绝压传感器温漂补偿及性能仿真

分析了扩散硅绝对压力传感器的静态特性,提出了线性校正和零点校正方案,并利用Matlab软件对其性能进行了仿真,结果表明:解决了该类绝对压力传感器温漂的补偿问题,用廉价的压力敏感元件实现了对真空压力分辨到1Pa的测量.

朗谬尔探针诊断直流脉冲等离子体

采用朗谬尔双探针对工作频率为1 kHz、占空比为15%的直流脉冲等离子体在气体分别为空气、氨气和氩气,脉冲电压为600 V,压强为109 Pa条件下进行了诊断,得到了电子密度、电子温度在一个脉冲周期内随时间变化的情况.在采用空气放电时测量了辐射光强在一个脉冲周期内的变化情况.并对脉冲激励下的等离子体内参数的响应特殊现象进行了讨论.

中国东部地区电离层foF2在第22-23太阳活动周时空变化特性

利用我国覆盖高中纬到低纬5个台站第22-23太阳活动周(1995-2006)的foF2每日整点观测数据,分析研究了中国地区foF2的纬度变化、太阳活动变化、日变化、月变化、季节变化、半年变化、年变化和地磁活动变化等变化特性.结果表明:foF2随地理纬度变化,呈负相关关系,即纬度越低,其值越大;foF2与太阳活动F107有较强的正相关关系,太阳活动强度越大,foF2值也越大;foF2表现了较强的月变化和季节变化特征,结合日变化,在白天,foF2冬季大于夏季,表现出明显的“冬季异常”,在夜晚,夏季大于冬季,“冬季异常”现象没有出现;地磁活动受太阳活动影响,而foF2无明显的地磁活动依赖;foF2呈现明显的半年变化特征,与季节变化交叉相关,表现为“半年异常”,即两分点大于两至点.

敏捷数字电离层测高仪系统研制及初步观测

在小型天线和低发射功率条件下,保证电离层测高仪观测数据质量和提高观测速度一直是电离层垂测的技术难点.针对这一问题,基于新近发展的高速数字芯片和射频器件,采用窄带跟踪滤波、脉冲压缩、编码复用和天线均衡匹配等技术,设计和研制一种敏捷数字电离层测高仪.该系统采用数米高的小型收发天线和便携式主机系统,配置任意频率扫描方式频高图、高分辨率多普勒频高图和斜向探测等多种工作模式,具有可流动观测布站、系统参数灵活捷变及适合快速电离层扰动探测等能力.敏捷数字电离层测高仪为组网观测获得大范围电离层时空变化和电离层快速扰动及传播提供了一种有效的探测手段.

高频脉冲雷达信号源的设计与实现

采用直接数字频率合成(DDS)技术,设计实现了一种基于单片机控制,以DDS芯片AD 9959为核心的高频脉冲雷达射频信号源.系统由C 8051单片机对输入控制字进行处理,从而执行对AD 9959芯片串行控制编程,产生所需的频率、相位和幅度精准的4路高频脉冲雷达信号源,并在其输出级设计了4路低通滤波器以减少串扰和杂散波,保证输出信号的频谱纯净度.该信号源已应用在电离层高频脉冲雷达探测系统中,现场实验结果表明,该信号源系统产生的高频信号频率稳定度高,扫频转换时间短,相位调制精确,且适合于多种编码方式,完全满足高频脉冲雷达对信号源的性能指标和技术要求.

一种分段无源预选滤波器的设计

给出了一种分段无源预选滤波器的设计,以提高接收机对带外强干扰的抑制能力及信噪比、灵敏度等指标.该预选滤波器采用无源LC并联谐振实现滤波,微控制器控制衰减倍数来调节滤波器的输出幅度.将预选滤波器加入到扫频雷达中对电离层进行探测,实验结果表明:该滤波器提高了接收机的信噪比、灵敏度,对带外强干扰的抑制能力可达20 dB,改善了雷达的性能.

电离层无线电探测系统中数据采集与处理软件开发

自主开发了电离层无线电探测系统硬件平台,设计实现了适于硬件系统的数据采集和处理软件.整个软件系统采用了多线程编程、硬件驱动程序开发、数据环形缓冲区等多种Windows高级编程技术,同时引入了FFT、RFIM等提高系统信噪比的数字信号处理算法,保证了整个系统的高速度、高效率、高稳定性和高可靠性.实地观测结果表明:该软件运行稳定可靠,所采集的数据正确可靠且精度较高,能够满足电离层无线电探测系统对软件的功能需要和性能要求.

电离层测高仪回波中窄带干扰消除算法与分析

针对Rife双谱线频率估计方法精度不高的问题,提出了改进的三谱线窄带干扰消除算法.利用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)频谱中干扰主峰附近的3根谱线估算出窄带干扰频率,在干扰频点处做离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)运算得到干扰幅度和相位.噪声背景下随机干扰估计结果表明:相比双谱线算法,三谱线算法的频率估计误差下降了约50%.应用于电离层测高仪回波干扰消除,对窄带强干扰的抑制达20～60dB,干扰抑制能力相比双谱线方法提高了1～6dB,消除干扰后的频高图描迹信息增多,可提高频高图反演电离层特征参数的准确性.

