Радиолокационные системы

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Сибирский федеральный университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ   
СИСТЕМЫ 
 
Допущено Министерством обороны Российской Федерации в качестве 
учебника для студентов военных кафедр и курсантов учебных военных 
центров Военно-воздушных сил, обучающихся по военно-учетной 
специальности «Эксплуатация и ремонт радиолокационных комплексов 
противовоздушной обороны Военно-воздушных сил» 
 
 
Под общей редакцией доктора технических наук, профессора 
В. П. Бердышева 
 

2-е издание 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Красноярск  
СФУ 
2021 

УДК 621.396.96(075.8) 
ББК  32.95я73 
Р154 
 
Авторы: 
В. П. Бердышев, Е. Н. Гарин, А. Н. Фомин, В. Н. Тяпкин, 

Ю. Л. Фатеев, И. В. Лютиков, А. В. Богданов, Р. Ю. Кордюков 
 
 
 
 
 
 
 

Р154  
Радиолокационные системы : учебник / В. П. Бердышев, 

Е. Н. Гарин, А. Н. Фомин [и др.] ; под общ. ред. В. П. Бердышева. –  
2-е изд. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2021. – 400 с. 
ISBN 978-5-7638-4487-0 
 
Рассмотрены общие понятия, принципы и физические основы радиолокации, сигналы и помехи в радиолокации, характеристики радиолокационных целей. Изложена статистическая теория обнаружения радиолокационных сигналов. 
Приведены методы реализации радиолокационных устройств и систем, основы 
статистической теории разрешения радиолокационных сигналов, основы статистической теории оценивания параметров радиолокационных сигналов. Рассмотрены особенности получения радиолокационной информации в многопозиционных системах и особенности эксплуатации радиолокационных систем. 
Изложение теоретического материала учебника иллюстрировано большим 
количеством графиков и рисунков, сопровождено контрольными вопросами 
и задачами для проверки усвоения учебного материала и самопроверки. 
Предназначен для студентов военных кафедр и курсантов учебных военных 
центров Военно-воздушных сил, обучающихся по военно-учетной специальности «Эксплуатация и ремонт радиолокационных комплексов противовоздушной 
обороны Военно-воздушных сил». Может быть полезен студентам укрупненной 
группы направления специальностей 210000 «Электронная техника, радиотехника и связь» (спец. 210304.65 «Радиоэлектронные системы»), а также всем интересующимся вопросами становления, развития и современного состояния радиолокационных систем. 
 
Электронный вариант издания см.: 
УДК 621.396.96(075.8) 
http://catalog.sfu-kras.ru 
ББК 32.95я73 
 
 
ISBN 978-5-7638-4487-0 
© Сибирский федеральный  
университет, 2021 

ВВЕДЕНИЕ 
 
 
ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 
 
Для решения задач по обеспечению безопасности страны в воздушно-космическом пространстве должна быть создана эффективная система 
разведки и предупреждения о воздушно-космическом нападении, обеспечивающая своевременность, полноту и упорядоченность поступления информации. 
Своевременность поступления информации достигается формированием единого информационного поля и полной автоматизацией процесса 
добывания, сбора и обработки информации. Полнота информации обеспечивается выбором разнородных систем и средств разведки с соответствующими характеристиками. 
Упорядоченность предполагает систематизацию всех ресурсов информационного поля и их рациональное распределение по различным 
уровням управления силами и средствами. 
Радиолокационные средства и системы Вооруженных сил Российской Федерации играют ключевую роль в решении задач в области обеспечения обороны страны и безопасности государства. 
На современном этапе основным направлением развития ведомственных радиолокационных средств и систем является их интеграция       
в единую автоматизированную радиолокационную систему. 
Эффективное решение задач, стоящих перед Радиотехническими войсками Военно-воздушных сил (ВВС), возможно за счет комплексного применения средств первичной и вторичной радиолокации различных ведомств. 
Следует, однако, отметить, что большинство задач принципиально не может 
быть решено без использования средств первичной радиолокации, так как получение информации средствами вторичной радиолокации зависит от оснащенности воздушных объектов бортовыми ответчиками. Более того, имеются 
определенные типы воздушных объектов, которые изначально не оборудованы бортовыми ответчиками (крылатые ракеты, дрейфующие аэростаты, беспилотные летательные аппараты, большинство легкомоторной авиации и др.). 
Возможно и преднамеренное отключение бортовых ответчиков. 
В современных условиях проблемы эффективного контроля воздушного пространства первичными радиолокационными станциями (РЛС) 
многократно возросли. Об этом свидетельствуют факты воздушного терроризма и несанкционированное использование воздушного пространства, 
в т. ч. и частными летательными аппаратами. 
Еще одной особенностью использования первичных РЛС является 
возможность определения с их помощью метеообстановки и наличия стай 
птиц на трассах полета и в зонах аэродромов. Кроме того, средства пер

