CN106772311A - 混合极化合成孔径雷达、发射误差修正系统及修正方法 - Google Patents
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Abstract
一种混合极化合成孔径雷达、发射误差修正系统及修正方法,其中雷达包括信号发生模块、信号传输模块、信号发射/接收模块和控制模块,其中:信号传输模块包括两个发射通道,其中一个发射通道中设置有连续步进移相器和连续步进衰减器;控制模块,用于控制信号传输模块,并根据预先调试得到的修正数据组中与发射极化波的理论值相匹配的修正数据,来对连续步进移相器和连续步进衰减器进行调制,以使信号传输模块输送到信号发射/接收模块的信号为修正了发射误差的信号。本发明提出的混合极化合成孔径雷达可以支持任意极化波的发射,因此可支持使用任意模式的极化波发射;本发明由于采用混合极化模式,具有高分辨率、宽测绘带宽的优点。
Description
技术领域
本发明涉及合成孔径雷达(SAR)遥感领域,尤其涉及一种混合极化合成孔径雷达、发射误差修正系统及修正方法。
背景技术
近年来随着雷达技术的快速发展,雷达已广泛应用于航天控制、军事探测、目标检测、林业遥感、环境监督等众多领域。为了更好地实现雷达遥感应用与目标探测,极化雷达应运而生且在过去的60年来蓬勃发展。
目前要极化SAR系统设计的趋势是高分辨率、宽测绘带宽以及多极化。但是要同时达到这三者效果所需的系统带价是巨大的。在2005年由Souyris等人首先提出了简缩极化的概念。在该模式下,可以通过损失部分极化信息带来测绘幅宽加倍与数据量减半的优势。另外,通过后期数据处理的方法,可以在某些应用中得到与全极化数据处理相近甚至相等的结果。但是由于简缩极化各模式要求发射的极化波有别于传统极化系统发射的水平(H)或者垂直(V)线性极化波,因此需要设计能够兼容简缩极化模式的新型极化SAR系统。
在2007年Raney首先提出了混合极化架构的概念。使用该架构,极化SAR系统可以支持简缩极化中的圆发线收(Circular Transmit Linear Receive,CTLR)模式。在2008年,Raney又对混合极化架构进行了改进工作,使得基于该架构的极化SAR系统可以进一步支持圆极化基发射、圆极化基接收的全极化模式。混合极化架构带来的优点除能够使极化SAR系统支持简缩极化中的CTLR模式外,还可以增加极化SAR系统全极化模式下的测绘幅宽、减少极化SAR系统需要处理的数据量、降低雷达系统整体的成本。但是该技术存在以下两个缺点:(1)在双极化模式下,发射误差即使能够通过不同的标定方法精确测得,仍不可修正;(2)由于该架构仅支持发射圆极化波,因此基于该架构的极化SAR系统仅能支持简缩极化中的CTLR模式,而不是所有的简缩极化模式。
发明内容
基于以上问题,本发明的主要目的在于提出一种混合极化合成孔径雷达、发射误差修正系统及修正方法,用于解决上述技术问题中的至少之一。
为了实现上述目的,作为本发明的一个方面,本发明提出了一种混合极化合成孔径雷达,包括信号发生模块、信号传输模块、信号发射/接收模块和控制模块,其中:
信号传输模块包括两个发射通道,其中一个发射通道中设置有连续步进移相器和连续步进衰减器;
控制模块,用于控制信号传输模块,并根据预先调试得到的修正数据组中与发射极化波的理论值相匹配的修正数据,来对连续步进移相器和连续步进衰减器进行调制,以使信号传输模块输送到信号发射/接收模块的信号为修正了发射误差的信号。
进一步地,上述信号发生模块包括一波形发生器和一功分器,控制模块也控制波形发生器,使其产生不同模式的信号。
进一步地,上述信号传输模块还包括两个接收通道和两个转换开关,控制模块控制两个转换开关用于使信号传输到信号发射/接收模块以发射信号,或将信号发射/接收模块接收的信号传输到两个接收通道。
进一步地,上述预先调试得到的修正数据组以预失真查找表的形式存储,预失真查找表包括连续步进衰减器与连续步进移相器的所有调节数值组合、与调节组合相对应的幅度比和相位差和/或极化波的极化轴比。
