(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111592425.2 (22)申请日 2021.12.23 (71)申请人 航天东方红卫星 有限公司 地址 100094 北京市海淀区北京5 616信箱 (72)发明人 郭鑫　施思寒　付伟达　姚雨迎　 汪忠辉　 (74)专利代理 机构 中国航天科技专利中心 11009 专利代理师 陈鹏 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G01S 7/03(2006.01) G01S 13/90(2006.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种微纳卫星SAR 天线总体设计方法 (57)摘要 一种微纳卫星SAR天线尺寸一体化设计方 法， 首先确定用户设计任务需求的参数， 包括距 离方位分辨率、 观测带宽度、 SAR工作时长、 图像 系统灵敏度； 根据运载整流罩类型及所提供的发 射净包络， 确定SAR天线发射及在轨状态的包络 约束； 根据卫星构型、 轨道特性、 用户设计任务需 求， 计算卫星每轨供能； 根据卫星能源约束条件， 计算满足灵敏度指标要求的最小天线面积； 计算 满足距离方位模糊度约束条件的最小天线面积 及满足方位向分辨率和观测带宽度的天线尺寸 范围； 最后根据涉及的用户设计任务需求、 运载 能力、 卫星构型、 轨道特性、 SAR图像系统灵敏度、 模糊度、 方位向分辨率、 观测带宽度， 获取距离 向、 方位向天线尺寸。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 114662273 A 2022.06.24 CN 114662273 A 1.一种微纳卫星SAR 天线尺寸 一体化设计方法， 其特 征在于步骤如下： (1)确定用户设计任务需求的参数， 包括距离方位分辨率、 观测带宽度、 SAR工作时长、 图像系统灵敏度； (2)根据运载整流罩类型及所提供的发射净包络， 确定SA R天线发射及在轨状态的包络 约束； (3)根据卫星构型、 轨道特性、 用户设计任务需求， 计算 卫星每轨供能； (4)根据卫星能源约束条件， 计算满足灵敏度指标要求的最小天线面积； (5)计算满足距离方位模糊度约束条件的最小天线面积及满足方位向分辨率和观测带 宽度的天线尺寸范围； (6)根据步骤(1)至步骤(5)中涉及的用户设计任务需求、 运载能力、 卫星构型、 轨道特 性、 SAR图像系统灵敏度、 模糊度、 方位向分辨率、 观测带宽度， 获取距离向、 方位向天线尺 寸。 2.根据权利要求1所述的一种微纳卫星SAR 天线尺寸 一体化设计方法， 其特 征在于： 所述步骤(1)中， 距离方位分辨率为SAR图像距离向及方位向的可分辨单元， 观测带宽 度为SAR图像距离向观测范围， SAR工作时长为每轨SAR可开机最长时间， 系统灵敏度 表征图 像信噪比水平。 3.根据权利要求2所述的一种微纳卫星SAR 天线尺寸 一体化设计方法， 其特 征在于： 所述步骤(2)中， 所述卫星运载能力为所能发射卫星 的最大重量及最大包络尺寸， SAR 天线发射包络约束为在发射入轨前， SAR天线经过折叠后的包络尺寸， SAR天线在轨状态的 包络约束为发射入轨后， SAR 天线展开后的包络尺寸。 4.根据权利要求3所述的一种微纳卫星SAR 天线尺寸 一体化设计方法， 其特 征在于： 所述步骤(3)中， 所述卫星构型为卫星形状的三维尺寸， 轨道特性为卫星运行一圈的时 长、 速度、 阳照时长、 阴影时长， 卫星每轨供能为卫星运行一圈所能提供给SAR天线的输出功 率。 5.根据权利要求 4所述的一种微纳卫星SAR 天线尺寸 一体化设计方法， 其特 征在于： 所述步骤(4)中， 所述 最小天线面积为距离向天线尺寸和方位向天线尺寸的乘积。 6.根据权利要求5所述的一种微纳卫星SAR 天线尺寸 一体化设计方法， 其特 征在于： 所述步骤(5)中， 所述模糊度为天线旁瓣信号进入主瓣信号的幅度之和与主瓣信号幅 度比值， 天线尺寸范围为在约束条件前提下距离向和方位向天线长度。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114662273 A 2一种微纳卫星SAR天线总体 设计方法 技术领域 [0001]本发明涉及一种微纳卫星SAR天线总体设计方法， 属于微纳卫星SAR天线设计领 域。 背景技术 [0002]微纳SAR卫星重量在百公斤量级、 包络尺寸小于1m3， 对卫星总体设计提出了较高 要求。 SAR天线尺 寸设计是制约微纳SAR卫星重量、 包络及功耗的重要因素， 主要受距离方位 模糊度、 方位向分辨 率、 波束覆盖范围等多方位因素制约。 目前SAR 天线的设计思路为： [0003]根据距离方位模糊度确定最小天线面积； 根据方位向分辨率确定方位向天线尺 寸； 根据波束覆盖范围和波束宽度等参数确定距离向天线尺 寸； 根据天线面积、 图像系统灵 敏度、 天线效率、 TR组件效率 等因素确定SAR 天线对卫星的功耗需求。 [0004]上述设计方法是以SAR载荷为主体进行卫星系统设计， 通常需要多轮方案迭代和 优化才能确认一个适用于工程 实践、 各方面性能综合最优的结果， 使得卫星研制周期较长， 最终设计的SAR 天线重量和尺寸包络较大， 无法满足微纳卫星短周期、 轻量 化的需求。 [0005]因此如何进行SAR载荷天线和卫星平台一体化设计， 快速设计出轻量化的SAR天线 尺寸是本发明重点 解决的问题。 发明内容 [0006]本发明解决的技术问题是： 针对目前现有技术中， 以SAR载荷为主体进行卫星系统 设计造成的卫星研制周期 长、 天线重量尺寸暴力较大的问题， 提出了一种微纳卫星SAR天线 尺寸一体化设计方法。 [0007]本发明解决上述 技术问题是通过如下技 术方案予以实现的： [0008]一种微纳卫星SAR 天线尺寸 一体化设计方法， 步骤如下： [0009](1)确定用户设计任务需求的参数， 包括距离方位分辨率、 观测带宽度、 SAR工作时 长、 图像系统灵敏度； [0010](2)根据运载整流罩类型及所提供的发射净包络， 确定SAR天线发射及在 轨状态的 包络约束； [0011](3)根据卫星构型、 轨道特性、 用户设计任务需求， 计算 卫星每轨供能； [0012](4)根据卫星能源约束条件， 计算满足灵敏度指标要求的最小天线面积； [0013](5)计算满足距离方位模糊度约束条件的最小天线面积及满足方位向分辨率和观 测带宽度的天线尺寸范围； [0014](6)根据步骤(1)至步骤(5)中涉及的用户设计任务需求、 运载能力、 卫星构型、 轨 道特性、 SAR图像系统灵敏度、 模糊度、 方位向分辨率、 观测带宽度， 获取距离向、 方位向天线 尺寸。 [0015]所述步骤(1)中， 距离方位分辨率为SAR图像距离向及方位向的可分辨单元， 观测 带宽度为SAR图像距离向观测范围， SAR工作时长为每轨SAR可开机最长时间， 系统灵敏度 表说　明　书 1/6 页 3 CN 114662273 A 3