張華春 陶 新 倪 江 禹衛(wèi)東

(中國科學(xué)院電子學(xué)研究所 北京 100190)

1 引言

HJ-1-C衛(wèi)星是我國環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報(bào)小衛(wèi)星“2+1”星座中的一顆雷達(dá)衛(wèi)星，其有效載荷為S波段(3200 MHz)合成孔徑雷達(dá)(SAR)，具有全天時(shí)、全天候?qū)Φ赜^測能力。SAR系統(tǒng)采用輕形網(wǎng)狀拋物面天線以及大功率固態(tài)發(fā)射機(jī)，大功率集中發(fā)射是HJ-1-C SAR系統(tǒng)的一大特點(diǎn)。

在 SAR系統(tǒng)各部分設(shè)備驗(yàn)收完成后，需進(jìn)行SAR系統(tǒng)的集成測試[1－3,4]，包括接口檢查、發(fā)射通道特性測試、接收通道特性測試、內(nèi)定標(biāo)測試，多波束饋源、波束控制器功能測試、天線轉(zhuǎn)動(dòng)控制器轉(zhuǎn)動(dòng)功能測試、反射器面型精度測試、SAR天線方向圖測試、SAR系統(tǒng)全功率輻射試驗(yàn)等，其中SAR系統(tǒng)全功率輻射試驗(yàn)是地面對 SAR系統(tǒng)性能最全面的考核。本文針對HJ-1-C SAR系統(tǒng)采用大功率集中發(fā)射、網(wǎng)狀拋物面天線的技術(shù)體制，給出HJ-1-C SAR系統(tǒng)全功率輻射試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、試驗(yàn)過程和測試結(jié)果。

2 HJ-1-C SAR系統(tǒng)簡介

HJ-1-C SAR系統(tǒng)的組成如圖1所示。SAR系統(tǒng)從原理上可以認(rèn)為由發(fā)射通道、接收通道以及內(nèi)定標(biāo)通道構(gòu)成。調(diào)頻信號(hào)源產(chǎn)生小功率線性調(diào)頻信號(hào)經(jīng)固態(tài)發(fā)射機(jī)進(jìn)行功率放大后，形成高功率微波信號(hào)，經(jīng)4端口環(huán)形器、波導(dǎo)饋線后進(jìn)入12喇叭多波束饋源，波束控制器通過選擇12喇叭中的4個(gè)喇叭作為饋源，從而形成距離向指向不同的波束，投射到網(wǎng)狀拋物面天線網(wǎng)面上，微波能量被輻射到地面測繪區(qū)域，來照射不同的測繪帶。

地面的后向反射微弱回波信號(hào)被天線網(wǎng)面接收后，經(jīng)饋源、波導(dǎo)和環(huán)形器進(jìn)入接收機(jī)保護(hù)開關(guān)，之后到達(dá)雷達(dá)接收機(jī)進(jìn)行低噪聲放大、下變頻、正交解調(diào)，輸出的視頻信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)形成器量化、壓縮、打包后，送給數(shù)傳系統(tǒng)。這樣就完成了 SAR的收發(fā)信號(hào)流程。

內(nèi)定標(biāo)器通道采用延遲定標(biāo)方案，由兩個(gè)定標(biāo)回路組成，即發(fā)射定標(biāo)(從固態(tài)發(fā)射機(jī)耦合輸入信號(hào))和參考定標(biāo)(從調(diào)頻信號(hào)源耦合輸入信號(hào))；內(nèi)定標(biāo)器對耦合輸入的射頻信號(hào)進(jìn)行延時(shí)、衰減、電平調(diào)整后，輸出定標(biāo)信號(hào)，通過微波組合送雷達(dá)接收通道。

