【摘要】：掩星探測技術(shù)是臨近空間環(huán)境探測的重要手段。GNSS-LEO掩星技術(shù)從20世紀(jì)90年代中期開始應(yīng)用于地球臨近空間和電離層探測,并取得了豐碩的成果。由于受到電離層的影響,GNSS-LEO掩星技術(shù)無法有效開展60km以上中性大氣探測。為了解決這一問題,我們提出一種可應(yīng)用于60km~90km中性大氣的LEO-LEO掩星探測技術(shù)。到目前為止,國際上還沒有實際運行的LEO-LEO掩星探測系統(tǒng),國內(nèi)對LEO-LEO掩星探測系統(tǒng)的研究大多是針對掩星特性的仿真研究或軌道參數(shù)的仿真研究,尚沒有公開文獻(xiàn)發(fā)表關(guān)于LEO-LEO掩星的發(fā)射機(jī)或接收機(jī)研究。本文利用軟件無線電技術(shù)開展LEO-LEO掩星信號接收技術(shù)研究,設(shè)計并研制成功了一套LEO-LEO掩星接收機(jī)原理樣機(jī),實現(xiàn)了高動態(tài)、高精度的掩星信號開環(huán)/閉環(huán)跟蹤與幅度、相位信息提取。測試結(jié)果表明,相位測量精度達(dá)到0.12mm(10k Hz帶寬),多普勒測量范圍達(dá)到3MHz,多普勒頻率變化率測量范圍達(dá)到144k Hz/s,滿足60-90km中性大氣探測需求。
【圖文】：

參數(shù)設(shè)計信號跟蹤步長跟蹤模式下，跟蹤步長為 FFT 的長度，考慮到 FPGA 的資源以及，選取 FFT 的長度為 32768。在 10MHz 的采樣率下，對應(yīng)的信號.2768ms，為了實現(xiàn) FPGA 內(nèi)的模塊復(fù)用，開環(huán)跟蹤模式下的跟蹤式相同。跟蹤帶寬帶寬是一個跟蹤步長內(nèi)可跟蹤的最大頻率變化范圍，等效于 FFT FFT 長度為 32768，采樣率為 10MHz 時，跟蹤帶寬為 305Hz。跟接收機(jī)可跟蹤的最大多普勒變化率。濾波器設(shè)計軟件接收機(jī)的數(shù)字中頻信號和 NCO 產(chǎn)生的本振信號混頻，通過濾帶信號，接收機(jī)中使用 FIR 濾波器來實現(xiàn)。濾波器響應(yīng)如圖 2.3

號進(jìn)行閉環(huán)跟蹤得到基帶信號數(shù)據(jù)，計算出基帶數(shù)據(jù)相鄰數(shù)據(jù)即這段時間內(nèi)基帶信號的相位變化b ，由于基帶信號是減采，所以相鄰基帶數(shù)據(jù)點之間的時間間隔為 /step sT D f，根據(jù)，若模擬中頻信號的頻率分布為[ , ]L Hf f ，，而測量出數(shù)字中頻載波頻率為'IFf ，則該段時間內(nèi)，模擬中頻信號的頻率為IF f ，模擬中頻信號的相位變化量為：'2 ( )IF b L IF step f f T進(jìn)行累加即可得到模擬中頻信號在采樣點處的相位：0( ) ( )nIF IFi n i )n與原始輸入信號 ( )oriS t 的對應(yīng)采樣點處的相位作比較，可以相位測量殘差，如圖2.4所示。圖中的仿真結(jié)果沒有考慮噪聲的
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P412.27;P352.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2657187