【摘要】：隨著電子技術(shù)的發(fā)展,各種電子系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?而這些電子系統(tǒng)對外部電磁環(huán)境的適應(yīng)性正受到越來越多的關(guān)注。自然閃電因其具有瞬態(tài)大電流和強(qiáng)電磁輻射脈沖特性,對各種電子系統(tǒng)及人們的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大危害,因此閃電探測成為一項(xiàng)重要的工作,有效的閃電探測對人們科學(xué)理解閃電機(jī)理和預(yù)防閃電災(zāi)害具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。本課題基于雙錐天線的寬頻帶特性研究設(shè)計(jì)的VHF雷電電磁波接收系統(tǒng)正是為了探測閃電輻射電磁波。基于抗干擾角度出發(fā),本文研究的VHF雷電電磁波接收系統(tǒng)的工作頻率選擇在了非常純凈的有線電視信號頻段,為270MHz,且輸出為中頻38MHz信號。(1)由雙錐天線的輸入阻抗,得到雙錐天線的基本原理以及輸入阻抗公式,由雙錐天線的電長度與信號波長和天線輸入阻抗的經(jīng)驗(yàn)公式,算得天線的振子長度為105.80mm,依據(jù)計(jì)算結(jié)果做出了原型天線。通過對天線的S11曲線的測試,不斷調(diào)整天線尺寸,最終振子實(shí)際長度為100.00mm,在0～350MHz頻率范圍內(nèi),天線有且只有一個(gè)中心頻點(diǎn),為268MHz,-10dB帶寬范圍為252MHz～281MHz。(2)對信號處理電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),包括中頻轉(zhuǎn)換電路、中頻放大電路以及跟隨器的設(shè)計(jì)。本文使用有線電視機(jī)高頻頭TDQ-3B6S-C進(jìn)行甚高頻到中頻38MHz的轉(zhuǎn)換,減輕應(yīng)用過程中數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析以及傳輸壓力。結(jié)合中頻放大芯片MC1350自動(dòng)增益控制特性,設(shè)計(jì)了中頻放大電路,對高頻頭輸出的中頻信號進(jìn)行放大處理。最終將各級電路焊接成板并進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試,調(diào)試結(jié)果表明信號電路的工作穩(wěn)定,高頻頭、中頻放大電路以及跟隨器的輸出均為38MHz,信號增益約為60dB。(3)對整個(gè)雷電電磁波接收系統(tǒng)進(jìn)行了測試,包括實(shí)驗(yàn)室模擬測試和自然閃電實(shí)測。測試結(jié)果表明:在實(shí)驗(yàn)室情況下,18次測試過程僅有2次沒有成功接收到模擬雷電電磁波信號,即接收系統(tǒng)對模擬雷電電磁波輻射源的輻射信號探測效率為88.90%,且與輻射源的輻射強(qiáng)度呈正相關(guān);在實(shí)際接收自然雷電電磁波測試中,VHF雷電電磁接收系統(tǒng)與低頻磁天線接收雷電電磁波同步性良好,且波形豐富程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低頻磁天線。對VHF雷電電磁波接收系統(tǒng)收到的信號進(jìn)行傅里葉變換發(fā)現(xiàn),信號強(qiáng)度在接近40MHz頻率點(diǎn)時(shí)最大,說明采集到的信號以接近40MHz的頻率為主,基本達(dá)到38MHz的設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P427.3
【圖文】：

壁厚１ｍｍ的黃銅管。每個(gè)振子的兩個(gè)連接端為實(shí)心銅材，均預(yù)留有６個(gè)均勻分布的直逡逑徑為４＿的小孔，孔的斜度均為精確計(jì)算，保證組成桿插入之后，天線的錐角為３０°，逡逑天線與組成桿用焊錫連接，保證可靠的電氣連接，實(shí)際天線如圖２．６所示。逡逑１４逡逑

對于對稱網(wǎng)絡(luò)Ｓｎ＝Ｓ２２，對于無損網(wǎng)絡(luò)Ｓｕ＊Ｓｎ＋Ｓ２ｉ＊Ｓ２ｉ＝ｌ，即網(wǎng)絡(luò)不消耗能量，信號從端逡逑口邋１輸入不是反射回端口邋１就是傳輸?shù)蕉丝阱澹采�，不�?huì)有損耗產(chǎn)生。對于雙端口網(wǎng)絡(luò)，逡逑信號的傳輸示意圖如圖２．７所示逡逑ｚ0邋ｚ0逡逑￣￣ｉ邋ｎ邐邋，邐１邋ｘ邐１邐ｉ——逡逑＾邋——．－——ａ逡逑ｈ邋邐邐邋Ｊ邋＾邐＞邋ｂ、逡逑甲邋＾１１邐＆邐？逡逑圖２．７信號的傳輸示意圖逡逑其中逡逑ＭＵ心N＾？逡逑Ｑ＼邋Ｋ端口邋１的輸入邐ａｉ邋Ｚ端口邋２的輸入逡逑ａ＼邋Ｋ端口１的輸入邐ａ２邋Ｋ端口２的輸入逡逑１５逡逑

ｉ邐］逡逑－Ｉ逡逑圖２．６雙錐天線陣子照片逡逑錐天線的測試逡逑好的傳輸線，信號從一個(gè)點(diǎn)傳送到另一個(gè)點(diǎn)的失真（損耗、扭曲），必須在一的程度內(nèi)。而如何去衡量傳輸線對信號的影響，可以分別從時(shí)域和頻域進(jìn)行觀即是頻域特性的觀察，其中Ｓ參數(shù)的原名為“Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ－Ｐａｒａｍｅｔｅｒ”，以二端口網(wǎng)如單根傳輸線，共有四個(gè)Ｓ參數(shù)分別為ＳＵ、Ｓ１２、Ｓ２１和Ｓ２２，對于互易網(wǎng)絡(luò)有Ｓ１２＝Ｓ２１，逡逑稱網(wǎng)絡(luò)Ｓｎ＝Ｓ２２，對于無損網(wǎng)絡(luò)Ｓｕ＊Ｓｎ＋Ｓ２ｉ＊Ｓ２ｉ＝ｌ，即網(wǎng)絡(luò)不消耗能量，信號從入不是反射回端口邋１就是傳輸?shù)蕉丝阱澹采希粫?huì)有損耗產(chǎn)生。對于雙端口網(wǎng)傳輸示意圖如圖２．７所示逡逑ｚ0邋ｚ0逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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1 鄧宇翔;陳紹東;;基于人工觸發(fā)閃電試驗(yàn)雷電流的頻譜分析[J];廣東氣象;2014年02期

2 周康輝;董萬勝;劉恒毅;蔡力;楊磊;馬祥;;基于干涉儀原理的甚高頻雷電單站預(yù)警[J];氣象科技;2013年03期

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4 張昊偉;舒躍強(qiáng);李_塵

本文編號：2783807