基于以上混合极化合成孔径雷达,本发明另一方面提出一种混合极化合成孔径雷达的发射方法,包括以下步骤:
步骤11、控制模块计算混合极化合成孔径雷达发射极化波的相位差和幅度比的理论值和/或极化轴比的理论值;
步骤12、控制模块根据相位差和幅度比的理论值和/或极化轴比的理论值,与预先调试得到的修正数据组中的相位差和幅度比和/或极化轴比相比较,查照得到连续步进衰减器和连续步进移相器的调节组合值;
步骤13、控制模块根据调节组合值对连续步进衰减器和连续步进移相器进行调节,从而使得数据传输模块输送到信号发射/接收模块的波形为发射误差修正后的发射极化波。
为了实现上述目的,作为本发明的另一个方面,本发明提出一种混合极化合成孔径雷达的发射误差修正系统,包括信号发生模块、信号传输模块、信号发射/接收模块、控制模块和信号处理模块,其中:
信号发生模块产生待发射的信号,并将其输出到信号传输模块;
信号传输模块包括两个发射通道和两个接收通道,其中一个发射通道中设置有连续步进移相器和连续步进衰减器;
信号发射/接收模块将信号传输模块输入的信号以极化波的形式发射出去,并接收反射回来的极化波信号后输出到信号传输模块的接收通道;
信号处理模块接收信号传输模块两个接收通道传输的信号,并对其进行处理,通过在连续步进移相器和连续步进衰减器的不同调节参数组合下处理得到两个发射通道的不同特性参数,并将其作为预先调试得到的修正数据组进行存储;
控制模块控制发射误差修正系统的正常工作,并基于与发射极化波的理论值最接近的两个发射通道的特性参数相对应的调节组合,对连续步进移相器和连续步进衰减器进行调制,以使信号发射/接收模块发射的信号实现发射误差的修正。
进一步地,上述信号发生模块包括一波形发生器和一功分器,控制模块控制也控制波形发生器,使其产生不同模式的信号。
进一步地,上述预先调试得到的修正数据组以预失真查找表的形式存储,所述两个发射通道的特性参数为两个发射通道信号的相位差和幅度比和/或极化轴比。
进一步地,上述信号传输模块还包括两个转换开关,控制模块控制两个转换开关用于使信号传输到信号发射/接收模块以发射信号,或将信号发射/接收模块接收的信号传输到两个接收通道。
基于以上所述的混合极化合成孔径雷达的发射误差修正系统,本发明另一方面提出一种混合极化合成孔径雷达的发射误差修正方法,包括以下步骤:
步骤21、控制模块对连续步进移相器和连续步进衰减器进行调节,得到连续步进移相器和连续步进衰减器的所有调节数值组合;
步骤22、信号发射/接收模块将信号传输模块输入的信号以极化波的形式发射出去,并接收反射回来的极化波信号后输出到信号传输模块的两个接收通道;
步骤23、信号处理模块接收两个接收通道传输的信号,并对其进行处理,得到与所有调节数值组合相对应的两个发射通道的相位差和幅度比和/或极化轴比,并将其与所有调节数值组合作为预先调试得到的修正数据组进行存储;
当混合极化合成孔径雷达进行发射时,信号控制模块根据预先调试得到的修正数据组,得到与发射极化波的理论值相对应的修正数据,并参照此修正数据对连续步进移相器和连续步进衰减器进行调节,以使信号发射/接收模块发射的信号实现发射误差的修正。
本发明提出的混合极化合成孔径雷达、发射误差修正系统及修正方法,相比传统的混合极化合成孔径雷达具有以下有益效果:
1、本发明中信号处理模块接收两个接收通道的信号并测量计算得到两路通道信号问的幅度比和相位差,对得到的幅度比和相位差与预失真查找表相比得到最佳移相值与衰减值,通过控制模块对连续步进移相器和连续步进衰减器进行相应调制,从而可以生成发射误差修正后的发射极化波;
2、本发明通过调制连续步进移相器和连续步进衰减器,可以支持任意极化波的发射,因此可以进一步支持简缩极化中的π/4模式以及发射椭圆极化波,使用H/V极化基进行接收的广义简缩极化模式;
3、本发明由于采用混合极化模式,因此提出的混合极化合成孔径雷达具有高分辨率、宽测绘带宽的优点。
附图说明
图1是现有技术中混合极化合成孔径雷达的结构示意框图;
图2是根据本发明一实施例的混合极化合成孔径雷达的结构示意框图;
