基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置和方法
【专利摘要】一种基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置，包括：激励器，用于产生能功率放大和发射的两个宽带低功率射频信号脉冲；接收机，用于放大两个脉冲的地物回波信号，并且将其变换到基带；数据采集单元，用于按照时间先后顺序依次采集两个脉冲的基带回波信号，并且将其合成一个数据组；以及信号处理单元，用于对所述数据组包括的两个脉冲回波信号分别进行脉冲压缩，然后宽带合成，得到宽带信号的脉冲压缩结果。以及一种基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发方法。所述宽带信号收发装置具有体积小，重量轻，采样率低，采样点数少，后续处理简单等特点。
【专利说明】
基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置和方法
技术领域
[0001] 本发明设及合成孔径雷达领域，特别设及基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收 发装置W及收发方法。
【背景技术】
[0002] 合成孔径雷达是一种微波成像雷达，全天时、全天候工作特点使其在国民经济的 各个领域得到了广泛的应用，发挥了重要作用；同时，受用户需求牵引和技术的迅猛发展， 对合成孔径雷达提出了越来越高的要求，特别是分辨率，分辨率的提高带来了合成孔径雷 达的发射信号带宽成倍提高。由于市面上的高速ADC(模拟/数字转换器)无法直接对高达数 G化的信号直接采样，所W宽带信号的接收成为合成孔径雷达必须解决的关键技术。其次， 随着ADC的采样率的提高，每个PRF采集的数据点数随着增加，给后续的处理设备带来很大 的负担，如何降低后续设备的处理压力成为当前迫切需要解决的问题;最后，近年来，固态 发射机的技术得到了长足的发展和进步，相对于行波管而言，它具有体积小、可靠性高、工 作比大、信号质量高等优点，缺点是峰值功率低，解决办法为增加雷达的工作比，采用大脉 冲宽度，W弥补固态发射机峰值功率不足的弊端。综上，随着分辨率的提高，如何实现宽脉 冲、高带宽的雷达信号的收发，实现大测绘带成像，同时降低AD(模拟/数字)采样率，减少采 样点数，降低后续处理压力成为研究热点。
[0003] 在合成孔径雷达技术领域，对于宽带信号的收发常用的方法包括:模拟去斜接收、 线性调频脉冲串和单脉冲发射多通道并行接收等=种方式。
[0004] 雷达回波信号模拟去斜接收方法存在的技术缺陷：
[0005] (1)产生宽带高质量的模拟去斜参考信号难度大；
[0006] 根据模拟去斜的工作原理，参考信号的带宽为Bd+Br。同时，为了保证去斜信号的质 量，参考信号的线性度也需要满足一定的要求。通常产生运种超宽带信号一般采用倍频方 案，倍频方案的缺点是随着倍频次数的增加，信号带内杂散的功率W3地递增，为了保证最 终信号的质量，要求用于倍频的基带信号的质量非常高，杂散的抑制一般在SOdBW上；另 夕h为了保证信号波形的质量，一般要求DAC的转换率为信号带宽的5倍W上。所W研制运种 高要求的基带信号源模块难度很大;其次，参考信号产生的过程中每一级倍频也会恶化扫 频的线性度，如何降低它的影响是第二个难点。
[0007] (2)在数字域需要校正由接收信号扫频非线性引入的空变误差和由参考信号扫频 非线性引入的空不变误差。
[000引（3)硬件开销大。
[0009]模拟去斜接收方法需要增加两部分硬件:参考信号的产生和用于去斜的混频器。 [0010] (4)测绘带郁良。
[0011] 当测绘带超过式(4)的限制时，去斜接收后的信号带宽大于发射信号的带宽，此时 不但不能够降低ADC的采样率，相反还需要增加ADC的采样率，增加采样点数。
