[發(fā)明專利]一種W FMCW SAR與小型UAV一體化系統(tǒng)的協(xié)同設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010566913.5
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111856460B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設計）人: 王輝;鄭世超;潘嘉祺;曾朝陽;陳翔
• 申請（專利權）人: 八院云箭（北京）航天技術研究院有限公司;上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張輝

1.一種W FMCW SAR與小型UAV一體化系統(tǒng)的協(xié)同設計方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)對UAV與SAR載荷進行一體化結構布局設計；

一體化結構布局設計包含如下內容：

SAR載荷選用W FMCW SAR載荷；

SAR載荷經穩(wěn)定平臺掛載于UAV平臺正下方，穩(wěn)定平臺與SAR載荷采用一體化布局設計，SAR載荷天線法線方向與水平面成一定夾角安裝，并保證起落架對其無干涉影響；

根據(jù)UAV對SAR載荷外包絡的要求對SAR載荷的尺寸進行適應性迭代設計，使UAV能夠容納SAR載荷并且UAV自身結構不對SAR載荷觀測造成干擾；

在穩(wěn)定平臺中規(guī)劃布局SAR載荷各單機位置，根據(jù)SAR載荷各單機模塊的重量，在設計軟件中進行布局，模擬計算出重心，再根據(jù)重心位置調整SAR載荷軸系尺寸，使得SAR載荷重心與SAR載荷方位軸和俯仰軸的交點重合；

(2)對SAR載荷中的頻率綜合器進行高度集成輕量化設計；

實現(xiàn)方式如下：

頻率綜合器包括DDS電路模塊、梳狀譜發(fā)生器模塊、鎖相源模塊、內部本振電路、上變頻電路、電源和控制電路；

DDS電路模塊、梳妝譜發(fā)生器模塊及鎖相源模塊采用小模塊一體化設計，在空間上相互屏蔽；所述小模塊的面積不超過60mm²；

上變頻電路采用微波多功能芯片實現(xiàn)兩級變頻，提高集成度；

控制電路采用多顆裸芯片集成封裝；

降低DDS電路模塊、梳妝譜發(fā)生器模塊、鎖相源模塊屏蔽殼體的重量；

其余輔助電路通過優(yōu)化擺放布局縮減電路排布面積；

(3)對SAR載荷中的W波段射頻前端進行小型化輕量化設計；

實現(xiàn)方式如下：

W波段射頻前端分為發(fā)射通道、接收通道及電源模塊；發(fā)射通道將頻率綜合器輸入的X波段微波信號變換到W波段，將W波段信號通過天線輻射出去；接收通道功能于此相反，將天線接收到的W波段信號經過接收通道混頻處理后，變成I/Q兩路中頻信號；其中，發(fā)射通道包括八倍頻器、濾波器、驅動放大器、有源功率放大器發(fā)射模塊；接收通道包括濾波器、耦合器、混頻器、接收模塊；

將發(fā)射通道和接收通道中的有源濾波器，替換為采用基于LTCC多層工藝制作的輕量化無源濾波器；

采用混合集成方式實現(xiàn)發(fā)射通道內有源功率放大器發(fā)射模塊的集成；

發(fā)射通道、接收通道與天線的饋電接口采用一體化設計方法實現(xiàn)；

(4)對SAR載荷中的數(shù)字成像處理單機進行輕量化設計；

實現(xiàn)方式如下：

SAR載荷中的數(shù)字成像處理單機采用兩片F(xiàn)PGA芯片實現(xiàn)，兩片F(xiàn)PGA芯片中，第一FPGA芯片作為主控芯片，實現(xiàn)監(jiān)控定時、數(shù)字接收處理和數(shù)據(jù)存儲功能，第二FPGA芯片實現(xiàn)實時成像處理。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種W FMCW SAR與小型UAV一體化系統(tǒng)的協(xié)同設計方法，其特征在于：基于LTCC多層工藝制作輕量化無源濾波器的方法如下：

在LTCC基板中設計多個金屬柱，所述金屬柱和LTCC基板上下表面的金屬共同構成SIW耦合諧振腔；

在LTCC基板上表面中心處開2個一字橫槽口，開槽周圍無局部過孔，實現(xiàn)內部SIW諧振腔的級聯(lián)耦合以及交叉耦合；

經過級聯(lián)SIW諧振腔內部的電磁耦合實現(xiàn)無源濾波器；

從SIW諧振腔左右兩邊各引出一條微帶線，并在SIW諧振腔內靠近左右微帶線處各開1個一字橫槽，實現(xiàn)無源濾波器的輸入輸出。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種W FMCW SAR與小型UAV一體化系統(tǒng)的協(xié)同設計方法，其特征在于：采用混合集成方式實現(xiàn)發(fā)射通道內有源功率放大器發(fā)射模塊集成的實現(xiàn)方式如下：

通過微帶探針將有源功率放大器發(fā)射模塊采用的W波段化合物MMIC芯片的輸入輸出端金絲鍵合到MEMS微腔中；

基于LTCC多層工藝制作SIW耦合諧振腔；

微帶探針作為有源功率放大器發(fā)射模塊的輸入輸出，在MEMS微腔中通過腔體耦合至SIW耦合諧振腔。