高集成度的高频多普勒探测系统的设计

地震、台风、磁暴等天气事件爆发时,引发的电离层扰动会对无线电波的传播环境造成影响,使空间传播的高频无线电信号产生多普勒频率偏移.针对此问题,提出了一种新型的高集成度的高频多普勒探测系统.通过研发的高集成度的高频多普勒接收机接收来源于电离层反射的高频无线电信号,经过信号处理电路的混频处理获得低中频信号,再通过数据采集卡采集信号并保存在PC机上,利用上位机软件对保存的数据进行实时处理,得到高频多普勒频移的变化曲线,从而研究电离层扰动特征.同时给出了电离层日出效应、偶发E层和行进式电离层扰动等探测实例.实际观测表明:该探测系统运行稳定可靠,可以用于电离层环境的长期监测.     

电离层垂直探测中扰动观测模式研究

电离层高频反射回波的多普勒频移观测是研究电离层扰动的一个重要方法.利用电离层垂直探测中的组合脉冲控制和回波相位测量分析方法,开发并实现了一种电离层扰动观测模式.实验观测表明,新开发的观测模式在电离层高频反射回波为窄带信号的情况下,可实时获得高精度多普勒频高图,并给出电离层扰动速度的时空变化曲线,能够满足电离层扰动观测研究的需要.     

电离层不同传播模式信号多普勒频移的实验研究

介绍了试验采用的设备和工作参数.依据试验数据,统计分析了电离层不同传播模式信号的多普勒频移、射线距离、信号强度、能量频谱的距离展宽和频率展宽,给出了不同传播模式信号多普勒频移、射线距离和信号强度间的比较结果.最后通过分析电离层不同传播模式信号多普勒频移与射线距离间的变化关系,得到了对不同传播模式多普勒频移变化规律的一些新的认识.     

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。     

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10min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±2.5Hz多普勒频率范围0.039Hz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,fo F2处的多普勒频移与fo F2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。     

天发船收高频雷达海面目标回波建模

天发船收高频雷达系统中,由于电离层随机扰动和接收船六维摆动运动影响,目标回波空时谱发生展宽和形变,严重影响雷达探测性能。本文对天发船收高频雷达海面目标回波建模问题开展研究,首先分析了动态空间几何关系变化下目标回波的多普勒频移特性,建立了理想条件下的空时目标回波模型;在此基础上,引入电离层不规则体和六维摆动空时相位扰动影响,分别构建电离层随机扰动相位仿真器和六维摆动扰动相位模型,进而建立了天发船收高频雷达扰动目标空时回波模型,实验数据验证了模型的有效性。      

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.     

短波─跳天波多普勒频移和展宽的变化

本文通过对连续五年（１９８６—１９９０）短波一跳天波信号（收发相距为６７０Ｈｚ）的观测研究，给出了１０ＭＨｚ和１５ＨＨｚ信号回波的多普勒频移和展宽的年、月、日变化特性以及磁暴活动等对它们的影响，并从电离层电波传播角度探讨了这些参量变化的原因。     

硅基超材料太赫兹波电光调制器

该文介绍了一种基于声光调制的微波信号多普勒移频方法。该技术基于微波光子信号处理和声光移频技术,在光学域上实现了微波信号的多普勒频移,能够用于产生雷达干扰信号。系统的工作频段为2～20 GHz,测试结果表明,速度拖引干扰信号的移频范围达到±1 MHz,最小移频量为±10 Hz。系统实现了目标速度从1 200 m/s减小到1 000 m/s情况下雷达脉冲信号的多普勒频移模拟测试。     

