甚低频对潜通信信号场强预测

甚低频(VLF)电波传播过程中因环境因素影响会使信号产生衰减与扰动,导致潜艇收信可靠性下降.文中基于传播媒质环境地-电离层参数的统计预测,运用波导模式理论对甚低频电波的信号场强进行预测,为甚低频对潜通信系统在运行中调整其可变参数或在特定参数条件下避开传播衰减与扰动提供传播环境服务,使通信系统工作性能与信道特性达到良好匹配,从而实现提高对潜通信效能的目的.     

计算电离层VLF波传输特性的时域有限差分算法

在星载甚低频( VLF)通信技术中,研究甚低频信号在电离层中的传输特性具有重要意义。现有的利用时域有限差分( FDTD)算法研究电离层传输特性大多基于高频脉冲信号,且传播模型相对粗略,计算存在一定误差。为此,建立了更为精确的电离层各向异性传播模型,对常规的FDTD算法引入变步长因子,并用该算法对VLF波在电离层中的场强衰减进行了数值计算,研究了昼夜变化及频率对其传输特性的影响。仿真结果与卫星实测数据对比表明：与常规的FDTD算法以及全波分析方法相比,引入变步长因子的FDTD算法精度更高;在VLF频段,降低频率有利于电磁波穿透电离层,且白天的衰减明显大于夜间;VLF波在射入电离层并穿透D层时衰减严重(30~40 dB),约为F1层中衰减的3倍。     

级联码与交织技术在甚低频对潜通信中的性能研究

论述了在甚低频对潜通信系统中为提高系统可靠性而采用的级联码和信道交织技术,对级联编码方案在甚低频对潜通信模型中的性能和交织器对纠错性能的影响进行了分析,并给出了计算机仿真结果和硬件设计方案,证明了级联编码和信道交织技术对甚低频对潜通信系统的纠错性能有较大改善。     

汶川8级地震前空间电离层VLF电场异常现象

基于法国DEMETER卫星记录的空间电场频谱资料,提取分析了汶川地震前可能存在的电场异常信息.首先利用轨道的重访特性分析了四川汶川8级地震前震中上空固定纬度点(31°N)的VLF电场信号2年多的正常频谱变化背景,结果显示1～6月各频点变化比较稳定,但在7～10月份各频点谱值扰动比较剧烈,存在整体幅度上升或者下降的现象,因此电场可能存在年周期变化.在背景分析的基础上,收集了2008年4月1日～5月12日震中区上空2000 km范围内所有夜间的降轨轨道在北纬31°记录的电场所有频点资料,计算结果显示震前1周内即5月6～10日相对4月份呈现明显的电场能量增强现象,增强幅度达到3σ,频率集中分布在2～6kHz范围内,异常区域的空间统计分布反映该电场增强现象位于震中以南较大范围内.这次异常发生在空间电磁活动平静时期,可能与汶川地震的孕育过程有关.最后讨论了空间地震电场异常的可能形成机理,对地震电离层耦合机理的深入认识还需要地基和空间的联合立体观测来支持.     

大气噪声对甚低频通信系统干扰仿真分析

甚低频通信又称为长波通信,具有传播距离远,水下传播,传播信号稳定、衰减小等特点,大气噪声会对甚低频通信系统产生严重影响,结合大气噪声经典模型和CCIR 322报告中多年的测量结果,对大气噪声干扰下的甚低频通信系统进行仿真,得出在不同强度的大气噪声干扰下,甚低频通信系统的误码率,验证了大气噪声中的主要为脉冲噪声对甚低频通信系统产生严重影响。     

甚低频发信天线电晕电压计算方法研究

文中研究了甚低频发信天线电晕产生的机理,分析了电晕电压发生时伴随的物理现象和化学反应,理论推导了甚低频发射天线电晕电压的计算方法,实例给出了天线导线取值与电晕电压的计算结果,指出电晕电压与天线导线的直径、导线表面的粗糙程度、导线所处位置的大气密度、通过导线的电流频率、淋雨状态及导线的冰渍情况有关。     

基于蜂窝结构的二维磁感应通信

为实现地下无线传感器网络高可靠通信及无线能量传输,针对VLF频段提出一种二维蜂窝磁感应网络结构,并建立系统模型。通过电流色散方程对系统带宽、群速和波束赋形等进行推导分析。应用四阶龙格库塔方法对磁感应波的传播进行了时域仿真。结果表明,蜂窝磁感应网络可实现磁感应波的全向传播,与方形栅格网络相比,在各传播角度上具有更加均一的带宽、群速,可应用多天线协作技术实现定向通信和输能,适于在地表下环境建立高连通度、高能效的传感器网络。     

利用MATLAB仿真甚低频通信

甚低频通信在远距离通信和水下通信中有着很重要的作用。由于甚低频传播过程中的影响因素很多,使得关于甚低频通信的工程计算比较困难,因而对甚低频的数值计算的研究很少。本文首先对甚低频在大气中传播、海水中衰减的主要影响因素进行了深入研究,然后建立甚低频通信的理论模型,加入修正因子进行仿真,并结合经验公式进行了分析,验证了该仿真模型的有效性。最后设计了该模型的计算软件。     

基于MapX的甚低频通信信号场强预测系统研究

利用甚低频电波传播的可预测性,对其信号场强进行预测,实现通信效果的精确预报,可提高对潜通信效能.论述了应用MapX技术和波导模式理论开发甚低频通信信号场强预测系统的基本思路、功能设计和实现方法.实际应用表明,该系统预测结果与实测数据相吻合,具有很高的工程应用价值.     

矿井无线通信信道的分析与研究

阐述了煤矿井下无线通信的发展现状,依据煤矿井下特殊工况环境,探索基于甚低频(VLF-Very Low Frequency)通信信号的矿井无线通信系统设计实施方案.分别在通信信道分析,天线选取,噪声干扰分析等方面进行了探讨.