星载SAR方位多通道收发天线尺寸优化方法研究.pdf

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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI第31卷2014年第5期文章编号：1006—1630(2014)05一0048—06星载SAR方位多通道收发天线尺寸优化方法研究席沛丽，徐有栓，崔雷，赵迪(上海卫星工程研究所雷达卫星总体与仿真技术实验室，上海200240)摘要：基于偏置相位中心(DPCA)原理，提出了一种星载合成孔径雷达(SAR)方位多通道体制收发天线尺寸的优化方法，给出了优化方法及流程。仿真结果表明：该法不仅可有效降低SAR天线有效载荷的规模(尺寸和重量)，而且实现的图像质量指标优于常规设计方

2、法。关键词：星载SAR；多通道；天线尺寸；偏置相位中心中图分类号：TN958文献标志码：AAMethodtooptimizeAzimuthAntennaSizeofMulti—ChannelSpaceborneSARXIPei-1i，XUYou—shuan，CUILei，ZHAODi(ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering，Shanghai200240，China)Abstract：Basedontheprincipleofdisplacedphasecenter

3、antenna(【)PCA)，amethodtooptimizetheazimuthantennasizeofmulti—channelspaceborneSARsystemswasstudiedinthispaper．Thedesignmethodandtheflowchartweregivenout．Thesimulationresultsshowedthatperformancesincludingthesizeandmassdesignedbythemethodproposedwerebette

4、rthanthosegainedbytheconventionalmethod，andcouldacquirebetterSARimageswithasmallerSARantennaKeywords：Spacebornesyntheticaperturerada；IⅥulti—channel；Antennasize；Displacedphasecentreantenna0引言星载SAR是一种主动对地观测系统，系统中雷达平台沿固定航迹运动发射宽频信号，分别利用合成孔径原理和脉冲压缩技术获得方位向和距离向

5、高分辨率[1‘3]。由于可全天时全天候对地观测，星载SAR在军事和民用领域中发挥了重要作用。欧洲和美国发射的sAR卫星均具备获取高分辨率SAR图像的能力，高分辨率成为星载SAR未来发展的重要方向之一。同时，作为SAR图像质量另一重要指标的大测绘带宽(宽覆盖)也是各航天大国星载SAR系统提升的目标，因为同时兼备高分辨率和宽覆盖可提供更大范围、更精细详实的目标场景信息，有重要的应用价值。星载SAR的位分辨率和距离测绘带宽是一对相互制约的技术指标。星载SAR系统若欲扩大测绘带宽，则需要以牺牲方位向分辨率为代价

6、，反之亦然。收稿日期：2012—12—21；修回日期：2013一01—18作者筒介：席沛丽(1978一)，女，高级工程师，主要从事星载sAR系统设计。为缓解方位高分辨同距离宽覆盖间的矛盾，国外已提出多种新技术和新方法，其中最可行的是方位多通道技术[4。13

7、。方位多通道技术利用DPCA原理，可显著降低SAR系统工作的脉冲重复频率，从而改善SAR系统的模糊度指标，实现高分辨条件下的测绘带宽扩展[14。17

8、。本文对星载SAR方位多通道收发天线尺寸优化方法进行了研究。1基本原理1．1方位分辨率与距离测绘带宽

9、间关系星载SAR利用合成孔径原理获取方位向高分辨率，本质上由观测目标的多普勒带宽决定(对应于相干积累时间)。传统条带模式的理论方位分辨率pa近似为方位向天线尺寸的一半，J0。≈o．5L。[1‘3]。此处：L。为SAR天线长度。工程应用中，考虑其他相关误差后，则有风一(K。K2K3K5／(2K4))L。．(1)式中：K。为成像处理的方位向加权展宽系数；K。为第31卷2014年第5期席沛丽，等：星载sAR方位多通道收发天线尺寸优化方法研究理想天线特性(sinc函数)对信号多普勒频谱的等效加权作用引入的方位分

10、辨率展宽系数；K。为地速对方位向地面分辨率的改善系数；K。为方位向波束宽度系数；K；为多普勒参数估计误差和成像处理算法等引入的方位向地面分辨率展宽系数‘1

11、。SAR成像的测绘带宽是指SAR天线距离向波束覆盖的，满足图像质量要求的照射地域宽度，即回波数据获取的地面观测宽度。测绘带宽受脉冲重复频率(PRF)的限制，欲扩大测绘带宽就须求降低PRF，但为避免发生方位模糊，PRF必须大于回波信号的多普勒带宽。因此，测绘带宽与方位分辨率间存在制约关系f