專利名稱：用于機載sar的雙極化定標接收機的制作方法
技術領域：
用于機載SAR的雙極化定標接收機技術領域[0001]本實用新型屬于高頻檢測校準技術領域，尤其涉及用于機載SAR的雙極化定標接 收機。
背景技術：
[0002]隨著遙感技術的發展，為實現機載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發射 的信號，完成機載SAR系統天線方向圖測量、SAR輻射功率測量及監視SAR系統狀態等功 能。但是，由于地面定標接收機周圍環境溫度的變化，導致地面定標接收機自身的參數會發 生變化，從而影響對機載SAR系統的定標精度。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增益校準，實現對機載SAR信號的高保真接收記錄，從而實現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。實用新型內容[0004]為克服現有地面定標接收機受環境影響大的技術難題，本實用新型提供用于機載 SAR的雙極化定標接收機。其具體結構為:[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據；基準源單元7負責產生相干檢波參考信號、AD采樣時鐘信號、系統時鐘信號及用于系統校準的校準信號；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根據外界環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進行通道增益的內校準，實現通道增益的恒定控制；指向控制單元11按微機控制單元8的指令調整天線單元I的天線精確指向；時間同步單元12接收GPS衛星信號，并向存儲單元6輸送時間同步脈沖信號，確保進行接收SAR信號和保存數據時的時間準確。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據；基準源單元7負責產生本產品的工作信號，具體為相干檢波參考信號、AD采樣時鐘信號、系統時鐘信號及用于系統校準的校準信號；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，并對本產品的工作狀態進行監控；溫度傳感校正單元9根據外界環境溫度變化情況向校準單元10提供相應的溫度校正系數信號；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進行通道增益的內校準，實現通道增益的恒定控制；指向控制單元11按微機控制單元8的指令調整天線單元I的天線精確指向；時間同步單元12接收GPS衛星信號，并向存儲單元6輸送時間同步脈沖信號，確保本產品接收SAR信號和保存數據時所標記的時間準確。本實用新型與現有技術比較，具有以下優點:1、本產品的自校準單元采用了高精度增益閉環控制、標準通道增益比對、增益誤差數字高精度補償等通道增益自校準技術，實現了定標接收機通道增益校正；2、本產品的溫度傳感校正單元采用溫度校正函數自動補償技術與自校準單元相結合的方法使得設備在溫度變化范圍較大的條件下實現定標接收機通道增益校正；3、本產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是本實用新型的結構框圖。[0026]圖2是圖1中第一接收通道單元2的結構框圖。[0027]圖3是圖1中第二接收通道單元3的結構框圖。[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、數控衰減器模塊15、分功器模塊16、IQ解調器模塊17、射頻對數檢波器模塊18。
具體實施方式
[0029]現結合附圖詳細說明本實用新型的結構。[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據；基準源單元7負責產生本產品 的工作信號，具體為相干檢波參考信號、AD采樣時鐘信號、系統時鐘信號及用于系統校準的 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 本產品的工作狀態進行監控；[0033]溫度傳感校正單元9根據外界環境溫度變化情況向自校準單元10提供相應的溫 度校正系數信號；進一步說，溫度傳感校正單元9是在外界環境溫度變化的不同溫度區間 為系統提供相應的溫度校正系數；溫度傳感校正單元9采用溫度校正函數自動補償技術與 自校準單元10相結合的方法使得設備在溫度變化范圍較大的條件下在不同的溫度區間內 實現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進行通道增益的內校準，實現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控制、標準通道增益比對、增益誤差數字高精度補償等幅度校準技術，確保整個接收通道增益的恒定，實現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產生系統校準信號，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，即通過高精度閉環增益控制實現整個通道的增益校正。基準源7同時還產生本產品所需要的相干檢波參考信號、系統時鐘信號和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臺以及伺服驅動控制板；指向控制單元11根據預先設置的方位角和俯仰角調整天線指向以實現飛機過頂時本產品對SAR發射信號的接收。時間同步單元12接收GPS衛星信號，并向存儲單元6輸送時間同步脈沖信號，確保本產品開機進行接收SAR信號和保存數據時的時間準確。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由數控衰減器模塊15、分功器模塊16、IQ解調器模塊17和射頻對數檢波器模塊18組成；其中，數控衰減器模塊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解調器模塊17和射頻對數檢波器模塊18的信號輸入端相連接，IQ解調器模塊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將經第一接收通道單元2濾波放大處理后的信號，經分功器模塊16功分為兩路，一路信號經IQ解調器模塊17進行相位解調后送入第一 AD采樣單元4，另一路信號經射頻對數檢波器模塊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節數控衰減器的衰減量，通常，我們把數控衰減器設置在衰減量中間的位置上，這樣在接收通道增益校準時，可以增大或減小數控衰減器的衰減量以降低或提高整個通道的增益，實現整個接收通道增益的控制，從而完成系統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構，通過天線單元I的極化選擇開關實現對水平極化的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，即飛機未到達本產品的上空前，本產品開機并完成內部校準及系統狀態檢測，根據控制指令完成天線單元I的指向調整，并處于預熱狀態。當飛機 過頂期間，即飛機到達本產品有效工作范圍時，系統接收時間同步單元送來的定時秒脈沖， 開啟通道，機載SAR天線發射的信號經天線單元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IQ解調器模塊17解調后由第一 AD采樣單元4 采樣，另一路信號經射頻對數檢波器模塊18檢波后由第二 AD采樣單元5采樣，兩路采樣數 據送存儲單元6存貯，供下載分析。飛機過頂后，本產品根據指令或按照預定時間，例如如 30秒后停止工作。
權利要求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)負責產生相干檢波參考信號、AD采樣時鐘信號、系統時鐘信號及用于系統校準的校準信號；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)的指令調整天線單元(I)的天線精確指向，時間同步單元(12)接收GPS衛星信號，并向存儲單元(6)輸送時間同步脈沖信號，確保進行接收SAR信號和保存數據時的時間準確；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據；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)根據外界環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)進行通道增益的內校準，實現通道增益的恒定控制。
2.如權利要求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)由數控衰減器模塊(15)、分功器模塊(16)、IQ解調器模塊(17)和射頻對數檢波器模塊(18)組成；其中，數控衰減器模塊(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解調器模塊(17)和射頻對數檢波器模塊(18)的信號輸入端相連接，IQ解調器模塊(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實現對水平極化的SAR信號或垂直極化的SAR信號的接收。 ·
專利摘要為克服現有地面定標接收機受環境影響大的技術難題，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。本產品的有益技術效果有采用了高精度增益閉環控制、標準通道增益比對、增益誤差數字高精度補償和溫度校正函數自動補償等技術實現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 優先權日2013年2月21日
發明者束永江, 趙建農, 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