專利名稱：用于機載sar的雙極化定標接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
用于機載SAR的雙極化定標接收機技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型屬于高頻檢測校準技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于機載SAR的雙極化定標接 收機。
背景技術(shù)：
[0002]隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，為實現(xiàn)機載SAR精確對地遙感探測，需要格外重視對機載 SAR的定標工作，目前通用的定標方法是:在微波輻射定標場安置地面定標接收機，當機載 SAR飛過地面定標接收機的上空時(簡稱為飛機過頂)，地面定標接收機接收機載SAR發(fā)射 的信號，完成機載SAR系統(tǒng)天線方向圖測量、SAR輻射功率測量及監(jiān)視SAR系統(tǒng)狀態(tài)等功 能。但是，由于地面定標接收機周圍環(huán)境溫度的變化，導致地面定標接收機自身的參數(shù)會發(fā) 生變化，從而影響對機載SAR系統(tǒng)的定標精度。因此，市場上急需具有自校準功能的地面定 標接收機。[0003]本實用新型提供了一種機載SAR雙極化定標接收機，該定標接收機采用了接收通 道增益自校準方法實現(xiàn)增益校準，實現(xiàn)對機載SAR信號的高保真接收記錄，從而實現(xiàn)SAR高 精度外定標；此外，該定標接收機采用了雙極化天線來接收SAR信號，可實現(xiàn)SAR在水平和 垂直兩種極化工作方式下的輻射定標。實用新型內(nèi)容[0004]為克服現(xiàn)有地面定標接收機受環(huán)境影響大的技術(shù)難題，本實用新型提供用于機載 SAR的雙極化定標接收機。其具體結(jié)構(gòu)為:[0005]用于機載SAR的雙極化定標接收機，由天線單元1、第一接收通道單元2、第二接收 通道單元3、第一 AD采樣單元4、第二 AD采樣單元5、存儲單元6、基準源單元7、微機控制單 元8、溫度傳感校正單元9、自校準單元10、指向控制單元11、時間同步單元12組成。[0006]上述各功能單元的連接關(guān)系為:[0007]天線單元I的信號輸出端與第一接收通道單元2的信號輸入端相連接；第一接收 通道單元2的信號輸出端與第二接收通道單元3的信號輸入端相連接；第二接收通道單元 3的信號輸出端分別與第一 AD采樣單元4和第二 AD采樣單元5的信號輸入端相連接；第 一 AD采樣單元4的信號輸出端和第二 AD采樣單元5的信號輸出端分別與存儲單元6的信 號輸入端相連接；微機控制單元8的信號輸出端與第二接收通道單元3的信號輸入端相連 接；自校準單元10的信號輸入端分別與基準源單元7、溫度傳感校正單元9和第二接收通 道單元3的信號輸出端相連接；自校準單元10的信號輸出端分別與第一接收通道單元2和 微機控制單元8的信號輸入端相連接；時間同步單元12的信號輸出端與存儲單元6的信號 輸入端相連接，存儲單元6的信號輸出端與微機控制單元8的信號輸入端相連接，微機控制 單元8的信號輸出端與指向控制單元11的信號輸入端相連接；其中，[0008]天線單元I接收SAR信號；[0009]第一接收通道單元2將天線單元I所輸出的信號進行選頻濾波放大；[0010]第二接收通道單元3將第一接收通道單元2所輸出的信號進行IQ解調(diào)和幅度檢波； 第一 AD采樣單元4采集第二接收通道單元3所輸出的包含相位信息的解調(diào)信號；第二 AD采樣單元5采集第二接收通道單元3所輸出的包含幅度信息的解調(diào)信號；存儲單元6用于存貯第一 AD采樣單元4和第二 AD采樣單元5輸出的大容量高速采樣數(shù)據(jù)；基準源單元7負責產(chǎn)生相干檢波參考信號、AD采樣時鐘信號、系統(tǒng)時鐘信號及用于系統(tǒng)校準的校準信號；微機控制單元8向第二接收通道單元3提供控制信號；溫度傳感校正單元9根據(jù)外界環(huán)境溫度變化情況向自校準單元10提供相應的溫度校正系數(shù)信號；自校準單元10接收溫度傳感校正單元9傳遞來的溫度校正系數(shù)信號并反饋至微機控制單元8，同時在微機控制單元8指令下對第一接收通道單元2和第二接收通道單元3進行通道增益的內(nèi)校準，實現(xiàn)通道增益的恒定控制；指向控制單元11按微機控制單元8的指令調(diào)整天線單元I的天線精確指向；時間同步單元12接收GPS衛(wèi)星信號，并向存儲單元6輸送時間同步脈沖信號，確保進行接收SAR信號和保存數(shù)據(jù)時的時間準確。