一种双基星载SAR系统基准频率信号产生方法及装置与流程

本发明涉及合成孔径雷达基准频率信号产生技术领域，尤其涉及一种双基星载sar系统基准频率信号产生方法、装置及计算机存储介质。

背景技术：

对于双基星载合成孔径雷达(syntheticapertureradar，sar)系统，由于需要两颗卫星进行干涉成像，因此在成像时对两颗卫星之间的时钟信号和本振信号的频率和相位一致性有很高的要求，基准信号的一致性在一定程度上可以决定双星成像的质量。目前sar系统基准信号产生主要有以下两种方法：一是晶振产生的基准信号经过锁相环倍频以及分频后产生系统需要的各种基准信号经过滤波放大后输出；二是晶振产生的基准信号通过倍频器以及分频器产生各种基准信号经过滤波放大后输出。第一种方法的优点是通过锁相环可以最大限度的减少倍频过程中产生的谐杂波，同时倍频过程中电路的链路较短，通常建议基准信号产生使用此方案，但是这种方案也有其缺点，一是锁相环倍频链路中需要的电源电压一般不止一种，需要额外增加供电电压，二是锁相环倍频输出的信号初始相位不是固定值，有一定的随机性。第二种方法的优点是结构简单，且输出信号的初始相位与晶振一致，其缺点是倍频链路较长，谐杂波较多不太容易滤除，体积较大。

由于双基星载sar系统即有单星成像模式同时还有最主要的双星干涉成像模式，上面提到的两种方案最主要的技术缺陷是两颗卫星中的基准频率源单机各由一个晶振提供基准频率信号，每次加电时两个晶振之间的频率和相位关系是不确定的，因此晶振提供的参考信号在两个卫星上是不同步的，信号的不同步会造成双星干涉成像不能正常工作。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种双基星载合成孔径雷达sar系统基准频率信号产生方法，所述方法包括：

接收控制指令，基于所述控制指令确定工作模式；

当所述工作模式为双星干涉成像模式时，将外部驯服晶振作为振源；其中，所述外部驯服晶振的频率与预设振源同步；

将所述振源发出的晶振信号放大，得到放大后的晶振信号；

对放大后的晶振信号进行倍频，得到倍频后的信号；

对倍频后的信号进行功率分配，输出符合预设功率的倍频后的信号；

将符合预设功率的倍频后的信号进行滤波放大，输出所述基准频率信号。

在一些实施例中，所述方法还包括：

当所述工作模式为单星成像模式时，将内部晶振作为所述振源。

在一些实施例中，所述频率源发出的晶振信号放大，得到放大后的晶振信号，包括：

将所述晶振信号输入微波放大器的输入端，所述微波放大器的输出端输出所述放大后的晶振信号。

在一些实施例中，所述对放大后的晶振信号进行倍频，得到倍频后的信号，包括：

将所述放大后的晶振信号输入阶跃二极管倍频电路的输入端；

获取所述阶跃二极管倍频电路的输出端输出的整数倍频后的信号。

本申请实施例提供一种双基星载合成孔径雷达sar系统基准频率信号产生装置，所述装置包括：

晶振切换单元，用于接收控制指令，基于所述控制指令确定工作模式；当所述工作模式为双星干涉成像模式时，将外部驯服晶振作为振源；其中，所述外部驯服晶振的频率与预设振源同步；

功率放大单元，用于将所述振源发出的晶振信号放大，得到放大后的晶振信号；

倍频单元，用于对放大后的晶振信号进行倍频，得到倍频后的信号；

功率分配单元，用于对倍频后的信号进行功率分配，输出符合预设功率的倍频后的信号；

滤波放大单元，用于将符合预设功率的倍频后的信号进行滤波放大，输出所述基准频率信号。

在一些实施例中，所述晶振切换单元，还用于：

当所述工作模式为单星成像模式时，将内部晶振作为所述振源。

在一些实施例中，所述功率放大单元，具体用于：

将所述晶振信号输入微波放大器的输入端，所述微波放大器的输出端输出所述放大后的晶振信号。

在一些实施例中，所述倍频单元，具体用于：

将所述放大后的晶振信号输入阶跃二极管倍频电路的输入端；

获取所述阶跃二极管倍频电路的输出端输出的整数倍频后的信号。

本申请实施例提供一种双基星载合成孔径雷达sar系统基准频率信号产生装置，所述装置包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；

其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行上述实施例中任一项所述方法的步骤。

本申请实施例一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中任一项所述方法的步骤。

本申请实施例通过接收控制指令，基于所述控制指令确定工作模式；当所述工作模式为双星干涉成像模式时，将外部驯服晶振作为振源；其中，所述外部驯服晶振的频率与预设振源同步；将所述振源发出的晶振信号放大，得到放大后的晶振信号；对放大后的晶振信号进行倍频，得到倍频后的信号；对倍频后的信号进行功率分配，输出符合预设功率的倍频后的信号；将符合预设功率的倍频后的信号进行滤波放大，输出所述基准频率信号；可以保证两颗卫星中的外部晶振输出信号只有一个固定的相位差，不存在频率差，同时也不会引入随机相位误差。采用这种设计方法可以保证双星工作时两颗卫星中的基准频率信号之间的相干性。

