假设:载体平台平稳地以匀速直线速度V直线飞行不考虑载机高度,即在场景平面形成的阵列为均匀线阵,而雷达以一定的重复周期Tr 发射脉冲,于是在飞行过程中在空间形成了间隔为d=VTr 的均匀直线阵列,而达依次接收到的序列数据即相应顺序阵元的信号。
快时间信号:雷达接收到的回波信号。慢时间信号:雷达天线(即合成阵列的阵元)相位中心所处的位置
模型如下:
图 “一步一停”工作模式示意图
设载机在X −Y平面内沿X轴飞行,目标为沿与 X 轴平行而垂直距 离为 Rs 直线上分布的一系列点目标,其 X 方向的坐标为 。单频连续波信号不能提供纵向距离信息,没有纵向分辨率;且合成阵列作聚焦处理,必须知道目标到阵列的垂直距离。
tm 时刻从雷达天线相位中心( x = Vtm )到第n个点目标的斜距Rn(tm) :
通过相干检波,得基频回波为:
以雷达最接近点目标时为基准,其相位历程为:
对上式的慢时间取导数,可以得到回波多普勒为:
可近似写成:(fd 与tm 成线性关系,即在慢时间域里,回波是线性调频的,雷达最接近点目标时,多普勒为0)
回波的多普勒调频率γ m :
回波的多普勒带宽Δfd 为:
其中:, 则:
脉压(即匹配滤波)后的时宽为:
时宽乘以载机速度V ,即点目标的横向分辨长度 ρa :
目标的横向分辨率决定于合成阵列对它的观测视角变化范围,在波长一定的条件下,必须有足够大的视角变化范围,才能得到所需的横向分辨率。
条带式合成孔径雷达,是依靠减小实际雷达(即阵元)的天线横向孔径,从而加大波束宽度,以提高视角范围。当然也可用其它方法来加大视角范围,如聚束式合成孔径雷达就是调控波束指向,使波束较长地覆盖目标,靠载机运动,以加大视角范围来提高横向分辨率。
慢时间域信号变换到频域(多普勒域):
利用驻相点法解得:
式中最高多普勒频率: ,其中包含Xn的线性相位指数项能反映出目标的横向位置。
载机整个飞行过程中所有回波的多普勒谱 :
匹配滤波中作匹配处理,匹配滤波特性应与该指数项成共轭关系,即:
输出多普勒谱为:
式中: 为雷达与第n个目标最接近时的慢时间值。
输出信号通过逆傅里叶变换从多普勒谱域变换回到慢时间域,得横向压缩后的信号为:
回波具有一定多普勒宽度,为了避免出现多普勒模糊,脉冲重复频率应大于回波的多普勒谱宽Δfd 。