高分辨率星载P波段SAR系统参数设计

2018-01-09姚佰栋葛家龙

雷达科学与技术 2017年1期

关键词：法拉第电离层入射角

杨淋,赵宁,姚佰栋,葛家龙,黎湘

(1.国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙410073;2.中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥230088)

高分辨率星载P波段SAR系统参数设计

杨淋1,赵宁2,姚佰栋2,葛家龙2,黎湘1

(1.国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙410073;2.中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥230088)

高分辨率星载P波段SAR系统由于工作频率低,相对带宽大,合成孔径时间长,电离层效应影响显著,对系统参数设计和选择提出了与常规星载SAR相比较高而独特的要求。为了获得高质量的P波段SAR图像,必须结合其特点对系统各项关键参数进行论证比较。提出了星载P波段SAR的系统分析流程,结合其特点分析了系统体制选择、工作频率和极化方式选择,给出了系统等效噪声系数、PRF、距离方位模糊、天线口径等关键参数的设计,仿真结果表明该文的结果在分辨率和观测带等关键指标上优于欧空局BIOMASS系统。论文的工作可为星载生物量观测P波段SAR系统的工程实现提供参考。

生物量;星载SAR;P波段;系统参数设计;电离层效应

0 引言

具有优良的叶簇/沙土穿透能力的高分辨率P波段SAR是当前星载SAR技术发展的一个热点,在森林生物量调查、大面积灾害监测、冰层结构以及干旱地区含水量普查等方面具有较高的应用价值。欧空局的BIOMASS卫星主要用于监测地球的生物量,为全球碳循环的科学研究提供服务[1]。由于全球碳循环的最大不确定性在于陆地对二氧化碳的吸收,BIOMASS的目标是通过连续地观测森林生物量以及森林面积等的全球分布,改善对陆地碳循环当前的评估和对将来的预测。森林生物量是碳循环的关键因素,但是现有的技术手段无法有效地对其进行观测。BIOMASS任务将通过一部P波段(435 MHz)的合成孔径雷达来实现。事实表明P波段对生物量的探测有较高的灵敏度。同时可以利用雷达的极化信号通过现有的数据库来判断森林的表面特征。雷达信号可以提供森林的垂直结构、高度以及范围,从而提高生物量估计的精度。同时由于使用长波SAR探测地球表面,BIOMASS还可以得到关于冰层结构、厚度以及干旱地区的地下结构等信息。卫星将装载此侧视雷达在太阳同步轨道运行。在此轨道上,雷达信号经过电离层时受到的影响最小。此轨道的重返时间为25天,满足任务的目标。在2019年发射升空后,BIOMASS将是人类首次利用长波SAR致力于评估全球生物量的任务。

BIOMASS卫星的SAR载荷分辨率仅为50 m,使得其在自然灾害评估等方面的应用受到极大的限制,此外,其等效噪声系数指标也不高,难以发挥P波段SAR的全部优势。本文研究了具有10 m高分辨率和100 km观测带的星载P波段SAR载荷系统参数设计,主要讨论系统的一些关键参数的选取。由于星载P波段SAR系统雷达受电离层影响较大[2-5],因此不同于常规星载SAR雷达,有必要结合P波段与电离层相互作用,构建合适的系统模型,得出各个参数之间的相互制约关系,为系统设计提供理论依据。设计合成孔径雷达系统的目的是使获得的图像分辨率尽可能高,观测范围尽可能大,这就使得系统的一些参数相互制约,如方位分辨率和测绘带宽之间的矛盾等,系统设计的任务就是在这些参数间进行折中,使得系统总体性能最佳[6]。对高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统来说,影响系统性能的关键参数有天线尺寸、脉冲重复频率、系统技术体制及波束数、系统带宽、数据率、发射功率等[7]。

1 系统参数分析流程

对于星载SAR系统,系统设计应从应用需求出发,最主要的指标一般是工作频段、极化方式、分辨率、测绘带宽、视角变化范围。根据SAR应用方向选取工作频段和极化方式;根据测绘带宽和视角变化范围,结合轨道参数一方面能确定天线的距离向尺寸,另一方面可以决定脉冲重复频率的上限;根据方位分辨率指标一方面可以确定天线单元的方位向尺寸,另一方面可确定脉冲重复频率的下限,由脉冲重复频率的上、下限及模糊度要求,结合系统体制,可最终确定波束数和系统工作的脉冲重复频率,以及天线方位向长度;根据距离向分辨率与视角变化范围,结合轨道参数,可确定系统工作带宽,而系统数据率也就随之确定;根据以上参数,利用雷达方程即可计算需要的发射功率。