[0012] 缺点为：（1)需要产生N个独立的本振信号；（2)信号的产生和接收回路上都需要有 本振切换开关，用于实现不同中屯、频率的射频信号和基带信号之间的切换；（3)随地速变换 的PRF(可变脉冲重复频率)不固定，导致相邻子脉冲之间的时间间隔不固定，相位估计需要 考虑多普勒相位变化，给宽带信号合成带来困难；（4)硬件实现复杂，体积大，功耗高；（5)相 对于单脉冲发射和接收系统而言，该方式的PRF频率高，导致系统的最远作用距离受到限 制。
[0013] 雷达信号的单脉冲发射多通道并行接收方式是使用倍频或者超外差方式产生单 个带宽为NXBr,中屯、频率为fc的宽带雷达信号脉冲，将其发射出去;接收机将地物散射回来 的微弱回波信号进行放大，然后通过功分器分割成N个通道，每一个通道使用带宽Br,中屯、 频率为f i，a = 0，1，2，…，N-I)的带通滤波器进行滤波处理;f i，（ i = 0，1，2，…，N-I)与f C之 间的关系为：
[0014]
(S)
[0015] 滤波后的多通道射频信号同时使用频率为fi，a=〇，i，2,…，N-1)进行正交解调， 得到多个通道的基带回波信号;此时使用2N个低速高精度的ADC采集2N个基带信号并缓存， 最后通过信号处理方法进行宽带合成，得到带宽为NXBr的脉冲压缩。
[0016] 单脉冲发射多通道并行接收方式的缺点：（1)系统需要产生N个接收本振信号；（2) 需要N个接收通道；（3)设备的体积、重量和功耗都比较大；（4)数据采样点数没有减少；（5) 2N个ADC的同步采样成为一个难点。
【发明内容】
[0017] 为了克服传统宽带信号的收发方法存在的问题，本发明的目的在于提供一种双脉 冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置和方法。。
[0018] 根据本发明的一方面，提供一种基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置， 包括：
[0019] 激励器，用于产生能功率放大和发射的两个宽带低功率射频信号脉冲；
[0020] 接收机，用于放大两个脉冲的地物回波信号，并且将其变换到基带；
[0021] 数据采集单元，用于按照时间先后顺序依次采集两个脉冲的基带回波信号，并且 将其合成一个数据组；W及
[0022] 信号处理单元，用于对所述数据组包括的两个脉冲回波信号分别进行脉冲压缩， 然后宽带合成，得到宽带信号的脉冲压缩结果。
[0023] 优选的，所述的激励器包括:基带信号源、频率综合器和正交调制器，其中：
[0024] 所述的基带信号源用于产生两个具有固定时间间隔的基带线性调频信号脉冲，两 脉冲的时宽和带宽相同，中屯、频率间隔值等于每一个脉冲的带宽；
[0025] 所述的频率综合器用于产生时钟信号；
[0026] 所述的正交调制器用于将基带线性调频信号脉冲变换成低功率射频信号脉冲，两 个脉冲的正交调制使用同一个射频本振。
[0027] 优选的，所述的两个基带线性调频信号脉冲之间的固定时间间隔大小选择保证第 一个脉冲的回波信号不会进入到第二个脉冲的回波信号接收窗口中。
[0028] 优选的，所述的接收机包括:低噪声放大器、滤波器、增益可调的接收机放大链路 和正交解调器，其中：
[0029] 所述的低噪声放大器用于对天线接收到的地物回波信号进行低噪声高增益放大；
[0030] 所述的滤波器用于选取宽带信号占用的频率成分，滤除噪声和杂波；
[0031] 所述的增益可调的接收机放大链路用于继续放大回波信号，使其达到数据采集部 分能够采集到的最大信号幅度的80% W上；
[0032] 所述的正交解调器用于将两个脉冲的回波信号变换到基带回波信号，两个脉冲的 正交解调使用与正交调制相同的射频本振。
[0033] 优选的，所述的两个脉冲的基带回波信号不是零中频的基带回波信号，而是非零 中频的基带信号。
[0034] 优选的，所述的数据采集单元对回波信号采样的采样率为基带信号带宽的1~1.5 倍，属于带通采样。
[0035] 优选的，所述的信号处理单元对两个脉冲的回波信号分别进行脉冲压缩所用的参 考函数不相同。
[0036] 根据本发明的另一方面，提供一种基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发方 法，包括：
