非相干散射雷達(dá)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)調(diào)研報(bào)告

非相干散射雷達(dá)系統(tǒng)

根底知識(shí)調(diào)研報(bào)告2021年11月25日一.非相干散射探測根本原理二.非相干散射雷達(dá)根本結(jié)構(gòu)與特征三.非相干散射雷達(dá)開展現(xiàn)狀四.非相干散射雷達(dá)的典型代表五.非相干散射雷達(dá)的主要應(yīng)用匯報(bào)提綱一.非相干散射探測根本原理二.非相干散射雷達(dá)根本結(jié)構(gòu)與特征三.非相干散射雷達(dá)開展現(xiàn)狀四.非相干散射雷達(dá)的典型代表五.非相干散射雷達(dá)的主要應(yīng)用匯報(bào)提綱非相干散射探測是指電波在電離層中由于受到準(zhǔn)平衡電子密度隨機(jī)熱起伏影響而引起散射，接收這種能量從而獲取電離層物理參數(shù)的電離層探測方法，稱為非相干散射探測。在1958年，美國W.E.戈登最先提出用當(dāng)時(shí)的大功率雷達(dá)可能探測到電離層的后向散射回波信號(hào)。他認(rèn)為這種散射是相互獨(dú)立的電子所產(chǎn)生的湯姆遜散射，也就是說，雷達(dá)電波照射到電離層的有限體積上，其中每個(gè)電子都會(huì)散射電波。由于電子處于隨機(jī)的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在空間變化小于電波波長的條件下，各個(gè)電子的散射信號(hào)是非相干的。美國K.L.波利斯通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了戈登關(guān)于電離層中有電子存在，可以觀測到散射回波的設(shè)想。但是，觀測到的散射現(xiàn)象比預(yù)想的復(fù)雜得多，特別明顯的是散射信號(hào)的功率譜寬比預(yù)想的窄得多。后來，許多學(xué)者對理論進(jìn)行了修正，他們認(rèn)為，電離層的電子浸在離子云之中，粒子之間存在庫侖力，在庫侖力起顯著作用的范圍內(nèi)的電子受正離子的束縛較強(qiáng)，它們并不完全獨(dú)立，散射信號(hào)是局部相干的。他們用不同的理論模型進(jìn)行研究，獲得幾乎完全一致的結(jié)果。但“非相干散射〞這個(gè)名詞卻己根深蒂固，所以一直被沿用了下來。非相干散射探測概念的形成電場入射引起電子散射

電場入射使電子運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電流進(jìn)

而散射出電磁場。非相干散射探測的理論根底

非相干散射探測的理論根底

電子熱運(yùn)動(dòng)引起的擾動(dòng)可以用電子密度隨時(shí)間變化的關(guān)系來反映，而非相干散射雷達(dá)正是基于由電子密度波動(dòng)引起的微弱散射信號(hào)進(jìn)行探測的。非相干散射雷達(dá)散射信號(hào)的平均值為零，將其散射信號(hào)屢次測量值進(jìn)行直接相加累積不可行，需從自相關(guān)函數(shù)或者功率譜的分析入手，通過自相關(guān)求得功率譜，再進(jìn)行累積才可能獲取電子密度、電子溫度、離子溫度、離子漂移速度等電離層特征參量。接收到的功率譜會(huì)受到不同編碼的信號(hào)處理方式的影響，為此需要對其功率譜進(jìn)行修正，這一修正的過程由模糊函數(shù)來完成。非相干散射探測的理論根底一.非相干散射探測根本原理二.非相干散射雷達(dá)根本結(jié)構(gòu)與特征三.非相干散射雷達(dá)開展現(xiàn)狀四.非相干散射雷達(dá)的典型代表五.非相干散射雷達(dá)的主要應(yīng)用匯報(bào)提綱非相干散射雷達(dá)的測量功能測量的高空大氣

