CN104569938A - 一种合成孔径雷达回波仿真器 - Google Patents

Abstract

本发明一种合成孔径雷达回波仿真器包括：控制单元通过控制总线向每个单元发送工作指令并检测每个单元的工作状态；存储单元存储回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数；计算单元用于计算仿真器校准参数并存储到存储单元，利用全部或部分仿真器校准参数、雷达发射信道校准参数，对无校准SAR回波数据进行实时或非实时校正计算，得到校正后的回波数据；数模转换单元将计算单元的回波数据转换为基带回波或中频回波信号；信号转换单元将基带回波信号转换成中频回波或射频回波信号并输出，或将中频回波转换为射频信号并输出；校准采集单元采集基带回波信号、中频回波信号或射频回波信号。

Description

一种合成孔径雷达回波仿真器

技术领域

本发明涉及雷达回波仿真技术领域，具体涉及一种合成孔径雷达回波仿真器。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)是对地遥感的重要手段，不仅能够获取高分辨率雷达图像，还具有全天时、全天候工作能力，因此在军事和民用领域获得了广泛的应用。

然而，合成孔径雷达成像原理复杂，成像过程需要雷达与目标存在一定形式的相对运动，当采用实际数据获取的方式来进行系统测试和系统验证时，一般需要进行飞行试验，试验经济成本、时间成本和人力成本都很高，因此，在开展SAR系统方案设计、成像处理算法验证、系统测试和系统初步验证等研究时，可以通过SAR回波信号仿真来模拟SAR系统在实际飞行时获得的雷达回波，对SAR系统进行测试和性能指标验证。

对于合成孔径雷达回波模拟，在国内外已开展了大量的研究，但是合成孔径雷达回波模拟器自身的信道存在幅度误差和相位误差，雷达的发射信道也存在幅度误差和相位误差，这些误差会对SAR系统的测试的准确性和精确性产生影响，还会影响到系统验证的真实性。

因此，本领域存在一种能够修正回波模拟器信道误差、并能够综合考虑SAR雷达发射信道误差的SAR回波模拟系统的需要。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种合成孔径雷达回波仿真器，以克服传统SAR回波模拟对自身信道误差因素和SAR雷达发射信道误差因素考虑不足的缺陷，利用能够修正回波模拟器信道误差、综合考虑SAR雷达发射信道误差的SAR回波模拟系统的提高测试精度，提高对SAR系统验证的真实性。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种合成孔径雷达回波仿真器，该仿真器包括：控制单元、存储单元、计算单元、数模转换单元、信号转换单元、校准采集单元，其中：

控制单元，用于通过控制总线向每个单元发送工作指令并检测每个单元的工作状态；控制单元通过操作接口提供人机交互界面，并将检测得到的单元工作状态在人机交互界面上显示；通过数据接口读入回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数或对存储单元内存储的回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数进行备份；向数模转换单元、信号转换单元和校准采集单元输出工作所需脉冲同步信号和频率基准信号；向被测的合成孔径雷达输出测试所需的脉冲同步信号和频率基准信号；还能接收的外部脉冲同步信号、外部频率基准信号，用于同步控制单元的内部模块产生的脉冲同步信号和频率基准信号；还能通过数据总线与计算单元连接，用于双向传输回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数；与存储单元连接，将从数据接口接收回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数发送到存储单元，或将存储单元内存储回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数发送到数据接口进行备份；

存储单元，用于存储回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数；存储单元与控制单元连接，接收或备份回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数；与计算单元连接，向计算单元输出其存储的回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数，或从计算单元读入校准采集数据、仿真器校准参数；

计算单元，用于计算仿真器校准参数，计算得到的仿真器校准参数存储到存储单元；利用上述全部或部分仿真器校准参数，或利用上述全部或部分仿真器校准参数和存储在存储单元的雷达发射信道校准参数，或利用存储在存储单元的雷达发射信道校准参数，通过实时计算或非实时计算，对无校准SAR回波数据进行校正，得到回波数据；对于非实时计算，得到的回波数据存储到存储单元，对于实时计算，得到的回波数据或存储到存储单元、或实时输出到数模转换单元；计算单元与存储单元连接，接收存储单元发送的回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数，并将计算处理得到的仿真器校准参数、回波数据发送到存储单元进行存储；与校准采集单元连接，接收校准采集单元采集的校准数据；还能通过数据总线与控制单元连接，用于双向传输回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数；