附图说明

附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。

图1为本申请实施例提供一种双基星载合成孔径雷达sar系统基准频率信号产生方法流程示意图；

图2为本申请实施例一种双基星载合成孔径雷达sar系统基准频率信号产生装置结构示意图；

图3为本申请实施例一种双基星载sar系统基准频率信号产生装置原理框图；

图4为本申请实施例直接频率合成原理框图；

图5为本申请实施例锁相环基本原理框图；

图6为本申请实施例基准频率产生单元原理框图；

图7为本申请实施例内部晶振主机工作时外部晶振对内部晶振影响潜通路路径示意图；

图8为本发明实施例提供的装置的硬件结构示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。

需要说明的是，本申请实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二\第三”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施例可以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

在本申请实施例记载中，需要说明的是，除非另有说明和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

图1为本申请实施例提供一种双基星载合成孔径雷达sar系统基准频率信号产生方法流程示意图，如图1所示，方法包括：

步骤101，接收控制指令，基于控制指令确定工作模式；

步骤102，当工作模式为双星干涉成像模式时，将外部驯服晶振作为振源；其中，外部驯服晶振的频率与预设振源同步；

步骤103，将振源发出的晶振信号放大，得到放大后的晶振信号。

在一些实施例中，频率源发出的晶振信号放大，得到放大后的晶振信号，包括：

将晶振信号输入微波放大器的输入端，微波放大器的输出端输出放大后的晶振信号。

步骤104，对放大后的晶振信号进行倍频，得到倍频后的信号。

在一些实施例中，对放大后的晶振信号进行倍频，得到倍频后的信号，包括：

将放大后的晶振信号输入阶跃二极管倍频电路的输入端；

获取阶跃二极管倍频电路的输出端输出的整数倍频后的信号。

步骤105，对倍频后的信号进行功率分配，输出符合预设功率的倍频后的信号；

步骤106，将符合预设功率的倍频后的信号进行滤波放大，输出基准频率信号。

在一些实施例中，方法还包括：

当工作模式为单星成像模式时，将内部晶振作为振源。

图2为本申请实施例一种双基星载合成孔径雷达sar系统基准频率信号产生装置结构示意图，如图2所示，装置包括：晶振切换单元201、功率放大单元202、倍频单元203、功率分配单元204和滤波放大单元205；其中，

晶振切换单元201，用于接收控制指令，基于控制指令确定工作模式；当工作模式为双星干涉成像模式时，将外部驯服晶振作为振源；其中，外部驯服晶振的频率与预设振源同步；

在一些实施例中，晶振切换单元201，还用于：当工作模式为单星成像模式时，将内部晶振作为振源。

功率放大单元202，用于将振源发出的晶振信号放大，得到放大后的晶振信号。

在一些实施例中，功率放大单元202，具体用于：

将晶振信号输入微波放大器的输入端，微波放大器的输出端输出放大后的晶振信号。

倍频单元203，用于对放大后的晶振信号进行倍频，得到倍频后的信号。

在一些实施例中，倍频单元203，具体用于：

将放大后的晶振信号输入阶跃二极管倍频电路的输入端；

获取阶跃二极管倍频电路的输出端输出的整数倍频后的信号。

功率分配单元204，用于对倍频后的信号进行功率分配，输出符合预设功率的倍频后的信号。

滤波放大单元205，用于将符合预设功率的倍频后的信号进行滤波放大，输出基准频率信号。

本申请一些实施例中提供了一种双基星载sar系统基准频率信号产生装置，通过引入内外双晶振来实现双星之间基准信号的同步，装置原理框图如图3所示。图3中卫星a和卫星b代表双基星载sar系统的两颗卫星，每个卫星中有独立运行的基准频率信号产生装置(频率源)，频率源用于产生星内设备需要的基准频率信号。

通常情况下基准频率产生单元可以有直接频率合成，间接频率合成和直接数字频率合成三种技术可选，三种频率合成技术各有优缺点。现假设晶振提供的信号为：

其中ω0为晶振信号的角频率，为晶振信号的初始相位。

其中直接频率合成通过阶跃恢复二极管产生晶振提供的参考信号的各次谐波信号，通过滤波电路筛选出所需频率的信号，原理框图如图4所示，其产生的信号为：

其中i为谐波次数，n为整数。

如果需要10次谐波，则通过滤波器将其余谐波滤除，最后产生的信号为

此信号与晶振产生的基准信号有很强的相位相关性。

间接频率合成通过锁相环进行信号的倍频，其简单原理框图如图5所示，同样产生10倍频的输出信号为：

由于锁相环锁定依靠鉴相器通过若干鉴相周期完成，且每次锁定经过的鉴相周期是随机的，因此输出信号会在晶振信号倍频的基础上增加一个随机的相位差且相位差不能通过定标器消除。

