非相干散射雷達(dá)

非相干散射雷達(dá)調(diào)研報告

2016.11.25目前一頁\總數(shù)十五頁\編于十三點研究現(xiàn)狀1958年，BillGordon提出利用非相干散射原理實現(xiàn)對電離層的遙測。1962年，美國在秘魯建設(shè)了世界第一部非相干散射雷達(dá)—JicamarcaRadar。波多黎各Arecibo、美國MillstoneHill、丹麥格陵蘭島Sondrestrom（美國修建）。挪威Tromso、挪威Svalbard、烏克蘭Kharkov（EISCAT建設(shè)）。俄羅斯Irkutsk、中國的QJISR等目前，世界上總共建設(shè)了約十部非相干散射雷達(dá)，正在觀測運行的更少！目前二頁\總數(shù)十五頁\編于十三點非相干散射雷達(dá)在全球的分布：參考文獻(xiàn)：邢維波.非相干散射雷達(dá)信號處理機設(shè)計[D].西安電子科技大學(xué),2010.目前三頁\總數(shù)十五頁\編于十三點非相干散射原理

非相干散射是當(dāng)X射線光量子沖擊束縛較松的電子或自由電子時，會產(chǎn)生一種反沖電子，這種新的散射現(xiàn)象是由康普頓和我國物理學(xué)家吳有訓(xùn)等首先發(fā)現(xiàn)的，故稱為康普頓散射或坎普頓-吳有訓(xùn)散射。

當(dāng)每個光子與一個束縛較松的電子發(fā)生彈性碰撞時，電子被碰到一邊，成為反沖電子，同時在α角度下產(chǎn)生一個新光子，由于入射光子一部分能量轉(zhuǎn)化成為電子的動能，因此新光子的能量必然較碰撞前的能量hυ?要小。散射輻射的波長λ?應(yīng)要比入射光束的波長λ?長，散射相位與入射波相位之間不存在固定關(guān)系，故這種散射是不相干的，稱之為非相干散射。目前四頁\總數(shù)十五頁\編于十三點非相干散射產(chǎn)生的主要原因1.原子的能級有一定的寬度2.原子的熱運動和湍動3.壓力效應(yīng)等。目前五頁\總數(shù)十五頁\編于十三點非相干散射雷達(dá)

非相干散射雷達(dá)利用電離層中等離子體熱起伏的微弱散射信號,遙測高空電離層的物理參數(shù)。由于這種熱起伏引起的散射信號是非相干的,所以叫做非相干散射雷達(dá)。

電離層電子非相干散射雷達(dá)截面很小，散射信號很弱。非相干散射雷達(dá)的發(fā)射機功率、接收機靈敏度、天線增益要求高。1.概述目前六頁\總數(shù)十五頁\編于十三點非相干散射雷達(dá)2.原理

非相干散射雷達(dá)方程

式中Pt是雷達(dá)發(fā)射脈沖峰值功率,A是天線面積,n是天線效率,C是自由空間光速,τ是發(fā)射脈沖寬度,Ne是電離層電子密度,σ是電子散射截面,R是散射體到雷達(dá)站的距離。接收機接收的散射功率中包含電子密度、電子溫度和離子溫度信息。目前七頁\總數(shù)十五頁\編于十三點電子密度表達(dá)式實際應(yīng)用時,接收機允許的最小輸入功率用最小輸出信噪比(S0/N0)min來表示帶入上式后有散射信號是微弱的,往往淹沒在噪聲中,進(jìn)行一個脈沖測量是沒有意義的,必須進(jìn)行脈沖積累。采用積累可以降低對信噪比的要求,用積累改善因子I(n)表示積累的允許信噪比降低時倍數(shù),這樣非相干散射雷達(dá)目前八頁\總數(shù)十五頁\編于十三點實際測量中,不僅要測量散射信號的功率,而且要測量散射信號的功率譜。自相關(guān)函數(shù)的測量也是非相干散射雷達(dá)信號處理方法的基礎(chǔ),它包含多種電離層參數(shù)信息。非相干散射雷達(dá)目前九頁\總數(shù)十五頁\編于十三點3.主要技術(shù)特征1.發(fā)射功率高2.天線有效面積大3.系統(tǒng)噪聲溫度低4.采用相干積累技術(shù)5.專用脈沖編碼技術(shù)6.采用更好的數(shù)字信號處理技術(shù)非相干散射雷達(dá)目前十頁\總數(shù)十五頁\編于十三點MillstoneHillISR地理位置：288.5。E,42.5。N天線系統(tǒng)：兩套拋物面天線系統(tǒng)。垂測（方向固定，直徑67m）

斜側(cè)（方向可調(diào)，直徑46m）發(fā)射頻率：440MHz

峰值功率：2.5MW1963年開始垂直探測、1978開始斜向探測電離層參量。目前已經(jīng)積累大量探測數(shù)據(jù),發(fā)表了一批關(guān)于中緯、亞極光區(qū)電離層特性經(jīng)典文獻(xiàn)。目前十一頁\總數(shù)十五頁\編于十三點AreciboISR地理位置：293.25。E,18.3。N天線系統(tǒng)：305m拋物面天線。

發(fā)射頻率：430MHz

峰值功率：2MW著名的單站非相干散射雷達(dá)目前十二頁\總數(shù)十五頁\編于十三點地理位置：19.2。E，69.6。N天線系統(tǒng)：32m拋物面天線。

發(fā)射頻率：933MHz

峰值功率：2.6MW1981年建設(shè)EISCATISRsEISCATUHFISREISCAT：EuropeanIncoherentScatterScientificAssociationAssociatedcountries:

Germany,France,Finland,Japan,Norway,Sweden,UK目前十三頁\總數(shù)十五頁\編于十三點地理位置：19.2。E，69.6。N天線系統(tǒng)：120×4m拋物柱面天線。

發(fā)射頻率：224MHz

峰值功率：3MW1983年建設(shè)EISCATISRsEISCATUHFISR目前十四頁\總數(shù)十五頁\編于十三點EISCATSvalbardRadar（ESR）地理位置：挪威(16。E，78.1。