星载合成孔径雷达相控阵天线研究
发布时间：2021-04-12 18:27
大规模有源相控阵天线是高性能星载合成孔径雷达（SAR）核心部件之一,在很大程度上决定了星载SAR的性能。传统星载SAR相控阵天线采用周期阵列实现方案,具备波束控制能力较强,失效冗余备份充足,设计方法成熟等优点,在现有星载SAR系统中得到广泛应用。然而基于周期阵列方案的相控阵天线同时又存在体积、重量大,制造成本高昂,能量利用率较低等不足,制约了星载SAR系统性能的进一步提升和下一代高性能星载SAR系统的研发。改进星载SAR收发波束配置方案,以及采用非周期阵列相控阵天线具备克服上述缺点的可能性,但在星载SAR中加以应用的相关问题尚未得到深入研究。本文围绕提高星载SAR相控阵天线能量利用效率,非周期阵列相控阵天线应用于星载SAR的可行性,技术优势和实现方法等问题,开展了从理论分析,仿真计算到实验验证等方面的研究。主要工作包括:首先提出了一种包含自适应方向图掩模规划和粒子群算法任意阵列天线方向图综合的星载SAR波束设计方法。该方法以控制回波信号模糊比和回波信号动态范围为主要目标,同时兼顾最大化实际接收信号功率,适用于周期和非周期阵列天线,具有可执行性和扩展性较强的优点。利用此方法完成了针对多种...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
典型星载SAR系统
环境控制分系统和电源分系统外，与 SAR 成像处理由以下几个子系统组成：SAR 天线子系统（SAR Antenna Subsystem）。负责将前级系号向外辐射，并接收相应的雷达回波信号。天线需要能够满足束扫描和赋形需求。射频信号生成与处理子系统（RF Signal Generating and）。负责根据任务需求生成调制脉冲信号交由 SAR 天线发射的原始雷达回波信号下变频，采样，模数转换后得到原始成像系统进行成像处理。信号处理和成像子系统（Signal Processing and Imaging Subsy数据在高性能数据处理器中完成成像和图像信息压缩处理。数据存储与传输子系统（Data Handling and Transmission Sub像得到的图像信息和其他相关数据存储，传输到地面接收单位. 2 为加拿大 Radarsat-2 卫星[6]示意图。其中下方金箔覆盖的 波段 SAR 天线（背面）。
分布受成像区域宽度，脉冲重频（Pulse Repeat Frequlse Width），脉冲带宽（Pulse Bandwidth），视角（系数（Scattering Coefficient）等参数共同影响。上述参单独控制。为使模糊信号比（Ambiguity Signal Ratio，需要压低模糊信号来源方向的 SAR 天线方向图副瓣。模式多样。当前正在运行或研发中的星载 SAR 系统Stripmap），扫描模式（ScanSAR），聚束模式（Sp对天线波束特性的需求均不相同。图 1. 3 中从左到右式对应波束需求示意图，分别是超宽域扫描模式、宽动条带模式、聚束模式。一般而言，1）宽域扫描模式据任务需求进行几度到几十度范围以内的扫描；方位条带模式下天线波束距离向宽度中等，指向固定；方滑动条带模式下天线波束距离向宽度中等，指向固定务需求进行几度范围以内的扫描。4）聚束模式下天线固定；方位向宽度中等，根据任务需求进行几度范围
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于阵面变形误差的有源相控阵天线电性能分析[J]. 王从思,康明魁,王伟. 电子学报. 2014(12)
[2]结构变形对相控阵天线电性能的影响分析[J]. 王从思,康明魁,王伟,普涛. 系统工程与电子技术. 2013(08)
[3]基于应变测量方法的卫星天线阵列变形检测[J]. 郭蒙,何汉辉,肖定邦. 航天器环境工程. 2012(06)
[4]星载SAR天线阵面形变分析与补偿方法[J]. 曾祥能,何峰,张永顺,董臻. 国防科技大学学报. 2012(03)
[5]星载SAR方位模糊研究[J]. 徐辉,赵迪,辛培泉,何东元. 火控雷达技术. 2011(02)
[6]典型地物后向散射特性的测量与分析[J]. 徐春亮,陈彦,贾明权,刘增灿,卢海平,童玲. 地球科学进展. 2009(07)
[7]改进的星载合成孔径雷达天线方向图综合方法[J]. 李然,李景文. 电波科学学报. 2008(06)