星载P波段SAR对叶簇穿透和大面积灾害监测具有很强的能力。P波段SAR卫星将具有条带模式、扫描模式、电离层测量模式等多种工作模式。

本文根据星载SAR系统灵敏度(NEσ0)、几何分辨率、模糊度、观测带宽等性能指标之间的相互制约关系[8],讨论了以下几个方面的参数设计问题:工作频率、信号带宽、天线口径尺寸、脉冲重复频率(PRF)、传输损耗、发射信号功率、信号的数据率和天线平台的入射角等。

综上所述,系统参数选取的一般流程可表示为图1所示。

图1 系统参数设计流程

1.1 系统体制选择

研制星载合成孔径雷达系统的目的是获得具有一定测绘带宽和一定分辨率的面目标图像,测绘带宽和分辨率是SAR系统的两个关键指标,而且这两个指标相互矛盾,两者不能同时提高[9]。合成孔径雷达以脉冲方式工作,脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)在方位向限制了系统的多普勒带宽,进而限制了方位向分辨率;在距离向,脉冲重复频率限制了系统的无模糊的测绘带宽。因此常规合成孔径雷达的方位向与距离向的二维参数相互制约,这一制约关系限制了测绘宽与方位分辨率之比(品质因数)的提高。合成孔径雷达系统品质因数的限制是由于系统产生的独立像素数受限于系统采集的独立信号样本数,为了突破这一限制,需要增加系统采集的信号独立样本数。通过采用类似方位向多波束等技术措施,增加系统采集信号的维数,可在保持一定的方位分辨率的前提下允许系统展宽测绘带宽,或在保持一定测绘带宽的前提下获得更高的方位分辨率,突破常规单波束SAR系统的品质因数限制,这样的系统可称为高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统。

在当前技术条件下,实现高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统有多种技术方案,如采用距离向多波束技术、方位向多波束技术、收发全数字阵列技术等[10],鉴于数字阵列技术在星上实时处理等诸多方面仍有待突破,方位向多相位中心多波束技术(如图2所示)已在多颗星载SAR系统中得到成功应用,高分辨率宽测绘带星载P波段SAR系统可考虑采用单相位中心多波束或多相位中心多波束技术。

图2 方位向多波束技术工作流程

1.2 工作频段选择

从国内外已有SAR系统的成像结果来看,P波段SAR图像具有较强的穿透植被和地表的能力,且频率越低穿透能力越强。叶簇对雷达辐射电磁波能量的衰减和后向散射,是影响雷达探测树林中隐蔽目标的主要因素[11]。美国NASA与JPL曾经开展了P,L,C,X波段机载SAR叶簇穿透效果的对比试验,试验结果表明,C,X波段散射相位中心在树冠顶端,表明该波段无法穿透叶簇;L波段的散射相位中心位于树冠与地面之间,表明L波段有一定的穿透能力,但无法穿透整个叶簇抵达地面;P波段散射相位中心分布在浅地表以下,说明P波段雷达波可以完全穿透茂密的叶簇后抵达地表,相比于L,C,X,Ku等高频段具有更强的叶簇穿透能力。

以P波段(500 MHz)和X波段(9 GHz)为例,当叶簇穿透路径为15 m时,其双程衰减分别是4.46 dB和38.97 dB。图3(a)所示为叶簇衰减与频率关系,图3(b)所示为叶簇穿透高度与频率的关系。

从图3可以看出,频率越低,穿透损耗越小,叶簇穿透高度越高。

图3 P波段叶簇穿透能力计算

美国麻省理工学院林肯实验室(MIT)利用瑞典国防研究所(FOA)的机载P波段SAR CARABAS和美国斯坦福研究所(SRI)的机载P波段SAR,进行了大规模的叶簇穿透电磁散射表象学试验研究[12],试验目的是定量得出各个频段的雷达波在穿透叶簇时的衰减量和叶簇的后向散射系数。试验结果如表1所示。