图3是右旋圆极化波发射误差的示意图。
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,对本发明作进一步的详细说明。
现有混合极化合成孔径雷达的结构示意框图如图1所示,其工作原理为波形发生器产生的信号通过功分器分为两路功率相等的信号,再将其中一路的相位移相90°,产生圆极化波,其发射与接收所用极化基不相同,接收极化基为H/V线型极化基,发射为圆极化基。其最大问题为在双极化模式下,发射极化波的发射误差不可修正。以右旋圆极化波为例,双极化模式下的系统模型为:
或简写为:
其中M是测得的散射矩阵,S是真实散射矩阵,其下标VH和VV分别表示笛卡尔坐标系下的发射与接收极化基,RE代表单路法拉第旋转矩阵,Ω是法拉第旋转角,R是接收误差矩阵,而N代表各测量中的加性噪声项。M中的下标表示右旋圆极化发射,H与V极化基接收。R包括接收中的串扰项δ1和δ2,与通道不平衡项f1。kRHC与kLHC分别是右旋圆极化与左旋圆极化的琼斯矢量,δ是右旋圆极化发射时的总串扰项。实数项A代表受距离r、俯仰角φ影响的全局增益项。复数项ejφ代表电磁波往返的相位延迟和与系统无关的相位影响。
从上式可知,即使准确知道总的发射串扰项,也无法通过乘上对应逆矩阵的方式直接对发射误差进行修正。
基于上述问题,本发明提出一种混合极化合成孔径雷达,包括信号发生模块、信号传输模块、信号发射/接收模块和控制模块:
其中信号传输模块包括两个发射通道,其中一个发射通道中设置有连续步进移相器和连续步进衰减器;
其中控制模块,用于控制信号传输模块,并根据预先调试得到的修正数据组中与发射极化波的理论值相匹配的修正数据,来对连续步进移相器和连续步进衰减器进行调制,以使信号传输模块输送到信号发射/接收模块的信号为修正了发射误差的信号。
进一步地,上述预先调试得到的修正数据组以预失真查找表的形式存储。
进一步地,上述预失真查找表包括连续步进衰减器与连续步进移相器的可调节数值组合,及与之相对应的幅度比和相位差。
优选地,上述预失真查找表还包括,与连续步进衰减器和连续步进移相器的可调节数值组合相对应的极化波的极化轴比。
进一步地,信号发生模块包括一波形发生器和一功分器,波形发生器根据控制模块的控制发生特定信号,功分器将发生的信号分成两束功率相等的信号进行传输。
进一步地,信号传输模块包括两个发射通道,用于传输上述两束功率相等的信号,根据预失真查找表,其中一束信号通过连续步进移相器和连续步进衰减器调制,则与另一束信号产生幅度差和相位差,从而合成输出任一模式的极化波,包括圆极化波和π/4模式所需的45°线性极化波。
进一步地,信号传输模块还包括两个接收通道和两个转换开关,两个转换开关由控制模块控制,用于使信号发射/接收模块接收的信号传输到两个接收通道,或将两个发射通道的信号传输给信号发射/接收模块进行信号的发射。
进一步地,控制模块具有三个功能:1、控制波形发生器产生特定的信号;2、控制连续步进移相器和连续步进衰减器对信号进行相位与幅度调制;3、控制转换开关,选择将发生信号传输给信号发射/接收模块或将信号发射/接收模块接收的信号传输给两个接收通道。
基于以上混合极化合成孔径雷达,本发明另一方面提出一种混合极化合成孔径雷达的发射方法,包括以下步骤:
步骤11、控制模块计算混合极化合成孔径雷达发射极化波的相位差和幅度比的理论值和/或极化轴比的理论值;
步骤12、控制模块根据相位差和幅度比的理论值和/或极化轴比的理论值,与预先调试得到的修正数据组中的相位差和幅度比和/或极化轴比相比较,查照得到连续步进衰减器和连续步进移相器的调节组合值;
步骤13、控制模块根据调节组合值对连续步进衰减器和连续步进移相器进行调节,从而使得数据传输模块输送到信号发射/接收模块的波形为发射误差修正后的发射极化波。
本发明另一方面提出一种混合极化合成孔径雷达的发射误差修正系统,包括信号发生模块、信号传输模块、信号发射/接收模块、控制模块和信号处理模块,其中:
信号发生模块产生待发射的信号,并将其输出到信号传输模块;