基于射线追踪的TID期间电离层高阶效应及多普勒效应仿真

电离层行进式扰动(traveling ionospheric disturbance, TID)是一种常见的电离层扰动形式,对电磁波（如卫星导航）信号的传播过程有着重要影响. 为研究TID对卫星导航信号传播效应,本文基于三维射线追踪方法对导航信号在空间电离层磁等离子体的传播进行仿真,重点研究TID情况下电离层二阶效应和多普勒效应. 首先,通过在NeQuick电离层模型上添加电离层扰动建立TID仿真生成模型,该模型能够模拟多种尺度的TID结构;其次,基于我国南北方两个虚拟站点,仿真模拟得到导航信号在TID发生时的传播特性;然后,计算得到不同仰角和方位角时卫星导航信号的电离层二阶效应和多普勒效应等参数;最后,分析TID参数对电离层二阶效应和多普勒效应的影响. 仿真结果表明,在本文仿真参数下电离层二阶和多普勒效应在低射线仰角情况下更明显,TID多普勒效应和TID周期相关性明显.     

A method to correct HF skywave backscattered signals forionospheric frequency modulation

A method is described to correct HF signals reflected by the ionosphere and backscattered by the sea surface for ionospheric frequency modulation, which produces spectral-line smearing. The statistical mean of the time derivative of the phase of the signal, weighted by the signal energy, is proposed as an estimator of this modulation. The accuracy of the estimator is measured and the efficiency of the signal processing is tested by synthetically contaminating high-quality signals obtained via sporadic E-layer propagation. Examples of data corrected for F2-layer ionospheric perturbations are shown     

日食声重波效应

介绍了1997年3月9日日食期间，首次利用地跨主食带区两侧的电离层台阵，食甚前后采用1min 1次的同频加密观测的资料。观测证实：日食期间在主食带区日食确有可能诱发声重波所致的电离层行扰现象（TID。并对其运动学特征作了粗浅的讨论。     

Real-Time HF Channel Parameter Estimation

An efficient real-time realization for the estimation of the HF channel parameters is presented and the estimation errors are evaluated. The parameters that were chosen are the Doppler spread, multipath spread, Doppler shift and signal-to-noise ratio, which are the dominant ionospheric propagation parameters. The estimation procedures were real-time implemented on a digital signal processor and tested on a real-time HF channel simulator based on the so-called Watterson model. The estimated parameters can be used in numerous ways in adaptive HF communication setups, including real-time channel quality evaluation for link or equipment adaptation.     

The Calculation of Ionospheric Doppler Spread on HF Communication Channels

Using some basic concepts of ionospheric propagation, multipath and Doppler spread calculations are obtained for the HF ionospheric communication channel. Because of sensitivity to the solar control mechanism, the Doppler spread results are found to demonstrate a pronounced dependence on time of day and operating frequency. The practical consequences of these calculations are discussed in detail. This includes the definition and generation of the "Doppler reduction factor," comparable to the "multipath reduction factor," which can be used to determine the appropriate operating frequency on a given HF link.     

拉萨地区电离层长期变化特性研究

电离层环境变化对电子信息系统有重要影响,因此电离层变化特性研究具有重要意义.文中根据拉萨电波环境观测站30余年数据,研究了拉萨地区电离层F层临界频率f_oF₂、F层底高h'F、Es层临界频率f_oEs的日变化、季节变化和长期变化情况,得到一些有意义结论:电离层f_oF₂全年均值介于3~11 MHz,日变化显著,季节变化明显,随太阳活动变化幅度较大;电离层h'F全年均值介于200~420 km,日变化显著,随季节变化不明显,与太阳周期变化呈正相关关系;电离层f_oEs全年均值介于1~7 MHz,日变化显著,季节变化显著（夏季明显高于其他季节）,太阳周期变化不明显.研究电离层环境的长期变化特性,获取电离层参数长期变化规律,对通信导航、航天器等装备的设计和运行维护具有重要意义.     

高频海洋回波谱电离层污染及实验研究

根据电离层对高频天波海洋回波Doppler谱影响的研究,结合高频天波返回散射探测站获得的海洋回波谱,对观测到的高频海洋回波谱Doppler频移、多Bragg峰及Doppler展宽等现象进行研究,阐明了电离层运动、电波传播模式、多径、电波相位路径的非线性变化与高频海洋回波谱之间的关系.初步验证了造成高频海洋回波谱污染的原因.