星载合成孔径雷达天线的现状与发展

介绍两种典型的星载SAR天线；SIR－C成像雷达的有源微带相控阵天线和Radarsat-1的波导缝隙相控阵天线。报导了近年来星载SAR天线在多波段、多极化阵列天线，集成化、固态化、模块化有源相控阵天线，超轻型充气式阵列天线和双波段、双极化共孔径阵列天线等方面的研究进展，并给出了一些天线的参数。     

合成孔径雷达及雷达制导导弹跟踪与探测用Ku波段宽频带平面相控阵天线

介绍了包括功率合成器和匹配网络在内的1×2、1×4和1×8子阵列天线以及8×8平面相控阵天线的完整设计、仿真与实现。阵元是U形缝矩形微带贴片天线阵元，该贴片天线阵元采用了孔径耦合馈电技术，它在17．75GHz中心频率时的阻抗带宽超过了20％。在分析过程中采用了矩量法（MoM），用的是先进设计系统（ADS）软件包中的安捷伦矩量工具。在效率约为80％的情况下，1×2、1×4和1×8子阵列分别获得了约9dBi、12dBi和14dBi的增益。在16～18GHz的频率范围内，所有子阵的回损都好于-10dB，这保证了较好的阻抗匹配。比较1×8子阵列的测量与仿真增益辐射方向图，发现它们吻合良好。开发出的这些子阵列天线及平面相控阵天线适用于各种雷达，包括合成孔径雷达（SAR）及雷达制导导弹的跟踪与探测用雷达。     

星载合成孔径雷达的运动效应

对星载合成孔径雷达的运动效应进行了详细的分析，给出了雷达回波的多普勒参数和距离徒动特性的一般关系式。详细论证了卫星运动对多普勒参数和成像的影响，导出了描述速度误差、加速度误差和姿态误差的一系列定量计算公式，并就运动误差的补偿方法进行了阐述。     

星载相控阵天线的技术现状及发展趋势

星载相控阵天线采用现代微波集成技术,在有限的卫星平台空间条件下,实现独立控制的多个点波束,满足未来通信的需求。相控阵天线可以实现波束间通信容量的调整,还可以根据需要改变波束形状,使用自适应调零的抗干扰技术,这些技术已在国外星上设备中广泛采用,具有广阔的发展前景。文章介绍了星载相控阵天线的研究现状、关键技术,以及发展趋势,并对我国星载相控阵天线技术的发展提出了建议。     

星载合成孔径雷达的内定标系统方案设计

微波遥感从定性向定量发展，遥感器需要定标。星载合成孔径雷达的定标由内定标系统、外定标场、定标成像处理组成。本文只讨论内定标系统的设计。论文首先综述了已有的星载合成孔径雷达的内定标系统并作了分析比较，然后介绍了星载合成孔径雷达有使用Ｔ／Ｒ组件的相控阵天线时内定标系统设计的２个方案。     

雷达方程在星载合成孔径雷达中的应用研究

首先推导出多工作模式合成孔径雷达的通用雷达方程，并对方程中各参数的物理意义和应用方法作了详细说明，然后论述了在星载条件下考虑距离模糊和方位模糊影响时，如何选择脉冲重复频率并进行工程优化设计，最后给出了上述模型的计算机仿真结果。     

星载合成孔径雷达

简要论述星载合成孔径雷达的工作原理.介绍合成孔径雷达的主要参数:距离分辨率和方位分辨率.阐述星载合成孔径雷达的设计方法,其中包括俯视角的选择、天线俯仰方向张角及俯仰孔径、天线方位孔径、雷达脉冲重复频率的选择、发射功率的计算.给出方案设计方框图.     

星载合成孔径雷达目标定位误差分析

星载合成孔径雷达(SAR)通常利用星历表和雷达回波数据的距离-多普勒参数来实现对目标的定位。其优点是,不需要在雷达视场中使用任何位置确知的参考点,并且与卫星的姿态数据无关。在已经导出的目标定位公式的基础上,用解析法导出了计算定位误差的完整公式,并对定位误差的来源进行了详细讨论,还介绍了定位精度的评估方法,弥补了现有文献的缺陷。     

星载SAR模糊特性及其工程设计

分析了星载合成孔径雷达产生模糊的机理及其与系统参数的关系，叙述了在宽广可视观测带曲，达到较好图像模糊度特性的优化设计原则，并提出了星载ＳＡＲ模糊性能的工程设计方法。     

星载高增益毫米波SAR相控天线阵设计

介绍了一种高增益、高效率的星载毫米波合成孔径雷达(SAR)有源相控天线阵的设计。天线单元采用了窄边开缝的波导缝隙天线,辐射缝隙与波导宽边垂直,天线具有效率高、匹配良好的特点。在方位向,波导缝隙天线组成直线阵,直线阵内采用折叠的波导功分器降低了直线阵的剖面高度。在距离向,波导缝隙直线阵紧密排布,形成一维相扫阵列。定标网络及馈电网络均采用波导形式并集成于天线阵列背面,其中,定标网络通过定向耦合器改善了定标通道的一致性及带内起伏特性,馈电网络通过魔T结构改善各有源通道间的隔离度。以距离向84个直线阵为一个子阵列,最终设计的天线全阵在方位向共包含8个子阵列,总体尺寸是595.8λ0×56λ0(λ0是中心频率在自由空间中的波长)。实测天线带内最高增益为54.37 dBi,辐射效率65.2%。天线阵列具有高增益、高效率的优点,同时结构简洁紧凑,适用于星载毫米波SAR系统。     

