Digital Beamforming for Radio Frequency Interference Suppression in Synthetic Aperture Radar

Fernerkundung mittels Radar mit synthetischer Apertur (SAR) hat sich in ein machtiges Werkzeug fur die regelmasige Erdbeobachtung von grosen Flachen entwickelt, welches unabhangig von den Wetter- und Sonnenlichtbedingungen arbeitet. Jedoch ist Storung der SAR-Aufnahmen durch Radio Frequency Interference (RFI) ein wachsendes Problem. Zudem wird sich die Anzahl der begegneten Storsignale in der Zukunft weiter auf Grund der grosen Nachfrage nach drahtlosen Diensten erhohen. Da die operationelle Frequenz eines SAR-Systems vorgegeben ist durch die physikalischen Eigenschaften welche mit der Fernerkundung bestimmt werden sollen, ist es nicht moglich auf andere Frequenzbander auszuweichen. Effektive Techniken fur eine RFI-Korrektur sind daher masgebend fur den operationellen Erfolg einer SAR-Mission. In einem konventionellen SAR-System werden bei der RFI-Korrektur auch Anteile des gewunschten SAR-Signals entfernt. Dies kann nur verhindert werden, wenn a-priori Informationen uber die Eigenschaften des storenden Signals vorhanden sind. Zudem hangt die Qualitat der Korrektur stark von der abgebildeten Szene und der Storung ab. Eine neue Generation von SAR-Instrumenten setzt auf eine Mehrkanalarchitektur, welche Digital Beamforming (DBF) ermoglicht. Diese Systeme konnen die empfangenen Signale ortlich filtern und erlauben die Entwicklung von neuen Methoden der RFIKorrektur. Die Ausleuchtung der Antenne kann nach der Datenaufnahme angepasst werden, um die Aufnahme von Signalen aus der Richtung der RFI-Quelle zu unterbinden. Zudem kann DBF genutzt werden, um das RFI und SAR-Signal aus unterschiedlichen Richtungen separat zu messen. Damit konnen die Eigenschaften des Storsignals direkt von den Daten bestimmt werden. Diese Arbeit schlagt neuartige RFI-Korrekturverfahren vor, welche auf DBF basieren. Die Methoden nutzen die ortliche Verteilung des SARSignals im Range-Doppler-Bereich aus. Diese Verteilung ist veranderlich mit der Zeit und doch vorhersehbar, da die Ankunftszeit des Radarsignals durch die Aufnahmegeometrie festgelegt ist. Die vorgeschlagenen, neuen Methoden konnen in zwei Kategorien aufgeteilt werden. Die erste Methode platziert Nullen in dem Antennenmuster. Die Positionen der Nullen werden innerhalb der SAR-Daten angepasst fur eine optimale Unterdruckung der Storsignale. Die Qualitat der Filterung wird in dieser Arbeit mit einem speziell hierfur entwickelten Simulator verifiziert. Zudem werden Ergebnisse mit experimentellen Daten eines Flugzeug-SAR prasentiert. Die zweite Methode steuert mehrere, gleichzeitige, digitale Antennenstrahlen in die Richtung der Storsignale um diese zu messen. Auf Grund der gewonnenen Informationen konnen die Storer von den Daten subtrahiert werden. Zusatzlich konnen die gemessenen Eigenschaften des Storsignals genutzt werden, um das RFI-Signal fur Zeitpunkte zu schatzen, fur die eine ortliche Filterung nicht moglich ist. Simulationsergebnisse fur diese Methode werden prasentiert.