[8]星载合成孔径雷达成像处理[J]. 陈艳玲. 中国科学院上海天文台年刊. 2005(00)
[9]星载SAR相控阵天线热变形误差分析[J]. 陈杰,周荫清. 北京航空航天大学学报. 2004(09)
[10]合成孔径雷达模糊度分析[J]. 张永军,李彩萍. 电子与信息学报. 2004(09)
博士论文
[1]粒子群优化算法及其工程应用研究[D]. 刘东.西南交通大学 2013
硕士论文
[1]基于机电耦合的有源相控阵天线结构误差的分析[D]. 张建丰.西安电子科技大学 2014
本文编号：3133767
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
典型星载SAR系统
环境控制分系统和电源分系统外，与 SAR 成像处理由以下几个子系统组成：SAR 天线子系统（SAR Antenna Subsystem）。负责将前级系号向外辐射，并接收相应的雷达回波信号。天线需要能够满足束扫描和赋形需求。射频信号生成与处理子系统（RF Signal Generating and）。负责根据任务需求生成调制脉冲信号交由 SAR 天线发射的原始雷达回波信号下变频，采样，模数转换后得到原始成像系统进行成像处理。信号处理和成像子系统（Signal Processing and Imaging Subsy数据在高性能数据处理器中完成成像和图像信息压缩处理。数据存储与传输子系统（Data Handling and Transmission Sub像得到的图像信息和其他相关数据存储，传输到地面接收单位. 2 为加拿大 Radarsat-2 卫星[6]示意图。其中下方金箔覆盖的 波段 SAR 天线（背面）。
分布受成像区域宽度，脉冲重频（Pulse Repeat Frequlse Width），脉冲带宽（Pulse Bandwidth），视角（系数（Scattering Coefficient）等参数共同影响。上述参单独控制。为使模糊信号比（Ambiguity Signal Ratio，需要压低模糊信号来源方向的 SAR 天线方向图副瓣。模式多样。当前正在运行或研发中的星载 SAR 系统Stripmap），扫描模式（ScanSAR），聚束模式（Sp对天线波束特性的需求均不相同。图 1. 3 中从左到右式对应波束需求示意图，分别是超宽域扫描模式、宽动条带模式、聚束模式。一般而言，1）宽域扫描模式据任务需求进行几度到几十度范围以内的扫描；方位条带模式下天线波束距离向宽度中等，指向固定；方滑动条带模式下天线波束距离向宽度中等，指向固定务需求进行几度范围以内的扫描。4）聚束模式下天线固定；方位向宽度中等，根据任务需求进行几度范围
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于阵面变形误差的有源相控阵天线电性能分析[J]. 王从思,康明魁,王伟. 电子学报. 2014(12)
[2]结构变形对相控阵天线电性能的影响分析[J]. 王从思,康明魁,王伟,普涛. 系统工程与电子技术. 2013(08)
[3]基于应变测量方法的卫星天线阵列变形检测[J]. 郭蒙,何汉辉,肖定邦. 航天器环境工程. 2012(06)
[4]星载SAR天线阵面形变分析与补偿方法[J]. 曾祥能,何峰,张永顺,董臻. 国防科技大学学报. 2012(03)
[5]星载SAR方位模糊研究[J]. 徐辉,赵迪,辛培泉,何东元. 火控雷达技术. 2011(02)
[6]典型地物后向散射特性的测量与分析[J]. 徐春亮,陈彦,贾明权,刘增灿,卢海平,童玲. 地球科学进展. 2009(07)
[7]改进的星载合成孔径雷达天线方向图综合方法[J]. 李然,李景文. 电波科学学报. 2008(06)
[8]星载合成孔径雷达成像处理[J]. 陈艳玲. 中国科学院上海天文台年刊. 2005(00)
[9]星载SAR相控阵天线热变形误差分析[J]. 陈杰,周荫清. 北京航空航天大学学报. 2004(09)
[10]合成孔径雷达模糊度分析[J]. 张永军,李彩萍. 电子与信息学报. 2004(09)
博士论文
[1]粒子群优化算法及其工程应用研究[D]. 刘东.西南交通大学 2013
硕士论文
[1]基于机电耦合的有源相控阵天线结构误差的分析[D]. 张建丰.西安电子科技大学 2014
本文编号：3133767
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