Гений оборонки и убожество схем: анатомия советских антирадаров ( 3 фото )
В девяностые годы прилавки страны заполонили десятки моделей отечественных радар-детекторов. Стоили они значительно дешевле зарубежных, но в чем еще заключалась разница, помимо цены и места производства? Изучим устройство этих аппаратов.
Суровый советский радар-детектор
В 1990 году издание «Авторевю» впервые на территории СССР опубликовало схему радар-детектора для сборки своими руками. Публикация не содержала подробного описания настройки и сопровождалась неточными чертежами рупорной антенны. Для новичков в радиоделе собрать по ней что-либо было практически невозможно, а опытным специалистам она не давала ничего нового. Однако примечательно, что эта схема была именно того типа, по которому СВЧ-детекторы изготавливали и частные мастера, а спустя год-другой — кооперативы и конверсионные оборонные гиганты.
Устройство носило название «СВЧ-детектор с модулируемой задней стенкой». Работал такой аппарат заметно хуже серийных импортных аналогов, но зато был сравнительно прост и доступен — как говорится, на безрыбье и рак рыба.
Принцип работы импортных устройств
Зарубежные радар-детекторы уже в начале девяностых создавались по схеме супергетеродина. Эта концепция построения радиоприемника остается самой распространенной и сегодня. Ее суть заключается в переносе обработки сигнала с высокой частоты на значительно более низкую и фиксированную, где усиление и фильтрацию выполнять проще и дешевле.
Сигнал с антенны поступает в каскад, именуемый смесителем. Туда же подается сигнал с гетеродина — внутреннего генератора, частота которого близка к принимаемой. Смеситель, как следует из названия, смешивает две частоты и выделяет их разницу. Эта разница и есть промежуточная частота, которая принципиально ниже входной, что существенно упрощает дальнейшую работу с ней.
Допустим, нужен приемник на частоту 10,525 ГГц — это тот самый X-диапазон, в котором работали все радары ГАИ в 80-90-х. Десять с половиной гигагерц — очень высокая частота, требующая точной и дорогой схемотехники. Поэтому количество каскадов, работающих на таких частотах, стараются минимизировать, как можно раньше переводя сигнал на промежуточную частоту.
Распространенная промежуточная частота в приемниках различного типа — 10,7 МГц, то есть почти в тысячу раз ниже принимаемой. Для этого нужен гетеродин на 10,5143 ГГц. Смеситель вычитает из частоты принятого сигнала 10,525 ГГц частоту гетеродина 10,5143 ГГц, получая в итоге искомые 10,7 МГц.
С такой частотой работать значительно проще — подойдет недорогая элементная база. Сигнал на 10,7 МГц легко усиливается, фильтруется, детектируется и выводится на индикатор — светодиод, динамик, дисплей или шкалу.
Особый советский путь
В нашей стране в 1980-1990-е радар-детекторы по супергетеродинному принципу не выпускали. Даже изготовить гетеродин на частоту, близкую к радарному X-диапазону, в кустарных условиях было крайне сложно. СВЧ-гетеродин — это, по сути, микромощный генератор радиочастоты около 10,525 ГГц, требующий дорогих и дефицитных СВЧ-транзисторов или диодов Ганна.
В относительно доступной советской элементной базе таких компонентов было мало, и использовать их для радар-детекторов не могли даже крупные электронные предприятия. Поэтому был найден иной, более простой и дешевый путь, главное — вообще без гетеродина. Платой за это стало снижение чувствительности, но не критичное. Импортные детекторы обнаруживали гаишный «Барьер» за полтора километра, а отечественные — за 600-800 метров, что тоже было приемлемо.
Упрощенный приемник без гетеродина на СВЧ-диапазоне функционировал следующим образом. Рупорная антенна переходит в туннель — волновод, внутри которого установлен детектирующий излучение радара СВЧ-диод. Туннель представляет собой глухую металлическую коробочку. Если отмерить от ее задней стенки 1,5 сантиметра (половину длины волны X-диапазона), это будет точка минимума напряжения сигнала. А если отмерить 7,5 мм (четверть длины волны) — точка максимума напряжения.