数模转换单元，用于将计算单元输入的回波数据转换为基带回波信号，或转换为中频回波信号；数模转换单元与计算单元连接，接收计算单元输出的回波数据；与控制单元连接，接收控制单元输出的脉冲同步信号、频率基准信号；

信号转换单元用于将基带回波信号转换成并输出中频回波信号或射频回波信号，或将中频回波信号转换为并输出射频信号，当数模转换单元直接输出中频信号，且信号转换单元也只输出中频信号时，在合成孔径雷达回波仿真器中不需要信号转换单元；信号转换单元与数模转换单元连接，接收数模转换单元输出的中频回波信号或射频回波信号；信号转换单元与控制单元连接，接收控制单元输出的脉冲同步信号、频率基准信号；

校准采集单元用于采集基带回波信号或中频回波信号，或采集中频回波信号或射频回波信号，采集得到的数据输入到存储单元存储；校准采集单元与数模转换单元连接，接收数模转换单元输出的中频回波信号或射频回波信号；校准采集单元与信号转换单元连接，接收信号转换单元输出的中频回波信号或射频回波信号；校准采集单元与控制单元连接，接收控制单元输出的脉冲同步信号、频率基准信号；校准采集单元还可以输入外部基准信号。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

以克服传统SAR回波模拟对自身信道误差因素和SAR雷达发射信道误差因素考虑不足的缺陷，利用能够修正回波模拟器信道误差，提高SAR回波模拟系统的提高测试精度，利用引入SAR雷达发射信道误差，提高对SAR系统验证的真实性。

附图说明

通过以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面了解，本发明的其他目的和效果将变得更加清楚和易于理解，其中：

图1是本发明的合成孔径雷达回波仿真器结构示意图。

图2是当数模转换单元输出基带回波信号、信号转换单元仅输出中频回波信号时，信号转换单元实现结构的示意图。

图3是当数模转换单元输出基带回波信号、信号转换单元输出中频回波信号和射频回波信号时，信号转换单元实现的示意图。

图4是当数模转换单元输出基带回波信号、信号转换单元仅输出射频回波信号时，信号转换单元一种实现的示意图。

图5是当数模转换单元输出中频回波信号、信号转换单元输出射频回波信号时，信号转换单元实现的示意图。

图6是当数模转换单元输出中频回波信号、合成孔径雷达回波仿真器只输出中频回波信号时，无信号转换单元的合成孔径雷达回波仿真器示意图。

图7是当采集基带信号时，校准采集单元实现的示意图。

图8是当采集中频信号时，校准采集单元一种实现的示意图。

图9是当采集中频信号时，校准采集单元一种实现的示意图。

图10是当采集射频信号时，校准采集单元一种实现的示意图。

图11是当采集射频信号时，校准采集单元一种实现的示意图。

图12是当采集射频信号时，校准采集单元一种实现的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

请参阅图1示出的一种合成孔径雷达回波仿真器组成结构，该合成孔径雷达回波仿真器包括：存储单元1、控制单元2、计算单元3、数模转换单元4、信号转换单元5、校准采集单元6，其中：

控制单元2，用于通过控制总线向每个单元发送工作指令并检测每个单元的工作状态。控制单元2通过操作接口提供人机交互界面，并将检测得到的单元工作状态在人机交互界面上显示；通过数据接口读入回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数或对存储单元1内存储的回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数进行备份；向数模转换单元4、信号转换单元5和校准采集单元6输出工作所需脉冲同步信号和频率基准信号；向被测的合成孔径雷达输出测试所需的脉冲同步信号和频率基准信号；还可以接收的外部脉冲同步信号、外部频率基准信号，用于同步控制单元2的内部模块产生的脉冲同步信号和频率基准信号；还可以通过数据总线与计算单元3连接，用于双向传输回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数；与存储单元1连接，将从数据接口接收回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数发送到存储单元1，或将存储单元1内存储回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数发送到数据接口进行备份。

存储单元1，用于存储回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数。存储单元1与控制单元2连接，接收或备份回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数；与计算单元3连接，向计算单元3输出其存储的回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数，或从计算单元3读入校准采集数据、仿真器校准参数。其中，回波数据包括无校准SAR回波数据和校准SAR回波数据；仿真器校准参数包括数模转换单元校准参数、信号转换单元校准参数和校准采集单元校准参数。数模转换单元校准参数包括数模转换单元幅度校准参数和数模转换单元相位校准参数，信号转换单元校准参数包括信号转换单元幅度校准参数和信号转换单元相位校准参数，校准采集单元校准参数包括校准采集单元幅度校准参数和校准采集单元相位校准参数；雷达发射信道校准参数包括雷达发射信道幅度校准参数和雷达发射信道相位校准参数。

