У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми - створення когерентних систем ближньої та надближньої радіолокації в КХЧ ММД, засноване на розробленні методів формування та оброблення сигналів з урахуванням особливостей при генеруванні, поширенні та розсіюванні випромінювання. Отримані результати дозволяють поліпшити ефективність РЛС при формуванні когерентних сигналів, фільтрації завад від опадів і рослинності, при радіолокаційному розпізнаванні, а також при створенні нового класу когерентних систем надближньої радіолокації – технологічних та охоронних РЛС. У процесі теоретичного й експериментального дослідження в роботі отримані такі нові результати: 1. У частині когерентних властивостей випромінюваних сигналів у системах ближньої та надближньої радіолокації КХЧ ММД уперше доведено, що 1.1 Оцінкою когерентності випромінювання є структурне значення модифікованої структурної функції (МСФ) флуктуацій частоти, що узагальнює оцінки когерентності на випадок нестаціонарних флуктуацій частоти. Запропонована оцінка адекватно характеризує властивості генератора в умовах когерентної РЛС і може бути досить просто виміряна за допомогою розроблених методик. 1.2 Формування когерентних сигналів можна здійснювати безпосередньо на робочій частоті за допомогою генераторів НВЧ з високою добротністю коливальної системі та малим значенням електронного зміщення частоти, що підвищує якість сигналів та спрощує апаратуру РЛС у порівнянні з традиційною схемою підсилювально – помножувального ланцюжка. 1.3 Когерентні сигнали у широкій смузі частот можна забезпечити за допомогою генераторів з високою добротністю коливальної системи при швидкій перебудові анодної напруги між сусідніми зонами генерації за час, менший часу встановлення коливань у резонаторі генератора, наприклад у генераторі дифракційного випромінювання (ГДВ). Запропонований метод дозволяє отримати ширину спектра коливань, яка дорівнює відстані за частотою між сусідніми зонами генерації. 2. У частині когерентних властивостей сигналів КХЧ ММД при поширенні та розсіюванні уперше доведено, що: 2.1 Флуктуації набігу фази у приземному шарі турбулентної атмосфери практично не впливає на оброблення складних сигналів у системах ближньої радіолокації, коли час когерентного накопичення менший часу кореляції атмосферної турбулентності. 2.2 Форма спектра когерентних сигналів, відбитих від опадів (сніг, дощ, град) не описується за допомогою відомих моделей, залежить від напрямку вітру, а його ширина зростає швидше, ніж l-1. Уперше отримані статистичні розподіли параметрів спектра когерентних сигналів, відбитих від опадів, які дозволяють оцінювати рівень пасивних завад від опадів. 2.3 Запропонована і досліджена двокомпонентна модель спектра когерентних сигналів, відбитих від рослинності при ковзних кутах падіння, досить точно апроксимує експериментальні дані. Уперше отримані статистичні параметри питомих значень ЕПР рослинності і спектра відбитих когерентних сигналів, які дозволяють оцінювати рівень пасивних завад від рослинності. 2.4 Характеристики когерентних сигналів, відбитих людиною, цілком визначаються відбиваністю його тіла, а спектр містить два максимуми відповідно до рухів кінцівок і тулуба. Уперше отримані статистичні параметри ЕПР, а також спектра відбитих когерентних сигналів, які дозволяють оцінювати характеристики виявлення людини в КХЧ ММД. 2.5 Спектр когерентних сигналів, відбитих від колісного і гусеничного транспорту має двогорбу форму, а його ширина істотно перевищує значення для існуючих моделей у зв’язку з доплеровським зсувом частоти при погойдуванні транспорту на нерівностях ґрунту. Уперше отримані статистичні параметри ЕПР і спектра відбитих когерентних сигналів, які дозволяють оцінювати характеристики виявлення транспортних засобів в КХЧ ММД. 3. При радіолокації в сфокусованих хвильових пучках уперше отримано: 3.1 Рівняння радіолокації і показано, що потужність сигналів на вході РЛС визначається коефіцієнтом відбиття об'єкта. Значення коефіцієнтів відбиття від провідних тіл простої форми у широкому діапазоні змін геометричного і частотного параметрів дозволяють оцінювати параметри технологічних РЛС. 3.2 Модель розсіювання хвиль на кручених проводах високовольтних ліній передачі, що враховує неоднорідність амплітудно-фазового розподілу поля в межах освітленої ділянки, а експериментальні дані для ЕПР та індикатриси розсіювання проводів дозволяють оцінювати характеристики їх спостереження. 4. Уперше запропоновано та досліджено метод формування інформативних ознак для радіолокаційного розпізнавання рухомих наземних об’єктів в КХЧ ММД за допомогою адаптивного оброблення когерентних сигналів у площині “частота-час”. Показано, що результати розпізнавання практично не залежать від умов радіолокаційного спостереження, а вірогідність розпізнавання для типових наземних об’єктів (транспортні засоби, людина і тварина) не менша 80 %. 