储单元要求降低。
【附图说明】
[0031]图1为本发明的无人机载Ka频段调频连续波SAR成像和动目标检测系统示意图；
[0032]图2为本发明的无人机载Ka频段调频连续波SAR成像和动目标检测系统的射频模块原理图；
[0033]图3为本发明的无人机载Ka频段调频连续波SAR成像和动目标检测系统原理图。
【具体实施方式】
[0034]本系统的角锥喇叭透镜天线设计思路:
[0035]在Ka频段天线设计中，综合考虑天线的功率容量水平、损耗、天线增益、结构尺寸等因素，经过对波导缝隙天线、微带天线和角锥喇叭透镜天线的分析与比较，角锥喇叭透镜天线更适合Ka频段SAR系统。由于系统发射FMCW信号，因此发射天线和接收天线分开设
i+o
[0036]本系统的频率综合器设计思路:
[0037]对于FMCW SAR来说，距离向分辨率在满足线性调频波的线性度的条件下才由带宽决定，因此采用带有DA的FPGA的方式代替传统的DDS作为波形发生器。
[0038]考虑到无人机对载荷重量、功耗和体积的限制，若采用传统的将高稳晶振直接倍频产生频率源的方式，会使得频率综合器体积、功耗、重量增大，经权衡比较，使用锁相介质振荡器roRO产生频率源为最合理的方案，性能指标与功耗尺寸均可满足。
[0039]本系统的前置功率放大器设计思路:
[0040]Ka频段FMCW SAR系统要求的平均发射功率为27dBm，采用固态功率放大器。国内外Ka波段的固态放大器发射功率在4W(36dBm)左右。考虑到插损、路径损耗、转换损耗等，按3dB计算，固态放大器在满足实际功率需求的条件下仍留有余量。此外，固态放大器相对电真空器件，具有噪声小、体积小、质量轻、供电电压要求低和使用寿命长等优点。
[0041 ] 本系统的接收机设计思路:
[0042]接收机的功能是将Ka波段射频信号下变频到零中频的信号，以便后续电路检测目标。接收机由于可能收到近距离的强反射回波，进入接收机通道。因此一般需要有限幅器，避免烧毁前段低噪声放大器。为了满足Ka频段接收机噪声系数的指标要求，需要选用噪声系数小，且增益高的低噪声放大器。为了滤除进入接收机的杂波信号，需要在进入混频器前进行窄带滤波。根据工作频率和带宽的不同，滤波器分为不同的实现方式。对于Ka频段通带带宽±200MHz的窄带滤波器，适合选用腔体滤波器来实现。
[0043]本系统的数字模块设计思路:
[0044]考虑Ka频段FMCW SAR回波数据容量和无人机平台的工作环境，数字模块的存储单元选择固态硬盘，实现对数据的可靠、稳定存储。采集与控制单元在设计时考虑体积、功耗的要求，进行小型化、低功耗设计。
[0045]如图1和图3所示，本发明的无人机载Ka频段调频连续波SAR成像和动目标检测系统，其关键特征在于:
[0046]包括机上设备和地面的成像处理单元；所述Ka频段的频率为35.75GHz ；
[0047]机上设备包括:收发喇叭天线、稳定平台、射频模块和数字模块；其中，
[0048]收发喇叭天线包括:发射天线和接收天线，天线形式为角锥喇叭透镜天线，工作频段范围为:35.55GHz-35.75GHz，该收发喇叭天线安装在稳定平台上；
[0049]收发天线通过支架连接并固定在稳定平台上，按照需要的下视角安装在UAV平台的载荷舱内。天线的布局考虑系统隔离度的要求，采用沿航向水平并排放置并根据载荷舱长度调整收发天线间距，进一步保证收发天线的隔离度。
[0050]稳定平台包括:姿态传感器和控制单元，以及支撑所述姿态传感器和控制单元的平台本体，该稳定平台采用GNSS/INS作为姿态传感器，输出目标航向和姿态信息给控制单元和数字模块的采集与控制单元，控制单元根据目标航向和姿态信息调整平台本体以改变收发喇叭天线的波束指向；
[0051]稳定平台，作为天线的结构载体，用于保证UAV飞行过程中天线波束中心指向的稳定。由稳定机构和驱动控制电路组成，采用方位俯仰两轴稳定平台。采用高精度惯性导航组件作为闭环控制系统的姿态误差传感器，输出目标航向、姿态等信息，由控制单元给出转动指令，修正稳定平台指向。
