[发明专利]一种雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统及方法

说明书

本发明公开了一种雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统及方法，用于根据雷达探测频率设置收发延迟，产生时序控制信号，在时序信号使能下控制电离层测高仪产生所用的发射信号，与处理电离层反射的回波信号；该系统通过FPGA实现，系统包括：雷达时序产生模块、编码序列读取模块、信号产生模块、模数转换模块、数字下变频模块、数据打包模块、数据缓存模块；本发明依据发射频率设置收发延迟，当电离层测高仪接收到回波信号后接收通道关闭；与以最大探测高度对应的收发延迟作为接收时间的方式相比，有效降低测高仪的接收时间，缩短系统的探测周期。

技术领域

本发明涉及电离层探测领域，特别涉及一种雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统及方法。

背景技术

电离层测高仪是目前较为成熟、广泛应用的地面电离层探测设备，其垂直向上发射频率为1-30MHz的高频电磁波，当发射频率与电离层等离子体频率相等时电磁波发生反射，通过获取反射信号到达接收机的时间绘制电离层频高图，反演电离层特征参数。在电离层测高仪的收发时序中，测高仪采用最大探测高度所对应的收发延迟作为接收时间，当发射信号完成后立即打开接收通道，接收回波信号。此种方式可使所有探测高度范围内的回波信号均可被测高仪接收，但会导致系统长时间接收噪声信号，而不是有效的回波信号，难以实现电离层的快速探测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统及方法。

为了实现上述目的，本发明提出了一种雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统，用于根据雷达探测频率设置收发延迟，产生时序控制信号，在时序信号使能下控制电离层测高仪产生所用的发射信号，与处理电离层反射的回波信号；其特征在于，所述系统通过FPGA实现，所述系统包括：雷达时序产生模块、编码序列读取模块、信号产生模块、模数转换模块、数字下变频模块、数据打包模块和数据缓存模块；其中，

所述雷达时序产生模块，用于根据雷达探测频率，设置产生发射控制信号与接收控制信号间的延迟时长，依据延迟时长交替产生控制电离层测高仪收发信号的发射控制信号和接收控制信号；

所述编码序列读取模块，用于在发射控制信号的控制下，从Block RAM中读取二进制码元，并将该二进制码元发送至信号产生模块作为发射信号的相位调制编码序列；

所述信号产生模块，用于在发射控制信号的控制下，通过接收的二进制码元相位调制产生发射信号和载波信号；

所述模数转换模块，用于在接收控制信号的控制下，将经电离层测高仪接收的回波信号由模拟信号转换为中频数字信号，并发送至所述数字下变频模块；

所述数字下变频模块，用于在接收控制信号的控制下，完成中频数字信号的变频与抽取处理，并将处理后的回波数据发送至所述数据打包模块；

所述数据打包模块，用于对收到的回波数据进行打包处理，并将打包数据发送至所述数据缓存模块；

所述数据缓存模块，用于对接收到的打包数据进行缓存，并将缓存后数据发送至上位机。

作为上述系统的一种改进，所述系统还包括：上位机数据处理模块，用于从缓存数据中获取回波信号的准确时间延迟，完成电离层频高图的绘制。

作为上述系统的一种改进，所述雷达时序产生模块包括Rxdelay设置单元、控制信号产生单元和雷达探测频率步进单元：

所述Rxdelay设置单元，用于根据雷达探测频率，设置产生发射控制信号与接收控制信号间的延迟时长Rxdelay；Rxdelay取值范围由探测高度决定；

所述控制信号产生单元，用于当收到上位机的脉冲信号使能时，按照所设置的延迟时长Rxdelay，交替发出一个发射控制信号和一个接收控制信号，从而完成一次电离层观测；直到达到预设电离层观测次数；