Ka频段FMCW SAR系统的去调频接收方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了Ka频段FMCW SAR系统的去调频接收方法及装置，Ka频段FMCW SAR系统的去调频接收方法先将回波线性调频信号与参考信号共轭相乘进行调频处理，再进行A/D采集。通过本发明的方案简化了数据采集电路的设计，降低了系统复杂度。
【专利说明】
Ka频段FMCW SAR系统的去调频接收方法及装置
[0001]
技术领域
[0002] 本发明属于合成孔径雷达系统技术领域，尤其涉及一种降低机载Ka频段高分辨调 频连续波SAR系统复杂度的去调频接收方法。
[0003]
【背景技术】
[0004] 传统的SAR采用脉冲体制。一般来说，脉冲体制雷达的构造较为复杂，并且成本高、 体积大，而且随着雷达分辨率的提高问题。成本高使得脉冲式SAR无法适用于低成本要求的 民事应用，体积大使得脉冲式SAR无法装载于轻型飞机和无人机上，限制了SAR在该领域的 应用。米用调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)体制具有体积小、 重量轻、造价低的优势，促使了重量轻、成本低的短程高分辨成像雷达的诞生，使其易于安 装在小型无人机上，甚至于航模飞机。
[0005] 常规的合成孔径雷达以脉冲方式工作，在作用距离较远时，要求发射峰值功率较 高，从而带来的问题就是整个系统对发射系统、馈线系统要求较高，系统重量、功耗、成本较 高，对载荷平台的要求也较高。适宜于短程工作的FMCW SAR在一个脉冲重复间隔内连续的 发射信号，这样就不需要很高的峰值功率，较低的发射功率也使其具有隐蔽性好等特点。诸 多优点使得FMCW SAR满足短程小型化SAR的要求。但是如果采用现有的直采接收方式，会导 致FMCW SAR的数据接收和处理系统过度复杂，工作效率低下。
[0006]
【发明内容】
[0007] 本发明解决的问题是现有的直采接收方式应用于FMCW SAR系统，会导致数据接收 和处理系统过度复杂，工作效率低下;为解决所述问题，本发明提供Ka频段FMCW SAR系统的 去调频接收方法及装置。
[0008] 本发明提供的Ka频段FMCW SAR系统的去调频接收方法先将回波线性调频信号与 参考信号共辄相乘进行调频处理，再进行A/D采集。
[0010]进一步，还包括对调频处理后的信号进行低通滤波处理，滤波器的带宽与目标的 差拍信号的带宽匹配。
[0011]本发明还提供实现所述的Ka频段FMCW SAR系统的去调频接收方法的装置，包括： 参考信号输入装置、调频处理装置、A/D采集装置;所述参考信号输入装置产生参考信号，所 述调频处理装置接收参考信号与目标反射产生的回波线性调频信号，并进行共辄相乘得到 调频信号;所述A/D采集接收调频信号。
[0012]本发明的优点包括： 本发明将回波线性调频信号和具有相同调频斜率的参考信号共扼相乘，进行调频处 理，获得目标的差拍信号;接收去调频处理之后与发射信号调频斜率、测绘带宽度成正比的 较小带宽信号，再进行A/D采集。减少距离向的采样点数，降低对数据传输和处理速度的要 求，从而降低系统复杂度。
[0013]
【具体实施方式】
[0014] 下文中，结合实施例对本发明的精神和实质进行进一步阐述。
[0015] 由【背景技术】可知，现有的直采接收方式不适合FMCW SAR接收回波信号。发明人针 对上述问题进行分析，认为:对于某一固定距离分辨率，SAR系统需要的信号带宽B可表示为
其中c为光速。要提高距离向分辨率必然要求加大信号带宽，相应地要求距离向采样频 率的提尚:€ .会及 而FMCW SAR系统发射信号占据整个脉冲重复周期，回波持续时间长(达到毫秒级XKa 频段FMCW SAR系统发射信号带宽几百兆甚至更高，如果采用直采接收方式，其距离向的采 样点数将达到几十万点甚至更多，这么大的数据量对数据传输速率、处理速度都提出了很 高要求，这会导致系统复杂度增加。
[0016] 发明人针对上述问题进行进一步分析，在本发明中提供Ka频段FMCW SAR系统的去 调频接收方法及装置。
