CN107219526A - 双星Ka FMCW SAR内定标***、方法及成像*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及双星Ka FMCW SAR内定标***、方法及成像***，内定标***包括发射内定标子***和接收内定标子***，发射内定标子***和所述接收内定标子***分别安装于两颗卫星平台上；发射内定标子***包括发射频率综合器、T定标网络、T定标器、第一高频接收组件、第一中频接收机、发射Ka频段辅助天线、T馈电网络和T组件；接收内定标子***包括接收频率综合器、R定标器、功分器、第二高频接收组件、第二中频接收机和接收Ka频段辅助天线；接收内定标子***对每个接收通道均设置R定标网络、R馈电网络和R组件。本发明的双星Ka FMCW SAR内定标***、方法及成像***，实现了双星Ka FMCW SAR成像***内定标功能。

Description

双星Ka FMCW SAR内定标***、方法及成像***
技术领域
本发明涉及FMCW SAR成像***，具体涉及一种双星Ka FMCW SAR内定标***、方法及成像***。
背景技术
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)能够全天候、全天时地进行对地观测，提供高分辨率的雷达图像，并能够穿透地表和植被获取地表下的信息，而且作用距离远，成像范围大，因而在地质探测、地形测绘、洪水灾害监测、农作物鉴别、产量评估等民用领域和战场、战略侦查等军事领域有着广泛的应用前景。
SAR成像***整个通道链路的任何一部分都会对信号产生影响，如何补偿通道链路对信号的影响是高分辨SAR成像必须解决的一个难题。目前，工程上一种切实可行的方法是通过内定标技术来实现。由于发射的宽带线性调频信号经过定标链路，信号受到通道链路的影响已包含在定标信号之中，通过对定标信号的分析可以提取出用于补偿的幅度和相位信息，从而实现对高分辨SAR成像***的幅相误差补偿。
内定标一般利用雷达自身的电子设备，通过增加内定标器来形成发射、接收等定标回路，利用定标信号经过与真实回波信号尽可能相同的雷达发射通道和接收通道链路，形成定标回路，实现内定标功能。
传统SAR成像***采用脉冲体制。FMCW SAR作为一种新的成像雷达体制，已应用于机载，但目前还未有星载Ka FMCW SAR成像***的相关报道，因此也未有星载Ka FMCW SAR内定标***的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双星Ka FMCW SAR内定标***、方法及成像***，实现了双星Ka FMCW SAR成像***内定标功能。
为了达到上述的目的，本发明提供一种双星Ka FMCW SAR内定标***，包括发射内定标子***和接收内定标子***，所述发射内定标子***和所述接收内定标子***分别安装于两颗卫星平台上；所述发射内定标子***包括发射频率综合器、T定标网络、T定标器、第一高频接收组件、第一中频接收机、发射Ka频段辅助天线、T馈电网络和T组件；所述发射频率综合器产生的定标信号依次流经T馈电网络、T组件、T定标网络、T定标器、第一高频接收组件和第一中频接收机；所述发射Ka频段辅助天线与所述T定标器连接；所述接收内定标子***包括接收频率综合器、R定标器、功分器、第二中频接收机和接收Ka频段辅助天线；所述接收内定标子***对每个接收通道均设置R定标网络、第二高频接收组件、R馈电网络和R组件；所述接收频率综合器产生的定标信号经R定标器、功分器后分成多路定标分信号，一路定标分信号对应一个接收通道，多路定标分信号分别输送至各个接收通道的R定标网络，每个接收通道，定标分信号依次流经R定标网络、R组件、R馈电网络后由第二高频接收组件接收，第二中频接收机同时接收各接收通道第二高频接收组件的输出信号；所述接收Ka频段辅助天线与所述R定标器连接。
