基于Matlab/Simulink的电离层探测系统仿真设计

王宁+杨国斌+刘桐辛+兰婷+周晨+姜春华

摘 要： 为了评估电离层探测系统性能，研究了电离层信道的传播特性，完成电离层探测系统的仿真建模及后续的数据处理。系统采用伪随机二相编码调制方式，选取Watterson信道模型仿真电离层信道，以超外差接收机和正交解调方式完成回波信号的采集，最后利用武汉大学电离层实验室的雷达数据处理软件对得到的数据进行处理，得到高质量的双时响应图和散射函数图。仿真结果验证电波在电离层中传播时受到的各项影响，确定系统性能最佳时各模块的参数，表明该模型能够用以指导实际电离层探测系统的设计和研发。

关键词： 电离层探测系统； 仿真建模； 伪随机二相编码； Watterson信道； 超外差接收机； 正交解调

中图分类号： TN011+.2?34； TN95 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）06?0001?04

Abstract： To evaluate the performance of ionospheric sounding system and study the propagation feature of ionospheric channels， simulation modeling and subsequent data processing for ionospheric sounding system were achieved. The pseudo?random binary code modulation mode is adopted in the system to select Watterson channel model for simulation of ionospheric channels. Superheterodyne receiver and quadrature demodulation mode are used to complete return signal acquisition. The radar data processing software in the ionosphere laboratory of Wuhan University is used to process the obtained data and obtain the high?quality double?delay response diagram and scattering function diagram. The simulation results verified the influences of radio wave on radio waves propagating in ionosphere， and determined parameters of each module when the system reaches optimum performance， which demonstrates that the model can be used to direct the actual design and development of ionospheric sounding system.

Keywords： ionosphere sounding system； simulation modeling； pseudo?random binary code； Watterson channel； superheterodyne receiver； quadrature demodulation

1925年，美国的G.Breit和M.A.Tuve首次证明了电离层存在，开启了利用无线电探测技术研究电离层的时代[1]，此后，各种电离层探测技术和设备都得到广泛发展。与此同时，随着计算机技术的进步，电离层探测系统的仿真研究也日趋重要。通过建模开发出针对实际系统的软件仿真模型，能够对系统的硬件设计和研制提供理论支持，评估系统的各项性能，同时可以从信号级角度上对电波在电离层中传播的工程化应用问题进行仿真和复现，具有重要的科学应用价值。

目前国内系统仿真的主要平台有Simulink，ADS，SPW，VC++等，兼顾编程难度、通用性、可扩展性、以及人际交互性等因素，Simulink的应用较为广泛，是一个提供动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境，具有模块库丰富、适应面广、仿真精细等优点[2]。……