应用武汉电离层斜向返回探测系统测量回波相位

电离层作为时空随机变化介质,除了规则变化外还存在着不规则结构和随机变化,即电离层不稳定性,其直接影响是经过电离层传播的电波产生相位随机起伏.利用垂测仪和信标接收机测量精确相位数据的各种方法已被广泛应用,而应用具有大范围电离层探测能力的高频天波超视距雷达测量回波相位的方法还没有文献提出.文中提出了一种从相位编码脉冲压缩体制电离层探测雷达测量的电离层信道双时响应中提取相位数据的理论.此理论被成功地应用于自行研制的武汉电离层斜向返回探测系统中,探测获得了有效的回波相位数据.     

武汉电离层斜向探测系统的时间同步设计

为武汉电离层斜向探测系统设计了一种新的时间同步方式.该同步方式利用全球定位系统(GPS)接收机输出的时钟信号校正高性能恒温晶振输出的参考时钟信号,从而获得稳定可靠的秒脉冲信号来用作斜测系统的时间同步信号.在预定的探测时刻,单片机利用该信号控制斜测系统的发射端和接收端同时开始工作,从而实现时间同步.实验结果表明:该时间同步方式在获得GPS卫星信号的情况下,时间同步精度可达到30ns.而在未获得GPS卫星信号的24小时内,时间同步精度可达到1μs.在获得和一定时间内未获得GPS卫星信号的情况下,采用该时间同步方式的武汉电离层斜向探测系统都成功地获得了斜向探测电离图,从而很好地满足了探测需求.     

我国电离层返回斜向探测研究40年

了４０年来中国电离层返回斜向探测研究,介绍了探测设备的研制理论与应用研究等方面取得的成就及研究进展,并对该项研究的发展趋与应用前景作了展望。     

电离层斜向返回探测系统的主控制器研制

介绍伪随机码调相脉冲压缩体制的新型电离层斜向返回探测系统的概况,重点讨论基于软件无线电思想的探测系统核心部件—主控制器的设计与实现。实验探测结果表明,该系统具有探测功率低、距离分辨率高的特点,能够同时荻取电离层多普勒信息和“距离—频率—幅度”探测图。实测过程中,自主研制的由DSPs、FPGA器件构成的主控制器工作稳定,运行良好,满足探测要求,使系统具备开放、灵活、通用和易于升级等优点。     

基于遗传算法斜向探测电离层参数反演研究

斜向探测是电离层探测的主要方式之一,它能够获得电波传播群时延和频率关系的电离图。由于传输信号的媒质是电离层,因此斜测电离图包含了收发站之间电离层状态信息,通过对斜测电离图的反演可以提取电离层的状态信息。利用遗传算法,对斜向探测电离层参数进行了反演,获得了较好的结果,展示了该方法在电离层参数反演研究中的优点和实际应用前景。结果证明该方法具有一定的抗噪能力,具有良好的应用价值。     

电离层高频信道互易性研究:中纬度电离层斜向探测实验

该文首次利用武汉电离层斜向探测系统(WIOISS)对武汉-万宁和万宁-武汉两条电离层高频信道的互易性进行了分析。WIOISS是基于GPS时间频率同步手段开发的新型电离层斜向探测系统,通过比较由系统扫频工作模式和定频工作模式得到的两条路径下的斜向传播群时延和电离层高频信道散射函数,可以得出武汉-万宁和万宁-武汉的电离层高频链路有较好的互易性。     

电离层斜向传播异常信号特性的研究

在对固定电路电离层斜向传播特性的长期连续观测过程中,发现了大量异常斜测电离图.通过对电离层行波扰动情况下电波传播路径的仿真计算,分析了它对电离层斜向传播信号的影响,并利用斜向探测数据,讨论分析了确定行波扰动基本参数的方法.     

基于GPS层析反演和斜向返回探测反演的电离层二维电子密度重构

GPS层析反演和电离层斜向返回探测反演可以给出电离层大尺度2维电子浓度分布,该文基于3次电离层垂测、GPS层析探测和斜向返回探测的实验结果,比较了GPS层析反演和电离层斜向返回探测反演得到的大尺度电子密度2维分布。结果表明GPS层析和电离层斜向返回探测都能较好地重构电离层电子密度分布,反映电离层大尺度的空间结构。通过和电离层垂测结果的比较,表明GPS层析和斜向返回探测反演得到电离层F2层最大电子密度和峰高具有较好的精度。     

大功率无线电波斜向加热低电离层

基于电子能量方程、连续性方程建立了大功率无线电波斜向加热低电离层的物理模型,数值计算了加热前后电离层电子温度和密度的变化,并对比了不同加热条件下的电离层扰动幅度。结果表明:1)大功率电波斜向射入电离层后,与等离子体相互作用,能够有效造成电子温度和密度的扰动,为达到与垂直加热相同的扰动幅度,需要更高的入射功率;2)在其他相同条件下,入射频率越高,造成的电子温度扰动幅度越小;X波模加热造成的扰动幅度大于O波模,在电离层传播时X波模要比O波模容易吸收;3)入射仰角越高,加热的扰动幅度越大,在垂直加热时电子温度的最大扰动幅度可达45%,而以45°仰角入射时最大幅度约为18%。     

