数字波束形成
姓名：尉启 电子工程学院 22021110305
【嵌牛导读】合成孔径雷达(SAR)是一种主动式的、多用途且可获取二维高分辨率图像的有源微波遥感对地观测系统，其主要通过方位向多普勒效应和距离向脉冲压缩技术实现成像。由于SAR既不受外界大气条件的影响，也不依赖于外界光源，因此SAR系统具有全天候、全天时的成像能力。同时由于SAR发射的脉冲信号均具有一定的穿透能力，因此能够对地表内部结构及隐藏在地表下的目标进行成像。高分辨率宽测绘带(HRWS)成像是下一代星载SAR任务中最重要的成像目标之一，由于数字波束形成(DBF)具有较高的灵活性和最佳的信号接收增益，其可以同时生成多个独立可控的波束并实现任意的多种加权处理，较好的补偿通道间的幅度和相位偏差，实现空间自适应滤波，因此近年来许多学者致力于研究DBF技术在SAR系统中的应用
【嵌牛鼻子】 SAR HRWS DBF
【嵌牛提问】 数字波束形成形成中的脉冲扩展损耗如何解决？
【嵌牛正文】
在SIMO-SAR系统中采用大天线对回波进行接收，实现对小的发射孔径所导致的低发射增益的补偿。方位多波束可以在不降低方位分辨率的同时获取宽测绘带图像，距离多通道结合DBF技术可以形成一个灵活的高增益笔形波束，对目标的反射回波进行扫描接收，从而补偿低发射增益，大幅改善星载SAR系统的信噪比、模糊度等。然而，在回波接收的整个期间，DBF-SCORE的接收波束扫描中心始终指向地面脉冲范围的中心，而发射的脉冲信号在地面延伸，导致回波从不同的视角同时到达。对于长发射脉冲，采用窄波束扫描会导致部分脉冲衰减，从而降低系统的接收增益，又被称为PEL。PEL会恶化DBF的接收性能，降低SAR系统的接收功率及信噪比（Signal to noise ratio, SNR）。对于低分辨率或窄测绘带的星载SAR系统，具有单组时延的DBF处理器可以保证各通道信号可以相干合成，有效减轻PEL的影响。然而该方法并不能解决高分辨率/宽测绘带下PEL导致的DBF性能损失，导致HRWS-SAR的系统性能降低。实际上，PEL是衡量DBF多通道合成性能的重要技术指标，它与发射脉冲宽度和合成接收窄波束天线方向图有关，其可以定义为DBF接收加权与接收最大增益加权之比：
可以看出时延偏差主要受两部分的影响，第一部分主要参考时延 决定，目标P越接近选定的参考时延点，则时延补偿偏差越小。第二部分主要由距离频率决定，较大的发射脉冲带宽会导致较大的时延偏差。此外，在离散时间域中，相对于几何分辨率的距离偏移比绝对时延偏差更重要。对于固定的时延偏差，窄带宽DBF-SAR可以忽略距离偏移补偿，而大带宽DBF-SAR必须考虑距离偏移补偿。因此，有两种可以减轻PEL影响的有效方法，一种是提供更多的参考时延以进行精确的时延补偿，另一种是将大脉冲带宽划分为多个子脉冲。
