[发明专利]一种用于星载轻型SAR的大功率合成器和合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大功率合成器和合成方法，特别是一种用于星载轻型SAR的大功率合成器和合成方法，可以在星上实现帆板的双自由度运动，属于微波遥感技术领域。

背景技术

星载SAR是一种高分辨率微波成像雷达，与可见光、红外等其他遥感器相比，具有全天候、全天时、远距离成像的特点，甚至能穿透植被或一定深度的地层，侦察被植被覆盖的，甚至地表以下一定深度的隐藏目标信息。星载SAR更是由于高分辨率、全球性、全天候、全天时的优势，解决了夜晚和云盖对航天成像侦察的不利影响，已经成为航天军事侦察装备中不可或缺的重要组成部分。

星载轻型SAR具有轻量化、敏捷性的特点，一般采用无源反射面天线体制。到目前为止，国内外无源反射面天线体制的星载SAR主要有德国的SARLupe、以色列的TECSAR，以及我国的HJ-1C等。SARLupe采用单只X波段6000W脉冲行放直接提供系统所需的高峰值发射功率射频信号，其组成框图如图1所示。TECSAR采用由多只脉冲行放通过大功率合成提供系统所需的大功率信号，但其具体技术细节及实现方法未见公开报道，HJ-1C采用多只脉冲固放通过大功率合成提供系统所需的大功率信号，其组成框图如图2所示。

从图1可以看出，SARLupe大功率解决方案简单，但需要数千瓦的X波段空间脉冲行放，这对于西方军事强国，已经不是什么技术难题，但对于我国却是技术瓶颈，短期内很难攻克空间大功率脉冲行放研制技术，并且很难从国外引进。另外，SARLupe的大功率解决方案限制了雷达只能形成一个固定的波束，天线无法实现波束电扫描，很难实现如马赛克、扫描等对波束扫描速度有较高要求的成像模式，即使是滑动聚束、条带等成像模式的波束慢速切换也需要借助卫星平台的俯仰摆动来实现。对于国外来说，由于卫星机动、姿控技术水平高，很容易通过卫星平台在距离向的定点摆动，可以迅速到达指定天线视角，并迅速达到姿态稳定状态，保证雷达能够及时高效率进行成像，实现预定侦察任务。

从图2可以看出，HJ-1C大功率解决方案是由8个400W固放进行简单合成，虽然避免了大功率脉冲行放的技术瓶颈，但是在为了实现扫描等对波束扫描速度有较高要求的成像模式时，不得不使用了需要承受800W的微波电子开关，雷达在轨工作时，电子开关不停地快速切换，存在在轨失效风险。

通过查阅国内外星载SAR的大功率合成技术现状，已公开或可以参考的只有HJ-1C SAR卫星的大功率技术。现有技术只是将多只功放的功率合成为1路，再根据天线波束的需要进行功分和大功率开关选择，其缺点或不足是大功率开关研制难度大，而且存在在轨失效风险，导致整星功能失效或降低，另外现有技术有大功率功分器和大功率电子开关，插损较大，降低系统灵敏度性能，而且控制关系复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于星载轻型SAR的大功率合成器，信号输入到功分器，电子开关将信号输出到输入Butler矩阵的某一端口，输入Butler矩阵对信号按照一定相位关系进行功分，输出到用于补偿相位误差的移相器组，移相器组对信号进行相位误差补偿后输出到脉冲行放组进行功率放大，脉冲行放组再将信号输出到输出Butler矩阵，输出Butler矩阵按照前面电子开关的选择关系将信号合成到相应的输出端口，最后信号经过环行器进入到天线馈源形成相应发射波束。以达到避免使用大功率功分器和大功率电子开关，可靠性高，插损低，波位控制简单等的优点。

本发明的目的通过如下技术方案予以实现：一种用于星载轻型SAR的大功率合成器，包括波位控制模块、输入Butler矩阵、相位补偿模块、功率放大模块、定向耦合模块、相位监视模块、输出Butler矩阵、发射与接收网络模块和馈源阵；

所述波位控制模块利用电子开关选择输入Butler矩阵的输入端口，将输入信号从选择的输入端口发送给输入Butler矩阵中；

所述输入Butler矩阵对输入的信号进行功分和相位非色散控制后输出到相位补偿模块进行色散型移相处理；所述相位补偿模块包括m个移相器；

所述功率放大模块包括m个行波管，发射与接收网络模块包括m个环行器和接收机，定向耦合模块包括m个定向耦合器，馈源阵包括m个馈源，功率放大模块对色散型移相处理后的信号进行功率放大后输出给定向耦合模块；

定向耦合模块对接收到的功率放大后的信号进行定向耦合，分为主线大功率信号和辅线小功率信号，并将主线大功率信号输出给输出Butler矩阵，将辅线小功率信号输出给发射与接收网络模块；