本发明提供的另一技术方案是一种双星Ka FMCW SAR内定标方法，采用的内定标***包括发射内定标子***和接收内定标子***，所述发射内定标子***和所述接收内定标子***分别安装于两颗卫星平台上；所述发射内定标子***包括发射频率综合器、T定标网络、T定标器、第一高频接收组件、第一中频接收机、发射Ka频段辅助天线、T馈电网络和T组件；所述接收内定标子***包括接收频率综合器、R定标器、功分器、第二中频接收机和接收Ka频段辅助天线；所述接收内定标子***对每个接收通道均设置R定标网络、第二高频接收组件、R馈电网络和R组件；所述内定标方法包括发射定标流程、接收定标流程和参考定标流程；所述发射定标流程包括：发射频率综合器产生的定标信号经T馈电网络后分成多路分信号，多路分信号分别进入各T组件，各T组件耦合口输出的耦合信号经T定标网络合成后送至T定标器，第一高频接收组件接收T定标器的输出送至第一中频接收机；所述接收定标流程包括：接收频率综合器产生的定标信号经R定标器、功分器后分成多路定标分信号，多路定标分信号分别进入各接收通道的R定标网络，定标分信号经R定标网络后分成多路分信号，多路分信号分别通过各R组件的耦合口输入各R组件，各R组件输出的信号经R馈电网络合成后由第二高频接收组件接收，第二中频接收机同时接收各接收通道第二高频接收组件的输出信号；所述参考定标流程包括：发射频率综合器产生的定标信号经T定标器、发射Ka频段辅助天线、接收Ka频段辅助天线、R定标器、功分器后分成多路定标分信号，多路定标分信号分别进入各接收通道的R定标网络，定标分信号经R定标网络后分成多路分信号，多路分信号分别通过各R组件的耦合口输入各R组件，各R组件输出的信号经R馈电网络合成后由第二高频接收组件接收，第二中频接收机同时接收各接收通道第二高频接收组件的输出信号。
上述双星Ka FMCW SAR内定标方法，其中，参考定标流程获得的参考定标参量h为：h＝h1+h2+h3-G空间传输，其中，h1＝GT-G星间#1，GT为发射有源相控阵天线增益，G星间#1为发射Ka频段辅助天线增益；h2＝GR-G星间#2，GR为接收有源相控阵天线增益，G星间#2为接收Ka频段辅助天线增益；h3＝G星间#1+PT+G空间传输+G星间#2+G收网，PT为总发射功率，G收网为接收通道的增益，G空间传输为接收星辅助天线到发射星辅助天线之间的空间传输损耗。
上述双星Ka FMCW SAR内定标方法，其中，所述内定标方法还包括单个T组件定标流程和单个R组件定标流程；所述单个T组件定标流程包括：发射频率综合器产生的定标信号经T馈电网络后分成多路分信号，波控逐次打开各个T组件，与打开的T组件对应的分信号进入该打开的T组件，该打开的T组件耦合口输出的耦合信号经T定标网络送至T定标器，第一高频接收组件接收T定标器的输出送至第一中频接收机；所述单个R组件定标流程包括：接收频率综合器产生的定标信号经R定标器、功分器后分成多路定标分信号，多路定标分信号分别进入各接收通道的R定标网络，定标分信号经R定标网络后分成多路分信号，波控逐次打开各个R组件，与打开的R组件相对应的分信号通过该打开的R组件的耦合口输入该打开的R组件，该打开的R组件输出的信号经R馈电网络后，由第二高频接收组件接收送至第二中频接收机。
上述双星Ka FMCW SAR内定标方法，其中，所述发射定标流程中，所有T组件同时工作；所述接收定标流程中，所有R组件同时工作；所述单个T组件定标流程中，同时仅有一个T组件工作；所述单个R组件定标流程中，每个接收通道同时仅有一个R组件工作。
本发明提供的又一技术方案是一种双星Ka FMCW SAR成像***，包括上述双星KaFMCW SAR内定标***。
本发明的双星Ka FMCW SAR内定标***、方法及成像***，解决了双星Ka FMCWSAR成像***的内定标链路难以构建的问题，可以实现高精度的***内定标，从而确保***具备辐射定标的能力。
附图说明
本发明的双星Ka FMCW SAR内定标***、方法及成像***由以下的实施例及附图给出。
图1是本发明较佳实施例中发射内定标子***示意图。
图2是本发明较佳实施例中接收内定标子***示意图。
具体实施方式
以下将结合图1～图2对本发明的双星Ka FMCW SAR内定标***、方法及成像***作进一步的详细描述。
本发明涉及的星载Ka FMCW SAR成像***包括发射分***和接收分***，所述发射分***和接收分***分别安装于两颗卫星平台上，所述两颗卫星平台采用跟飞工作模式。所述发射分***包括发射频率综合器和发射有源相控阵天线，所述发射有源相控阵天线包括T馈电网络、T组件和发射辐射单元；所述接收分***包括接收有源相控阵天线和中频接收机，所述接收有源相控阵天线包括接收辐射单元、R组件和R馈电网络；所述发射频率综合器产生的Ka频段线性调频连续波信号(发射信号)放大后经T馈电网络、T组件、发射辐射单元向外辐射，经目标反射后形成回波信号，回波信号经接收辐射单元接收、R组件、R馈电网络、下变频变换，进入接收前端，到达中频接收机，经模数采样后形成回波原始数据，用于成像处理。
