一种W FMCW SAR与小型UAV一体化系统的协同设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种W FMCW SAR与小型UAV一体化系统的协同设计方法，该系统设计方法包括：小型UAV与SAR载荷进行一体化结构布局设计、SAR载荷中的频率综合器进行高度集成轻量化设计、SAR载荷中的W波段射频前端进行小型化轻量化设计和SAR载荷中的数字成像处理单机进行轻量化设计。通过对SAR载荷进行一体化结构布局设计，适配小型UAV平台的应用需求；通过对SAR载荷中频率综合器、W波段射频前端及数字成像处理单机进行高集成化轻量化设计，可以明显缩减载荷尺寸并降低整体重量。适合采用小型UAV平台的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种WFMCWSAR与小型UAV一体化系统的协同设计方法
本专利技术涉及一种WFMCWSAR与小型UAV一体化系统的协同设计方法，属于SAR雷达

技术介绍
小型UAV-SAR是一种安装在小型无人机(UAV)上的合成孔径雷达(SAR)系统，具有高的图像分辨率，能全天时全天候工作，能有效识别伪装和穿透掩盖物；结合小型无人机部署灵活、机动性强、操作简单的特点，可应用于抢险救灾、地形地貌科学研究及反恐侦察中。结合国内外研究状况，当前已有不少基于UAV平台设计的SAR系统，这些系统已经达到了预期的研究目标并取得不少技术成果。但是，这些系统或者体积较大、功耗较高、重量较重，或者在成像质量方面还有待进一步提高。另外，在小型UAV-SAR应用方面，小型UAV的承载能力有效，有效载荷只有数公斤左右，对SAR载荷的重量、体积和功耗提出严格的要求。其次，随着毫米波成像技术的迅速发展，应用中对场景图像的分辨率要求越来越高，综合国内外UAV-SAR研究应用发展情况，目前这方面的应用还停留在Ka频段及其他低频频段，性能指标难以进一步优化提高。为满本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种W FMCW SAR与小型UAV一体化系统的协同设计方法，其特征在于包括如下步骤：/n(1)对UAV与SAR载荷进行一体化结构布局设计；/n(2)对SAR载荷中的频率综合器进行高度集成轻量化设计；/n(3)对SAR载荷中的W波段射频前端进行小型化轻量化设计；/n(4)对SAR载荷中的数字成像处理单机进行轻量化设计。/n

【技术特征摘要】
1.一种WFMCWSAR与小型UAV一体化系统的协同设计方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)对UAV与SAR载荷进行一体化结构布局设计；
(2)对SAR载荷中的频率综合器进行高度集成轻量化设计；
(3)对SAR载荷中的W波段射频前端进行小型化轻量化设计；
(4)对SAR载荷中的数字成像处理单机进行轻量化设计。


2.根据权利要求1所述的一种WFMCWSAR与小型UAV一体化系统的协同设计方法，其特征在于：所述步骤(1)中一体化结构布局设计包含如下内容：
SAR载荷选用WFMCWSAR载荷；
SAR载荷经稳定平台挂载于UAV平台正下方，稳定平台与SAR载荷采用一体化布局设计，SAR载荷天线法线方向与水平面成一定夹角安装，并保证起落架对其无干涉影响；
根据UAV对SAR载荷外包络的要求对SAR载荷的尺寸进行适应性迭代设计，使UAV能够容纳SAR载荷并且UAV自身结构不对SAR载荷观测造成干扰；
在稳定平台中规划布局SAR载荷各单机位置，根据SAR载荷各单机模块的重量，在设计软件中进行布局，模拟计算出重心，再根据重心位置调整SAR载荷轴系尺寸，使得SAR载荷重心与SAR载荷方位轴和俯仰轴的交点重合。


3.根据权利要求1所述的一种WFMCWSAR与小型UAV一体化系统的协同设计方法，其特征在于：所述步骤(2)中，对频率综合器进行高度集成轻量化设计的实现方式如下：
频率综合器包括DDS电路模块、梳状谱发生器模块、锁相源模块、内部本振电路、上变频电路、电源和控制电路；
DDS电路模块、梳妆谱发生器模块及锁相源模块采用小模块一体化设计，在空间上相互屏蔽；所述小模块的面积不超过60mm2；
上变频电路采用微波多功能芯片实现两级变频，提高集成度；
控制电路采用多颗裸芯片集成封装；
降低DDS电路模块、梳妆谱发生器模块、锁相源模块屏蔽壳体的重量；
其余辅助电路通过优化摆放布局缩减电路排布面积。


4.根据权利要求1所述的一种WFMCWSAR与小型UAV一体化系统的协同设计方法，其特征在于：所述步骤(3)W波段射频前端小型化轻量化设计的实现方式如下：
W波段射频前端分为发射通道、接收通道及电源模块；发射通道将频率综合器输入的X波段微波信号变换到W波段，将W波段信号通过天线辐射出去；接收通道功能于此相反，将天线接收到的W波段信号经过接收通道混频处理后，变成I/Q两路中频信号；其中，发射通道包括八倍频器、滤波器、驱动放大器、有源功率放大器发射模块；接收通道包括滤波器、耦合器、混频器、接收模块；
将发射通道和接收通道中的有源滤波器，替换为采用基于LTCC多层工艺制作的轻量化无源滤波器；
采用混合集成方式实现发射通道内有源功率放大器发射模块的集成；
发射通道、接收通道与天线的馈电接口采用一体化设计方法实现。


5.根据权利要求4所述的一种WFMCWSAR与小型UAV一体化系统的协同设计方法，其特征在于：基于LTCC多层工艺制作轻量化无源滤波器的方法如下：
在LTCC基板中设计多个金属柱，所述金属柱和LTCC基板上下表面的金属共同构成SIW耦合谐振腔；
在LTCC基板上表面中心处开2个一字横槽口，开槽周围无局部过孔，实现内部SIW谐振腔的级联耦合以及交叉耦合；
经过级联SIW谐振腔内部的电磁耦合实现无源滤波器；
从SIW谐振腔左右两边各引出一条微带线，并在SIW谐振腔内靠近左右微带线处各开1个一字横槽，实现无源滤波器的输入输出。


6.根据权利要求4所述的一种WFMCWSAR与小...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，郑世超，潘嘉祺，曾朝阳，陈翔，
申请(专利权)人：八院云箭北京航天技术研究院有限公司，上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11