BC/NW 2007, №1, (10) :9.1

РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ВЕРТИКАЛЬНОГО ИОНОЗОНДА

А. А. Елсуков, В.А Иванов, Н.В. Рябова

(МарГТУ, г. Йошкар-Ола)

Введение. Для обеспечения надежной работы декаметровых систем связи необходимо следить за состоянием ионосферы. Одним из основных инструментов диагностики ионосферы является ионозонд для вертикального зондирования ионосферы (ВЗИ), который позволяет определить структуру ионосферы и измерить ее параметры. Чтобы получить достаточно компактное устройство было решено применить ЛЧМ сигнал, обладающий большой базой (B = 10⁵-10⁶), что позволяет значительно снизить мощность передаваемого сигнала [1], и использовать однопозиционный режим работы с применением М-последовательности [2], так как при этом удается равновероятно определять отраженный сигнал от различных зондируемых высот.

Цель работы. Численное моделирование работы вертикального ионозонда с применением ЛЧМ сигнала модулированного М-последовательностью. Оценка параметров принимаемого сигнала на выходе приемника.

Научные результаты. С помощью программного пакета System View была построена имитационная модель вертикального ЛЧМ ионозонда. Решались следующие задачи: 1) оценка эффективности работы вертикального однопозиционного ЛЧМ ионозонда на всем диапазоне высот ионосферы; 2) анализ отношения амплитуды принимаемого сигнала к собственным шумам сигнала, обусловленным модулированием ЛЧМ сигнала импульсами М – последовательности.

Для решения первой задачи, с помощью параметра «задержка принимаемого сигнала», проведено моделирование отражения сигнала от высот ионосферы в диапазоне от 90 до 1000 км. Это соответствует задержке сигнала τ = 0,6 – 6,67 мс. Далее проведено моделирование обработки в приемнике методом сжатия в частотной области ЛЧМ сигнала модулированного М – последовательностью. В результате построена зависимость амплитуды принимаемого сигнала от величины задержки (высоты). Значение задержки изменялось, исходя из выбранного предела, с шагом 0,2 мс. Результаты показывают, что неравномерность амплитуды составляет 0,5 дБ. Это даёт нам возможность принимать сигнал, отраженный от любой высоты ионосферных слоев.

При решении второй задачи построена зависимость отношения сигнал/шум от разностной частоты. Величина разностной частоты f изменяется в пределах от 650 Гц до 6кГц. Из полученной зависимости видно, что отношение сигнал/шум меняется от 18,4 до 21 дБ, причем наиболее равномерным является диапазон от 3 до 6 кГц, неравномерность в нем составляет 0,4 дБ. Надо отметить, что выбранные частоты лежат в пределах звукового канала приемника. Это позволит в дальнейшем производить обработку принимаемого сигнала в автоматическом режиме с использованием ПК, оснащенного звуковой картой.

Выводы. Разработана имитационная модель работы вертикального ионозонда. Проведено моделирование обработки в приемнике методом сжатия в частотной области ЛЧМ сигнала, модулированного М – последовательностью. Полученные результаты позволяют сделать вывод о целесообразности применения выбранных сигналов для разрабатываемого вертикального ионозонда.

Литература

1. Современные методы исследования динамических процессов в ионосфере / Н. Д. Филипп, Н. Ш. Блаунштейн, Л. М. Ерухимов, В. А. Иванов, и др. Кишинев, Штинница, 1991.-286 с.

2. A. W. Poole. On the Use of Pseudorandom Codes for “Chirp” Radar. // IEEE Transactions on antennas and propagation, vol. AP-27, no. 4 july 1979. – Р.29-34.