Принципи фізичні основи та види радіолокації. Поширення радіохвиль

Радіолокація - це сукупність наукових методів та технічних засобів, що служать для визначення координат та характеристик об'єкта за допомогою радіохвиль. Досліджуваний об'єкт часто називають радіолокаційною метою (або просто метою).

Радіотехнічне обладнання та засоби, призначені для виконання завдань радіолокації, отримали назву радіолокаційних систем або пристроїв (РЛС або РЛУ). Основи радіолокації базуються на наступних фізичних явищах та властивостях:

Серед поширення радіохвилі, зустрічаючи об'єкти коїться з іншими електричними якостями, розсіюються ними. Хвиля, відбита від мети (або її власне випромінювання), дозволяє радіолокаційним системам виявити та ідентифікувати ціль.
На великих відстанях поширення радіохвиль приймається прямолінійним, з постійною швидкістю у відомому середовищі. Це припущення уможливлює до мети та її кутових координат (з певною помилкою).
З ефекту Доплера по частоті прийнятого відбитого сигналу обчислюють радіальну швидкість точки випромінювання щодо РЛУ.

Історична довідка

На здатність радіохвиль до відображення вказували великий фізик Г. Герц та російський електротехнік ще наприкінці XIX століття. Згідно з патентом від 1904 року, перший радар створив німецький інженер К. Хюльмайєр. Прилад, названий ним телемобілоскопом, використовувався на суднах, що боролися Рейн. У зв'язку з розвитком застосування радіолокації виглядало дуже перспективним як елемент Дослідження у цій галузі велися передовими фахівцями багатьох країн світу.

У 1932 році основний принцип радіолокації описав у своїх роботах науковий співробітник ЛЕФІ (Ленінградського електрофізичного інституту) Павло Кіндратович Ощепков. Їм же у співпраці з колегамиБ.К. Шембель та В.В. Цимбаліним влітку 1934 року був продемонстрований дослідний зразок установки радіолокації, що виявила мету на висоті 150 м при видаленні 600 м. Подальші роботи з удосконалення засобів радіолокації зводилися до збільшення дальності їх дії і підвищенню точності визначення мети.

Природа електромагнітного випромінювання мети дозволяє говорити про декілька видів радіолокації:

Пасивна радіолокаціядосліджує власне випромінювання (теплове, електромагнітне тощо), що генерує цілі (ракети, літаки, космічні об'єкти).
Активна з активною відповіддюздійснюється у разі, якщо об'єкт обладнаний власним передавачем та взаємодія з ним відбувається за алгоритмом "запит - відповідь".
Активна з пасивною відповіддюпередбачає дослідження вторинного (відбитого) радіосигналу. у цьому випадку складається з передавача та приймача.
Напівактивна радіолокація- це окремий випадок активної, у разі коли приймач відбитого випромінювання розташований поза РЛС (наприклад, є конструктивним елементом самонавідної ракети).

Кожному виду властиві свої переваги та недоліки.

Методи та обладнання

Всі засоби радіолокації за методом, що використовується, поділяють на РЛС безперервного і імпульсного випромінювання.

Перші містять у своєму складі передавач та приймач випромінювання, що діють одночасно і безперервно. За цим принципом було створено перші радіолокаційні пристрої. Прикладом такої системи можуть бути радіоальтиметр (авіаційний прилад, що визначає видалення літального апарату від поверхні землі) або відомий всім автолюбителям радар для визначення швидкісного режиму транспортного засобу.

При імпульсному методі електромагнітна енергія випромінюється короткими імпульсами протягом кількох мікросекунд. Після цього станція веде роботу тільки на прийом. Після уловлювання та реєстрації відбитих радіохвиль РЛС передає новий імпульс і цикли повторюються.

Режими роботи РЛС

Існує два основних режими функціонування радіолокаційних станцій та пристроїв. Перший – сканування простору. Він здійснюється за строго заданою системою. При послідовному огляді переміщення променя радара може мати круговий, спіральний, конічний, секторний характер. Наприклад, решітка антени може повільно повертатися по колу (по азимуту), одночасно скануючи кутом місця (нахиляючись вгору і вниз). При паралельному скануванні огляд здійснюється пучком променів радіолокацій. Кожному відповідає свій приймач, ведеться обробка одразу кількох інформаційних потоків.

