本发明专利技术属于雷达探测技术领域，具体地涉及一种新的宽带合成孔径雷达外定标器及其标定方法。对接收合成孔径雷达信号的正弦幅度进行调制，使定标器的合成孔径雷达方位多普勒信号两侧产生对称的镜像频谱；利用方位滤波提取镜像频率，可将合成孔径雷达信号与地物杂波分离。定标器主要包括接收、发射天线，射频模块和调制模块。本发明专利技术提供了可与地杂波完全分离开来的外定标信号，能够精确地实现一个不受地杂波影响的雷达收发系统、天线、传输路径和外定标器闭环测试回路，即使在复杂、高地物杂波的情况下，也能大大提高外定标的精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于雷达探测
，具体地涉及一种新的宽带合成孔径雷达外定标器。
技术介绍
合成孔径雷达(SAR)采用综合孔径原理提高方位向分辨率，而距离向分辨率的提高则求助于脉冲压缩技术，由于合成孔径雷达可全天时、全天候对地成像、并具有一定穿透植被和伪装的能力，因此，被广泛的应用于军事、海洋、农林、资源、灾害监控、地形测绘等领域，并特别受到世界各国的重视。目前，分辨率作为合成孔径雷达的核心技术指标之一，已从初期的百米量级，提高到亚米级，例如德国的PAMIR已经达到0.1米。外定标技术作为检验合成孔径雷达成像分辨率、校准合成孔径雷达系统误差的主要手段也亟待发展，适应高分辨率、现代模式成像雷达外定标的需求。一般而言，要求外定标器的物理尺寸必须小于一个分辨率单元。在这样的限制条件下，随着分辨率的提高，传统无源角反射器的雷达截面积(RCS)很低，极易被场景杂波所掩盖，很难适用于高分辨率合成孔径雷达的外定标测试。相比之下有源定标技术依靠接收并转发合成孔径雷达信号来模拟地面目标，因此，只要提高收发系统的增益就可以获得较大的RCS，与物理尺寸无关。同时，在转发之前可对合成孔径雷达信号附加调制或编码，增加冗余信息，进一步提高外定标信号的信噪比，降低对外定标场的要求，满足现代高分辨率合成孔径雷达的外定标需求。
技术实现思路
为了满足合成孔径雷达高分辨率成像以及诸如对城区等强地杂波背景成像的外定标技术要求，本专利技术的目的是提高有源定标收发系统的增益，获得较大的雷达截面积(RCS)，同时，在转发之前可对合成孔径雷达信号附加调制或编码，增加冗余信息，进一步提高外定标信号的信噪比，降低对外定标场的要求，满足现代高分辨率合成孔径雷达的外定标需求，为此，本专利技术将要提供。本专利技术的第一个方面，一种宽带合成孔径雷达的有源外定标方法，如下步骤接收合成孔径雷达脉冲线性调频信号，然后进行放大、滤波；对该合成孔径雷达脉冲线性调频信号进行正弦幅度调制，使得该定标器回波信号的方位多普勒频谱两侧产生对称的镜像频谱；对该调制信号进行定量衰减来设置等效雷达横截面积RCS，然后功率放大并转发回给合成孔径雷达；对包含该定标器调制信号的合成孔径雷达回波数据进行距离向压缩后，方位滤波提取该镜像多普勒频率。所述正弦幅度调制可用压控衰减器或其它功率衰减可连续控制的器件实现，应满足如下关系式Sr(t)＝(1+Acos(ωt))St(t)其中St(t)为接收的合成孔径雷达脉冲线性调频信号，Sr(t)为定标器调制后转发回合成孔径雷达的信号，A为调幅指数，ω为调制角频率；调幅指数A由压控衰减器或其他功率可连续控制器件的最大衰减深度决定，满足2log((1+A)/(1-A))≤最大衰减深度调制角频率ω由合成孔径雷达脉冲重复频率PRF及方位多普勒带宽Δfdoppler决定，应满足2πΔfdoppler≤ω≤PRF/2。本专利技术的第二个方面，一种宽带合成孔径雷达的有源外定标器包括接收及发射天线装置、射频模块、调制模块；接收天线，发射天线接收合成孔径雷达脉冲线性调频信号并发射输出外标定信号，射频模块放大、调制并转发合成孔径雷达脉冲线性调频信号，并生成幅度调制的外标定信号；调制模块产生压控信号和数控信号分别控制射频模块的压控衰减器和数控衰减器。本专利技术的有益效果本专利技术描述了一种基于幅度调制的有源定标器(有源定标器Amplitude Modulation Transponder)，该定标器简单易实现，它对接收的合成孔径雷达信号进行幅度调制，然后转发给合成孔径雷达，经方位向处理之后，由于调幅，在原有多普勒频谱的上下边带分别产生镜像，可提供与地杂波完全分离开来的外定标信号，精确地实现一个不受地杂波影响的雷达收发系统、天线、传输路径和外定标器闭环测试回路，即使在复杂、高地物杂波的情况下，也能大大提高外定标的精度。