Предположим, что детектирующий диод быстро меняет свое положение, «перемещаясь» из точки максимума в точку минимума и обратно. Если антенна в этот момент находится под излучением радара, уровень СВЧ-сигнала на диоде будет пульсировать с частотой его колебаний. Если он «прыгает» с частотой порядка 10 килогерц, на выходе получится полезный сигнал с частотой 10 килогерц.
По сравнению с 10,5 ГГц это чрезвычайно низкая частота. Обработка такого сигнала — усиление, измерение, вывод на индикацию — доступна даже новичку из радиокружка, и для этого достаточно дешевых транзисторов и микросхем. Но как заставить диод «прыгать»? Физически — никак, а вот электрически — вполне. Нужно, чтобы детектирующий диод оказывался на расстоянии то четверти, то половины волны от задней стенки.
На расстоянии четверти волны в туннель устанавливается второй, модулирующий диод. Подавая на него пульсирующее напряжение с нужной низкой частотой, можно управлять его открытием и закрытием. В одном состоянии диод ведет себя как короткозамкнутая перемычка, в другом — его сопротивление слишком велико, как будто его нет. Открывающийся и закрывающийся диод имитирует для детектирующего диода изменение длины волновода — от половины до четверти длины волны. В результате на детектирующем диоде выделяется низкочастотный сигнал с частотой переключения модулирующего диода, с которым уже легко работать в последующих каскадах.
Практическая реализация
Рассмотрим два радар-детектора, выпуск которых начался примерно в 1991 году. В инструкциях они скромно назывались антирадарами, хотя у некоторых это слово вызывает такое же раздражение, как у оружейника название спускового крючка курком. «Электроника ИСИ-01» производилась на Брянском заводе полупроводниковых приборов, который выпускал как радиокомпоненты широкого применения, так и узлы и модули для ракет и радиолокационных систем.
Антирадар «Топаз» выпускался одноименным Донецким заводом, известным своими военными радиолокационными системами, в том числе пассивного типа — по сути, высокочувствительными широкополосными приемниками, схожими с автомобильными радар-детекторами.
«Электроника ИСИ-01» собрана в максимально простом прямоугольном корпусе из двух половинок с креплением на автомобильный козырек. Устройство оснащено двумя светодиодными индикаторами («включено» и «опасность») и ручкой регулировки чувствительности, которая загрубляет приемник выше уровня помех. Мигание диода «опасность» сопровождалось писком встроенного динамика.
«Топаз» может похвастаться корпусом с более интересным дизайном и регулируемым кронштейном для крепления на козырек. Индикация аналогичная: два светодиода и пищалка. А вот ручная регулировка уровня отсутствует — вместо нее работает автоматика.
Корпус «Электроники ИСИ-01» — металлический, а у «Топаза» — пластиковый, поэтому последний для экранировки примитивно металлизирован изнутри и соединен кусочками проводов с «минусом» платы.
Схемотехника обоих приборов идентична. Оба представляют собой тот самый СВЧ-детектор с модулируемой задней стенкой волновода. Оба собраны на малочувствительных устаревших детекторных СВЧ-диодах, что ограничивало дальность обнаружения по сравнению с импортными аналогами. У «Электроники ИСИ-01» детектированный низкочастотный сигнал усиливался каскадом из трех транзисторов, а затем операционным усилителем К140УД5А, а у «Топаза» — аналогично, за исключением усилителя КР551УД1А.
Ситуацию усугублял большой разброс параметров отечественных транзисторов и микросхем, а также кустарная сборка высокочастотной части — рупорные антенны и волноводы паялись вручную из некачественной жести, склонной к коррозии и окислению. Все это, помимо изначально невысокого потенциала, приводило к тому, что покупателям одной и той же модели в зависимости от везения мог достаться как «удачный» прибор, так и откровенно негодный.
А вы бы предпочли надежный импортный антирадар за большие деньги или дешевый отечественный, который мог не сработать в самый нужный момент?