本发明涉及的星载Ka FMCW SAR成像***采用收发分置体制，即发射链路、接收链路位于不同星体上。为实现双星Ka FMCW SAR成像***的内定标，本发明提供一种双星KaFMCW SAR内定标***，包括发射内定标子***和接收内定标子***，所述发射内定标子***和所述接收内定标子***分别安装于两颗卫星平台上，所述两颗卫星平台采用跟飞工作模式。
本发明较佳实施例中，双星Ka FMCW SAR成像***包括一个发射通道和多个接收通道。
图1所示为本发明较佳实施例中发射内定标子***示意图。如图1所示，所述发射内定标子***包括发射频率综合器101、发射有源相控阵天线、T定标网络102、T定标器103、第一高频接收组件104、第一中频接收机105和发射Ka频段辅助天线106；所述发射有源相控阵天线包括T馈电网络107、T组件108和发射辐射单元109。一个T组件108对应多个发射辐射单元109，发射通道包含一个T馈电网络107、多个T组件108和多个发射辐射单元109，通过开关可控制仅一个T组件108工作，或发射通道所有T组件108同时工作。
所述发射频率综合器101产生定标信号并通过其RF口输出该定标信号，所述发射频率综合器101输出的定标信号经所述T馈电网络107后分成多路分信号，一路分信号对应一个T组件108，所述分信号通过T组件108的馈电口输入T组件108并由T组件108的耦合口输出至所述T定标网络102，T组件108耦合口输出的耦合信号经所述T定标网络102合成后送入所述T定标器103后由所述第一高频接收组件104接收，与参考信号差拍混频之后送至所述第一中频接收机105，接收单元110接收所述第一中频接收机105输出的信号并通过发射对地数传***发送至地面进行后续信号处理。
所述发射频率综合器101、T馈电网络107、T组件108和发射辐射单元109形成本双星Ka FMCW SAR成像***的发射链路，作为发射链路，所述发射频率综合器101产生Ka频段线性调频连续波信号(发射信号)。
图2所示为本发明较佳实施例中接收内定标子***示意图。如图2所示，所述接收内定标子***包括接收频率综合器201、R定标器202、五功分器203、第二中频接收机204、接收Ka频段辅助天线205、接收有源相控阵天线、R定标网络和第二高频接收组件；所述接收有源相控阵天线包括R馈电网络、R组件和接收辐射单元；本实施例中，所述接收有源相控阵天线包含五个接收通道，对于每个接收通道，均设有一个R馈电网络206、多个R组件207、多个接收辐射单元208、一个R定标网络209和一个第二高频接收组件210；通过开关可控制仅一个R组件207工作，或该接收通道所有R组件207同时工作。
所述接收频率综合器201产生的定标信号经R定标器202、五功分器203后分成五路定标分信号，该五路定标分信号分别进入五个接收通道，以其中一个接收通道为例，所述定标分信号经所述R定标网络209后再次分成多路分信号，一路分信号对应一个R组件207，所述分信号通过R组件207的耦合口输入所述R组件207，所述R组件207输出的信号经所述R馈电网络206合成后由所述第二高频接收组件210接收并送至所述第二中频接收机204，所述第二中频接收机204的输出信号通过接收对地数传***发送至地面进行后续信号处理。所述第二中频接收机204为多通道中频接收机。
所述接收辐射单元、R组件、R馈电网络、第二高频接收组件210和第二中频接收机204形成本双星Ka FMCW SAR成像***的接收链路，作为接收链路，所述接收辐射单元接收目标反射的回波信号。
本实施例还提供一种双星Ka FMCW SAR内定标方法，所述内定标方法包括发射定标流程、接收定标流程和参考定标流程。
1)发射定标流程
发射频率综合器101产生的定标信号经T馈电网络107后分成多路分信号，所述多路分信号分别进入各T组件108，各T组件108耦合口输出的耦合信号经T定标网络102合成后送至T定标器103，第一高频接收组件104接收T定标器103的输出送至第一中频接收机105，所述第一中频接收机105的输出即是发射定标的原始数据；
发射定标流程中，发射通道所有T组件108同时工作(全T)；
2)接收定标流程