[0017] 本发明提供的Ka频段FMCW SAR系统去调频接收方法先将回波线性调频信号与参 考信号共辄相乘进行调频处理，再进行A/D采集，可用于降低机载Ka频段高分辨FMCW SAR系 统复杂度，包括：
步骤一、接收回波线性调频信号，所述回波线性调频信号的表达形式为： ，其中to为从雷达发射信号到接收目标回波历时，户 为调频斜率。
[0018] 因为Ka频段波成像质量高，所以本发明提供的方案中采用的入射波为Ka频段的 波。
[0019] 步骤二、提供参考信号，并将所述参考信号与回波线性调频信号共辄相乘。由于调 频连续波SAR信号时宽较宽，为了保证去调频处理之后信号的质量，对信号的线性度提出了 较高要求。通过采用高稳晶振、直接数字频率合成及两级上变频相结合的办法，实现Ka波段 高线性度宽带调频连续波信号的产生。
[0020]所述参考信号的表达形式为：
参考信号与回波线性调频信号共辄相乘得到的信号为中频信号，所述中频信号的表现 形式为：
其频率为:名-?。
[0021 ]去调频后，中频信号带宽与测绘带宽度和发射信号调频斜率成正比：
，表示在数据采集平面沿视线方向斜距宽度。 尾^、. :?分别为主瓣波束内最远、最近斜距。
[0022]此时，距离向最低采样率的要求不再由发射信号的带宽决定，而是由中频信号的 带宽决定。对于一般的FMCW SAR系统而言，测绘带内远距点和近距点的回波延时的差值远 远小于脉冲持续时间。因此，去调频操作后中频信号带宽与发射信号相比大大降低。因此可 以根据系统参数合理设置远小于发射信号带宽的中频滤波器带宽。
[0023]根据奈奎斯特定理，采样率取决于信号带宽，从而信号带宽的降低显著放宽了系 统的采样要求和数据率，简化了数据采集电路的设计，降低了系统复杂度。
[0024]在本发明的优选实施例中还包括:对所述中频信号进行滤波处理，滤波器的带宽 与目标差拍信号带宽匹配，滤除高频成分，得到目标差拍信号。
[0025]步骤三、对所述中频信号进行A/D采集。
[0026] 相应地，本发明还提供实现所述方法的装置。
[0027] 本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域 技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发 明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明 的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案 的保护范围。
【主权项】
1. Ka频段FMCW SAR系统的去调频接收方法，其特征在于，先将回波线性调频信号与参 考信号共辆相乘进行调频处理，再进行A/D采集。2. 依据权利要求1所述的Ka频段FMCW SAR系统的去调频接收方法，其特征在于，所述回 波线性调频信号^其中，禹为载频频率，4为 雷达发射信号到接收目标回波的时间，t为当前时间，焊为调频斜率，/为虚数单位。3. 依据权利要求2所述的Ka频段FMCW SAR系统的去调频接收方法，其特征在于，所述 参考信号为·其中电为混频操作的参考信号延 时。4. 依据权利要求3所述的Ka频段FMCW SAR系统的去调频接收方法，其特征在于，调频处 理后得到的信号为：5. 依据权利要求1所述的Ka频段FMCW SAR系统的去调频接收方法，其特征在于，还包括 对调频处理后的信号进行低通滤波处理，滤波器的带宽与目标的差拍信号的带宽匹配。6. //实现权利要求1至5中任意一项所提供的Ka频段FMCW SAR系统的去调频接收方法 的装置，其特征在于，包括:参考信号输入装置、调频处理装置、A/D采集装置;所述参考信号 输入装置产生参考信号，所述调频处理装置接收参考信号与目标反射产生的回波线性调频 信号，并进行共辆相乘得到调频信号;所述A/D采集接收调频信号。
【文档编号】G01S13/90GK106093886SQ201610380892
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】王辉
【申请人】王辉