100kg级小卫星X波段SAR工程模型与星座应用

小卫星X波段合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）是一项先进的遥感技术，本文主要探讨了一种针对100kg级小型卫星设计的SAR系统，旨在降低卫星成本并实现高效地面分辨率。文章首先介绍了这种创新的工程模型，包括天线设计和功率放大器模块，如使用6组GaNHEMT放大器，使天线具备紧凑的尺寸（展开后为4.9mx0.7m）和较高的峰值孔径效率（大于50%）。 天线系统采用可展开的平面结构，显著减小了卫星的整体尺寸，这对于小型卫星至关重要。在火箭上，卫星的尺寸仅为0.7mx0.8mx0.9m。设计者针对不同轨道高度优化了性能：在350km轨道上，地面分辨率能达到1m，而在600km轨道上则为3m。这种分辨率足以支持多种地表观测和监测任务。 文章特别提到了对于小卫星SAR系统的性能规格制定，通过SAR换算规则，考虑了卫星射频功率、天线尺寸与分辨率之间的关系。例如，通过公式 \( \text{NEP} = \frac{kT}{\sqrt{A\text{P}_\text{NFL} v}} \) 来衡量噪声等效功率，其中涉及的参数包括噪声温度 \( T \)，有效接收面积 \( A \)，脉冲重复频率 \( \text{P}_\text{NFL} \)，飞行速度 \( v \) 等。 未来计划于2019年底发射第一颗验证卫星，目标是构建一个由数十颗1-3m分辨率的SAR卫星组成的星座，这将大大提高观测的频率，从每天一次提升到每隔几小时进行一次回访。这样的星座设计将显著扩展地球观测的能力，尤其是在经济性和灵活性方面，相比大中型SAR卫星有显著优势，但同样注重性能和成像质量。 这篇论文不仅展示了小卫星X波段SAR技术的创新工程模型，还强调了如何通过合理的设计和优化来平衡卫星的成本、性能和适用性，为低成本空间SAR应用开辟了新的可能。