SAR系統(tǒng)的主要指標(biāo)如下：

射頻峰值發(fā)射功率：3500～4000 W；

脈沖重復(fù)頻率PRF：2600～3700 Hz；

信號(hào)帶寬：60 MHz；

脈沖寬度：27 μs；

分辨率/幅寬：5 m/40 km(條帶模式)；

波束數(shù)目：9個(gè)；

天線口面尺寸：6 m×2.8 m；

天線增益：≥ 34.7 dB 。

3 SAR系統(tǒng)全功率輻射試驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.1 全功率輻射試驗(yàn)的目的

HJ-1-C SAR系統(tǒng)全功率輻射試驗(yàn)用于檢驗(yàn)SAR系統(tǒng)滿功率發(fā)射能力，檢驗(yàn)天線子系統(tǒng)的多波束饋源發(fā)射功能和天線的工作狀態(tài)，驗(yàn)證在軌狀態(tài)、天線展開條件下，全功率輻射時(shí) SAR系統(tǒng)工作狀態(tài)和性能。地面測試時(shí)，進(jìn)行 SAR系統(tǒng)電磁兼容驗(yàn)證；全功率輻射時(shí)，進(jìn)行 SAR系統(tǒng)全回路指標(biāo)和性能測試。該試驗(yàn)需要在屏蔽的大功率微波暗室進(jìn)行。試驗(yàn)原理框圖如圖1所示。

3.2 全功率輻射安全性設(shè)計(jì)

圖1 SAR系統(tǒng)組成和全功率輻射試驗(yàn)原理框圖Fig.1 The composition of the SAR system and the full-power radiation test block diagram

4端口環(huán)形器在雷達(dá)系統(tǒng)中連接收發(fā)通道(見圖1)，當(dāng)雷達(dá)發(fā)射時(shí)，來自固態(tài)發(fā)射機(jī)的大功率信號(hào)由4端口環(huán)形器的1端口入，2端口輸出到天線；當(dāng)雷達(dá)接收時(shí)，來自天饋線的微弱信號(hào)由2端口入，3端口輸出饋入雷達(dá)接收通道。為避免發(fā)射時(shí)大功率信號(hào)通過4端口環(huán)形器漏入接收通道，燒毀雷達(dá)接收機(jī)，4端口環(huán)形器收發(fā)端口具有一定的隔離度。由于環(huán)形器收/發(fā)隔離度只有20 dB，故固態(tài)發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)時(shí)，環(huán)形器漏過的發(fā)射功率進(jìn)入接收機(jī)保護(hù)開關(guān)，同時(shí)由非理想匹配的天線和饋線反射信號(hào)也進(jìn)入接收機(jī)保護(hù)開關(guān)，因此接收機(jī)保護(hù)開關(guān)應(yīng)對環(huán)形器漏過的發(fā)射功率和天線的反射功率進(jìn)行限幅，來保證雷達(dá)接收機(jī)的安全。系統(tǒng)設(shè)計(jì)接收機(jī)保護(hù)開關(guān)應(yīng)產(chǎn)生55 dB的隔離度，這樣即便發(fā)生天線全反射，漏過雷達(dá)接收機(jī)的功率仍能小于 10 dBm。而發(fā)射信號(hào)結(jié)束后，接收通道應(yīng)能及時(shí)地恢復(fù)，高效率地使接收信號(hào)通過。因此，根據(jù)發(fā)射和接收的工作狀態(tài)變化，接收機(jī)保護(hù)開關(guān)需要頻繁的交替動(dòng)作。

全功率輻射試驗(yàn)，由于涉及大功率，特別要關(guān)注安全性。每一步都要進(jìn)行待測功率電平、測試儀器所能承受的功率電平的計(jì)算，雷達(dá)接收機(jī)入口漏過功率電平的測試，雷達(dá)開機(jī)順序，確保測試的安全。同時(shí)大功率下隨著工作時(shí)間的增加，要關(guān)注產(chǎn)品的熱特性，固態(tài)發(fā)射機(jī)的溫升情況以及天線子系統(tǒng)饋源開關(guān)的溫升情況等，滿足產(chǎn)品試驗(yàn)條件的要求。

