[发明专利]一种合成孔径雷达高度计回波模拟器及回波信号产生方法

说明书

本发明公开了一种合成孔径雷达高度计回波模拟器及回波信号产生方法，所述回波模拟器用于接收来自合成孔径雷达高度计的触发信号，生成Ku/C波段基带IQ模拟信号、Ku/C波段中频模拟信号和Ku/C射频模拟信号；为合成孔径雷达高度计提供合成孔径模式、传统模式和机载飞行模式三种工作模式的回波信号。本发明的回波模拟器的基带模拟海面回波数字IQ信号采用计算机仿真获得，方案灵活，能够生成不同海况、不同回波模型的海面回波信号，适用于多种工作模式的雷达高度计；还能够获得基带、中频、射频的Ku/C波段的海面模拟回波信号，适用于高度计不同设计阶段的测试。

技术领域

本发明涉及微波遥感技术领域，特别涉及一种合成孔径雷达高度计回波模拟器及回波信号产生方法。

背景技术

雷达高度计是一种主要应用于海洋探测的微波遥感器，它可以测量仪器正下方海面的平均高度、海面的有效波高和后向散射系数，这些测量结果经过进一步处理可以获得海面高度、海面有效波高和海面风速等数据产品，这些产品在海洋学、地球物理学和军事上具有广泛而重要的应用。

合成孔径雷达高度计是目前雷达高度计的热门研究方向之一，它在顺轨向引入合成孔径技术，具有更高的测量精度。Crosat2和Sentinel-3A/B卫星的雷达高度计载荷具有固定脉冲簇周期的合成孔径工作模式，其在轨飞行结果验证了合成孔径雷达高度计具有更高的测量精度。

合成孔径雷达高度计回波模拟器是用来模拟雷达高度计观测目标回波信号的仪器设备，它提供模拟的海面目标回波信号，用于雷达高度计的测试和验证。在CryoSat卫星的研制过程中，为了测试SIRAL卫星雷达高度计的性能，欧空局研制了一台海面回波模拟测试设备(Sea echo simulation test bench)，用于仿真卫星高度变化、回波波形和功率变化。这应该是第一台合成孔径雷达高度计回波模拟器，但未能获得该海面回波模拟测试设备的进一步介绍。

发明内容

本发明针对合成孔径雷达高度计的系统测试问题提出了一种新的合成孔井雷达高度计回波模拟器装置及信号产生方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种合成孔径雷达高度计回波模拟器，所述回波模拟器用于接收来自合成孔径雷达高度计的触发信号，生成Ku/C波段基带IQ模拟信号、Ku/C波段中频模拟信号和Ku/C射频模拟信号；为合成孔径雷达高度计提供合成孔径模式、传统模式和机载飞行模式三种工作模式的回波信号。

作为上述装置的一种改进，所述回波模拟器包括：频率合成器、控制模块、模拟器数控模块、Chirp倍频调谐模块、Ku波段混频器、C波段混频器、Ku波段上变频模块和C波段上变频模块；

所述频率合成器，用于使用参考时钟信号或者来自高度计的同步时钟作为参考，采用直接频率综合的方式生成模拟器数控模块、Ku波段混频器、C波段混频器、Ku波段上变频模块和C波段上变频模块的工作时钟；

所述控制模块，用于通过千兆以太网发送模拟延时控制信息、发送功率信息和模拟海面回波的基带数字IQ信号给数控模块；

所述模拟器数控模块，用于接收来自高度计的触发信号，根据模拟延时控制信息和基带数字IQ信号合成KU/C波段基带IQ模拟信号、KU/C波段中频模拟信号和频率250MHz，带宽80MHz的中频Chirp信号；输出KU/C波段基带IQ模拟信号、KU/C波段中频模拟信号；并将中频Chirp信号发送至Chirp倍频调谐模块，将KU波段中频模拟信号发送至Ku波段混频器，将C波段中频模拟信号发送至C波段混频器；

所述Chirp倍频调谐模块，用于根据中频Chirp信号生成Ku波段Chirp本振信号和C波段Chirp本振信号；

所述Ku波段混频器，用于将Ku波段中频模拟回波信号上变频为Ku波段模拟回波信号；