[0052]射频模块包括:频率综合器、前置功率放大器和接收机；频率综合器产生要发射的Ka频段调频三角波信号，输出至前置功率放大器；前置功率放大器对Ka频段调频三角波信号进行功率放大后通过发射天线辐射出去；
[0053]频率综合器产生FMCW信号，与I3DRO (锁相介质振荡器)产生的频率源混频和倍频后送给前置功率放大器放大后经发射天线辐射出去；接收天线接收辐射的回波信号送接收机，经低噪放、混频器、放大器和滤波器后，产生零中频回波信号；频率综合器提供系统工作基准时钟。射频模块的原理框图如图2所示。
[0054]进一步的，频率综合器包括:100MHz晶振、一分三功分器、锁相时钟、H)R0、锁相源、带有DA的FPGA、两个放大器、两个滤波器、混频器和倍频器；100MHz晶振产生满足I3DRO和锁相源输入要求的时钟信号，并输出至一分三功分器将该时钟信号分三路输出，第一路输出至toro，第二路输出至锁相源，第三路输出至锁相时钟产生基准时钟给采集与控制单元；roR0接收时钟信号，根据该时钟信号产生17.1GHz频率源，输出至混频器；锁相源接收时钟信号，根据该时钟信号产生带有DA的FPGA所需要的3GHz输入频率；带有DA的FPGA根据所述3GHz输入频率产生系统的775MHz信号波形并输出至放大器，经放大器放大后输入至混频器；混频器将17.1GHz频率源与775MHz信号波形进行混频，获得17.185GHz混频信号；经滤波器滤波和放大器放大后输出至倍频器，倍频器对所述17.185GHz混频信号进行2倍频并经滤波器滤波后获得35.75GHz调频三角波信号，并输出至前置功率放大器；
[0055]前置功率放大器包括采用Ka频段的功率放大器和耦合器，功率放大器对Ka频段调频三角波信号进行功率放大后经发射天线辐射出去；同时将经功率放大后的Ka频段调频三角波信号通过耦合器耦合后输出至接收机的混频器；
[0056]接收机包括:限幅器、低噪声放大器、腔体滤波器、混频器、LC滤波器、放大器、电调衰减器、四个放大器和两个数控衰减器，所述低噪声放大器简称低噪放；接收天线接收反射的回波信号，依次进行限幅器限幅、低噪放放大、腔体滤波器滤波后输出至混频器；混频器对滤波后的回波信号与通过耦合器耦合后的35.75GHz调频三角波信号进行混频，得到3-30MHZ零中频信号，输出至放大器进行零中频放大，然后经LC滤波器滤波之后输出至电调衰减器，电调衰减器根据外部控制指令对零中频信号进行衰减控制后输出至放大器放大，再进行两级数控衰减后输出零中频信号至数字模块的采集与控制单元，每一级数控衰减通过放大器和数控衰减器实现；
[0057]数字模块包括:存储单元和采集与控制单元，采集与控制单元收到接收机的零中频信号，以及目标航向和姿态信息；其中，
[0058]采集与控制单元包括:A/D转换器和数字正交解调单元，A/D转换器以收到的基准时钟作为系统工作时钟对零中频信号进行模数转换，获得数字信号输出至数字正交解调单元进行正交解调，得到IQ信号，数字正交解调单元对目标航向和姿态信息以及IQ信号进行组帧，获得待处理信号，分两路，一路输出至存储单元存储，另一路经数据链实时输出至地面的成像处理单元进行成像和动目标检测处理；采集与控制单元工作时钟为频率综合器提供的基准时钟，保证系统全相参。存储单元，用于接收采集与控制单元的回波数据并进行存储；与采集与控制单元采用高速接口，保证数据吞吐率；存储容量能够满足飞行时间内的容量需求。
[0059]机上设备还包括:电源模块，用于提供机上模块和单元的输入电源，对UAV上输入电源按照各模块的工作电压进行二次电源变换，分多路隔离输出。
[0060]地面的成像处理单元包括:调频连续波SAR实时成像单元、动目标检测单元和显示单元;
[0061]调频连续波SAR实时成像单元收到待处理信号，利用IQ信号采用改进的R-D成像算法进行实时成像，在实时成像中并利用目标航向和姿态信息对IQ信号进行运动补偿，获得SAR图像，所述SAR图像包括:上调频和下调