4 SAR系統(tǒng)全功率輻射試驗(yàn)

微波暗室中全功率輻射試驗(yàn)測試現(xiàn)場如圖2所示。固態(tài)發(fā)射機(jī)輸出經(jīng)波導(dǎo)饋線后經(jīng)拋物面天線輻射，在天線網(wǎng)面前方放置接收喇叭，接收的輻射信號(hào)經(jīng)測試電纜、可變衰減器等附件接入回波模擬器中的光延遲線，光延遲線按照設(shè)置85 μs延時(shí)進(jìn)行連接，將接收到的輻射信號(hào)，在距離向進(jìn)行延遲，未加方位向調(diào)制，并經(jīng)功率放大后，模擬雷達(dá)回波信號(hào)，再經(jīng)測試電纜輸出到天線網(wǎng)面前方的發(fā)射喇叭，通過發(fā)射喇叭輻射回波信號(hào)到天線網(wǎng)面，再經(jīng)饋源開關(guān)、波導(dǎo)饋線進(jìn)入接收通路，構(gòu)成閉環(huán)測試系統(tǒng)。數(shù)據(jù)記錄器與星上數(shù)據(jù)形成連接，記錄數(shù)據(jù)形成輸出到數(shù)傳接口的數(shù)據(jù)。通過對記錄數(shù)據(jù)回放、處理、分析，獲取全系統(tǒng)滿功率無線距離向性能指標(biāo)(峰值旁瓣比，積分旁瓣比，展寬系數(shù)等)。

SAR系統(tǒng)加功率時(shí)，由小到大逐步增加，并注意連續(xù)工作時(shí)間依次加長，保證微波暗室吸波材料散熱條件。下面按照HJ-1-C SAR滿功率試驗(yàn)的測試流程來加以說明。

4.1 SAR系統(tǒng)集成測試的安裝狀態(tài)

SAR系統(tǒng)集成測試的安裝狀態(tài)見圖3。

圖2 HJ-1-C SAR系統(tǒng)全功率輻射試驗(yàn)現(xiàn)場圖Fig.2 HJ-1-C SAR system full-power radiation test diagram

圖3 SAR系統(tǒng)集成待測狀態(tài)示意圖Fig.3 SAR system integration test state diagram

系統(tǒng)按照裝星工藝正常安裝，并置于微波暗室中測試，固態(tài)發(fā)射機(jī)散熱措施安裝到位；發(fā)射和接收喇叭安裝到位，且通過17 m長測試電纜連接至可變衰減器；光延遲線和可變衰減器、放大器等放置在電測間中，數(shù)據(jù)記錄器放置于微波暗室內(nèi)。

4.2 全功率試驗(yàn)不同波位下漏過功率測試

為保證 SAR系統(tǒng)接收通道的安全，首先要在滿功率輻射下，對發(fā)射信號(hào)在接收通道的漏過功率進(jìn)行測試，即對波導(dǎo)濾波器后、接收機(jī)保護(hù)開關(guān)后的漏過功率進(jìn)行測試。確保接收通道安全的前提下，進(jìn)行系統(tǒng)全回路滿功率試驗(yàn)。

根據(jù)天線子系統(tǒng)正樣產(chǎn)品進(jìn)行的電壓駐波比測試結(jié)果，不同波位下，其最大帶內(nèi)電壓駐波比是不同的，因此需要進(jìn)行不同波位下全功率試驗(yàn)漏過功率測試。

4.2.1 波導(dǎo)濾波器后漏過功率測試 波導(dǎo)濾波器后漏過功率測試時(shí)，斷開波導(dǎo)濾波器與接收機(jī)保護(hù)開關(guān)的連接，在波導(dǎo)濾波器之后接波導(dǎo)定向耦合器，定向耦合器接波導(dǎo)大功率吸收負(fù)載。測試現(xiàn)場圖如圖4所示。將波導(dǎo)定向耦合器耦合口接17 m長測試電纜，經(jīng)可變衰減器后，接測試儀器(示波器和峰值功率計(jì))。

