[發明專利]優化SAR天線方向圖測試的方法

有效

• 申請號: 201710527095.6
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107329003B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 莊磊;葉興彬;張久玲;張一夫;朱鴻昌;范季夏
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種優化方法，特別是涉及一種優化SAR天線方向圖測試的方法。

背景技術

隨著合成孔徑雷達衛星(SAR)的快速發展，我國第一顆高分辨率X波段有源平面相控陣體制的SAR衛星應運而生。衛星具有右側視和左側視成像能力，在每種側視狀態有四種工作模式。聚束模式和掃描模式的天線波束不僅要距離向視角可變，還需要進行方位向掃描，由于距離向和方位向具有耦合性，這兩種模式下的波位數等于距離向波位數乘以方位向波位數，造成波位數顯著增多；為盡可能使目標位于成像帶中心，將距離向波位間的重疊度由10％左右提高到了約50％，造成波位數量增多；當衛星姿態從右側視狀態變為左側視狀態時，SAR天線上下顛倒，相同視角的波位需要用不同的波控碼實現，引起波位數增多1倍。按照以往SAR衛星天線方向圖地面測試方案所有波位都要進行方向圖測試，來驗證天線方向圖的正確性，導致測試時間大大增加，不滿足衛星研制進度的需求。此外，高分辨率雷達衛星為了降低在軌不確定因素對波束指向精度的影響，將采用在軌波束標定技術，測量并修正SAR天線波束指向誤差中的固定偏差。由于高分辨雷達衛星波位很多，在軌波束指向標定方案所需測試時間也增加很多。高分辨率雷達衛星在軌波束指向標定不可能對全部波位進行測試，只能對部分波束進行抽測，其它波束的指向精度也只能依靠方向圖模型來保證。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種優化SAR天線方向圖測試的方法，其解決了雷達衛星SAR天線方向圖地面測試耗時長的問題，加快了衛星研制進度；為衛星在軌波束標定方案也提供了一定的參考。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：一種優化SAR天線方向圖測試的方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟一，首先根據電磁場理論建立有源相控陣天線方向圖計算數學模型；

步驟二，完成有源相控陣天線基礎數據的獲取和計算，根據設計要求和工程可實現性完成SAR天線所有波位天線幅相加權系數的計算和存儲工作；

步驟三，在平面近場測試系統環境下，利用近場測試方法獲取天線陣面不同位置處的天線子陣方向圖；

步驟四，在天線的集成過程中，采用高精度測量系統采集T/R、延時組件各衰減、移相態的幅相值，T/R、延時組件以及饋電網絡的幅相誤差數據，并完成數據統計分析，建立數據庫；

步驟五，在平面近場測試系統環境下，采用近場測試方法完成天線法向波束的測試校準工作，獲取校準前后的幅相誤差數據；

步驟六，根據基礎數據計算天線的波位幅相控制碼，將波位控制碼注入波控機，采用平面近場測試系統獲取相應波位的近場測試數據，再將近場測試數據完成近遠場數據變換后得到SAR天線測試方向圖；

步驟七，利用天線模型及相應輸入數據計算步驟一中的天線場強公式，獲得天線仿真方向圖；

步驟八，將近場測試得到的測試方向圖與天線模型計算得到的仿真方向圖進行對比，以此來驗證天線模型的精度；根據驗證結果確定計算的方位向方向圖與實測方向圖具有較好的一致性，當展寬倍數不超過1.3倍時，計算的距離向方向圖與實測方向圖也具有較好的一致性；

步驟九，確定優化SAR天線方向圖測試的方法：利用方向圖建模技術，在方位向以建模仿真驗證為主，抽取部分波位進行方向圖近場測試來驗證方向圖建模技術；在距離向展寬1.3倍以上的波位全部進行方向圖近場測試，其余波位以建模仿真驗證為主，抽取部分波位測試來驗證方向圖建模技術。

本發明的積極進步效果在于：本發明大大縮短了SAR天線方向圖測試時間，為衛星研制進度提供了保證，加快了衛星研制進度，為后續雷達衛星型號的SAR天線方向圖測試提供了參考，為衛星在軌波束標定方案也提供了一定的參考。

附圖說明

圖1為本發明的流程示意圖。

圖2為二維平面相控陣天線測試及仿真示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。

如圖1所示，本發明優化SAR天線方向圖測試的方法包括以下步驟：

步驟一，首先根據電磁場理論建立有源相控陣天線方向圖計算數學模型；有源相控陣天線方向圖計算數學模型的公式如式(1)所示：

其中：

f_mn為天線單元的電場方向圖；

I_mn為天線單元的振幅激勵(幅度分布)；

A_mn為饋電網絡和組件所引起的幅度誤差；