電離層中小尺度擾動的快速探測與分析
發(fā)布時間：2020-12-10 15:15
電離層擾動的探測與診斷是空間物理學研究中十分重要的課題。不斷發(fā)展的探測手段和數據處理方法可提取到許多能較準確反映電離層擾動形態(tài)及變化特征的參量,其中反射回波的高頻多普勒頻移和電子濃度等值面法向運動速度是電離層擾動觀測研究的重要對象。本文圍繞這一方向開展工作,介紹了由中國科學院地質與地球物理研究所-中南民族大學合作研制的敏捷式高性能電離層無線電多頻探測系統(tǒng)樣機PDI平臺,并且在該平臺上實現了中小尺度電離層擾動的快速探測研究和分析診斷。新研制的PDI平臺由收發(fā)天線、發(fā)射機、接收機和上位機數據接收與處理系統(tǒng)組成。其特點是:能便攜用于流動觀測和臨時布陣探測,探測速度快,頻高圖探測最小周期小于1分鐘,多普勒頻移分辨率可達0.039Hz,且抗干擾能力較強,頻高圖觀測效果好,參數可靈活設置并可開展電離層瞬態(tài)變化等多種探測模式和研究。在PDI平臺上,提出了一種時間交錯掃頻探測模式,解決了在常規(guī)多普勒頻移測量中多普勒頻移的分辨率和探測時間之間的矛盾,可在保證獲取較高的多普勒頻移分辨率的同時大大縮短探測周期,以實現擾動的快速探測�；谶@種新的平臺和探測模式,我們在武漢觀測站實地進行了較長時間的觀測和數據采...
【文章來源】：中南民族大學湖北省
【文章頁數】：63 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
PDI數字測高儀系統(tǒng)原理
圖 2.2 PDI 數字測高儀系統(tǒng)實物字測高儀系統(tǒng)采用了 DDS 直接數字頻率合成、FPGA 和軟件無線和數字處理技術，探測參數可靈活設置，除了滿足常規(guī)探測需求頻點、編碼方式、脈沖重復頻率、積分時間等一系列參數按研究現了數字電離層探測儀系統(tǒng)快速捷變和自適應處理的敏捷探測段，提出和研究四維序列編碼、解碼技術，抑制、壓縮自相關疊流誤差以及解決了基線不歸零和緩慢漂移等問題，提升了回波過開發(fā)軟件極化分離、高效編碼和觀測模式，初步實現了對電快速變化的觀測診斷分析。機設計方案脈沖功率放大器(簡稱發(fā)射機)是 PDI 數字測高儀的重要組成部分發(fā)直接關系到整個系統(tǒng)的性能和實驗數據測量結果。因此，必須定、放大能力強、帶外干擾輻射小、可靠性高等特點；為了滿足式靈活、反應敏捷等需求，它還需要具備工作參數范圍寬、響應是常用的發(fā)射機通常不能完全滿足上述要求，因此針對這些需
過元器件適用性篩選以及長時間的測試實驗，設計了圖 2.3 所示的發(fā)射機系統(tǒng)主要由 5 個部分組成：射頻信號放大電路、偏置電壓處理電路、輸出路、功率檢測及開路保護電路、輔助電源電路等。射頻信號放大電路采用聯(lián)推動的方式，把1Vpp的輸入信號放大成500Vpp(在50Ω負載上功率為625W信號；偏置電壓處理電路對門控脈沖信號進行處理，使得各級放大電路在快地進入工作狀態(tài)的同時不產生開關沖擊；輸出濾波電路對輸出信號進行把 30MHz 以上頻率信號濾除；功率檢測及開路保護電路對正向功率、反射行檢測、顯示，并根據二者數值判斷負載是否開路，同時將測量結果及其通過 RS485 發(fā)送到上位機；輔助電源電路向各個模塊提供合適的供電電
【參考文獻】：
期刊論文
[1]電離層多普勒接收機的設計與實驗[J]. 陳彥龍,張援農. 空間科學學報. 2015(05)
[2]用GPS觀測數據探測日本9.0級地震的電離層異常[J]. 李施佳,蔡昌盛,付凱斌. 大地測量與地球動力學. 2012(03)
[3]電離層垂直探測中擾動觀測模式研究[J]. 朱正平,寧百齊. 電波科學學報. 2007(05)
[4]電離層高精度高頻多普勒頻移參量的時域探測方法[J]. 朱正平,寧百齊. 中南民族大學學報(自然科學版). 2007(03)
[5]典型電離層多普勒記錄及其討論[J]. 肖佐,劉凱軍,張東和. 空間科學學報. 2002(04)
[6]軟件無線電在電離層電波探測中的應用[J]. 寧百齊,林晨. 電波科學學報. 2002(03)
[7]循環(huán)譜密度的兩通道最大熵譜估計[J]. 王成毅,王宏禹. 電子科學學刊. 1999(04)
[8]武漢地區(qū)中尺度電離層聲重波擾動的變化特性[J]. 寧百齊,李利斌,李鈞. 地球物理學報. 1995(04)
[9]用數字測高儀漂移測量研究電離層聲重波擾動[J]. 萬衛(wèi)星,李鈞,張兆明,B.W.Reinisch. 地球物理學報. 1993(05)
[10]電離層聲重波擾動的高頻無線電診斷[J]. 萬衛(wèi)星,李鈞. 地球物理學報. 1989(06)
博士論文
[1]低緯（海南）地區(qū)電離層變化和擾動特性研究[D]. 王霄.中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心） 2004