[0037] 步骤SI:产生能功率放大和发射的两个宽带低功率的射频信号脉冲；
[0038] 步骤S2:接收机对天线接收到的地物回波信号进行放大和滤波，然后用与发射本 振相同的本振对回波信号进行正交解调，得到两个脉冲的基带回波信号；
[0039] 步骤S3:依次采集两个脉冲的基带回波信号，然后组成一个数据组，得到一个可变 脉冲重复频率周期下宽带信号的回波数据；W及
[0040] 步骤S4:对两个脉冲的回波信号分别进行脉冲压缩，然后宽带合成，得到宽带信号 的脉冲压缩结果。
[0041] 优选的，所述步骤Sl包括子步骤：
[0042] 步骤Sll:将宽带信号脉冲在基带域分隔成为两个等时宽等带宽的线性调频信号 脉冲，两个脉冲的交界处具有2 % -5 %的重叠率；
[0043] 步骤S12:在PRF信号的触发下，基带信号源先产生第一个线性调频信号脉冲，然后 延时固定时间间隔，产生第二个线性调频信号脉冲；
[0044] 步骤S13:激励器将两个具有固定时间间隔的线性调频信号脉冲用同一个射频本 振调制到射频域，得到两个低功率射频信号脉冲，然后送给固态功放，进行功率放大，通过 天线福射出去。
[0045] 优选的，所述步骤S4包括子步骤：
[0046] 步骤S41:数据处理单元先用第一个脉冲的参考函数对第一个脉冲的回波信号进 行匹配滤波，完成第一个脉冲回波信号的脉冲压缩;然后用第二个脉冲的参考函数对第二 个脉冲回波信号进行匹配滤波，完成第二个脉冲回波信号的脉冲压缩；
[0047] 步骤S42:增采样:数据处理单元完成两个压缩脉冲的两倍增采样；
[004引步骤S43:相位误差估计和补偿:数据处理单元按照对比度最大化原则，估计两个 脉冲相干合成需要补偿的相位误差;然后对两个压缩脉冲进行相位误差补偿；
[0049]步骤S44:相干合成:两个经过相位误差补偿后的压缩脉冲相干合成得到宽带信号 的脉压结果基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置包括激励器、接收机、数据采集 和信号处理单元，其中激励器产生用于功率放大和发射的两个宽带低功率射频信号脉冲； 接收机放大两个脉冲的地物回波信号，并且将其变换到基带;数据采集部分按照时间先后 顺序依次采集两个脉冲的回波信号，并且将其合成一个数据组;信号处理单元对两个脉冲 的回波信号分别进行脉冲压缩，然后宽带合成，得到宽带信号的脉冲压缩结果。
[0050]综上，本发明提供的基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置和方法具有W 下有益效果：
[0051 ] 1)只有一个发射通道和一个接收通道，系统结构简单：
[0052] PRF(可变脉冲重复频率)触发信号到来时，基带信号源产生第一个脉冲的基带线 性调频信号:信号的带宽为Br,信号的中屯、频率为该信号脉冲通过正交调制(对应射 频信号的频率为：[fc-Br，fc])和功率放大后，通过天线福射出去;接收机完成测绘区第一个 脉冲回波信号的接收后，基带信号源产生第二个脉冲的基带线性调频信号：信号的带宽为 Br,信号的中必频率为:^。该信号脉冲通过正交调制(对应射频信号的频率为：[fc，fc+Br]) 和功率放大后，通过天线福射出去，接收机完成测绘区第二个脉冲回波信号接收。发射和接 收过程通过在时间上将两个脉冲分割开，运种通道上的时分复用方式保证了整个系统的实 现只有一个发射通道和一个接收通道，简化了系统的结构。
[0053] 2)系统只需要产生一个本振信号，发射和接收通道使用同一个本振：
[0054] 本发明提供的一种基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置产生的两个线 性调频脉冲共用同一个本振，信号接收的过程中也使用同一个本振。此简化了频率综合器 的结构、体积和功耗，频率综合器只需要产生一个本振，省去了线性调频脉冲串方式下的本 振切换开关，不用担屯、各个本振之间的不稳定带来的影响，同时简化了宽带信号的合成。
[0055] 3)两个脉冲之间的时间间隔固定，在一个PRF周期内能够完成整个宽带信号的收 发：
