调频连续波SAR非线性处理方法研究

合成孔径雷达系统畸变引入的幅相误差严重影响了雷达的成像效果,必须予以校正才能获得高质量的图像。该文针对调频连续波SAR系统频率响应非理想特性引入的幅相误差以及信号扫频非线性误差对系统性能的影响,分析建立了存在系统误差的调频连续波SAR系统回波信号模型,研究了系统误差估计与校正的问题,并考虑小型化调频连续波SAR实时成像处理的需求,提出了一种改进的适合实时成像处理的调频连续波SAR的高精度非线性距离-多普勒成像处理算法。最后,通过理论推导和仿真分析,验证了算法的可行性和有效性。     

相控阵雷达反演口径分布中的误差分析

为了预估相控阵雷达各部件的非理想性对反演天线口径幅相分布的影响,分析了相控阵天线移相器插损和移相误差,接收机噪声,接收机非线性和测相误差,Ａ／Ｄ变换位数等对时序Ｗａｌｓｈ－Ｈａｄａｍａｒｄ相位权重反演天线口径幅相分布的影响。     

一种新颖的星载SAR无线内定标方法研究

内定标利用雷达系统内部设备和定标通路来测量系统各部分幅度和相位在成像过程中的相对变化,是保证雷达图像辐射精度的重要手段。该文针对传统有线内定标方案定标通路未覆盖相控阵天线TR输出端至无源阵面路径、定标网络庞大且自身误差控制难等不足,提出了一种新颖的利用辅助天线的无线内定标方法,给出了定标原理和分析模型,推导了SAR天线TR通道幅相特性和系统传递函数的标定方法,并在典型星载SAR系统参数下对标定误差进行了仿真分析,仿真结果表明,辅助天线支撑杆位置引起的TR通道幅度标定误差在10–3 dB量级,可以忽略;引起相位标定误差与支撑杆位置偏差密切相关,可依据文中给出的仿真曲线得到。支持杆位置引起的系统传递函数幅度标定误差小于0.1 dB;引起的相位标定误差对支撑杆位置偏差不敏感。最后在实际相控阵天线上对无线内定标方法进行了验证,获取了TR通道幅相特性标定的实测结果,表明了该方案的可行性和有效性。      

相控阵雷达在线幅相校正

TR组件有源通道会随环境条件的变化引起雷达回波幅度和相位的变化,使得相控阵天线波束的指向精度下降、副瓣电平抬高,导致雷达系统在探测、成像、跟踪时失效。为此,通过对相控阵天线产生幅相误差原因的分析,提出了采用远场最优方向图和近场平均矢量法相结合的算法,对相控阵雷达进行非实时在线幅相校正,从而提高相控阵天线的幅相一致性,保证雷达系统正常工作。暗室试验和外场试验验证了算法的正确性和可实现性。     

基于近场校正的相控阵天线低副瓣方向图综合

相控阵天线单元存在着幅度和相位误差,这些误差的综合作用会导致天线方向图副瓣电平达不到优化设计结果。提出了一种基于近场幅相校正的相控阵天线低副瓣综合方法,首先采用近场单通道测量方法,得到相控阵天线阵面的实测幅相值;然后采用非线性二乘法对天线单元幅度和相位进行优化综合;最后根据优化幅相值对实测幅相值进行修正,获得相控阵天线阵面幅相配置参数。方向图实测结果表明该方法可行、有效。     

频扫天线慢波线的幅相误差对天线方向图影响的分析

从理论上分析计算了频扫阵列天线慢波线的幅相分布误差对天线方向图的影响 ,给出了几组误差分布条件下频扫天线扫描波束指向偏离和副瓣电平变坏的结果 ,与试验小阵的测试数据比较 ,两者吻合较好 ,这对频扫天线慢波线的工程设计具有重要的指导作用。本文的分析方法也同样可用于相扫、频相扫以及相控阵天线的工程设计     

频扫天线慢波线的幅相误差以天线方向图影响的分析

从理论上分析计算了频扫阵列天线慢波线的幅相分布误差对天线方向图的影响,给出了凡组误差分布条件下频扫天线扫描波束指向偏离和副瓣电平变坏的结果,与试验小际的测试数据比较,两者吻合较好,这对频扫天线慢波线的工程设计具有重要的指导作用。本文的分析方法也同样可用于相扫、频相扫以及相控阵天线的工程设计。     

