометровые, вертикально пронизывающие здание, трубы и аппаратура перестройки ПДУ.

Элементы усилителя. Всего на станции было четыре усилительных каскада.

Трубки воздушного охлаждения усилителей.

Блоки модуляторов усилителей передатчика.

Анодный отсек задающего генератора.

Кроме того, на втором этаже размещались учебный класс, лаборатория и мастерская, комнаты ЗИП и отдыха обслуживающего персонала, библиотека, кухня, туалет. Интересно, что пищевой холодильник был оборудован открытым - внутри здания, но без отопления, отгороженный гермодверьми.

Библиотека. В ней находятся десятки некогда грифованых томов технического описания станции - схемы, фотографии, рисунки, описания. На многих из них стоит гриф даже не "для служебного пользования", а самое настоящее "секретно".

На первом этаже элементы системы электропитания. Время полного включения станции составляло 8-9 минут (при работающих преобразователях частоты напряжения), а без них 12 минут. Включение из горячего резерва укладывалось в минуту.

Механизмы привода поворота антенны. Так-же в этом зале находись преобразователи частоты напряжения в колчичестве пяти штук, но они не сохранились.

Значительная часть аппаратуры была выполнена на новой (по тем временам) элементной базе - миниатюрных пальчиковых лампах, использование которых позволило разработать набор типовых функциональных модулей, встраиваемых в стойки. Кроме того было применено большое количество радиоэлектронных сборок - по сути небольшая печатная платка на десяток радиодеталей, расположенная в пластиковом корпусе с выступающими ножками-контактами. Это был далёкий предок современных микросхем. Вообще, в конструкции РЛС применялось 8309 полупроводников и 8615 радиоламп.

Что же касается радиоламп - то практически все крупные лампы не сохранились (отсутствуют в гнёздах), однако я таки смог найти несколько весьма немаленьких. Кроме того, забегаю вперёд, скажу что на КП местного ПВО был обнаружен целый склад радиоламп. Десятки видов упакованных в картонные коробки.

Вылезем на крышу к антенне. Размеры её параболического отражателя 48 на 28 метров, при этом огромная массивная конструкция вращалась по кругу, катаясь на опорных катках. Круглый антенный элемент в центре основного зеркала отдельная антенна систем опознавания "свой-чужой". Вес вращающейся части составлял 42 тонны. Антенна могла вращаться со скоростью 2,5 оборота в минуту при скоростях ветра до 30 м/c или 5 оборотов в минуту при скорости до 20 м/c. Выдерживая постоянный ветер до 50 м/c и наледь до 20 мм, антенна была оборудована системой защиты от гололёда и позволяла (путём пропускания тока 120 вольт через конструкции) за 40 минут растопить лёд толщиной до 5 мм, потребляя при этом 300-350 кВт.

Как видно, в центре поворотного круга царит полный разгром - следствие изъятия кабелей. Кроме того, была повалена небольшая вспомогательная антенна, располагавшаяся с другой стороны главного зеркала.

На отдельной штанге в сторону отходит блок антенн-облучателей, включающий в себя как антенны формирования зондирующих импульсов, антенны системы пеленга и запросчика "свой-чужой".

Заключительный взгляд на Леночку. А потом я расскажу про выносной пост, входивший к комплект каждой из станций.

Список использованных источников

1. Радиолокационный комплекс П-70, инструкция по эксплуатации, часть 1.
2. Радиолокационный комплекс П-70, техническое описание, введение и глава 1.
3. Радиолокационный комплекс П-70, фотоснимки и рисунки к главе 2 технического описания.
4. Радиолокационный комплекс П-70, фотоснимки и рисунки к главе 9 технического описания.
5. Александр Зачепицкий, Журнал "Воздушно-космическая оборона", статья "Страж советского неба".