5. Уперше запропоновано і досліджено метод безконтактного вимірювання механічних вібрацій за допомогою когерентної РЛС ММД. Потенційна точність вимірювання визначається похибкою вимірювання робочої частоти РЛС, метод належить до класу абсолютних, а новизна розроблення підтверджена патентом. Основні положення та результати дисертації мають значну практичну значущість, яка визначається ось чим: 1. Розроблений метод побудови когерентних систем ближньої і надближньої радіолокації в КХЧ ММД на основі автогенератора із високою навантаженою добротністю (наприклад ГДВ, генератор на ЛПД із зовнішньою стабілізацією та ін.) відрізняється значною простотою і практично впроваджений на підприємстві НДІ “ Оріон” при створенні зразків когерентних приймально-передавальних систем, що підтверджено Актом упровадження. 2. Розроблені методика і стенди для дослідження когерентних властивостей випромінювання генераторів КХЧ ММД дозволяють оцінювати властивості генераторів у лабораторних умовах без дорогих натурних іспитів у складі РЛС. 3. Досліджені характеристики швидкодії ГДВ в режимі модуляції прискорювальної напруги та при синхронізації зовнішнім сигналом, дозволяють оцінювати параметри когерентних РЛС на основі ГДВ. 4. Розроблені і практично створені когерентні вимірювальні РЛС у КХЧ ММД використані для проведення досліджень когерентних властивостей відбитих сигналів при виконання держбюджетних НДР у ІРЕ НАН України. 5. Досліджені характеристики поширення когерентних сигналів на приземних трасах, включаючи вплив флуктуацій турбулентної атмосфери, розсіювання рослинністю, опадами і об'єктами радіолокаційного спостереження дозволяють моделювати роботу систем ближньої і надближньої радіолокації в КХЧ ММД. На основі запропонованої моделі розроблена програма для розрахунку спектральних характеристик когерентних сигналів, відбитих від рослинності, яка передана підприємству “Холдингова компанія Укрспецтехніка” і використана при розробці РЛС “Ліс” і “Борсук”, що підтверджено Актом упровадження. 6. Розроблена модель розсіювання в сфокусованих хвильових пучках дозволяє розраховувати характеристики технологічних РЛС, а результати досліджень використані в держбюджетній НДР “Розвиток нових теоретичних і експериментальних засобів радіоінтроскопії”, N ГР 0198.U001473 [61], виконаної в ІРЕ НАН України. 7. Розроблена модель розсіювання крученими проводами високовольтних ліній передачі дозволяє здійснити моделювання характеристик виявлення навігаційними РЛС у КХЧ ММД для забезпечення безпеки повітряного руху в зоні високовольтних ліній електропередачі. 8. Розроблений метод формування інформативних ознак для радіолокаційного розпізнавання рухомих наземних об'єктів на базі адаптивного оброблення когерентних сигналів КХЧ ММД у площині “частота-час”, дозволило підвищити ефективність радіолокаційного давача руху для систем охоронної сигналізації. 9. Розроблені і практично створені зразки когерентних технологічних РЛС КХЧ ММД підтверджують ефективність когерентних систем надближньої радіолокації для проведення досліджень в області фізики горіння і вибуху, для технологічних цілей і в системах охоронної сигналізації, у тому числі: - когерентна технологічна РЛС у діапазоні 70 ГГц для дослідження процесів горіння твердого і газоподібного палива для контролю його якості; - когерентна технологічна РЛС у діапазоні 75 ГГц для контролю якості пароводяної суміші на вході турбогенераторів по розшаруванню багатофазного потоку за допомогою вимірювання спектра швидкостей водяних крапель; - когерентна технологічна РЛС у діапазоні 35 ГГц і пакет прикладних програм для персонального комп'ютера для безконтактного вимірювання вібрацій. Результати іспитів розробленого давача в умовах промислової експлуатації на Державному підприємстві “Зміївська ТЕЦ” підтвердили практичну значущість виконаного розроблення, про що свідчить Акт іспитів; - когерентна бістатична РЛС у діапазоні 35 ГГц для систем периметральної охоронної сигналізації, що не має “мертвої зони”, змонтована на території ряду організацій, що підтверджено відповідними актами впровадження; - когерентно-імпульсна РЛС у діапазоні 35 ГГц для систем охоронної сигналізації винесених об'єктів, яка забезпечує автоматичне розпізнавання сигналів “порушник - випадковий перехожий” і “порушник - тварина”; - когерентна РЛС для систем охоронної сигналізації винесених об'єктів на основі ГДВ з формуванням фазокодоманіпульованих сигналів з широкою базою у діапазоні 2 мм виявляє вантажний автомобіль, що рухається, на тлі відбиття від рослинності на відстані до 2 км, а пішохода на далекості не менш 800 м; - когерентна РЛС на основі ГДВ з формуванням частотно-кодоманіпульованих сигналів у діапазоні 2 мм забезпечує випромінювання сигналів з широкою базою без застосування швидкодіючих фазових модуляторів. | 