вичных РЛС позволяют реализовать алгоритмы классификации воздушных 
объектов при соответствующей обработке отраженных сигналов. 
С появлением спутниковых радионавигационных систем стало возможно определять местоположение воздушных объектов без участия 
наземных средств наблюдения. Однако такое наблюдение (автоматическое 
независимое наблюдение) требует создания развитой системы спутников  
и оснащения всех воздушных судов соответствующей навигационной аппаратурой. В соответствии с этим возникает опасность свертывания радиолокационного наблюдения, что абсолютно недопустимо. 
На практическое применение и развитие радиолокационной техники 
оказал существенное влияние прогресс космических технологий. Появились глобальные средства космического наблюдения и космической навигации. Эти средства постепенно берут на себя целый ряд функций, которые 
раньше выполнялись только РЛС. 
В создавшейся ситуации одним из перспективных путей развития 
радиолокационных технологий является, во-первых, повышение количества и качества информации, выдаваемой РЛС, и, во-вторых, использование средств радиолокации в тех областях, где они имеют уникальные возможности. Выполнение этих условий возможно при использовании сверхширокополосных сигналов, позволяющих улучшить многие характеристики РЛС и придать им новые качества. 
В качестве сверхширокополосных сигналов (СШПС) могут использоваться кодоимпульсные последовательности, линейно-частотно-модулированные (ЛЧМ) сигналы, псевдошумовые сигналы, видеоимпульсы,          
не имеющие высокочастотного заполнения, и радиоимпульсы, имеющие 
высокочастотное заполнение и состоящие из нескольких периодов высокочастотного колебания.  
Благодаря использованию СШПС зондирующего сигнала РЛС будут 
обладать рядом преимуществ перед традиционными узкополосными системами, т. е. будут иметь возможность повышения: 
− точности измерения расстояния до объекта и разрешающей способности по дальности; 
− помехоустойчивости относительно пассивных помех; 
− устойчивости РЛС к воздействию внешних электромагнитных излучений и помех; 
− вероятности обнаружения и устойчивости сопровождения; 
− скрытности работы РЛС, 
а также возможность распознавания классов воздушных объектов (ВО) и изменения характеристики излучения (ширины и формы диаграммы направленности антенны) за счет изменения параметров излучаемого сигнала. 
Предметом учебной дисциплины «Радиолокационные системы» является теория и техника получения информации о наличии, координатах, 
параметрах движения целей путем использования вторичного излучения   
и собственного излучения радиоволн.  