信号传输模块包括两个发射通道和两个接收通道,其中一个发射通道中设置有连续步进移相器和连续步进衰减器;
信号发射/接收模块将信号传输模块输入的信号以极化波的形式发射出去,并接收反射回来的极化波信号后输出到信号传输模块的接收通道;
信号处理模块接收信号传输模块两个接收通道传输的信号,并对其进行处理,通过在连续步进移相器和连续步进衰减器的不同调节参数组合下处理得到两个发射通道的不同特性参数,并将其作为预先调试得到的修正数据组进行存储;
控制模块控制发射误差修正系统的正常工作,并基于与发射极化波的理论值最接近的两个发射通道的特性参数相对应的调节组合,对连续步进移相器和连续步进衰减器进行调制,以使信号发射/接收模块发射的信号实现发射误差的修正。
进一步地,上述信号发生模块包括一波形发生器和一功分器,控制模块控制也控制波形发生器,使其产生不同模式的信号。
进一步地,上述预先调试得到的修正数据组以预失真查找表的形式存储,所述两个发射通道的特性参数为两个发射通道信号的相位差和幅度比和/或极化轴比。
进一步地,上述信号传输模块还包括两个转换开关,控制模块控制两个转换开关用于使信号传输到信号发射/接收模块以发射信号,或将信号发射/接收模块接收的信号传输到两个接收通道。
基于以上所述的混合极化合成孔径雷达的发射误差修正系统,本发明另一方面提出一种混合极化合成孔径雷达的发射误差修正方法,包括以下步骤:
步骤21、控制模块对连续步进移相器和连续步进衰减器进行调节,得到连续步进移相器和连续步进衰减器的所有调节数值组合;
步骤22、信号发射/接收模块将信号传输模块输入的信号以极化波的形式发射出去,并接收反射回来的极化波信号后输出到信号传输模块的两个接收通道;
步骤23、信号处理模块接收两个接收通道传输的信号,并对其进行处理,得到与所有调节数值组合相对应的两个发射通道的相位差和幅度比和/或极化轴比,并将其与所有调节数值组合作为预先调试得到的修正数据组进行存储;
当混合极化合成孔径雷达进行发射时,信号控制模块根据预先调试得到的修正数据组,得到与发射极化波的理论值相对应的修正数据,并参照此修正数据对连续步进移相器和连续步进衰减器进行调节,以使信号发射/接收模块发射的信号实现发射误差的修正。
以下针对不同情形对上述预失真查找表的构建及发射误差修正的发射方法进行详细说明。
根据上述的预失真查找表能够快速的找到最佳的调制组合,即发射误差最小的调制组合,其构建过程具体为:在雷达系统稳定后,通过雷达系统的控制模块分别调节系统内的连续步进衰减器与连续步进移相器,测量所有调节组合下对应的发射通道幅度比与相位差,构建预失真所用的查找表。此查找表首先包含连续步进衰减器与连续步进移相器的调节数值,其次包含能够得到的幅度比与相位差,最后还可以包括产生发射极化波的极化轴比。
以使用右旋圆极化发射的CTLR模式举例说明。在雷达系统达到稳定后,通过控制模块调节系统内的连续步进衰减器与连续步进移相器,测量得到不同调节组合下两路发射通道的幅度比与相位差,并将相应内容添加到查找表中。另外,极化波的极化轴比等于极化椭圆的短轴与长轴之比。它与极化椭圆的椭圆率角τ一一对应:
AR=tan|τ|; (3)
而椭圆率角τ可由发射极化波的H与V幅度EH与EV以及相位差δp求得:
对于右旋圆极化波而言,椭圆率角为-45°。因此可以通过上述公式(3)与公式(4)计算得知,其极化轴比等于0dB。
通过计算极化轴比,可以综合评估发射误差的幅度与相位带来的影响。例如,可以根据右旋圆极化波的理论H-V幅度比与相位差加上一定的误差范围,绘制在不同发射误差下发射极化波的极化轴比,如图3所示。可以看到,越接近同心圆的圆心,代表其误差越小,越接近右旋圆极化波的极化轴比理论值0dB。利用上述预失真查找表,可以找到一个或多个最接近同心圆的圆心,即极化轴比最接近理论值0dB,发射误差最小的调节组合。由于不同的相位差组合可能得到相同的极化轴比(例如左旋与右旋圆极化的极化轴比均为0dB),因此需在筛选出的有限个组合中根据实际需求进一步筛选出最终的最佳发射组合。