Режим стеження має на увазі постійну спрямованість антени на обраний об'єкт. Для її повороту, згідно з траєкторією мети, що рухається, використовуються спеціальні автоматизовані слідкуючі системи.

Алгоритм визначення дальності та напрямки

Швидкість поширення електромагнітних хвиль у атмосфері становить 300 тис. км/с. Тому, знаючи час, витрачений сигналом, що транслюється, на подолання відстані від станції до мети і назад, легко обчислити віддаленість об'єкта. Для цього необхідно точно зафіксувати час відправлення імпульсу та момент прийняття відбитого сигналу.

Для отримання інформації про місцезнаходження мети використовується гостра радіолокація. Визначення азимуту та елевації (кута місця або піднесення) об'єкта проводиться антеною з вузьким променем. Сучасні РЛС використовують для цього фазовані антенні решітки (ФАР), здатні задавати вужчий промінь і відрізняються високою швидкістю обертання. Як правило, процес сканування простору відбувається мінімум двома променями.

Основні параметри систем

Від тактичних і технічних характеристик устаткування великою мірою залежить ефективність і якість розв'язуваних завдань.

До тактичних показників РЛС зараховують:

Зону огляду, обмежену мінімальною та максимальною дальністю виявлення мети, допустимим азимутальним кутом та кутом піднесення.
Роздільна здатність по дальності, азимуту, елевації та швидкості (можливість визначати параметри поруч розташованих цілей).
Точність вимірів, яка вимірюється наявністю грубих, систематичних чи випадкових помилок.
Перешкодозахищеність та надійність.
Ступінь автоматизації вилучення та обробки потоку інформаційних даних, що надходить.

Задані тактичні характеристики закладаються при проектуванні пристроїв за допомогою певних технічних параметрів, серед яких:

На бойовому посту

Радіолокація - це універсальний інструмент, що набув широкого поширення у військовій сфері, науці та народному господарстві. Області використання неухильно розширюються завдяки розвитку та вдосконаленню технічних засобів та технологій вимірювань.

Застосування радіолокації у військовій галузі дозволяє вирішити важливі завдання огляду та контролю простору, виявлення повітряних, наземних та водних мобільних цілей. Без радарів неможливо уявити обладнання, що служить для інформаційного забезпечення навігаційних систем та систем керування гарматним вогнем.

Військова радіолокація є базовою складовою стратегічної системи попередження про ракетний напад та комплексну протиракетну оборону.

Радіоастрономія

Послані з землі радіохвилі також відбиваються від об'єктів у ближньому і далекому космосі, як і від навколоземних цілей. Багато космічних об'єктів неможливо було повноцінно дослідити лише з використанням оптичних інструментів, і лише застосування методів радіолокації в астрономії дозволило отримати багату інформацію про їх природу і структуру. Вперше пасивна радіолокація для дослідження Місяця була застосована американськими та угорськими астрономами у 1946 році. Приблизно в той же час були випадково прийняті радіосигнали з космічного простору.

У сучасних радіотелескопів приймальна антена має форму великої увігнутої сферичної чаші (подібно до дзеркала оптичного рефлектора). Чим більший її діаметр, тим слабкіший сигнал антена зможе прийняти. Часто радіотелескопи працюють комплексно, об'єднуючи як пристрої, розташовані неподалік друг від друга, а й які перебувають різних континентах. Серед найважливіших завдань сучасної радіоастрономії – вивчення пульсарів та галактик з активними ядрами, дослідження міжзоряного середовища.

Цивільне застосування

У сільському та лісовому господарстві радіолокаційні пристрої незамінні при отриманні інформації про розподіл та щільність рослинних масивів, вивчення структури, параметрів та видів ґрунтів, своєчасне виявлення вогнищ загорянь. У географії та геології радіолокація використовується для виконання топографічних та геоморфологічних робіт, визначення структури та складу порід, пошуку родовищ корисних копалин. У гідрології та океанографії радіолокаційними методами здійснюється контроль стану головних водних артерій країни, снігового та крижаного покриву, картографування берегової лінії.