按照波束控制器主機(jī)/備機(jī)，設(shè)置不同的波控碼，雷達(dá)工作后，分別測試波導(dǎo)濾波器后漏過功率時(shí)域波形過沖檢查、漏過功率的最大幅度值。測試結(jié)果表明，對于波控主機(jī)/備機(jī)，設(shè)置不同的波控碼，漏過功率時(shí)域波形過沖檢查均無過沖現(xiàn)象，漏過功率的最大幅度值為 56.8 dBm，折合峰值功率為478.6 W。

4.2.2 接收機(jī)保護(hù)開關(guān)后漏過功率測試 固態(tài)發(fā)射機(jī)工作時(shí)，接收機(jī)保護(hù)開關(guān)應(yīng)對環(huán)形器漏過的發(fā)射功率以及天線的反射功率進(jìn)行關(guān)斷隔離，保護(hù)雷達(dá)接收機(jī)的安全；在接收回波信號(hào)期間，接收機(jī)保護(hù)開關(guān)應(yīng)能及時(shí)恢復(fù)導(dǎo)通，使接收信號(hào)低差損通過。

圖4 波導(dǎo)濾波器后漏過功率測試現(xiàn)場圖Fig.4 Leakage power test diagram after waveguide filter

為保證雷達(dá)接收機(jī)的安全，需要驗(yàn)證微波組合中接收機(jī)保護(hù)開關(guān)工作的正確性。為此，斷開微波組合與雷達(dá)接收機(jī)之間的高頻電纜連接，在接收機(jī)保護(hù)開關(guān)后接17 m長測試電纜，經(jīng)可變衰減器后，接測試儀器(示波器和峰值功率計(jì))。

按照波束控制器主機(jī)/備機(jī)，微波組合主機(jī)/備機(jī)，設(shè)置不同的波控碼，雷達(dá)工作后，分別測試接收機(jī)保護(hù)開關(guān)后漏過功率時(shí)域波形過沖檢查、漏過功率的最大幅度值。測試結(jié)果表明，對于波控主機(jī)/備機(jī)，設(shè)置不同的波控碼，漏功率時(shí)域波形過沖檢查均無過沖現(xiàn)象，漏過功率的最大幅度值為?2.8 dBm，滿足雷達(dá)接收機(jī)的輸入信號(hào)要求。

4.3 S波段前饋網(wǎng)狀天線空間饋電損耗的試驗(yàn)測定

全功率輻射時(shí)，基于兩方面考慮，需要經(jīng)過試驗(yàn)來測定天線網(wǎng)面到接收喇叭之間的空間饋電損耗。一是在全功率輻射功率一定的條件下，計(jì)算接收設(shè)備接收輻射信號(hào)功率的大小，保證接收設(shè)備的安全性；另一方面，根據(jù)回波輸出信號(hào)幅度，以及測試得到的空間饋電損耗，推算出微波組合輸出端口功率電平(保證雷達(dá)接收機(jī)安全)。同時(shí)對雷達(dá)系統(tǒng)的手動(dòng)增益控制MGC值進(jìn)行設(shè)定，保證SAR系統(tǒng)接收通路可靠地接收到系統(tǒng)閉環(huán)后的回波信號(hào)。測試中，接收喇叭經(jīng)17 m長測試電纜后，接20 dB固定衰減器后，再經(jīng)可變衰減器后接測試儀器功率計(jì)進(jìn)行監(jiān)視。固態(tài)發(fā)射機(jī)發(fā)射功率約為 65 dBm，調(diào)整可變衰減器，雷達(dá)工作后，使峰值功率計(jì)的信號(hào)測試電平約0 dBm。記錄可變衰減器衰減量，根據(jù)測試電纜損耗，反推出S波段前饋網(wǎng)狀天線到接收喇叭之間的空間饋電損耗。

