CN110488286A - 一种双基星载sar系统多功能微波组合设计方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于双基干涉合成孔径雷达系统的中央电子设备技术领域，公开一种双基星载SAR系统多功能微波组合设计方法及装置。装置具有多种发射、接收功能模式下高精度幅度、相位一致性、带内平坦度和收发隔离度，实现了150MHz带宽内通道间幅度一致性≤0.2dB，相位一致性≤2°，可以满足双基干涉SAR中高精度干涉相位测量等要求，保证了新体制高分辨率、宽测绘带星载SAR技术的成像效果。本发明的突出优点：一是在装置小体积下实现了多功能、低功耗及高要求的温度稳定性等特点；二是满足了收发链路高要求的幅度一致性、相位一致性、带内平坦度、收发隔离等各种具体需求，优化及创新不同收发模式下的整体电路拓扑，实现了各项指标。

Description

一种双基星载SAR系统多功能微波组合设计方法及装置
技术领域
本发明属于双基干涉合成孔径雷达系统的中央电子设备技术领域，涉及一种双基星载SAR系统多功能微波组合设计方法及装置。
背景技术
幅度、相位一致性是合成孔径雷达成像的关键指标，很大程度决定了双基干涉SAR中的干涉相位测量精度。以往的微波组合装置为了达到高要求的幅度、相位一致性，主要以下两种方法：一是通过调整装置内部不同半钢电缆的装配顺序，实现整体装置高精度的幅度、相位一致性；二是通过调整装置内部独立封装的环形器、耦合器、功分器、大功率极化开关的装配顺序，实现整体装置高精度的幅度、相位一致性。第一种方法中，即使使用相同的材料和工艺制作半钢电缆，同一批次的半钢电缆相位差异很大，不能满足系统对微波组合装置高要求的幅度、相位一致性。第二种方法虽然能实现高要求的幅度、相位一致性，但需要生产大量的独立封装器件供配相挑选，增大了装置体积并降低了整体的可靠性。
发明内容
针对现有技术中微波组合装置内部电路复杂，技术难度高，可靠性差，发射模式和接收模式下通道间幅度与相位一致性精度低等问题，本发明提出了采用集成微波组件的方式，通过等分电路拓扑结构，便于调试和装配，最终实现装置整体小体积、高精度的幅度、相位一致性。
其具体实现方案如下：
1)为了缩小装置整体体积，将整个微波组合装置分为三层紧凑结构，上层和下层为主备L波段4通道多功能收发组件，上下层通过4个3dB电桥互连，电桥具有交叉备份功能，实现8通道多模式接收输出；中间层为电源转换单元和控制分配单元，为4通道多功能收发组件提供所需的±5V、-12V电源和多功能模式的控制码。装置只有两面具有高频口和低频口，方便了整星集成测试时低频线缆、高频线缆的连接。
2)4通道多功能收发组件决定了装置的大部分尺寸和电性能，为了缩小组件体积，因而采用一种三维集成的微组装方式实现微小型化设计。组件内部也细分为四层，各层之间电源及低频信号通过低频绝缘子互连，射频信号通过射频绝缘子和射频盲插互连，尽可能实现装置体积的小型化。
3)为了提高收发隔离度，组件内部的接收开关部分做成独立小模块，选用具有成功航天工程应用的集成单片，设计了多级开关，通过增加开关级数提高隔离度，且采用隔墙及内盖板独立设计，抑制了空间泄露造成收发的串扰。
4)为了保证高精度多种发射(含发射H极化模式、发射V极化模式和发射HV极化模式)和接收(含天线回波接收模式、定标接收模式和同步接收模式)功能模式下幅度、相位一致性，装置将整个电路拓扑分为4路，设计成相同的独立模块，即使由于芯片的差异性以及工艺装配造成的幅度、相位不同，也可以通过单独调试将各个单元幅度、相位控制在±0.2dB、±2°以内，为双基星载SAR系统的发射幅度、相位一致性提供保障。
5)本装置中采用SMP-JD接头及SMP-KK、SMP-KK1进行盲插对接，既保证了内部射频模块可以独立调试、反复插拔，又保证了模块的组合安装，实现信号高质量的传输，较大程度的抑制信号泄露。
附图说明
图1本发明的双基星载SAR系统多功能微波组合装置结构框图；
图2本发明的L波段4通道收发组件框图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。
如图1所示，一种双基星载SAR系统多功能微波组合设计方法及装置，将整个微波组合装置分为三层紧凑结构，上层和下层为主备L波段4通道多功能收发组件，上下层通过4个3dB电桥互连，电桥具有交叉备份功能，实现8通道多模式接收输出；中间层为电源转换单元和控制分配单元，为4通道多功能收发组件提供所需的±5V、-12V电源和多功能模式的控制码。
如图2所示，所述L波段收发组件具体包括：
1)组件内部微波电路采用罗杰斯电路板材，电路板的底层面全部为地层，通过低温烧结的方式贴焊在铝合金镀银外壳上面；装置工作时的热量通过微波板散发，从而使整机装置内部的温度降低，以实现稳定的工作性能，达到长时间正常工作的效果，符合收发装置小型化的未来趋势。
