[發明專利]一種星載干涉成像高度計天線

有效

• 申請號: 202110260165.2
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113126087B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 趙曉雯;張云華;董曉
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S13/90;G01S7/02
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;楊青

本發明公開了一種星載干涉成像高度計天線，該天線為基于物理尺寸給定的賦形波束平面陣天線，包括若干個子陣，每個子陣包括若干個陣元，每個子陣中的陣元激勵等幅同相，天線的距離向采用賦形波束設計，由入射角范圍內的賦形曲線、副瓣電平、天線陣元以及幅相約束指標確定賦形波束及激勵；天線的方位向設計采用子陣劃分技術，通過子陣級幅度加權實現期望的泰勒加權方向圖特性的筆形波束，根據可分離平面陣形成原理，由距離向和方位向的設計結果確定天線的激勵參數。本發明的天線對天線距離向進行賦形波束綜合，有利于提高干涉測高精度，對方位向進行子陣劃分，不僅有利于提高天線帶寬，而且簡化整個天線系統結構，降低硬件實現成本和工程難度。

技術領域

本發明涉及無線通信領域，尤其涉及一種星載干涉成像高度計天線。

背景技術

星載干涉成像高度計是一種利用小角度入射、短基線干涉來實現對海陸表面高精度觀測的微波遙感器，是海洋動力環境觀測的主要遙感器之一(文獻[1]：Y.Zhang,J.Jiang,X.Zhang,K.Xu,J.Yan,C.Jiang,et al,“Design and preliminary experimentof china imaging altimeter,”Microwave Remote Sensing of the Atmosphere andEnvironment III,pp.190-199，2003)。2016年，國際上第一個星載干涉成像高度計隨天宮二號空間實驗室發射升空，突破了傳統高度計只能進行星下點沿飛行方向一維線觀測、刈幅只有數公里的局限，除了可對海洋和陸地寬刈幅、高精度的觀測外，還可對三維海面形態、海洋內波以及海面風速和風向進行觀測和測量(參考文獻[2]：X.Dong,Y.Zhang,andW.Zhai,“Design and algorithms of the Tiangong-2interferometric imaging radaaltimeter processor,”2017Progress In Electromagnetics Research Symposium-Spring(PIERS 2017),pp.3802-3803,2017；參考文獻[3]：L.Ren,J.Yang,X.Dong,Y.Zhang,and Y.Jia,“Preliminary Evaluation and Correction of Sea Surface Height fromChinese Tiangong-2 Interferometric Imaging Radar Altimeter”,Remote Sensing,vol.12,no.15,2496,2020)，對海洋科學、海洋環境觀測和預報、全球氣候變化研究具有重要的作用與意義。

天線作為星載干涉成像高度計重要組成部分，用來發射和接收電磁波，起著至關重要的作用。當前星載干涉成像高度計天線距離向采用筆形波束設計，然而，結合電磁場理論與星載數據分析可知，海面后向散射系數隨入射角的增大而減小，可見回波能量在觀測范圍內分布不均勻，影響干涉測高精度，這不利于對中尺度海洋現象的高精度觀測。

同時，為了獲得更遠的作用距離和更高的空間分辨率，星載干涉成像高度計天線必然也要朝著大型化的方向發展，但天線口徑的增大，陣元數的增多必然導致饋電網絡極其復雜，也影響著天線帶寬，可見，當前采用的陣元級加權方法已不適用于大型天線，很難滿足下一代星載干涉成像高度計寬幅寬、高分辨的系統需求。

發明內容

當前星載干涉成像高度計天線距離向觀測不一致，饋電網絡復雜，加工難度大，工作帶寬窄，不利于對中尺度海洋現象高精度觀測的問題。本發明的目的在于克服上述技術缺陷，提出了一種星載干涉成像高度計天線。