為了研究電離層信道的特性,評估電離層探測系統(tǒng)性能,本文完成了電離層探測系統(tǒng)的仿真建模及后續(xù)的數(shù)據(jù)處理,并對電離層行進(jìn)式擾動（TID）進(jìn)行建模,結(jié)合射線追蹤技術(shù),研究了不同尺度TID情況下電波在電離層中傳播的特點,仿真結(jié)果可以指導(dǎo)實際電離層探測結(jié)果的分析。首先,本文采用偽隨機二相編碼調(diào)制方式,選取Watterson信道模型仿真電離層信道,以超外差接收機和正交解調(diào)方式完成回波信號的采集,最后利用武漢大學(xué)電離層實驗室的雷達(dá)數(shù)據(jù)處理軟件對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到高質(zhì)量的雙時響應(yīng)圖和散射函數(shù)圖。仿真結(jié)果驗證了電波在電離層中傳播時受到的各項影響,確定了系統(tǒng)性能最佳時各模塊的參數(shù),表明該模型能夠準(zhǔn)確模擬實際電離層探測系統(tǒng)。其次,本文采用國際參考電離層模型(IRI作為背景電離層,利用數(shù)值模擬計算出不同尺度TID情況下的電離層電子密度分布,結(jié)合射線追蹤技術(shù),模擬了發(fā)生TID情況下,電波在電離層中的傳播軌跡,提取了一個TID周期內(nèi),電波傳播的相路徑,回波信號仰角和電波的多普勒頻移等參數(shù)及其變化信息,分析了 TID對電波傳播的影響。最后在中尺度TID情況下,將射線追蹤得到的電離層信道參數(shù)（群時延和多普勒頻移... 

【文章來源】：武漢大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１電離層垂直結(jié)構(gòu)圖??Ｄ區(qū)：平均高度約為７０千米，電離度很低

：??高低射線模式：當(dāng)電波的頻率為定值時，改變發(fā)射仰角，可能存在不同線會到達(dá)同一接收站的情況。其中低角射線的反射虛高較低，當(dāng)電離層變化時，對低角射線影響不會太大。而高角射線的反射虛高較高，受電變化的影響較大，且傳播群距離一般大于低角射線，能量的衰減較低角一些，故接收到的低角射線的信號功率比高角射線要大。??突發(fā)Ｅ層模式：突發(fā)Ｅ層是一個電離突然增強的區(qū)域，分布在電離層Ｅ范圍，由于電子密度較大，所以對電波有很好的反射作用（譚輝，２００４）的高度較低，難以預(yù)測，因此一般不會造成較大的能量衰減，但電波可ｓ層反射后再被Ｅ層反射，即產(chǎn)生多跳傳播。??多層多模模式：由于電離層在垂直方向上分為不同區(qū)域，不同發(fā)射仰角入電離層后，可能會在穿透低層電離層（如Ｅ層）到達(dá)高層后（如Ｆ層）被高層反射到低層，在不同層之間多次反射，從而產(chǎn)生多層傳播模式。（示）??２

地面??圖２．１典型的垂測示意圖??圖２．１是典型的電離層垂測示意圖，電離層垂測技術(shù)最早始于英國的阿普爾登??和美國的布萊特，圖夫等人，其原理是將無線電波垂直發(fā)射進(jìn)入電離層，通過對??回波信號的傳播時延或多普勒頻移等信息的測量，進(jìn)一步通過計算得到電離層特??性和電離層擾動信息等，具有精度高，測量時間短的特點。然而垂直探測技術(shù)的??缺點是難以詳細(xì)測量電離層Ｄ層的電離程度和Ｆ層峰以上的電離層特點等（楊國??斌，２００９）。??／?＼電離層??／?＼??／?＼??／?＼??發(fā)射機ｊ?ｙ?接收機??地面??圖２．２典型的斜測示意圖??７??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于Matlab/Simulink的電離層探測系統(tǒng)仿真設(shè)計[J]. 王寧,楊國斌,劉桐辛,蘭婷,周晨,姜春華.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2018(06)
[2]積分梳狀濾波器（CIC）的分析與設(shè)計[J]. 陳路俊,趙軍.  信息通信. 2015(01)
[3]電離層行進(jìn)式擾動對外輻射源天地波雷達(dá)系統(tǒng)的影響[J]. 謝銳,萬顯榮,洪麗娜,唐慧,易建新.  電波科學(xué)學(xué)報. 2014(06)
[4]電離層行進(jìn)式擾動對天波超視距雷達(dá)坐標(biāo)配準(zhǔn)的影響[J]. 周晨,趙正予,鄧峰.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2011(10)
[5]Watterson HF信道模型的MATLAB仿真[J]. 張偉,朱強華,劉月亮.  艦船電子工程. 2011(05)
[6]射線追蹤在電離層探測中的應(yīng)用[J]. 郭萬振,云廣平.  電子科技. 2011(01)
[7]射線追蹤變分方程及電離層傳播問題應(yīng)用[J]. 曾中超,王東峰,方廣有,陰和俊,李芳.  電波科學(xué)學(xué)報. 2010(05)
[8]電離層斜向返回探測雷達(dá)的發(fā)射模塊設(shè)計[J]. 石書祝,趙正予,李婷,陳罡.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2009(09)
[9]FIR數(shù)字濾波器設(shè)計中各種窗函數(shù)的比較[J]. 王帥,陳亮,徐建鋒.  科技創(chuàng)新導(dǎo)報. 2009(15)
[10]遠(yuǎn)距離短波通信最低可用頻率的計算[J]. 王睿,張海勇,楊曦.  艦船科學(xué)技術(shù). 2008(06)

博士論文
[1]短波單站定位技術(shù)研究與應(yīng)用[D]. 朱鵬.武漢大學(xué) 2016
[2]暴時熱層大氣密度變化與太陽風(fēng)—磁層耦合參數(shù)的關(guān)系及建模[D]. 劉若思.武漢大學(xué) 2011
[3]電離層綜合探測系統(tǒng)總體設(shè)計及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 楊國斌.武漢大學(xué) 2009
[4]天波超視距雷達(dá)坐標(biāo)配準(zhǔn)與多徑數(shù)據(jù)處理研究[D]. 周晨.武漢大學(xué) 2009
[5]中緯電離層突發(fā)E層的統(tǒng)計特性及模擬研究[D]. 譚輝.中國科學(xué)院研究生院（武漢物理與數(shù)學(xué)研究所） 2004

碩士論文
[1]寬帶流星雷達(dá)硬件系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 潘凌云.武漢大學(xué) 2017
[2]基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 韓少宇.安徽大學(xué) 2015



本文編號：3313883