计算单元3，用于计算仿真器校准参数，包括数模转换单元4、信号转换单元5和校准采集单元6的校准参数，计算得到的仿真器校准参数存储到存储单元1；利用上述全部或部分仿真器校准参数，或利用上述全部或部分仿真器校准参数和存储在存储单元的雷达发射信道校准参数，或利用存储在存储单元的雷达发射信道校准参数，通过实时计算或非实时计算，对无校准SAR回波数据进行校正，得到回波数据；对于非实时计算，得到的回波数据存储到存储单元1，对于实时计算，得到的回波数据或存储到存储单元1、或实时输出到数模转换单元4。计算单元3与存储单元1连接，接收存储单元1发送的回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数，并将计算处理得到的仿真器校准参数、回波数据发送到存储单元1进行存储；与校准采集单元6连接，接收校准采集单元6采集的校准数据；还可以通过数据总线与控制单元2连接，用于双向传输回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数。

计算仿真器校准参数包括计算校准采集单元6的幅度校准参数和相位校准参数，校准单元采集外部输入的外部基准信号，并将采集的数据发送到计算单元3，计算单元3处理采集的数据和与输入的外部基准信号相对应的外部基准数据，通过对两种数据分析，得到校准采集单元6的幅度误差和相位误差，再由校准采集单元6的幅度误差和相位误差，再计算得到校准采集单元6的幅度校准参数和相位校准参数。

计算仿真器校准参数还包括计算数模转换单元4的校准参数，计算单元3输出测试数据到数模转换单元4，数模转换单元4将测试数据转变为基带测试信号或中频测试信号，输出到校准采集单元6，校准单元采集输入的信号，并将采集的数据发送到计算单元3，计算单元3处理采集的数据和测试数据，通过对两种数据分析，得到数模转换单元4的幅度误差和相位误差，再计算得到数模转换单元4的幅度校准参数和相位校准参数。

计算仿真器校准参数仿真器校准参数还包括计算信号转换单元5的校准参数，计算单元3输出测试数据到数模转换单元4，数模转换单元4将测试数据转变为基带测试信号或中频测试信号，然后输出到信号转换单元5，信号转换单元5将输入信号转变为中频测试信号或射频测试信号，输出到校准采集单元6，校准单元采集输入的信号，并将采集的数据发送到计算单元3，计算单元3处理采集的数据和测试数据，通过对两种数据分析，得到数模转换单元4和信号转换单元5级联的幅度误差和相位误差，再计算得到数模转换单元4和信号转换单元5级联的幅度校准参数和相位校准参数。在通常情况下，得到数模转换单元4和信号转换单元5级联的校准参数，即可以对数模转换单元4和信号转换单元5的信道误差进行校准，不需要计算出信号转换单元5独立的校准参数。当需要计算信号转换单元5独立的校准参数时，可以利用数模转换单元4的幅度误差和相位误差，结合数模转换单元4和信号转换单元5级联的幅度误差和相位误差，计算出信号转换单元5的幅度误差和相位误差，再计算得到信号转换单元5的幅度校准参数和相位校准参数。

对无校准SAR回波数据进行校正，可以根据控制单元2的设置，利用仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数对无校准SAR回波数据进行校正，利用仿真器校准参数进行校正，补偿SAR回波仿真器的信道的幅度误差和相位误差，利用雷达发射信道校准参数进行校正，用于仿真雷达发射信道引入的幅度误差和相位误差。根据SAR回波仿真器输出信号，选择不同的仿真器校准参数来进行SAR回波仿真器信道的误差校正。当选用数模转换单元4直接输出基带回波信号或中频回波信号时，利用校准采集单元6的幅度校准参数和相位校准参数、数模转换单元4的幅度校准参数和相位校准参数，对SAR回波仿真器信道的误差校正；当选用信号转换单元5输出中频回波信号或射频回波信号时，利用校准采集单元6的幅度校准参数和相位校准参数、数模转换单元4和信号转换单元5级联的幅度校准参数和相位校准参数，对SAR回波仿真器信道的误差校正。

数模转换单元4，用于将计算单元3输入的回波数据转换为基带回波信号，或转换为中频回波信号。数模转换单元4与计算单元3连接，接收计算单元3输出的回波数据；与控制单元2连接，接收控制单元2输出的脉冲同步信号、频率基准信号。在数模转换过程中，控制单元2输出的频率基准信号作为采样时钟，控制单元2输出的脉冲同步信号作为采样起始控制信号。