4.4 SAR工作模式及參數(shù)設(shè)置測試

由于試驗(yàn)中回波模擬器的光延遲線輸出信號(hào)電平約0 dBm，考慮到測試電纜的插入損耗，發(fā)射喇叭到天線網(wǎng)面之間的空間饋電損耗，這樣到達(dá)天線網(wǎng)面的輻射能量較小。因此在回波模擬器光延遲線輸出信號(hào)鏈路上，加功率放大器，提高模擬回波信號(hào)經(jīng)發(fā)射喇叭的輻射功率。

通過上述準(zhǔn)備，按照雷達(dá)設(shè)定的工作模式，條帶、3SCAN、4SCAN、一次開機(jī)多次成像、成像期間更新成像參數(shù)等，進(jìn)行 SAR系統(tǒng)的全功率輻射試驗(yàn)，驗(yàn)證了 SAR系統(tǒng)全功率通過天線網(wǎng)面輻射的能力，以及各設(shè)備間電磁兼容性的驗(yàn)證，試驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期目的。

5 全功率狀態(tài)下SAR系統(tǒng)沖激響應(yīng)特性測試

系統(tǒng)沖激響應(yīng)特性代表了SAR系統(tǒng)的分辨率、峰值旁瓣比和積分旁瓣比等性能，它的常溫測試是SAR系統(tǒng)全功率輻射下全面衡量產(chǎn)品質(zhì)量的主要內(nèi)容。

SAR測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄器記錄雷達(dá)接收的回波信號(hào)及輔助數(shù)據(jù)，通過對記錄數(shù)據(jù)回放、處理，利用HJ-1-C SAR數(shù)據(jù)分析軟件[5－11]，對雷達(dá)工作整個(gè)過程，初始(首定標(biāo)、噪聲記錄等)、PRF轉(zhuǎn)換過程、工作結(jié)束(尾定標(biāo)等)數(shù)據(jù)分析，遙測數(shù)據(jù)分析，獲取SAR系統(tǒng)的性能指標(biāo)。

SAR系統(tǒng)發(fā)射和接收都是一串線性調(diào)頻信號(hào)。設(shè)雷達(dá)發(fā)射的脈沖線性調(diào)頻信號(hào)為：

其中

式中，ω0為載波頻率，k為線性調(diào)頻斜率。

系統(tǒng)測試中將雷達(dá)發(fā)射信號(hào)接收后，經(jīng)回波模擬器進(jìn)行信號(hào)延遲后，產(chǎn)生雷達(dá)回波信號(hào)

式中Ga(θ,φ)為SAR系統(tǒng)雷達(dá)天線2維增益函數(shù)，ν為系統(tǒng)測試中回波模擬器的回波信號(hào)延遲時(shí)間。由于測試時(shí)，接收雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的接收裝置處于雷達(dá)天線主瓣內(nèi)，故可以認(rèn)為 Ga(θ,φ)≈Ga。該回波信號(hào)經(jīng)雷達(dá)天線系統(tǒng)接收后，再經(jīng)過雷達(dá)接收機(jī)進(jìn)行低噪聲放大、變頻、正交解調(diào)、低通濾波，得到視頻I,Q信號(hào)，距離向接收信號(hào)歸一化后的表達(dá)式為：

為后續(xù)討論方便，令t?ν=t，則

脈沖壓縮過程實(shí)際上就是對接收信號(hào)進(jìn)行匹配濾波處理。由匹配濾波器理論知，匹配濾波器的脈沖響應(yīng)是輸入信號(hào)的復(fù)共軛。不失一般性，信號(hào)si(t)的匹配濾波器的時(shí)域脈沖響應(yīng)為：

取其模，且歸一化，顯然接收信號(hào)經(jīng)匹配濾波器后得到的輸出信號(hào)，其包絡(luò)具有sincx函數(shù)形狀。當(dāng)=τ1=±(1/(k T))時(shí)，第1次過零。主瓣通常指兩個(gè)第1零點(diǎn)以內(nèi)的區(qū)域，這兩個(gè)第1零點(diǎn)以外的區(qū)域稱為旁瓣。由式(7)可以看出，旁瓣與t成反比，第1旁瓣峰值比主瓣峰值降低約13.26 dB。