[0056] 与线性调频脉冲串不同的是:两个发射脉冲之间的时间间隔是固定的，该时间间 隔必须保证第一个脉冲的回波信号不会进入到第二个脉冲的回波信号接收窗口中。由此带 来的好处:一方面系统定时比较简单:两个脉冲的收发只需要一个PRF;另一方面，宽带信号 合成相对简单，因为两个脉冲之间的时间间隔固定，基本可W忽略两个脉冲之间的多普勒 相位带来的影响。
[0057] 4)AD的采样率低，数据量少，后续记录和处理压力小：
[0058] 与多通道并行接收方法相比较而言，本发明提供的装置只有一个接收通道，所W 只需要两个ADC(采集基带信号的同向和正交成分）。
[0059] 另外接收通道的瞬时带宽只有整个宽带信号带宽的一半，所WADC的采样率是整 个ADC采样率的一半。例如:假设原始宽带信号的带宽为1.66化，400的采样率为265?5;在本 发明提供的宽带信号收发装置中，两个脉冲的带宽都是800MHz，所WADC的采样率可W设定 为1GSPS，它只有原始宽带信号采样率的一半；
[0060] 假设原始宽带信号的脉冲宽度为60US，采样率为2GSPS，测绘带宽为1.5km，对应的 时间跨度为lOus，此时一个PRF采集的数据点数为：140000点；如果采取本发明提供的装置， 每一个脉冲的宽度为30US，采样率1GSPS，单个脉冲的采样点数为:40000点，两个脉冲的采 样点数为80000点，远小于140000,所W本发明提供的宽带信号收发装置存在数据量少的优 点，进而减轻了后续记录和数据处理的压力。
[0061 ] 5)体积小、重量轻、功耗低、可靠性高：
[0062] 本发明提供的合成孔径雷达宽带信号收发装置在系统实现的过程中，频率综合器 只需要产生一个本振信号，单通道收发，只有两个ADC，数据量少，记录和处理的负担轻，带 来的好处是:整个收发装置的体积小、功耗低、重量轻和可靠性高。
【附图说明】
[0063] 图1是本发明一实施例的一种基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置的组 成框图；
[0064] 图2a和2b分别是本发明一实施例的宽带信号收发装置产生信号和接收信号的工 作流程图；
[0065] 图3是本发明一实施例的基带信号源产生基带信号的定时关系图；
[0066] 图4是本发明一实施例的基带信号源产生的第一个脉冲同相和正交成分；
[0067] 图5是本发明一实施例的基带信号源产生的第二个脉冲同相和正交成分；
[0068] 图6a和化分别是本发明一实施例的两个低功率射频信号的频谱关系图；
[0069] 图7是本发明一实施例的两个脉冲基带回波的频谱；
[0070] 图8是本发明一实施例的宽带合成的脉压结果。
【具体实施方式】
[0071] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，W下结合合成孔径雷达宽带 信号收发的具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0072] 合成孔径雷达是一种微波成像雷达，其全天候、全天时的工作特性使其在军事和 民用等领域得到了广泛的应用。随着应用的不断深入和技术的发展，轻小型飞行试验平台 对合成孔径雷达提出了很高的要求：
[007；3] (1)功耗低；
[0074] (2)体积小；
[0075] (3)重量轻；
[0076] (4)分辨率高:发射信号的带宽宽；
[0077] (5)测绘带宽宽:处理数据的点数多。
[0078] 本发明提出的一种基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置，其目的就是实 现宽带信号的收发的同时，具备功耗低、体积小、重量轻和测绘带宽较宽等特点。下述参照 附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对 本发明的一种限制。
[0079] W下W脉宽60微秒、带宽1.6G化的超宽带信号的收发为例，对本发明的具体实施 方式加W说明：
