為了研究電離層信道的特性,評(píng)估電離層探測(cè)系統(tǒng)性能,本文完成了電離層探測(cè)系統(tǒng)的仿真建模及后續(xù)的數(shù)據(jù)處理,并對(duì)電離層行進(jìn)式擾動(dòng)（TID）進(jìn)行建模,結(jié)合射線追蹤技術(shù),研究了不同尺度TID情況下電波在電離層中傳播的特點(diǎn),仿真結(jié)果可以指導(dǎo)實(shí)際電離層探測(cè)結(jié)果的分析。首先,本文采用偽隨機(jī)二相編碼調(diào)制方式,選取Watterson信道模型仿真電離層信道,以超外差接收機(jī)和正交解調(diào)方式完成回波信號(hào)的采集,最后利用武漢大學(xué)電離層實(shí)驗(yàn)室的雷達(dá)數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到高質(zhì)量的雙時(shí)響應(yīng)圖和散射函數(shù)圖。仿真結(jié)果驗(yàn)證了電波在電離層中傳播時(shí)受到的各項(xiàng)影響,確定了系統(tǒng)性能最佳時(shí)各模塊的參數(shù),表明該模型能夠準(zhǔn)確模擬實(shí)際電離層探測(cè)系統(tǒng)。其次,本文采用國(guó)際參考電離層模型(IRI作為背景電離層,利用數(shù)值模擬計(jì)算出不同尺度TID情況下的電離層電子密度分布,結(jié)合射線追蹤技術(shù),模擬了發(fā)生TID情況下,電波在電離層中的傳播軌跡,提取了一個(gè)TID周期內(nèi),電波傳播的相路徑,回波信號(hào)仰角和電波的多普勒頻移等參數(shù)及其變化信息,分析了 TID對(duì)電波傳播的影響。最后在中尺度TID情況下,將射線追蹤得到的電離層信道參數(shù)（群時(shí)延和多普勒頻移... 

【文章來(lái)源】：武漢大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１電離層垂直結(jié)構(gòu)圖??Ｄ區(qū)：平均高度約為７０千米，電離度很低

：??高低射線模式：當(dāng)電波的頻率為定值時(shí)，改變發(fā)射仰角，可能存在不同線會(huì)到達(dá)同一接收站的情況。其中低角射線的反射虛高較低，當(dāng)電離層變化時(shí)，對(duì)低角射線影響不會(huì)太大。而高角射線的反射虛高較高，受電變化的影響較大，且傳播群距離一般大于低角射線，能量的衰減較低角一些，故接收到的低角射線的信號(hào)功率比高角射線要大。??突發(fā)Ｅ層模式：突發(fā)Ｅ層是一個(gè)電離突然增強(qiáng)的區(qū)域，分布在電離層Ｅ范圍，由于電子密度較大，所以對(duì)電波有很好的反射作用（譚輝，２００４）的高度較低，難以預(yù)測(cè)，因此一般不會(huì)造成較大的能量衰減，但電波可ｓ層反射后再被Ｅ層反射，即產(chǎn)生多跳傳播。??多層多模模式：由于電離層在垂直方向上分為不同區(qū)域，不同發(fā)射仰角入電離層后，可能會(huì)在穿透低層電離層（如Ｅ層）到達(dá)高層后（如Ｆ層）被高層反射到低層，在不同層之間多次反射，從而產(chǎn)生多層傳播模式。（示）??２

地面??圖２．１典型的垂測(cè)示意圖??圖２．１是典型的電離層垂測(cè)示意圖，電離層垂測(cè)技術(shù)最早始于英國(guó)的阿普爾登??和美國(guó)的布萊特，圖夫等人，其原理是將無(wú)線電波垂直發(fā)射進(jìn)入電離層，通過(guò)對(duì)??回波信號(hào)的傳播時(shí)延或多普勒頻移等信息的測(cè)量，進(jìn)一步通過(guò)計(jì)算得到電離層特??性和電離層擾動(dòng)信息等，具有精度高，測(cè)量時(shí)間短的特點(diǎn)。然而垂直探測(cè)技術(shù)的??缺點(diǎn)是難以詳細(xì)測(cè)量電離層Ｄ層的電離程度和Ｆ層峰以上的電離層特點(diǎn)等（楊國(guó)??斌，２００９）。??／?＼電離層??／?＼??／?＼??／?＼??發(fā)射機(jī)ｊ?ｙ?接收機(jī)??地面??圖２．２典型的斜測(cè)示意圖??７??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[4]天波超視距雷達(dá)坐標(biāo)配準(zhǔn)與多徑數(shù)據(jù)處理研究[D]. 周晨.武漢大學(xué) 2009
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碩士論文
[1]寬帶流星雷達(dá)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 潘凌云.武漢大學(xué) 2017
[2]基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 韓少宇.安徽大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3313883