峰值旁瓣比(PSLR)定義為系統(tǒng)沖激響應(yīng)(IRF)的最大旁瓣幅度與主瓣幅度之比。表征 SAR系統(tǒng)消除鄰近點(diǎn)目標(biāo)引起失真的能力。實(shí)際計(jì)算中，以最大值為起點(diǎn)向某一方向搜索，直到幅值從減小到開始上升，這一點(diǎn)是主瓣和旁瓣的分界線，繼續(xù)搜索到局部峰值，就可以得到這一側(cè)的峰值旁瓣比。以同樣的方法搜索得到另一側(cè)的峰值旁瓣比，取兩個(gè)之中最大的，就得到IRF對應(yīng)的峰值旁瓣比。

積分旁瓣比(ISLR)定義為系統(tǒng)沖激響應(yīng)的所有旁瓣能量與主瓣能量之比。表征 SAR系統(tǒng)消除鄰近分布目標(biāo)引起失真的能力。積分旁瓣比 ISLR可表示為：

實(shí)際中為了計(jì)算方便，常常規(guī)定一個(gè)固定值作為主瓣和旁瓣的分界。通常在以主瓣峰值為中心的±1 個(gè)分辨單元內(nèi)計(jì)算主瓣能量；±10個(gè)分辨單元內(nèi)計(jì)算旁瓣的能量，旁瓣能量等于在這些分辨單元內(nèi)的所有能量減去主瓣能量。

上述主瓣的定義在較為理想情況下成立，工程中通常難以找到第1零點(diǎn)，此時(shí)可取主瓣?3 dB寬度的2.3倍來定義主瓣寬度。

合成孔徑雷達(dá)距離向分辨率反映雷達(dá)在距離向區(qū)分兩點(diǎn)的最小能力，通常指系統(tǒng)沖激響應(yīng)半功率(?3 dB)點(diǎn)之間寬度對應(yīng)的距離。由合成孔徑雷達(dá)距離向脈沖壓縮原理可知，距離向理論分辨率為：

式中c為光速，B為發(fā)射線性調(diào)頻信號(hào)帶寬。

主瓣展寬系數(shù)為實(shí)測的系統(tǒng)沖激響應(yīng)函數(shù)距離向的3 dB寬度與式(9)理論值的比值。

SAR系統(tǒng)數(shù)據(jù)形成對每個(gè)通道的輸出數(shù)據(jù)按幀劃分，每幀數(shù)據(jù)包含一個(gè)發(fā)射脈沖對應(yīng)的回波采樣數(shù)據(jù)和相應(yīng)的輔助數(shù)據(jù)。數(shù)傳系統(tǒng)兩個(gè)射頻通道分別傳輸雷達(dá)測繪帶內(nèi)各一半寬度的遙感數(shù)據(jù)。

5.1 原始數(shù)據(jù)分析

(1) 可執(zhí)行滾屏顯示功能。

(2) 雷達(dá)工作狀態(tài)分析及圖形顯示。

(3) 對直通數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域的I,Q兩路分別進(jìn)行圖形顯示。

(4) 對BAQ數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓前后時(shí)域的I,Q兩路分別進(jìn)行圖形顯示。

5.2 輔助數(shù)據(jù)分析

(1) 雷達(dá)各分機(jī)整個(gè)工作期間遙測參數(shù)歷程曲線圖形顯示和保存。

(2) 輔助數(shù)據(jù)各參數(shù)與雷達(dá)工作指令包設(shè)置內(nèi)容的一致性檢查。

(3) 幀計(jì)數(shù)分析，對幀計(jì)數(shù)值和幀計(jì)數(shù)差分值進(jìn)行圖形顯示。

(4) 輔助數(shù)據(jù)格式、幀長檢查。

對各種雷達(dá)工作模式下的輔助數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，保證數(shù)據(jù)格式正確，無丟幀、錯(cuò)位現(xiàn)象，符合與數(shù)傳系統(tǒng)的接口要求。

