电离层中小尺度扰动的快速探测与分析
发布时间：2020-12-10 15:15
电离层扰动的探测与诊断是空间物理学研究中十分重要的课题。不断发展的探测手段和数据处理方法可提取到许多能较准确反映电离层扰动形态及变化特征的参量,其中反射回波的高频多普勒频移和电子浓度等值面法向运动速度是电离层扰动观测研究的重要对象。本文围绕这一方向开展工作,介绍了由中国科学院地质与地球物理研究所-中南民族大学合作研制的敏捷式高性能电离层无线电多频探测系统样机PDI平台,并且在该平台上实现了中小尺度电离层扰动的快速探测研究和分析诊断。新研制的PDI平台由收发天线、发射机、接收机和上位机数据接收与处理系统组成。其特点是:能便携用于流动观测和临时布阵探测,探测速度快,频高图探测最小周期小于1分钟,多普勒频移分辨率可达0.039Hz,且抗干扰能力较强,频高图观测效果好,参数可灵活设置并可开展电离层瞬态变化等多种探测模式和研究。在PDI平台上,提出了一种时间交错扫频探测模式,解决了在常规多普勒频移测量中多普勒频移的分辨率和探测时间之间的矛盾,可在保证获取较高的多普勒频移分辨率的同时大大缩短探测周期,以实现扰动的快速探测。基于这种新的平台和探测模式,我们在武汉观测站实地进行了较长时间的观测和数据采...
【文章来源】：中南民族大学湖北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PDI数字测高仪系统原理
图 2.2 PDI 数字测高仪系统实物字测高仪系统采用了 DDS 直接数字频率合成、FPGA 和软件无线和数字处理技术，探测参数可灵活设置，除了满足常规探测需求频点、编码方式、脉冲重复频率、积分时间等一系列参数按研究现了数字电离层探测仪系统快速捷变和自适应处理的敏捷探测段，提出和研究四维序列编码、解码技术，抑制、压缩自相关叠流误差以及解决了基线不归零和缓慢漂移等问题，提升了回波过开发软件极化分离、高效编码和观测模式，初步实现了对电快速变化的观测诊断分析。机设计方案脉冲功率放大器(简称发射机)是 PDI 数字测高仪的重要组成部分发直接关系到整个系统的性能和实验数据测量结果。因此，必须定、放大能力强、带外干扰辐射小、可靠性高等特点；为了满足式灵活、反应敏捷等需求，它还需要具备工作参数范围宽、响应是常用的发射机通常不能完全满足上述要求，因此针对这些需
过元器件适用性筛选以及长时间的测试实验，设计了图 2.3 所示的发射机系统主要由 5 个部分组成：射频信号放大电路、偏置电压处理电路、输出路、功率检测及开路保护电路、辅助电源电路等。射频信号放大电路采用联推动的方式，把1Vpp的输入信号放大成500Vpp(在50Ω负载上功率为625W信号；偏置电压处理电路对门控脉冲信号进行处理，使得各级放大电路在快地进入工作状态的同时不产生开关冲击；输出滤波电路对输出信号进行把 30MHz 以上频率信号滤除；功率检测及开路保护电路对正向功率、反射行检测、显示，并根据二者数值判断负载是否开路，同时将测量结果及其通过 RS485 发送到上位机；辅助电源电路向各个模块提供合适的供电电
【参考文献】：
期刊论文
[1]电离层多普勒接收机的设计与实验[J]. 陈彦龙,张援农. 空间科学学报. 2015(05)
[2]用GPS观测数据探测日本9.0级地震的电离层异常[J]. 李施佳,蔡昌盛,付凯斌. 大地测量与地球动力学. 2012(03)
[3]电离层垂直探测中扰动观测模式研究[J]. 朱正平,宁百齐. 电波科学学报. 2007(05)
[4]电离层高精度高频多普勒频移参量的时域探测方法[J]. 朱正平,宁百齐. 中南民族大学学报(自然科学版). 2007(03)
[5]典型电离层多普勒记录及其讨论[J]. 肖佐,刘凯军,张东和. 空间科学学报. 2002(04)
[6]软件无线电在电离层电波探测中的应用[J]. 宁百齐,林晨. 电波科学学报. 2002(03)
[7]循环谱密度的两通道最大熵谱估计[J]. 王成毅,王宏禹. 电子科学学刊. 1999(04)
[8]武汉地区中尺度电离层声重波扰动的变化特性[J]. 宁百齐,李利斌,李钧. 地球物理学报. 1995(04)
[9]用数字测高仪漂移测量研究电离层声重波扰动[J]. 万卫星,李钧,张兆明,B.W.Reinisch. 地球物理学报. 1993(05)
[10]电离层声重波扰动的高频无线电诊断[J]. 万卫星,李钧. 地球物理学报. 1989(06)
博士论文
[1]低纬（海南）地区电离层变化和扰动特性研究[D]. 王霄.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2004
[2]电离层扰动的高频探测与诊断[D]. 袁志刚.中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所） 2003