Радіолокація – це незамінний помічник метеорологів. РЛС легко з'ясує стан атмосфери на віддаленні десятків кілометрів, а щодо аналізу отриманих даних складається прогноз зміни погодних умов у тій чи іншій місцевості.

Перспективи розвитку

Для сучасної станції радіолокації головним оцінним критерієм виступає співвідношення ефективності і якості. Під ефективністю розуміються узагальнені тактико-технічні характеристики устаткування. Створення досконалої РЛС - складна інженерна та науково-технічна задача, здійснення якої можливе лише з використанням новітніх досягнень електромеханіки та електроніки, інформатики та обчислювальної техніки, енергетики.

За прогнозами фахівців, у найближчому майбутньому головними функціональними вузлами станцій найрізноманітнішого рівня складності та призначення будуть твердотілі активні ФАР (фазовані антенні решітки), що перетворюють аналогові сигнали на цифрові. Розвиток обчислювального комплексу дозволить повністю автоматизувати управління та основні функції РЛЗ, надавши кінцевому споживачеві всебічний аналіз отриманої інформації.

Введення у радіолокацію.

Вступ

Вирішення величезної кількості завдань із заданою ефективністю неможливе без використання радіолокаційної техніки, фізичні принципи дії якої засновані на розсіянні радіохвиль об'єктами, метеоутвореннями та іншими неоднорідностями (далі об'єктами), що відрізняються своїми електричними характеристиками (електричною проникністю ε, діелектричною проникністю μ) та електропровідністю μ.

Інтенсивністьта інші неенергетичні характеристики розсіювання або відбиття радіохвиль (інтенсивність вторинного поля) залежать:

Від ступеня відмінності характеристик опромінених об'єктів та середовища поширення радіохвиль (РРВ),

Від форми об'єктів,

Співвідношення їх розмірів lта довжини хвилі λ

Від поляризації радіохвиль.

Саме ці характеристики цікаві з прикладної точки зору.

Тому розгляд основних понять, що використовуються в радіолокації, є дуже актуальним.

Для досягнення поставленої мети розглянемо такі питання:

1. Фізичні засади радіолокації.

2. Системи координат, які у радіолокації.

3. Основні методи радіолокації.

Даний навчальний матеріал можна знайти у таких джерелах:

1. Бакулєв П.А. Радіолокаційні системи: Підручник для вузів. - М.:

Радіотехніка, 2004.

2. Білоцерківський Г.Б. Основи радіолокації та радіолокаційні

пристрої. - М.: Радянське радіо, 1975.

1. Фізичні засади радіолокації.

Радіолокація - Це область радіоелектроніки, що займається виявленням об'єктів (цілей), визначенням їх просторових координат, параметрів руху та фізичних розмірів за допомогою радіотехнічних засобів та методів.

Перелічені завдання вирішуються в процесі радіолокаційного спостереження, а пристрої, призначені для цього, називаються радіолокаційними станціями(РЛС) чи радіолокаторами.

До радіолокаційним цілям (або просто цілям) відносяться: пілотовані та безпілотні літальні апарати (ЛА), природні та штучні космічні тіла, атмосферні утворення, морські та річкові кораблі, різні наземні та підземні, надводні та підводні об'єкти тощо.

Інформація про цілі міститься в радіолокаційних сигналах.

У разі радіолокаційного зондування ЛА, перш за все, необхідно отримати інформацію про їх просторові координати (дальність до мети та її кутові координати).

Радіотехнічні виміри дальності називаються радіодальнометрією, а кутових координат - радіопеленгацією.

Вимірюванню координат і швидкості цілей передує їх виявлення, дозвіл та впізнання.

Під дозволомцілей розуміють визначення кількості цілей групи, їх протяжності, класу тощо.

ВпізнанняЦілі означає встановлення її суттєвих ознак, зокрема, державної власності.

Визначення типу(Класу) мети проводиться в процесі її розпізнавання, що передбачає складну обробку радіолокаційних сигналів.

Сукупність відомостей, які отримують радіолокаційні засоби, називається радіолокаційною інформацією . Остання передається на командні пункти, ПК та виконавчі пристрої.

З усіх перерахованих функцій радіолокації основний є радіолокаційне спостереження(Виявлення цілей, вимірювання координат і параметрів руху), а розрізнення об'єктів, впізнавання їх та передача отриманої радіолокаційної інформації за призначенням відносяться до додаткових функцій PJIC.