其中，第一接收通道單元2將天線單元I輸出的信號進行選頻濾波放大；第二接收通道單元3將第一接收通道單元2所輸出的信號進行IQ解調(diào)和幅度檢波；第一 AD采樣單元4采集第二接收通道單元3所輸出的包含相位信息的解調(diào)信號；第二 AD采樣單元5采集第二接收通道單元3所輸出的包含幅度信息的解調(diào)信號；存儲單元6用于存貯第一 AD采樣單元4和第二 AD采樣單元5輸出的大容量高速采樣數(shù)據(jù)；基準源單元7負責產(chǎn)生本產(chǎn)品的工作信號，具體為相干檢波參考信號、AD采樣時鐘信號、系統(tǒng)時鐘信號及用于系統(tǒng)校準的校準信號；微機控制單元8向第二接收通道單元3和指向控制單元11提供控制信號，并對本產(chǎn)品的工作狀態(tài)進行監(jiān)控；溫度傳感校正單元9根據(jù)外界環(huán)境溫度變化情況向校準單元10提供相應的溫度校正系數(shù)信號；自校準單元10接收溫度傳感校正單元9傳遞來的溫度校正系數(shù)信號并反饋至微機控制單元8，同時在微機控制單元8指令下對第一接收通道單元2和第二接收通道單元3進行通道增益的內(nèi)校準，實現(xiàn)通道增益的恒定控制；指向控制單元11按微機控制單元8的指令調(diào)整天線單元I的天線精確指向；時間同步單元12接收GPS衛(wèi)星信號，并向存儲單元6輸送時間同步脈沖信號，確保本產(chǎn)品接收SAR信號和保存數(shù)據(jù)時所標記的時間準確。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有以下優(yōu)點:1、本產(chǎn)品的自校準單元采用了高精度增益閉環(huán)控制、標準通道增益比對、增益誤差數(shù)字高精度補償?shù)韧ǖ涝鲆孀孕始夹g(shù)，實現(xiàn)了定標接收機通道增益校正；2、本產(chǎn)品的溫度傳感校正單元采用溫度校正函數(shù)自動補償技術(shù)與自校準單元相結(jié)合的方法使得設(shè)備在溫度變化范圍較大的條件下實現(xiàn)定標接收機通道增益校正；3、本產(chǎn)品的天線單元采用雙極化圓喇叭天線形式，使得對水平和垂直兩種不同極化的SAR信號均可接收。


[0025]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。[0026]圖2是圖1中第一接收通道單元2的結(jié)構(gòu)框圖。[0027]圖3是圖1中第二接收通道單元3的結(jié)構(gòu)框圖。[0028]圖中序號為:天線單元1、第一接收通道單元2、第二接收通道單元3、第一AD采樣 單元4、第二 AD采樣單元5、存儲單元6、基準源單元7、微機控制單元8、自校準單元9、溫度 傳感校正單元10、指向控制單元11、時間同步單元12、濾波器模塊13、低噪聲放大器模塊 14、數(shù)控衰減器模塊15、分功器模塊16、IQ解調(diào)器模塊17、射頻對數(shù)檢波器模塊18。
具體實施方式
[0029]現(xiàn)結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的結(jié)構(gòu)。