蔡永俊　張祥坤　姜景山

(1.中國(guó)科學(xué)院微波遙感技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心,北京 100190;

2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049)

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調(diào)頻連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)回波建模與信號(hào)分析

蔡永俊1,2張祥坤1姜景山1

(1.中國(guó)科學(xué)院微波遙感技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心,北京 100190;

2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049)

摘要從調(diào)頻連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)(Frequency Modulated Continuous Wave Synthetic Aperture Radar, FMCW SAR)回波信號(hào)表達(dá)式出發(fā),首先深入分析FMCW SAR回波信號(hào)特點(diǎn),得到了FMCW SAR準(zhǔn)確信號(hào)模型與瞬時(shí)頻譜,并應(yīng)用于Dechirp接收,得到Dechirp接收信號(hào)的等效模型;其次將FMCW SAR信號(hào)模型與傳統(tǒng)脈沖SAR接收信號(hào)模型對(duì)比,揭示出FMCW SAR脈內(nèi)雷達(dá)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)對(duì)回波信號(hào)的影響;最后定量地分析其對(duì)圖像重建的影響程度,繼而揭示出在FMCW SAR中“停走停”假設(shè)能否被忽略．仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文分析的有效性和準(zhǔn)確性．

關(guān)鍵詞線(xiàn)性調(diào)頻連續(xù)波;合成孔徑雷達(dá);Dechirp;回波建模;“停走停”

聯(lián)系人： 蔡永俊 E-mail: caiyongjun11@mails.ucas.ac.cn

引言

調(diào)頻連續(xù)波(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW)合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar, SAR)具有體積小、重量輕、成本低和分辨率高等特點(diǎn),近年來(lái)在軍民用領(lǐng)域中均受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注．FMCW技術(shù)自雷達(dá)問(wèn)世之初就得到了迅速發(fā)展,并成功應(yīng)用于機(jī)載雷達(dá)高度計(jì)[1]等領(lǐng)域,但后來(lái)由于雷達(dá)作用距離越來(lái)越遠(yuǎn),收發(fā)隔離問(wèn)題嚴(yán)重制約了其發(fā)展和應(yīng)用．直到20世紀(jì)八九十年代,由于以下原因又得到了雷達(dá)界的重視并得到迅速發(fā)展:1)連續(xù)波雷達(dá)時(shí)寬大,峰值功率低,使得雷達(dá)發(fā)射機(jī)很容易利用固態(tài)器件實(shí)現(xiàn);2)隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展,雷達(dá)的距離可以很方便地利用快速傅里葉變換得到;3)連續(xù)波雷達(dá)發(fā)射信號(hào)具有很大的時(shí)寬帶寬積,很難被傳統(tǒng)偵察機(jī)截獲,具有很好的低截獲概率前景．

將FMCW技術(shù)與SAR相結(jié)合,使得這種新體制的SAR不僅具有FMCW雷達(dá)體積小、重量輕、造價(jià)低和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn),同時(shí)又具有傳統(tǒng)SAR的高分辨率的特點(diǎn),非常適合精確制導(dǎo)武器和無(wú)人機(jī)等小型平臺(tái),成為SAR小型化發(fā)展的重要方向,也是SAR向更大范圍應(yīng)用的迫切需求[2-6]．對(duì)FMCW SAR回波模型的分析和研究對(duì)于理解其工作原理、觀測(cè)幾何和成像具有重要意義

由于FMCW SAR發(fā)射大時(shí)寬信號(hào),信號(hào)持續(xù)時(shí)長(zhǎng)一般為1～10 ms,而在脈沖SAR中該時(shí)長(zhǎng)一般在微秒量級(jí),所以對(duì)于FMCW SAR,在信號(hào)發(fā)射期間雷達(dá)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)能否被忽略及“停走?！奔僭O(shè)是否有效是該體制下首要考慮的問(wèn)題,決定著現(xiàn)有常用的SAR成像算法能否直接應(yīng)用于FMCW SAR,因?yàn)槟壳俺Ｓ玫腟AR成像算法都是基于“停走?！奔僭O(shè)推導(dǎo)出的[7]．因此,需要對(duì)一般情形下的雷達(dá)回波信號(hào)模型進(jìn)行分析,區(qū)分與脈沖體制下雷達(dá)回波信號(hào)模型之間的差異,這對(duì)更好地理解FMCW SAR工作原理和回波信號(hào)具有重要理論意義,并為成像提供了重要依據(jù)．

