[发明专利]一种模拟电离层对同源双频电磁波信号影响的方法和系统

说明书

本发明涉及一种模拟电离层对同源双频电磁波信号影响的方法和地面验证系统。方法包括步骤如下：第一步，给定电离层TEC值，分别计算电离层对双频电磁波信号的相位的改变量；第二步，将电离层对电磁波信号相位的改变量模拟到同源双频电磁波信号中；第三步，构建地面验证系统；变化电离层TEC值，将受电离层影响的信号存储在回波模拟器中，通过地面验证系统，得到若干组受电离层影响的双频段电磁波信号。本发明利用电离层对电磁波影响的色散性，基于1台单频带回波模拟器生成受电离层影响的同源双频段信号，将该模拟方法应用到地面验证系统，则地面验证系统融合了电离层影响与收发通道误差，更全面真实地评估雷达的性能，同时地面验证系统更加简化。

技术领域

本发明涉及一种模拟电离层对同源双频电磁波信号影响的方法和系统。

背景技术

电离层位于地球上空70km～1000km。电离层对星地链路无线电系统信号传播会产生各种不同的影响效应。为了描述电离层对电磁波传播的影响，学者引入电离层总电子含量(TEC：Total electronic content)：电子密度N_e沿传播路径的积分，它是一个非常重要的参量：

TEC＝∫_sN_e(s)ds

式中，积分沿传播路径s进行，TEC的单位：TECU＝1×10¹⁶el/m²。由于电子密度的时空变化，导致其路径积分值TEC也随着变化。

星上载荷的工作性能不但受到收发通道误差的影响，也会受到电离层的影响。地面验证系统，应该把电离层对载荷系统的影响也包含进去。电离层对电磁波的影响具有色散性，可通过双频电磁波来估计电离层的TEC值。双频估计电离层要求双频电磁波为同信号源发射，以保证双频电磁波信号的初相相同。地面验证系统也应该能模拟电离层对双频电磁波的影响。

地面验证是载荷上星之前必经的研制过程，本发明是地面验证系统的关键技术之一。地面验证系统，应尽可能地模拟载荷的星上工作状态，便于评估并改善载荷的研制性能。

发明内容

本发明解决的问题是：本发明提供了一种模拟电离层对同源双频电磁波信号影响的方法和系统，基于1台单频段回波模拟器生成受电离层影响的双/多频段信号，地面验证系统将“电离层影响”与“收发通道误差”融合，更全面地评估星上载荷的工作性能，同时简化了地面验证系统。

本发明所采用的技术方案是：一种模拟电离层对同源双频电磁波信号影响的方法，包括步骤如下：

第一步，给定电离层TEC值，分别计算电离层对双频电磁波信号的相位的改变量；

第一步的具体方法为：

电离层对电磁波信号的相位的改变量FP(f)的公式如下：

其中，电磁波信号的频率f＝f_r+f_c，f_r为基带频率，f_c为载频，B为电磁波信号的带宽，c为电磁波的传播速度；j为虚数单位；TEC表示电磁波传播路径上电离层的电子总含量；

对于载频分别为f_c1和f_c2的电磁波信号，将上式中的f_c值分别取值f_c1和f_c2，得到电离层对不同频带电磁波信号相位的改变量。

第二步，将电离层对电磁波信号相位的改变量模拟到同源双频电磁波信号中；

第二步的具体方法如下：

载频为f_c1的电磁波信号为s_r1(t)，s_r1(t)受电离层影响的电磁波信号Ss_r1(t)为：