Суровый советский радар-детектор
В 1990 году газета «Авторевю» впервые в СССР опубликовала схему радар-детектора для самостоятельного изготовления. Публикация, правда, обошлась без детального разбора схемы и наладки, с небрежными чертежами рупорной антенны. Новички в электронике едва ли могли по ней что-нибудь собрать, а опытным пользователям она была ни к чему. Но, что интересно, схема была именно того типа, по которому СВЧ-детекторы делали и частники, и через год-другой – кооперативы и перешедшие на конверсию крупные оборонные предприятия.
Схема называлась «СВЧ-детектор с модулируемой задней стенкой». Работал такой прибор заметно менее эффективно, нежели серийные зарубежные модели, зато он был относительно прост и доступен – как говорится, лучше, чем ничего.
Как были устроены импортные детекторы
Зарубежные радар-детекторы уже в девяностые строились по схеме так называемого супергетеродина. Это самая распространенная и по сей день концепция построения радиоприемника, знакомая всем, кто в теме радиотехники. Суть его – перенести обработку (усиление, фильтрацию и прочее) сигнала с антенны с высокой частоты на значительно более низкую и фиксированную, где осуществлять ее проще и дешевле в плане используемых компонентов и конструктива.
Сигнал с антенны попадает в каскад приемника, называемый смесителем. На него же одновременно подается сигнал с гетеродина (внутреннего генератора радиочастотных колебаний в приемнике), частота которого близка к принимаемой. Смеситель, как понятно из названия, смешивает эти две частоты и выдает разницу. Разница – так называемая промежуточная частота, которая принципиально ниже, чем входная, и работать с ней в следующих каскадах приемника гораздо проще.
Допустим, нам нужен приемник на частоту 10,525 гигагерц – это тот самый «диапазон X», на котором работали все гаишные радары 80-90-х годов. Десять с половиной гигагерц – очень высокая частота, и работать с ней непросто. Схемотехника приемников – точная и дорогая, поэтому количество каскадов, работающих со столь высокими частотами, нужно минимизировать: как можно раньше перевести входную частоту в промежуточную и далее иметь дело только с ней.
Популярная и распространенная промежуточная частота, используемая в приемниках самого разного типа, – 10,7 мегагерц, то есть промежуточная частота ниже принимаемой почти в тысячу раз. Соответственно, нам нужен гетеродин на частоту 10,5143 ГГц. Из входной частоты 10,525 гигагерц, принятой антенной радар-детектора, смеситель вычитает частоту гетеродина 10,5143 гигагерц, и в результате получается промежуточная частота 10,7 мегагерц.
С ней работать куда проще – для этого годится недорогая элементная база. 10,7 МГц мы легко усиливаем, фильтруем, детектируем и выводим на индикатор радар-детектора – диодную мигалку, звуковую пищалку, дисплей или шкалу.
Особый советский путь
В нашей стране в 1980-1990 годы радар-детекторов по супергетеродинному принципу не делали, ведь даже на частоту, близкую к радарному X-диапазону, изготовить гетеродин в кустарных условиях было непросто. СВЧ-гетеродин приемника – это, по сути, такой же генератор радиочастоты, близкой к 10,525 гигагерц радара, только микромощный. Иными словами, это узел, требующий дорогих и редких в то время СВЧ-транзисторов или СВЧ-диодов Ганна.
В относительно доступной советской элементной базе таких было мало, и пускать их на радар-детекторы не получалось даже у крупных предприятий электронной промышленности. Поэтому был придуман иной путь, проще и дешевле, а главное – вовсе без гетеродина. Минусом было снижение чувствительности детектора, но не фатальное. Импортные детекторы ловили гаишный «Барьер» за полтора километра, а наши – метров за 600-800, что было тоже неплохо.