本文直接從回波信號(hào)表達(dá)式出發(fā),深入分析了FMCW SAR回波信號(hào)特點(diǎn),推導(dǎo)出一般情況下的準(zhǔn)確回波模型,得到準(zhǔn)確的回波信號(hào)瞬時(shí)頻譜,通過(guò)對(duì)回波模型進(jìn)行等效近似然后應(yīng)用于去調(diào)頻(Dechirp)接收體制,最終得到Dechirp后的信號(hào)模型;基于該模型又深入分析了由于脈內(nèi)雷達(dá)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)對(duì)方位信號(hào)所產(chǎn)生的影響,定義了判定“停走停”假設(shè)是否成立的判決因子,由此得出在FMCW SAR中該假設(shè)不成立,并且得出由于雷達(dá)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)在Dechirp距離頻域所產(chǎn)生的最大位置偏差等于方位多普勒帶寬．

1Dechirp原理

由于FMCW SAR一般采用Dechirp方式接收回波信號(hào),Dechirp原理是將接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)或發(fā)射信號(hào)的延遲信號(hào)進(jìn)行共軛相乘[8],由于FMCW SAR系統(tǒng)回波延遲一般很短且遠(yuǎn)小于發(fā)射信號(hào)時(shí)寬,所以常采用發(fā)射信號(hào)作為參考信號(hào)．經(jīng)過(guò)Dechirp后,接收信號(hào)的相位變?yōu)?/p>

(1)

式中: f0為發(fā)射信號(hào)中心頻率; k為其調(diào)頻率; τ為目標(biāo)回波延遲．將接收信號(hào)相位對(duì)距離時(shí)間t求導(dǎo),可得到距離頻率為

(2)

由式(2)可知,Dechirp將所有目標(biāo)的回波信號(hào)變?yōu)橐粋€(gè)單頻的信號(hào),頻率瞬時(shí)值與信號(hào)回波延時(shí)有關(guān)．其過(guò)程如圖1所示．由此可見(jiàn),Dechirp使得信號(hào)帶寬大大降低,從而可以降低對(duì)系統(tǒng)A/D采樣模塊的要求,最終能減輕系統(tǒng)重量和節(jié)約系統(tǒng)成本．

圖1　發(fā)射/接收信號(hào)時(shí)頻關(guān)系與去調(diào)頻原理

2FMCWSAR回波信號(hào)建模

2.1　一般情況下回波信號(hào)模型

下文分析雷達(dá)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)對(duì)回波信號(hào)的影響．

由于FMCWSAR發(fā)射信號(hào)時(shí)長(zhǎng)較大,所以對(duì)于一個(gè)脈沖周期內(nèi)的信號(hào)回波延遲是變化的[9-10],與某脈沖發(fā)射期間內(nèi)雷達(dá)至某點(diǎn)目標(biāo)的瞬時(shí)斜距有關(guān),該瞬時(shí)斜距可以表示為

(3)

對(duì)式(3)在距離時(shí)間t=0處進(jìn)行泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi),由于在極短的脈沖持續(xù)時(shí)間Tp內(nèi),可忽略其二次及更高次項(xiàng)的影響,展開(kāi)后瞬時(shí)斜距可表示為

(4)

=τa+β t．

(5)

式中: τa=2R(ta)/c為在方位時(shí)刻ta的目標(biāo)回波延時(shí); β=2v2ta/cR(ta)為時(shí)延關(guān)于距離時(shí)間的變化量．

得到FMCWSAR回波信號(hào)模型為

(6)

式(6)為一般情況下回波信號(hào)相位的準(zhǔn)確表達(dá)式,沒(méi)有基于“停走?！奔僭O(shè),若令β=0,式(6)可簡(jiǎn)化為

(7)

式(7)即為“停走?！奔僭O(shè)下的目標(biāo)回波表達(dá)式,沒(méi)有考慮在脈沖發(fā)射期間雷達(dá)與目標(biāo)瞬時(shí)斜距的變化所引起的回波時(shí)延的改變．