信号转换单元5用于将基带回波信号转换成并输出中频回波信号或射频回波信号，或将中频回波信号转换为并输出射频信号，当数模转换单元4直接输出中频信号，且信号转换单元5也只输出中频信号时，在合成孔径雷达回波仿真器中不需要信号转换单元5；信号转换单元5与数模转换单元4连接，接收数模转换单元4输出的中频回波信号或射频回波信号；信号转换单元5与控制单元2连接，接收控制单元2输出的脉冲同步信号、频率基准信号。在信号转换过程中，控制单元2输出的频率基准信号作为频率变换的基准信号，对于将基带回波信号转换成中频回波信号，采用控制单元2输出的中频基准信号作为频率变换的基准信号；对于将基带回波信号转换成射频频回波信号，采用控制单元2输出的射频基准信号作为频率变换的基准信号；对于将中频回波信号转换成射频回波信号，采用控制单元输出的射频基准信号作为频率变换的基准信号。控制单元输出的脉冲同步信号作为信号转换过程中的选通控制信号。当数模转换单元4直接输出中频信号，且合成孔径雷达回波仿真器也只输出中频信号时，此时，在合成孔径雷达回波仿真器中无信号转换单元5。

校准采集单元6用于采集基带回波信号或中频回波信号，或采集中频回波信号或射频回波信号，采集得到的数据输入到存储单元1存储。校准采集单元6与数模转换单元4连接，接收数模转换单元4输出的中频回波信号或射频回波信号；校准采集单元6与信号转换单元5连接，接收信号转换单元5输出的中频回波信号或射频回波信号；校准采集单元6与控制单元2连接，接收控制单元2输出的脉冲同步信号、频率基准信号；校准采集单元6还可以输入外部基准信号。

当采集基带信号时，上述校准采集单元6采用高速AD电路，采集数模转换单元4输出的基带信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元1。

当采集中频信号时，上述校准采集单元6采用中频解调器和高速AD电路实现，中频解调器将中频信号解调为基带信号，高速AD电路采集中频解调器输出的基带信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元1；或采用高速AD电路实现，直接采集中频信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元1，再经过计算单元3进行数字解调处理，得到的数据存储到存储单元1。

当采集射频信号时，上述校准采集单元6一种方案是采用射频解调器和高速AD电路实现，射频解调器将射频信号解调为基带信号，高速AD电路采集射频解调器输出的基带信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元1；另一种方案是采用下变频器、中频解调器和高速AD电路实现，下变频器将射频信号下变频为中频信号，中频解调器将中频信号解调为基带信号，高速AD电路采集中频解调器输出的基带信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元1；再另一种方式是仍采用射频解调器和高速AD电路实现，但射频解调器将射频信号解调为中频信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元1，再经过计算单元3进行数字解调处理，得到的数据存储到存储单元1。

在根据本发明的一些实施例中，存储单元1可采用硬盘、磁盘阵列、非易失固态存储器其中的一种，以文件的形式，或非文件的形式，存储回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数，存储单元1内的数据通过控制单元2导入或导出。

存储单元1采用硬盘时，可以集成在控制单元2的控制计算机内，或以独立的单元存在，通过数据接口连接到控制单元2的控制计算机，连接存储单元1和控制单元2控制计算机的数据接口可以是USB接口，可以是ESATA接口、可以是1394接口。

存储单元1采用磁盘阵列时，可以以独立的单元存在，通过数据接口连接到控制单元2的控制计算机，连接存储单元1和控制单元2控制计算机的数据接口可以是SAS接口，可以是SATA接口，可以是光纤接口。

存储单元1采用非易失固态存储器。可以采用PCI-E接口的内嵌式固态存储器。

在根据本发明的一些实施例中，控制单元2包括控制计算机、基准频率电路、触发同步电路构成，控制计算机可采用通用计算机、嵌入式计算机、ARM处理器、单片机中的一种实现，并配置显示器或显示屏、键盘、定位输入设备用于人机交互，控制计算机可以提供外部数据的输入接口，用于将外部数据导入控制单元2，并可以将导入的数据发送到存储单元1。基准频率电路可以采用一个晶振作为整个系统的参考时基，所需要的各种频率基准信号都由它经过分频、混频和倍频得到，因此合成器输出频率的稳定度和精度与参考源一致。当采用外基准频率工作时，用输入的外部频率基准信号代替晶振作为整个系统的参考时基。触发同步电路采用FPGA芯片组成电路实现，产生与基准频率电路的频率基准信号同步的脉冲同步信号。当采用外部同步信号同步工作时，外部脉冲同步信号输入到触发同步电路，利用基准频率电路的频率基准信号同步锁定外部脉冲同步信号，产生脉冲同步信号。