混合极化合成孔径雷达的发射误差的修正方法具体包括以下步骤:
步骤1、将两路发射通道接到矢量网络分析仪(矢网)的两路接收接口,并同时将矢网的信号输出接到系统的信号输入接收通道。开启矢网的实时IFFT功能,记录IFFT后峰值处的幅度与相位,则该幅度与相位即为各发射通道的实时幅度与相位。每间隔五分钟测试一次通道的幅度与相位,当变化值分别小于0.1dB与1°时认为系统达到了稳定。若矢网不具备实时IFFT功能,也可以直接测试频域数据,通过测量两路通道相同频点处的幅值与相位来判断系统是否达到了稳定。
步骤2、在系统达到稳定后,通过控制模块对连续步进移相器和连续步进衰减器进行所有可能组合的调节,得到所有可能调节组合下两个通道间的相位差、幅度比,并以此计算对应生成的极化波的极化轴比,构建预失真查找表。若矢网不具备实时IFFT功能,则需要先记录所有移相衰减组合下的频域数据,然后通过电脑程序对测得的所有频域数据进行IFFT变换操作,并读取各组合下IFFT变换后的峰值幅度及相位。再根据各组合的幅度与相位值计算相位差、幅度比及生成极化波的极化轴比,构建预失真查找表。
步骤3、根据发射模式所要求的发射极化波的理论相位差与幅度比计算对应的理论极化轴比;
步骤4、在预失真查找表中寻找与理论值最接近的一个或多个连续步进衰减器和连续步进移相器的调节组合。再根据实际发射模式对发射极化波的要求筛选出最佳的调节组合。根据此最佳调节组合调节连续步进衰减器与连续步进移相器。在此设置得到与理论发射极化波相比是最为接近的,即发射误差最小的发射极化波。
再以双极化模式中使用较多的线性双极化模式、π/4模式以及CTLR模式举例说明。首先这三种双极化模式均使用H与V极化进行接收。三者间的区别在于线性双极化模式要求发射H或V线性极化波,而π/4模式要求发射+45°或-45°(相对于接收极化基)线性极化波,CTLR模式要求发射圆极化波(左旋或右旋)。其中CTLR模式下包含发射失真的发射琼斯矢量为:
右旋圆极化波:
左旋圆极化波:
另外三种模式下包含发射失真的发射琼斯矢量为:
H极化波:
V极化波:
π/4线型极化波:
其中TH与TV分别表示H与V极化天线发射的电场,各式中的参数δ为各发射模式下的发射失真。在无失真的理想情况下,δ=0。因此可以首先根据上述公式计算各发射模式发射极化波的理想H-V幅度比与相位差,并进一步计算得到理想极化轴比:
模式 | 幅度比 | 相位差 | 极化轴比 |
CTLR模式(右旋圆极化发射) | 1 | -90° | 0dB |
CTLR模式(左旋圆极化发射) | 1 | 90° | 0dB |
HH/HV模式 | ∞ | 0° | ∞ |
VH/VV模式 | 0 | 0° | ∞ |
π/4模式(+45°线性极化波) | 1 | 45° | ∞ |
π/4模式(-45°线性极化波) | 1 | -45° | ∞ |
再将预失真查找表中测得的数值与所需极化模式发射极化波的理想数值对比,筛选出最佳的幅度与相位调节组合。继而根据选择的调节组合调节连续步进衰减器与连续步进移相器,产生与理想发射极化波最接近,即发射误差最佳的发射极化波。
另外,本发明提出的混合极化合成孔径雷达与传统混合极化合成孔径雷达一样,可以支持全极化模式。不同点在于,传统混合极化合成孔径雷达仅能够支持线性极化发射、线性极化接收的全极化模式。而本发明提出的混合极化合成孔径雷达不仅能够支持线性极化发射、线性极化接收的全极化模式,还可以支持使用其他发射极化波组合的全极化模式。其具体发射方法包括以下步骤:
步骤1、确定全极化模式要求的发射极化波组合,并计算其发射极化波对应的理论幅度比、相位差以及极化轴比;
步骤2、根据上述预失真方法,筛选出发射误差最小的对应调节组合;
步骤3、当工作在全极化模式下时,根据调节组合交替调节系统中的连续步进衰减器与连续步进移相器,以生成对应发射极化波。
另外,本发明提出的混合极化合成孔径雷达,可以通过任意调节两路发射通道间的幅度与相位,合成输出任意极化波,包括原先设计仅能产生的圆极化波与π/4模式所需的45°线性极化波。由此可以使得本发明提出的混合极化合成孔径雷达支持所有的简缩极化模式及所有的广义简缩极化模式。