[0030]參見圖1，用于機載SAR的雙極化定標接收機，由天線單元1、第一接收通道單元2、 第二接收通道單元3、第一 AD采樣單元4、第二 AD采樣單元5、存儲單元6、基準源單元7、微 機控制單元8、溫度傳感校正單元9、自校準單元10、指向控制單元11、時間同步單元12組 成，上述各功能單元的連接關(guān)系為:[0031]天線單元I的信號輸出端與第一接收通道單元2的信號輸入端相連接；第一接收 通道單元2的信號輸出端與第二接收通道單元3的信號輸入端相連接；第二接收通道單元 3的信號輸出端分別與第一 AD采樣單元4和第二 AD采樣單元5的信號輸入端相連接；第一AD采樣單元4的信號輸出端和第二 AD采樣單元5的信號輸出端分別與存儲單元6的信 號輸入端相連接；微機控制單元8的信號輸出端與第二接收通道單元3的信號輸入端相連 接；自校準單元10的信號輸入端分別與基準源單元7、溫度傳感校正單元9和第二接收通 道單元3的信號輸出端相連接；自校準單元10的信號輸出端分別與第一接收通道單元2和 微機控制單元8的信號輸入端相連接；時間同步單元12的信號輸出端與存儲單元6的信號 輸入端相連接，存儲單元6的信號輸出端與微機控制單元8的信號輸入端相連接，微機控制 單元8的信號輸出端與指向控制單元11的信號輸入端相連接；[0032]其中，第一接收通道單元2將天線單元I所輸出的信號進行選頻濾波放大；第二接 收通道單元3將第一接收通道單元2所輸出的信號進行IQ解調(diào)和幅度檢波；第一 AD采樣 單元4采集第二接收通道單元3所輸出的包含相位信息的解調(diào)信號；第二 AD采樣單元5采 集第二接收通道單元3所輸出的包含幅度信息的解調(diào)信號；存儲單元6用于存貯第一 AD采 樣單元4和第二 AD采樣單元5輸出的大容量高速采樣數(shù)據(jù)；基準源單元7負責產(chǎn)生本產(chǎn)品 的工作信號，具體為相干檢波參考信號、AD采樣時鐘信號、系統(tǒng)時鐘信號及用于系統(tǒng)校準的 校準信號；微機控制單元8向第二接收通道單元3和指向控制單元11提供控制信號，并對 本產(chǎn)品的工作狀態(tài)進行監(jiān)控；[0033]溫度傳感校正單元9根據(jù)外界環(huán)境溫度變化情況向自校準單元10提供相應的溫 度校正系數(shù)信號；進一步說，溫度傳感校正單元9是在外界環(huán)境溫度變化的不同溫度區(qū)間 為系統(tǒng)提供相應的溫度校正系數(shù)；溫度傳感校正單元9采用溫度校正函數(shù)自動補償技術(shù)與 自校準單元10相結(jié)合的方法使得設(shè)備在溫度變化范圍較大的條件下在不同的溫度區(qū)間內(nèi) 實現(xiàn)定標接收機通道增益校正。[0034]自校準單元10接收溫度傳感校正單元9傳遞來的溫度校正系數(shù)信號并反饋至微機控制單元8，同時在微機控制單元8指令下對第一接收通道單元2和第二接收通道單元3進行通道增益的內(nèi)校準，實現(xiàn)通道增益的恒定控制。自校準單元10是機載SAR雙極化定標接收機進行實時自校準的功能單元，其采用了高精度增益閉環(huán)控制、標準通道增益比對、增益誤差數(shù)字高精度補償?shù)确刃始夹g(shù)，確保整個接收通道增益的恒定，實現(xiàn)SAR信號高保真接收記錄。具體的校準步驟為:由基準源單元7產(chǎn)生系統(tǒng)校準信號，自校準單元10將該校準信號送入第一接收通道單元2和第二接收通道單元3進行標準通道增益比對，產(chǎn)生增益誤差值送給微機控制單元8，微機控制單元8通過計算后得到增益誤差校正碼，并將該校正碼送到第二接收通道單元3，即通過高精度閉環(huán)增益控制實現(xiàn)整個通道的增益校正。基準源7同時還產(chǎn)生本產(chǎn)品所需要的相干檢波參考信號、系統(tǒng)時鐘信號和AD采樣時鐘信號。指向控制單元11按微機控制單元8的指令調(diào)整天線單元I的天線精確指向；進一步說，指向控制單元11通過微機控制單元8送來的指令信號,精確控制天線單元I的天線方位角和天線俯仰角，包括水平、垂直方位控制電機組成控制天線指向的天線轉(zhuǎn)臺以及伺服驅(qū)動控制板；指向控制單元11根據(jù)預先設(shè)置的方位角和俯仰角調(diào)整天線指向以實現(xiàn)飛機過頂時本產(chǎn)品對SAR發(fā)射信號的接收。時間同步單元12接收GPS衛(wèi)星信號，并向存儲單元6輸送時間同步脈沖信號，確保本產(chǎn)品開機進行接收SAR信號和保存數(shù)據(jù)時的時間準確。參見圖2，第一接收通道單元2由濾波器模塊13和低噪聲放大器模塊14組成，其中，濾波器模塊13的信號輸入端與天線單元I的信號輸出端相連接，濾波器模塊13的信號輸出端與和低噪聲放大器模塊14的信號輸入端相連接，低噪聲放大器模塊14的信號輸出端與第二接收通道單元3的信號輸入端相連接。