表1 不同频段雷达波穿透叶簇的衰减量

美国发表的试验数据和研究结果表明,高频段SAR不能很好地探测叶簇覆盖隐蔽目标,主要是因为叶簇对雷达波衰减很大且有强的后向散射;VHF频段穿透能力最佳,但由于其波长太长,对目标的定位精度不高,不适合对目标的精确定位;L波段的电磁波对叶簇也有一定的穿透能力,但与P波段相比还差十余米,P波段是叶簇穿透SAR的最佳频段。

对埋藏于大多数种类的土壤地表下目标成像时,L波段穿透损耗相比于P波段明显增大,因此穿透土壤的效果远不如P波段。P波段的雷达波可有几米的穿透深度,对于冰层穿透深度可达百米。电磁波的沙土穿透深度主要与衰减损耗有关,在均匀土壤中的衰减主要是土壤吸收,原因是土壤是色散介质,电导率不为零。土壤的介电常数与土壤的物质组成、结构、液态水含量有关,尤其与含水量关系较大,同时又与信号频率有关,不同的土壤介电常数相当不一致。土壤穿透深度随频率上升以及含水量的增加而急剧下降。表2对比了不同含水量土壤对于P,L波段雷达波的衰减量。

表2 不同含水量土壤对于P、L波段雷达波的衰减量

频率越低,电离层效应影响越严重。频率选择应充分考虑电离层效应的影响。频率选择第3个需要考虑的重要因素是天线面积的限制,在满足成像指标要求的前提下,经仿真分析,频率与天线面积成反比关系,即频率选得越低,所需的天线面积就越大。

综上所述,综合考虑到较好的叶簇穿透性、电离层测量补偿等要求,工作中心频率可在400～600 MHz范围内选择,也有利于控制天线的规模。但是该频段内大量存在的大功率民用广播电视和通信发射台信号也带来了严重的干扰[13],采取干扰频谱感知与自适应频段选择、多通道接收与对消处理等方法可望解决诸如此类的窄带射频干扰问题。

1.3 极化方式选择

一个振幅为A的线极化波可分解为振幅A/2的两个左旋和右旋圆极化波。当它们通过电离层传播时,其传播速度不同,经过一段距离后则合成的线极化波将发生旋转,发生的这种旋转称为法拉第旋转。旋转的方向和角度大小与电波的频率、电离层的等效参数(ε、σ)等诸多因素有关[14]。

法拉第旋转是沿着传播路径累积的结果,与沿传播路径的地球磁场分量和电离层电子浓度密切相关。法拉第旋转角Φ可近似表示为

式中:Bav为地球磁场,T;f为频率,Hz。根据该式给出了法拉第旋转作为TEC的函数示于图4。例如,假定频率为800 M Hz,TEC=50 TECU。采用式(1),法拉第旋转近似为

图4 不同电离层TEC值下法拉第旋转角与电波频率的关系

对于线极化和圆极化波,都会出现法拉第极化偏转现象。若用圆极化天线接收时,可克服法拉第极化旋转对接收信号功率的影响。对于线极化波,接收的信号幅度发生极化衰落现象,接收功率减小。线极化波经电离层传播在接收点的合成波表现为椭圆极化,椭圆长轴随传播条件变化而不断旋转,当电波的极化长轴与接收天线的极化方向一致时,接收机的输入电压达到最大,当电波的极化长轴与接收天线的极化方向垂直时,接收机的输入电压最小,从而使接收端电压发生衰落。短波段的极化衰落实验表明,发生极化衰落时,接收功率的平均值比没有衰落时的接收功率降低0.5倍,即3 dB。一般而言,P波段的极化衰落要远低于短波段。

美国喷气推进实验室(JPL)发表的研究论文表明[15],在线极化情况下,某些地物的后向散射系数(σ)随着法拉第旋转角的变化而快速起伏。图5所示为L波段HH极化下,各种地面目标的后向散射系数(σ)与法拉第旋转角的关系,可以看出在某些角度,某些场景σ的损耗高达10 d B以上,这将会造成系统信噪比的急剧下降,使得SAR系统的图像质量恶化。并且由于电离层是时变和空变的,从而法拉第旋转角也是时变和空变的,所带来的影响是地物的后向散射系数(σ)在合成孔径期间是随机的大范围的起伏,甚至在某些情况下接收机无法获得最小可用信号Smin。尽管这里给出的是L波段的结果,但JPL指出,在P波段有着与此相似的特性。

