一种星载干涉成像高度计天线.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113126087A(43)申请公布日2021.07.16(21)申请号202110260165.2(22)申请日2021.03.10(71)申请人中国科学院国家空间科学中心地址100190北京市海淀区中关村南二条1号(72)发明人赵晓雯张云华董晓(74)专利代理机构北京方安思达知识产权代理有限公司11472代理人陈琳琳杨青(51)Int.Cl.G01S13/88(2006.01)G01S13/90(2006.01)G01S7/02(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图3页(54)发明名称一种星载干涉成像高度计天线(57)摘要本发明公开了一种星载干涉成像高度计天线，该天线为基于物理尺寸给定的赋形波束平面阵天线，包括若干个子阵，每个子阵包括若干个阵元，每个子阵中的阵元激励等幅同相，天线的距离向采用赋形波束设计，由入射角范围内的赋形曲线、副瓣电平、天线阵元以及幅相约束指标确定赋形波束及激励；天线的方位向设计采用子阵划分技术，通过子阵级幅度加权实现期望的泰勒加权方向图特性的笔形波束，根据可分离平面阵形成原理，由距离向和方位向的设计结果确定天线的激励参数。本发明的天线对天线距离向进行赋形波束综合，有利于提高干涉测高精度，对方位向进行子阵划分，不仅有利于提高天线带宽，而且简化整个天线系统结构，降低硬件实现成本和工程难度。CN113126087ACN113126087A权利要求书1/3页1.一种星载干涉成像高度计天线，其特征在于，所述天线为基于物理尺寸给定的赋形波束平面阵天线，包括若干个子阵，每个子阵包括若干个阵元，每个子阵中的阵元激励等幅同相，所述天线的距离向采用赋形波束设计，由入射角范围内的赋形曲线、副瓣电平、天线阵元以及幅相约束指标确定赋形波束及激励；所述天线的方位向设计采用子阵划分技术，通过子阵级幅度加权实现期望的泰勒加权方向图特性的笔形波束，根据可分离平面阵形成原理，由距离向和方位向的设计结果确定天线的激励参数。2.根据权利要求1所述的星载干涉成像高度计天线，其特征在于，所述赋形波束设计包括以下步骤实现：根据动态海面的观测数据，提取随入射角变化的后向散射系数的相对值；由后向散射系数的相对值得到在入射角范围内的最大值和最小值，采用线性拟合得到入射角范围内的赋形方向图包略；结合入射角范围内的赋形方向图包略、副瓣电平、天线阵元以及幅相约束指标，确定天线距离向的激励参数与赋形波束。3.根据权利要求2所述的星载干涉成像高度计天线，其特征在于，所述根据动态海面的观测数据，提取随入射角变化的后向散射系数的相对值；具体为：对星载干涉成像高度计采集的动态海平面观测数据，进行合成孔径成像处理，得到图像功率值Pc；由天线距离向方向图G(θ)和观测斜距R，得到在入射角θ范围内，海面后向散射系数的相对值σ0为：4.根据权利要求3所述的星载干涉成像高度计天线，其特征在于，所述由后向散射系数的相对值得到在入射角范围内的最大值和最小值，采用线性拟合得到入射角范围内的赋形方向图包略；具体为：由后向散射系数的相对值σ0得到入射角范围内的最大值G1和最小值G2，采用线性拟合得到入射角范围内的赋形方向图包略SB(θ)为：其中，[θ0，θ1]为入射角的范围。5.根据权利要求4所述的星载干涉成像高度计天线，其特征在于，所述结合入射角范围内的赋形方向图包略、副瓣电平、天线阵元以及幅相约束指标，确定天线距离向的激励参数与赋形波束；具体为：根据入射角范围内的赋形方向图包略SB(θ)，期望的副瓣电平SLLd，阵元数M以及阵元均匀间隔d的指标要求，采用凸优化算法快速优化复激励，在无幅相约束下，得到期望赋形方向图Fd(θ)，由此提取出主波束的两个零点θNULL1和θNULL2以及期望的赋形主波束方向图Fd(θn)，θn为赋形主波束方向图第n个入射角，θNULL1≤θn≤θNULL2；将阵元激励和幅度作为优化变量，根据幅相约束指标，以对期望的主波束赋形方向图Fd(θn)和期望的副瓣电平SLLd的拟合为适应度函数，采用入侵杂草优化算法进行优化，计算出阵元激励，并由此得到天线距离向的激励参数与赋形波束。2CN113126087A权利要求书2/3页6.根据权利要求5所述的星载干涉成像高度计天线，其特征在于，所述适应度函数fit(θ)为：其中，N为赋形主波束方向图的入射角个数，F(θn)为赋形方向图，SLL为副瓣电平：SLL＝max(|F(θ)|)，θ∈[‑90，θNULL1)∪(θNULL2，90]。7.根据权利要求6所述的星载干涉成像高度计天线，其特征在于，所述方位向采用子阵划分技术，通过子阵级幅度加权实现期望的泰勒加权方向图特性的笔形波束；具体为：将天线方位向分布的P个均匀分布阵元划分成Q个子阵，并仅在