相频扫描阵列通道幅相测试方法研究北大核心CSCD

相频扫描阵列具有频扫低成本和相扫控制灵活等优点,被广泛用于军事和民事。该类阵列的增益、相位扫描面波束副瓣等受通道的幅度相位一致性影响较大,需要经过校准补偿以获得高性能波束。准确高效的通道幅相测试方法是进行校准的前提和基础。文中首先分析了组成相频扫描阵列的波导缝隙天线近场区域的辐射特性,得出在柱面波区域进行取样的可行性。在此基础上提出了扫描架逐行移动取样以及中场取样两类共五种测试方法,并给出了程差的幅相补偿方法。计算了各测试方法所引入的系统误差,分析了它们各自的适用场合。最后对比其中两种测试方法在某相频扫描阵列样机中的幅相测试结果,并给出了补偿校准后的波束测试结果,验证了文中所提出测试方法的准确性和有效性。     

顺序波束相频扫天线阵随机指向误差

本文包括顺序波束相频扫天线阵随机指向误差分析和相频扫天线阵阵面随机误差模拟结果.这里所推导的公式比简化公式有更好的结果。公式适合于顺序波束扫描方式,但对差波束进行类似的推导也可得到单脉冲体制的公式.这里的公式适合于相扫和频扫,按比幅方式处理,对比相方式要重新推导最后一式.阵面模拟用一个波导窄边缝隙相频扫阵作为实例进行计算机模拟,证实了公式的实用性,并达到预测天线性能和规定公差的合理数值.     

幅相误差对阵列天线相位中心的影响分析

为精确预测阵列天线相位中心的特性, 研究了阵列口径的幅相误差对阵列天线相位中心的影响.对阵列天线相位中心的求解方法进行了简要论述, 得出了阵列天线相位中心的计算方法; 采用该方法对一个算例阵列进行仿真计算, 分别引入均匀分布和正态分布的幅相误差, 计算得出不同类型幅相误差造成的天线相位中心变化.分析计算结果可以得出, 幅相误差对阵列天线相位中心可造成显著影响, 并且该影响与幅相误差分布类型和误差限有关.该研究结论可用于指导高精度阵列天线的设计.     

星载SAR相控阵天线展开误差的模糊性能分析

根据星载SAR天线的特点建立了天线展开误差模型,定义了展开不平直度指标,基于成对回波理论推导了存在展开误差条件下天线方向图函数的表达式,推出单频天线展开误差分量与方位模糊度之间统计关系,给出了天线展开误差影响方位模糊度指标的上界.大量的计算机仿真验证了本文分析方法的正确性.     

A statistical model for the error bounds of an active phased arrayantenna for SAR applications

A model for the theoretical error bounds for the radiometric calibration of SAR imagery is described. The model is then applied utilizing the radar system parameters that will be used in the project PHARUS (Phased Array Universal SAR), a Dutch polarimetric airborne C -band universal SAR, which is currently under construction. An error model for the phased array antenna pattern is presented. This model was applied to a 16×8 phased array antenna to determine the influence of errors in the T/R modules and angle variations of the beam direction. For a wide range of variances the model is in good agreement with the exact solution, but with far less computer effort. Other, more complicated, antennas can be analyzed in a straightforward way. The model can be used as a design tool for digital phased array radar     

直升机载战场侦察雷达空时自适应处理实用方法研究

针对直升机平台的特点,本文研究了直升机载战场侦察雷达杂波抑制与平台运动补偿的可能有效途径,主要包括传统的DPCA方法、-ADPCA方法、-STAP方法、随机抽取单元辅助通道-STAP方法和扩展的-STAP方法。理论分析与计算机仿真表明,扩展的-STAP方法更适合于多种非理想情况(如:阵元幅相误差、载机偏航、航速误差等)和电子战环境,具有更强的杂波与干扰抑制能力和更强的误差鲁棒性,而且,该方法既可用于相控阵雷达,又可用于连续型天线系统,是直升机载战场侦察雷达有效地实现杂波抑制与平台运动补偿的可取方案。     