Отримання радіолокаційної інформації ґрунтується на фізичних властивостях електромагнітних хвиль (ЕМВ), що використовуються як носії радіолокаційного сигналу. Як відомо, ЕМВ поширюються в однорідному середовищі прямолінійно з постійною швидкістю

де - абсолютні діелектрична і магнітна проникності середовища РРВ.

Для вільного простору Ф/м; Г/м та відповідному/с.

Постійність вектора швидкості поширення ЕМВ у однорідному середовищі, тобто. його модуля та напрямки, служить фізичною основоюрадіолокаційних вимірів.

Дійсно, завдяки цьому дальність і час поширення радіохвилі (РВ) пов'язані прямою пропорційністю, і якщо виміряно час проходження хвилі між метою та РЛС, то стає відомим і відстань між ними:

Мета вносить неоднорідність у вільніший простір, оскільки її параметри і відрізняються відповідно від того, чим порушується сталість вектора швидкості РРВ.

В результаті об'єкт перетворює радіовипромінювання: частина енергії перевідбивається, частина – поглинається об'єктом, переходячи в тепло, а інша частина за радіопрозорості об'єкта – переломлюється, змінюючи напрям РРВ. З погляду радіолокації цікавий перший випадок, коли ціль стає джерелом вторинного випромінювання.

за часу запізненнявідбитого сигналу щодо випромінюваного

визначаємо похилу дальністьцілі

Можливе і таке рішення: на цілі, якщо вона «своя», а не противника, встановлюється приймач, званий відповідачем, або ретранслятором, який приймає зондуючий сигнал від РЛС і посилює його для запуску передавача. У відповідь сигнал приймається на РЛС, і дальність мети визначається за формулою

, (1.5)

де - запізнення сигналу у відповідь щодо зондуючого;-заздалегідь відомий час затримки сигналу в ланцюгах відповідача.

Величина повинна вимірюватися безінерційним електронним годинником, оскільки час запізнення радіолокаційних сигналів дуже мало (від мікро-до мілісекунд).

Наприклад, ЕМВ, відбиті від мети, розташованої на дальності D=150м від радіолокатора, що запізнюються на 1 мкс, і кожному кілометру дальності до мети відповідає затримка ЕМВ на час 1000/150 = 6,7 мкс.

Припустимо, радіолокаційна антена має вигляд прямолінійної решітки з рвібраторів, віддалених один від одного на відстані d(Рис. 1.1, а). Значна віддаленість мети від РЛС дозволяє вважати, що промені, що йдуть відцілі до вібраторів, спрямовані паралельно під кутом φ до антеної решітки, а амплітуди електричних рушійних сил (ЕРС), що наводяться в окремих вібраторах, рівні між собою: .

У умовах ЕРС сусідніх вібраторів відрізняються лише зрушенням по фазі ψ, викликаним різницею ходу хвиль . Так як на кожну одиницю довжини дана хвиля, що біжить, відстає по фазі на кут, то

. (1.6)

Складання векторів ЕРС вібраторів при різних кутах ψ = ψ" (рис. 1.1 б) і ψ = ψ" (рис. 1.1, в) дає різну результуючу ЕРС . Як видно з малюнка 1.1 і формули (1.6), зі зміною змінюється фаза ψ, а отже, і амплітуда результуючої ЕРС в приймальній антені. Звідси випливає можливість пеленгації мети за амплітудними та фазовими характеристиками спрямованості антени.

Мал. 1.1. Прийом ЕМВ лінійною вібраторною антеною гратами (а) та векторні діаграми ЕРС решітки при різних напрямках опромінення (б, в)

Як мовилося раніше, першопричиною освіти таких показників стало відмінність у запізнюванні хвиль, прийнятих окремими елементами антеної решітки. Тому не тільки радіодальнометрія, а й радіопеленгація заснована на сталості швидкості та напрямки РРВ.

Радіальну та кутову швидкості мети можна знайти обчисленням швидкості збільшення дальності та кутів у часі. Зазвичай воліють більш просту і точну операцію - безпосередній вимір так званого доплерівського зсуву несучої частоти сигналу, викликаного рухом мети.