5.3 成像數(shù)據(jù)分析

5.3.1 定標(biāo)數(shù)據(jù)分析 (1)直通數(shù)據(jù)距離向指標(biāo)分析及圖形顯示。(2)分辨率、主瓣展寬系數(shù)、峰值旁瓣比、積分旁瓣比等指標(biāo)計(jì)算。(3)定標(biāo)階梯衰減功能分析及圖形顯示。(4)參考定標(biāo)、發(fā)射定標(biāo)幅度相位一致性分析。

在 SAR系統(tǒng)的每個(gè)工作周期的開始前與結(jié)束后，都要進(jìn)行一次內(nèi)定標(biāo)。內(nèi)定標(biāo)是相對定標(biāo)，即只對每次成像前后的增益變化進(jìn)行標(biāo)定，以了解發(fā)射功率、脈沖信號(hào)特性以及雷達(dá)整個(gè)接收主通道增益和靈敏度的變化情況，為圖像處理提供對輻射精度需要實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)奈锢砹俊?/p>

全功率輻射試驗(yàn)時(shí)，對記錄的定標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行脈沖壓縮，進(jìn)行定標(biāo)階梯衰減功能測試和圖像指標(biāo)分析處理。圖5給出了SAR系統(tǒng)全功率輻射定標(biāo)階梯衰減過程，圖6給出了SAR系統(tǒng)定標(biāo)第6檔信號(hào)時(shí)域波形顯示及圖像指標(biāo)計(jì)算結(jié)果。通過對記錄數(shù)據(jù)分析，參考定標(biāo)、發(fā)射定標(biāo)衰減檔數(shù)為21檔，每檔持續(xù)8個(gè)PRF，線性部分每檔衰減約3 dB，符合設(shè)計(jì)要求，距離向沖激響應(yīng)特性符合設(shè)計(jì)要求，其中距離向分辨率為斜距分辨率，峰值旁瓣比和積分旁瓣比為未進(jìn)行加權(quán)處理的結(jié)果。

5.3.2 成像數(shù)據(jù)分析 (1)BAQ 數(shù)據(jù)距離向指標(biāo)分析及圖形顯示。(2)分辨率、主瓣展寬系數(shù)、峰值旁瓣比、積分旁瓣比等指標(biāo)計(jì)算。(3)幅度相位一致性分析。

全功率輻射試驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行了雷達(dá)各種工作模式(常規(guī)模式、缺省模式、一次開機(jī)多次成像、立刻更新成像參數(shù)等)的測試，通過對記錄數(shù)據(jù)脈沖壓縮，進(jìn)行圖像分析處理，結(jié)果表明SAR系統(tǒng)功能正常。圖7給出波束6的無線測試BAQ信號(hào)時(shí)域波形顯示。

圖5 SAR系統(tǒng)全功率輻射定標(biāo)階梯衰減幅度分析結(jié)果Fig.5 SAR system full-power radiometric calibration ladder attenuation results

圖6 SAR系統(tǒng)全功率輻射第6檔定標(biāo)信號(hào)及距離向指標(biāo)分析結(jié)果Fig.6 Full-power radiated SAR system sixth-grade calibration signal and range direction performance analysis results

圖7 SAR系統(tǒng)全功率輻射波束6的回波信號(hào)Fig.7 Beam 6 echo signal in SAR system full-power radiation test

6 結(jié)束語

HJ-1-C SAR系統(tǒng)測試由于采用網(wǎng)狀拋物面天線、集中大功率輻射的體制，在 SAR系統(tǒng)集成測試及試驗(yàn)驗(yàn)證方面，探索實(shí)踐出一套全面的方案。HJ-1-C衛(wèi)星SAR拋物面天線的各個(gè)組件不在同一個(gè)平面內(nèi)，展開時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡也不相同，與以往相控陣天線展開不同，HJ-1-C衛(wèi)星SAR拋物面天線為3維展開，無法直接集成測試，必須合理劃分測試單元，分步實(shí)施，包括天線的無重力懸掛展開、轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的單獨(dú)測試、大功率通道的分段測試、天線與電子設(shè)備分布組合形成大功率輻射測試等。