Основные задачи учебной дисциплины: 
1) изучение методов получения и обработки радиолокационной информации; 
2) анализ принципов построения и функционирования радиолокационных систем и методов оценки показателей качества их работы; 
3) изучение перспектив развития методов и средств радиолокации. 
Изложение материала базируется на предшествующих курсах математики, физики, ТЭРЦ, электродинамики, техники СВЧ и антеннофидерных систем. Изучение вопросов реализации основных методов радиолокации в РЛС требует знаний основополагающих положений теории 
систем автоматического управления, принципов построения элементов радиопередающих и радиоприёмных устройств. 
Роль дисциплины заключается в том, что она является инструментом 
формирования у курсантов научного мировоззрения, развития творческих способностей и методических навыков по повышению профессиональных знаний. 
Место учебной дисциплины определяется её взаимосвязанностью     
с другими дисциплинами. Эта дисциплина обеспечивает изучение основ 
построения вооружения и военной техники по специальности, а также технических и тактико-специальных дисциплин. 
Дисциплина является одной из базовых, обеспечивающих фундаментальные знания по общеинженерной подготовке курсантов, и создает базу для 
изучения современного перспективного вооружения РТВ ВВС и выполнения 
ими самостоятельной работы – курсовых и дипломных проектов (работ). 
Изложение учебного материала по данной дисциплине ведется на системно-техническом уровне с использованием современных достижений 
науки и техники построения радиолокационных систем вооружения войск 
воздушно-космической обороны (ВКО) Военно-воздушных сил (ВВС).  
Высокий научный уровень учебной дисциплины обеспечивается её 
содержанием, доказуемостью основных положений, что достигается методами и приложениями современной теории вероятностей и математической статистики. 
Таким образом, дисциплина «Радиолокационные системы» является 
одной из главных военно-технических дисциплин, определяющих профессиональную подготовку курсантов. 
Основная задача изучения дисциплины – приобретение теоретических знаний и практических навыков, необходимых для изучения локационного вооружения по специальности. 

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ИСТОРИИ РАДИОЛОКАЦИИ 

В 1930-х годах вызывал серьезные опасения политический горизонт 

Европы и всего мира. Набирал силу и наглел фашизм в Германии, Италии, 
в Японии поговаривали о мировом господстве. Страны тройственного со

юза со столицами Рим, Берлин, Токио лихорадочно вооружались. Росли 
скорости, вооруженность и дальность полета самолетов. Появилась настоятельная необходимость в обнаружении и определении координат воздушных целей. Но как это сделать? Имевшаяся в это время звуколокационная 
техника уже не могла работать удовлетворительно. «Слухач» звукоулавливателя наводил рупоры в направлении места, откуда исходил звук от летящего самолета, но скоростной самолет улетал в это время далеко... К тому 
же звук «относился» ветром, а обычные методы визуального наблюдения 
оказывались бесполезными, как только самолет скрывался за облаками. 
Прожекторы звукоулавливатели – вот и вся техника, которая была в распоряжении военных к середине 1930-х годов. 

Военные выступили с инициативой создать новые средства, исполь
зующие другие виды излучений, – главным образом электромагнитные 
волны. Инициаторами исследований были представитель Главного артиллерийского управления (ГАУ) Рабоче-Крестьянской Красной Армии 
(РККА) М.М. Лобанов, впоследствии генерал-лейтенант, и представитель 
управления ПВО РККА П.К. Ощепков, впоследствии профессор директор 
Института интроскопии. В Центральной радиолаборатории (ЦРЛ) организовалась группа под руководством старшего инженера Ю.К. Коровина. Договор между ЦРЛ и ГАУ был заключен в октябре 1933 года. Кстати, этот 
договор был первым в СССР юридическим документом, положившим 
начало планомерным научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам в области радиолокации, а также их финансированию.        
В Соединенных Штатах по настоянию вице-адмирала Боуэна лишь в 1935 году конгресс ассигновал Морской исследовательской лаборатории 100 000 
долларов специально на работы в области радиолокации, а первый контракт с промышленностью на постройку шести опытных станций был заключен в 1939 году. 

Официальная западная история родиной радара считает Великобри
танию. Сейчас трудно винить историков за эту неточность, так как все работы по радиолокации и у нас, и за рубежом по понятным причинам проводились в обстановке строжайшей секретности. Перед второй мировой 
войной Великобритания располагала самым большим в Европе Военноморским флотом, но Германия имела подавляющее превосходство в воздухе. Поэтому защита от воздушного нападения (немцы неоднократно бомбили Лондон) была для англичан жизненно важной задачей. С 1936 года 
вдоль побережья Великобритании стали строить линию постов раннего радиолокационного обнаружения, к началу войны она была закончена. 

Идея радиолокации в те годы буквально носилась в воздухе. Впер
вые ее высказал П.К. Ощепков еще в 1932 году. Позднее он же предложил 
идею импульсного излучения. Любопытно, что спустя два года в Ленинградский электрофизический институт (ЛЭФИ) как-то пришел командир 
зенитной батареи с предложением использовать для обнаружения самоле

тов радиоволны. Он не знал, что подобные работы уже ведутся. 

