DEMETER卫星记录到的电离层加热现象

在法国DEMETER卫星运行期间, 地基电离层加热装置SURA和HAARP开展了一系列加热试验, 记录到各类电离层异常信息, 发现电离层加热过程中卫星观测的电离层扰动信号包括HF发射泵波及边带泵波、VLF人工源增强及频谱拓展、ULF/ELF/VLF调制波、ELF电磁扰动、ULF谐振波、等离子体特征参量扰动及高能粒子沉降等. 由于传播及耦合机制的差异, 发射泵波可以穿透电离层直达卫星高度, 其观测概率最高达到68%以上, 其他扰动受发射调制模式及当地电磁环境等影响,观测概率相对较低, 均在40%左右, 有些甚至是某次试验中出现的个别事例. 结合中国地震电磁监测试验卫星飞行轨道设计及载荷配置等,对未来开展加热试验进行了分析论证, 并参考DEMETER卫星试验结果给出了一些建议.      

CAS-DIS数字电离层测高仪系统研制

提出了将射频直接采样数字化的接收方式应用于数字电离层测高仪系统的设计方案, 并详细介绍了该方案在CAS-DIS (Chinese Academy of Sciences, Digital Ionosonde)电离层测高仪系统的应用, 给出了CAS-DIS电离层测高仪在中国武汉电离层探测标校试验场和武汉-北京斜向电离层探测系统中的实验结果. 观测结果表明, 采用本文提出的数字化方案设计的电离层测高仪系统性能优越, 且可以分别工作在垂直和斜向探测模式, 满足了电离层探测的多种应用需求.      

电离层多普勒接收机的设计与实验

利用软件无线电技术设计了一种电离层多普勒接收机. 该接收机采用DSP, FPGA等数字芯片与PXI总线进行架构, 使用GPS作为接收机的时间和频率同 步模块, 能够灵活设置系统参数. 实验接收来自中国蒲城陕西天文台的高 频时间信号, 实时获取由于电离层扰动所产生的多普勒频率偏移信息. 使用通过MATLAB语言实现的信号处理软件平台, 对接收到的高频信号进行处理. 观测结果表明, 接收机能够分析电离层回波信号的多普勒频移随时间的变化, 是获取不同空间尺度电离层扰动信息的一种有效手段.      

敏捷数字电离层测高仪系统研制及初步观测

在小型天线和低发射功率条件下，保证电离层测高仪观测数据质量和提高观测速度一直是电离层垂测的技术难点.针对这一问题，基于新近发展的高速数字芯片和射频器件，采用窄带跟踪滤波、脉冲压缩、编码复用和天线均衡匹配等技术，设计和研制一种敏捷数字电离层测高仪.该系统采用数米高的小型收发天线和便携式主机系统，配置任意频率扫描方式频高图、高分辨率多普勒频高图和斜向探测等多种工作模式，具有可流动观测布站、系统参数灵活捷变及适合快速电离层扰动探测等能力.敏捷数字电离层测高仪为组网观测获得大范围电离层时空变化和电离层快速扰动及传播提供了一种有效的探测手段.      

一种雷达信号检测装置用数字稳定鉴频单元的设计

数字稳定鉴频单元可应用于雷达接收通道和其它信号处理系统。在本检测装置中,它能消除或减少雷达发射脉冲初相、幅度和频率不稳定的影响,并根据雷达频率的变化给出实现自动频率控制的鉴频特性。本单元主要采用数字卷积技术完成上述功能,自卷时间短,不引入新的误差;其控制信号通过微程序设计的方法获得。整个电路设计合理,调试方便,成本低,可靠性高。     

电离层对星载SAR影响的多相位屏仿真方法

利用多相位屏技术对电离层色散、相位闪烁、幅度闪烁等影响的P波段星载SAR(Synthetic Aperture Radar)回波进行了仿真.将电离层建模为只改变信号相位的多个薄屏,信号在屏之间的衍射效应实现电离层的幅度闪烁和相位闪烁.衍射结果由斜入射条件下球面波的抛物方程在自由空间的解析解得到.穿过多相位屏的信号复振幅中包含了电离层色散、相位闪烁、幅度闪烁等影响.回波信号通过发射信号的频谱与受电离层影响的复振幅相乘得到.仿真表明,该方法可以真实反映电离层色散、相位闪烁、幅度闪烁等效应,为研究电离层影响下的星载SAR成像提供真实可靠的数据.     

电离层数字测高仪被动接收观测模式研究

利用CADI(Canadian Advanced Digital Ionosonde)电离层数字测高仪平台,实现了新的电离层数字测高仪被动接收观测模式.利用新开发的观测模式,在观测台站开展了一系列实验观测研究,经过信号处理和信息提取,获得了电离层特征参量f0F2回归方程,高频信道背景噪声分布,电离层D层对电波的吸收等电离层探测信息.实验观测结果表明,所获取的f0F2与主动探测结果相关性在0.84以上,高频信道背景噪声分布以及电离层D层吸收状况与电离层实际分析结果相吻合.     

超外差接收相敏检波在电磁超声检测中的应用

为了提高电磁超声检测接收信号的信噪比,研究和设计了基于超外差接收正交相敏检波技术的电磁超声检测系统.应用该系统分别对铝合金、碳钢和不锈钢试样进行了检测,对接收信号进行了正交相敏检波处理,将处理后的信号同原始接收射频信号进行了对比,分析了中频放大器和相敏检波器中低通滤波器的带宽设置对检测结果的影响.研究结果表明:超外差接收正交相敏检波技术在铝合金、碳钢和不锈钢等非铁磁性或铁磁性金属材料的电磁超声检测中可以起到去噪、提高信噪比的作用.      

