Когерентні системи ближньої радіолокації міліметрового діапазону - Автореферат

В останні десятиліття в теорії і техніки радіолокації значна увага приділялась освоєнню міліметрового діапазону, особливо його короткохвильовій частині (КХЧ ММД), що повязано з малими габаритами антенно-фідерних систем, високою точністю вимірювання координат та підвищенням інформативності систем. Крім того, останнім часом значно зріс інтерес до нового класу систем надближньої радіолокації - технологічних РЛС, у тому числі для вимірювання переміщень, вібрацій, наповнення сховищ твердими і рідкими продуктами, для забезпечення безпеки руху, у системах охоронної сигналізації та ін. Однак на момент виконання дисертації, створення когерентних систем у КХЧ ММД було неможливо через відсутність як апаратури, так і даних наукових досліджень у частині впливу умов поширення на когерентні властивості відбитих сигналів, у тому числі:-вплив нестаціонарних флуктуацій випромінюваних сигналів на якість їх когерентного оброблення ; Усикова, де виконувалася дисертація, у тому числі: комплексна наукова програма “Фундаментальні дослідження в області міліметрових і субміліметрових хвиль і використання їхніх результатів у народному господарстві” (затверджено Постановою Президії АН УРСР N304 від 11. 07.1979), координаційний план “Фундаментальні дослідження в області міліметрових і субміліметрових хвиль і використання їхніх результатів у народному господарстві” (затверджено Постановою Бюро Відділення фізики й астрономії АН УРСР, Протокол N2 від 20 січня 1986р., Параграф N30, розділ 2), НДР “Дослідження фундаментальних проблем дифракції і дифракційної електроніки з метою розробки елементної бази і радіосистем міліметрового і субміліметрового діапазонів хвиль”, 1987 р., N ГР 01.84.0053359, НДР “Розвиток нових методів спектральної теорії і порушення багатокомпонентних структур, проведення фізичного експерименту з метою розробки елементної бази і радіосистем міліметрового і субміліметрового діапазонів хвиль”, 1992 р., N ГР 0.188.0078386, НДР “Розвиток нових методів порушення відкритих структур, дослідження процесів генерування, посилення і стабілізації приладів дифракційної електроніки, створення нових радіосистем і елементної бази в міліметровому і субміліметровому діапазонах хвиль”, 1997р., N ГР 0193U042279, НДР “Розвиток нових теоретичних і експериментальних засобів радіоінтроскопії”, N ГР 0198.U001473. Наукова новизна отриманих результатів полягає ось у чому: 1.Уперше запропонована і досліджена оцінка когерентності випромінюваних сигналів в системах ближньої радіолокації у вигляді модифікованої структурної функції (МСФ) флуктуацій частоти, структурна стала якої є кількісним критерієм якості сигналів.Вважаючи, що одним із важливих параметрів когерентної РЛС є точність вимірювання швидкості руху обєктів спостереження, критерієм когерентності обрана точність вимірювання фази відбитого сигналу, або її похідної (допплерівської частоти). Показано, що точність визначається МСФ частотних флуктуацій [1-3], а у випадку, коли значенням її структурної сталої ( - час запізнення відбитого сигналу, - час когерентного накопичення, - параметр спектра частотних флуктуацій). Запропонований критерій узагальнює відомі оцінки когерентності на випадок нестаціонарних флуктуацій частоти, зокрема технічні флуктуації у вигляді флікерного шуму, які характерні для генераторів у КХЧ ММД. Для експериментальних досліджень МСФ флуктуацій частоти існуючих генераторів НВЧ (ГДВ, лампа зворотної хвилі (ЛЗХ) та генератор на лавинно-пролітному діоді) було розроблено методику і створено вимірювальні стенди [1-3], які забезпечують дослідження у діапазонах 2 мм, 4 мм і 8 мм з точністю не гірше ± 30 Гц2. Розрахунки показали, що використання таких генераторів у когерентній РЛС КХЧ ММД дозволяє забезпечити значення підзавадової видимості до-40 ДБ для обєкта типу одинокого пішохода, що цілком достатньо для багатьох практичних застосувань когерентних систем ближньої радіолокації.Для проведення калібрування енергетичного потенціалу когерентної вимірювальної РЛС у натурних умовах було уперше запропоновано і досліджено еталонний відбивач [6], заснований на обертальному та зворотно-поступальному русі кутового відбивача (КВ). В обох випадках періодичний характер руху КВ приводить до розподілу енергії сигналу по гармоніках частоти руху, а значення ЕПР визначається не лише геометрією відбивача, але й характером його руху. Проте, перевагою вібрувального відбивача є висока точність визначення ефективного значення його ЕПР, що дозволяє використовувати подібний імітатор у вигляді еталонного відбивача. У разі обємно розподілених обєктів (наприклад, опади й ін.) запропоновано метод вимірювання питомого значення ЕПР у ближній зоні антен з діаграмами спрямованості (ДС) антен, які перетинаються. Для дослідження когерентних властивостей сигналів, відбитих від природних утворень, а також обєктів радіолокаційного спостереження, було створено та досліджено ряд когерентних вимірювальних РЛС на базі розробленої вище концепції формування сигналів на робочій частоті за допомогою генератора із високою д

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