物理參數(shù)多測量參數(shù)精度高測量高度范圍大距離分辨率高測量地域廣闊天線系統(tǒng)：相控陣或各種天線控制系統(tǒng)發(fā)射機(jī)：由于散射信號(hào)是非常微弱的,為了得到滿意的信噪比，非相干散射雷達(dá)發(fā)射的脈沖峰值功率均在兆瓦量級(jí)。非相干散射雷達(dá)發(fā)射機(jī)程式應(yīng)為多級(jí)主振放大式。各種編碼信號(hào)在射頻振蕩低功率電平形成。發(fā)射機(jī)末級(jí)功率放大器選用高功率脈沖調(diào)制速調(diào)管，其特點(diǎn)是增益高。信號(hào)處理機(jī)〔接收機(jī)〕：AD，F(xiàn)PGA，DSP–PCB設(shè)計(jì)采樣信號(hào)接收，數(shù)字下變頻，時(shí)序與數(shù)據(jù)通信，脈沖壓縮與非相干積累–數(shù)字信號(hào)處理。一.非相干散射探測根本原理二.非相干散射雷達(dá)根本結(jié)構(gòu)與特征三.非相干散射雷達(dá)開展現(xiàn)狀四.非相干散射雷達(dá)的典型代表五.非相干散射雷達(dá)的主要應(yīng)用匯報(bào)提綱非相干散射雷達(dá)的開展現(xiàn)狀美國先后建設(shè)了四套非相干散射雷達(dá)，分別是秘魯Jicamarca波多黎各Arecbio美國MillstoneHill和丹麥格陵蘭島Sondrestrom．EISCAT建設(shè)了三套非相干散射雷達(dá)，分別是挪威TromsoUHF和VHF雷達(dá)挪威Svalbard雷達(dá)ESR．烏克蘭把位于Kharkov的一套退役軍用雷達(dá)改造成非相干散射雷達(dá)俄羅斯也對Irkutsk一臺(tái)雷達(dá)進(jìn)行了改造用于電離層非相干散射探測法國1965年在Stsantin建立了一套雙站連續(xù)波非相干散射雷達(dá)中心頻率為935MHz平均功率為150Kw，1986年停止工作英國1968年在Malvern建成了一套單站非相干散射雷達(dá)采用口徑42.7m的拋物面天線工作頻率400.5MHz峰值功率8Mw，1971年改成四站系統(tǒng)該系統(tǒng)1975停止工作日本MU〔MiddleandUpperAtmosphere)雷達(dá)(1984)和EAR(EquatorAtmosphericRadar)雷達(dá),2001年日本與印度尼西亞在西蘇門答臘聯(lián)合建設(shè)了類似的EAR雷達(dá)。中國2002年底，MillstoneHill觀測站決定和中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)所進(jìn)行長期合作、數(shù)據(jù)共享；2004年10月，與歐洲非相干散射科學(xué)聯(lián)合會(huì)(EISCAT)合作被明確為中挪兩國聯(lián)合推進(jìn)的合作工程，2005年，由中國電波傳播研究所代表國家簽字參加EISCAT；2021年，在國家子午工程和國防科技工業(yè)電波環(huán)境觀測網(wǎng)條件建設(shè)工程的共同支持下中國電波傳播研究所在云南曲靖建成了我國首套非相干散射雷達(dá)。非相干散射雷達(dá)的開展現(xiàn)狀一.非相干散射探測根本原理二.非相干散射雷達(dá)根本結(jié)構(gòu)與特征三.非相干散射雷達(dá)開展現(xiàn)狀四.非相干散射雷達(dá)的典型代表五.非相干散射雷達(dá)的主要應(yīng)用匯報(bào)提綱非相干散射雷達(dá)的典型代表-MillstoneHill非相干散射雷達(dá)的開展現(xiàn)狀非相干散射雷達(dá)的典型代表-EISCAT3D非相干散射雷達(dá)的典型代表-MillstoneHill一.非相干散射探測根本原理二.非