Доплерівський зсув частоти пов'язаний з радіальною швидкістю руху

об'єкта співвідношенням

, (1.7)

де - Довжина хвилі випромінюваного сигналу; - Радіальна швидкість відносного руху мети.

Якщо ціль наближається до РЛС або віддаляється від неї, то відбитий сигнал з'являється в РЛС відповідно раніше чи пізніше, ніж за нерухомої мети. За рахунок цього фаза хвилі, що приймається, має інші значення, що рівнозначно збільшенню частоти радіосигналу. Вимірявши отримане (доплерівське) збільшення частоти, можна (знову ж таки завдяки сталості швидкості РРВ) визначити радіальну швидкість мети.

Подібно до того, як різниця часу запізнення сигналу в елементах антени визначається кутовими координатами мети, різницю допплерівських зрушень частот у тих (звичайно крайніх) елементах антеної решітки визначається швидкістю зміни кутового положення мети.

Іншими фізичними властивостями ЕМВ є:

Прямолінійність поширення в однорідному середовищі, що важливо припливному вимірі кутових координат та параметрів руху;

Здатність формуватися у вузький пучок, підвищуючи тим самим точність, що дозволяє здатність і стійкість до перешкод РЛС;

Здатність відбиватися від об'єктів;

Здатність змінювати свою частоту за наявності відносного руху мети та РЛЗ.

Таким чином, у відбитих від цілей радіолокаційних сигналах закладена вся інформація про них, так як при відображенні змінюються всі параметри сигналу (амплітуда, частота, початкова фаза, тривалість, спектр, поляризація тощо).

Якби Максвелл не передбачив існування радіохвиль, а Герц не відкрив їх на практиці, наша дійсність була б зовсім іншою. Ми не могли б швидко обмінюватися інформацією за допомогою радіо та мобільних телефонів, досліджувати далекі планети та зірки за допомогою радіотелескопів, спостерігати за літаками, кораблями та іншими об'єктами за допомогою радіолокаторів.

Яким чином радіохвилі допомагають нам у цьому?

Джерела радіохвиль

Джерелами радіохвиль у природі є блискавки - гігантські електричні іскрові розряди в атмосфері, сила струму в яких може досягати 300 тисяч ампер, а напруга - мільярда вольт. Блискавки ми спостерігаємо під час грози. До речі, вони виникають не лише на Землі. Спалахи блискавок були виявлені на Венері, Сатурні, Юпітері, Урані та інших планетах.

Практично всі космічні тіла (зірки, планети, астероїди, комети та ін) також є природними джерелами радіохвиль.

У радіомовленні, радіолокації, супутниках зв'язку, стаціонарного та мобільного зв'язку, різних системах навігації застосовуються радіохвилі, отримані штучним шляхом. Джерелом таких хвиль служать високочастотні генератори електромагнітних коливань, енергія яких передається в простір за допомогою антен, що передають.

Властивості радіохвиль

Радіохвилі – це електромагнітні хвилі, частота яких знаходиться в інтервалі від 3 кГц до 300 ГГц, а довжина – від 100 км до 1 мм відповідно. Поширюючись серед, вони підпорядковуються певним законам. При переході з одного середовища до іншого спостерігається їх відображення та заломлення. Притаманні їм явища дифракції та інтерференції.

Дифракція, або обгинання, відбувається, якщо на шляху радіохвиль зустрічаються перешкоди, розміри яких менші за довжину радіохвилі. Якщо ж їх розміри виявляються більшими, то радіохвилі відбиваються від них. Перешкоди можуть мати штучне (споруди) чи природне (дерева, хмари) походження.

Відбиваються радіохвилі та від земної поверхні. Причому поверхня океану відбиває їх приблизно на 50% сильніше, ніж сийша.

Якщо перешкода є провідником електричного струму, якусь частину своєї енергії радіохвилі віддають йому, а провіднику створюється електричний струм. Частина енергії витрачається на збудження електрострумів на Землі. Крім того, радіохвилі розходяться від антени колами в різні боки, подібно до хвиль від кинутого у воду камінця. З цієї причини радіохвилі згодом втрачають енергію та згасають. І чим далі від джерела знаходиться приймач радіохвиль, тим слабший сигнал, що дійшов до нього.

