Юрий Пантелеев - На фронтах третьей мировой войны. Война радаров
Примерно подобный же эффект создают активные шумовые помехи на экране радара. Это либо белый, засвеченный шумовыми всплесками экран, либо, если вручную убрать эту засветку, задавив усиление приемных каналов, экран можно очистить от шумов. Вместе с целями. Чего противник и добивался.
Ведь крутить ручку усиления приемника со скоростью поворота антенны оператор, конечно же, не в силах, так как антенна обычно вращается вкруговую со скоростью 6 оборотов в минуту, один оборот за 10 секунд. Для устранения мешающих засветок в радарах предусматривается набор автоматических регулировок, поддерживающих привычные для оператора условия наблюдения за экраном. Да и сам оператор, если он хорошо натренирован, может рассмотреть отметку от цели даже при достаточно высоком уровне помех. Долго существовало мнение, что никакой автомат не может в этом сравнится с оператором, хотя теория говорила об обратном. Автоматическое обнаружение целей стало повседневной практикой не сразу, и об этом нам тоже хочется рассказать в нашем повествовании. Здесь также не обошлось без споров, и только жизнь рассудила спорящих.
Реальное обнаружение осуществляется на фоне собственных шумов приемника, и их тоже необходимо поддерживать на постоянном уровне. Без автоматической регулировки усиления (АРУ) приемника никакое автоматическое обнаружение не то что невозможно, но оно практически нецелесообразно. При высоком уровне шумов, собственных или посланных противником, на экране появится море ложных сигналов. Их так и называют: «ложные тревоги». Среди них можно и не найти полезную отметку от цели. А если зажать усиление приемника, то и слабая цель исчезнет совсем с экрана, хотя и ложных отметок будет мало, или не будет вообще.
Разнообразные виды автоматических регулировок усиления использовались почти во всех радиоприемниках — обычных радиовещательных, в радиосвязных, в телевизорах. Перешли автоматические регулировки и в радары. Но проблемой стал выбор скорости срабатывания этих регулировок. Ведь противник может создавать не только постоянную по уровню помеху, но и помеху с переменным уровнем, чтобы отслеживать ее было трудно. Для подавления РЛС с различными частотами излучения разработаны передатчики помех с качающейся частотой, «скользящие по частоте». Такая помеха появляется на экране не все время, а периодически, и отслеживать ее надо предельно быстро. А как же в этом случае отличить ее от мешающих отражений от земли, прочих местных предметов, искусственных облаков радиоотражателей? Ведь тогда и цель на фоне этих отражений выделить не удастся. Десятилетиями решался этот конфликт между режимами, трудной оказалась проблема.
Были использованы и другие приемы борьбы с активными помехами, о них речь пойдет ниже.
Взаимные помехи
«„Десерт“ наблюдает помехи!
— Да он их всегда наблюдает…»
(Разговор на учениях)
Взаимные помехи в виде несинхронных импульсных помех неприятны тем, что практически каждое радиотехническое устройство создает помехи другим. Радиолокаторы излучают мощнейшие импульсы, и, тем самым, служат генераторами помех для всех других систем. Так что это удовольствие можно получать без всяких усилий со стороны противника. Еще одна приятная особенность несинхронных помех состоит в том, что чем серьезнее боевая задача, тем больше радиотехнических средств включается для ее решения. Вот тут и начинается веселье! На кораблях, буквально утыканных радиоантеннами, экраны радаров сразу же затягиваются яркими муаровыми узорами, среди которых только опытный оператор может рассмотреть нужную отметку от цели. А уж обнаруживать новую цель, как правило, вначале еле видимую точку, и на чистом-то экране, безусловно, не просто. Так при мощных помехах задача усложняется невероятно. Во время войны на Суэцком перешейке там стояло столько радиолокационной техники, что при налетах израильской авиации радары практически ослепляли друг друга! Сперва посчитали, что коварные израильтяне разработали новые системы подавления радаров. Однако наши специалисты разобрались в ситуации. Сами радары замечательно мешали друг другу, противник мог не беспокоиться о создании помех. Естественно, эффективность имевшейся в радарах защиты от помех в такой ситуации не выдерживала критики.
В «Алатау» система защиты от импульсных несинхронных помех была модернизирована, но принципы ее оставались теми же. Базировалась она, как и учит теория, на разделении полезных сигналов и помех по их структуре. Полезные сигналы приходят строго периодически, синхронно с излучаемыми локатором сигналами. Помехи от других источников приходят с другой периодичностью, или вообще в случайные моменты времени. На этой разнице сигнала и помехи и строится защита от несинхронных помех. Достаточно оценить периодичность прихода сигнала, и тогда легко отделить его от помехи. Для оценки нужно задержать полученный сигнал на период повторения нашего сигнала и сравнить моменты прихода прошлого сигнала и нынешнего. Совпали моменты — значит пришел сигнал, его пропускаем. Не совпали моменты прихода — значит пришла помеха, ее блокируем. Все вроде бы просто. Но сколько усилий было потрачено, прежде чем удалось надежно решить эту задачу! Проблема состояла в необходимости запомнить сигнал.