Ряд выдающихся ученых и инженеров в СССР вел успешные разработки радиолокационных систем. Первые опыты по использованию РЛС в Советском Союзе относятся к началу 1930-х годов, а первая советская РЛС была принята на вооружение в 1939 году. В годы советско-финской войны мобильными РЛС было обеспечено полное перекрытие воздушного пространства на подступах к Ленинграду. После начала Великой Отечественной войны РЛС играли важную роль в противовоздушной обороне Москвы, Ленинграда и нефтепромыслов Кавказа. В СССР было налажено массовое производство наземных, авиационных и корабельных РЛС, которые ни в чем не уступали, а по некоторым параметрам и превосходили зарубежные аналоги.

История развития радиолокации в СССР

Зенитный радиоискатель «Буря»

3 января 1934 г. был проведен успешный опыт по обнаружению сигналов от гидросамолета, при движении самолета на расстоянии 600-700 метров от аппаратуры в приемнике фиксировался доплеровский сдвиг частоты . Данный эксперимент позволил ГАУ продолжить работы по созданию радиообнаружителей самолетов.
22 октября 1934г. УПВО РККА заключило с радиозаводом им. Коминтерна в Ленинграде договор на разработку первой серии опытных станций радиообнаружения самолетов под условными наименованиями "Вега" и "Конус" для комплекса ПВО "Электровизор" . Разработка велась под руководством Павла Кондратьевича Ощепкова. "Вега" предназначалась для дальнего обнаружения и работала на волнах длиной 3,5–4 м. "Конус" позволял определить азимут и дальность в ближней зоне до 15 км. Позже в комплекс "Электровизор" была включена импульсная РЛС "Модель-2" , но дальнейшее их развитие было прекращено из за ареста Ощепкова и прекращения финансирования со стороны РККА.
В 1935 году удалось повысить дальность обнаружения модернизированной установки до 9 км. Третья установка, с магнетронным передатчиком, разработанная под кодовым названием "Енот" , обнаруживала самолеты на дистанции 11 км, но работала нестабильно. Одновременно с ЦРЛ, аналогичные работы велись в ЛЭФИ . Летом 1935 года в ЛЭФИ была построена экспериментальная установка радиообнаружения самолетов с двумя параболическими антеннами диаметром 2 м, которые могли вращаться в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Испытания показали, что установка способна обнаруживать легкий самолет У-2 на дальности 5-6 км. По результатам испытаний опытный завод института изготовил подвижный двухантенный зенитный радиоискатель "Буря" , который имел дальность обнаружения 10-11 км. Дальнейшие работы по совершенствованию радиоискателя были продолжены в НИИ-9 НКТП , который образовался за счет слияния ЛЭФИ с Радиоэкспериментальным институтом.

Экспериментальная зенитная станция радиообнаружения "Рубин"

В 1937 году была создана установка РИ-4 с расчетной дальность 25 км. Но арест ряда руководителей НИИ-9 значительно затормозил дальнейшее развитие радиолокационной техники. Институт в основном занимался теоретическими разработками, в частности, было предложено осуществлять сканирование с помощью двух взаимно не соосных антенн для получения V-луча, который позволял бы получать координаты цели в трехмерном пространстве дальность-азимут-высота. Тем не менее, в 1939 году в НИИ-9 были созданы экспериментальные зенитные радиоискатели Б-2 и Б-3 с дальностью действия 14 и 17,5 км соответственно. Серийное производство этих радаров должно было начаться 1 апреля 1941 года. В конце 1939 года был разработан радиодальномер "Стрелец" , который позволял обнаруживать самолеты на удалении до 20 км. Его развитием стал радиобнаружитель "Луна" , который состоял из азимутального обнаружителя "Мимас" и модифицированного дальномера "Стрелец". Эскизный проект был готов в начале 1941 года, но начавшаяся война и блокада Ленинграда не позволили проводить дальнейшие разработки в НИИ-9.

Разработки радиообнаружителей велись также в харьковском УФТИ , где была создана установка "Зенит" , работавшая на волнах длиной 64 см и при мощности 10-12 кВт имевшая дальность обнаружения до 30 км. В 1940 году в УФТИ была создана зенитная станция радиообнаружения "Рубин" , которая обладала повышенной точность определения координат. Серийное производство "Рубина" также не было начато из за начавшейся войны.