图5 L波段HH极化下各种目标后向散射系数与法拉第旋转角的关系

美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory,LANL)对电离层法拉第旋转效应作了深入的研究,研究结果表明,在电离层法拉第旋转的影响下,线极化时目标的RCS散射特性存在很大的起伏(20 d B以上),而圆极化情况下,大多数地物的RCS受法拉第旋转的影响非常小,法拉第旋转还会破坏线极化信号的相位相干性、改变散射矩阵,从而影响雷达极化测量性能。若雷达利用极化信息提取目标信息,则会对雷达极化测量能力造成影响。

由于电波传播路径的TEC与太阳活动水平、季节、地方时(Local Time)、射线仰角等众多因素有关,法拉第旋转角和法拉第极化旋转效应也与以上众多因素有关,具有以下主要特点:

1)法拉第旋转角随射线视角的增大而迅速变小,当视角大于60°时,法拉第旋转角随路径视角的变化较小。这是因为视角大于60°时,电波斜传播路径上的TEC与电波垂直向上传播路径上(视角为90°)的TEC很接近的原因。

2)法拉第旋转角随太阳活动水平、季节、地方时的变化规律与TEC变化规律一致。

P波段法拉第旋转效应非常严重,在频率为550 MHz、TEC为50TECU时,双程传播电磁波穿过电离层经历的法拉第旋转角已经超出了360°,极化矢量的法拉第旋转将修改电磁信号的极化与相位特性,因此会对线极化星载P波段雷达设备带来大的误差。星载P波段SAR系统若采用线极化方式,发射/接收的电磁波将受到电离层法拉第旋转的严重影响,并且极难采取有效的补偿措施,采用左旋/右旋圆极化方式工作,可有效降低法拉第旋转对电磁波极化的影响。最近的研究结果表明[16],圆极化在叶簇/沙土穿透性能、获取目标散射特征等方面比线极化更有优势。

2 系统参数分析流程

2.1 视角范围

在不同视角下,P波段星载SAR雷达波束穿越电离层的厚度是不同的,视角越大,电磁波传播路径在电离层内的积分路径也越长,电离层对电磁波各项参数的影响也就越严重。因此,P波段星载SAR的视角往往希望越小越好,以最大限度降低电离层效应和补偿的难度。

根据公式:

可见电离层引起的二次相位误差与视角有密切关系。另外,频率越低,二次相位误差随视角的变化越剧烈。图6示出了550 MHz频率下,TEC=50TECU,带宽为60 MHz情况下,峰值二次相位误差与视角的变化关系。从图中可以看出,对于550 MHz,在20°～50°视角范围内,二次相位误差变化较平坦,超过该视角范围后,二次相位误差急剧增大。

图6 峰值二次相位误差与视角的关系

2.2 等效后向散射系数

地表面的后向散射系数σ0同雷达入射角变化关系曲线如图7所示,曲线可划分为3个区域:(1)近掠入射区;(2)平直区;(3)近垂直入射区。这三个区域的界限会随信号波长、表面特性和极化方式的变化而变化;并且在任何给定的雷达入射角、极化方式和表面特性下,波长越短,地面散射强度越强。

图7 σ0与入射角的关系

地面后向散射系数σ0随入射角的增大而减小,在8°～70°擦地角下,对角度的依赖可以近似用参数γ来相关,γ定义如下:

式中,ψ为擦地角,θ为入射角,γ通常表示为dB(m2/m2)。针对一般地形(不含沙漠、水面、道路、城市)如植被、森林、农田等,γ几乎与角度无关,γ与频率的关系可用下式近似:

式中,γavg为f0频率的γ平均中值,f0取10 GHz,X波段γavg一般取-14 d B,则在P波段600 M Hz时γ约为-20 dB。σ0与入射角的关系如图8所示。

图8 P波段散射系数与入射角的关系

《各类地物雷达散射统计手册》一书只给出了L波段以上频率的后向散射系数测量结果,在P波段(500～700 MHz)后向散射系数未见说明,只能通过以上近似进行估计,同时以L波段地物散射数据(同极化一般为-24 dB以上、交叉极化为-32 dB以上)为参考,在20°～50°入射角下P波段几类典型地物同极化后向散射系数取-25 d B,交叉极化后向散射系数一般比同极化弱6～9 dB,取-34 dB。

