非相干散射雷達系統(tǒng)基礎(chǔ)知識調(diào)研報告

非相干散射雷達系統(tǒng)

根底知識調(diào)研報告2021年11月25日一.非相干散射探測根本原理二.非相干散射雷達根本結(jié)構(gòu)與特征三.非相干散射雷達開展現(xiàn)狀四.非相干散射雷達的典型代表五.非相干散射雷達的主要應用匯報提綱一.非相干散射探測根本原理二.非相干散射雷達根本結(jié)構(gòu)與特征三.非相干散射雷達開展現(xiàn)狀四.非相干散射雷達的典型代表五.非相干散射雷達的主要應用匯報提綱非相干散射探測是指電波在電離層中由于受到準平衡電子密度隨機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.戈登最先提出用當時的大功率雷達可能探測到電離層的后向散射回波信號。他認為這種散射是相互獨立的電子所產(chǎn)生的湯姆遜散射，也就是說，雷達電波照射到電離層的有限體積上，其中每個電子都會散射電波。由于電子處于隨機的熱運動狀態(tài)，在空間變化小于電波波長的條件下，各個電子的散射信號是非相干的。美國K.L.波利斯通過實驗證實了戈登關(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)象比預想的復雜得多，特別明顯的是散射信號的功率譜寬比預想的窄得多。后來，許多學者對理論進行了修正，他們認為，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，它們并不完全獨立，散射信號是局部相干的。他們用不同的理論模型進行研究，獲得幾乎完全一致的結(jié)果。但“非相干散射〞這個名詞卻己根深蒂固，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

電場入射使電子運動，產(chǎn)生電流進

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

電子熱運動引起的擾動可以用電子密度隨時間變化的關(guān)系來反映，而非相干散射雷達正是基于由電子密度波動引起的微弱散射信號進行探測的。非相干散射雷達散射信號的平均值為零，將其散射信號屢次測量值進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。接收到的功率譜會受到不同編碼的信號處理方式的影響，為此需要對其功率譜進行修正，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.非相干散射雷達根本結(jié)構(gòu)與特征三.非相干散射雷達開展現(xiàn)狀四.非相干散射雷達的典型代表五.非相干散射雷達的主要應用匯報提綱非相干散射雷達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：由于散射信號是非常微弱的,為了得到滿意的信噪比，非相干散射雷達發(fā)射的脈沖峰值功率均在兆瓦量級。非相干散射雷達發(fā)射機程式應為多級主振放大式。各種編碼信號在射頻振蕩低功率電平形成。發(fā)射機末級功率放大器選用高功率脈沖調(diào)制速調(diào)管，其特點是增益高。信號處理機〔接收機〕：AD，F(xiàn)PGA，DSP–PCB設(shè)計采樣信號接收，數(shù)字下變頻，時序與數(shù)據(jù)通信，脈沖壓縮與非相干積累–數(shù)字信號處理。一.非相干散射探測根本原理二.非相干散射雷達根本結(jié)構(gòu)與特征三.非相干散射雷達開展現(xiàn)狀四.非相干散射雷達的典型代表五.非相干散射雷達的主要應用匯報提綱非相干散射雷達的開展現(xiàn)狀美國先后建設(shè)了四套非相干散射雷達，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，分別是挪威TromsoUHF和VHF雷達挪威Svalbard雷達ESR．烏克蘭把位于Kharkov的一套退役軍用雷達改造成非相干散射雷達俄羅斯也對Irkutsk一臺雷達進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(1984)和EAR(EquatorAtmosphericRadar)雷達,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。中國2002年底，MillstoneHill觀測站決定和中國科學院武漢物理與數(shù)學所進行長期合作、數(shù)據(jù)共享；2004年10月，與歐洲非相干散射科學聯(lián)合會(EISCAT)合作被明確為中挪兩國聯(lián)合推進的合作工程，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。非相干散射雷達的開展現(xiàn)狀一.非相干散射探測根本原理二.非相干散射雷達根本結(jié)構(gòu)與特征三.非相干散射雷達開展現(xiàn)狀四.非相干散射雷達的典型代表五.非相干散射雷達的主要應用匯報提綱非相干散射雷達的典型代表-MillstoneHill非相干散射雷達的開展現(xiàn)狀非相干散射雷達的典型代表-EISCAT3D非相干散射雷達的典型代表-MillstoneHill一.非相干散射探測根本原理二.非