双频段共口径天线技术研究(2)
图 4.1 串联馈电示意图 15
图 4.2 S 频段馈电结构图 17
图 4.3 微带等功分器示意图 18
图 4.4 功分器设计模型 19
图 4.5 功分器仿真结果 19
图 5.1 天线阵仿真模型 21
图 5.2 阵列天线的S 频段仿真结果 . 22
图 5.3 阵列天线的X频段仿真结果 . 23
1 引言
1.1 研究背景及意义
合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar）是一种有源的主动式微波成像传感器。星载 SAR
系统能在全球范围内实现高分辨率的成像。利用合成口径技术，对物体表面反射回来的信号
进行分析，SAR 能够获得目标的位置及形状等信息，具有远超传统光学成像的成像能力[1-3]
。
对于传统雷达系统来说，电磁波波长和天线孔径尺寸之比决定角分辨率，角分辨率乘以
传感器至目标的距离决定图像的空间分辨率。雷达平台高度增加的时候，它的分辨率会下降。
如此，星载观测设备就只有在可见光和红外波实现高分辨率成像，而在微波频段无法实现。
然而 1951年，美国第一次提出利用载体移动在相位上通过重新组合所有回波从而等效于形成
一副大尺寸的天线这一原理之后，不仅在理论方面，合成孔径雷达技术在应用方面也得到了
前所未有的发展。20 世纪 70 年代到 20 世纪 90 年代后期，SAR 卫星发展十分迅猛。越来越
多的国家着手对 SAR 进行研究。中国也于20世纪70 年代之后，逐渐进入 SAR 领域，在30
年对星载 SAR 不断深入研究后[4]
，已经逐渐从理论进入应用阶段。
由于 SAR 系统能全天时、全天候进行高分辨率成像工作，星载 SAR 已经日益成为监测
地物的重要技术。自从 1978 年美国发射第一颗 SAR 卫星之后，经过这些年的飞速发展，很
多国家已经将 SAR 广泛应用于军事、民生等领域。军用方面，SAR 可以用来侦查目标，也可
以评估打击效果；民用方面，SAR 是进行自然资源探测和自然灾害监测的重要工具[5]
。未来，
星载 SAR 系统测绘带会越来越宽，成本会越来越低，朝着多基多模成像方向发展，实现小型
化。
对于星载SAR 系统而言，天线、发射机、接收机、信号处理等多个部分都影响着整个系
统的性能。这当中，作为最重要的分系统之一，SAR 的灵敏度、距离和方位分辨率、成像模
糊度和测绘带宽等性能至关重要。这些性能主要由天线波束形状和波束扫描能力决定。因此，
研究天线系统的相关技术相当重要[6]
。
SAR 技术在不断进步，天线技术也在不断得到深入研究。 SAR 系统和天线之间相辅相成，
互相推进。SAR 系统雷达对频率的选择决定着对天线的选择。对星载 SAR 而言，由于电磁波
空间传播和技术限制等方面的因素，目前主要包括从低至 L频段到高至 X频段的所有频段。
SAR 的应用决定 SAR 的工作频段。频率和性能指标决定天线的形式。星载 SAR 天线的设计
由分辨率、观测带宽、模糊度、工作模式和运载能力等条件决定。对于 SAR 天线尤其是星载
SAR 天线而言，它是一个电性能、机械结构展开机构和热控等方面综合考虑的大型电子设备。天线的优化设计已经不仅仅是追求有约的电性能，天线的重点、热稳定性、效率和成本等因
素同样重要，有时针织更为关键。从目前国内外专家对 SAR 天线的研究来看，SAR 天线主要
包括反射面天线、平面波导缝隙天线和平面微带天线等等[7]