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基于脉内波束指向的单相位中心多波束星载SAR系统接收端DBF处理

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资料介绍

摘 要:该文将单相位中心多波束(SPCMB)星载SAR 系统与脉内波束指向相结合,有效地解决了传统SPCMBSAR

系统方位模糊较大的问题。该文推导了接收端方位向、距离向及2 维联合数字波束形成(DBF)的处理方法,

并归纳出先方位向DBF 后距离向DBF,先距离向DBF 后方位向DBF,以及2 维DBF 3 种处理流程。同时分析

了该系统的主要系统参数,对比了3 种处理流程的数据率和计算复杂度。仿真验证了3 种处理方法的有效性,并通

过模糊度分析证明采用该系统能降低方位模糊和距离模糊,有效实现高分辨率宽测绘带成像。


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33 5 期  
2011 5 月  
电 子 与 信 息 学 报  
Vol.33No.5  
May 2011  
Journal of Electronics & Information Technology  
基于脉内波束指向的单相位中心多波束星载 SAR 系统接收端 DBF 处理  
①②  
①②  
①②  
*  
齐维孔  
黄杰文  
禹卫东  
(中国科学院电子学研究所 北京 100190)  
(中国科学院研究生院 北京 100049)  
要:该文将单相位中心多波束(SPCMB)星载 SAR 系统与脉内波束指向相结合,有效地解决了传统 SPCMB-  
SAR 系统方位模糊较大的问题。该文推导了接收端方位向、距离向及 2 维联合数字波束形成(DBF)的处理方法,  
并归纳出先方位DBF 后距离DBF,先距离DBF 后方位DBF,以2 DBF 3 种处理流程。同时分析  
了该系统的主要系统参数3 种处理流程的数据率和计算复杂度仿真验证3 种处理方法的有效性通  
过模糊度分析证明采用该系统能降低方位模糊和距离模糊,有效实现高分辨率宽测绘带成像。  
关键词:合成孔径雷达;单相位中心多波束;脉内波束指向;数字波束形成;模糊分析  
中图分类号TN959.74  
文献标识码:A  
文章编号1009-5896(2011)05-1119-07  
DOI: 10.3724/SP.J.1146.2010.00784  
Digital Beamforming for Single Phase Center Multi-beam  
Spaceborne SAR Based on Intrapulse Beamsteering  
①②  
①②  
①②  
Li Yang  
Qi Wei-kong  
Huang Jie-wen  
Yu Wei-dong  
(Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)  
(Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)  
Abstract: This paper studies single phase center multi-beam spaceborne SAR based on intrapulse beamsteering by  
combining spaceborne Single Phase Center Multi-Beam (SPCMB-SAR) and intrapulse beamsteering in order to  
reduce large azimuth ambiguity. The principle of digital beamforming for receiving signal process is explored,  
including azimuth DBF, elevation DBF and two-dimensional DBF. Three kinds of DBF processing methods are  
proposed, including azimuth DBF first and elevation DBF later, elevation DBF first and azimuth DBF later, and  
two-dimensional DBF. The primary system parameters are analyzed. Data rate and calculation complexity of the  
three methods are compared. Simulation results show that all methods are effective. Ambiguity analysis confirms  
that the SPCMB-SAR system proposed in this paper can reduce range ambiguity and azimuth ambiguity and  
realize high resolution wide swath SAR imaging effectively.  
Key words: SAR; Single Phase Center Multi-Beam (SPCMB); Intrapulse beamsteering; Digital beamforming;  
Ambiguity analysis  
1 引言  
波束之间互相影响[3,10],方位模糊较大,研究较少,  
但其相对于偏置相位中心多波束而言,对系统脉冲  
重复频率(PRF)没有严格限制能抑制方位模糊,  
则是一种实现高分辨率宽测绘带成像的有效方法。  
随着数字技术的发展,采用数字波束形成技术  
(DBF)[1113] 能够灵活的产生发射及接收多波束,对  
于单相位中心多波束技术的改进和发展有极大的促  
进作用。  
方位向分辨率和测绘带宽之间的矛盾制约了星  
载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)  
发展[1,2]。单发多收和多发多收是缓解高分辨率和宽  
测绘带矛盾的有效方法,并成为近年来的研究热  
[35] 。按方位向相位中心的特点,又可以分为单  
相位中心多波束(SPCMB)和偏置相位中心多波束  
(MPCMB)两种工作模式[3,6,7]年来提出HRWS  
(High-Resolution Wide-Swath)[8]SMART (Smart  
Multi-Aperure Radar Technique)[2,9]等系统多以偏  
置相位中心多波束为基础。单相位中心多波束由于  
本文在数字波束形成技术的基础上,将脉内波  
束指向和传SPCMB-SAR 系统相结合小了传  
SPCMB-SAR 系统的方位模糊分析了信号发  
射和接收的方式,方位向按一定顺序,依次发射波  
束照射相邻方位区域;接收信号时,各孔径同时接  
2010-07-28 收到,2010-12-22 改回  
*通信作者:李杨

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