РЛС СССР

Наземные РЛС

РУС-1 "Ревень"

Передающая (слева) и приемная машины РУС-1 "Ревень"

В 1936 году работы по созданию радаров были сконцентрированы в Научном исследовательско-испытательном институте связи Красной Армии (НИИС КА), куда перешел работать освобожденный к тому времени Ощепков. Главной разработкой института совместно с ЛФТИ стала система радиообнаружения линейного типа для охраны государственных границ - система "Ревень" (РУС-1) . В основу системы была положена разработка ЛЭФИ "Рапид", испытанная в 1934 году. Система состояла из одной передающей машины и пары приемных, которе должны были располагаться на удалении 30-40 км от передающей. Передающая станция создавала в стороны приемных направленное излучение в виде сплошной завесы, при пересечении которой самолеты обнаруживались приемными станциями по биениям прямого и отраженного сигналов. В 1937-1938 годах система прошла успешные испытания и НИИС КА получил заказ на изготовление первой партии из 16 комплектов "Ревень". В сентябре 1939 года система "Ревень" была принята на вооружение войск ПВО под названием РУС-1. Первое боевое применение РУС-1 произошло в ходе советско-финской войны, когда станции были установлены для организации ПВО Ленинграда. Всего было выпущено 45 комплектов РУС-1, которые были размещены главным образом в Закавказье и на Дальнем Востоке.

РУС-2 "Редут"

Передающая (слева на шасси ГАЗ-ААА) и приемная машины РУС-2

В 1936 году в ЛФТИ по заданию НИИС КА начались работы по установке "Редут" . В отличии от РУС-1, новая установка должна была не просто выявлять факт наличия самолета, но и определять его азимут, скорость и дальность. Весной 1937 года опытный экземпляр установки обнаружил самолет на удалении 10 км, а через год, когда удалось создать более мощный передатчик, дальность обнаружения была доведена до 50 км. В 1939 году дальность обнаружения была доведена до 95 км. В 1939 году "Редут" был испытан в Севастополе и с его помощью удалось обнаруживать корабли на удалении до 25 км, но работа на берегу усложнялась высоким уровнем помех из за переотражений. 26 июля 1940 года "Редут" был принят на вооружение под наименованием РУС-2 . Как и большинство советских довоенных РЛС, РУС-2 выпускался в мобильном варианте и состоял из 3 фургонов, установленных на автомобильном шасси: электрогенератора и приемника, смонтированных на шасси ГАЗ-ААА и передатчика на шасси ЗиС-6. Приемная и передающая кабины были оснащены синхронизированным приводом вращения. В период 1940-1945 годов было выпущено более 600 станций РУС-2 различных модификаций.
Помимо автомобильной установки, выпускался также вариант РУС-2с "Пегматит" , размещенный на двух прицепах.
Из за дефицита автомобилей в 1940 году был разработан одноантенный вариант РУС-2 "Редут-41" , в котором передатчик и приемник помещались на общем шасси.
В 1943 году установки РУС-2М стали комплектоваться системой опознавания "свой-чужой". После модернизации РЛС получили обозначения П-1 , П-2 и П-2М соответсвенно.

"Река" и "Рассвет"

Начатые в 1939 году и не завершенные из за начала войны разработки ЛФТИ РЛС обнаружения ("Река" ) и наведения ("Рассвет" ). Кроме этих станций, планировалась разработка в 1942 году станции "Редут-Д" с дальностью обнаружения до 300 км.

П-3

в 1943 году была инициирована разработка станции раннего предупреждения и наведения перехватчиков П-3 . При мощности 100 Квт на волне 4,15 м новая станция должна была обеспечивать дальность обнаружения не менее 130 км, а дальность определения координат для наведения перехватчиков - не менее 70 км. В августе 1944 года станция П-3 успешно прошла испытания и передана в производство, при этом выпуск всех модификаций РУС-2 был прекращен.

Стационарные наземные РЛС

Памятник на месте размещения радиолокационного полигона в Тосково.