Опыт боевого применения С-75 использовался в ее модернизациях. В 1965 году комплекс работ по совершенствованию систем С-25 и С-75 был удостоен Ленинской премии. В КБ-1 ее лауреатами стали К. К. Капустин (С-25) и Ф. М. Шумилов (С-75).

Таким образом, ЗРК-75 различных модификаций обеспечивали поражение бомбардировщиков, стратегических бомбардировщиков, истребителей-бомбардировщиков, самолетов многоцелевого назначения, скоростных самолетов-разведчиков, автоматических дрейфующих аэростатов и крылатых ракет.

Это была вторая система ЗУРО, которой А. А. Расплетин очень гордился. Впереди были новые разработки и новые испытания.

Появление первых зенитных ракетных систем С-25 и С-75, естественно, оказало существенное влияние на развитие средств воздушного нападения, на их технические характеристики и тактику применения.

Убедившись в невозможности беспрепятственного преодоления пилотируемой авиацией этих зенитных ракетных средств на средних и больших высотах, самолеты попытались нащупать «брешь» в обороне на предельно малых высотах. Ставка делалась на принципиальные ограничения зоны действия РЛС радиогоризонтом и трудностью работы РЛС при наличии мешающих отражений от земли. Кривизна земли и особенности рельефа земной поверхности резко снижали дальность действия всех радиолокационных средств и создавали благоприятные условия для «невидимых» полетов летательных аппаратов на малых высотах. Таким образом, требовалось создание специального ракетного оружия для борьбы с целями, способными летать на малых высотах.

Впервые А. А. Расплетин официально заявил о необходимости создания ЗУРО для борьбы с низколетящими целями в справке, подготовленной им для МСМ от 13 августа 1954 года. Для реализации новой системы в начале 1956 года он пригласил к себе группу разработчиков во главе с Ю. Н. Фигуровским и предложил подготовить исходные данные для разработки низко высотной системы, предварительно рассказав им о своих соображениях и расчетах по новой системе.

Вскоре совместно с начальником 4-го ГУМО П. Н. Кулешовым эти данные были подготовлены, а затем на их основе — и тактико-технические требования. В соответствии с ними новая зенитная ракетная система предназначалась для перехвата целей, летящих со скоростями до 1500 километров в час на высотах от 100 до 5000 метров на дальности до 12 километров, и ее предстояло разрабатывать с учетом обеспечения мобильности всех ее составляющих — зенитных ракетных и технических дивизионов, придаваемых им технических средств, средств радиолокационной разведки, управления и связи. При этом все элементы новой системы должны были разрабатываться применительно к их транспортировке на автомобильной базе либо с обеспечением возможности транспортировки как прицепов с использованием автомобилей-тягачей по дорогам, а также железнодорожным, авиационным и морским транспортом.

Официально разработка перевозимого одноканального зенитного ракетного комплекса С-125 была задана Постановлением Совета министров СССР № 366–255 от 19 марта 1956 года, предусматривающим проведение его испытаний в 1960 году. Последующим Постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР № 501–250 от 8 мая 1957 года были уточнены сроки выполнения отдельных этапов работ. Аванпроект требовалось закончить в мае 1957 года, эскизный проект — в III квартале, а еще через два года предполагалось провести заводские и совместные летные испытания.

Директивными документами предусматривалась разработка одноканальной ЗРС 3-сантиметрового диапазона С-125, предназначенной для поражения пилотируемых и беспилотных средств воздушного нападения на малых и средних высотах. Заместителем главного конструктора новой системы ЗУРО был назначен Ю. Н. Фигуровский, принимавший участие в разработке радиолокатора Б-200 и системы С-75.

А. А. Расплетин уделял большое внимание вопросам построения новой системы, регулярно встречался с разработчиками, обсуждал технические проблемы, особенности работы радиолокатора вблизи земной поверхности по обнаружению и автосопровождению целей и т. д. Он сумел создать среди разработчиков атмосферу творческого общения, все предлагаемые технические решения тщательно анализировались и обсуждались.

Как строить радиолокатор, способный обеспечить точное наведение зенитных ракет на низколетящие цели? Схема с линейным сканированием пространства, принятая в С-75, для работы по целям, летящим вблизи земли, не годилась. Подсвет земли «лопатообразными» лучами, сканирующими пространство вокруг низколетящей цели, привел бы к наложению мощных отражений от земли на эхо-сигналы цели. В то же время отказываться от основы «разностного метода» управления наведением ракет — линейного сканирования пространства — не следовало. Его требовалось сохранить и при этом обеспечить возможно меньший подсвет земли зондирующим сигналом. Задача эта была решена следующим образом. Сканирование пространства «лопатообразными» лучами в двух взаимно перпендикулярных плоскостях использовалось только для приема эхо-сигналов цели и сигналов ответчиков ракет. Зондирование же цели производилось узким «карандашным» лучом, формируемым отдельной антенной. Запрос ответчиков ракет осуществлялся, как и в С-75, по импульсной кодированной линии передачи команд с отдельной широкоугольной антенной.

Необходимость формирования узкого «карандашного» луча зондирования цели определила выбор рабочего диапазона длин волн радиолокатора. Им стал вдвое более коротковолновый, чем в С-75, — 3-сантиметровый. Были также приняты дополнительные меры по снижению уровня принимаемых радиолокатором остаточных отражений от земли и симметрировавшие их воздействие на управление ракетами в двух плоскостях, а именно: направление пеленгации цели (соответственно, «карандашного» луча подсвета) было смещено вниз относительно центра сканируемого сектора пространства, а само сканирование проводилось в направлениях, повернутых относительно горизонтального и вертикального на 45 градусов.

Воздействие зеркального отображения цели (возможность перехода радиолокатора с сопровождения истинной цели на ее зеркальное изображение) парировалось специальными схемными приемами в системе автосопровождения.

Поиск цели «карандашным», шириной 1,5 градуса, лучом осуществлялся: по углу места — сканированием в пределах +5 градусов с помощью растровой головки, по азимуту — поворотом всего антенного поста. Прием эхо-сигналов цели производился при этом на ту же антенну, которая формировала «карандашный» луч на передачу. В режиме автосопровождения этот же канал приема сигналов использовался для слежения за целью по дальности: по нему от цели поступал непрерывный ряд, а не пачки эхо-сигналов. При переходе в режим автосопровождения цели сканирование «карандашным» лучом прекращалось, а луч выставлялся в направление на цель и обеспечивал слежение за целью по данным угловых следящих систем. При этом слежение за целью и ракетой по угловым координатам осуществлялось по результатам обработки пачек импульсов (определение углового положения центра тяжести пачек), принимаемых сканирующими по углам антеннами.

Сканирование пространства «лопатообразными» лучами размерами 6х1 градус в двух взаимно перпендикулярных направлениях осуществлялось поочередно с помощью одного внутреннего сканера: каждой из половин оборота сканера соответствовало перемещение луча в нужной плоскости. Такая конструкция антенной системы позволяла минимизировать необходимый состав аппаратуры радиолокатора — обеспечить его работу (в отличие от систем С-25 и С-75) с одним передающим устройством. При этом обеспечивался достаточно высокий темп (~20 герц) сканирования в каждой плоскости, необходимый для высокоточного наведения ракеты на цель. Величина сектора сканирования приемных антенн была определена исходя из точности встреливания ракеты в сектор и равнялась 15 градусам. Выбранный сектор сканирования и достаточно широкие диаграммы направленности приемных антенн обеспечили одновременное визирование цели и ракеты также и при выводе ракеты в точку встречи с целью.