硕士论文
[1]基于地面电波探测的电离层剖面重构和异常分布研究[D]. 郭万振.西安电子科技大学 2011
[2]电离层数字测高仪数据处理平台的研制[D]. 周健勇.中南民族大学 2009
[3]极区电离层F层特性的南北极对比研究[D]. 朱爱琴.西安电子科技大学 2008
[4]基于多通道最大熵谱估计的直接序列扩频信号的循环谱检测方法[D]. 苏挺.西安电子科技大学 2008
本文编号：2908919
【文章来源】：中南民族大学湖北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PDI数字测高仪系统原理
图 2.2 PDI 数字测高仪系统实物字测高仪系统采用了 DDS 直接数字频率合成、FPGA 和软件无线和数字处理技术，探测参数可灵活设置，除了满足常规探测需求频点、编码方式、脉冲重复频率、积分时间等一系列参数按研究现了数字电离层探测仪系统快速捷变和自适应处理的敏捷探测段，提出和研究四维序列编码、解码技术，抑制、压缩自相关叠流误差以及解决了基线不归零和缓慢漂移等问题，提升了回波过开发软件极化分离、高效编码和观测模式，初步实现了对电快速变化的观测诊断分析。机设计方案脉冲功率放大器(简称发射机)是 PDI 数字测高仪的重要组成部分发直接关系到整个系统的性能和实验数据测量结果。因此，必须定、放大能力强、带外干扰辐射小、可靠性高等特点；为了满足式灵活、反应敏捷等需求，它还需要具备工作参数范围宽、响应是常用的发射机通常不能完全满足上述要求，因此针对这些需
过元器件适用性筛选以及长时间的测试实验，设计了图 2.3 所示的发射机系统主要由 5 个部分组成：射频信号放大电路、偏置电压处理电路、输出路、功率检测及开路保护电路、辅助电源电路等。射频信号放大电路采用联推动的方式，把1Vpp的输入信号放大成500Vpp(在50Ω负载上功率为625W信号；偏置电压处理电路对门控脉冲信号进行处理，使得各级放大电路在快地进入工作状态的同时不产生开关冲击；输出滤波电路对输出信号进行把 30MHz 以上频率信号滤除；功率检测及开路保护电路对正向功率、反射行检测、显示，并根据二者数值判断负载是否开路，同时将测量结果及其通过 RS485 发送到上位机；辅助电源电路向各个模块提供合适的供电电
【参考文献】：
期刊论文
[1]电离层多普勒接收机的设计与实验[J]. 陈彦龙,张援农. 空间科学学报. 2015(05)
[2]用GPS观测数据探测日本9.0级地震的电离层异常[J]. 李施佳,蔡昌盛,付凯斌. 大地测量与地球动力学. 2012(03)
[3]电离层垂直探测中扰动观测模式研究[J]. 朱正平,宁百齐. 电波科学学报. 2007(05)
[4]电离层高精度高频多普勒频移参量的时域探测方法[J]. 朱正平,宁百齐. 中南民族大学学报(自然科学版). 2007(03)
[5]典型电离层多普勒记录及其讨论[J]. 肖佐,刘凯军,张东和. 空间科学学报. 2002(04)
[6]软件无线电在电离层电波探测中的应用[J]. 宁百齐,林晨. 电波科学学报. 2002(03)
[7]循环谱密度的两通道最大熵谱估计[J]. 王成毅,王宏禹. 电子科学学刊. 1999(04)
[8]武汉地区中尺度电离层声重波扰动的变化特性[J]. 宁百齐,李利斌,李钧. 地球物理学报. 1995(04)
[9]用数字测高仪漂移测量研究电离层声重波扰动[J]. 万卫星,李钧,张兆明,B.W.Reinisch. 地球物理学报. 1993(05)
[10]电离层声重波扰动的高频无线电诊断[J]. 万卫星,李钧. 地球物理学报. 1989(06)
博士论文
[1]低纬（海南）地区电离层变化和扰动特性研究[D]. 王霄.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2004
[2]电离层扰动的高频探测与诊断[D]. 袁志刚.中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所） 2003
硕士论文
[1]基于地面电波探测的电离层剖面重构和异常分布研究[D]. 郭万振.西安电子科技大学 2011
[2]电离层数字测高仪数据处理平台的研制[D]. 周健勇.中南民族大学 2009
[3]极区电离层F层特性的南北极对比研究[D]. 朱爱琴.西安电子科技大学 2008
[4]基于多通道最大熵谱估计的直接序列扩频信号的循环谱检测方法[D]. 苏挺.西安电子科技大学 2008
本文编号：2908919
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