在根据本发明的一些实施例中，计算单元3可采用高速计算机、图形处理器、DSP电路其中的一种。当计算单元3采用高速计算机、控制单元2的控制计算机也采用通用计算机时，计算单元3和控制单元2的控制计算机可共用一个高速计算机。当采用图形处理器时，可以采用一个或一个以上的以GPU为核心构成的处理模块，当控制单元2的控制计算机采用通用计算机时，处理模块通过高速总线，与控制单元2的控制计算机连接，高速总线可采用PCI-E总线。

在根据本发明的一些实施例中，数模转换单元4采用高速DA电路实现，当计算单元3采用高速计算机时，数模转换单元4配置高速数据总线；一种实现方式是高速DA电路产生两路同步的基带回波信号，另一种实现方式是高速DA电路产生一路中频回波信号。

在根据本发明的一些实施例中，信号转换单元5采用专用电路实现，信号转换单元5使用的具体方式如下：

请参阅图2示出，当数模转换单元4输出基带回波信号、信号转换单元5仅输出中频回波信号时，信号转换单元5实现结构的示意图，当数模转换4单元输出基带回波信号、信号转换单元5仅输出中频回波信号时，所述信号转换单元5使用正交调制器；

请参阅图3示出，当数模转换单元4输出基带回波信号、信号转换单元5输出中频回波信号和射频回波信号时，信号转换单元5实现的示意图，当数模转换单元4输出基带回波信号、信号转换单元5输出中频回波信号和射频回波信号时，信号转换单元5采用正交调制器结合上变频器实现；

请参阅图4示出，当数模转换单元4输出基带回波信号、信号转换单元5仅输出射频回波信号时，信号转换单元5一种实现的示意图，当数模转换单元4输出基带回波信号、信号转换单元5仅输出射频回波信号时，信号转换单元5采用正交调制器结合上变频器实现，或请参阅图3所示，采用正交调制器实现，但正交调制器直接输出射频回波信号；

请参阅图5所示，当数模转换单元4输出中频回波信号、信号转换单元5输出射频回波信号时，信号转换单元5实现的示意图，当数模转换单元4输出中频回波信号、信号转换单元5输出射频回波信号时，信号转换单元5采用上变频器实现；

请参阅图6所示，当数模转换单元4输出中频回波信号、合成孔径雷达回波仿真器只输出中频回波信号时，无信号转换单元5的合成孔径雷达回波仿真器示意图，当数模转换单元4输出中频回波信号、合成孔径雷达回波仿真器只输出中频回波信号时，采用数模转换单元4输出中频回波信号这种情况下，在合成孔径雷达回波仿真器中则取消信号转换单元5。

其中，正交调制器同步输入数模转换单元4产生的两路基带回波信号，正交调制器还输入控制单元2产生的中频频率基准信号，输出中心频率为中频频率基准信号的中频回波信号，由于正交调制器直接输出的信号功率较低，为满足系统工作需求，可以增加一级放大器，放大后的信号再经滤波器输出，根据输出信号带宽的不同，可通过控制开关切换，选择不同的滤波器。

其中，上变频器将中频回波模拟信号转换为射频回波模拟信号，上变频器由混频器、滤波器、放大器和隔离器组成。混频器采用双平衡混频器实现，双平衡混频器由精密配对的四个二极管和两个传输线变压器组成。

在根据本发明的一些实施例中，校准采集单元6使用的具体方式如下：

请参阅图7示出，当采集基带信号时，校准采集单元6实现的示意图，所述校准采集单元6当采集基带信号时，采用高速AD电路，采集数模转换单元4输出的基带信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元1。

请参阅图8示出，当采集中频信号时，校准采集单元6一种实现的示意图，当采集中频信号时，采用中频解调器和高速AD电路实现，中频解调器将中频信号解调为基带信号，高速AD电路采集中频解调器输出的基带信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元1；

或请参阅图9示出，当采集中频信号时，校准采集单元6一种实现的示意图，采用高速AD电路实现，直接采集中频信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元1，再经过计算单元进行数字解调处理，得到的数据存储到存储单元1。