為了分析一般情況下回波信號(hào)的時(shí)頻特性,將式(6)對(duì)距離時(shí)間t求導(dǎo),得到

f=(f0-kβτa)(1-β)+(1-β)2k(t-τa)

=f0-βf0-kβτa+kβ2τa+(1-β)2k(t-τa)

(8)

偏移,同樣,接收信號(hào)的調(diào)頻率和發(fā)射信號(hào)調(diào)頻率也不同．所以,對(duì)于FMCWSAR,接收信號(hào)的時(shí)頻特性并非是發(fā)射信號(hào)時(shí)頻特性的簡(jiǎn)單延遲．FMCWSAR接收信號(hào)時(shí)頻特性如圖2所示．

說(shuō)明:　a:發(fā)射信號(hào)的延遲信號(hào)曲線(xiàn); 　b:一般情形下回波信號(hào)曲線(xiàn)圖2　FMCW SAR發(fā)射/接收信號(hào)時(shí)頻特性(便于觀察已做夸大處理)

2.2　回波仿真

通過(guò)Matlab仿真FMCWSAR回波,進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換分析其時(shí)頻特性,仿真參數(shù)如表1所示，結(jié)果如圖3所示．圖3中，曲線(xiàn)a為發(fā)射信號(hào)瞬時(shí)頻譜,曲線(xiàn)b為“停走?！奔僭O(shè)下的回波瞬時(shí)頻譜,曲線(xiàn)d為一般情況下回波瞬時(shí)頻譜．比較曲線(xiàn)b與d可知,一般情況下回波信號(hào)調(diào)頻率相比于發(fā)射信號(hào)調(diào)頻率是變化的;其次若無(wú)中心頻率的變化,一般情況下回波信號(hào)頻譜應(yīng)為曲線(xiàn)c,由于曲線(xiàn)c與d之間存在某固定頻率的差別,由此可知,一般情況下回波信號(hào)的中心頻率也發(fā)生了改變,與上文分析一致．

表1　回波仿真參數(shù)(便于觀察,已做夸大處理)

圖4為仿真的回波信號(hào)頻譜幅度圖．如圖所示,一般情況下的回波信號(hào)帶寬相比“停走?！奔僭O(shè)下信號(hào)帶寬有所減小,是由于回波信號(hào)調(diào)頻率發(fā)生了改變,所以仿真結(jié)果與分析一致．同時(shí)如圖所示,一般情況下中心頻率也發(fā)生了改變,驗(yàn)證了理論分析的正確性．

說(shuō)明: a:發(fā)射信號(hào)瞬時(shí)頻譜曲線(xiàn); b:“停走?！奔僭O(shè)下的回波瞬時(shí)頻譜曲線(xiàn); c:一般情況下回波信號(hào)頻譜曲線(xiàn); d:一般情況下回波瞬時(shí)頻譜曲線(xiàn)圖3　FMCW SAR模擬回波的瞬時(shí)頻譜

圖4　接收信號(hào)頻譜幅度圖

2.3　模型的等效近似

下文定量分析這種脈沖發(fā)射期間雷達(dá)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)對(duì)接收信號(hào)所產(chǎn)生影響的程度．

由2.1節(jié)可知,

(9)

式中:θ為方位時(shí)刻ta處的斜視角;λ為發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng);fd為方位時(shí)刻ta處的多普勒頻率．由式(9)可知,β為方位時(shí)刻ta處多普勒頻率與發(fā)射信號(hào)載頻的比值,將其代入式(8)可得

f=f0-βf0-kβτa+kβ2τa+(1-β)2k(t-τa)

(10)

由于fd一般在102量級(jí)上,而f0一般在109量級(jí)以上,所以fd/f0通常非常小,可以近似為0,因此式(10)可以簡(jiǎn)化為

=f0+fd-kτa+kt=f0+fd+k(t-τa).

