Entwicklung eines Hardwarekonzepts zur Optimierung des Phasenrauschens eines flugzeuggestützten SAR-Systems

Abstract

Seit dem Erstflug 2016 wird das derzeit modernste flugzeuggetragene SAR-System des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) kontinuierlich weiterentwickelt. Zukünftig soll ein zweites dieser sogenannten DBF-SAR-Systeme aufgebaut werden, um einen bistatischen Betrieb und damit einhergehend interferometrische SAR-Aufnahmen mit nahezu beliebiger Basislänge zu ermöglichen. Aus dem geplanten interferometrischen Einsatz ergeben sich erhöhte Anforderungen an die Kohärenz der beteiligten Radarsysteme. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich zunächst mit der Analyse des bestehenden DBF-SAR-Systems zur Quantifizierung des gegenwärtigen Phasenrauschverhaltens. Dazu werden modellbasierte Simulationen der relevanten Systemkomponenten erstellt und anhand realer Phasenrauschmessungen validiert. Mithilfe der verifizierten Simulationen wird das bisherige Systemverhalten bewertet, um Komponenten oder Konstellationen zu identifizieren, die zu einem höheren Phasenrauschen als theoretisch erwartet führen. Ergänzend werden aus der messtechnischen Analyse des Einzelsystems Kenngrößen und Anforderungen an das Phasenrauschen eines potenziellen Synchronisationsverfahrens abgeleitet. Auf Grundlage der erarbeiteten Erkenntnisse werden abschließend drei alternative Hardwarekonzepte vorgestellt und mit der bestehenden Systemarchitektur verglichen. Je nach Umfang des Eingriffs in die bestehende Hardware, ergibt sich daraus eine Reduktion des RMS-Phasenjitters der X-Band Aufwärtsmischung von derzeit 19° auf 0.45°.