当采集射频信号时，一种方案请参阅图10示出，当采集射频信号时，校准采集单元6一种实现的示意图，采用射频解调器和高速AD电路实现，射频解调器将射频信号解调为基带信号，高速AD电路采集射频解调器输出的基带信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元1；另一种方案请参阅图11示出，当采集射频信号时，校准采集单元6一种实现的示意图，是采用下变频器、中频解调器和高速AD电路实现，下变频器将射频信号下变频为中频信号，中频解调器将中频信号解调为基带信号，高速AD电路采集中频解调器输出的基带信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元1；再另一种方式是请参阅图12示出，当采集射频信号时，校准采集单元6一种实现的示意图，仍采用射频解调器和高速AD电路实现，但射频解调器将射频信号解调为中频信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元1，再经过计算单元3进行数字解调处理，得到的数据存储到存储单元1。

根据本发明的实施例，合成孔径雷达回波仿真器有五种工作状态，实现SAR仿真回波信号输出、在数字域对通道误差校正、通道误差的数据采集、参数和数据输入、校准采集单元6的校准。五种工作状态具体方式如下：

第一种是无校准回波信号产生工作状态：存储单元1存储的回波数据直接通过计算单元3输入到数模转换单元4，输出基带回波信号或中频回波信号，基带回波信号或中频回波信号直接输出，或再输出到信号转换单元5，输出中频回波信号或射频回波信号，这种工作状态，计算单元3不对数据进行处理。

第二种是校准回波信号产生工作状态：存储单元1存储的回波数据输入计算单元3，在计算单元3进行校准计算处理，获得校准后的回波数据，然后校准后的回波数据输入到数模转换单元4，数模转换单元4将校准后的回波数据转换并输出基带回波信号或中频回波信号，基带回波信号或中频回波信号直接输出，或再将校准后的回波数据输入到信号转换单元5，信号转换单元5将校准后的回波数据转换并输出中频回波信号或射频回波信号，这种工作状态，计算单元3对回波数据进行校准处理。

第三种是校准工作状态包括：

数模转换单元4校准，存储单元1存储的无校准SAR回波数据直接通过计算单元3输入到数模转换单元4，数模转换单元4输出基带回波信号或中频回波信号，校准采集单元6同步采集基带回波信号或中频回波信号，得到校准采集数据；

数模转换单元4校准和信号转换单元5校准，存储单元1存储的无校准SAR回波数据直接通过计算单元3，并输入到数模转换单元4，数模转换单元4输出基带回波信号或中频回波信号到信号转换单元5，信号转换单元5输出中频回波信号或射频回波信号，校准采集单元6同步采集中频回波信号或射频回波信号，得到校准采集数据。

完成上述校准采集数据后，计算单元3利用无校准SAR回波数据和校准采集数据，计算得到数模转换单元校准参数或/和信号转换单元校准参数。

第四种是数据和参数输入工作状态：将上述存储回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数，通过控制单元2的数据接口由外部输入到存储单元1。

第五种是校准采集单元6外校准状态：外部基准信号输入到校准采集单元6，校准采集单元6进行采集得到基准校准数据，计算单元3利用外部输入的与外部基准信号对应的外部基准数据，结合基准校准数据，计算得到校准采集校准参数。

应当注意，为了使本发明的实施方式更容易理解，上面的描述省略了对于本领域的技术人员来说是公知的、并且对于本发明的实施方式的实现可能是必需的更具体的一些技术细节。例如，上面的描述省略了对一般信号仿真系统的控制总线、电源等的一般性描述。应该理解，根据本发明的实施例的合成孔径雷达回波仿真器除了以上描述的存储单元1、控制单元2、计算单元3、数模转换单元4、信号转换单元5、校准采集单元6之外，还可以具有现有的信号仿真系统所具有的其他部件或者组件。上述说明仅仅是示意性的而不是限制性的。例如，上面的描述省略了对信道的幅度误差和相位误差提取方法、和对信道的幅度误差和相位误差校正方法的一般性描述，这些具体的方法可以从本领域的技术文献中得到。

提供本发明的说明书是为了说明和描述，而不是用来穷举或将本发明限制为所公开的形式。对本领域的普通技术人员而言，许多修改和变更都是可以的。

以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，以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。

Claims (10)