(11)

將式(11)與式(7)相比較可知,由于脈沖發(fā)射期間雷達(dá)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)對(duì)回波信號(hào)造成的影響可以近似地認(rèn)為在信號(hào)中心頻率處產(chǎn)生了一個(gè)頻率偏移,偏移值為信號(hào)發(fā)射時(shí)刻方位多普勒頻率,稱(chēng)之為脈內(nèi)多普勒偏移．進(jìn)行等效近似后,接收信號(hào)的時(shí)頻關(guān)系如圖5所示．

說(shuō)明:　 a: 發(fā)射信號(hào)的時(shí)延信號(hào)的時(shí)頻關(guān)系;　 b: 等效近似的回波信號(hào)的時(shí)頻關(guān)系圖5　發(fā)射/接收信號(hào)時(shí)頻特性

接收信號(hào)的表達(dá)式(以復(fù)數(shù)表示)可以表示為

(12)

式中:τa=2R(ta)/c為ta時(shí)刻回波時(shí)延;A為回波信號(hào)的幅度;第一個(gè)相位項(xiàng)為Dechirp之后距離向的一次相位;第二個(gè)相位項(xiàng)是方位聚焦所需的相位,包含了在合成孔徑時(shí)間內(nèi)方位向信號(hào)的相干性;第三個(gè)相位項(xiàng)為剩余視頻相位,是經(jīng)Dechirp后產(chǎn)生的．

2.4　Dechirp接收信號(hào)模型

由式(12)第一個(gè)相位可知,該相位為距離向信號(hào)僅存的一次相位,由于在時(shí)域存在一次相位變換到頻域就為sinc型的函數(shù),峰值位置位于一次相位的頻率處,因此將式(12)對(duì)距離時(shí)間t作傅里葉變換即可完成距離壓縮,得到sinc型的窄脈沖為

s′(t)=ATpsinc{Tp[fr-(kτa-fd)]}

(13)

式(13)為一般情況下即考慮脈沖發(fā)射期間雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)時(shí)基于Dechirp的回波信號(hào)距離壓縮完后的近似準(zhǔn)確表達(dá)式,其中,Tp為脈沖持續(xù)長(zhǎng)度．而當(dāng)采用“停走?！奔僭O(shè)時(shí),回波信號(hào)距離壓縮完后,信號(hào)的表達(dá)式為

(14)

通過(guò)比較式(13)與式(14),一般情況下的Dec-hirp回波信號(hào)距離壓縮后相比于采用“停走?！奔僭O(shè)回波距離壓縮后在距離頻域產(chǎn)生了一個(gè)位置偏差,偏差大小為fd,恰好等于一般情況下回波信號(hào)的中心頻率偏移值．因此可以得知,由于在脈沖發(fā)射期間雷達(dá)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的雷達(dá)與目標(biāo)瞬時(shí)斜距的改變對(duì)Dechirp回波模型的影響可以近似地認(rèn)為使得回波信號(hào)距離壓縮后在距離頻域產(chǎn)生了一個(gè)位置偏差,偏差大小為在脈沖發(fā)射之時(shí)的瞬時(shí)多普勒頻率值．那么該位置偏差對(duì)成像的影響能否被忽略是該體制首要考慮的問(wèn)題,決定了“停走停”假設(shè)能不能應(yīng)用于FMCW SAR,從而可以簡(jiǎn)化成像過(guò)程．下文主要分析這個(gè)位置偏差對(duì)成像的影響程度．

3“停走?！奔僭O(shè)有效性判定

3.1　判決因子

關(guān)于斜距偏移是否能被忽略,需要將頻率偏移量fd轉(zhuǎn)換成距離大小并將其與距離分辨率作比較,所以定義參數(shù)

(15)

用以衡量由于雷達(dá)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)在距離向所產(chǎn)生的偏移的影響程度．式中:ρr為距離分辨率;fd為脈沖發(fā)射時(shí)刻的瞬時(shí)多普勒,表達(dá)式為

(16)

θ為瞬時(shí)斜視角．所以,對(duì)于一個(gè)方位孔徑范圍,回波信號(hào)由于雷達(dá)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的最大距離偏移量為

(17)

式中,θmax與θmin分別為雷達(dá)天線(xiàn)波束范圍內(nèi)的最大與最小斜視角．由于方位多普勒帶寬具有以下形式:

(18)

所以,

Δfmax=Ba．

(19)

