[發明專利]一種干涉式綜合孔徑成像用寬帶模擬復相關器

在審

• 申請號: 201811339465.4
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109557508A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 苗俊剛;胡岸勇;王超
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗

本發明涉及一種干涉式綜合孔徑成像用寬帶模擬復相關器，包括寬帶射頻鑒相網絡、寬帶平方率檢波電路、可數控調節輸出信號增益與偏置的低頻差分放大器電路；寬帶射頻鑒相網絡由一個0°功分器、一個90°功分器、兩個正交混合耦合器組成；寬帶平方率檢波電路對鑒相網絡的輸出進行平方率檢波，檢波后的低頻信號會經過可數控調節輸出信號增益與偏置的低頻差分放大器的差分放大、偏置調節、增益調節最終即可得到寬帶模擬復相關器兩寬帶輸入信號之間的復相關值。本發明實現一種大帶寬、高精度、高靈敏度、小體積、結構簡單、低成本、可數控調節輸出信號增益與偏置的寬帶模擬復相關器，對干涉式綜合孔徑成像系統實現高精度復相關量的測量具有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種用于干涉式綜合孔徑成像、采用射頻鑒相網絡和平方率檢波器的寬帶模擬復相關器，適用于干涉測量中兩信號之間復相關量的測量。

背景技術

毫米波輻射成像具有全天時全天候的工作能力，可以提供紅外光學探測器所不能提供的特殊信息，因而在遙感、軍事、安防領域獲得了廣泛的應用。傳統的毫米波輻射成像體制是實孔徑掃描成像。然而，在這種體制下，提高圖像分辨率只能通過增加天線的物理孔徑來實現，這將限制輻射計在對載荷質量及尺寸有很高要求的機載及星載中的應用，而且由于大天線的慣性較大，其機械掃描也較為困難。為了解決機械掃描的問題，可以利用相控陣技術實現波束的電掃描，但其受制于較小的可用掃描角范圍、高旁瓣、主波束展寬以及附加損耗等諸多因素。其它可用的實孔徑天線技術如焦平面，則為了取得高分辨率而需要較高的費用。20世紀80年代末，干涉式綜合孔徑技術被應用到對地觀測輻射成像系統，從而產生了干涉式綜合孔徑輻射成像體制，為提高微波輻射計的空間分辨率提供了一條有效途徑。綜合孔徑輻射計通過對一組小孔徑天線接收的信號進行干涉測量來實現大孔徑天線的觀測效果，其空間分辨率取決于天線單元間的最大距離，從而避免了使用大天線，降低了輻射計的體積和重量。

干涉式綜合孔徑成像儀使用一組小天線構成一個天線陣列，通過對天線陣列中任意兩個天線接收到的信號進行復相關運算后，可以得到一組相關值。這組相關值被稱為可視度函數。根據范西泰特-策尼克(Van Cittert-Zernike)定理，可視度與被觀測視場中的亮溫分布成傅里葉變換關系。因此，干涉式綜合孔徑成像儀的測量過程，主要是一組信號進行復相關運算的過程。為了達到較高的空間分辨率，實用的干涉式綜合孔徑成像儀的通道數量較多，系統復雜度較高。由于干涉式綜合孔徑成像儀需要對天線陣中所接收的任意兩個信號進行復相關運算，因此，系統中包含的相關器數量與接收通道數量的平方成正比，二維干涉式綜合孔徑成像儀的相關器規模往往非常大。此外，干涉式綜合孔徑成像儀的測量靈敏度與接收信號帶寬的平方根成反比，為了得到較高的成像靈敏度，干涉式綜合孔徑成像儀往往需要較大的相關器帶寬。

干涉式綜合孔徑成像儀的最終性能指標不僅取決于單個復相關器的基本性能參數而且取決于各復相關器通道之間性能參數的一致性。因此，大帶寬、高一致性、高性能的復相關系統的研制是干涉式綜合孔徑成像儀的一項關鍵技術，對系統性能有很大影響。本發明采用了寬帶射頻鑒相網絡結合寬帶平方率檢波電路的結構來實現寬帶模擬復相關器，該結構適合于需要大帶寬，高靈敏度的成像應用場景，該方案結構簡單、成本低廉，避開了傳統模擬復相關器需要使用高成本寬帶模擬乘法器的需求。此外，該發明所提出的寬帶模擬復相關器結構由于使用了可數控調節輸出增益與偏置的電路形式，可以較為方便的調節復相關器的輸出特性，這對需要大量高一致性模擬復相關器的干涉式綜合孔徑成像系統而言非常有利。該復相關器的輸入端口與輸出端口分別位于復相關器的兩側，采用此種形式非常便于系統集成應用。