[發明專利]一種用于星載輕型SAR的大功率合成器和合成方法

在審

• 申請號: 201510351111.1
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN104934675A
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 王萬林;譚小敏;朱雅琳;田棟軒;牛雪杰;華岳;薛時雨;李詩潤;李彬
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16;H01P11/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

技術領域

本發明涉及一種大功率合成器和合成方法，特別是一種用于星載輕型SAR的大功率合成器和合成方法，可以在星上實現帆板的雙自由度運動，屬于微波遙感技術領域。

背景技術

星載SAR是一種高分辨率微波成像雷達，與可見光、紅外等其他遙感器相比，具有全天候、全天時、遠距離成像的特點，甚至能穿透植被或一定深度的地層，偵察被植被覆蓋的，甚至地表以下一定深度的隱藏目標信息。星載SAR更是由于高分辨率、全球性、全天候、全天時的優勢，解決了夜晚和云蓋對航天成像偵察的不利影響，已經成為航天軍事偵察裝備中不可或缺的重要組成部分。

星載輕型SAR具有輕量化、敏捷性的特點，一般采用無源反射面天線體制。到目前為止，國內外無源反射面天線體制的星載SAR主要有德國的SARLupe、以色列的TECSAR，以及我國的HJ-1C等。SARLupe采用單只X波段6000W脈沖行放直接提供系統所需的高峰值發射功率射頻信號，其組成框圖如圖1所示。TECSAR采用由多只脈沖行放通過大功率合成提供系統所需的大功率信號，但其具體技術細節及實現方法未見公開報道，HJ-1C采用多只脈沖固放通過大功率合成提供系統所需的大功率信號，其組成框圖如圖2所示。

從圖1可以看出，SARLupe大功率解決方案簡單，但需要數千瓦的X波段空間脈沖行放，這對于西方軍事強國，已經不是什么技術難題，但對于我國卻是技術瓶頸，短期內很難攻克空間大功率脈沖行放研制技術，并且很難從國外引進。另外，SARLupe的大功率解決方案限制了雷達只能形成一個固定的波束，天線無法實現波束電掃描，很難實現如馬賽克、掃描等對波束掃描速度有較高要求的成像模式，即使是滑動聚束、條帶等成像模式的波束慢速切換也需要借助衛星平臺的俯仰擺動來實現。對于國外來說，由于衛星機動、姿控技術水平高，很容易通過衛星平臺在距離向的定點擺動，可以迅速到達指定天線視角，并迅速達到姿態穩定狀態，保證雷達能夠及時高效率進行成像，實現預定偵察任務。

從圖2可以看出，HJ-1C大功率解決方案是由8個400W固放進行簡單合成，雖然避免了大功率脈沖行放的技術瓶頸，但是在為了實現掃描等對波束掃描速度有較高要求的成像模式時，不得不使用了需要承受800W的微波電子開關，雷達在軌工作時，電子開關不停地快速切換，存在在軌失效風險。

通過查閱國內外星載SAR的大功率合成技術現狀，已公開或可以參考的只有HJ-1C?SAR衛星的大功率技術。現有技術只是將多只功放的功率合成為1路，再根據天線波束的需要進行功分和大功率開關選擇，其缺點或不足是大功率開關研制難度大，而且存在在軌失效風險，導致整星功能失效或降低，另外現有技術有大功率功分器和大功率電子開關，插損較大，降低系統靈敏度性能，而且控制關系復雜。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于星載輕型SAR的大功率合成器，信號輸入到功分器，電子開關將信號輸出到輸入Butler矩陣的某一端口，輸入Butler矩陣對信號按照一定相位關系進行功分，輸出到用于補償相位誤差的移相器組，移相器組對信號進行相位誤差補償后輸出到脈沖行放組進行功率放大，脈沖行放組再將信號輸出到輸出Butler矩陣，輸出Butler矩陣按照前面電子開關的選擇關系將信號合成到相應的輸出端口，最后信號經過環行器進入到天線饋源形成相應發射波束。以達到避免使用大功率功分器和大功率電子開關，可靠性高，插損低，波位控制簡單等的優點。

本發明的目的通過如下技術方案予以實現：一種用于星載輕型SAR的大功率合成器，包括波位控制模塊、輸入Butler矩陣、相位補償模塊、功率放大模塊、定向耦合模塊、相位監視模塊、輸出Butler矩陣、發射與接收網絡模塊和饋源陣；

所述波位控制模塊利用電子開關選擇輸入Butler矩陣的輸入端口，將輸入信號從選擇的輸入端口發送給輸入Butler矩陣中；

所述輸入Butler矩陣對輸入的信號進行功分和相位非色散控制后輸出到相位補償模塊進行色散型移相處理；所述相位補償模塊包括m個移相器；

所述功率放大模塊包括m個行波管，發射與接收網絡模塊包括m個環行器和接收機，定向耦合模塊包括m個定向耦合器，饋源陣包括m個饋源，功率放大模塊對色散型移相處理后的信號進行功率放大后輸出給定向耦合模塊；

定向耦合模塊對接收到的功率放大后的信號進行定向耦合，分為主線大功率信號和輔線小功率信號，并將主線大功率信號輸出給輸出Butler矩陣，將輔線小功率信號輸出給發射與接收網絡模塊；