[0080] 如图1所示，所述的激励器包括:基带信号源、频率综合器和正交调制器，其中：
[0081] 所述的基带信号源用于产生两个具有固定时间间隔的基带线性调频信号脉冲，并 分割成的两个等时宽和等带宽的脉冲；
[0082] 所述的频率综合器用于产生时钟信号；
[0083] 所述的正交调制器用于将基带线性调频信号脉冲变换成低功率射频信号脉冲，两 个脉冲的正交调制使用同一个射频本振。
[0084] 对于激励器，其包括:基带信号源、频率综合器和正交调制器：
[0085] 所述的基带信号源用于产生两个具有固定时间间隔的基带线性调频信号脉冲，并 分割成的两个等时宽和等带宽的脉冲；
[0086] 所述的频率综合器用于产生时钟信号；
[0087] 所述的正交调制器用于将基带线性调频信号脉冲变换成低功率射频信号脉冲，两 个脉冲的正交调制使用同一个射频本振。
[0088] 优选的，两个基带线性调频信号脉冲之间的固定时间间隔大小选择保证第一个脉 冲的回波信号不会进入到第二个脉冲的回波信号接收窗口中。
[0089] 对于接收机，其包括低噪声放大器、滤波器、增益可调的接收机放大链路和正交解 调器，其中：
[0090] 所述的低噪声放大器用于对天线接收到的地物回波信号进行低噪声高增益放大；
[0091] 所述的滤波器用于选取宽带信号占用的频率成分，滤除噪声和杂波；
[0092] 所述的增益可调的接收机放大链路用于继续放大回波信号，使其达到数据采集部 分能够采集到的最佳幅度；
[0093] 所述的正交解调器用于将两个脉冲的回波信号变换到基带回波信号，两个脉冲的 正交解调使用与正交调制相同的射频本振。
[0094] 优选的，所述的两个脉冲的基带回波信号不是零中频的基带回波信号，而是非零 中频的基带信号；
[0095] 优选的，数据采集单元对回波信号采样的采样率为基带信号带宽的1~1.5倍，属 于带通采样。
[0096] 对于信号处理单元，其对两个脉冲的回波信号分别进行脉冲压缩所用的参考函数 不相同。
[0097] 参考图2a和2b，给出了宽带信号收发装置收发的工作流程。其中图2a表示低功率 宽带信号的产生过程，图化表示宽带信号的接收过程。具体实施步骤如下：
[0098] 步骤1:将宽带信号脉冲在基带域分隔成为两个等时宽等带宽的线性调频信号脉 冲，两个子脉冲的交界处具有一定的重叠率;重叠率指两个脉冲之间的重叠频率宽度与整 个信号频率宽度的比值，两个脉冲的交界处有一定的重叠率用于克服滤波器的过渡带带来 的影响，确保合成的宽带信号没有信息损失。重叠率一般设定为2%~5%，具体到本实施例 而言，重叠率为:4%，即64MHz。
[0099] 步骤2:在PRF信号的触发下，基带信号源先产生第一个线性调频信号脉冲，然后延 时所述的固定时间间隔，产生第二个线性调频信号脉冲；
[0100] 参考图3，T1表示两个脉冲的宽度，T表示两个脉冲之间的间隔。系统一旦确定，运 两个参数都已经确定，具体到本实施例而言，Tl为31.2us，T为13加S。运样两个脉冲的带宽 都为：832MHz。
[0101] 参考图4,给出了第一个基带线性调频信号脉冲的同相和正交成分;参考图5,给出 了第二个基带线性调频信号脉冲的同相和正交成分，其中基带信号源的转换率为2.4G化。
[0102] 虽然系统使用了两个脉冲，但是因为运两个脉冲在时间上是分开的，所W它们的 产生不需要两个基带信号源分开产生，而是可W共用一个基带信号源，节省了一个基带信 号源W及由此带来的辅助硬件和降低了系统实现的复杂度。
[0103] 步骤3:激励器将两个具有固定时间间隔的线性调频信号脉冲用同一个射频本振 调制到射频域，得到两个低功率射频信号脉冲，然后送给固态功放，进行功率放大，最后通 过天线福射出去；
[0104] 因为两个基带线性调频脉冲使用同一个射频本振进行调制，所W整个射频信号的 产生不需要本振切换开关，而是共用了同一个射频信号产生通道，节省射频硬件的同时，无 需考虑两个射频通道的幅相一致性；
[0105] 参考图6a和图6b，给出了两个低功率射频信号的频谱关系图，就本实施例而言，本 振信号频率为15.6GHz，第一个低功率射频信号的频率范围为：[14.8GHz，15.632G化]，第二 个射频信号的频率范围为：[15.568G化，16.4G化]。