接收频率综合器201产生的定标信号经R定标器202、五功分器203后分成五路定标分信号，该五路定标分信号分别进入五个接收通道，以其中一个接收通道为例，所述定标分信号经R定标网络209后分成多路分信号，所述多路分信号分别通过各R组件207的耦合口输入各R组件207，各R组件207输出的信号经R馈电网络206合成后由第二高频接收组件210接收并送至第二中频接收机204；所述第二中频接收机204的输出即是接收定标的原始数据；
接收定标流程中，对每个接收通道，所有R组件207同时工作(全R)，第二中频接收机204对五个接收通道同时接收；
3)参考定标流程
结合图1和图2，发射频率综合器101产生的定标信号经T定标器103、发射Ka频段辅助天线106、接收Ka频段辅助天线205、R定标器202、五功分器203后分成五路定标分信号，该五路定标分信号分别进入五个接收通道，以其中一个接收通道为例，所述定标分信号经R定标网络209后分成多路分信号，所述多路分信号分别通过各R组件207的耦合口输入各R组件207，各R组件207输出的信号经R馈电网络206合成后由第二高频接收组件210接收并送至第二中频接收机204；，所述第二中频接收机204的输出即是参考定标的原始数据；
参考定标流程中，对每个接收通道，所有R组件207同时工作，第二中频接收机204对五个接收通道同时采样；
参考定标参量h＝h1+h2+h3-G空间传输
其中，h1为发射有源相控阵天线与发射Ka频段辅助天线106的增益差，h1＝GT-G星间#1，GT为发射有源相控阵天线增益，G星间#1为发射Ka频段辅助天线增益，该G星间#1包含T组件耦合器、T定标网络的损耗；h2为接收有源相控阵天线与接收Ka频段辅助天线206的增益差，h2＝GR-G星间#2，GR为接收有源相控阵天线增益，G星间#2为接收Ka频段辅助天线增益，该G星间#2包含R组件耦合器、R定标网络的损耗；h3为在轨参考定标时，第二中频接收机204收到的电平，h3＝G星间#1+PT+G空间传输+G星间#2+G收网，PT为总发射功率，G收网为接收通道的增益，该G收网包括R组件、R馈电网络及第二中频接收机的增益，G空间传输为接收星辅助天线到发射星辅助天线之间的空间传输损耗。
所述内定标方法还包括单个T组件定标流程和单个R组件定标流程。
4)单个T组件定标流程
发射频率综合器101产生的定标信号经T馈电网络107后分成多路分信号，波控逐次打开各个T组件108，与打开的T组件108对应的分信号进入该打开的T组件108，该打开的T组件108耦合口输出的耦合信号经T定标网络102送至T定标器103，第一高频接收组件104接收T定标器103的输出送至第一中频接收机105，此时，第一中频接收机105的输出即是该打开的T组件108定标的原始数据；
单个T组件定标流程中，同时只有一个T组件工作(单T)；单个T组件定标流程可用于检测T组件实效情况；
5)单个R组件定标流程
接收频率综合器201产生的定标信号经R定标器202、五功分器203后分成五路定标分信号，该五路定标分信号分别进入五个接收通道，以其中一个接收通道为例，所述定标分信号经R定标网络209后分成多路分信号，波控逐次打开各个R组件207，与打开的R组件207相对应的分信号通过该打开的R组件207的耦合口输入该打开的R组件207，该打开的R组件207输出的信号经R馈电网络206后，由第三高频接收组件210接收送至第二中频接收机204；此时，所述第二中频接收机204的输出即是该打开的R组件207定标的原始数据；
单个R组件定标流程中，同时只有一个R组件工作(单R)；单个R组件定标流程可用于检测R组件实效情况。
本实施例提供的双星Ka FMCW SAR成像***，包括本实施例的双星Ka FMCW SAR内定标***。

Claims (6)

1.双星Ka FMCW SAR内定标***，其特征在于，包括发射内定标子***和接收内定标子***，所述发射内定标子***和所述接收内定标子***分别安装于两颗卫星平台上；
所述发射内定标子***包括发射频率综合器、T定标网络、T定标器、第一高频接收组件、第一中频接收机、发射Ka频段辅助天线、T馈电网络和T组件；所述发射频率综合器产生的定标信号依次流经T馈电网络、T组件、T定标网络、T定标器、第一高频接收组件和第一中频接收机；所述发射Ka频段辅助天线与所述T定标器连接；
