非相干散射雷达系统基础知识调研报告

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1、非相干散射雷达系统基础知识调研报告2016年11月25日一.非相干散射探测基本原理二.非相干散射雷达基本结构与特征三.非相干散射雷达发展现状四.非相干散射雷达的典型代表五.非相干散射雷达的主要应用汇报提纲一.非相干散射探测基本原理二.非相干散射雷达基本结构与特征三.非相干散射雷达发展现状四.非相干散射雷达的典型代表五.非相干散射雷达的主要应用汇报提纲非相干散射探测是指电波在电离层中由于受到准平衡电子密度随机热起伏影响而引起散射，接收这种能量从而获取电离层物理参数的电离层探测方法，称为非相干散射探测。在1958年，美国W.E.戈登最先提出用当时的大功率

2、雷达可能探测到电离层的后向散射回波信号。他认为这种散射是相互独立的电子所产生的汤姆逊散射，也就是说，雷达电波照射到电离层的有限体积上，其中每个电子都会散射电波。由于电子处于随机的热运动状态，在空间变化小于电波波长的条件下，各个电子的散射信号是非相干的。美国K.L.波利斯通过实验证实了戈登关于电离层中有电子存在，可以观测到散射回波的设想。但是，观测到的散射现象比预想的复杂得多，特别明显的是散射信号的功率谱宽比预想的窄得多。后来，许多学者对理论进行了修正，他们认为，电离层的电子浸在离子云之中，粒子之间存在库仑力，在库仑力起显著作用的范围内的电子受正离子的

3、束缚较强，它们并不完全独立，散射信号是部分相干的。他们用不同的理论模型进行研究，获得几乎完全一致的结果。但“非相干散射”这个名词却己根深蒂固，所以一直被沿用了下来。非相干散射探测概念的形成电场入射引起电子散射电场入射使电子运动，产生电流进而散射出电磁场。非相干散射探测的理论基础双站探测散射体元情形引入n、、推导代入电场式化简非相干散射探测的理论基础电子热运动引起的扰动可以用电子密度随时间变化的关系来反映，而非相干散射雷达正是基于由电子密度波动引起的微弱散射信号进行探测的。非相干散射雷达散射信号的平均值为零，将其散射信号多次测量值进行直接相加累积不可行

4、，需从自相关函数或者功率谱的分析入手，通过自相关求得功率谱，再进行累积才可能获取电子密度、电子温度、离子温度、离子漂移速度等电离层特征参量。接收到的功率谱会受到不同编码的信号处理方式的影响，为此需要对其功率谱进行修正，这一修正的过程由模糊函数来完成。非相干散射探测的理论基础一.非相干散射探测基本原理二.非相干散射雷达基本结构与特征三.非相干散射雷达发展现状四.非相干散射雷达的典型代表五.非相干散射雷达的主要应用汇报提纲非相干散射雷达可以测量60km至2000km甚至更高范围内的二十多个参量，具有测量高空大气物理参数多、测量范围广、距离分辨率高等突出特

5、点，已成为目前研究电离层结构和动力学过程最有力的探测工具；也是进行空间天气监测和预报的重要技术手段。非相干散射雷达的测量功能测量的高空大气物理参数多测量参数精度高测量高度范围大距离分辨率高测量地域广阔天线系统：相控阵或各种天线控制系统发射机：由于散射信号是非常微弱的,为了得到满意的信噪比，非相干散射雷达发射的脉冲峰值功率均在兆瓦量级。非相干散射雷达发射机程式应为多级主振放大式。各种编码信号在射频振荡低功率电平形成。发射机末级功率放大器选用高功率脉冲调制速调管，其特点是增益高。信号处理机（接收机）：AD，FPGA，DSP–PCB设计采样信号接收，数字下

6、变频，时序与数据通信，脉冲压缩与非相干积累–数字信号处理。非相干散射雷达的结构与技术特征发射功率高天线有效面积大高增益，波束带宽窄，低的旁瓣电平，波束可以在一定的方位与仰角上移动。系统噪声温度低降低系统噪声温度，提高信噪比采用相干积累技术获得最大积累增益，提高信噪比，保证电离层参数测量精度。专用脉冲编码技术适应不同探测高度对距离分辨率和功率谱分辨率的要求：简单脉冲、Barker相位编码、交替相位编码、Barker码和交替码组合编码工作频段选在450-500MHz为宜数字信号处理技术和计算机技术一.非相干散射探测基本原理二.非相干散射雷达基本结构与特征

7、三.非相干散射雷达发展现状四.非相干散射雷达的典型代表五.非相干散射雷达的主要应用汇报提纲非相干散射雷达的发展现状美国先后建设了四套非相干散射雷达，分别是秘鲁Jicamarca波多黎各Arecbio美国MillstoneHill和丹麦格陵兰岛Sondrestrom．EISCAT建设了三套非相干散射雷达，分别是挪威TromsoUHF和VHF雷达挪威Svalbard雷达ESR．乌克兰把位于Kharkov的一套退役军用雷达改造成非相干散射雷达俄罗斯也对Irkutsk一台雷达进行了改造用于电离层非相干散射探测法国1965年在Stsantin建立了一套双站连续

8、波非相干散射雷达中心频率为935MHz平均功率为150Kw，1986年停止工作英国1968年在Malvern