合成孔径雷达原理 (2).pptVIP

合成孔径雷达原理第1页，共36页，星期日，2025年，2月5日§1合成孔径雷达原理机载合成孔径雷达的几何关系如图所示：WhθrLsWR0θrθαxpLmaxRR0Lminθαx第2页，共36页，星期日，2025年，2月5日飞机以速度va沿x方向匀速直线飞行，飞行高度为h，机载雷达的天线以规定的俯角向航线正侧方向地面发射无线电波。垂直波束角为θr，航向波束角为θα，测绘带宽为W，最大合成孔径长度为：Lmax，最小合成孔径长度为：Lmin。被测目标为一理想点目标p，p点与航线x的垂直斜距为R0。取航线x和R0所构成的平面为坐标平面。设飞机在t=0时处在坐标原点，某一时刻t，飞机的位置xa=vat。点目标p的位置在这个坐标系里是固定的，（xp，R0）。在t时刻，p与飞机上雷达天线的斜距R为：第3页，共36页，星期日，2025年，2月5日一般情况下，则R可近似为：天线发出的是周期性的相干等幅高频脉冲波，设其频率为f0，振幅为A，脉冲重复频率为fr，脉宽为τ。①假设发射的为一连续波余弦信号，把实际信号看成是对连续信号的抽样，其抽样率即为脉冲重复频率fr；②假定余弦信号的振幅归一化为1，起始相位为0，则有：第4页，共36页，星期日，2025年，2月5日，发射信号回波信号：K表示由距离R及其他因素引起的对信号幅度的衰减因子，τ0为信号往返延迟。，那么，第5页，共36页，星期日，2025年，2月5日归一化以后有：这里，取实部后有：这个信号的相位部分由三项组成：：原始发射信号的一次相位（线性相位）；：是随R0而变的相位项，但与时间无关。对同一垂直斜距的目标来讲，R0是常数，是常数相位；第6页，共36页，星期日，2025年，2月5日最重要的相位项随时间呈平方律变化的二次相位项那么回波的瞬时频率为：f0是发射信号的载频，第二项就是因天线与目标相对运动而引起的Doppler频移，即：随时间呈线性变化。第7页，共36页，星期日，2025年，2月5日回波信号是一种线性调频信号，其调制斜率为：回波信号频率ff00tt发射信号相位（线性相位）回波信号相位（二次相位）t0第8页，共36页，星期日，2025年，2月5日点目标p引起的Doppler有一个范围，以为中心向正负两方向变化。当时，天线位置正好处在p点与航线的垂直斜距点；在时刻以前，，其最大值发生在：Ls为p点所在位置的合成孔径长度，Ts为合成孔径时间。此时的Doppler频移为：在时刻以后，为正，fd为负值，其最大第9页，共36页，星期日，2025年，2月5日值发生在，此时的Doppler频移为：那么点目标p的回波Doppler频移的带宽为：由于所以有第10页，共36页，星期日，2025年，2月5日从线性调频信号的频谱来考察回波信号的特点，即这里回波信号的包络为幅度归一化的矩形脉冲：假定于是有，其频谱为：第11页，共36页，星期日，2025年，2月5日利用驻定相位原理来计算上述积分。被积函数的相位为驻定相位点的时刻tk为：表示驻定相位点tk附近的时刻。把相位项在驻定相位点tk展成幂级数，用表示回波信号的相位，有第12页，共36页，星期日，2025年，2月5日在很小的条件下，取前三项即可。那么，回波信号的相位谱为：第13页，共3