以下举一具体实施例对本发明提出的混合极化合成孔径雷达、发射误差修正系统及修正方法进行进一步的详细描述。
实施例
如图2所示,本实施例提出的混合极化合成孔径雷达结构包括:
信号发生模块:包括波形发生器和功分器,波形发生器产生的信号通过功分器分成两束功率相等的信号。
信号传输模块:包括两个发射支路、两个接收通道和两个转换开关,两个发射支路和两个接收通道都分别与两个转换开关连接。其中,一个发射支路包括一个连续步进移相器A和连续步进衰减器P,用于改变经过信号的相位和幅度,从而合成需要的发射极化波。两个接收通道用于传输接收的信号。
信号处理模块:包括数据后处理系统,用于接收两个接收通道的两路信号并对两路信号进行处理,得到两路信号的幅度比和相位差。
控制模块:不仅用于对连续步进移相器和连续步进衰减器进行调制,还用于控制波形发生器产生特定波形的信号,还用于控制两个转换开关。
信号发射/接收模块:选用H/V线型极化天线,线型极化天线与两个转换开关连接发射信号发生模块产生的信号并通过转换开关将接收的信号传输给两个接收通道。
上述混合极化合成孔径雷达结构对发射极化波的发射误差的修正原理如下,本实施例以发射右旋圆极化波为例:
首先将H与V极化天线与系统的发射输出端口相连。定义与H极化天线连接的通道为H通道,与V极化天线连接的通道为V通道。
根据极化轴比公式计算右旋圆极化波的理论极化轴比:
在雷达系统达到稳定状态后,通过控制模块调节连续步进衰减器与连续步进移相器,生成预失真状态表。
假设预失真状态表中极化轴比最接近0dB的一部分为:
调幅数值/dB | 调相数值/° | 幅度比/dB | 相位差/° | 极化轴比/dB |
0 | -84.375 | 0.3620 | -87.1238 | 0.5669 |
0 | -90 | 0.3767 | -93.3191 | 0.6289 |
0 | -95.625 | 0.3877 | -98.9476 | 1.4165 |
0.5 | -84.375 | 0.8949 | -87.1404 | 0.9948 |
0.5 | -90 | 0.8566 | -92.1874 | 0.9188 |
0.5 | -90.625 | 0.8742 | -98.3249 | 1.5407 |
可以看到,当调制组合为0dB/84.375°时,发射极化波的极化轴比最接近理论值0dB。相比传统混合极化结构提供的0dB/90°组合,本实施例提出的混合极化合成孔径雷达与预失真功能找到的调制组合所生成的发射极化波的发射误差更小。即通过预失真的方法修正了发射极化波的发射误差。
当然这只是一个假设。实际应用中,由于环境温度、发射通道串扰、发射通道的不平衡以及观测角度等因素的影响,传统混合极化结构提供的0dB/90°调制组合的实际极化轴比均大于1.5dB。而通过预失真的方法可将发射极化波的极化轴比降低至1dB以内。
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,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)
1.一种混合极化合成孔径雷达,包括信号发生模块、信号传输模块、信号发射/接收模块和控制模块,其中:
所述信号传输模块包括两个发射通道,其中一个发射通道中设置有连续步进移相器和连续步进衰减器;
所述控制模块,用于控制所述信号传输模块,并根据预先调试得到的修正数据组中与发射极化波的理论值相匹配的修正数据,来对所述连续步进移相器和连续步进衰减器进行调制,以使所述信号传输模块输送到所述信号发射/接收模块的信号为修正了发射误差的信号。
2.如权利要求1所述的混合极化合成孔径雷达,其特征在于,所述信号发生模块包括一波形发生器和一功分器,所述控制模块也控制所述波形发生器,使其产生不同模式的信号。