所述接收内定标子***包括接收频率综合器、R定标器、功分器、第二中频接收机和接收Ka频段辅助天线；所述接收内定标子***对每个接收通道均设置R定标网络、第二高频接收组件、R馈电网络和R组件；所述接收频率综合器产生的定标信号经R定标器、功分器后分成多路定标分信号，一路定标分信号对应一个接收通道，多路定标分信号分别输送至各个接收通道的R定标网络，每个接收通道，定标分信号依次流经R定标网络、R组件、R馈电网络后由第二高频接收组件接收，第二中频接收机同时接收各接收通道第二高频接收组件的输出信号；所述接收Ka频段辅助天线与所述R定标器连接。
2.双星Ka FMCW SAR内定标方法，其特征在于，采用的内定标***包括发射内定标子***和接收内定标子***，所述发射内定标子***和所述接收内定标子***分别安装于两颗卫星平台上；所述发射内定标子***包括发射频率综合器、T定标网络、T定标器、第一高频接收组件、第一中频接收机、发射Ka频段辅助天线、T馈电网络和T组件；所述接收内定标子***包括接收频率综合器、R定标器、功分器、第二中频接收机和接收Ka频段辅助天线；所述接收内定标子***对每个接收通道均设置R定标网络、第二高频接收组件、R馈电网络和R组件；
所述内定标方法包括发射定标流程、接收定标流程和参考定标流程；
所述发射定标流程包括：发射频率综合器产生的定标信号经T馈电网络后分成多路分信号，多路分信号分别进入各T组件，各T组件耦合口输出的耦合信号经T定标网络合成后送至T定标器，第一高频接收组件接收T定标器的输出送至第一中频接收机；
所述接收定标流程包括：接收频率综合器产生的定标信号经R定标器、功分器后分成多路定标分信号，多路定标分信号分别进入各接收通道的R定标网络，定标分信号经R定标网络后分成多路分信号，多路分信号分别通过各R组件的耦合口输入各R组件，各R组件输出的信号经R馈电网络合成后由第二高频接收组件接收，第二中频接收机同时接收各接收通道第二高频接收组件的输出信号；
所述参考定标流程包括：发射频率综合器产生的定标信号经T定标器、发射Ka频段辅助天线、接收Ka频段辅助天线、R定标器、功分器后分成多路定标分信号，多路定标分信号分别进入各接收通道的R定标网络，定标分信号经R定标网络后分成多路分信号，多路分信号分别通过各R组件的耦合口输入各R组件，各R组件输出的信号经R馈电网络合成后由第二高频接收组件接收，第二中频接收机同时接收各接收通道第二高频接收组件的输出信号。
3.如权利要求2所述的双星Ka FMCW SAR内定标方法，其特征在于，参考定标流程获得的参考定标参量h为：h＝h1+h2+h3-G空间传输，其中，h1＝GT-G星间#1，GT为发射有源相控阵天线增益，G星间#1为发射Ka频段辅助天线增益；h2＝GR-G星间#2，GR为接收有源相控阵天线增益，G星间#2为接收Ka频段辅助天线增益；h3＝G星间#1+PT+G空间传输+G星间#2+G收网，PT为总发射功率，G收网为接收通道的增益，G空间传输为接收星辅助天线到发射星辅助天线之间的空间传输损耗。
4.如权利要求2所述的双星Ka FMCW SAR内定标方法，其特征在于，所述内定标方法还包括单个T组件定标流程和单个R组件定标流程；
所述单个T组件定标流程包括：发射频率综合器产生的定标信号经T馈电网络后分成多路分信号，波控逐次打开各个T组件，与打开的T组件对应的分信号进入该打开的T组件，该打开的T组件耦合口输出的耦合信号经T定标网络送至T定标器，第一高频接收组件接收T定标器的输出送至第一中频接收机；
所述单个R组件定标流程包括：接收频率综合器产生的定标信号经R定标器、功分器后分成多路定标分信号，多路定标分信号分别进入各接收通道的R定标网络，定标分信号经R定标网络后分成多路分信号，波控逐次打开各个R组件，与打开的R组件相对应的分信号通过该打开的R组件的耦合口输入该打开的R组件，该打开的R组件输出的信号经R馈电网络后，由第二高频接收组件接收送至第二中频接收机。
5.如权利要求4所述的双星Ka FMCW SAR内定标方法，其特征在于，所述发射定标流程中，所有T组件同时工作；所述接收定标流程中，所有R组件同时工作；所述单个T组件定标流程中，同时仅有一个T组件工作；所述单个R组件定标流程中，每个接收通道同时仅有一个R组件工作。
6.双星Ka FMCW SAR成像***，其特征在于，包括如权利要求1所述的双星Ka FMCW SAR内定标***。
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