Для лучшего представления картины следует иметь в виду, что выход ан-
тенны шириной 2 метра при длине волны в 3 см даст ширину пучка в 1 гра-
дус. Исходя из этого и применяя упомянутую в главе 16 обратно пропорцио-
нальную зависимость сечений отверстия и пучка, можно заключить, что ан-
тенна шириной 1 метр даст расхождение пучка в 2 градуса (при той же дли-
не волны). Пучок такой ширины вполне впишется в пространство зоны защи-
ты. Если мы пожелаем воспользоваться преимуществами более длинноволново-
го излучения, например, 12 см, двухметровая антенна даст пучок в 4 гра-
дуса, также вполне подходящий для зоны защиты. Он, правда, "съест" по-
больше ценного пространства на периметре.
Чтобы предотвратить возможность подползания злоумышленника под луч,
предпринимаются две меры - антенны сужаются в вертикальной плоскости,
отчего по вертикали луч расширяется до угла в 15-20 градусов и касается
земли в непосредственной близости от антенны, и, во-вторых, используется
принцип "стоячей волны".
Использование принципа "стоячей волны"
В главе 15 при описании истории разработки ультразвуковых датчиков мы
уже упоминали принцип "стоячей волны". Там же отмечалось, как перемеще-
ния воздуха существенно влияют на ультразвук. Но в МКВ диапазоне этих
воздействий нет, и именно здесь "стоячая волна" проявляет свои свойства
наилучшим образом.
Чтобы легче представить себе, что происходит, вспомните о трудностях
с замиранием сигнала у радиолюбителей. Замирание - суть изменение в силе
принимаемого сигнала под действием части сигнала, отраженного от ионос-
феры Земли. Все было бы прекрасно, если бы отраженная энергия совпадала
на вхождении приемника по фазе с сигналом, пришедшим по поверхности зем-
ли. Но ионосфера нестабильна и нестабильна поэтому фаза отраженного сиг-
нала. Отраженный сигнал, приходя ко входу приемника то в фазе, то в про-
тивофазе, складываясь с основным, увеличивает энергию последнего либо
уменьшает, что и приводит к эффекту замирания.
При создании систем сигнализации эффект "замирания" может быть ис-
пользован для обнаружения нарушителя. Нужно лишь перевернуть только что
представленную картинку вверх ногами и подставить на место ионосферы по-
верхность земли как отражатель, а на место объекта возмущений - наруши-
теля. Результат будет тот же - фазовый сдвиг частот. Полученное "затуха-
ние" заставит систему сработать. Таким образом, система прямого луча,
использующая идеи "стоячей волны" и чувствительная к сдвигам не только
по амплитуде, но и по фазе, способна обнаружить проползающего под
барьером злоумышленника.
Еще одним интересным моментом является способность микроволнового
барьера из "стоячих волн" заполнять небольшие выемки на поверхности. Для
этого надо лишь чуть выше закрепить антенну и расширить пучок.
Нежелательное затухание
Ультразвуковые системы "стоячей волны" имели массу недостатков. Впол-
не законный вопрос - а имеются ли указанные недостатки у чувствительных
к фазе микроволновых заграждений?
Действительно, изменения отражающей способности поверхности в МКВ ди-
апазоне могут спровоцировать ложные тревоги. Эти изменения могут быть
медленными из-за вырастающей травы и быстрыми при ливневом дожде. Если
фазовая "картинка" поверхности меняется сверх установленного допуска,
тревоги не избежать.
К счастью, допуск этот благодаря неровности земной поверхности доста-
точно велик, чтобы сдвиг по фазе его превысил. Он не идет ни в какое
сравнение с допуском сдвига по фазе, приводящим к срабатыванию ультраз-
вукового датчика, установленного в комнате с гладкими стенами.
И все же и микроволновое заграждение может "занервничать", и при ус-
тановке длинных цепочек датчиков с этим приходиться бороться. Допустив,
что один датчик ошибается раз в году, придется смириться с тем, что ог-
раждение из 52 датчиков будет ошибаться раз в неделю. Если это вам ка-
жется чрезмерным (а так оно и должно быть), то как вы будете решать эту
проблему? Ответ на этот вопрос вы можете сами найти в главе 15. Он выне-
сен также в раздел " Темы для обсуждения" в этой главе.
Соотношения длины волны, ширины пучка и различающей способности
Наиболее очевидная выгода замены инфракрасной системы микроволновым
барьером связана с изменением поперечного размера пучка. В главе 14 от-
мечалось, что полезное сечение И К пучка света между передатчиком и при-
емником - 50 миллиметров. Его может перекрыть и птица, и человек, и раз-
личить, кому принадлежат эти сигналы, прибор не в состоянии.
Полезное сечение пучка волн в микроволновом барьере - около 300 мм.
Птица прервать его полностью не в состоянии, а человек наоборот вряд ли
способен пройти, не прервав пучка совсем. Следовательно, с увеличением
длины волны увеличивается размер антенны и возможность фильтровать лож-
ные тревоги.
Дальнейшее увеличение длины волны еще больше повысит различающую спо-
собность системы. К тому же, более длинные волны проникают без помех че-
рез бумагу и высохшие на солнце неметаллические объекты, подобные
листьям. Инфракрасные заграждения реагируют на листопад.
Можно возразить, что электронная система инфракрасных приборов спо-
собна "выловить" ложные тревоги. На что я отвечу: микроволновые заграж-
дения тоже могут быть оснащены подобными системами обработки сигналов, и
соотношение преимуществ не переменится.
Предел увеличения длины волны достигается тогда, когда антенна стано-
вится слишком большой и неуклюжей для реальной ситуации. Поскольку диа-
пазон используемых частот ограничен также и государством, на практике
волны длиннее 12 см не применяются. Этого вполне хватит для создания на-
дежных приемников и передатчиков.
Использование более коротких волн
Там, где требования к занимаемому пространству очень суровы, у фази-
рованной системы еще больше преимуществ.
Чтобы сузить пучок, мы можем или сократить длину волны, или расширить
выход антенны. А что, если сделать и то, и другое? Результаты нас уди-
вят.
Более ста лет назад немецкий ученый фраунгофер открыл, что, производя
опыты по методике Янга с пучками света, можно при достаточной ширине ще-
ли антенны добиться нулевого расхождения пучка на определенном отрезке
за отверстием.
Фраунгофер установил, что длина нерасходящегося пучка света будет
равна частному от деления длины щели антенны на длину волны, умноженному
на две длины волны. Это в теории, а на практике можно принять, что не-
расходящийся отрезок равен просто длине отверстия, умноженной на это
частное.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95