利用该镜像多普勒频谱，还可以估计出有源定标器未调制回波信号，该信号的相位包含了有源定标器到载机平台的距离信息。因此，结合差分全球定位系统/捷联惯导系统DGPS/SINS用卡尔曼滤波的方法还可以高精度的估计出载机平台的运动轨迹，提高运动补偿的精度，这对于高分辨率合成孔径雷达十分重要。附图说明通过以下结合附图的详细描述，本专利技术的上述和其它方面、特征和优点将变得更加显而易见。附图中图1是本专利技术宽带合成孔径雷达的有源外定标器系统结构方框2是本专利技术宽带合成孔径雷达的有源外定标器系统结构3是本专利技术发射模块结构4是本专利技术调制模块结构5是经本专利技术有源定标器接受、转发的未调制信号频谱图6是经本专利技术有源定标器接受、转发的调制信号频谱图7和图8是本专利技术实施例的有源定标器外观照片 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作具体说明。应该指出，所描述的实施例仅仅视为说明的目的，而不是对本专利技术的限制。根据本专利技术，图1所示宽带合成孔径雷达的有源外定标器系统结构方框图，图2是本专利技术宽带合成孔径雷达的有源外定标器系统结构图，图中包括接收天线1、调制模块2、射频模块3和发射天线4；射频模块分别与接收天线的输出和发射天线输入连接，射频模块的另一输入与调制模块输出连接；接收天线1接收合成孔径雷达信号，并由发射天线2发射输出外标定信号，调制模块2用于产生压控信号和数控信号控制射频模块3；射频模块3用于放大、调制并转发合成孔径雷达脉冲线性调频信号，生成调幅调制的外标定信号，并将该信号放大，放大的增益由数控信号来控制。调制模块产生压控信号端和数控信号端分别与射频模块的压控衰减器和数控衰减器连接，控制射频模块的压控衰减器和数控衰减器。根据本专利技术图3，是发射模块结构图，图中包括所述射频模块3主要构成依次互连为低噪声放大器21、带通滤波器22、压控衰减器23、数控衰减器24、功率放大器25、隔离器26，其中压控衰减器23的控制端与调制模块2的压控信号端相连，数控衰减器24的控制端与调制模块2的数控信号端相连；低噪声放大器21对来自接收天线1的合成孔径雷达脉冲线性调频信号进行第一级低噪声放大并输出至带通滤波器22；带通滤波器22抑制输入信号的带外杂波，输出至压控衰减器23射频输入端；压控衰减器23根据来自调制模块2的压控信号对射频输入端的信号进行相应的幅度调制，并输出至数控衰减器24射频输入端；数控衰减器24根据来自调制模块2的数控信号对射频输入端的信号进行相应的定量衰减，并输出至功率放大器25；功率放大器25将输入的信号进行末级功率放大，输出至隔离器26； 隔离器26将输入的信号输出至发射天线4，并隔离来自发射天线4的反射信号及杂波信号。根据本专利技术图4，是调制模块结构图，图中所述调制模块2主要构成包括计算机31、串口接口单元32、FPGA波形存储单元33、时钟单元34、D/A数模转换电路35、滤波单元36、电平转换单元37；计算机31输入4bit数控码和调制波形码给串口接口单元32，串口接口单元32的一个输出端将4bit数控码输出到电平转换单元37的一个输入端(生成数控信号)；串口接口单元32的另一个输出端将调制波形码输出到FPGA存储单元33的输入端；FPGA存储单元33的另一输入端与时钟单元34的输出端相连，控制FPGA存储单元33的读取速度输出；FPGA存储单元33的输出端与D/A数模转换电路35输入端连接，完成调制波形码数字向本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种宽带合成孔径雷达的有源外定标方法，其特征在于：包括如下步骤：接收合成孔径雷达脉冲线性调频信号，然后进行放大、滤波；对该合成孔径雷达脉冲线性调频信号进行正弦幅度调制，使得该定标器回波信号的方位多普勒频谱两侧产生对称的镜像频 谱；对该调制信号进行定量衰减来设置等效雷达横截面积ＲＣＳ，然后功率放大并转发回给合成孔径雷达；对包含该定标器调制信号的合成孔径雷达回波数据进行距离向压缩后，方位滤波提取该镜像多普勒频率。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：乔明，梁兴东，丁赤飚，张培杰，韩冰，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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