[發明專利]一種星載相控陣SAR載荷波束控制方法

有效

• 申請號: 201711205577.6
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108008388B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 張寧;王斌;胡浩;肖輝;白郁;史琴;朱新忠
• 申請（專利權）人: 上海航天測控通信研究所
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

一種星載相控陣SAR載荷波束控制方法，包括步驟：從天線陣列獲取天線陣列的陣面角，并將陣面坐標系轉換至球面坐標系，得到相應的掃描方向角；根據天線陣列的種類獲得陣面上各通道的二維坐標表，根據二維坐標表和掃描方向角計算各通道在指向角上的延時距離；根據電磁波在真空中的傳播速度、延時距離和天線陣列的中心頻率計算信號傳播產生的傳播延時量；獲取陣面相位配平表，將陣面相位配平表結合天線上各通道的傳播延時量計算各通道的延時補償量；將延時補償量按照移相器步進歸一化，并二進制化得到移相碼，從而得到移相碼表。由于利用天線陣面先驗知識能快速計算出天線陣面上每一個通道的波控碼，進行實時、精確的波束控制，且計算量小。

技術領域

本發明涉及波束控制技術領域，具體涉及一種星載相控陣SAR載荷波束控制方法。

背景技術

星載相控陣SAR載荷波束控制系統相當于機械雷達的伺服控制系統，通常是由計算機或嵌入式設備計算產生特定波束指向所需要的波控碼，然后控制各個天線陣元的移相器產生相移，合成指定的天線波束。從而在天線陣面不變的情況下完成天線波束的掃描，代替機械掃描。對于高速目標的跟蹤捕獲具有重要作用，因此相控陣SAR載荷常用于衛星對地觀測和偵查。

隨著有源相控陣雷達技術的發展，相控陣SAR載荷的T/R組件也越來越多，同時面向遙感觀測和目標偵查的應用需求，對波束控制的實時性和精確度提出了越來越高的要求。針對衛星平臺應用的需求，星載相控陣SAR載荷對波束控制系統的體積、重量和功耗都具有較為嚴格的約束。星載相控陣SAR載荷的波束控制系統，完成波控碼快速計算，并向陣面各行子陣對應的T/R組件激勵控制模塊配送波控碼，從而使天線波束指向駐留于預定方位。

據星載SAR載荷的掃描、聚束和成像等工作模式，本文結合天線陣面和先驗排列陣面信息，提出一種快速計算出天線陣面上每一個通道的波控碼的方法，該方法計算量小，適合衛星平臺快速精確波束控制的應用。

發明內容

本申請提供一種星載相控陣SAR載荷波束控制方法，包括步驟：

從天線陣列獲取天線陣列的陣面角，并通過坐標系轉換將所述陣面坐標系轉換至球面坐標系，得到相應的掃描方向角；

根據所述天線陣列的種類獲得陣面上各通道的二維坐標表，根據所述二維坐標表和掃描方向角計算各通道在指向角上的延時距離；

根據電磁波在真空中的傳播速度、延時距離和天線陣列的中心頻率計算信號傳播產生的傳播延時量；

對陣面進行內場校正后獲取陣面相位配平表，將所述陣面相位配平表結合所述天線上各通道的傳播延時量計算各通道的延時補償量；

將所述延時補償量按照移相器步進歸一化，并二進制化得到移相碼，從而得到移相碼表，將所述移相碼表發送給對應通道即可對波束進行控制。

一種實施例中，延時距離的計算公式為：其中，d_m,n為陣面上第n行第m列通道的延時距離，x_m、y_n為陣面上第n行第m列的通道在陣面二維坐標表中的坐標值，此二維坐標系坐標原點為陣面左下角，θ和為陣面球坐標系的掃描方位角。

一種實施例中，傳播延時量的計算公式為：Ph_m,n＝2πfd_m,n/c，其中，Ph_m,n為陣面上第n行第m列通道的傳播延時量，d_m,n為陣面上第n行第m列通道的延時距離，c為為電磁波在真空中傳播速度，f為陣面的中心頻點。

一種實施例中，各通道的延時補償量的計算公式為：C_m,n＝[Ph_m,n+T_m,n]，其中，Ph_m,n為陣面上第n行第m列通道的傳播延時量，T_m,n為陣面相位配平表，對陣面進行內場校正后獲取，C_m,n為延時通道延時補償量。