1.一种合成孔径雷达回波仿真器，其特征在于，该仿真器包括：控制单元、存储单元、计算单元、数模转换单元、信号转换单元、校准采集单元，其中：

控制单元，用于通过控制总线向每个单元发送工作指令并检测每个单元的工作状态；控制单元通过操作接口提供人机交互界面，并将检测得到的单元工作状态在人机交互界面上显示；通过数据接口读入回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数或对存储单元内存储的回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数进行备份；向数模转换单元、信号转换单元和校准采集单元输出工作所需脉冲同步信号和频率基准信号；向被测的合成孔径雷达输出测试所需的脉冲同步信号和频率基准信号；还能接收的外部脉冲同步信号、外部频率基准信号，用于同步控制单元的内部模块产生的脉冲同步信号和频率基准信号；还能通过数据总线与计算单元连接，用于双向传输回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数；与存储单元连接，将从数据接口接收回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数发送到存储单元，或将存储单元内存储回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数发送到数据接口进行备份；

存储单元，用于存储回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数；存储单元与控制单元连接，接收或备份回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数；与计算单元连接，向计算单元输出其存储的回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数，或从计算单元读入校准采集数据、仿真器校准参数；

计算单元，用于计算仿真器校准参数，计算得到的仿真器校准参数存储到存储单元；利用上述全部或部分仿真器校准参数，或利用上述全部或部分仿真器校准参数和存储在存储单元的雷达发射信道校准参数，或利用存储在存储单元的雷达发射信道校准参数，通过实时计算或非实时计算，对无校准SAR回波数据进行校正，得到回波数据；对于非实时计算，得到的回波数据存储到存储单元，对于实时计算，得到的回波数据或存储到存储单元、或实时输出到数模转换单元；计算单元与存储单元连接，接收存储单元发送的回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数，并将计算处理得到的仿真器校准参数、回波数据发送到存储单元进行存储；与校准采集单元连接，接收校准采集单元采集的校准数据；还能通过数据总线与控制单元连接，用于双向传输回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数；

数模转换单元，用于将计算单元输入的回波数据转换为基带回波信号，或转换为中频回波信号；数模转换单元与计算单元连接，接收计算单元输出的回波数据；与控制单元连接，接收控制单元输出的脉冲同步信号、频率基准信号；

信号转换单元用于将基带回波信号转换成并输出中频回波信号或射频回波信号，或将中频回波信号转换为并输出射频信号，当数模转换单元直接输出中频信号，且信号转换单元也只输出中频信号时，在合成孔径雷达回波仿真器中不需要信号转换单元；信号转换单元与数模转换单元连接，接收数模转换单元输出的中频回波信号或射频回波信号；信号转换单元与控制单元连接，接收控制单元输出的脉冲同步信号、频率基准信号；

校准采集单元用于采集基带回波信号或中频回波信号，或采集中频回波信号或射频回波信号，采集得到的数据输入到存储单元存储；校准采集单元与数模转换单元连接，接收数模转换单元输出的中频回波信号或射频回波信号；校准采集单元与信号转换单元连接，接收信号转换单元输出的中频回波信号或射频回波信号；校准采集单元与控制单元连接，接收控制单元输出的脉冲同步信号、频率基准信号；校准采集单元还可以输入外部基准信号。

2.根据权利要求1所述的合成孔径雷达回波仿真器，其特征在于，回波数据包括无校准SAR回波数据和校准SAR回波数据；仿真器校准参数包括数模转换单元校准参数、信号转换单元校准参数和校准采集单元校准参数。

3.根据权利要求1所述的合成孔径雷达回波仿真器，其特征在于，所述存储单元采用硬盘、磁盘阵列、非易失固态存储器其中的一种，以文件的形式，或非文件的形式存储回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数。

4.根据权利要求1所述的合成孔径雷达回波仿真器，其特征在于，所述控制单元由控制计算机、基准频率电路、触发同步电路构成；控制计算机采用通用计算机、嵌入式计算机、ARM处理器、单片机中的一种实现，并配置显示器或显示屏、键盘、定位输入设备用于人机交互。

5.根据权利要求1所述的合成孔径雷达回波仿真器，其特征在于，所述计算单元采用高速计算机、图形处理器、DSP电路其中的一种，当计算单元采用高速计算机，控制计算机也采用通用计算机时，计算单元和控制计算机选择共用一个高速计算机。

