基于中頻雷達(dá)的全相關(guān)分析法的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、中高層大氣的動(dòng)力學(xué)研究是大氣物理研究的主要內(nèi)容之一，其目的是獲取大氣的風(fēng)場(chǎng)、溫度、密度等物理參數(shù)。由于中高層大氣的高度限制，探空氣球、火箭等技術(shù)較難進(jìn)行實(shí)地探測(cè)，而雷達(dá)則可以對(duì)該區(qū)域進(jìn)行持續(xù)不間斷的觀測(cè)，并可以根據(jù)理論模型得出一系列物理量，因此雷達(dá)技術(shù)在大氣探測(cè)領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足發(fā)展。
　　中頻雷達(dá)利用60至100 km高度范圍內(nèi)所存在的尺度范圍為幾米到幾百米的電離層不規(guī)則團(tuán)塊界面所形成的折射指數(shù)梯度，通過(guò)發(fā)射中頻頻段的電磁波來(lái)獲取部

2、分反射回波，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)60至100km（白天）和80至100km（夜間）范圍內(nèi)大氣中風(fēng)場(chǎng)和電子密度的持續(xù)觀測(cè)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展，中頻雷達(dá)已具備了設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行方便和無(wú)人堅(jiān)守等特點(diǎn)。
　　中頻雷達(dá)通過(guò)全相關(guān)分析法來(lái)反演中高層大氣的風(fēng)場(chǎng)，其原理是通過(guò)雷達(dá)發(fā)射電磁波并利用地面上空間分置的一組天線接收回波，通過(guò)分析這些回波之間的相關(guān)關(guān)系來(lái)估計(jì)造成回波的不規(guī)則體運(yùn)動(dòng)的速度，亦即風(fēng)速。在全相關(guān)分析法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，雷達(dá)接收端必須依次完成圓極化回波的

3、接收、相關(guān)函數(shù)計(jì)算、相關(guān)函數(shù)降噪、橢圓參數(shù)計(jì)算、風(fēng)場(chǎng)計(jì)算、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)篩選風(fēng)場(chǎng)分量等一系列步驟。
　　本文利用中國(guó)電波傳播研究所昆明觀測(cè)站中頻雷達(dá)的原始數(shù)據(jù)，研究并開發(fā)了一套基于全相關(guān)分析法對(duì)大氣風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行反演的程序。為正確反演風(fēng)場(chǎng)，本文研究了全相關(guān)分析法反演過(guò)程中的一些關(guān)鍵的信號(hào)處理技術(shù)，主要包括：
　　1、基于中高層大氣特性的中頻雷達(dá)回波模型。在進(jìn)行理論研究時(shí)，有時(shí)候無(wú)法根據(jù)假設(shè)的條件獲取特定的回波，所以本文研究了基于中高層大

4、氣特性的中頻雷達(dá)回波模型，利用模型獲取了回波時(shí)間序列來(lái)進(jìn)行后續(xù)研究，回波模型是后續(xù)理論分研究的基本工具。
　　2、正交偶極子天線接收?qǐng)A極化波的方法及改進(jìn)。本文針對(duì)中頻雷達(dá)常用的正交偶極子天線，研究了一種在工程應(yīng)用具有一定實(shí)踐意義的新的圓極化回波接收方案。
　　3、中頻雷達(dá)主要噪聲及噪聲抑制技術(shù)。全相關(guān)分析法最關(guān)鍵的部分是相關(guān)函數(shù)的計(jì)算，然而理論分析和實(shí)踐均表明相關(guān)函數(shù)通常會(huì)受到噪聲的干擾。本文從理論和實(shí)踐角度研究了相關(guān)函數(shù)的