[發明專利]一種星載SAR相控陣天線陣面布局方法

無效

• 申請號: 201010591402.5
• 申請日: 2010-12-08
• 公開（公告）號: CN102565776A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 鄧云凱;孫慧峰;趙鳳軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S7/42
• 分類號: G01S7/42;G01S13/90
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及雷達天線技術領域，具體地說是一種星載SAR相控陣天線陣面布局方法。本發明方法可應用于進行有限掃描的相控陣雷達天線，可大大降低峰值掃描柵瓣，降低大峰值柵瓣對雷達系統方位模糊性能的影響。

背景技術

隨著天線技術和雷達技術的發展，大量的現代高性能雷達比如高分辨率合成孔徑雷達，采用了相控陣天線體制，而且有源相控陣天線的應用越來越廣泛，天線性能越來越高，造價也在逐年降低。在現有的相控陣雷達應用中，某些高性能雷達采用了全分布式的二維寬角掃描相控陣天線，但造價往往很高，天線重量密度也很大。出于成本和重量考慮，某些雷達比如星載SAR有源相控陣天線，一般采用距離向單T/R組件激勵單輻射單元，實現寬角掃描；方位向單T/R組件激勵多種輻射單元，實現有限相控掃描。有限相控掃描是指天線方位向由于出現階梯量化的相位分布，方位向掃描能力一般很小。掃描范圍與相位量化階梯密切相關，大的相位量化階梯會降低天線掃描能力，使掃描方向圖柵瓣升高。在星載SAR的常規聚束模式或滑動聚束模式下，具有方位向掃描柵瓣大，掃描能力低的缺點，對星載SAR系統的聚束模式成像指標方位模糊性能形成較大影響，甚至使圖像出現虛假目標。

常規相控陣雷達天線陣面設計采用正規矩形柵格結構，出于成本和重量等考慮，在掃描范圍確定的情況下，相控陣天線采用盡可能少的T/R組件(或移相器)。比如星載合成孔徑雷達(Synthetic?Aperture?Radar，以后簡稱SAR)相控陣天線在方位向一般采用單個T/R組件(或移相器)連接多個輻射單元的實現方案，在陣面方位向會出現階梯量化的相位分布。相控陣天線的掃描能力與相位量化階梯密切相關，大的相位量化階梯會降低天線掃描能力，也會使掃描方向圖柵瓣升高。在常規聚束模式或滑動聚束模式下，具有方位向掃描柵瓣大，掃描能力低的缺點，對星載SAR系統的聚束模式成像指標形成較大影響。

常規相控陣天線采用正規矩形柵格結構，國內也有研究單位對采用三角形柵格結構和稀疏布陣的方案進行了論證。常規三角形陣面布局方案是將天線沿距離向分為若干相同的子陣，沿方位向交替交錯。采用這種方案將正規矩形柵格結構的單個大峰值掃描柵瓣散化為幾個分布的小峰值柵瓣，使方位向掃描柵瓣峰值有所降低，但降低效果不夠理想。稀疏布陣方案是指沿天線方位向中心向邊緣逐漸增加單T/R組件(或移相器)激勵輻射單元的數量，或逐漸增加單T/R組件(或移相器)間距，使天線方位向實現一定程度的能量密度加權，實現打亂方位向T/R組件(或移相器)排列周期紊亂，降低方位向掃描柵瓣，改善雷達方位模糊性能的目的。采用稀疏布陣方案會增加饋電網絡布局和天線框架設計的復雜性，而且提高了輻射方向圖的平均副瓣。

發明內容

本發明的目的是針對現有相控陣天線的有限掃描問題，提供一種相控陣天線陣面布局方法，在不增加T/R組件或移相器的情況下，降低相控陣天線在有限掃描情況下的掃描柵瓣，降低雷達系統受大峰值柵瓣的影響。

為實現上述目的，本發明的技術解決方案是：

一種星載SAR相控陣天線陣面布局方法，其相控陣天線在方位向實現有限掃描；其包括步驟：

1)在方位向T/R組件或移相器數量不變的情況下，將天線陣面沿距離向劃分為若干不等的子陣；

2)以子陣為單位沿天線方位向交替交錯，交錯距離約為T/R組件或移相器方位向間距的一半；

3)同時，將正規矩形柵格結構的單個大峰值掃描柵瓣散化為多個分布的小峰值柵瓣，從而使方位向掃描柵瓣峰值大大降低，降低雷達系統受大峰值柵瓣的影響。

所述的相控陣天線陣面布局方法，其所述天線子陣沿方位向交錯距離約為T/R組件或移相器方位向間距的一半，為0.4～0.5倍，其中，交錯距離是指相鄰的相互交錯的子陣沿方位向重疊部分的距離，所有子陣的交錯距離或相等，或不等；當為多種不同的交錯距離時，方位向掃描柵瓣散化效果更好，但會增加相控陣天線饋電網絡布局和天線框架設計的復雜性。

所述的相控陣天線陣面布局方法，其所述具體步驟包括：

A)建立天線布局對應的方向圖模型，建立不同方向圖下的雷達系統性能仿真模型；

B)將天線距離向分成若干種不等間距子陣，沿方位向以一定距離交替交錯，計算其方向圖，并分析方向圖對應的雷達系統性能；

C)多次重復第A)、B)步，通過窮舉法計算多種子陣劃分方案，不同交錯距離下的雷達系統性能，形成以非等間距子陣劃分方案、子陣交錯距離、雷達系統性能三類指標為內容的數據表格，并以雷達系統性能為目標進行排序；