Аннотация. Представлены результаты исследований по обоснованию структуры построения передающих и приемных каналов многоканальной двухкоординатной первичной когерентной радиолокационной станции (РЛС) с множественными идентичными N входами и M выходами типа МТx-NRx. В РЛС используются непрерывные периодические зондирующие сигналы с линейной частотной модуляцией для обнаружения и измерения полярных координат малозаметных целей в ближней зоне действия окружающего воздушного и наземного пространства. Отмечаются достоинства и особенности построения многоканальных, типа Multiple Input Multiple Output (MIMO) РЛС, в т.ч. модульность конструктивного исполнения, малая излучаемая мощность, скрытность функционирования, использование ортогональных зондирующих сигналов, излучаемых передающими каналами и отраженных от целей радиолокационных сигналов, принимаемых приемными каналами РЛС, мобильность, небольшой вес и габариты. Показано, что несущая частота азимутальной многоканальной двухкоординатной когерентной РЛС определяется шириной парциального луча виртуальной веерной диаграммы направленности приемо-передающей антенны по азимуту и размером азимутальной виртуальной апертуры с учетом его превышения заданного максимального физического размера горизонтальной апертуры антенны. Отмечается, что количество передающих М и приемных N каналов азимутальной многоканальной типа MIMO двухкоординатной РЛС определяется требуемым количеством высокочастотных передающих M излучателей и N приемных антенных элементов приемо-передающей антенны, которая должна обеспечить формирование веерной виртуальной M×N-лучевой приемо-передающей диаграммы направленности, охватывающей зону действия по азимуту и углу места с заданной разрешающей способностью по азимуту. Предложен вариант взаимного расположения M = 8 передающих излучателей и N = 8 приемных высокочастотных антенных элементов в пределах физической апертуры многоканальной приемо-передающей антенной решетки, ограниченной размером по ширине 1 м. Вариант обеспечивает формирование расширенной виртуальной апертуры с веерной азимутальной приемо-передающей диаграммой направленности в зоне действия РЛС, определяемой пространственным сектором 60° по азимуту и 20° по углу места. Показано, что предложенная многоканальная двухкоординатная РЛС 8Тx-8Rx, излучающая при помощи плоской антенной решетки шириной 1 м на несущей частоте 15 ГГц Ku-диапазона ортогональные зондирующие сигналы мощностью 10 мВт по каждому из 8 передающих каналов, обеспечивает обнаружение и измерение полярных координат малозаметных целей с эффективной площадью рассеяния для беспилотных летательных аппаратов 0,01 м² и 0,1 м² на максимальной дальности 2,9 и 4,4 км соответственно (время наблюдения – 1 с), а также 5,1 и 7,6 км (время наблюдения – 5 с).

Ключевые слова: виртуальная апертура, диаграмма направленности, первичная радиолокационная станция, разрешающая способность, РЛС, MIMO

Для цитирования: Синицын В. А., Иванов А. В., Синицын Е. А. Многоканальная радиолокационная станция для обнаружения малозаметных целей в ближней зоне действия // Аэрокосмическая техника и технологии. 2026. Т. 4, № 2. С. 357–371. https://doi.org/10.52467/2949-401X-2026-4-2-357-371; https://elibrary.ru/nuosiv 

