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第6章合成孔径雷达SAR
简介
• 简介（续）
– 相参积累无需多个阵元同时发射和接收
– 合成孔径天线：运动小天线多脉冲相参积累， 能获得沿运动轨迹的等效长线阵的方位（切向） 分辨力。采用该技术的机载（空载）雷达称为 合成孔径雷达（SAR） – 微波成像雷达 SAR：雷达移动，被测目标固定 ISAR：雷达固定，被测目标运动
x(t)
(a)
(b)
y
3 dB
r ,3 dB
Rl 0.44 L
y瑞利 r ,瑞利
1l R 2L
– 合成孔径长度 L = vpT
– 孔径边缘双程相位差
L R ( R DR) 2 2
2
2
L 1 DR 2 2R
1 l 1 R Rl 2 Lmax 2
第6章合成孔径雷达SAR
SAR工作原理
• SAR工作原理
– SAR工作方式：正侧视、斜侧视、多普勒波束 锐化、聚束定点照射等
– 正侧视SAR 天线波束指向垂直于平台运动方向 – 角度分辨力：
• 定义1：天线方向图的半功率（3dB）宽度
• 定义2：天线方向图的 2/p 强度处（4dB）宽 度，也称瑞利分辨力
2
– 允许的双程相位差为p /2 => DR l/8
Lmax Rl r ,瑞利
第6章合成孔径雷达SAR
非聚焦处理
R＋
0
l/8
Le
R0
T
第6章合成孔径雷达SAR
聚焦处理
• 聚焦处理：球面波相参积累
– 阵列边缘产生的平方项可在信号处理中补偿， 合成孔径长度 波束宽度覆盖的长度
– 瑞利切向分辨力（切向覆盖宽度）
2p
l
x sin
4p
=> y = R
l
v p t sin
y ( x) v pt l R
– 连续波信号方向图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ4p
F ( )
T /2
T / 2
e
j ( x )
2pv pTy dx sinc Rl
第6章合成孔径雷达SAR
非聚焦处理
– 切向分辨力
D – 式中，D为实际孔径；l/D为瑞利波束宽度
– 合成孔径雷达的横向分辨率与距离R无关
Le R
l
1 l 1 Rl D r R 2 Le 2 Rl / D 2
第6章合成孔径雷达SAR
聚焦处理
– 远场某点多普勒频移
2v vt 2vt f d sin l l R0 lR0 – 若 很小，收发双程相位差
ra ,3dB R 3dB 0.88 R
l
L
ra , 4dB R 4dB R
l
L
– 非聚焦处理：平面波相参积累
– 聚焦处理：球面波相参积累， ra 与 R 无关
第6章合成孔径雷达SAR
非聚焦处理
• 非聚焦处理：平面波相参积累
– 收发双程相位差
( x) 2
– 若 很小，sin =
j 目标 fd

R0 R
O
x(t)
x(t)
直线区
(a)
(b)
第6章合成孔径雷达SAR
聚焦处理
– SAR接收的是LFM信号，其宽度等于单个天线波 束宽度所决定的能收到信号的时间 – 匹配滤波使LFM信号的脉冲包络受到压缩，等效 于天线波束宽度变窄，角度分辨力提高

目标
R0
R DR
－x
O
x(t)
O
现代雷达技术
第6章 合成孔径雷达（SAR）
第6章合成孔径雷达SAR
本章介绍
• 本章简介
第6章合成孔径雷达SAR
简介
• 简介
– 微波成像需要高的距离-切向二维分辨力
– 提高距离分辨力 大时宽带宽积信号 => 窄脉宽 – 提高切向分辨力 大孔径天线 => 窄波束 1000km处，2 => 3500m，0.086 => 150m 问题：测绘机载雷达天线孔径有限，很难 < 2
2 2 R2 (R0 DR)2 R0 2R0DR DR2 R0 DR2
2v
DR x / 2R0
2
– 相应的双程相移
2p x 2 2p v 2t 2 ( x) 2DR l R0l R0l
2p
第6章合成孔径雷达SAR
聚焦处理
– 对应的多普勒频移 d vd 4pv 2 4pv d 2pf d t x dt dx R0l R0l – 多普勒频移 fd 与 x 呈线性关系
第6章合成孔径雷达SAR
SAR工作原理
L 2
y x

R
0
视轴

对于来自y上, R＝x sin目标的后向散射
L 2
R
第6章合成孔径雷达SAR
SAR工作原理
– 远场平面波， 角回波信号单程相位差
( x)
2p
l
x sin
– 实孔径雷达，l << L，单程波束宽度 =>单程切 向分辨力