即非“停走?！奔僭O(shè)下,不同方位位置的回波信號(hào)在距離頻域產(chǎn)生的最大位置偏差等于方位多普勒帶寬．所以,式(15)的最大值為

(20)

對(duì)于FMCW SAR,其距離分辨率為(以發(fā)射信號(hào)作為參考信號(hào))

(21)

式中,B=kTp為發(fā)射信號(hào)帶寬．可以看到,距離分辨率與距離向回波延遲及目標(biāo)與雷達(dá)的距離有關(guān),距離越遠(yuǎn),分辨率越低,但對(duì)于FMCW SAR應(yīng)用,回波延遲對(duì)分辨率的影響程度很弱,為了便于推導(dǎo),簡(jiǎn)化分辨率的表達(dá)式并代入式(20),可得

(22)

令μ=Tp/IPR=Tp·FPR為發(fā)射脈沖占空比,其中IPR,FPR分別為脈沖重復(fù)間隔與脈沖重復(fù)頻率．式 (22)可以改寫(xiě)為

(23)

式(23)將K的表達(dá)式與雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)聯(lián)系了起來(lái),即“停走?！奔僭O(shè)成立與否,取決于式(23)中的雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù),這給“停走停”假設(shè)的判決提供了形象直觀的工具．根據(jù)“停走?！奔僭O(shè)成立的條件,K必須滿(mǎn)足[8]

Kmax?1．

(24)

對(duì)于脈沖式SAR,發(fā)射脈沖時(shí)間寬度Tp一般為微秒量級(jí),假設(shè)為10 μs,FPR假設(shè)為500 Hz,則占空比μ=0.005?1,而對(duì)于SAR系統(tǒng),FPR取值一般稍大于多普勒帶寬Ba,所以滿(mǎn)足Kmax?1,“停走停”假設(shè)成立．然而對(duì)于FMCW SAR,雷達(dá)連續(xù)不斷地發(fā)射脈沖,信號(hào)占空比μ=1,判決因子K通常約等于1,不滿(mǎn)足“停走?！奔僭O(shè)成立條件式(24),所以對(duì)于FMCW SAR,脈內(nèi)雷達(dá)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的不同方位信號(hào)在距離向上產(chǎn)生的偏移不能被忽略．

3.2　點(diǎn)目標(biāo)回波仿真

下面通過(guò)Matlab仿真點(diǎn)目標(biāo)的回波,在距離向查看由于脈內(nèi)多普勒偏移導(dǎo)致的附加距離徙動(dòng)的影響程度．仿真參數(shù)如表2所示．

表2　點(diǎn)目標(biāo)回波仿真參數(shù)

圖6和圖7顯示了由于脈內(nèi)雷達(dá)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)在距離向?qū)е碌母郊悠频淖畲蟪潭?即在非“停走?！奔僭O(shè)下不同方位回波在距離向上引起的附加偏移的最大程度．圖6為FPR為1 000Hz時(shí)的最大附加偏移,由式(15)知,最大偏移量為K·ρr,又由式(23)知,當(dāng)FPR=1 000Hz時(shí),Kmax約為1,所以最大偏移量約等于距離分辨率;當(dāng)FPR=2 000Hz時(shí),Kmax約為0.5,即最大偏移量應(yīng)約為距離分辨率的一半．從圖6和圖7的仿真結(jié)果可看到,后者的偏移程度約為前者的一半．圖8為FPR=1 000Hz(K=1)時(shí)“停走?！奔僭O(shè)下的距離壓縮二維結(jié)果,可發(fā)現(xiàn),當(dāng)使用“停走停”假設(shè)分析時(shí),脈沖起始處的回波與脈沖結(jié)束處的回波存在一個(gè)距離單元的徙動(dòng),也即徙動(dòng)達(dá)到一個(gè)分辨單元,由上文分析這是不能被忽略的,必須加以校正．所以,以上仿真結(jié)果很好地驗(yàn)證了本文理論分析的準(zhǔn)確性．

圖6　FPR=1 000 Hz時(shí)脈內(nèi)雷達(dá)連續(xù)運(yùn)動(dòng)引起的最大附加距離徙動(dòng)

圖7　FPR=2 000 Hz時(shí)脈內(nèi)雷達(dá)連續(xù)運(yùn)動(dòng)引起的最大附加距離徙動(dòng)