[0106] 步骤4:接收机对天线接收到的地物回波信号进行放大和滤波，然后用与发射本振 相同的本振对回波信号进行正交解调，得到两个脉冲的基带回波信号；第一个基带回波信 号的频率范围为：[-800MHz，32M化]，第二个基带回波信号的频率范围为：[-32M化， 800MHz]。
[0107] 因为两个脉冲的回波在时间上分开，所W接收机只采用了一个通道用于两个脉冲 的回波信号的接收。
[0108] 步骤5:数据采集部分依次采集两个脉冲的基带回波信号，然后组成一个数据组， 得到一个PRF周期下的宽带信号的回波数据；
[0109] 因为单个脉冲回波信号的实际带宽为800MHz，所W其采样率为1GSPS，无需达到采 集原始宽带信号所需的2GSPS。所W此种脉冲分解方式降低了 ADC的采样率。参考图7,给出 了两个脉冲回波信号经数据采集后的频谱图。第一个脉冲基带回波的频率范围为： [200MHz ,1000MHz]，第二个脉冲基带回波的频率范围为：[OMHz，800MHz]。它是步骤4中两个 脉冲的频率成分在[OMHz，1 OOOMHz ]中的映射。
[0110] 假设测绘带宽为1500m，对应的时间延时为IOus;两个脉冲回波的采样总点数为 80000点，如果系统采用单脉冲发射单脉冲接收，在同样测绘带宽的条件下，采样率设定为 2GSPS，那么采样点数为140000点，两者相比较可知:本发明提供的一种基于双脉冲的合成 孔径雷达宽带信号收发装置采样的点数少了 60000点，运极大地降低了原始数据记录器和 后续处理设备的压力。
[0111] 步骤6:数据处理单元先用第一个脉冲的参考函数对第一个脉冲的回波信号进行 匹配滤波，完成第一个脉冲回波信号的脉冲压缩;然后用第二个脉冲的参考函数对第二个 脉冲回波信号进行匹配滤波，完成第二个脉冲回波信号的脉冲压缩；
[0112] 步骤7:增采样:数据处理单元完成两个压缩脉冲的两倍增采样，相当于将数据采 样部分的采样率提高到原来采样率的两倍;通过增采样，采样率变为2GSPS。
[0113] 步骤8:相位误差估计和补偿:数据处理单元按照对比度最大化原则，估计两个脉 冲相干合成需要补偿的相位误差;然后对两个压缩脉冲进行相位误差补偿；
[0114] 步骤9:相干合成:两个经过相位误差补偿后的压缩脉冲相干合成得到宽带信号的 脉压结果。
[0115] 参考图8,给出了脉冲1、脉冲2和合成脉冲的脉冲压缩结果，脉冲I和脉冲2的脉压 宽度基本一样，与此相比，合成脉冲脉压宽度要小，说明宽带合成与理论一致，因为合成脉 冲的带宽是脉冲1和脉冲2的带宽的和，而脉压宽度与带宽成反比。
[0116] W上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，W上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置，其特征在于包括： 激励器，用于产生能功率放大和发射的两个宽带低功率射频信号脉冲； 接收机，用于放大两个脉冲的地物回波信号，并且将其变换到基带； 数据采集单元，用于按照时间先后顺序依次采集两个脉冲的基带回波信号，并且将其 合成一个数据组；以及 信号处理单元，用于对所述数据组包括的两个脉冲回波信号分别进行脉冲压缩，然后 宽带合成，得到宽带信号的脉冲压缩结果。2. 根据权利要求1所述的基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置，其特征在于， 所述的激励器包括:基带信号源、频率综合器和正交调制器，其中： 所述的基带信号源用于产生两个具有固定时间间隔的基带线性调频信号脉冲，两脉冲 的时宽和带宽相同，中心频率间隔值等于每一个脉冲的带宽； 所述的频率综合器用于产生时钟信号； 所述的正交调制器用于将基带线性调频信号脉冲变换成低功率射频信号脉冲，两个脉 冲的正交调制使用同一个射频本振。3. 