2)组件结构细分为四层，每层再分为多腔，小腔体和PCB板均置于大腔体内，实现小型化模块化设计。
3)关于组件内部盲插接头的选择大致有两种方案：第一，使用ssmp接头及ssmp-kk进行盲插对接。该种接头具有工作频率高且毫米波性能优越的特点，其最高工作频率可至70GHz以上，驻波特性优越，比较适合毫米波频段使用。但其缺点是体积和尺寸较小，刚性强度低，在调试过程中容易损坏接头，使得组件报废率较高，可靠性差。第二，使用smp接头及smp-kk进行盲插对接。该种接头工作频率一般在40GHz以内，其性能略差于ssmp，但smp体积尺寸较大一些，刚性强度高，比较适合反复插拔和调试。本组件中采用smp接头及smp-kk进行盲插对接。既保证了组件单层可以独立调试、反复插拔，又保证了组件的组合安装，实现信号高质量的传输，较大程度的抑制信号泄露。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种双基星载SAR系统多功能微波组合设计方法，其特征在于，在设计及装配、调试过程中，在小体积下实现了多功能、高要求的幅度一致性、相位一致性、带内平坦度、收发隔离等各种具体需求，其具体实现方法如下：
1)为了缩小装置整体体积，将整个微波组合装置分为三层紧凑结构，上层和下层为主备L波段4通道多功能收发组件，上下层通过4个3dB电桥互连，电桥具有交叉备份功能，实现8通道多模式接收输出；中间层为电源转换单元和控制分配单元，为4通道多功能收发组件提供所需的±5V、-12V电源和多功能模式的控制码；装置只有两面具有高频口和低频口，方便了整星集成测试时低频线缆、高频线缆的连接；
2)4通道多功能收发组件决定了装置的大部分尺寸和电性能，为了缩小组件体积，因而采用一种三维集成的微组装方式实现微小型化设计；组件内部也细分为四层，各层之间电源及低频信号通过低频绝缘子互连，射频信号通过射频绝缘子和射频盲插互连，尽可能实现装置体积的小型化；
3)为了提高收发隔离度，组件内部的接收开关部分做成独立小模块，选用具有成功航天工程应用的集成单片，设计了多级开关，通过增加开关级数提高隔离度；且采用隔墙及内盖板独立设计，抑制了空间泄露造成收发的串扰；
4)为了保证高精度多种发射(含发射H极化模式、发射V极化模式和发射HV极化模式)和接收(含天线回波接收模式、定标接收模式和同步接收模式)功能模式下幅度、相位一致性，装置将整个电路拓扑分为4路，设计成相同的独立模块，即使由于芯片的差异性以及工艺装配造成的幅度、相位不同，也可以通过单独调试将各个单元幅度、相位控制在±0.2dB、±2°以内，为双基星载SAR系统的发射幅度、相位一致性提供保障；
5)本装置中采用SMP-JD接头及SMP-KK、SMP-KK1进行盲插对接，既保证了内部射频模块可以独立调试、反复插拔，又保证了模块的组合安装，实现信号高质量的传输，较大程度的抑制信号泄露。
2.一种双基星载SAR系统多功能微波组合设计装置，其特征在于，在装置的设计及装配、调试过程中，在小体积下实现了多功能、高要求的幅度一致性、相位一致性、带内平坦度、收发隔离等各种具体需求，其具体实现方法如下：
1)为了缩小装置整体体积，将整个微波组合装置分为三层紧凑结构，上层和下层为主备L波段4通道多功能收发组件，上下层通过4个3dB电桥互连，电桥具有交叉备份功能，实现8通道多模式接收输出；中间层为电源转换单元和控制分配单元，为4通道多功能收发组件提供所需的±5V、-12V电源和多功能模式的控制码；装置只有两面具有高频口和低频口，方便了整星集成测试时低频线缆、高频线缆的连接；
2)4通道多功能收发组件决定了装置的大部分尺寸和电性能，为了缩小组件体积，因而采用一种三维集成的微组装方式实现微小型化设计；组件内部也细分为四层，各层之间电源及低频信号通过低频绝缘子互连，射频信号通过射频绝缘子和射频盲插互连，尽可能实现装置体积的小型化；
3)为了提高收发隔离度，组件内部的接收开关部分做成独立小模块，选用具有成功航天工程应用的集成单片，设计了多级开关，通过增加开关级数提高隔离度；且采用隔墙及内盖板独立设计，抑制了空间泄露造成收发的串扰；
4)为了保证高精度多种发射(含发射H极化模式、发射V极化模式和发射HV极化模式)和接收(含天线回波接收模式、定标接收模式和同步接收模式)功能模式下幅度、相位一致性，装置将整个电路拓扑分为4路，设计成相同的独立模块，即使由于芯片的差异性以及工艺装配造成的幅度、相位不同，也可以通过单独调试将各个单元幅度、相位控制在±0.2dB、±2°以内，为双基星载SAR系统的发射幅度、相位一致性提供保障；
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