圖8　FPR=1 000 Hz時(shí)距離壓縮二維結(jié)果

4結(jié)論

本文系統(tǒng)而全面地分析了FMCWSAR回波信號(hào)模型,得到一般情形下回波信號(hào)模型及其瞬時(shí)頻譜,揭示了其與“停走?！奔僭O(shè)下的回波模型的區(qū)別,對(duì)理解FMCWSAR信號(hào)形式和工作原理具有重要意義,并通過(guò)仿真結(jié)果驗(yàn)證了分析的準(zhǔn)確性;然后對(duì)其等效近似應(yīng)用于Dechirp接收體制,得到Dechirp信號(hào)的近似模型,深入分析由于脈內(nèi)雷達(dá)運(yùn)動(dòng)對(duì)回波信號(hào)的調(diào)制過(guò)程及對(duì)不同方位回波信號(hào)的影響,為FMCWSAR成像提供了重要依據(jù);基于此等效模型,分析了多普勒偏移是否能被忽略,得到最大距離偏差等于方位多普勒帶寬的結(jié)論,并通過(guò)設(shè)置不同參數(shù)仿真了點(diǎn)目標(biāo)回波,仿真結(jié)果均驗(yàn)證了本文分析的有效性和準(zhǔn)確性．

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蔡永俊(1989-),男,江蘇人,在讀博士研究生,研究方向?yàn)楹铣煽讖嚼走_(dá)信號(hào)處理與系統(tǒng)研究、全極化合成孔徑雷達(dá)信息處理等．

張祥坤(1972-),男,山東人,研究員,研究方向?yàn)楹铣煽讖嚼走_(dá)信號(hào)處理與系統(tǒng)研究、微波遙感理論與技術(shù)等．

姜景山(1936-),男,吉林人,研究員,博士生導(dǎo)師,中國(guó)工程院院士,國(guó)際歐亞科學(xué)院院士,現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心學(xué)術(shù)委員會(huì)主任,從事微波遙感理論與技術(shù)研究40年,在機(jī)載遙感信息實(shí)時(shí)傳輸領(lǐng)域具有開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn),先后有多項(xiàng)科研成果獲國(guó)家級(jí)、部級(jí)、中科院院級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)．

李磊, 吳振森, 林樂(lè)科, 等. 14.1 GHz海上微波超視距傳播衰落斜率特性研究[J]. 電波科學(xué)學(xué)報(bào),2015,30(6):1164-1169. doi: 10.13443/j.cjors. 2015010902

LI Lei, WU Zhensen, LIN Leke, et al.The fade slope of microwave trans-horizon propagation on oversea at 14.1 GHz[J]. Chinese Journal of Radio Science,2015,30(6):1164-1169. (in Chinese). doi: 10.13443/j.cjors. 2015010902

Echo modeling and signal analysis of frequency modulated

continuous wave synthetic aperture radar

CAI Yongjun1,2ZHANG Xiangkun1JIANG Jingshan1

(1.Keylaboratoryofmicrowaveremotesensing,ChineseAcademyofSciences,

CenterforSpaceScienceandAppliedResearch,Beijing100190,China;

2.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)

AbstractThis paper starts from the expression of frequency modulated continuous wave synthetic aperture radar (FMCW SAR) echo signal. Firstly, the characteristic of FMCW SAR echo isanalyzed, and then the accurate signal model and instantaneous spectrum are obtained. Based on these, the equivalent Dechirp signal model is obtained. Secondly, the signal model of FMCW SAR and pulse SAR are compared, and then the influence on the echo owing to the successive motion within a pulse sweep is revealed, based on which, the impact on the image reconstruction is quantitatively analyzed. At last, whether the “stop-go-stop” approximation is valid in FMCW SAR is revealed. The simulation results verify the effectiveness and exactness of the above analysi.

Key wordsfrequency modulated continuous wave; synthetic aperture radar; Dechirp; echo modeling; “stop-go-stop”

作者簡(jiǎn)介

收稿日期：2014-12-09

中圖分類(lèi)號(hào)TN958

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

文章編號(hào)1005-0388(2015)06-1157-07