Библиографический список

1. Черняк В. С. О свойствах MIMO РЛС с разреженными антенными решетками // Успехи современной радиоэлектроники. 2017. № 3. С. 61–70. https://elibrary.ru/YIEYGD
2. Везарко Д. А., Чечельницкий А. С., Коптев В. А., Халматов Б. М. Анализ радиолокационных систем обнаружения малоразмерных беспилотных летательных аппаратов // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2024. Т. 90, № 3- С. 156–160. https://doi.org/10.24412/2500-1000-2024-3-2-156-160
3. Синицын В. А., Зеленков В. М., Ражев В. А., Галицкая Е. Ю., Галицкий А. В. Алгоритм обработки сигналов MIMO РЛС // Инновационные технологии и технические средства специального назначения. Труды XVIII общероссийской научно-практической конференции (Санкт-Петербург, 10–11 декабря 2025) года. Санкт-Петербург, БГТУ «Военмех» им. Д. Ф. Устинова. 2026. С. 60–63. https://elibrary.ru/JTHPNH
4. Синицын В. А., Зеленков В. М., Ражев В. А., Галицкая Е. Ю., Галицкий А. В. формирование матрицы дальность-скорость в MIMO РЛС с ЛЧМ сигналами // Инновационные технологии и технические средства специального назначения. Труды XVIII общероссийской научно-практической конференции (Санкт-Петербург, 10–11 декабря 2025) года. Санкт-Петербург, БГТУ «Военмех» им. Д. Ф. Устинова. 2026. С. 63–66. https://elibrary.ru/TBVBWC
5. Зеленков В. М., Ражев В. А., Синицын В. А., Цветков Н. В. Применение OFDM сигналов совместно с MIMO технологией в первичных РЛС// Инновационные технологии и технические средства специального назначения. Труды XVIII общероссийской научно-практической конференции (Санкт-Петербург, 10–11 декабря 2025) года. Санкт-Петербург, БГТУ «Военмех» им. Д. Ф. Устинова. 2026. С. 66–70. https://elibrary.ru/URDKVP
6. Синицын В. А., Васильева А. А., Синицын Е. А. Сравнительный анализ малогабаритных первичных MIMO и одноканальных РЛС для обнаружения объектов в ближней зоне действия // Инновационные технологии и технические средства специального назначения. Труды XVII общероссийской научно-практической конференции. Санкт-Петербург, БГТУ «Военмех» им. Д. Ф. Устинова. 2024. С. 106–110.
7. Синицын В. А., Васильева А. А., Синицын Е. А. Особенности реализации и варианты применения перспективных малогабаритных первичных MIMO РЛС ближней зоны действия. В сборнике: Инновационные технологии и технические средства специального назначения. Труды XVII общероссийской научно-практической конференции. Санкт-Петербург, БГТУ «Военмех» им. Д. Ф. Устинова. 2024. С. 110–114.
8. Подкопаев А. О., Артюшенко В. В., Степанов М. А., Соколов В. С. Математическая модель для расчета диаграммы направленности антенной решетки МIМО РЛС // Доклады АН ВШ РФ. 2025. Т. 68, № 3. C. 29–44. http://dx.doi.org/10.17212/1727-2769-2025-3-29-44
9. Wensong Wang, Zhongyuan Fang; Kai Tang; Xixi Wang; Zhou Shu; Zhenyu Zhao, Yuanjin Zheng. Wideband Gain Enhancement of MIMO Antenna and Its Application in FMCW Radar Sensor Integrated With CMOS-Based Transceiver Chip for Human Respiratory Monitoring // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2023. Vol. 71, no. 1, pp. 318–329. https://doi.org/10.1109/tap.2022.3222802
10. Li X., Wang X., Yang Q., Fu S. Signal Processing for TDM MIMO FMCW Millimeter-Wave Radar Sensors // IEEE Access. 2021. Vol. 9, pp. 167959–167971. https://doi.org/10.1109/access.2021.3137387
11. Pan M., Chen B. MIMO high frequency surface wave radar using sparse frequency FMCW signals // International Journal of Antennas and Propagation. 2017, pp. 1–16. https://doi.org/10.1155/2017/7514916
12. Khasanov M. S., Meleshin Y. M., Karpov V. N. Investigation into FMCW MIMO Radar Design Based on Fast Phase Coded Waveforms // 26th International Conference on Digital Signal Processing and its Applications (DSPA) 27-29 March 2024. IEEE, 2024, pp. 1–4. https://doi.org/10.1109/dspa60853.2024.10510137
13. Sevgi L., Ponsford A., Chan H. An integrated maritime surveillance system based on high-frequency surfacewave radars. Part 1. Theoretical background and numerical simulations // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2001. Vol. 43, no. 4, pp. 28–43. https://doi.org/10.1109/74.951557
14. Sit Y. L., Li G., Manchala S., Afrasiabi H., Sturm C., Lubbert U. BPSK-based MIMO FMCW automotive-radar concept for 3D position measurement // 15th European Radar Conference (EuRAD). Madrid, Spain 26-28 Sept. 2018. IEEE 2018, pp. 289–292. https://doi.org/10.23919/eurad.2018.8546657
15. Вовшин Б. М., Куликов К. В. Сверхбыстрое сканирование луча и синтез короткого сигнала в поле излучения передающей решетки MIMO РЛС // Russian Technological Journal. 2016. Т. 4, № 2(11). С. 54– https://doi.org/10.32362/2500-316x-2016-4-2-54-64
16. Переверзев А. Л., Лялин К. С., Мелешин Ю. М., Карпов В. Н., Колесников Р. Н. Разработка MIMO-радара на базе ФКМ-сигналов // Наноиндустрия. 2022. Т. 15, № S8-1(113). С.54– https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.8s.54.58
17. Graham T. D., Bradstreet L. M. MIMO Beamforming and Error Analysis // Proc. on 2015 IEEE Radar Conference (2015 IEEE International Radar Conference). Arlington VA, USA. 10-15 May 2015, рр. 1010–1014. https://doi.org/10.1109/RADAR.2015.7131142
18. Патент RU2774156C1. Радиолокационная станция с непрерывным излучением широкополосного линейно-частотно-модулированного сигнала при широкоугольном электронном сканировании диаграммы направленности антенны / А. М. Голик, Ю. А. Шишов, Ю. Е. Тостуха, О. А. Таргаев, С. В. Дворников, А. Н. Заседателев. Опубл. 15.06.2022, бюл. № 17
19. Степанов М. А., Соколов В. С. Соотношения для расчета диаграммы направленности MIMO РЛС при различающихся антеннах приемных и передающих элементов, формирующих ее // Информационно-управляющие системы. Информационные канала и среды. 2024. № 1. С. 56– https://doi.org/10.31799/1684-8853-2024-1-56-63
20. Мелешин Ю. М. Алгоритм управления пространственным распределением мощности в MIMO-радиолокаторах с BPSK- и QPSK-сигналами // Радиотехника. 2026. Т. 90, № 1. С. 54–71. https://doi.org/10.18127/j00338486-202601-06
21. Kumbul U., Petrov N., Vaucher C. S., Yarovoy A. Phase-coded FMCW for coherent MIMO radar // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2023. Vol. 71, no. 6, рр. 2721–2733. https://doi.org/10.1109/TMTT.2022.3228950