3.如权利要求1所述的混合极化合成孔径雷达,其特征在于,所述信号传输模块还包括两个接收通道和两个转换开关,所述控制模块控制所述两个转换开关用于使信号传输到信号发射/接收模块以发射信号,或将信号发射/接收模块接收的信号传输到两个接收通道。
4.如权利要求1所述的混合极化合成孔径雷达,其特征在于,所述预先调试得到的修正数据组以预失真查找表的形式存储,所述预失真查找表包括所述连续步进衰减器与连续步进移相器的所有调节数值组合、与所述调节组合相对应的幅度比和相位差和/或极化波的极化轴比。
5.一种混合极化合成孔径雷达的发射方法,所述混合极化合成孔径雷达为如权利要求1至4中任意一项所述的混合极化合成孔径雷达,所述方法包括以下步骤:
步骤11、控制模块计算所述混合极化合成孔径雷达发射极化波的相位差和幅度比的理论值和/或极化轴比的理论值;
步骤12、控制模块根据所述相位差和幅度比的理论值和/或极化轴比的理论值,与预先调试得到的修正数据组中的相位差和幅度比和/或极化轴比相比较,查照得到连续步进衰减器和连续步进移相器的调节组合值;
步骤13、控制模块根据所述调节组合值对所述连续步进衰减器和连续步进移相器进行调节,从而使得所述数据传输模块输送到所述信号发射/接收模块的波形为发射误差修正后的发射极化波。
6.一种混合极化合成孔径雷达的发射误差修正系统,包括信号发生模块、信号传输模块、信号发射/接收模块、控制模块和信号处理模块,其中:
信号发生模块产生待发射的信号,并将其输出到信号传输模块;
信号传输模块包括两个发射通道和两个接收通道,其中一个发射通道中设置有连续步进移相器和连续步进衰减器;
信号发射/接收模块将所述信号传输模块输入的信号以极化波的形式发射出去,并接收反射回来的极化波信号后输出到信号传输模块的接收通道;
信号处理模块接收所述信号传输模块两个接收通道传输的信号,并对其进行处理,通过在连续步进移相器和连续步进衰减器的不同调节参数组合下处理得到两个发射通道的不同特性参数,并将其作为预先调试得到的修正数据组进行存储;
控制模块控制所述发射误差修正系统的正常工作,并基于所述与发射极化波的理论值最接近的所述两个发射通道的特性参数相对应的调节组合,对所述连续步进移相器和连续步进衰减器进行调制,以使所述信号发射/接收模块发射的信号实现发射误差的修正。
7.如权利要求6所述的混合极化合成孔径雷达的发射误差修正系统,其特征在于,所述信号发生模块包括一波形发生器和一功分器,所述控制模块控制也控制所述波形发生器,使其产生不同模式的信号。
8.如权利要求6所述的合极化合成孔径雷达的发射误差修正系统,其特征在于,所述预先调试得到的修正数据组以预失真查找表的形式存储,所述两个发射通道的特性参数为所述两个发射通道信号的相位差和幅度比和/或极化轴比。
9.如权利要求6所述的混合极化合成孔径雷达的发射误差修正系统,其特征在于,所述信号传输模块还包括两个转换开关,所述控制模块控制所述两个转换开关用于使信号传输到信号发射/接收模块以发射信号,或将信号发射/接收模块接收的信号传输到两个接收通道。
10.一种混合极化合成孔径雷达的发射误差修正方法,采用如权利要求6-9中任意一项所述的混合极化合成孔径雷达的发射误差修正系统,包括以下步骤:
步骤21、控制模块对所述连续步进移相器和连续步进衰减器进行调节,得到所述连续步进移相器和连续步进衰减器的所有调节数值组合;
步骤22、信号发射/接收模块将所述信号传输模块输入的信号以极化波的形式发射出去,并接收反射回来的极化波信号后输出到信号传输模块的两个接收通道;
步骤23、信号处理模块接收所述两个接收通道传输的信号,并对其进行处理,得到与所述所有调节数值组合相对应的两个发射通道的相位差和幅度比和/或极化轴比,并将其与所有调节数值组合作为预先调试得到的修正数据组进行存储;
当混合极化合成孔径雷达进行发射时,信号控制模块根据所述预先调试得到的修正数据组,得到与发射极化波的理论值相对应的修正数据,并参照此修正数据对所述连续步进移相器和连续步进衰减器进行调节,以使所述信号发射/接收模块发射的信号实现发射误差的修正。
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