电离层数字测高仪数据处理平台的研制

摘要

电离层垂直探测是一项用高频无线电波从地面对电离层进行日常观测的常规技术。对电离层的观测、研究可为人类空间活动提供重要的信息。目前电离层测高仪均由国外生产，无自主知识产权，且不能改造使其适应新的观测模式。自行研制电离层测高仪具有重要意义。作者在电离层数字测高仪的研制过程中，主要承担并完成了如下工作： 1、通过对电离层数字测高仪工作原理的分析研究，同时借鉴国外电离层数字测高仪的设计经验，设计完成了电离层数字测高仪的数据处理平台。该处理平台由中央主控单元，回波数据采集单元，数据运算处理单元和数据高速传输单元四部分组成。 2、对于发射高频脉冲信号，采用脉冲雷达技术中的时间脉冲压缩技术，解决了信号能量和高度分辨率之间的矛盾。脉冲压缩码采用13位巴克码，同时使用FPGA实现了13位巴克码编解码，使电离层数字测高仪的系统性能得到了提高。 3、为了实时地准确地采集电离层反射的回波信号，系统采用高速高精度的AD芯片AD6640，采样频率10MHz，精度12位，并实时实现时域滤波算法，快速准确地得到电离层回波数据。 4、利用USB2.0总线接口的高速传输模式实现回波测量数据从信号处理系统到微型计算机的实时传输。 5、利用FFT算法对100Hz重复发射的信号进行叠加分析，提高了有效信号的信噪比，同时绘制出了二维的频高图。