Упрощенный приемник без гетеродина на СВЧ-диапазоне работал так. Рупорная антенна (такая же, как и в импортных детекторах) переходит в туннель – волновод. В нем установлен детектирующий излучение гаишного радара СВЧ-диод. Туннель – это глухая металлическая коробочка. Если отмерить от ее задней стенки 1,5 сантиметра (половину длины волны на частоте X-диапазона), это будет точка минимума напряжения входного сигнала. А если отмерить 7,5 мм (четверть длины волны), получим точку максимума напряжения.
Представим, что детектирующий диод быстро меняет свое положение, «прыгая» из точки максимума в точку минимума и обратно. Если в это время антенна детектора оказывается под излучением радара, то уровень СВЧ-сигнала на детектирующем диоде будет пульсировать с частотой его прыжков. Если он, скажем, «прыгает» туда-сюда с невысокой частотой, порядка 10 килогерц, мы получим полезный сигнал с частотой 10 килогерц.
По сравнению с 10,5 гигагерцами это экстремально низкая частота. Обработка сигнала (усиление, измерение, вывод на индикацию) на ней доступна даже двоечнику из радиокружка при Доме пионеров, и для этого вполне достаточно дешевых транзисторов и микросхем. Но как заставить диод «прыгать»? Физически – никак, а вот электрически – запросто. Нам необходимо, чтобы детектирующий диод оказывался на расстоянии то четверти волны от задней стенки, то половины.
На расстоянии четверти волны мы ставим в тоннель второй диод – модулирующий. Подавая на него пульсирующее напряжение с нужной нам низкой частотой, мы можем его открывать и закрывать. В одном состоянии диод фактически идентичен короткозамкнутой перемычке, а в другом его сопротивление слишком велико – как будто его и нет вовсе. Открывающийся-закрывающийся диод имитирует для детектирующего диода изменение длины туннеля-волновода – от половины до четверти длины волны. В результате на детектирующем диоде выделяется низкочастотный сигнал с частотой переключения модулирующего диода, и с этим низкочастотным сигналом уже легко работать далее – в следующих каскадах приемника.
Практическая реализация
Возьмем для примера два радар-детектора, выпуск которых начался году эдак в 1991. В инструкциях они незатейливо именовались антирадарами, хотя у некоторых граждан это понятное всем слово вызывает негодование – примерно как у оружейника, когда спусковой крючок именуют курком. «Электроника ИСИ-01» выпускалась Брянским заводом полупроводниковых приборов, производившим как радиокомпоненты широкого применения, так и узлы и модули для ракет, а также систем радиолокации.
Антирадар «Топаз» выпускался одноименным Донецким заводом, известным своими военными радиолокационными системами, в том числе пассивного типа – по сути, высокочувствительными широкополосными приемниками, которые были схожи с автомобильными радар-детекторами.
Антирадар «Электроника ИСИ-01» собран в максимально незатейливом прямоугольном корпусе из двух половинок с креплением на автомобильный козырек от солнца. У него есть два светодиодных индикатора («включено» и «опасность») и ручка регулировки чувствительности («шумодав», загрубляющий приемник выше уровня помех). Мигание диода «опасность» сопровождалось писком встроенного динамика.
«Топаз» может похвастать корпусом с более-менее интересным дизайном и регулируемым кронштейном для крепления на козырек. Индикация – такая же: два светодиода и пищалка. А вот ручная регулировка уровня отсутствует – ее заменяет автоматика.
К тому же корпус «Электроники ИСИ-01» – металлический, а «Топаза» – пластиковый, поэтому последний для экранировки примитивно металлизирован изнутри и кусочками проводов соединен с «минусом» платы.
Схемотехника обоих приборов (и десятков им подобных) – идентичная. Оба представляют собой тот самый вышеописанный СВЧ-детектор с модулируемой задней стенкой волновода. Оба собраны на малочувствительных устаревших детекторных СВЧ-диодах, что ограничивало дистанцию 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.
Для комментирования вам необходимо авторизоваться