CN1707852A - 一种机载干涉合成孔径雷达的收发天线分置结构 - Google Patents

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Abstract

本发明给出一种机载干涉合成孔径雷达的收发天线分置结构，其设有三个天线，一发射天线位于载机腹部的天线罩内，安装在天线罩内的一个自稳平台上，两个接收天线分别直接挂装在载机左右机翼下的天线罩内，使干涉合成孔径雷达的基线长度可以达到几米到几十米。本发明适应于小型飞机机载的干涉合成孔径雷达使用。

Description

一种机载干涉合成孔径雷达的收发天线分置结构
技术领域
本发明涉及一种机载干涉合成孔径雷达的天线构成，具体地说涉及一种适应于小型飞机机载的干涉合成孔径雷达，其接收天线与发射天线分置两处，以获得长干涉基线的天线构成。
背景技术
机载干涉合成孔径雷达可以快速地获取地面的高程信息，具有广泛的应用前景。干涉合成孔径雷达中两个接收天线的相位中心的连线称为干涉基线，它是一个矢量，该矢量的模是基线长度，该矢量的方向是基线指向。为了获取地面数字高程模型(DEM)，干涉基线的指向要求与载机的纵轴相垂直；为了得到高的高程精度，必需提供大的干涉基线长度。
对于机载干涉合成孔径雷达来说，拓展干涉基线长度的方法分为两类：一类是在载机上设置一个刚性平台，例如将一长金属管横穿过载机机身，将用于干涉测量的天线固定在金属管的两端，机载AeS-1干涉合成孔径雷达是其中的典型代表；另一类是在载机机翼的适当部位固定或挂装用于干涉测量的天线，Canberra干涉合成孔径雷达和GeoSAR干涉系统属于这一类。
前一类刚性平台构成方法的天线直接固定在刚性平台上，基线长度是非常稳定的，绝对长度可在地面预先测量。该方法的缺点是要对载机作重大的改装。后一类方法由于天线直接挂装在载机机翼下，对于小型飞机来说，接收天线的尺寸和重量不能过大。另外搭载干涉天线的平台为非刚性结构，基线不稳定，在干涉合成孔径雷达运行过程中基线的长度和指向是随机变动的，因而需要对干涉基线进行实时测量，即要对两个天线的位置和姿态进行精密动态的测量。本专利针对小型飞机的特点在后一类方法的基础上给出干涉基线长度的拓展方法，关于干涉基线的精密动态测量将在另一专利申请中给出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机载干涉合成孔径雷达的天线构成，该天线构成适应于小型飞机的机载干涉合成孔径雷达，能有效地减小接收天线的孔径，其采用收发天线分置的方式减小接收天线的尺寸和重量，可以将两个接收天线直接挂装在载机机翼下，构建尽可能长的干涉合成孔径雷达的干涉基线。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种机载干涉合成孔径雷达的收发天线分置结构，其设有三个天线，一发射天线位于载机腹部的天线罩内，安装在天线罩内的一个自稳平台上，两个接收天线分别直接挂装在载机左右机翼下的天线罩内，使干涉合成孔径雷达的基线长度可以达到几米到几十米。
所述的收发天线分置结构，其所述发射天线，其物理尺寸大于机载干涉合成孔径雷达收发天线共用结构的发射天线的物理尺寸，从而提高了发射天线的孔径和增益。
所述的收发天线分置结构，其所述发射天线，与载机机舱内的机载干涉合成孔径雷达的发射机靠近，使从发射机到发射天线的馈线长度较短，因而干涉合成孔径雷达具有较低的发射馈线损耗。
所述的收发天线分置结构，其所述发射天线，其几何关系和几何尺寸确定机载干涉合成孔径雷达的地面有效照射区域。
所述的收发天线分置结构，其所述两接收天线，分别挂装在载机左右机翼下的天线罩内，机载干涉合成孔径雷达的接收机安装在载机机舱内，将低噪声高频放大器与两接收天线就近安装，以减小接收馈线损耗。
所述的收发天线分置结构，其所述两接收天线的孔径和增益小于机载干涉合成孔径雷达收发天线共用结构的接收天线的孔径和增益，其物理尺寸和自身重量小于其接收天线的相应要求。
所述的收发分置天线结构，其所述接收天线不含大功率器件，使得接收天线尺寸和重量得以减小，降低对天线挂载点的强度要求。
所述的收发分置天线结构，其所述两个接收天线的安装位置的连线方向与载机的纵轴相垂直，或者安装在载机的纵轴方向，从而实现机载干涉合成孔径雷达的跨轨干涉或沿轨干涉。
所述的收发天线分置结构，其所述两个接收天线的连线方向，与载机的纵轴方向成某一角度，从而同时实现机载干涉合成孔径雷达的跨轨干涉和沿轨干涉。
所述的收发天线分置结构，其所述发射天线，位于两接收天线的连线中点，或根据实际应用情况调整其与两个接收天线的相对位置。
附图说明
图1为本发明机载干涉合成孔径雷达的收发天线分置结构示意图(图中天线罩未画出)；
图2为本发明中发射天线和在机翼下的两个接收天线罩的安装示意图。
具体实施方式
见图1、图2，本发明的一种机载干涉合成孔径雷达的收发天线分置结构，适用于小型飞机的机载干涉合成孔径雷达。图1中，在飞机的两个机翼下挂装两个接收天线A1、A2。在飞机的腹部挂装发射天线A。载机飞行方向为
Figure A20051007114100061
；垂直方向为
Figure A20051007114100062
；
Figure A20051007114100063
与前两者构成右手系。发射天线A用于发射，两个接收天线A1和A2用于接收。基线向量 位于
Figure A20051007114100065
平面内。与常规干涉合成孔径雷达双天线构成不同，本发明提出一种三天线的干涉合成孔径雷达，其中一个发射天线A专用于发射微波功率，另外两个接收天线A1、A2作为接收雷达地面回波信号的接收天线。两个接收天线A1、A2的连线方向与载机的纵轴相垂直，或者安装在载机的纵轴方向，从而实现机载干涉合成孔径雷达的跨轨干涉或沿轨干涉。两个接收天线A1、A2的连线方向也可与载机的纵轴方向成某一角度，从而同时实现机载干涉合成孔径雷达的跨轨干涉和沿轨干涉。而发射天线A的位置是任意的，可位于两接收天线A1、A2的连线中点，或根据实际应用情况调整其与两个接收天线A1、A2的相对位置。
这种收发天线分置结构，仍然具备干涉合成孔径雷达的全部特性和性能。这种天线构成以增加一个天线的代价，消除了常规干涉合成孔径雷达中收发天线共用所带来的约束。
本发明中利用小型飞机作为干涉合成孔径雷达的载机，将两个接收天线A1、A2直接挂装在载机机翼下，干涉合成孔径雷达的基线长度可以达到几米到几十米，能够实现干涉合成孔径雷达长基线的要求。常规干涉合成孔径雷达的天线直接固定在载机机身上或安装在飞机机腹下的天线罩内，两个接收天线A1、A2之间的横向距离(垂直于飞机纵轴方向)受飞机机身宽度的限制，一般只能达到1~2米的长度，已不适应于机载干涉合成孔径雷达长基线的要求。从机械设计方面考虑，为了实现两个接收天线A1、A2直接挂装在载机机翼下的方案，必须尽量减小两接收天线A1、A2的尺寸和重量。接收天线A1、A2不含大功率器件，使得接收天线尺寸和重量得以减小，降低对天线挂载点的强度要求。本发明提出的收发天线分置结构可以对两接收天线A1、A2增益和发射天线A增益分别加以调节，在保证干涉合成孔径雷达性能不变的条件下，通过加大发射天线A增益的途径来减小两接收天线A1、A2的增益，从而达到将两接收天线A1、A2的尺寸和重量减小到直接挂装在载机机翼下的要求。
在本发明中，发射天线A的位置不受干涉合成孔径雷达基线的约束。本发明提出将发射天线A安装在载机腹部的天线罩(如图2所示)内。由于载机腹部的天线罩可以容纳较大尺寸的发射天线A，从而可以提高发射天线A的孔径和增益，以补偿两接收天线A1、A2增益减低对雷达性能的影响。
小型飞机的机载干涉合成孔径雷达的发射机安装在载机机舱内，发射天线A安装在载机腹部的天线罩内，二者的就近安装使从发射机到发射天线A的馈线长度较短，因而干涉合成孔径雷达具有较低的发射馈线损耗。
小型飞机的机载干涉合成孔径雷达的两接收天线A1、A2分别挂装在载机左右机翼下的吊仓内，接收机安装在载机机舱内，二者的距离较远。为了降低接收馈线损耗，将低噪声高频放大器与两接收天线A1、A2就近安装在一起，以减小接收馈线损耗。
本发明中的发射天线A安装在一个自稳平台(图中没画出)上，其几何关系和几何尺寸确定机载干涉合成孔径雷达的地面照射区域。

