电离层主动探测系统

YNAO OpenIR > 射电天文研究组

	电离层主动探测系统
	闫小娟 ; 张效信 ; 董亮2 ; 于超 ; 郭少杰2 ; 高冠男2 ; 沈发新2
申请（专利权）人	国家卫星气象中心（国家空间天气监测预警中心） ; 中国科学院云南天文台
专利号	ZL202110265407.7
申请号	CN202110265407.7
	2023-02-17
申请日期	2021-03-11
公开（公告）号	CN113359213A ; CN113359213B
公开日期	2021-09-07
IPC 分类号	G01W1/00
授权国家	中国
专利类型	发明
专利状态	授权
授权日期	2023-02-17
学科领域	电子、通信与自动控制技术
产权排序	2
摘要	本公开涉及一种电离层主动探测系统，所述系统包括：信号发射装置，设置在距离电离层上预设高度的空间飞行器平台上，用于发射第一发射射频信号、第二发射射频信号；接收装置，用于接收第一接收射频信号及第二接收射频信号，并输出经处理后的第一接收射频信号及经处理后的第二接收射频信号；信号处理装置，用于：根据所述经处理后的第一接收射频信号及所述经处理后的第二接收射频信号得到第一旋向信号、第二旋向信号；根据所述第一旋向信号及所述第二旋向信号确定目标相位关系；根据所述目标相位关系确定电离层的变化信息。本公开实施例可以根据所述目标相位关系确定电离层的变化信息，以实现对电离层的快速、实时、准确测量。
主权项	1.一种电离层主动探测系统，其特征在于，所述系统包括：信号发射装置，设置在距离电离层上预设高度的空间飞行器平台上，用于发射第一发射射频信号、第二发射射频信号，其中，所述第一发射射频信号和所述第二发射射频信号为幅度、频率、相位相等、且正交的标准线极化波；接收装置，设置在地面，用于接收第一接收射频信号及第二接收射频信号，并输出经处理后的第一接收射频信号及经处理后的第二接收射频信号，其中，所述第一接收射频信号为所述第一发射射频信号经过电离层后的射频信号，所述第二接收射频信号为所述第二发射射频信号经过电离层后的射频信号；信号处理装置，电连接于所述接收装置，用于：根据所述经处理后的第一接收射频信号及所述经处理后的第二接收射频信号得到第一旋向信号、第二旋向信号，其中，所述第一旋向信号与所述第二旋向信号的相位不同；根据所述第一旋向信号及所述第二旋向信号确定目标相位关系；根据所述目标相位关系确定电离层的变化信息。 2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号发射装置包括：信号产生模块，包括第一信号产生单元、第二信号产生单元，所述第一信号产生单元的输出端用于输出所述第一发射射频信号，所述第二信号产生单元用于输出所述第二发射射频信号；开关模块，包括第一可控微波开关、第二可控微波开关，所述第一可控微波开关的第一端电连接于所述第一信号产生单元的输出端，所述第二可控微波开关的第一端电连接于所述第二信号产生单元的输出端，所述第一可控微波开关、所述第二可控微波开关分别用于在被导通时输出所述第一发射射频信号及所述第二发射射频信号；天线模块，所述天线模块包括第一发射天线、第二发射天线，所述第一发射天线与所述第二发射天线正交，所述第一发射天线电连接于所述第一可控微波开关的第二端，所述第二发射天线电连接于所述第二可控微波开关的第二端，所述第一发射天线与所述第二发射天线分别用于接收并发射所述第一可控微波开关、所述第二可控微波开关传来的第一发射射频信号、第二发射射频信号，其中，所述第一发射天线朝向太阳，所述第二发射天线与太阳平行。 3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一信号产生单元、所述第二信号产生单元均包括数字信号处理器、程控数字信号合成器、滤波器、隔离器及功率放大器，其中，所述数字信号处理器的输出端电连接于所述程控数字信号合成器的输入端，所述数字信号处理器用于输出发射射频信号产生信息，所述发射射频信号产生信息包括频率、相位、幅度；所述程控数字信号合成器的输出端电连接于所述滤波器的输入端，所述程控数字信号合成器用于根据所述发射射频信号产生信息产生初始发射射频信号，所述滤波器的输出端电连接于所述隔离器的输入端，所述滤波器用于对所述初始发射射频信号进行滤波，输出滤波后的初始发射射频信号，所述隔离器的输出端电连接于所述功率放大器的输入端，所述隔离器用于对滤波后的初始发射射频信号进行输出匹配，输出匹配后的初始发射射频信号，所述功率放大器用于根据所述匹配后的初始发射射频信号输出功率放大后的发射射频信号。 4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述天线模块包括至少一个调整单元，所述调整单元用于根据控制信号调整所述天线模块中的天线的伸缩长度，以使得天线在发射信号时匹配到目标发射效率。 