星载高分辨、多模式SAR的建模仿真和总体设计

阐述了星载合成孔径雷达（SAR）的常用工作模式，即聚束式、条带式、扫描式和干涉式SAR的概念、设计考虑和常用设计公式。通过建立模型，对高空间分辨率、多工作模式SAR的系统集成和总体设计进行了计算机仿真，用该套软件模拟了六套在轨运行的星载SAR系统参数和分系统指标，仿真结果与公布数据非常吻合。     

基于通用计算机平台的星载合成孔径雷达成像处理系统

针对通用微型计算机平台的特点，基于面向对象的设计思想，结合工程化的要求，进行了星载合成孔径雷达(SAR)成像处理系统的方案设计和软件实现。该系统能够完成针对真实星载SAR数据的辅助数据处理、轨道参数估计、多普勒参数估计、成像处理、成像结果显示以及产品数据打包等一系列任务，实现从星载SAR回波数据到1级产品数据的处理流程。同时，该系统具有功能完整、精度高、有较强通用性、稳定性、易用性的优点。通过实际运行、测试，证明设计合理、性能稳定。     

DBF\|SAR系统1比特量化设计

为解决DBF\|SAR系统数据率巨大和星上处理复杂的问题,提出了一种将各通道回波和距离向匹配滤波器都1比特量化的处理方法。首先证明当回波信噪比较低时,符号位已包含了目标的幅度信息,从而为1比特量化提供了可能;在此基础上,利用各通道间信号相关性强而噪声相关性弱的特点,通过数字波束成形技术,提高了系统信噪比。接着探讨了该方法的硬件实现结构和资源消耗情况。最后,仿真结果表明了方法的有效性。该方法在不明显降低成像质量的前提下,简化了系统电路设计和减小了数据率,对DBF\|SAR系统的工程实现有一定参考价值。     

基于改进扩展分形特征的SAR图像目标检测方法

提出了一种新的纹理特征-改进扩展分形特征用于SAR图像目标检测.改进扩展分形特征通过度量SAR图像中物体表面四个方向的结构函数在双尺度上的增量水平,确定目标与杂波在特征空间的不同响应特性,实现目标的检测.采用模拟目标脉冲模型分析了改进扩展分形特征在不同信噪比条件下对不同尺寸目标的响应特性,分析结果表明改进扩展分形特征具有目标尺寸敏感性.利用SAR实测数据验证了改进扩展分形特征在强杂波和多目标环境下的优良检测性能与空间分辨率特性.     

双基地SAR的QBP成像算法

时域BP算法能够灵活处理双基地SAR信号,但是运算量很大。本文根据系统工作模型,推导出SAR信号聚束化后方位向带宽与成像区域的尺寸成正比,适合采用QBP算法进行成像;研究了聚束参考点的变化对信号带宽的影响,给出了双基地QBP算法的具体实现步骤,分析了QBP算法的运算复杂度。理论分析、仿真实验和实测数据结果验证了QBP算法的有效性。
     

基于稀疏空间谱估计的星载SAR DBF算法

针对星载合成孔径雷达(SAR)系统利用俯仰向数字波束形成(DBF)技术接收场景回波时受地形的影响,会出现波束指向偏差的问题,提出了基于稀疏空间谱估计的星载SAR数字波束形成方法。该方法将目标场景高程估计问题转换为波达方向估计问题,考虑到回波信号的稀疏性,进而等效为稀疏空间谱估计问题,然后利用凸优化方法求解得到目标波达方向。最后,仿真实验验证了该方法的有效性,结果表明该方法可以降低传统自适应方法受小样本和低信噪比影响的限制,实现复杂地形下的正确波束指向,保证回波信号的接收增益。     

天线波束指向控制对TOPSAR成像质量的影响

星载TOPSAR模式天线波束指向控制对其成像质量有重要影响。基于成对回波原理,分析了星载TOPSAR模式波束指向控制对方位向信号的调制规律,建立了星载TOPSAR模式方位向波束指向步进控制的数学模型,并利用傅里叶级数展开给出了波束步进控制下的天线方向图表达式,最终推导出了方位向成对回波的幅度和位置的表达公式,定量描述了波束指向步进控制与成对回波幅度和位置之间的联系,为星载TOPSAR模式波束指向步进控制指标的合理设计奠定了基础。最后,计算机仿真表明了理论分析结果的正确性。     

一种基于时间调制的弹性化SAR卫星系统

星载合成孔径雷达(SAR)系统能全天时、全天候观测,在地震、洪涝、台风等自然灾害监测中具有重要作用。双基、多基SAR卫星更具有极高的经济、科学、安全价值。然而,目前在轨的大型星载SAR卫星造价昂贵,且双基SAR卫星需数颗同等规模的卫星。双基SAR卫星系统存在星间同步链路,因此卫星可扩展性不强。提出了一种基于时间调制的低成本弹性化Ka波段调频连续波(FMCW)SAR小卫星星座系统。该系统基于一组独立、模块化的发射卫星和接收卫星。采用Ka FMCW SAR体制和时间调制天线(TMA)技术,可减轻接收星2/3以上的质量。该系统采用自主任务规划技术,具备多样化的工作模式,为单发多收、多发多收等应用需求提供了一种弹性化的解决方案。