ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2024, № 11 · ИНФОРМАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ РАДИОЛОКАЦИИ И ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА

Помехи неоднозначности сигналов космических РСА при использовании круглой зеркальной антенны

К.К. Храмов1, В.В. Костров1, В.П. Макаров2

1 Муромский институт (филиал) ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых», Муром
2 АО «Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина», Химки, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2024.11.28 УДК 621.396.96 EDN UHAPTC

Аннотация

В радиолокаторах с синтезированной апертурой антенны (РСА) достаточно широко используются гибридные зеркальные антенны. При этом форма диаграммы направленности антенны должна обеспечивать как однозначность измерения доплеровской частоты принимаемых сигналов по азимуту, так и требуемую полосу захвата в угломестной плоскости. Целью работы является оценивание уровня помех неоднозначности по азимуту и по дальности в РСА Х-диапазона космического базирования, использующего круглую зеркальную антенну и работающего в режиме нормального бокового обзора. Рассмотрены причины возникновения помех неоднозначности по азимуту и дальности. Проведено моделирование проекции диаграммы направленности круглой антенны на поверхность Земли. Выполнены расчеты достижимого уровня помех неоднозначности по азимуту и по дальности для РСА Х-диапазона, работающего в маршрутном режиме. Проведено сравнение полученных значений с аналогичными данными для прямоугольной плоской апертуры.

  • радиолокатор с синтезированной апертурой антенны
  • РСА космического базирования
  • помехи неоднозначности
  • неоднозначность по дальности
  • неоднозначность по азимуту
  • зеркальная антенна
Abstract (in English)

Ambiguities in space-based SAR using a circular reflector antenna

Reflector antennas are quite widely used in radar devices, including space-borne synthetic aperture radars (SARs). One of the problems of such SARs is to ensure the unambiguous measurement of the Doppler frequency of received signals. The shape of the Doppler spectrum of the echo signal is determined by the shape of the antenna pattern in the azimuthal plane. Thus, in general, the narrower the pattern (the larger the antenna size), the lower the level of the interference signal received at the side peaks of the ambiguity function. However, a significant increase in the antenna size is limited by the difficulties of its placement on the SAR launcher, which is especially important for small spacecraft. On the other hand, the required beam width in the elevation plane must satisfy two conditions: ensuring swath and ambiguity detuning. The time ambiguity interval is equal to half the distance of radio wave propagation during the pulse repetition interval. A technical contradiction arises between reducing the level of azimuthal and elevation ambiguity of SAR. The purpose of the article is estimation of azimuth and range ambiguities in a space-based SAR using a circular reflector antenna. In this regard, the material in the article is relevant. We consider a normal looking view which is performed using X-band space-borne SAR. The reasons for the emergence of ambiguities are considered. The necessary mathematical calculations are presented and calculations are made of the projection of circular antenna pattern and the achievable levels of azimuth and range ambiguity for space-based SARs. The obtained values were compared with similar data for a rectangular antenna. An analysis of the influence of the viewing angle and pulse repetition frequency on the ambiguity level was carried out. The results obtained make it possible to estimate the range and azimuth ambiguity level in space-borne SAR and present requirements for the need and level of additional suppression.

Для цитирования

Храмов К.К., Костров В.В., Макаров В.П. Помехи неоднозначности сигналов космических РСА при использовании круглой зеркальной антенны // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – № 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.11.28

Литература

  1. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны / В.И. Антипов, В.Т. Горяинов, А.Н. Кулин, Е.Ф. Толстов [и др.]; под ред. В. Т. Горяинова. - Москва: Радио и связь, 1988. - 304 с.
  2. Карпов O.A., Цветков O.E., Вашкевич С.А. Оптимальные алгоритмы фильтрации сигналов в РСА: Цифровая обработка сигналов в РСА; под ред. Е.Ф. Толстова. - Смоленск: Изд-во ВА ВПВО ВС РФ, 2005. - 232 c.
  3. Радиолокационные системы воздушной разведки, дешифрирование радиолокационных изображений / Л.А. Школьный, Е.Ф. Толстов [и др.] - Москва: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2008. - 531с.
  4. Верба В.С., Неронский Л.Б., Осипов И.Г., Турук В.Э. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования; под ред. В. С. Вербы. - Москва: Радиотехника, 2010. - 680 с.
  5. Голов Н.А., Усачев В.А., Корянов В.В., Топорков А.Г. Перспективные технологии создания космического комплекса радиолокационного зондирования Земли на базе малых космических аппаратов и ракет-носителей легкого класса // Инженерный журнал: наука и инновации. - 2019. - № 5(89). - 9 с. - https://doi.org/10.18698/2308-6033-2019-5-1881.
  6. Костров В.В., Ракитин А.В. Радиолокационный космический сегмент дистанционного зондирования Земли в 2023 году: состояние и перспективы развития // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. - 2023. - № 4. - С. 11-31. - https://doi.org/10.24412/2221-2574-2023-4-11-31.
  7. Храмов К.К., Костров В.В. Обеспечение чувствительности и радиометрического разрешения РСА Х-диапазона на базе малых космических аппаратов // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. - 2022. - № 3. - С. 43-50. - https://doi.org/10.24412/2221-2574-2022-3-43-50.
  8. Khramov K., Kostrov V. Achievable parameters of the X-band synthetic aperture radar based on small satellite // E3S Web of Conferences. - EDP Sciences. - 2023. - Т. 431. - С. 02026. - https://doi.org/10.1051/e3sconf/202343102026.
  9. Кондратенков Г.С., Фролов А.Ю. Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли; под ред. Г. С. Кондратенкова. - Москва: Радиотехника, 2005. - 368 с.
  10. Храмов К.К., Смирнов М.С., Лагунов И.Р. Расчет геометрических и временных параметров циклограммы радиолокатора космического базирования с синтезированием апертуры на основе активной фазированной антенной решетки // Научные исследования: итоги и перспективы. - 2024. - Т. 5. - №1. - С.8-18. - https://doi.org/10.21822/2713-220X-2024-5-1-8-18.
  11. Носов В.И. Обеспечение электромагнитной совместимости при частотно-территориальном планировании систем спутниковой связи с зональным обслуживанием: [монография]. - Новосибирск: СибГУТИ, 2016. - 252 с.
  12. Карпов О.А., Рабочий А.Н., Толстов Е.Ф., Фёдоров В.С., Костров В.В. Проблемы неоднозначности в космических РСА и коды Голда // Всероссийские открытые Армандовские чтения [Электронный ресурс]: Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн / Материалы Всероссийской открытой научной конференции. - Муром: МИ ВлГУ. - 2023. - С. 375-384. -https://doi.org/10.24412/2304-0297-2023-1-375-384.
  13. Петров А.С., Прилуцкий А.А., Волченков А.C. Угломестная и азимутальная неоднозначности сигнала, принимаемого аппаратурой космического радиолокатора с синтезированной апертурой // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. - 2019. - № 1. - С. 39-47.