16 января 1934 года в Ленинградском физико-техническом институте 

(ЛФТИ) под председательством академика А.Ф. Иоффе состоялось совещание, 
на котором представители ПВО РККА, в числе которых был и П.К. Ощепков, 
поставили задачу обнаружения самолетов на высотах до 10 и дальности до 
50 км в любое время суток и в любых погодных условиях. В протоколе совещания, в частности, говорилось: «При этом должны быть разработаны относительно достаточно мощные генераторы дециметровых и сантиметровых волн, направляющие электромагнитные излучения системы, а также 
приемные устройства, обеспечивающие по отраженному электромагнитному лучу определение местонахождения самолетов (их координаты), их количества, курса движения и скорости». Задачи радиолокации были сформулированы предельно точно, но техники еще не было. За работу взялись несколько групп изобретателей и ученых. В ЛЭФИ группа энтузиастов (Б.К. Шембель, В.В. Цимбалин и др.) использовала метод непрерывного излучения радиоволн. Приемник и передатчик располагались раздельно.         
К приемнику поступали два сигнала: один непосредственно от передатчика, 
а другой – отраженный от самолета. Поскольку дальность до самолета все 
время изменялась, набегала и фаза отраженной волны. Она то складывалась, 
то вычиталась с волной, приходящей непосредственно от передатчика. Возникала интерференция волн, вызывающая характерные биения, слышимые  
в телефонных наушниках, присоединенных к выходу приемника. Первые 
опыты проводились в Ленинграде, а уже летом 1934 года опытную установку показывали в Москве членам правительства. Передатчик был установлен 
на верхнем этаже дома № 14 по Красноказарменной улице, а приемник располагался в районе пос. Новогиреево по шоссе Энтузиастов, сразу же за Измайловским парком. На лесную поляну приехали маршал М.Н. Тухачевский, Н.Н. Нагорный, впоследствии командующий ПВО страны, академик 
М.В. Шулейкин и др. Аппаратуру показывал энтузиаст радиолокации представитель управления ПВО П.К. Ощепков. Самолет, специально летавший  
в районе расположения аппаратуры, обнаруживался уверенно. Эта аппаратура работала на метровых волнах с использованием дипольных антенн. 
Диаграммы направленности их были широкими, и координаты самолета 
определялись лишь весьма приблизительно. 

Неясных вопросов было очень много. Никто не знал, как отражаются 

радиоволны. Ведь до той поры имелись сведения лишь о «затенении» радиотрассы, обнаруженном еще А.С. Поповым: когда между двумя кораблями, осуществлявшими радиосвязь, проходил третий, связь нарушалась. 
Было известно об опытах американцев А. Тейлора и Л. Юнга, наблюдавших отражения радиоволн. И это все. Поэтому неудивительно встретить    
в отчете ЦРЛ, например, такие строки: «Отражающее зеркало не из металла, а из фанеры дает отражение примерно в четыре-пять раз меньше, чем 
металлическое». Исследовали разные конструкции антенн, генераторных 

ламп, разные схемы приема, зависимость отражения от положения и типа 
самолета, от его высоты. Нелегким трудом добывались знания и опыт. 
Случались и неожиданные открытия. 