根据权利要求2所述的基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置，其特征在于， 所述的两个基带线性调频信号脉冲之间的固定时间间隔大小选择保证第一个脉冲的回波 信号不会进入到第二个脉冲的回波信号接收窗口中。4. 根据权利要求1所述的基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置，其特征在于， 所述的接收机包括:低噪声放大器、滤波器、增益可调的接收机放大链路和正交解调器，其 中： 所述的低噪声放大器用于对天线接收到的地物回波信号进行低噪声高增益放大； 所述的滤波器用于选取宽带信号占用的频率成分，滤除噪声和杂波； 所述的增益可调的接收机放大链路用于继续放大回波信号，使其达到数据采集部分能 够采集到的最大信号幅度的80%以上； 所述的正交解调器用于将两个脉冲的回波信号变换到基带回波信号，两个脉冲的正交 解调使用与正交调制相同的射频本振。5. 根据权利要求4所述的基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置，其特征在于， 所述的两个脉冲的基带回波信号不是零中频的基带回波信号，而是非零中频的基带信号。6. 根据权利要求1所述的基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置，其特征在于， 所述的数据采集单元对回波信号采样的采样率为基带信号带宽的1~1.5倍，属于带通采 样。7. 根据权利要求1所述的基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发装置，其特征在于， 所述的信号处理单元对两个脉冲的回波信号分别进行脉冲压缩所用的参考函数不相同。8. -种基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发方法，其特征在于包括： 步骤S1:产生能功率放大和发射的两个宽带低功率的射频信号脉冲； 步骤S2:接收机对天线接收到的地物回波信号进行放大和滤波，然后用与发射本振相 同的本振对回波信号进行正交解调，得到两个脉冲的基带回波信号； 步骤S3:依次采集两个脉冲的基带回波信号，然后组成一个数据组，得到一个可变脉冲 重复频率周期下宽带信号的回波数据；以及 步骤S4:对两个脉冲的回波信号分别进行脉冲压缩，然后宽带合成，得到宽带信号的脉 冲压缩结果。9. 根据权利要求8所述的基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发方法，其特征在于 所述步骤S1包括子步骤： 步骤S11:将宽带信号脉冲在基带域分隔成为两个等时宽等带宽的线性调频信号脉冲， 两个脉冲的交界处具有2%_5%的重叠率； 步骤S12:在PRF信号的触发下，基带信号源先产生第一个线性调频信号脉冲，然后延时 固定时间间隔，产生第二个线性调频信号脉冲； 步骤S13:激励器将两个具有固定时间间隔的线性调频信号脉冲用同一个射频本振调 制到射频域，得到两个低功率射频信号脉冲，然后送给固态功放，进行功率放大，通过天线 福射出去。10. 根据权利要求8所述的基于双脉冲的合成孔径雷达宽带信号收发方法，其特征在于 所述步骤S4包括子步骤： 步骤S41:数据处理单元先用第一个脉冲的参考函数对第一个脉冲的回波信号进行匹 配滤波，完成第一个脉冲回波信号的脉冲压缩;然后用第二个脉冲的参考函数对第二个脉 冲回波信号进行匹配滤波，完成第二个脉冲回波信号的脉冲压缩； 步骤S42:增采样:数据处理单元完成两个压缩脉冲的两倍增采样； 步骤S43 :相位误差估计和补偿:数据处理单元按照对比度最大化原则，估计两个脉冲 相干合成需要补偿的相位误差;然后对两个压缩脉冲进行相位误差补偿； 步骤S44:相干合成:两个经过相位误差补偿后的压缩脉冲相干合成得到宽带信号的脉 压结果。
【文档编号】G01S7/285GK106019239SQ201610368207
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】李和平, 孙宝鹏, 王岩飞, 刘畅, 朱建光, 贾颖新
【申请人】中国科学院电子学研究所