太陽(yáng)射電流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、太陽(yáng)射電暴是太陽(yáng)爆發(fā)時(shí)大氣的能量釋放現(xiàn)象，太陽(yáng)微波爆發(fā)表現(xiàn)為太陽(yáng)輻射強(qiáng)度在微波波段(～GHz)的急劇增加，微波段太陽(yáng)射電暴攜帶著太陽(yáng)爆發(fā)過(guò)程、高能電子加速以及輻射機(jī)制等方面的天文物理信息，并且2.8GHz的射電流量在日冕磁場(chǎng)診斷、高能電子加速機(jī)制和太陽(yáng)耀斑爆發(fā)物理等研究中有著重要作用。此外，太陽(yáng)射電輻射流量與高能粒子的特性、等離子的性質(zhì)等密切相關(guān)。同時(shí)，太陽(yáng)射電流量系統(tǒng)監(jiān)測(cè)對(duì)研究太陽(yáng)長(zhǎng)期活動(dòng)規(guī)律、太陽(yáng)射電預(yù)報(bào)模型以及太陽(yáng)射電爆發(fā)相關(guān)的新

2、型觀測(cè)技術(shù)研究具有重要的作用，因此，太陽(yáng)射電流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)以及結(jié)合國(guó)內(nèi)外監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究，確定了特異材料天線、軟件無(wú)線電、高性能計(jì)算機(jī)相結(jié)合的方案。該方案的系統(tǒng)具有體積小，可擴(kuò)展性強(qiáng)、可編程的特點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)的太陽(yáng)射電流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是由特異材料天線、軟件無(wú)線電板卡、高性能計(jì)算機(jī)三個(gè)部分構(gòu)成。特異材料天線主要完成對(duì)太陽(yáng)射電信號(hào)的接收，軟件無(wú)線電板卡主要完成數(shù)據(jù)的采集，然后將板

3、卡采集的數(shù)據(jù)通過(guò)USB3.0上傳到計(jì)算機(jī)，在高性能計(jì)算機(jī)上完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理、自動(dòng)存儲(chǔ)以及實(shí)時(shí)頻譜分析，然后以頻譜圖、動(dòng)態(tài)頻譜圖、射電流量曲線圖等多種形式顯示。同時(shí)，為了進(jìn)一步深入研究，還可以對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析，并將分析的結(jié)果以圖片方式進(jìn)行存儲(chǔ)，便于后續(xù)研究人員查看分析。
　　本文根據(jù)項(xiàng)目組的實(shí)際需要，對(duì)2.8GHz太陽(yáng)射電流量進(jìn)行觀測(cè)，設(shè)計(jì)了太陽(yáng)射電流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本文完成的主要工作包括:針對(duì)特異材料天線進(jìn)行了建模與仿真，并設(shè)

4、計(jì)制作了天線實(shí)物，完成了對(duì)特異材料天線的性能測(cè)試，并對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化。同時(shí)結(jié)合軟件無(wú)線電的理論與結(jié)構(gòu)模型，針對(duì)連續(xù)信號(hào)頻譜分析中存在的問(wèn)題進(jìn)行了研究，對(duì)離散頻譜校正的算法進(jìn)行了探討，并通過(guò)仿真對(duì)比出了優(yōu)化的算法。基于軟件無(wú)線電平臺(tái)進(jìn)行了頻譜分析系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)，并對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要包括板卡通信、數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)頻譜分析、離散頻譜分析、動(dòng)態(tài)頻譜圖的存儲(chǔ)等各模塊的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。最終系統(tǒng)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試以及連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行，取得了較