Техника - молодёжи 1959-10, страница 39

чайно малую долю секунды. А продолжительность импульса должна быть еще короче.

Для обнаружения ископаемых, расположенных на небольшой глубине, потребуются импульсы длительностью в доли микросекунды. Обеспечить столь кратковременные импульсы можно только при работе на очень коротких волнах- Но укорачивание волны приводит к увеличению поглощения ее энергии в земной коре. Таким образом, даже вызвав радиоотражение от подземного объекта, мы получим на входе приемного устройства столь слабый сигнал, что его нельзя будет заметить на выходе среди всевозможных помех. Несмотря на эти трудности, советский ученый Л. А. Халфин совсем недавно выдвинул смелую идею о возможности применения радиолокации в геофизический разведке.

ГЛАВНЫЙ ВРАГ РАДИО

С какими же научно-технически-ми препятствиями встретятся создатели будущего «радиоразведчика» земных недр и как их можно преодолеть? В первую очередь им придется столкнуться с помехами радиоприему — этим главным врагом радио.

Существует множество природных источников электромагнитных колебаний. Любая электрическая искра— уже очаг возникновения радиоволн. Непрерывно создаются радиопомехи атмосферными электрическими разрядами. Мешают приему всевозможные промышленные установки и приборы, порождающие электромагнитные колебания. Кроме того, Земля облучается радиоволнами космического происхождения. Все эти мешающие радиоизлучения по своей физической природе сходны с радиосигналами— вот почему так трудно преградить им путь в радиоприемник.

К счастью, в диапазоне ультракоротких волн, в котором и работают радиолокационные станции, внешние помехи действуют очень слабо. Это, по существу, самая тихая область «эфира». Но в этом радио диапазоне нас подстерегает новый источник помех. Этим источником является... сам радиоприемник. Появление помех в радиоприемнике обязано так называемым электрическим флукту-ациям в различных частях его схемы: контурах, сопротивлениях, радиолампах. Флуктуации приводят к тому, что на концах сопротивлений и в контурах приемника благодаря беспорядочному движению свободных электронов непрерывно возникают меняющиеся электрические напряжения даже тогда, когда на входе его нет никаких сигналов. В дополнение к этому мешающие напряжения порождаются и радиолампами.

Особенно вредны такие помехи, возникающие на входе приемника — во входном контуре и первой лампе. Хотя общее напряжение их незначительно по величине и составляет лишь ничтожно малую долю вольта, они усиливаются в приемнике в миллионы раз. И если приемник работает в составе радиолокационной станции, то это отразится на изображении. Горизонтальная линия развертки на

экране будет покрыта примыкающими друг к другу подвижными световыми выступами. Эту картину помех радисты называют «травой», так как узкие язычки выступов напоминают тонкие стебельки, которые все время беспорядочно колеблются, как под влиянием ветра.

Такая «трава» не помешает заметить сигнал, обладающий достаточной интенсивностью. Его световая отметка будет возвышаться над ней, и мы сможем отметить расстояние до обнаруженного объекта. Но слабый сигнал не даст высокого выступа, и мы его не увидим среди общей картины, создаваемой помехами. Поэтому полезный сигнал не должен быть по своей мощности ниже определенного уровня, иначе помехи его заглушат.

В радиолокации собственные шумы приемника и ограничивают дальность обнаружения, ведь чем отдаленнее объект, тем слабее его радиоэхо. Поэтому для усиления радиоэха от далеких и небольших объектов приходится увеличивать мощность излучения. Однако это покупается слишком дорогой ценой: непомерно возрастает стоимость и сложность передатчика радиолокационной установки, резко увеличивается расход электроэнергии.

Как благодаря электрическому накопителю слабый, но регулярно поступающий полезный сигнал выделяется среди с ильных, но беспорядочно возникающих по-мех.

бое место помех по сравнению с полезными сигналами. Электрическое напряжение помех очень непостоянно: оно может то возрасти, то вдруг уменьшиться. Случайность, нерегулярность — вот что нужно отметить в таких изменениях. Совершенно по-другому ведет себя радиоэхо Радиолокационная станция, посылая радиоимпульсы, работает в строго заданном ритме. И если облучаемый объект и радиолокатор неподвижны, отраженные сигналы будут в том же

^итме приходить обратно. Пусть они удут очень слабыми, но каждый из них несет такую же энергию/ что и его предшественник. Здесь налицо строгий порядок и регулярность,. А в этом кроется большая сила..

Каждый отраженный импульс не в состоянии состязаться с помехой, возникающей в тот же момент времени. Но если попробовать накопить эти возвращающиеся сигналы? Собрать их ничтожно малые порции энергии в какой-то общий резервуар? Тогда мы увидели бы нечто новое. Крохотная энергия каждого сигнала складывалась оы с действием остальных, и с течением времени перед нами мог предстать результат их совместного действия. Последовательно приходящие эхо-сигналы радиолокато-

Использование радиолокации в геофизической разведке наталкивается на дополнительные трудности. Здесь ослабление сигнала происходит не только из-за рассеяния энергии, но и за счет значительного поглощения радиоволн в земной коре. Поэтому даже мощный радиолокатор не обеспечит такого отражения от рудных залежей, при котором приходящий сигнал будет превышать помехи. Воспринятое радиоэхо потонет в шумах. Задача состоит в том, чтобы уловить сигнал и вдохнуть в него силу уже в самом приемном устройстве.

ПОДАВИТЬ ИЛИ «ОБМАНУТЬ» ПОМЕХИ?

Шумы, возникающие в приемнике из-за флуктуаций, неизбежны. Их удается ослабить, но совсем устранить невозможно, так как мы не в состоянии остановить тепловое движение молекул. Однако, изучив природу внутренних шумов и характер их изменения, специалисты могут теперь так изменять процесс радиоприема, чтобы он был более благоприятен для полезных сигналов, чем для помех.

В том, что флуктуации носят беспорядочный характер, кроется сла

ра в совокупности могут выполнить то, что не под силу одиночному сигналу: (пробиться сквозь помехи и незамечаемое сделать заметным.

На первый взгляд кажется, что накопление ничего не может дать. Ведь не отделишь слабое электрическое напряжение полезного сигнала от более сильного напряжения помехи. Улавливая энергию отдельных сигналов и увеличивая ее путем накопления, мы вместе с тем вынуждены будем получать на выходе приемника и энергию его помех. Здесь» радисты должны проявить не меньше изобретательности, чем старатели, отделяющие крупицы золота от массы ненужной породы.

Представьте себе, что мы ведем автоматическую запись собственных шумов приемного устройства, к которому подключен накопитель электрической энергии. Если бы электрическое напряжение флуктуаций было неизменным по -величине, мы получили бы прямую линию. На самом же деле, как отмечалось, оно беспорядочно меняется. Поэтому в начальный момент в самых различных местах линии напряжения появится большое количество впадин и выступов. Одни из них еле заметны, другие больше. В следующий момент распре

35