基于回波相位的电离层虚高的实时获取与分析

指出了通过测量电离层反射回波的相位随频率的变化可以提高电离层虚高测量精度,分析了利用电离层回波相位进行虚高测量的基本原理以及利用电离层垂直探测中组合脉冲回波进行相位测量的实现方法,对电离层虚高进行了一系列测量实验.实验结果表明:基于回波相位的电离层虚高测量方法与回波时延测量方法相比,其虚高测量精度高10倍以上,这对精确反演电离层电子浓度剖面及电离层扰动精细结构研究有重要意义.

北京上空中小尺度电离层扰动特征

本文采用电离层测高仪数据对北京上空中小尺度电离层扰动进行了事例分析和统计研究.利用PDI电离层测高仪的快速扰动探测数据,分析了2017年11月13日北京上空典型的中小尺度电离层扰动事件.结果表明,电离层测高仪直接观测的电离层频高图上的V形(或U形)下降结构,是中等尺度电离层扰动的一种“显式”特征.小尺度电离层扰动主要出现于较低的高度,并不伴随着电离层频高图上显著的异常结构.通过统计2010—2021年电离层频高图数据中的电离层异常描迹事件,分析了北京上空中等尺度电离层扰动的发生率特征.以这些特殊描迹为特征的电离层扰动主要是白天现象,且冬季的发生率显著高于其他季节.其发生率与太阳活动呈反相关,即太阳活动较强时中等尺度电离层扰动的发生率较低,与地磁活动的相关性尚不十分明确.

敏捷数字测高仪正交有源环天线设计与应用

为减少接收天线占地面积,降低架设难度,实现敏捷数字电离层测高仪的流动组网观测,设计了一种可用于1 MHz^30 MHz电离层回波探测的小型正交有源环天线,配合敏捷数字电离层测高仪,组成了具有多种工作模式的电离层高频回波探测系统.测试结果表明:该正交有源环天线与传统的正交折合偶极子天线相比,接收到的频高图质量基本相当,均可接收到电离层多次回波并区分电离层回波的O波与X波.结果表明:正交有源环天线在保证探测频高图质量条件下很好地解决了接收天线小型化问题,具有性价比高、架设简单的优点.为观测场地受限及需要临时流动观测的实际应用场景提供了良好的解决方案,具有广阔的应用前景.

基于GPS的恒温晶振频率校准系统的设计与实现

针对目前广泛对高精度频率源的需求,利用FPGA设计一种恒温晶振频率校准系统。系统以GPS接收机提供的秒脉冲信号为基准源,通过结合高精度恒温晶振短期稳定度高与GPS长期稳定特性好、跟踪保持特性强的优点,设计数字锁相环调控恒温晶振的频率。详细阐述系统的设计原理及方法,测试结果表明,恒温晶振的频率可快速被校准到10 MHz,频率偏差小于0.01 Hz,具有良好的长期稳定性,适合在多领域中作为时间频率的标准。

基于CPLD的开关电容组式跟踪滤波器设计与实现

针对大动态范围高灵敏度短波接收机射频前端信号处理需要,提出并实现了一种基于CPLD的开关电容组式跟踪滤波器与变容二极管电调谐滤波器串联方案,并对该滤波器性能进行了评估。实验结果表明,该滤波器可以工作于1MHz^30MHz频段,带宽易调,设计简单,且具有稳定的带宽和很高的温度稳定性。实测的滤波器3dB带宽为300kHz^700kHz,Q值为11.8dB^25dB,通带增益为2.5~4.5,能很好地满足接收机设计指标。

一种提高脉冲雷达接收机干扰抑制力的新方法

针对短波脉冲雷达接收机高灵敏度和高信噪比的性能要求,在射频前端设计了一个提高接收机干扰抑制力的预选滤波器,给出了基于电调谐变容二极管的二级LC串联谐振实现滤波的设计方案,详细阐述了设计原理及方法,讨论了变容二极管温漂对滤波器特性的影响,提出一种滤波器自校解决温漂的新方法。测试结果表明,该滤波器系统实现了频率跟踪,可工作在1MHz～30MHz,插入损耗小于2.3dB,对带外干扰抑制能力可达29dB,提高了接收机灵敏度及信噪比,在电离层扰动探测中得到了很好的应用。

电离层中小尺度扰动的多频多普勒快速探测与分析

电离层反射回波的高频多普勒频移测量是研究电离层扰动的重要方法之一.利用基于单频信号相位变化率测量的实时探测方法,获取连续高精度多频多普勒频高图,以实现中小尺度电离层扰动的快速探测研究.该方法被应用于敏捷式高性能电离层无线电多频探测系统样机平台.经验证在该平台上获取的多普勒频移分辨率可达0.039 Hz,频高图探测周期最短小于1 min.基于这种快速探测方法和平台在武汉观测站进行了较长时间的观测和数据采集,获得高精度多普勒频移并反演出电子浓度等值面法向运动速度,得到电离层反射寻常波的多普勒频高图和垂直扰动速度等信息,进而推演出电离层扰动随时间和空间的实时变化特征.对这些时域信号进行频谱分析,初步结果显示这些扰动主要是由极区活动激发的中国中部地区冬季出现率较高的中尺度TID.此外,对三种常用的电离层扰动反演分析方法进行了对比研究,结果显示电离层扰动的变化趋势基本一致,说明观测数据和研究方法可靠稳定,为多频多点电离层扰动的传播特性观测研究提供了基础.