Інтерференція, чи накладення, викликає взаємне посилення чи ослаблення радіохвиль.

Радіохвилі поширюються у просторі зі швидкістю, що дорівнює швидкості світла (до речі, світло – це теж електромагнітна хвиля).

Як і будь-які електромагнітні хвилі, радіохвилі характеризуються довжиною та частотою хвилі. З довжиною хвилі частота пов'язана співвідношенням:

f = c/ λ ,

де f - Частота хвилі;

λ - довжина хвилі;

c - швидкість світла.

Як бачимо, що більше довжина хвилі, то менше її частота.

Радіохвилі розбиваються на наступні діапазони: наддовгі, довгі, середні, короткі, ультракороткі, міліметрові та дециміліметрові хвилі.

Поширення радіохвиль

Радіохвилі різної довжини поширюються у просторі не однаково.

Наддовгі хвилі(Довжина хвилі від 10 км і більше) легко огинають великі перешкоди поблизу поверхні Землі і дуже слабко поглинаються нею, тому енергії вони втрачають менше інших радіохвиль. Отже, загасають вони також набагато повільніше. Тому у просторі такі хвилі поширюються на відстані до кількох тисяч кілометрів. Глибина їхнього проникнення в середу дуже велика, і їх використовують для зв'язку з підводними човнами, що знаходяться на великій глибині, а також для різних досліджень у геології, археології та інженерній справі. Здатність наддовгих хвиль легко огинати Землю дозволяє досліджувати з допомогою земну атмосферу.

Довгі, або кілометрові, хвилі(Від 1 км до 10 км, частота 300 кГц - 30 кГц) також піддаються дифракції, тому здатні поширюватися на відстані до 2000 км.

Середні, або гектометрові, хвилі(від 100 м до 1 км, частота 3000 кГц - 300 кГц) гірше огинають перешкоди на поверхні Землі, сильніше поглинаються, тому набагато швидше загасають. Вони поширюються на відстані до 1000 км.

Короткі хвиліповодяться інакше. Якщо ми налаштуємо автомобільний радіоприймач у місті на коротку радіохвилю і почнемо рухатися, то при віддаленні від міста прийом радіосигналу буде все гірше, а на відстані приблизно 250 км він припиниться зовсім. Однак через деякий час радіотрансляція відновиться. Чому так відбувається?

Вся справа в тому, що радіохвилі короткого діапазону (від 10 м до 100 м, частота 30 МГц – 3 МГц) біля Землі згасають дуже швидко. Однак хвилі, що йдуть під великим кутом до горизонту, відбиваються від верхнього шару атмосфери – іоносфери, і повертаються назад, залишаючи позаду сотні кілометрів «мертвої зони». Далі ці хвилі відбиваються вже від земної поверхні і знову прямують до іоносфери. Багаторазово відбиваючись, вони здатні кілька разів обігнути земну кулю. Чим коротша хвиля, тим більший кут відбиття від іоносфери. Але вночі іоносфера втрачає відбивну здатність, тому у темний час доби зв'язок на коротких хвилях гірший.

А ультракороткі хвилі(метрові, дециметрові, сантиметрові з довжиною хвилі коротше 10 м), що не можуть відбиватися від іоносфери. Поширюючись прямолінійно, вони пронизують її і йдуть вище. Це їхня властивість використовують для визначення координат повітряних об'єктів: літаків, зграй птахів, рівня та щільності хмар та ін. Але й огинати земну поверхню ультракороткі хвилі теж не можуть. Через те, що вони поширюються в межах прямої видимості, їх застосовують для радіозв'язку на відстані 150 – 300 км.

За своїми властивостями ультракороткі хвилі близькі до світлових хвиль. Але світлові хвилі можна зібрати в пучок і направити їх у потрібне місце. Так влаштовані прожектор та ліхтарик. Так само роблять і з ультракороткими хвилями. Їх збирають спеціальними дзеркалами-антенами і вузький пучок посилають у потрібному напрямку, що особливо важливо, наприклад, радіолокації або супутникового зв'язку.

Міліметрові хвилі(від 1 см до 1 мм), найкоротші хвилі радіодіапазону, схожі з ультракороткими хвилями. Вони також поширюються прямолінійно. Але серйозною перешкодою їм є атмосферні опади, туман, хмари. Крім радіоастрономії, високошвидкісного радіорелейного зв'язку вони знайшли застосування у НВЧ техніці, що використовується в медицині та побуті.

