电离层多普勒频移的预测

超视距雷达工作在短波波段,通过电离层的折射,可探测到常规雷达无法探测到的地平线以下的远距离目标。但雷达电波经电离层折射,探测结果必然受到电离层的影响,其主要特征之一是回波谱中常伴随多普勒(Doppler)频移。文中简单描述电离层Doppler频移的产生机制,并在已预测电离层信道参数的基础上利用数字射线追踪技术对E层、F2层的高频天波Doppler频移进行预测。     

GPS信号的多普勒频移和时移分析推算

对GPS信号总是采用相干接收和处理，本地信号需要时刻保持与卫星信号之间频率和码相位的严格对准。GPS卫星和用户的运动将使接收信号的频率发生改变，同时也将使信号中的码速率发生改变，从而影响对信号的捕获、跟踪和对伪距的测量，这成为GPS接收机设计者和对抗者关注的焦点之一。文章仔细分析推算了多普勒频移和时移及其变化率，取得了重要数据，并简要分析了对环路的影响。     

激光多普勒移频特性研究

为了提高激光多普勒测速系统的性能,增强系统与应用场景适配性,文中对比电光和声光两种主要移频器件的特点,从器件移频原理出发,提出了简化频率变换关系的分析方法,从理论上研究激光多普勒测速系统中两种器件产生的移频特性,搭建铌酸锂电光调制和声光移频全光纤激光测速系统链路,将测试频率特征与理论特征进行对比研究,提出一种新型声电混合调制激光多普勒测速系统。结果表明,该新型系统兼具声光移频测速系统可测量运动目标运动方向、运动速度,完成电光调制测速系统多频率校正的特点,频率测量相对误差较小,动态范围大。通过研究两种移频方式对频率特性,为设计高性能激光多普勒测速系统提供了理论和实验支撑。     

高频电离层通信中多径时延与多普勒频移分布

本文在瑞利衰落模型下，研究了高频电离层信道中多径时延与多普勒频移的随机特性，导出了它们的概率分布，并讨论了瞬时多径时延和瞬时多普勒频移与平均归一化功率之间的关系。     

不同移频模式下移频干扰的效果仿真与分析

论述了移频干扰的工作原理与数学模型,对不同移频模式下移频干扰的效果进行了仿真与分析,最后通过归纳与分析得出:阶梯波移频模式下,移频干扰可产生多个距离假目标欺骗干扰效果;线性移频模式下,移频干扰可产生单个遮盖干扰效果;分段线性移频模式下,移频干扰可产生多个遮盖干扰效果。     

高频多普勒频移和到达角实时探测与分析

测量电离层反射回波的高频多普勒频移和到达角等参数来观测和研究电离层的变化及运动,是一种经济有效的手段。新近研制的一套高频多普勒与到达角探测分析系统,由微型计算机、数据采集器、具有高稳定度频率源的HF程控接收机以及天线阵等构成。这套系统的特点为接收频率、采样参数及工作方式等均可由计算机控制,并能实时地进行数据分析,获得电离层反射回波高频多普勒频移和到达角,对空间环境进行实时监测。同时,该系统兼有存储原始数据的功能,可根据需要进行脱机分析,满足对电离层开展观测研究的不同要求。     

卫星信号模拟器中多普勒频移模拟的研究

文章分析了动态环境下多普勒频移的产生,研究了多普勒频移的估算方法并建立了数学模型,在此基础上提出了一种运用DSP结合专用的DDS芯片AD9954模拟多普勒频移的方案。并根据所模拟数据的要求选择了一种可行AD9954的工作模式,介绍了参数的计算方法,给出了DSP控制AD9954进行多普勒频移模拟的程序流程。     

多普勒频移测量方法研究

多普勒频移是表征多径衰落信道时变特性的重要参数。从实测角度出发,根据多普勒功率谱与信道时间差相关函数之间的傅里叶变换关系,提出了一种基于接收信号电平测量的多普勒频移测量方法。开发了相应的数据处理软件,将测量数据以直观的图形表示出来,利用此测量方法在多条野外线路上进行了多普勒频移测量,获得了较精确的数值,为进行多径衰落信道下通信系统的合理设计起到了重要作用。     

