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海洋对全球气候的变化起着主要的影响,雷达高度计是开展大地测量学,海洋动力学研究的重要工具。针对雷达高度计进行的定标工作也成为雷达高度计研究的十分重要的组成部分。
NASA,ESA均采用回波模拟设备成功实现了高度计的定标。回波模拟器分为信号重复型和脉冲重建型两种,论文讨论了目前广泛使用的脉冲重建型回波模拟器的原理和系统性能,在我国海洋二号(HY-2)卫星的主载荷雷达高度计的发射前定标,决定采用回波模拟器来进行定标。
论文对雷达高度计处理的海面回波模型进行分析,数字化合成的海面回波波谱,用于回波模拟器的海面回波波谱。对回波模拟器中的幅相不平衡性,延迟特性,晶振不稳定等因素导致的误差进行分析,依照回波模拟器的设计指标,给出了定量计算,结果显示回波模拟器的系统误差满足定标要求。本文给出了回波模拟器的设计方案,在回波模拟器的数控单元设计中采用DSP,FPGA技术,使数控单元简洁可靠,保持了数控系统的稳定性,做到了数据的实时控制和处理。
本论文的主要研究贡献如下:
1)后向散射模型的建立和全数字方法合成回波信号,可以模拟任何需要的波谱形式,既能模拟点目标又能模拟面目标,在实际定标工作中得到了应用。
2)回波模拟器内环路径测试结果与理论系统误差计算结果相匹配,证明了回波模拟器的精度是可靠的。
3)建议射频单元采用模块化方法组合兼容Ku和C两个不同波段微波遥感器的定标测试;对频综单元采用多频点覆盖和频率可控锁相环方法将频综单元完全设计为独立的单元,频率接口划分清晰,定义明确,有效抑制了复杂射频电路中的串扰,提高了通道的隔离度,实现了更高的动态范围,从而彻底解决了不同射频模块与频综单元、中频单元匹配问题。
针对正在研制的HY1-2雷达高度计实现了高度定标,实验数据证实了雷达高度计满足4个厘米的设计精度要求。
论文最后对所作的工作进行了总结,指出了目前工作存在的一些问题,并对后续工作进行了展望。