[发明专利]基于调频连续波体制的SAR系统及其处理方法

权利要求书

1.一种基于调频连续波体制的SAR系统，包括：

收发天线，包括发射天线与接收天线，发射天线完成激励信号对外的空间电磁辐射，接收天线完成雷达空间电磁波的接收，送入射频模块进行处理；

射频模块，连接到收发天线，包括发射通道、接收通道、频率源、功放模块，其中，发射通道对数字中频信号进行上变频、滤波放大处理，生成发射激励信号，进入功放模块；功放模块对发射激励信号进行功率放大，然后送到发射天线，对外辐射；接收通道负责对接收天线的回波信号进行放大、滤波和增益控制，同时接收通道连接到功放模块，接收参考信号作为接收通道本振；频率源连接到发射通道，用于为系统提供相参时钟信号；

数字模块，连接到射频模块，包括控制模块、定时授时模块、AD模块、DA模块及记录模块，其中，控制系统完成各模块功能的控制，包括接收通道增益控制、AD模块和DA模块的工作模式及图像处理流程控制；DA模块连接到所述发射通道，生成数字宽带中频信号；AD模块完成接收通道视频信号的中频采样；记录模块连接到所述AD模块，用于对采集的雷达回波数据进行记录；定时授时模块为AD模块、DA模块提供同步触发信号，同时对同步触发信号进行高精度授时；

图像处理模块，连接到数字模块，包括运动补偿模块和成像处理模块，其中，运动补偿模块接收飞机平台提供的导航信息和GPS信息，为图像处理模块生成高精度的运动补偿数据；图像处理模块连接到所述记录模块，对从记录模块获取的雷达数据进行运动补偿，然后通过对距离数据压缩、方位数据压缩完成雷达数据的实时处理，最后根据用户需求输出实时的SAR图像；

其中，所述基于调频连续波体制的SAR系统基于FMCW体制设计，基于FMCW体制的SAR系统参数中：

实际信号带宽结合距离向分辨率的要求和设计冗余求解，包括：假设距离分辨率为ρ_r，电磁波的传播速度为c＝3.0×10⁸m/s，则发射信号的带宽B_r的计算公式为：

按照上述公式计算，并考虑到系统的冗余性，实际信号带宽采用理论值的1.2-2倍；

系统的发射功率考虑天线增益及最远作用距离因素，包括：假设系统发射功率为P_t，天线发射增益为G_t，天线接收增益为G_r，目标场景后向散射系数为σ，系统接收功率为P_r，最远作用距离为R，信号波长为λ，则根据雷达方程有：

根据上述公式可求得系统的发射功率，据此设计系统的射频模块；

回波信号带宽采用去调频接收的方案，其中，视频信号带宽B_if与发射信号的带宽B_r和信号持续脉冲宽度τ_r、最远作用距离为R、以及参考时延τ_ref有关，则视频信号带宽：

根据上述公式可求得接收通道视频信号带宽，进而确定采样频率；

射频模块根据发射信号带宽要求，对中频信号直接上变频到所需波段；或先产生窄带的中频激励信号，再上变频到较低波段，最后再通过倍频到所需波段；射频模块的发射信号经过耦合器后与接收信号进行混频得到视频信号；

所述SAR系统的FMCW雷达中频激励信号是由数字模块中DA模块产生的调频连续波的中频信号，基于DDS和Serdes技术实现在发送端多路低速并行信号被转换成高速串行信号，实时产生宽带调频连续波信号。

2.根据权利要求1所述的SAR系统，还包括：

电源模块，由电池和电压转换模块组成，对输入的电源进行稳压和整流，为射频模块、数字模块及图像处理模块提供统一的二次电源。

3.根据权利要求1所述的SAR系统，其中，基于FMCW体制的SAR系统参数中：

波段的选择对应天线尺寸的大小，选择通用性好的Ku波段；

天线尺寸结合方位向分辨率要求和距离向测绘带宽要求求解，其中，天线的长度与系统方位向分辨率相关，假设方位分辨率为ρ_a，则天线长度D的计算公式为：

D≈2ρ_a

天线的宽度与系统的测绘带宽相关，假设系统测绘带宽对应的天线距离向波束宽度为θ_r，信号波长为λ，则天线宽度l的计算公式为：