5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收装置包括第一接收机、第二接收机，所述第一接收机用于接收所述第一接收射频信号，并输出经处理后的第一接收射频信号，所述第二接收机用于接收所述第二接收射频信号，并输出经处理后的第二接收射频信号，其中，所述第一接收机包括第一接收天线，所述第二接收机包括第二接收天线，所述第一接收天线及所述第二接收天线为正交极化天线，所述第一接收机及所述第二接收机具有相同的相频响应及幅频响应。 6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一接收机及所述第二接收机均还包括：第一放大器，输入端电连接于接收天线，用于对接收射频信号进行第一级放大，输出经第一级放大后的接收射频信号；第一带通滤波器，输入端电连接于所述第一放大器的输出端，用于对所述经第一级放大后的接收射频信号进行第一次带通滤波，输出经第一次带通滤波后的接收射频信号，第二放大器，输入端电连接于所述第一带通滤波器的输出端，用于对带通滤波后的接收射频信号进行第二级放大，输出经第二级放大后的接收射频信号；第二带通滤波器，输入端电连接于所述第二放大器的输出端，用于对经第二级放大后的接收射频信号进行第二次带通滤波，得到经第二次带通滤波后的接收射频信号；第三放大器，输入端电连接于所述第二带通滤波器的输出端，用于对经第二次带通滤波后的接收射频信号进行第三级放大，输出经第三级放大后的接收射频信号，即经处理后的射频接收信号。 7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置包括第一信号处理单元、第二信号处理单元，其中，所述第一信号处理单元的第一输入端、第二输入端分别电连接于所述第一接收机及所述第二接收机的输出端，分别用于接收所述第一接收机输出的经处理后的第一射频接收信号、所述第二接收机输出的经处理后的第二射频接收信号，所述第一信号处理单元用于：对经处理后的第一射频接收信号及经处理后的第二射频接收信号进行模数转换，得到与经处理后的第一射频接收信号对应的第一数字信号及与经处理后的第二射频接收信号对应的第二数字信号，所述第二信号处理单元的输入端电连接于所述第一信号处理单元的输出端，用于：根据所述第一数字信号得到所述第一旋向信号，根据所述第二数字信号得到所述第二旋向信号；根据所述第一旋向信号及所述第二旋向信号确定目标相位关系；根据所述目标相位关系确定电离层的变化信息。 8.根据权利要求1或7所述的系统，其特征在于，所述根据所述第一旋向信号及所述第二旋向信号确定目标相位关系，包括：生成中间信号，其中，所述中间信号的频率与所述第一发射射频信号、所述第二发射射频信号的频率相同；将所述中间信号与所述第一旋向信号及所述第二旋向信号分别相乘，得到第一乘法信号及第二乘法信号；将所述第一乘法信号及所述第二乘法信号进行低通滤波，并根据滤波后的所述第一乘法信号及所述第二乘法信号得到所述目标相位关系。 9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述生成中间信号，包括：利用数字压控振荡器根据所述第一发射射频信号及所述第二发射射频信号的频率生成所述中间信号。 10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空间飞行器平台包括卫星，所述电离层的变化信息包括等离子体频率变化量、电子密度。
语种	中文
专利代理人	刘新宇
代理机构	北京林达刘知识产权代理事务所（普通合伙）
文献类型	专利
条目标识符	http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/24561
专题	射电天文研究组
作者单位	1.国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心), 北京市海淀区中关村南大街46号 2.中国科学院云南天文台, 云南省昆明市官渡区羊方旺396号
推荐引用方式 GB/T 7714	闫小娟,张效信,董亮,等. 电离层主动探测系统. ZL202110265407.7[P]. 2023-02-17.

条目包含的文件
文件名称/大小	文献类型	版本类型	开放类型	使用许可
CN113359213A-电离层主动探测（598KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文
CN113359213B-电离层主动探测（1010KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文