第一接收通道單元2作為系統(tǒng)的接收前端主要對天線單元I接收下來的SAR信號進行選頻濾波和低噪聲放大。參見圖3，第二接收通道單元3由數(shù)控衰減器模塊15、分功器模塊16、IQ解調(diào)器模塊17和射頻對數(shù)檢波器模塊18組成；其中，數(shù)控衰減器模塊15的信號輸入端與第一接收通道單元2的信號輸出端相連接，數(shù)控衰減器模塊15的信號輸出端與分功器模塊16的信號輸入端相連接，分功器模塊16的信號輸出端分別與IQ解調(diào)器模塊17和射頻對數(shù)檢波器模塊18的信號輸入端相連接，IQ解調(diào)器模塊17的信號輸出端與第一 AD采樣單元4的信號輸入端相連接，射頻對數(shù)檢波器模塊18的信號輸出端與第二 AD采樣單元5的信號輸入端相連接。第二接收通道單元3將經(jīng)第一接收通道單元2濾波放大處理后的信號，經(jīng)分功器模塊16功分為兩路，一路信號經(jīng)IQ解調(diào)器模塊17進行相位解調(diào)后送入第一 AD采樣單元4，另一路信號經(jīng)射頻對數(shù)檢波器模塊18進行幅度檢波后送入第二 AD采樣單元5，分別獲得SAR信號的幅度和相位信息。其中，第二接收通道單元3中的數(shù)控衰減器模塊15接收微機控制單元8送來的接收通道增益誤差校正碼以調(diào)節(jié)數(shù)控衰減器的衰減量，通常，我們把數(shù)控衰減器設(shè)置在衰減量中間的位置上，這樣在接收通道增益校準時，可以增大或減小數(shù)控衰減器的衰減量以降低或提高整個通道的增益，實現(xiàn)整個接收通道增益的控制，從而完成系統(tǒng)接收通道增益自校準。此外，天線單元I為雙極化天線，即雙極化的圓喇叭形狀的天線結(jié)構(gòu)，通過天線單元I的極化選擇開關(guān)實現(xiàn)對水平極化的SAR信號或垂直極化的SAR信號的接收。使用時，在飛機過頂之前，即飛機未到達本產(chǎn)品的上空前，本產(chǎn)品開機并完成內(nèi)部校準及系統(tǒng)狀態(tài)檢測，根據(jù)控制指令完成天線單元I的指向調(diào)整，并處于預熱狀態(tài)。當飛機 過頂期間，即飛機到達本產(chǎn)品有效工作范圍時，系統(tǒng)接收時間同步單元送來的定時秒脈沖， 開啟通道，機載SAR天線發(fā)射的信號經(jīng)天線單元I依次通過濾波器模塊13和低噪聲放大器 模塊14后被功分為兩路，其中一路信號經(jīng)IQ解調(diào)器模塊17解調(diào)后由第一 AD采樣單元4 采樣，另一路信號經(jīng)射頻對數(shù)檢波器模塊18檢波后由第二 AD采樣單元5采樣，兩路采樣數(shù) 據(jù)送存儲單元6存貯，供下載分析。飛機過頂后，本產(chǎn)品根據(jù)指令或按照預定時間，例如如 30秒后停止工作。
權(quán)利要求1.用于機載SAR的雙極化定標接收機，包括天線單元(I)、存儲單元(6)、基準源單元(7)、微機控制單元(8)、指向控制單元(11)和時間同步單元(12)，其中，天線單元(I)接收 SAR信號；基準源單元(7)負責產(chǎn)生相干檢波參考信號、AD采樣時鐘信號、系統(tǒng)時鐘信號及用于系統(tǒng)校準的校準信號；時間同步單元(12)的信號輸出端與存儲單元(6)的信號輸入端相連接，存儲單元(6)的信號輸出端與微機控制單元(8)的信號輸入端相連接，微機控制單元(8)的信號輸出端與指向控制單元(11)的信號輸入端相連接，指向控制單元(11)按微機控制單元(8)的指令調(diào)整天線單元(I)的天線精確指向，時間同步單元(12)接收GPS衛(wèi)星信號，并向存儲單元(6)輸送時間同步脈沖信號，確保進行接收SAR信號和保存數(shù)據(jù)時的時間準確；其特征在于，還包括第一接收通道單元(2)、第二接收通道單元(3)、第一AD采樣單元(4)、第二 AD采樣單元(5)、溫度傳感校正單元(9)和自校準單元(10)組成，上述各功能單元的連接關(guān)系為，天線單元(I)的信號輸出端與第一接收通道單元(2)的信號輸入端相連接；第一接收通道單元(2)的信號輸出端與第二接收通道單元(3)的信號輸入端相連接；第二接收通道單元(3)的信號輸出端分別與第一 AD采樣單元(4)和第二 