本申请中频率源可以简单的分为晶振切换单元和基准频率产生单元两部分，由于双星信号间相位相关性直接影响双星成像的质量，因此基准频率产生单元采用阶跃二极管直接倍频的方式产生系统所需的各种基准频率，经过多次滤波放大后输出，保证了单星内各种时钟信号以及本振信号之间的相关性，原理框图如图6所示。

晶振切换单元主要实现内外晶振的切换，当卫星在单星成像模式工作时，开关切换到内部晶振，此时频率源输出信号以内部晶振为基准；当卫星工作在双星干涉成像模式时，开关切换到外部驯服晶振，此时频率源输出信号以外部驯服晶振为基准，外部驯服晶振由gps驯服，可以保证两颗卫星中的外部晶振输出信号只有一个固定的相位差，不存在频率差，同时基准频率信号产生单元通过阶跃二极管倍频，也不会引入随机相位误差。采用这种设计方法可以保证双星工作时两颗卫星中的基准频率信号之间的相干性。

由于星上设备均采用双机冷备份的方式，在设计当中开关的隔离度要求较高，由于工作中主备机不同时加电，且内部晶振和外部晶振都通过电桥备份，因此内外晶振之间会存在潜通路，且内外晶振工作频率接近，潜通路会造成晶振之间干扰，影响系统正常工作。为了避免潜通路造成的内外晶振之间的相互干扰，此方案对开关的隔离度有较高的要求，开关不上电的情况下内、外晶振输入端口之间的隔离度要尽可能的大。内部晶振主机工作时外部晶振对内部晶振影响潜通路路径见图7所示。

交叉备份时如果功率足够可以采用两个功分器用功合功分的形式代替电桥以增加主备机之间的隔离度，减少潜通路的影响。

若开关隔离度尤其是不加电时的隔离度不能满足系统要求，可以将内、外晶振输出交叉备份处的一个电桥拆除，这样也可以将潜通路切断。

采用内外晶振切换的形式实现两颗卫星之间信号的相干性；解决了内部晶振不能干涉成像的问题。

基准频率产生单元采用了阶跃二极管直接倍频的方式，避免了使用锁相环造。

采用高隔离开关可以在保证系统性能的同时实现双机冷备份，提高频率源的可靠性。成的输出信号相位不确定性

为了实现本申请实施例的双基星载合成孔径雷达sar系统基准频率信号产生方法，本申请实施例还提供了一种基于硬件实现的双基星载合成孔径雷达sar系统基准频率信号产生装置，如图8所示，双基星载合成孔径雷达sar系统基准频率信号产生装置610包括：处理器61和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器62，其中，

处理器61位于第一终端时，用于运行计算机程序时，执行上述实施例中双基星载合成孔径雷达sar系统基准频率信号产生方法的步骤。

上述实施例提供的双基星载合成孔径雷达sar系统基准频率信号产生装置与双基星载合成孔径雷达sar系统基准频率信号产生方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

当然，实际应用时，如图8所示，该双基星载合成孔径雷达sar系统基准频率信号产生装置还可以包括至少一个通信接口63。双基星载合成孔径雷达sar系统基准频率信号产生装置中的各个组件通过总线系统64耦合在一起。可理解，总线系统64用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统64除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图8中将各种总线都标为总线系统64。

其中，通信接口63，用于与其它设备进行交互。

具体来说，处理器61可以通过通信接口63向对应被调用方应用的应用服务器发送操作结果查询请求，获取应用服务器发送的被调用方应用的操作结果。

可以理解，存储器62可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(rom，readonlymemory)、可编程只读存储器(prom，programmableread-onlymemory)、可擦除可编程只读存储器(eprom，erasableprogrammableread-onlymemory)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom，electricallyerasableprogrammableread-onlymemory)、磁性随机存取存储器(fram，ferromagneticrandomaccessmemory)、快闪存储器(flashmemory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(cd-rom，compactdiscread-onlymemory)；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的ram可用，例如静态随机存取存储器(sram，staticrandomaccessmemory)、同步静态随机存取存储器(ssram，synchronousstaticrandomaccessmemory)、动态随机存取存储器(dram，dynamicrandomaccessmemory)、同步动态随机存取存储器(sdram，synchronousdynamicrandomaccessmemory)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(ddrsdram，doubledataratesynchronousdynamicrandomaccessmemory)、增强型同步动态随机存取存储器(esdram，enhancedsynchronousdynamicrandomaccessmemory)、同步连接动态随机存取存储器(sldram，synclinkdynamicrandomaccessmemory)、直接内存总线随机存取存储器(drram，directrambusrandomaccessmemory)。本申请实施例描述的存储器62旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

本申请实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储上述实施例中提供的计算程序，以完成前述方法步骤。计算机可读存储介质可以是fram、rom、prom、eprom、eeprom、flashmemory、磁表面存储器、光盘、或cd-rom等存储器；也可以是包括上述存储器之一或任意组合的各种设备，如移动电话、计算机、智能家电、服务器等。

需要说明的是：本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。