6.根据权利要求1所述的合成孔径雷达回波仿真器，其特征在于，所述数模转换单元采用高速DA电路，当计算单元采用高速计算机时，数模转换单元配置高速数据总线。

7.根据权利要求1所述的合成孔径雷达回波仿真器，其特征在于，所述信号转换单元使用正交调制器；或使用正交调制器和上变频器；信号转换单元使用的具体方式如下：

当数模转换单元输出基带回波信号、信号转换单元仅输出中频回波信号时，信号转换单元采用正交调制器；

当数模转换单元输出基带回波信号、信号转换单元输出中频回波信号和射频回波信号时，信号转换单元采用正交调制器和上变频器；

当数模转换单元输出基带回波信号、信号转换单元仅输出射频回波信号时，信号转换单元采用正交调制器和上变频器，或信号转换单元采用正交调制器；

当数模转换单元输出中频回波信号、信号转换单元输出射频回波信号时，信号转换单元采用上变频器。

8.根据权利要求1所述的合成孔径雷达回波仿真器，其特征在于，当数模转换单元输出中频回波信号、合成孔径雷达回波仿真器只输出中频回波信号时，采用数模转换单元输出中频回波信号，这种情况下，在合成孔径雷达回波仿真器中无信号转换单元。

9.根据权利要求1所述的合成孔径雷达回波仿真器，其特征在于，所述校准采集单元使用高速AD电路；或中频解调器和高速AD电路；或射频解调器和高速AD电路；或下变频器、中频解调器和高速AD电路；校准采集单元使用的具体方式如下：

当采集基带信号时，上述校准采集单元采用高速AD电路，采集数模转换单元输出的基带信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元；

当采集中频信号时，上述校准采集单元采用中频解调器和高速AD电路，中频解调器将中频信号解调为基带信号，高速AD电路采集中频解调器输出的基带信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元；或采用高速AD电路实现，直接采集中频信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元，再经过计算单元进行数字解调处理，得到的数据存储到存储单元；

当采集射频信号时，上述校准采集单元一种方案是采用射频解调器和高速AD电路实现，射频解调器将射频信号解调为基带信号，高速AD电路采集射频解调器输出的基带信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元；另一种方案是采用下变频器、中频解调器和高速AD电路，下变频器将射频信号下变频为中频信号，中频解调器将中频信号解调为基带信号，高速AD电路采集中频解调器输出的基带信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元；再另一种方式是仍采用射频解调器和高速AD电路实现，但射频解调器将射频信号解调为中频信号，采集后的数据通过高速总线存储到存储单元，再经过计算单元进行数字解调处理，得到的数据存储到存储单元。

10.根据权利要求1所述的合成孔径雷达回波仿真器，其特征在于，合成孔径雷达回波仿真器具有五种工作状态具体方式如下：

第一种是无校准回波信号产生工作状态：存储单元存储的回波数据直接通过计算单元输入到数模转换单元，输出基带回波信号或中频回波信号，基带回波信号或中频回波信号直接输出，或再输出到信号转换单元，输出中频回波信号或射频回波信号，这种工作状态，计算单元不对数据进行处理；

第二种是校准回波信号产生工作状态：存储单元存储的回波数据输入计算单元，在计算单元进行校准计算处理，获得校准后的回波数据，然后校准后的回波数据输入到数模转换单元，数模转换单元将校准后的回波数据转换并输出基带回波信号或中频回波信号，或再将校准后的回波数据输入到信号转换单元，信号转换单元进行信号变换，输出中频回波信号或射频回波信号，这种工作状态，计算单元对回波数据进行校准处理；

第三种是校准工作状态包括：

数模转换单元校准，存储单元存储的无校准SAR回波数据直接通过计算单元输入到数模转换单元，数模转换单元输出基带回波信号或中频回波信号；校准采集单元同步采集基带回波信号或中频回波信号，得到校准采集数据；

数模转换单元校准和信号转换单元校准，存储单元存储的无校准SAR回波数据直接通过计算单元，并输入到数模转换单元，数模转换单元输出基带回波信号或中频回波信号到信号转换单元，信号转换单元输出中频回波信号或射频回波信号；校准采集单元同步采集中频回波信号或射频回波信号，得到校准采集数据；

完成上述校准采集数据后，计算单元利用无校准SAR回波数据和校准采集数据，计算得到数模转换单元校准参数或/和信号转换单元校准参数；

第四种是数据和参数输入工作状态：将上述存储回波数据、校准采集数据、仿真器校准参数和雷达发射信道校准参数，通过控制单元的数据接口由外部输入到存储单元；

第五种是校准采集单元外校准状态：外部基准信号输入到校准采集单元，校准采集单元进行采集得到基准校准数据，计算单元利用外部输入的与外部基准信号对应的外部基准数据，结合基准校准数据，计算得到校准采集单元校准参数。5 -->