Как мы видим, в радиолокации разрешающая способность также определяется по критерию Рэлея, хотя нельзя не заметить, что рэлеевская характеристика разрешающей способности несколько условна. С принципиальной точки зрения для правильной оценки разрешающей способности надо учитывать мешающие воздействия случайного характера, испытываемые прибором во время работы. Следовательно, разрешающей способностью, строго говоря, является способность различать детали с заданной вероятностью ошибок.

После вышесказанного должно быть понятно, почему в радиолокации используются ультракороткие радиоволны, длины которых лежит в метровом, дециметровом, сантиметровом и миллиметровом диапазонах.

1. На ультракоротких волнах получаются приемлемые размеры антенн радиолокаторов, обладающих узкой диаграммой направленности. Тем самым обеспечивается хорошее разрешение по углам, повышается интенсивность облучения целей и мощность принимаемых сигналов.

2. Размеры обычных целей (самолеты, корабли) достаточно велики по сравнению с применяемыми длинами волн, что благоприятствует увеличению интенсивности отраженных сигналов.

3. Нельзя сформировать импульс (цуг) короче хотя бы десятка длин волн, поэтому чем меньше λ, тем легче обеспечить формирование достаточно короткого импульса, а значит, получить хорошее разрешение по дальности.

4. Ультракороткие волны слабо поглощаются атмосферой независимо от погоды.

ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ

От размеров и структуры излучателя зависит не только его эффективность, но и распределение излучаемых им волн по различным направлениям — диаграмма направленности излучателя. Существует общая теорема обратимости, согласно которой такая же диаграмма характеризует и величину колебаний, возбуждаемых в приемной антенне при попадании на нее волн, приходящих из различных направлений. Относительная интенсивность волн отображается величиной отрезка, проведенного в начало координат по заданному направлению до пересечения с кривой диаграммы направленности, если величину такого отрезка, а направлении максимума принять за единицу.

В качестве примера на рис. 2 показана диаграмма направленности полуволнового излучателя (вибратора):

а) в меридиональной плоскости (в которой лежит излучатель)

б) в экваториальной плоскости (перпендикулярной вибратору, а, значит, и направлению колебаний в нем).

Видно, что электромагнитный полуволновой вибратор не излучает вдоль направления колебаний в нем и, наоборот, максимально излучает в перпендикулярном направлении. В экваториальной плоскости излучение вибратора равномерное.

В самом общем случае линейный размер антенны d и длина волны λ определяют угловую ширину главного лепестка диаграммы направленности по половинной мощности (рис. 3): α радиан @

В частности, такова ширина диаграммы направленности антенны с параболическим отражателем, в фокусе которого расположен облучатель, например, в виде полуволнового вибратора.

Направленность излучения антенн удобнее всего изображать графиком или диаграммой.

Вы хотите показать, что антенна ненаправленная и излучает равномерно во все стороны. Для этого вы чертите окружность с точкой — антенной — в центре. Круг условно показывает, что во все стороны от антенны, если смотреть на нее сверху, излучение волн равномерное, ненаправленное. Расстояния от точки в центре до окружности во всех направлениях одинаковы.

Именно такую диаграмму имеет знакомый вам вертикальный вибратор. Радиовещательные станции, передачи которых предназначены для всех, а не для какого-либо одного приемного пункта, в большинстве случаев имеют также ненаправленные антенны.

Другой случай. Антенна излучает неравномерно: в одну сторону больше, в другую меньше. И это можно изобразить графически: вы чертите уже не круг, а замкнутую фигуру, вытянутую в сторону наибольшего излучения. Степень вытянутости указывает степень направленности: резче направленность — больше вытянутость. Так, по мере возрастания направленности диаграмма, первоначально напоминавшая очертания яблока или вишни, приобретает форму груши, в дальнейшем все более начинает походить на сигару или дирижабль и затем на булавку.

ПОБОЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Есть разные радиолокационные станции. Одни предназначены для кругового обзора или дальнего наблюдения за обширным районом; другие — для точной наводки артиллерийских орудий на ближние цели, третьи — для “прочесывания” узких секторов и т. д. В одном случае требуется “булавочная” направленность антенны, а другом — “сигарная”, но может и понадобиться и еще какая-либо, антенна.

Если антенна излучает только в одну сторону и почти совершенно не излучает в противоположенную, то это излучение происходит в пределах чрезмерно широкого угла.

Выражаясь на техническом языке, — угол раствора велик. На рисунке приведены диаграммы в порядке возрастания направленности (рис. 4).

Заметьте наличие небольших лепестков сбоку и сзади главного лепестка диаграммы. Это так называемые лепестки побочных излучений. Они показывают, что хотя наибольшее количество энергии радиоволн излучается по одному направлению, все же имеется непроизводительное рассеяние энергии в стороны и в противоположном направлении.

Лепестки побочных излучений могут быть сравнены с тонкими водяными струйками, вырывающимися из дырочек в пожарном брандспойте. Конечно, побочные лепестки — “ непроизводительная трата энергии, но создать антенну без лепестков иногда очень сложно и дорого.

Вполне достаточно того, что подавляющее количество энергии радиоволн излучается строго направленно. Стремиться к полному уничтожению побочных излучений антенны надо только тогда, когда это необходимо для специальных целей.

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ДИАГРАММА

Нельзя упускать из виду того, что все диаграммы, о которых я до сих пор говорил, относятся только к направленности в горизонтальной плоскости, или, как принято говорить, в плане. Излучение же производится объемным лучом. Поэтому надо знать, как антенна излучает и по горизонтали по вертикали, — лишь тогда можно составить полное представление о ее работе.

Излучение по вертикали удобнее всего отображается диаграммами, получаемыми в том предположении, что наблюдатель смотрит на антенну теперь уже не сверху, а сбоку. Такие диаграммы называются высотными: они показывают, как распределено излучение радиоволн по высоте.

Диаграммы, вычерчиваемые горизонтальной плоскости, показывают, как распределено излучение радиоволн по азимутам.