姓名：尉啟 電子工程學(xué)院 22021110305

【嵌牛導(dǎo)讀】合成孔徑雷達(dá)(SAR)是一種主動式的、多用途且可獲取二維高分辨率圖像的有源微波遙感對地觀測系統(tǒng)，其主要通過方位向多普勒效應(yīng)和距離向脈沖壓縮技術(shù)實(shí)現(xiàn)成像。由于SAR既不受外界大氣條件的影響，也不依賴于外界光源，因此SAR系統(tǒng)具有全天候、全天時的成像能力。同時由于SAR發(fā)射的脈沖信號均具有一定的穿透能力，因此能夠?qū)Φ乇韮?nèi)部結(jié)構(gòu)及隱藏在地表下的目標(biāo)進(jìn)行成像。高分辨率寬測繪帶(HRWS)成像是下一代星載SAR任務(wù)中最重要的成像目標(biāo)之一，由于數(shù)字波束形成(DBF)具有較高的靈活性和最佳的信號接收增益，其可以同時生成多個獨(dú)立可控的波束并實(shí)現(xiàn)任意的多種加權(quán)處理，較好的補(bǔ)償通道間的幅度和相位偏差，實(shí)現(xiàn)空間自適應(yīng)濾波，因此近年來許多學(xué)者致力于研究DBF技術(shù)在SAR系統(tǒng)中的應(yīng)用

【嵌牛鼻子】 SAR HRWS DBF

【嵌牛提問】 數(shù)字波束形成形成中的脈沖擴(kuò)展損耗如何解決？

【嵌牛正文】

在SIMO-SAR系統(tǒng)中采用大天線對回波進(jìn)行接收，實(shí)現(xiàn)對小的發(fā)射孔徑所導(dǎo)致的低發(fā)射增益的補(bǔ)償。方位多波束可以在不降低方位分辨率的同時獲取寬測繪帶圖像，距離多通道結(jié)合DBF技術(shù)可以形成一個靈活的高增益筆形波束，對目標(biāo)的反射回波進(jìn)行掃描接收，從而補(bǔ)償?shù)桶l(fā)射增益，大幅改善星載SAR系統(tǒng)的信噪比、模糊度等。然而，在回波接收的整個期間，DBF-SCORE的接收波束掃描中心始終指向地面脈沖范圍的中心，而發(fā)射的脈沖信號在地面延伸，導(dǎo)致回波從不同的視角同時到達(dá)。對于長發(fā)射脈沖，采用窄波束掃描會導(dǎo)致部分脈沖衰減，從而降低系統(tǒng)的接收增益，又被稱為PEL。PEL會惡化DBF的接收性能，降低SAR系統(tǒng)的接收功率及信噪比（Signal to noise ratio, SNR）。對于低分辨率或窄測繪帶的星載SAR系統(tǒng)，具有單組時延的DBF處理器可以保證各通道信號可以相干合成，有效減輕PEL的影響。然而該方法并不能解決高分辨率/寬測繪帶下PEL導(dǎo)致的DBF性能損失，導(dǎo)致HRWS-SAR的系統(tǒng)性能降低。實(shí)際上，PEL是衡量DBF多通道合成性能的重要技術(shù)指標(biāo)，它與發(fā)射脈沖寬度和合成接收窄波束天線方向圖有關(guān)，其可以定義為DBF接收加權(quán)與接收最大增益加權(quán)之比：

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可以看出時延偏差主要受兩部分的影響，第一部分主要參考時延 決定，目標(biāo)P越接近選定的參考時延點(diǎn)，則時延補(bǔ)償偏差越小。第二部分主要由距離頻率決定，較大的發(fā)射脈沖帶寬會導(dǎo)致較大的時延偏差。此外，在離散時間域中，相對于幾何分辨率的距離偏移比絕對時延偏差更重要。對于固定的時延偏差，窄帶寬DBF-SAR可以忽略距離偏移補(bǔ)償，而大帶寬DBF-SAR必須考慮距離偏移補(bǔ)償。因此，有兩種可以減輕PEL影響的有效方法，一種是提供更多的參考時延以進(jìn)行精確的時延補(bǔ)償，另一種是將大脈沖帶寬劃分為多個子脈沖。