2.3 信号带宽与采样率

对常规的SAR系统,带宽取决于分辨率指标要求。地距分辨率与瞬时信号带宽之间存在关系式:

式中,B为瞬时信号带宽,k为加权展宽因子(通常取值为1.1),c为光速,θ为入射角。在本系统中,对于35°入射角,为达到10 m的分辨率,可算出最大信号带宽为30 MHz。因此设计带宽为30 MHz,系统采样率取36 MHz,采样位数8位。

2.4 系统PRF设计

星载SAR设计中,脉冲重复频率的选择非常关键。常规星载SAR的PRF设计需要考虑方位模糊度、距离模糊度、发射脉冲遮挡和星下点回波遮挡四个方面的因素。

星载SAR系统PRF选择首先要满足距离和方位模糊度限制条件,低PRF会增加方位模糊,而PRF太高会增加距离模糊度。为同时兼顾距离和方位两个方向的模糊度,PRF满足下列条件:

式中,Vst为卫星运动速度,ka为方位向过采样系数,La为天线方位向尺寸,c为光速,Lr为天线距离向尺寸,kr为距离向过采样系数,λ为SAR工作波长,R为SAR系统与目标之间斜距。

由于卫星运动速度快,PRF较高,同时SAR系统与目标之间距离较远,发射脉冲到达地面目标并逆向散射回接收系统要经历许多脉冲重复周期才能完成,因此在任何时刻空中都有许多脉冲,必须选择适当的PRF,使发射脉冲避开所需采集的回波窗口(如图9所示)。另外,PRF选择还要使星下点回波被排除在回波窗之外(如图10所示)。在设计系统时序时一般依一定的定时关系,在系统工作脉冲宽度以外还留有一定的接收机保护时间,这段时间正好可用来避开主星直达波的干扰,保证回波信号的正常接收。

图9 发射及接收信号的时序关系

图10 星下点回波与发射及接收信号的时序关系

发射干扰对PRF的限制可写成下式:

星下点干扰对PRF的限制如下:

式中:Rn为成像条带近边斜距(数据记录起始样本斜距),Rf为成像条带数据记录窗口最后数据样本的斜距,fp为脉冲重复频率,c为光速,τp为脉冲宽度,τr为保护时间,H为卫星高度,Frac为取变量小数部分,Int为取变量整数部分。图11所示为PRF的斑马图设计结果。

2.5 天线口径尺寸分析

星载SAR系统的天线尺寸受等效噪声系数(NESZ)、模糊度、分辨率和观测带宽等指标限制。为满足NESZ、模糊度要求具有较大的天线面积,而为达到分辨率、观测带宽要求,则要求具有较小的天线方位和距离向尺寸,两者要求是相互矛盾的。

图11 PRF与地距的斑马图

1)观测带约束

条带模式下,距离向观测带宽度的要求使天线距离向尺寸Lra须满足关系式:

式中,λ为雷达波长,R为斜距,Wgrd为距离向观测带宽度,θ为入射角。在本系统指标下,单波束100 km观测带宽度对天线距离向尺寸约束如图12所示,可看出入射角为20°时,Lra应小于3.19 m。天线在采用有源相控阵体制时,距离向波束宽度可展宽,因此Lra可取大于此约束的值。

图12 条带模式下观测带宽度约束的天线距离向最大尺寸

2)分辨率约束

SAR成像的方位向分辨率,在条带和扫描模式下,受天线方位向尺寸的影响。对于方位向Na个通道的单发多收SAR系统,在条带模式下,方位向分辨率ρaz为10 m,天线方位向尺寸Lra应满足

3)模糊度约束

星载SAR系统的方位向与距离向模糊度是影响成像质量的一项重要指标,在模糊度约束的条件下,天线最小面积Amin应满足

式中:k为系数,取≥4的整数;kaz=kra=0.886;Vs为卫星速度;c为光速。k的取值决定了模糊度约束的天线最小面积的冗余度,取值越大,成像的模糊度越小。

图13给出了本系统指标下,k=4,5,6,8时天线最小面积随入射角变化的曲线,从图中可以看出,天线最小面积随入射角的增大而增大。鉴于模糊度是星载SAR系统设计中的关键性能指标,须考虑充分的冗余,因此建议选择k=8时对应的天线最小面积。