电离层不均匀体对短波信号影响的实验研究

通过斜向探测设备获取的实验数据,分析Es传播模式和F2层低角模式反射高度处波状扰动情况下,电离层不均匀体对信号幅度、相位、瞬时多普勒频移及FFT频谱信号的影响.试验结果显示,Es层的不均匀体会造成反射信号幅度快速变化,信号相对相位出现扰动;穿过Es层的F2层模式信号没有Es层不均匀体信号的变化特性.小幅度波状变化的F2层反射信号幅度和瞬时多普勒频移有同样周期和同比幅度变化的周期振荡.FFT频谱分析显示,Es层不均匀体会造成信号频谱的扩展;而F2层波状扰动周期在积累时间内没有较大变化时,频域信号有多个离散的频谱,当扰动周期有明显变化时,频域信号是一个连续的扩展频谱.     

电离层多普勒探测实验研究

为了更加深入地研究电离层的多普勒特性,采用中国电波传播研究所自主研制的电离层多普勒探测实验设备,在山东青岛以10 min工作周期观测获得中纬高频电离层多普勒频移随频率变化的结果．电离层探测中采用了独特的时间交叉技术,通过快速傅里叶变换处理,在每个探测频率上能够提供±2.5 Hz多普勒频率范围0.039 Hz的多普勒频谱分辨率．通过探测结果分析,发现白天多普勒频谱不断地发生变化,f_oF₂处的多普勒频移与f_oF₂变化率密切相关．介绍了观测到的电离层扰动及扩展F层电离图．这里介绍的时间交叉技术也适用于其它类型的电离层探测和其它方面的研究应用．     

电离层侧向散射传播特性分析

侧向散射探测技术是近几年发展起来的一种新的电离层探测技术.如何基于电离层侧向散射探测结果准确获取探测区域内电离层状态信息,还需要对电离层侧向散射传播特性进行深入分析.本文详细推导了侧向散射来波信号的信噪比方程,并利用三维数字射线追踪技术,仿真得到了不同接收波束指向下的侧向散射扫频电离图,给出了最小时延线、不同地面距离最大可用频率（MUF）等参数的变化规律.     

电离层高频传播点对点射线追踪仿真器

为了发展高效的高频(High Frequency,HF)电波点对点传播仿真工具,研究了一个HF电波经电离层反射传播的点对点射线追踪仿真器(Point-to-point Ionospheric Ray Tracing Simulator,PIRTS).该仿真器通过求解Haselgrove方程进行射线追踪,电离层传播环境使用三维网格,网格由国际参考电离层2007版(International Reference Ionosphere,IRI2007)生成或由电离图导出的真高剖面提供,地磁场使用国际参考地磁场第11版（International Geomagnetic Reference Field,IGRF11)建模.PIRTS能高效搜索连接发射点和接收点的所有射线,包括低角射线、高角射线以及不同层反射的射线.为了验证PIRTS的精度和实用性,比较了实测的与PIRTS仿真合成的垂测电离图,还比较了西安莆田HF链路上观测的与PIRTS仿真的最大可用频率.对比结果表明：PIRTS具有较高的精度和较快的效率,能达到实用的水平,尤其适合于斜向电离图的仿真、HF通信选频等点对点传播问题.     