本文針對大功率輻射測試中出現(xiàn)的雷達(dá)安全性進(jìn)行了分析，并給出相應(yīng)的測試思路以及實(shí)現(xiàn)方法，構(gòu)成雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射、接收閉環(huán)測試通道，來驗(yàn)證HJ-1-C SAR系統(tǒng)的電性能指標(biāo)。在微波暗室中全功率輻射試驗(yàn)，驗(yàn)證了 SAR系統(tǒng)全功率輻射試驗(yàn)方法的正確性。上述工作為我國空間天線和大功率技術(shù)的集成測試和試驗(yàn)驗(yàn)證積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

[1]Franceschetti G,Migliaccio M,and Riccio M.The SAR simulation: an overview[C].International Geoscience and Remote Sensing Symposium,Firenze,Italy,1995,3:2283-2285.

[2]鄭新,李文輝,潘厚忠.雷達(dá)發(fā)射機(jī)技術(shù)[M].北京: 電子工業(yè)出版社,2006.Zheng Xin,Li Wen-hui,and Pan Hou-zhong.Radar Transmitter Technology[M].Beijing: Publishing House of Electronics Industry,2006.

[3]弋穩(wěn).雷達(dá)接收機(jī)技術(shù)[M].北京: 電子工業(yè)出版社,2005.Yi Wen.Radar Receiver Technology[M].Beijing: Publishing House of Electronics Industry,2005.

[4]朱輝.實(shí)用射頻測試和測量[M].北京: 電子工業(yè)出版社,2010.Zhu Hui.Practical RF Test and Measurement[M].Beijing:Publishing House of Electronics Industry,2010.

[5]張澄波.綜合孔徑雷達(dá)原理、系統(tǒng)分析與應(yīng)用[M].北京: 科學(xué)出版社,1989.Zhang Cheng-bo.Synthetic Aperture Radar Principle,System Analysis and Application[M].Beijing: Science Press,1989.

[6]保錚,邢孟道,王彤.雷達(dá)成像技術(shù)[M].北京: 電子工業(yè)出版社,2005.Bao Zheng,Xin Meng-dao,and Wang Tong.Radar Imaging Technology[M].Beijing: Publishing House of Electronics Industry,2005.

[7]魏鐘銓.合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星[M].北京: 科學(xué)出版社,2001.Wei Zhong-quan.Synthetic Aperture Radar Satellite[M].Beijing: Science Press,2001.

[8]Cumming I G and Wong F H.洪文,等譯.合成孔徑雷達(dá)成像: 算法與實(shí)現(xiàn)[M].北京: 電子工業(yè)出版社,2012.Cumming I G and Wong F H.Hong Wen,et al.translation.Digital Processing of Synthetic Aperture Radar Data:Algorithms and Implementation[M].Beijing: Publishing House of Electronics Industry,2012.

[9]Mahafza B R and Elsherbeni A Z.MATLAB Simulations for Radar Systems Design[M].A CRC Press Company,2004.

[10]岳海霞.合成孔徑雷達(dá)回波信號(hào)模擬研究[D].[博士論文],中國科學(xué)院電子學(xué)研究所,2005.Yue Hai-xia.Study on synthetic aperture radar echo simulation[D].[Ph.D.dissertation],Institute of Electronics,Chinese Academy of Sciences,2005.

[11]劉文娟.雷達(dá)信號(hào)的模擬與仿真[D].[碩士論文],北京交通大學(xué),2010.Liu Wen-juan.Radar signal simulation and emulation[D].[Master dissertation],Beijing JiaoTong Uniersity,2010.