AD采樣單元(5)的信號輸入端相連接；第一 AD采樣單元(4)的信號輸出端和第二 AD采樣單元(5)的信號輸出端分別與存儲單元(6)的信號輸入端相連接；微機控制單元(8)的信號輸出端與第二接收通道單元(3)的信號輸入端相連接；自校準單元(10)的信號輸入端分別與基準源單元(7)、溫度傳感校正單元(9)和第二接收通道單元(3)的信號輸出端相連接；自校準單元(10)的信號輸出端分別與第一接收通道單元(2)和微機控制單元(8)的信號輸入端相連接；其中，第一接收通道單元(2)將天線單元(I)所輸出的信號進行選頻濾波放大；第二接收通道單元(3)將第一接收通道單元(2)所輸出的信號進行IQ解調(diào)和幅度檢波；第一 AD采樣單元(4)采集第二接收通道單元(3)所輸出的包含相位信息的解調(diào)信號；第二 AD采樣單元(5)采集第二接收通道單元(3)所輸出的包含幅度信息的解調(diào)信號；存儲單元(6)用于存貯第一 AD采樣單元(4)和第二 AD采樣單元(5)輸出的大容量高速采樣數(shù)據(jù)；微機控制單元(8)向第二接收通道單元(3)提供控制信號；溫度傳感校正單元(9)根據(jù)外界環(huán)境溫度變化情況向自校準單元(10)提供相應的溫度校正系數(shù)信號；自校準單元(10)接收溫度傳感校正單元(9)傳遞來的溫度校正系數(shù)信號并反饋至微機控制單元(8)，同時在微機控制單元(8)指令下對第一接收通道單元(2)和第二接收通道單元(3)進行通道增益的內(nèi)校準，實現(xiàn)通道增益的恒定控制。
2.如權(quán)利要求1所述的用于機載SAR的雙極化定標接收機，其特征在于，第一接收通道單元(2)由濾波器模塊(13)和低噪聲放大器模塊(14)組成，其中，濾波器模塊(13)的信號輸入端與天線單元(I)的信號輸出端相連接，濾波器模塊(13)的信號輸出端與和低噪聲放大器模塊(14)的信號輸入端相連接，低噪聲放大器模塊(14)的信號輸出端與第二接收通道單元(3)的信號輸入端相連接。
3.如權(quán)利要求1所述的用于機載SAR的雙極化定標接收機，其特征在于，第二接收通道單元(3)由數(shù)控衰減器模塊(15)、分功器模塊(16)、IQ解調(diào)器模塊(17)和射頻對數(shù)檢波器模塊(18)組成；其中，數(shù)控衰減器模塊(15)的信號輸入端與第一接收通道單元(2)的信號輸出端相連接，數(shù)控衰減器模塊(15)的信號輸出端與分功器模塊(16)的信號輸入端相連接，分功器模塊(16)的信號輸出端分別與IQ解調(diào)器模塊(17)和射頻對數(shù)檢波器模塊(18)的信號輸入端相連接，IQ解調(diào)器模塊(17)的信號輸出端與第一 AD采樣單元(4)的信號輸入端相連接，射頻對數(shù)檢波器模塊(18)的信號輸出端與第二 AD采樣單元(5)的信號輸入端相連接。
4.如權(quán)利要求1所述的用于機載SAR的雙極化定標接收機，其特征在于，天線單元(I)為雙極化天線，通過后極的極化選擇開關(guān)實現(xiàn)對水平極化的SAR信號或垂直極化的SAR信號的接收。 ·
專利摘要為克服現(xiàn)有地面定標接收機受環(huán)境影響大的技術(shù)難題，本實用新型提供用于機載SAR的雙極化定標接收機，由天線單元、第一接收通道單元、第二接收通道單元、第一AD采樣單元、第二AD采樣單元、存儲單元、基準源單元、微機控制單元、溫度傳感校正單元、自校準單元、指向控制單元和時間同步單元組成。本產(chǎn)品的有益技術(shù)效果有采用了高精度增益閉環(huán)控制、標準通道增益比對、增益誤差數(shù)字高精度補償和溫度校正函數(shù)自動補償?shù)燃夹g(shù)實現(xiàn)接收通道增益自校準；可完成對機載SAR信號的高保真接收記錄，實現(xiàn)機載SAR高精度外定標；采用了雙極化圓喇叭天線，可對水平和垂直兩種極化SAR信號進行接收與輻射定標。
文檔編號G01S7/40GK203069779SQ20132007956
公開日2013年7月17日 申請日期2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月21日
發(fā)明者束永江, 趙建農(nóng), 何勤, 夏浩淼, 夏勇 申請人:中國電子科技集團公司第三十八研究所