Сейчас запоминать информацию умеют. В любой ЭВМ вся работа основана на запоминании и воспроизводстве информации, это привычно и кажется таким простым и естественным. Нынешние компьютеры легко могут запомнить и в реальном времени воспроизвести десятки видеофильмов с общей длительностью, превышающей десятки часов. Но так стало совсем-совсем недавно! А тогда, в шестидесятые годы, инженерам и ученым приходилось решать море головоломных задач, чтоб запомнить сигнал на, смешно теперь сказать, тысячную долю секунды. Ну, да ведь подобных примеров мы имеем полным-полно! Кто бы в начале, или даже в середине прошлого века легко поверил, что землю можно облететь за полтора часа?
Только переход к цифровой обработке сигналов, когда принятый сигнал превращается в набор двоичных кодов, только одновременное создание цифровых интегральных микросхем, где десятки и миллионы транзисторов упакованы в крошечные чипы, позволили эту недостижимую до того роскошь — иметь память. Произошло это в семидесятые годы прошлого века, и если вам будет и дальше интересно, об этом рассказ впереди. А мы пока еще находимся в шестидесятых.
Как только не исхитрялись разработчики радаров, чтобы запомнить ничтожные по нынешним меркам объемы информации на микроскопические времена! Сначала это были динамические устройства, представляющие собой линии задержки сигнала. Этакая радиотехническая труба. В один конец сигнал вливается, из другого выливается. Пока наш радар, выдав в пространство мощнейший электромагнитный импульс, ожидает его возвращения после отражения от цели, пришедший перед тем сигнал запускается в нашу радиотехническую трубу и появляется на другом ее конце точно в тот момент времени, когда пришел следующий отраженный сигнал. Вот тут-то их и следует сравнивать. Совпали — пропускаем, сигнал. Не совпали — убираем, помеха.
Есть, правда, и мелкие неприятности такой системы. Сигнал бежит по линии задержки, по радиотехнической трубе, строго постоянное время, у линии постоянное время задержки. Значит, и период излучения сигналов радара должен быть строго такой же. И им не поиграешь просто так, хотя этого нередко и хочется. Ну, тут выход один, приходится формировать импульсы запуска передатчика и всех прочих систем радара на той же (или на такой же) линии задержки. Так и делали, когда в радаре был один канал приема-передачи. Сами линии задержки были устройствами прецизионными, точными, с усилителями радиосигнала до и после линии задержки, с преобразователями радиосигнала в сигнал, понятный для задерживающего элемента. Задерживать пробовали и магнитострикционные колебания в брусках из специальных сплавов, и ультразвуковые колебания в различных средах, преобразовывая радиочастотные импульсы соответствующим образом. Такие устройства доходили до серийного производства и эксплуатации, несмотря на их дороговизну и сложность. Как правило, системы подавления помех на линиях задержки применялись в одноканальных радарах. (Радарами называли радиолокаторы по зарубежной терминологии. Радиолокационные станции по советской терминологии сокращенно именовались РЛС). Но при этом частота повторения РЛС задавалась от линии задержки, определялась временем задержки в линии и была строго постоянной, что также облегчало противнику задачу подавления РЛС.
В «Алатау» для задержки сигнала использовались специально для этой цели разработанные электронно-лучевые трубки — потенциалоскопы, одно из сложнейших и одно из последних детищ вакуумной электроники. Тончайший электронный луч писал спиральный узор на полупрозрачном экране с особым покрытием, а на следующем периоде считывал его. Для успешной работы луч должен был каждый раз точненько попадать на то же место, что и в прошлый период, должен быть не шире и не уже, не быстрее и не тише. Усилители и входного и выходного радиосигнала должны были работать стабильно. Системы разверток луча должны были работать стабильно. Напряжение на всех электродах потенциалоскопа должны быть строго постоянны. И все это невзирая ни на какие изменения температуры, перепады напряжений от генераторов, вибрации и старение элементов. Вот тут то и пришлось вводить десятки подстроек и регулировок, доводивших до белого каления сначала регулировщиков аппаратуры, а затем и обслуживающий персонал. На заводе эти регулировщики, и даже их адреса, были известны руководителям, вплоть до директора завода. В воинских частях спецы, способные справляться с аппаратурой защиты от помех, были известны командирам всех уровней наперечет.