电离层效应的测时误差及其修正

电磁波经过电离层传播时会受到电离层折射的影响而产生延迟, 星载接收机探测到的时间是信号延迟之后的到达时间. 某次实验数据显示, 一些波段的瞬态电测辐射信号的群时延之差可达105ns数量级, 这在对信号源进行时差定位时是不能直接运用的. 为有效消除电离层延迟的影响, 将双频修正法应用于某项工程中, 利用接收到的实验数据求解出电离层的TEC(电离层总电子含量), 并在此基础上对信号到达星载接收机的时间进行修正. 最后,对修正结果进行了验证, 给出了误差来源.      

一种数字电离层测高仪系统中O波与X波的分离方法

电离层测高仪系统中,O波与X波的分离非常重要.本文提出一种新的O波与X波分离的实现方法,根据电离层回波的极化特性,通过在接收电路上采用数字方法合成圆极化波的方式,实现了对O波与X波的有效分离.与现有DPS-4测高仪系统采用模拟域电信号合成圆极化波的方法相比,本文方法通过在数字下变频处理过程中引入±90°相移,消除了在模拟域电信号合成方法中相移器的带宽限制和非线性问题.另外,该方法在实现发射和接收信号的极化状态转换时不需要连续切换多个模拟开关,从而提高了整个系统的稳定性.      

WIOBSS: The Chinese low-power digital ionosonde for ionospheric backscattering detection

The ionospheric laboratory of Wuhan University has developed an ionosonde over about seven years. The prototype is designed as a portable, low-power digital MF (medium frequency) and HF (high frequency) radio system with high range and Doppler resolution. The first system is used for ionospheric oblique backscattering detection and called WIOBSS (Wuhan Ionospheric Oblique Backscattering Sounding System). WIOBSS is a portable monostatic ionosonde for both ionospheric research and HF channel management, adopting alternate transmitting and receiving patterns to transmit long coded pulse trains for high pulse compression gain. The almost perfect sequences are applied to modulate the pulse train for sounding without range sidelobes and the echo phase is used to estimate the Doppler velocity and velocity fluctuation. This paper introduces the new techniques adopted by WIOBSS and presents some observations.     

A new design of low-power portable digital ionosonde

The Ionospheric Laboratory of Wuhan University is interested in upgrading its instrumentation replacing the WIOBSS (Wuhan Ionospheric Oblique Backscattering Sounding System) with a more flexible and automatic ionosonde. Then the updated ionosonde WMI (Wuhan Multifunctional Ionosonde) with automatic ionogram scaling has been developed to satisfy future research. The new system not only inherited some classic techniques from WIOBSS, such as the pulse compression and the coherent integration techniques, but also made great improvements in hardware design and software updating. This paper mainly introduces evolutions of this new ionosonde in both digital transceiver and digital signal processing domain, and also presents some observations.     

GPS信号捕获与跟踪策略确定及实现

为了检测GPS(Global Positioning System)信号,设计了码环及载波环捕获与跟踪数字系统.序贯搜索与窄间隔超前-滞后型数字延迟锁相环的采用,保证了码相位的可靠捕获与精确跟踪,四相鉴频器、叉积自动频率跟踪算法及科思塔环载波相位跟踪算法的结合,既保证了载波频率(多普勒频移)的捕获速度,又使环路能有效地跟踪频率/相位变化,获得较好的动态性能与噪声性能.控制算法及参数确定的软化实现使系统具有较好的灵活性.基于扩频相关器与数字信号处理器的数字系统验证了上述方案的正确性及有效性.      

井下数据的数字传输

数字传输技术是信息工程和钻井测试技术中的一项关键技术。本文介绍了适用于石油地质领域的数字传输技术,设计了以微处理器为中心的发送、接收等硬件装置,给出了数据接收软件框图,并从理论和实践上对传输线的匹配问题作了较详细的讨论。     

High-frequency radio experiments with the WISP system on Spacelab

WISP/HF is the medium- and high-frequency part of the Waves-In-Space-Plasmas facility. It is a flexible Shuttle/Spacelab instrument for transmitting, receiving and processing signals in the 0.3 to 30 MHz range. WISP/HF will be used to study the transmitting antenna, fundamentals of electromagnetic (EM) and electrostatic (ES) waves in magnetoplasmas, plasma instabilities and nonlinearities, and sounding of ionospheric structure.     

一种干扰信号产生单元的设计CSCD

雷达干扰系统是复杂电磁环境下的重要作战装备。干扰信号产生单元能够针对雷达信号的差异,产生针对性的干扰信号。本文阐述了干扰信号产生单元的系统组成,主要组件—频综、变频组件和DRFM组件的设计,并提出了设计中的关键技术——直接式数字频率合成及瞄频噪声产生单元的解决途径。测试结果表明,该干扰信号产生单元能够满足系统的技术指标要求。     

A/D转换信噪比分析及在小卫星终端中的应用

针对一种宽带高中频接收方案，详细分析了地面反弹等因素对ADC信噪比的影响，给出了相应结果．最后从应用出发，根据小卫星接收终端对数据采集的要求，对所需的采样率等指标进行了分析和计算．     

基于LabWindows/CVI的数字量变换装置测试软件设计

数字量变换装置测试台为箭上数字量变换器配套的地面专用测试设备,对飞行器的数据传输具有重要的应用价值。以LabWindows/CVI为软件平台,开发了数字量变换装置测试台的软件系统。该系统实现了对于箭上数字量变换器的单元测试以及在遥测系统进行系统测试时为被测产品提供信号源。