经典雷达资料-第21章__合成孔径(SAR)雷达-3..doc

接收机和发射机 SAR的接收机和发射机必须保持雷达信号的相参关系。因此要着重强调振荡器的稳定度并对元件提出更严格的要求。相参雷达的输出信号是由同步解调器输出的，而不像普通雷达那样由包络检波器输出。输出信号是双极性视频，其基准电平为零电平。 存储和记录 SAR和脉冲压缩雷达的固有特点是需要存储雷达数据，因为合成天线形成时的数据不是同时产生的，而是在一定的时间间隔内采集起来的，然后对这些信号进行运算才得到雷达的选择性。而且，每个雷达回波都参与形成输出图上的大量点中的一个点，所以要求的存储量就很大。由于一个高分辨力的雷达系统所需的存储量很大，所以一般采用照相存储（由于VLSCI的发展，现均已采用数字存储）。 对于数字处理技术，A/D转换之后就要求对数字信号进行存储。这些数据量是很大的，并且通常限制获得高分辨力的区域。有关的其他说明见参考资料12和参考资料13。 选择存储介质必须考虑到信息记录的速率、记录的数据容量、完成方位压缩和脉冲压缩时存储数据的读取速度。 运动补偿 在形成合成天线中，信号处理设备是假定雷达随飞机做直线等速飞行。实际上，运载天线的飞行器总是与这种典型的直线等速飞行状态有偏差的。因此就需要用辅助设备来补偿非直线运动。运动补偿设备必须包含能检测飞行路线与直线路径偏离的传感器，可以用各种方式使用此敏感元件的输出。为了完善运动补偿，还必须调整接收信号的相位，以补偿实际天线与理想的形成合成天线位置之间的偏移。 根据几何关系可以证明，相位修正量是俯角的函数。所以，修正量也必定是距离的函数。当俯角很大时，修正量的变化速度很快；而当俯角小，时则变化较慢。 斜视方式 绝大多数SAR的波束指向是垂直于飞机地面航迹的方向。然而有时也需要“斜视”的天线波束，以探测飞机前方或后方的区域。在配置天线波束的位置时，应使辐射方向图的最大值指向所需的斜视方向。此外，考虑到由于天线指向不与飞行路径垂直而引起的平均多普勒频移，通常还需要对信号处理器做一定的修正。当然，也要考虑到在设计记录设备和显示设备作为斜视方式的几何关系。 聚束方式 在21.2节中，式（21.8）导出的是雷达在条带地形测绘模式方式时的方程式，也就是雷达天线是在固定的方向及雷达的波束宽度为的用于形成合成孔径的长度。可以通过用聚束方式来增加孔径长度。在这种情况下，雷达天线始终指向被测的区域，可以设计一个比更长的合成天线或一次得到几个图像，并对它们进行非相参积累。 聚束方式还可以用在更高增益的天线上。 运动误差的影响 在形成合成孔径天线图像时，必须估测目标垂直航迹方向和目标沿航迹方向的速度以便导出用于成像的匹配滤波器。若目标的径向速度产生了误差，则得到的目标的位置就会偏移。若目标航迹方向的速度产生了误差，就会限制分辨力的提高。 多波束雷达 从分析中得到的式（21.8）和式（21.5），对于只发射单波束的SAR来说是正确的。然而，有时候系统参数的规定要使用多波束。 使用多波束缘于对许多因素的考虑。例如，如何避免模糊及如何获得更高的天线增益。获得更大的覆盖范围也是其中的一个因素，但不是主要的。这样就有许多的灵活性，可以将多波束放置在方位方向上或放置在距离方向上，也可以同时放置在方位和距离方向上。多波束的应用可以得到任何所需要的合成的非模糊距离、分辨力和区域率。天线区域和波束的数目由性能参数决定。 多波束的详细内容见参考资料14～17。 ISAR ISAR是指雷达固定不动，而用目标运动成像。在更一般的情况下，雷达和目标都是运动的。在ISAR中，目标运动对于雷达来说是未知的。所以，主要的问题就是目标运动的确定，以便能产生一个与成像对应的匹配滤波器。对有关既平移又旋转的目标，现已经研究出大量的技术，提供了丰富的资料。B.Steinberg的研究工作就是其中之一[18]。 三维频谱 式（21.15）和式（21.16）是假设匹配滤波器对应每一点的雷达回波。这在实际中是可以做到的。若引入参考函数，则可以降低信号处理的负担。这一点也是可以做到的。但是，在这种方式中，距离徙动和散焦限制了处理单元的大小。在针对这些问题提出的方法中，使用极坐标方式，对成像地形的部分三维频谱的综合和采集是最有效的。 从式（21.17）开始，对进行积分，是取代式中t的哑变量，然后对其结果进行傅里叶变换，就可以得到 （21.65） 式中，为g(t)的自相关函数的傅里叶变换。用q表示矢量r和之差，即 （21.66） 就得到 （21.67） 若省略最后一项，且定义 （21.68） 则矢量为r的单位矢量，可以得出 （21.69）