基于System Generator的某导航设备相控阵天线相位解算技术

某导航设备相控阵天线主要由天线阵子、移相器和控制单元组成，移相器负责对天线阵子的相位进行实时控制。为了消除设备相控阵天线移相器之间的相位偏差，提出一种基于System Generator的快速傅里叶变换（FFT）相位求解技术，通过System Generator快速构建设备相控阵天线移相器相位解算模型，完成相位解算和补偿工作。经验证，该方法能有效缩短设计人员软件编程时间，具有较强的使用价值。     

幅相误差对有源相控阵天线副瓣的影响

对误差分布函数进行了理论分析,通过分析有源相控阵系统的组成,构建了其误差组成结构,并推导了误差计算公式.通过理论推导和仿真分析研究了幅相误差对有源相控阵天线副瓣电平的影响.结合误差计算公式和副瓣电平公式得到了实现所需副瓣电平的幅相误差分配方法.     

实现频率步进相控阵雷达宽带宽角扫描的一种方法

相控阵雷达天线在进行宽带宽角扫描时，天线波束会“色散”，使得到的距离像展宽，从而降低了系统分辨率。频率步进信号是常用的合成宽带信号，该信号在各脉冲周期内均是窄带的。因此，频率步进相控阵雷达可以通过脉间配相的方法，解决相控阵天线波束随频率“色散”的问题，使其能够在宽角扫描下合成宽带信号，获得高分辨的目标距离像。该方法具有设备变动小易于实现的优点。     

结构误差对天线阵面电性能的影响

基于场耦合的概念,建立了有源相控阵天线阵面的机电耦合模型。天线阵面的阵元布置为环栅阵,仿真计算了阵面因子方向图和阵面方向图。依据此环栅阵,将结构误差加入机电耦合模型,得到结构变形误差,阵面加工误差,累积安装误差对天线阵面电性能的影响数据。研究分析结构误差对天线增益、栅瓣电平、波束指向和波束宽度等天线阵面电性能指标的影响,可知天线阵面对振动的位移响应对电性能的影响满足系统的指标要求,阵面加工误差和累积安装误差对天线阵面电性能的影响较小。     

大型宽带相控阵天线子阵级延时器误差分析及补偿

子阵级使用延时器是改善宽带相控阵天线波束性能常用的技术途径。在对延时器电性能误差特性分析的基础上,提出采用次级子阵延时器联合TR通道移相器和衰减器分级补偿天线系统内部射频链路的时延、幅度和相位误差的方法。通过采用两级子阵延时架构的一维大型天线阵列模型的仿真验证,表明该方法不仅可实现大带宽大扫描角大型相控阵天线的方向图高精度控制,同时降低了大时延量延时器的研制难度。     

基于DDS的有源相控阵天线

有源相控阵天线不仅能提高通信系统的性能,而且还能扩充其功能,所以在通信领域的应用越来越广泛.本文介绍一种没有高频移相器的8单元有源相控阵天线系统,它由平面天线阵、数字T/R组件、接收DBF和系统控制分析软件等组成.其基本原理是在发射模式下,利用直接数字合成(DDS)代替传统的高频移相器和衰减器.由于DDS的工作频率比较低,需要通过上变频到系统所需要的工作频率(2.0GHz).在发射模式下,通过控制DDS完成发射波束形成所必需的幅度、相位加权和上变频所必需的本振信号;在接收模式下,则利用DDS技术产生接收信号下变频所必需的本振信号,然后采用DBF技术形成接收波束.文中详细介绍了基于DDS的有源相控阵天线的实现方法和实验结果.通过8单元基于DDS的有源相控阵天线系统的研究,证实了DDS技术在相控阵天线中应用的显著优点和相控阵天线在通信领域具有潜在应用市场.     

The PHARUS project, results of the definition study including theSAR testbed PHARS

The PHARUS (Phased Array Universal SAR) project aims for a polarimetric C-band aircraft synthetic aperture radar (SAR) that will be finalized in 1994. The system will make use of a phased array antenna with solid-state amplifiers. The project consists of a definition phase and a realization phase. The definition phase is intended to increase the knowledge on airborne SAR systems and to develop the critical technology that will be used in the final system. Three preparatory studies were carried out before the PHARUS system was designed. The study on antenna technology and calibration focused on the design of an active phased array antenna and on the calibration problems involved in using such an antenna. The second study concentrated on motion compensation and the third study consisted of the realization of a SAR testbed. Some results of the definition phase, including the results obtained from the first test flights of the SAR testbed, are given. The PHARUS predesign is described