В 1936 году в Евпатории группа Б.К. Шембеля испытывала новый 

радиопеленгатор «Буря». Он работал уже на дециметровых волнах длиной 
21–23 см. Передатчик непрерывного излучения был выполнен на совершенно 
новом по тому времени электровакуумном приборе – магнетроне. Две параболические антенны (одна для передачи, другая для приема) устанавливались 
на поворотном устройстве снятого с вооружения звукоулавливателя. Вся аппаратура вместе с батареями и аккумуляторами размещалась на автомобильном прицепе. Пеленгатор успешно обнаруживал самолеты на расстоянии 
около 10 км. При этом в телефонах был слышен достаточно низкий звук биений, соответствующий доплеровской частоте. Но вот операторы отметили 
своеобразный свистящий звук, напоминающий щебетание ласточки. Звук появлялся только при ориентации антенны на юго-восток, где никаких видимых 
целей не было. Кроме того, звук появлялся при вибрации установки, хотя бы 
небольшой. Оказалось, что вибрация элементов генератора приводила к небольшой частотной модуляции его колебаний. Частотно-модулированные 
колебания, отраженные от неподвижного объекта, создавали биения в приемнике. Но что могло отражать радиоволны? Частота биений была так высока, что отражение было возможно лишь от очень удаленного объекта. 
Взгляд на карту прояснил дело. Радиоволны отражались от горных вершин 
Ай-Петри и Роман-Кош, возвышавшихся над горизонтом и видимых только в исключительно хорошую погоду. Расстояние до вершин было около 
100 км. Так, хотя и случайно, РЛС непрерывного излучения с частотной модуляцией впервые осуществила локацию очень удаленных неподвижных объектов. 

Особый успех выпал на долю группы, разрабатывавшей в ЛФТИ ма
кет импульсного радиолокатора. В 1938 году макет был испытан и показал 
дальность действия до 50 км по самолету, летевшему на высоте 1,5 км. Создатели макета Ю.Б. Кобзарев, П.А. Погорелко и Н.Я. Чернецов в 1941 году за разработку радиолокационной техники были удостоены Государственной премии СССР. 

«Редуты» – станции нового типа для обнаружения самолетов – были 

построены на принципе импульсного излучения радиоволн. До этого в подобных установках использовалось непрерывное излучение. Применяя же 
импульсный метод, удалось обнаружить самолеты на больших расстояниях. В основу «Редутов» легли работы, проводившиеся в Опытном секторе 
ПВО под руководством П.К. Ощепкова и в организованной в 1935 году 
Д.А. Рожанским лаборатории ЛФТИ». 

Передатчик радиолокатора был собран на лампе ИГ-8, специально раз
работанной для этой цели В.В. Цимбалиным. Он имел мощность 40–50 кВт   
в импульсе при анодном напряжении около 20 кВ и работал на метровых 

волнах. Размещался передатчик в автофургоне, а на крыше фургона возвышалась антенна типа «Уда-Яги» с пятью директорами и тремя рефлекторами, укрепленными на мачте высотой 12 м. В другом автофургоне размещался приемник с точно такой же антенной. 

Третий автофургон содержал агрегаты питания всей станции, полу
чившей название «Редут». После всесторонних испытаний и усовершенствований станция «Редут» была принята летом 1940 года на вооружение 
войск ПВО под названием РУС-2. Небезынтересна история этого названия. 
Расшифровывается оно так: «Радиоуловитель самолетов», а предложил его 
нарком обороны К.Е. Ворошилов, когда ознакомился с первыми макетами 
станций непрерывного излучения. 

Станции РУС-2 сослужили хорошую службу с самого начала Вели
кой Отечественной войны. Они своевременно помогли обнаружить армаду 
немецких самолетов (до 250 единиц), направлявшихся поздним вечером  
21 июля 1941 года бомбить Москву. Станции вели непрерывную воздушную 
разведку в осажденных Ленинграде и Севастополе, в Мурманске и на других 
важных участках фронта. Там, где использовались РЛС, отменялись дежурные вылеты истребителей – они поднимались в воздух лишь при появлении вражеских самолетов. 

Станции РУС-2 непрерывно совершенствовались. Уже в конце        

1941 года была решена проблема защиты приемника от мощных импульсов 
собственного передатчика и станция стала выпускаться в одноантенном варианте. По сравнению с аналогичными станциями, разработанными в США, 
Великобритании и Германии, наша станция весила почти в три раза меньше 
и в шесть раз быстрее разворачивалась из походного состояния в рабочее. 

