[发明专利]一种适用于全极化SAR系统的波束控制装置和方法

权利要求书

1.一种适用于全极化SAR系统的波束控制装置，其特征在于，包括：

SAR系统监控计算机，连接到波束控制器，所述的波束控制器连接到数据存储器，以及波控单元；所述的波束控制器采用FPGA实现，所述的数据存储器采用FLASH存储器；

所述波束控制器所采用的FPGA用于计算并发送全阵波控数据至波控单元，波控单元作为数据接口电路将收到的波控数据分发输出，控制T/R组件，同时将天线遥测数据送回波束控制器；所述波束控制器输出SAR系统收发定时控制信号TR-R和TR-T至各波控单元，包括全极化分TR-T-H、TR-T-V两个信号；

适用于全极化SAR系统, 采用HH、VV、HV、VH这四种极化方式；

设定全极化SAR每个天线平面阵各有M个子阵组成，每个子阵N个波控单元，每个波控单元控制L1个H极化T/R组件和L2个V极化T/R组件；

所述波束控制器按照控制要求，生成当前波束需要的波束控制数据，依照波束控制器与波控单元的约定，输出至波控单元，实现二维波束赋型和波束扫描控制；包括：

假设天线相位中心飞行方向平行于地平面，当固定距离向视角时，方位向扫描角变化时，波束中心地面轨迹平行于雷达星下点地面轨迹；成像坐标系中，As为方位向扫描角；Rs为距离向扫描角；θ₀为天线法向视角，θ为天线波束视角；

在此条件下，波束指向在天线坐标系中的扫描矢量为：(sinA_S，cosA_SsinR_S)；

对应的扫描相位分别为：

公式(1)

所以公式(1)简化成：

公式(2)

上式求得的扫描相位递增因子单位为度，其中D_x和D_y分别为方位向和距离向单元间距，λ为中心频率波长，根据公式（2）将各个扫描角的∆P_x和∆P_y提前计算出来，存储在FPGA中的ROM中，使用时直接调用；

结合公式(2)，可知，第(m，n)个波控单元中H极化TR组件的波束移相码为：

C(m,n,l1)=m*∆P_x+(n−1)*L1*∆P_y+l1*∆P_y公式(3)

V极化TR组件的波束移相码为：

C(m,n,l2)=m*∆P_x+(n−1)*L2*∆P_y+l2*∆P_y公式(4)

其中，l1为1，2，3，…，L1，l2为1，2，3，…，L2；

在波束控制器FPGA的实现过程中，天线组装好后，利用地面测试系统，测试不同的角度，利用测试结果，给出一组基态误差波束控制数据来补平整个天线阵面；对于全极化SAR系统而言，要分别利用地面测试系统对H极化和V极化进行方向图扫描，根据扫描结果分别对H极化TR组件和V极化TR组件进行基态误差补偿；

在公式（3）和公式（4）的基础上，加上相应的基态误差波束控制数据得到H极化TR组件补偿后的波束移相码为：

C(m,n,l1)=m*∆P_x+(n−1)*L1*∆P_y+l1*∆P_y +δ1 公式(5)

V极化TR组件补偿后的波束移相码为：

C(m,n,l2)=m*∆P_x+(n−1)*L2*∆P_y+l2*∆P_y +δ2 公式(6)

式中，δ1为H极化通道补偿数据，δ2为V极化通道补偿数据。