Auroral and polar-cap ionospheric effects on radio propagation

Disturbances in the auroral and polar-cap ionosphere can have profound effects on radio signals traversing the high-latitude ionosphere (defined here as that latitudinal region poleward of approximately 55° corrected geomagnetic latitude). Some effects of the high-latitude ionosphere on polar radio paths were documented as early as the 1930s, but intensive investigations of this ionospheric global region started during the International Geophysical Year (IGY) 1957-1959. Starting in the mid-1960s it was realized that high-latitude ionospheric anomalies could affect radio signals from ELF through VHF on terrestrial and earth-space paths, especially during sunspot maximum, disturbed periods. A considerable effort has been made in the last two decades to model and predict the salient parameters of the auroral and polar-cap ionosphere. A somewhat lesser effort has been devoted to develop HF propagation programs which included high-latitude ionospheric effects. Salient past results are briefly reviewed, and developments in this field for the period 1970-91 are presented     

高速铁路多普勒频移综合研究与分析

随着铁路速度的不断提升,高速铁路上的移动通信网络质量越来越差.首先针对高速铁路移动通信中的多普勒频移现象进行了理论分析,理论分析包括以下几个方面:多普勒频偏对BCCH解调的影响、对手机驻留的影响、对小区重选的影响、不同频段不同车速的频偏对比;在上面理论分析的基础上,结合中国移动和中国联通GSM网络的现状,提出了改进性建议.     

运动着的电离层不均匀体的观测研究

在电离层斜向探测试验中,得到了具有“微笑”特征的群距离多普勒谱图,基于简单的几何形状,构建了运动着的电离层不均匀体反射/散射电波的理论模型,给出了该模型下群距离多普勒谱图的仿真结果. 通过改变模型参数,得到的仿真结果和实测结果很好地吻合,证明了“微笑图”现象起因于运动着的电离层不均匀体这一解释的合理性,估计出了电离层不均匀体的运动速度.     

Real-time dynamic system for monitoring ionospheric propagation conditions over Europe

Real-time measurements of the critical frequency of F/sub 2/ layer, foF/sub 2/, and the propagation factor for a 3000 km range, M(3000)F2 from four European Digisondes operating in Athens, Rome, Chilton and Juliusruh and the Bz-component of the interplanetary magnetic field, Bz-IMF, from the NASA Advanced Composition Explorer (ACE) spacecraft mission are combined for the development of a real-time dynamic system, oriented to monitor the ionospheric propagation conditions over Europe. The validity of the developed system in its present operational form is investigated through the analysis of two case study events. First results indicate a temporal correlation between the Bz-IMF component disturbances and the quantitative signature of ionospheric disturbances at middle latitude, making the developed facility a useful tool for modelling and forecasting ionospheric propagation conditions.     

Optical adaptive filtering for Doppler shift simulator

Based on free space laser communication, this article describes the working principle of electro-optical frequency shifting, designs an optical adaptive filtering module, and builds the core module of the dynamic optical Doppler shifting simulator for laser channel. It is expected to be applied to the heaven-ground integrated communication link. In this article, we adopt the electro-optical frequency shifting technique combined with the microwave-light wave. In the 1 550 nm band, the negative feedback algorithm is used to complete the adaptive filtering, which realizes optical Doppler frequency shifting and high-precision locking. The frequency shift range reaches +5.5—+32 GHz, and the analog precision is better than 645 Hz. When the microwave frequency is greater than 13.5 GHz, the signal-to-noise ratio (SNR) of the output optical power reaches 20 dB, which lays the foundation for the next stage space laser communication.     

基于已知传播模式数目的海杂波抑制方法研究

天波超视距雷达海杂波谱受电离层多模传播影响大幅展宽, 需进行杂波抑制才可实现舰船目标检测, 利用电离层返回散射探测可获得海杂波谱先验模式数目信息.针对常用的两种海杂波抑制方法——特征值分解法和循环对消法, 仿真分析了传播模式数目识别准确性对海杂波抑制效果的影响.结果表明:若传播模式数目识别错误, 则会造成目标漏检或虚警.在传播模式数目已知的前提下, 利用仿真和试验数据研究了目标与一阶海杂波多普勒相对位置和多普勒分辨率对上述两种方法海杂波抑制效果的影响.目标与一阶海杂波越接近, 海杂波抑制效果越差, 当二者相对多普勒位置小于分辨率时, 两种方法均失效; 多普勒分辨率越低, 海杂波抑制效果越差; 目标与海杂波越接近, 对多普勒频率分辨率要求越高.