В течение всей войны велась очень интенсивная работа по увеличе
нию дальности действия и точности определения координат с помощью 
РЛС. Станция РУС-2 и подобные не могли обеспечить высокую точность 
определения координат, поскольку работали на достаточно длинных волнах 
(4 м) и имели широкую диаграмму направленности антенн. Для ее сужения 
необходимо было перейти на более короткие волны, так как угловая ширина 
φ главного лепестка диаграммы направленности определяется отношением 
длины волны к размеру антенны: φ = λ/D. Сверхвысокочастотная техника 
быстро развивалась: разрабатывались магнетронные генераторы, волноводная техника, более совершенные и чувствительные супергетеродинные 
приемники. Во время войны появились станции орудийной наводки (СОН) 
с параболическими зеркальными антеннами. В конце 1942 года РЛС удалось поставить на двухместный самолет Пе-2. Впоследствии эти станции 
назывались ПНБ (прицел наведения бомбардировщика). 

Англичане к 1941 году не только имели сеть РЛС вдоль юго-восточного 

побережья, но и устанавливали радиолокаторы на кораблях. 27 мая 1941 года 
после семидневной «охоты» англичане потопили лучший корабль германского флота – линкор «Бисмарк» водоизмещением 35 000 тонн. В преследова

нии линкора принимали участие авианосец, несколько линейных кораблей, 
крейсеров и эскадренных миноносцев. Наведение английской эскадры 
осуществлялось по данным РЛС. Нет никакого сомнения, что, не будь у англичан радара, немецкому линкору удалось бы скрыться в условиях плохой погоды и бурного моря. Потопление «Бисмарка» не обошлось для Англии без потерь. Погиб самый крупный и быстроходный в эскадре линейный крейсер «Худ». Он раскололся надвое после пятого залпа орудий 
главного калибра «Бисмарка», серьезное повреждение получил крейсер 
«Принц Уэльский». 

26 декабря 1943 года другой немецкий линкор «Шарнхорст» дерзко 

напал в Баренцевом море на конвой судов, следовавших в Советский Союз. Несколько юго-западнее конвоя находилась эскадра главнокомандующего английским флотом адмирала Фрэзера. Он заранее вышел на перехват, получив сведения разведки, что «Шарнхорст» покинул свою базу      
в Альтен-фьорде в Норвегии. РЛС крейсера сопровождения «Белфаст» обнаружила фашистского пирата на расстоянии 17,5 миль, что дало возможность конвою судов приготовиться к отражению нападения. Завязался бой. 
Исход его решила подоспевшая эскадра адмирала Фрэзера. Вот как описывает это М.М. Лобанов в книге «Из прошлого радиолокации»: «В полной 
темноте флагманский линкор Фрэзера «Герцог Йоркский» с помощью 
РЛС обнаружил «Шарнхорст» на дистанции около 23 миль. Приблизившись до 6 миль, он открыл по нему артиллерийский огонь. В условиях полярной ночи стрельба велась по данным РЛС. Затем английские эсминцы  
и крейсеры атаковали и торпедировали «Шарнхорст». Торпедирование корабля было для него смертельно, и около 21 часа 30 минут он затонул.     
Из всего экипажа было спасено только несколько человек». Итак, в 1943 году 
РЛС уже позволяли вести прицельный артиллерийский огонь, а к концу войны точность радаров возросла настолько, что были случаи радиолокационного обнаружения перископов подводных лодок. 

Интенсивное развитие радиолокационной техники в Соединенных Шта
тах Америки началось с трагедии. В 1941 году американский флот на Тихом 
океане базировался в Перл-Харборе (Жемчужная Гавань). Эта военноморская база, расположенная вблизи Гонолулу, на острове Оаху, входящем 
в архипелаг Гавайских островов, благодаря военной мощи и числу боевых 
кораблей считалась неприступной твердыней. Соединенные Штаты Америки пока еще не вступили во вторую мировую войну. 

На острове имелась единственная РЛС дальнего обнаружения SCR-270, 

развернутая на северном побережье. Удивительна беспечность американцев! 
Станция работала не круглосуточно, а включалась лишь с 4 до 7 часов.  

В 7 часов утра РЛС на острове Оаху не выключили просто потому, 

что еще не пришла машина за дежурными сержантом и солдатом. В 7 часов 02 минуты на экране радара появилась отметка цели, находящейся на 
расстоянии около 140 миль. По характеру отражения можно было заклю