[2]電離層擾動的高頻探測與診斷[D]. 袁志剛.中國科學院研究生院（武漢物理與數學研究所） 2003
碩士論文
[1]基于地面電波探測的電離層剖面重構和異常分布研究[D]. 郭萬振.西安電子科技大學 2011
[2]電離層數字測高儀數據處理平臺的研制[D]. 周健勇.中南民族大學 2009
[3]極區(qū)電離層F層特性的南北極對比研究[D]. 朱愛琴.西安電子科技大學 2008
[4]基于多通道最大熵譜估計的直接序列擴頻信號的循環(huán)譜檢測方法[D]. 蘇挺.西安電子科技大學 2008
本文編號：2908919
【文章來源】：中南民族大學湖北省
【文章頁數】：63 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
PDI數字測高儀系統(tǒng)原理
圖 2.2 PDI 數字測高儀系統(tǒng)實物字測高儀系統(tǒng)采用了 DDS 直接數字頻率合成、FPGA 和軟件無線和數字處理技術，探測參數可靈活設置，除了滿足常規(guī)探測需求頻點、編碼方式、脈沖重復頻率、積分時間等一系列參數按研究現了數字電離層探測儀系統(tǒng)快速捷變和自適應處理的敏捷探測段，提出和研究四維序列編碼、解碼技術，抑制、壓縮自相關疊流誤差以及解決了基線不歸零和緩慢漂移等問題，提升了回波過開發(fā)軟件極化分離、高效編碼和觀測模式，初步實現了對電快速變化的觀測診斷分析。機設計方案脈沖功率放大器(簡稱發(fā)射機)是 PDI 數字測高儀的重要組成部分發(fā)直接關系到整個系統(tǒng)的性能和實驗數據測量結果。因此，必須定、放大能力強、帶外干擾輻射小、可靠性高等特點；為了滿足式靈活、反應敏捷等需求，它還需要具備工作參數范圍寬、響應是常用的發(fā)射機通常不能完全滿足上述要求，因此針對這些需
過元器件適用性篩選以及長時間的測試實驗，設計了圖 2.3 所示的發(fā)射機系統(tǒng)主要由 5 個部分組成：射頻信號放大電路、偏置電壓處理電路、輸出路、功率檢測及開路保護電路、輔助電源電路等。射頻信號放大電路采用聯(lián)推動的方式，把1Vpp的輸入信號放大成500Vpp(在50Ω負載上功率為625W信號；偏置電壓處理電路對門控脈沖信號進行處理，使得各級放大電路在快地進入工作狀態(tài)的同時不產生開關沖擊；輸出濾波電路對輸出信號進行把 30MHz 以上頻率信號濾除；功率檢測及開路保護電路對正向功率、反射行檢測、顯示，并根據二者數值判斷負載是否開路，同時將測量結果及其通過 RS485 發(fā)送到上位機；輔助電源電路向各個模塊提供合適的供電電
【參考文獻】：
期刊論文
[1]電離層多普勒接收機的設計與實驗[J]. 陳彥龍,張援農. 空間科學學報. 2015(05)
[2]用GPS觀測數據探測日本9.0級地震的電離層異常[J]. 李施佳,蔡昌盛,付凱斌. 大地測量與地球動力學. 2012(03)
[3]電離層垂直探測中擾動觀測模式研究[J]. 朱正平,寧百齊. 電波科學學報. 2007(05)
[4]電離層高精度高頻多普勒頻移參量的時域探測方法[J]. 朱正平,寧百齊. 中南民族大學學報(自然科學版). 2007(03)
[5]典型電離層多普勒記錄及其討論[J]. 肖佐,劉凱軍,張東和. 空間科學學報. 2002(04)
[6]軟件無線電在電離層電波探測中的應用[J]. 寧百齊,林晨. 電波科學學報. 2002(03)
[7]循環(huán)譜密度的兩通道最大熵譜估計[J]. 王成毅,王宏禹. 電子科學學刊. 1999(04)
[8]武漢地區(qū)中尺度電離層聲重波擾動的變化特性[J]. 寧百齊,李利斌,李鈞. 地球物理學報. 1995(04)
[9]用數字測高儀漂移測量研究電離層聲重波擾動[J]. 萬衛(wèi)星,李鈞,張兆明,B.W.Reinisch. 地球物理學報. 1993(05)
[10]電離層聲重波擾動的高頻無線電診斷[J]. 萬衛(wèi)星,李鈞. 地球物理學報. 1989(06)
博士論文
[1]低緯（海南）地區(qū)電離層變化和擾動特性研究[D]. 王霄.中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心） 2004
[2]電離層擾動的高頻探測與診斷[D]. 袁志剛.中國科學院研究生院（武漢物理與數學研究所） 2003
碩士論文
[1]基于地面電波探測的電離層剖面重構和異常分布研究[D]. 郭萬振.西安電子科技大學 2011
[2]電離層數字測高儀數據處理平臺的研制[D]. 周健勇.中南民族大學 2009
[3]極區(qū)電離層F層特性的南北極對比研究[D]. 朱愛琴.西安電子科技大學 2008
[4]基于多通道最大熵譜估計的直接序列擴頻信號的循環(huán)譜檢測方法[D]. 蘇挺.西安電子科技大學 2008
本文編號：2908919
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