电离层斜向返回探测系统软件结构

在电离层探测中，伪随机噪声编码探测仪与常见的线性调频电离层探测仪相比具有一定的优势。随着软硬件技术的发展，按照伪随机编码体制特点，将软件与硬件有机结合，可以形成具有良好开放性和灵活性的电离层探测仪。该文在介绍伪随机噪声编码电离层斜向返回探测仪原理和系统结构的基础上，使用面向对象的程序设计方法和可视化的开发工具，基于消息／标志交换机制和软件生成时序的思想设计并实现了系统软件。系统的开放性与灵活性使得在一台探测仪上实现多模式软件化电离层探测成为可能。     

电离层探测系统中PC与DSP通信方案的设计

介绍电离层斜向返回探测系统中PC与DSP板的通信方法，包括PC向DSP板装载程序、从DSP板读取数据、与DSP参数的传递机制。该方案保证了探测过程的连续性，提高了探测数据处理结果的有效性。     

基于短波宽带接收机的并行电离层

提出了一种新的电离层探测方法,不同于传统的串行探测方式,该方法利用短波宽带接收机并结合软件无线电技术,实现了同时对多个电离层信道进行并行探测,大大的缩短了整个短波波段扫频探测的时间,拓宽了电离层探测在一些实时性要求高的场合中的应用.     

基于HF返回散射和斜向探测的PD变换新方法

提出了基于实测返回散射电离图和斜向探测电离图及三维射线追踪技术综合处理的群路径P到地面距离D变换（简称PD变换）的坐标配准系数（kr）修正方法,采用“归一化”的思想,计算射线追踪技术合成的斜测电离图和实测斜测电离图的归一化频率对应的群路径差值,利用该差值,修正不同距离的合成的群路径,特别是能够对远区没有信标参考地区的坐标配准系数进行修正。仿真分析了临界频率和反射高度估计存在误差时“归一化”方法修正的有效性,从而验证了该方法能够有效地克服电离层参数估计不准对坐标配准系数的影响。     

基于斜向探测的短波广播覆盖区分析方法

提出了基于斜向探测数据进行短波广播覆盖区分析的一种实用方法。该方法以斜向探测的MUF及其时延数据为基础,利用基于射线理论的反演方法和等比加权的重构方法进行电离层参数分析,最后利用短波传播预测方法实现了短波广播链路的场强预测和覆盖区分析。通过仿真实例验证了方法的可行性,这对短波广播系统的规划设计、性能分析有重要参考意义。     

全数字接收机中插值滤波器的优化设计

本文讨论了全数字接收机中插值波器的优化设计问题。利用插值公式的载断式导出码间串扰量的度量式，研究了其收敛特性。利用码间串扰量的度量准则，对不同的成形滤波函数研究了插值滤波器的参数优化估计及其抗时钟抖动性能。     

数字中频接收机的设计与实现

数字中频接收机(DIFR)是对中频信号直接采样,其信道化功能由数字正交下变频器和数字滤波器来实现。因此,DIFR适用于接收和处理多载波、多模式信号,可解决很多种信号之间的互通互连问题。本文基于DIFR对动态范围、带宽、自动增益控制和高速信号采集等技术需求,优化设计了一种大动态宽带DIFR,给出了该系统的实现方案、各部分的参数分配及系统设计指标;给出了一种新型的数字自动增益控制(DAGC)实现电路,并提出了其控制算法。     

激光斜冲击强化曲轴

激光加工连杆轴颈与曲柄连接处圆角区域曲面时、激光光束不能保证与曲面上每点切线方向始终是垂直的,这个过程就是激光斜冲击强化过程.本文用江苏大学激光技术研究所生产的YAG激光器,斜冲击强化连杆轴颈与曲柄连接处圆角区域.冲击后在受冲击区域显微硬度比未冲击区域提高了65%-75%左右,残余应力比未冲击区域提高了80%-100%左右,使用寿命提高了150%.而这种显微硬度和残余压应力的提高对提高材料的疲劳寿命、抗磨损能力和抗腐蚀能力等表面机械性能都是有益的.激光斜冲击曲轴连杆轴颈与曲柄处圆角,残余应力和显微硬度提高最大处为圆角中心处,而这个位置正是易产生疲劳裂纹处,而圆角边缘处是疲劳强度非敏感区,对裂纹的产生影响不大.     

An Aliasing-Free Receiver with Variable Sample Rate Digital Feedback M/T NDA Timing Synchronization

The evolving digital television broadcasting standard does not standardize the data rate 1/T of the transmitted data but instead leaves it completely unspecified. We propose two digital receiver algorithms based on a free running oscillator (rate 1/T_s) for the processing of an extended range of variable sample rates T_s/T based on a timing synchronization algorithm producing synchronized samples at rate M/T where M is variable. It is shown that the well known timing error detector from Gardner[1] also works for M>2 which forms the basis of the timing synchronizer which is built similar to [2, 3]. Main issue for variable symbol rate receivers is to supress aliasing due to the different sampling rates in the receiver. One of the algorithms removes aliasing by filtering the received samples prior to timing synchronization and choosing M=2, whereas the second algorithm also uses the sample rate 3/T in the timing recovery loop and matched filter depending on T/T_s and thus avoids the necessity of prefiltering. The algorithms are compared in terms of their complexity, timing error variance and BER performance. Both algorithms can be implemented causing negligible loss in a DVB receiver.