Субміліметрові, або дециміліметрові хвилі (від 1 мм до 0,1 мм) за міжнародною класифікацією також відносяться до радіохвиль. У природних умовах вони майже не існують. В енергії спектра Сонця займають мізерну частку. Поверхні Землі не досягають, оскільки поглинаються парами води та молекулами кисню, що у атмосфері. Створені штучними джерелами, що застосовуються в космічному зв'язку, для дослідження атмосфер Землі та інших планет. Високий рівень безпеки цих хвиль для організму людини дозволяє застосовувати їх у медицині для сканування органів.

Субміліметрові хвилі називають хвилями майбутнього. Цілком можливо, що вони дадуть вченим можливість вивчати будову молекул речовин зовсім новим способом, а в майбутньому, можливо, навіть дозволять керувати молекулярними процесами.

Як бачимо, кожен діапазон радіохвиль застосовується там, де його поширення використовуються з максимальною користю.

Радіолокація (від «радіо» і латинського слова locatio – розташування) – область науки і техніки, що займається спостереженням різних об'єктів у повітрі, на воді, на землі, визначенням їхнього розташування та відстані до них за допомогою радіо. Всім добре знайома луна. Ми чуємо звук, коли говоримо, і чуємо вдруге, коли він повертається після відбиття від стіни будівлі чи скелі. У радіолокації відбувається те саме, але з тією лише різницею, що замість звукових хвиль діють радіохвилі. Радіолокатор посилає імпульс радіохвиль у бік об'єкта та приймає його після відображення. Знаючи швидкість поширення радіохвиль і час проходження імпульсу до відбиває об'єкта і назад, неважко визначити відстань між ними.

Будь-який радіолокатор складається з радіопередавача, радіоприймача, що працює на тій же хвилі, спрямованої антени та індикаторного пристрою (див. Індикатор).

Передавач радіолокатора посилає на антену сигнали короткими чергами - імпульсами. Антена радіолокатора, що зазвичай має форму увігнутого прожекторного дзеркала, фокусує радіохвилі у вузький промінь і направляє його на об'єкт (рис. 1). Вона може обертатися та змінювати кут нахилу, посилаючи радіохвилі у різних напрямках. Одна і та ж антена поперемінно автоматично з частотою імпульсів підключається до радіопередавача, то до радіоприймача (рис. 2). У проміжках між випромінюваннями імпульсів радіопередавача працює радіоприймач. Він приймає відбиті радіохвилі, а увімкнений на його виході індикаторний пристрій показує відстань до об'єкта.

Роль індикаторного пристрою виконує електронно-променева трубка (див. Кінескоп). Електронний промінь переміщається по екрану трубки з точно заданою швидкістю, створюючи лінію, що рухається. У момент посилки радіопередавачем імпульсу радіохвиль лінія, що світиться, на екрані трубки робить сплеск. Аналогічний сплеск на лінії трубки, що світиться, з'являється і після повернення «радіоеха». Оскільки швидкість поширення радіохвиль відома - вона дорівнює швидкості світла (300 000 км/с), то інтервал між сплесками електронного променя на екрані трубки можна визначити відстань до об'єкта. Радіохвилі відбиваються землею, водою, деревами, металевими та іншими предметами. Найкраще відображення відбувається тоді, коли довжина випромінюваних радіохвиль менше відбиває їх предмета. Тому радіолокатори працюють у діапазоні ультракоротких хвиль (див. Радіо).

Радіолокатори, встановлені на судах, дозволяють отримати картину берегової лінії, «промацати» водні простори, вони попереджають про наближення інших суден і крижаних гір, що плавають, - айсбергів. За сигналами на екранах радіолокаторів диспетчери аеропортів (див. Диспетчерське управління) контролюють рух літаків повітряними трасами, а пілоти точно визначають висоту польоту і спостерігають обриси місцевості, над якою вони летять (див. Навігаційні прилади). Використовуючи радіолокаційні засоби, синоптики стежать за утворенням та пересуванням хмар, розвитком та проходженням ураганів та тайфунів (див. Метеорологічна техніка).