Владимир Поляков RA3AAE

Небольшое  введение.  Считают,  что  ионосферные  исследования –  поле деятельности  учёных,  в  руках  которых  сложная  современная  техника:  спутники, ионозонды, радары, заумный математический аппарат и пр. Так-то оно так, да “не боги  горшки  обжигают”.  Есть  же,  например,  любительская  астрономия  и  прочие серьезные науки, а уж про любительскую радиосвязь вам не надо рассказывать – часто  она  не  хуже  профессиональной.  Ведь  именно  радиолюбители  открыли  и освоили дальнюю КВ связь, из них выходили лучшие профессионалы-связисты.

Цель  этой  статьи  показать,  что  ионосферные  наблюдения можно  проводить  и  в  домашних, и в полевых условиях, даже ничего не излучая, а только слушая эфир. Актуальность  вопроса  возросла  в  настоящее  время  в  связи  с  активными воздействиями на ионосферу, и не только сверхмощными нагревными стендами, работающими  по  программе HAARP,  но  и  участившимися  запусками  тяжелых ракет,  бесконтрольным  распылением  химических  веществ,  проводящих  иголок  и тому подобных экспериментов, возросшим авиационным трафиком. 

Эффект  Доплера  состоит  в  изменении  частоты  сигнала,  принимаемого  от движущегося  объекта.  Всем  знакомо  повышение  тона  гудка  приближающегося поезда,  и  понижение –  удаляющегося.  Частота  ударов  волн  о  днище  моторной лодки  повышается,  если  идти  навстречу  волне. Эффект  проявляется  с  волнами любой  природы,  в  том  числе  и  электромагнитными.  Первый  радиолокатор, созданный  под  руководством  П.  К.  Ощепкова  ещё  в 1934  году,  работал  на эффекте Доплера. Передатчик метровых волн был установлен на крыше здания, где  размещалась  лаборатория,  на  нынешней  ул. Радио  в Москве. Он  излучал  в восточном  направлении.  Приёмник  был  вынесен  примерно  на 10  км  вперед,  в Новогиреево,  тогда  ближнее  Подмосковье (любопытно  заметить,  что  в  первом месте я сейчас работаю, а во втором – живу). С аэродрома в Монино поднимали самолёт,  летавший  к  Москве  и  обратно.  На  вход  приёмника  поступали  два сигнала:  отражённый  от  самолета  и  прямой  от  передатчика.  Поскольку  частота отражённого  сигнала  была  сдвинута  из-за  движения  самолёта,  в  приёмнике возникали  биения  низкого  тона,  слышимые  в  телефонах.  Испытания  прошли успешно,  на  них  присутствовали  маршалы  Ворошилов  и  Тухачевский.  Но  до широкого  использования  этого  радара  в  войсках  дело  тогда  не  дошло – Тухачевского расстреляли, а Ворошилов предпочитал конницу….

Формула  для  доплеровского  сдвига  частоты  F  при  отражении  от  движущегося объекта проста:

F = 2Vfo/c, где V – радиальная скорость объекта, fo – частота передатчика.

Её удобно преобразовать для быстрых расчетов. Поскольку c/fo = λ λλ λ, то F = 2V/λ λλ λ.

Итак,  доплеровский  сдвиг  частоты  равен  числу  полуволн,  проходимых  объектом за секунду в радиальном направлении (к передатчику или от него). Когда объект находится на  траверсе приемопередатчика, и расстояние до него не изменяется (радиальная скорость нулевая), доплеровского сдвига частоты нет, т. е. F = 0.

Сейчас  доплеровские  РЛС  широко  использует  дорожная  полиция  для  контроля скорости автомобилей. Луч ручного радара (спид-гана) направляют вдоль шоссе, следя  за  приближающимися  или  удаляющимися  автомобилями.  Несложно сосчитать, что при длине волны 3 см и скорости автомобиля 30 м/с (108  км/час) доплеровский  сдвиг  составит 2  кГц.  Схема  радара  крайне  проста:  он  содержит  генератор на диоде Ганна, смеситель, УНЧ, частотомер и, конечно, направленную антенну.  На  смеситель  поступает  часть  сигнала  передатчика  и  отраженный  от автомобиля. Прямое преобразование, однако!

Полностью статью читайте здесь.