图13 模糊度约束条件下的天线最小面积

4)等效噪声系数约束

SAR成像的信噪比取决于等效噪声系数(NESZ),NESZ的值越低,SAR成像的信噪比越高。NESZ的定义为

式中,k0=1.38×10-23J/K为玻耳兹曼常数,T0为系统绝对温度,Fn为系统噪声系数,Ls为系统损耗,Pav为雷达平均发射功率,G为天线增益,ρgrd为地距分辨率。G由天线面积A、天线效率η和波长λ决定:

由NESZ的定义可知,在卫星轨道高度、雷达波长和地距分辨率要求确定的情况下,降低NESZ需要增大平均发射功率、天线面积或效率。图14给出了波束边缘NESZ要求大于-34 d B,平均功率为2 k W,天线效率为70%时,10 m条带模式下,天线最小面积随入射角的变化曲线,在入射角为50°时,天线最小面积应大于19.6 m2。

图14 NESZ约束条件下的天线最小面积

5)天线口径选择

综上所述,天线口径尺寸受观测带、分辨率、模糊度、等效噪声系数等系统指标限制。为满足模糊度和NESZ,要求具有较大的天线面积,而为满足观测带宽度和分辨率,则要求具有较小的天线方位向和距离向尺寸,同时还要考虑重量及兼顾卫星所能提供的包络大小,因此选择天线口径尺寸为21.5 m(方位向)×3.5 m(距离向),方位向一发三收实现高分辨率宽测绘带性能。

3 系统成像性能仿真

根据前面选择的天线尺寸,针对10 m分辨率、100 km测绘带宽条带模式这一技术指标,对其波位、NESZ、模糊度等指标进行了仿真,结果如图15～19所示。

可以看出,设计的P波段SAR系统NESZ优于-38 d B,距离模糊度优于-20 dB,方位模糊度优于-21 dB,在入射角大于36°时,距离向地距分辨率达到10 m,观测带宽度达到100 km,与BIOMASS系统50 m分辨率100 km观测带指标比较起来具有一定的先进性。

图15 PRF选择与地距的斑马图

图16 NESZ与雷达入射角的关系

图17 距离模糊度与入射角的关系

图18 方位模糊度与入射角的关系

图19 地距分辨率与雷达入射角的关系

4 结束语

本文对星载P波段SAR系统设计过程进行了分析阐述,从减少模糊度角度选择了方位向单发多收体制,综合考虑穿透性能、电离层影响、天线包络限制,提出了合适的工作频率;从降低法拉第旋转效应影响角度选择了圆极化作为星载P波段SAR系统的极化方式及视角范围;从信噪比需求角度提出了对NESZ的要求;从分辨率要求角度确定了工作带宽及采样率;从模糊度、发射脉冲遮挡、星下点回波遮挡几个方面的因素出发,确定了脉冲重复频率选择范围;从观测带、分辨率、NESZ约束的角度出发,确定了系统的天线尺寸。对设计的星载P波段SAR系统主要成像技术指标进行了仿真计算,对发展星载高分辨率全球生物量观测P波段SAR系统具有一定的参考意义。

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Parameter Design of a High Resolution Space-Borne P-Band SAR System

YANG Lin1,ZHAO Ning2,YAO Baidong2,GE Jialong2,LI Xiang1
(1.College of Electronic Science and Engineering,National University of Defence Technology,Changsha410073,China;2.The38th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Hefei230088,China)

For high resolution space-borne P-band SAR system,the ionosphere effects would cause serious affection because of its low frequency,wide bandwidth and long synthetic time.These characters raise higher and special requirements in system design and parameter selection compared with the traditional spaceborne SAR systems.To acquire high quality image,we should consider the errors causally connected with ionosphere.This paper proposes the character disassemble step SAR system,and analyzes the system pattern selection,frequency selection and polarization selection for optimal space-borne P-band SAR design.The paper also puts forward the simulation results of key parameters such as NESZ,PRF,range/azimuth ambiguity,antenna aperture etc.The results precede ESA BIOMASS system in resolution and swath parameter.The work of this paper can be used in the P-band space-borne SAR system design and engineering practice.

biomass;space-borne SAR;P-band;system parameter design;ionospheric effect

TN957;TN958

1672-2337(2017)01-0019-10

10.3969/j.issn.1672-2337.2017.01.004

2016-08-30;

2016-11-02

科技部国合专项基金(No.2015DFA10270);“高分”专项青年创新基金(No.GFZX04060103)