[发明专利]低频射电天文观测和电离层主动探测系统

权利要求书

1.一种低频射电天文观测和电离层主动探测系统，其特征在于，所述系统包括：

收发装置，设置在距离电离层上预设高度的空间飞行器平台上，包括天线模块，所述天线模块包括正交的第一天线、第二天线、第三天线；

低频射电天文观测装置，设置在距离电离层上预设高度的空间飞行器平台上，连接于所述收发装置，用于根据所述天线模块接收到的各个射频信号的功率确定射频信号的来波方向及运动轨迹；

电离层主动探测装置，连接于所述收发装置，包括：

信号发射模块，设置在距离电离层上预设高度的空间飞行器平台上，用于通过所述第一天线、第二天线、第三天线中的任意两个天线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；

接收模块，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；

信号处理模块，设置在地面，连接于所述接收模块，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确定电离层的变化信息，

所述信号处理模块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用于接收经处理后的第一接收射频信号、经处理后的第二接收射频信号，所述第一信号处理单元用于：对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进行模数转换，得到与经处理后的第一接收射频信号对应的第一数字信号及与经处理后的第二接收射频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第一旋向信号，根据所述第二数字信号得到第二旋向信号；

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，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；

根据所述目标相位关系确定电离层的变化信息，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。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一天线、第二天线、第三天线呈三正交分布状态，其中所述第一天线设置为朝向太阳的方向，所述第二天线设置为平行于太阳的方向，所述第三天线设置为垂直于所述第一天线、所述第二天线构成的平面，

其中，所述收发装置还包括天线切换模块，所述天线切换模块包括第一微波开关、第二微波开关，

所述第一微波开关的第一端连接于所述第一天线，所述第一微波开关的第二端连接于所述低频射电天文观测装置，所述第一微波开关的第三端连接于所述电离层主动探测装置，所述第一微波开关用于切换所述第一天线与所述低频射电天文观测装置的连接或与所述电离层主动探测装置的连接；

所述第二微波开关的第一端连接于所述第二天线，所述第二微波开关的第二端连接于所述低频射电天文观测装置，所述第二微波开关的第三端连接于所述电离层主动探测装置，所述第二微波开关用于切换所述第二天线与所述低频射电天文观测装置的连接或与所述电离层主动探测装置的连接。