Claims (10)

1.一种机载干涉合成孔径雷达的收发天线分置结构，其特征在于，设有三个天线，一发射天线位于载机腹部的天线罩内，安装在天线罩内的一个自稳平台上，两个接收天线分别直接挂装在载机左右机翼下的天线罩内，使干涉合成孔径雷达的基线长度可以达到几米到几十米。
2.如权利要求1所述的收发天线分置结构，其特征在于，所述发射天线，其物理尺寸大于机载干涉合成孔径雷达收发天线共用结构的发射天线的物理尺寸，从而提高了发射天线的孔径和增益。
3.如权利要求1或2所述的收发天线分置结构，其特征在于，所述发射天线，与载机机舱内的机载干涉合成孔径雷达的发射机靠近，使从发射机到发射天线的馈线长度较短，因而干涉合成孔径雷达具有较低的发射馈线损耗。
4.如权利要求1或2所述的收发天线分置结构，其特征在于，所述发射天线，其几何关系和几何尺寸确定机载干涉合成孔径雷达的地面有效照射区域。
5.如权利要求1所述的收发天线分置结构，其特征在于，所述两个接收天线，是分别挂装在载机左右机翼下的天线罩内，机载干涉合成孔径雷达的接收机安装在载机机舱内，将低噪声高频放大器与两个接收天线就近安装，以减小接收馈线损耗。
6.如权利要求1所述的收发天线分置结构，其特征在于，所述两个接收天线的孔径和增益小于机载干涉合成孔径雷达收发天线共用结构的接收天线的孔径和增益，其物理尺寸和自身重量小于其接收天线的相应要求。
7.如权利要求1或6所述的收发分置天线结构，其特征在于，所述接收天线不含大功率器件，使得接收天线尺寸和重量得以减小，降低对天线挂载点的强度要求。
8.如权利要求1或6所述的收发分置天线结构，其特征在于，所述两个接收天线的安装位置的连线方向与载机的纵轴相垂直，或者安装在载机的纵轴方向，从而实现机载干涉合成孔径雷达的跨轨干涉或沿轨干涉。
9.如权利要求1或6所述的收发天线分置结构，其特征在于，所述两个接收天线的连线方向，与载机的纵轴方向成某一角度，从而同时实现机载干涉合成孔径雷达的跨轨干涉和沿轨干涉。
10.如权利要求1或2所述的收发天线分置结构，其特征在于，所述发射天线，位于两个接收天线的连线中点，或根据实际应用情况调整其与两个接收天线的相对位置。
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