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1、非相干散射雷达调研报告,研究现状,1958年，Bill Gordon提出利用非相干散射原理实现 对电离层的遥测。1962年，美国在秘鲁建设了世界第一部非相干散射 雷达Jicamarca Radar。波多黎各Arecibo、美国Millstone Hill、丹麦格陵兰 岛Sondrestrom（美国修建）。挪威 Tromso、挪威Svalbard、乌克兰Kharkov（EISCAT建设）。俄罗斯Irkutsk、中国的QJISR等目前，世界上总共建设了约十部非相干散射雷达，正在观测运行的更少！,非相干散射雷达在全球的分布：,参考文献：邢维波.非相干散射雷达信号处理机设计D.西安电子科技大学,201
2、0.,非相干散射原理,非相干散射是当X射线光量子冲击束缚较松的电子或自由电子时，会产生一种反冲电子，这种新的散射现象是由康普顿和我国物理学家吴有训等首先发现的，故称为康普顿散射或坎普顿-吴有训散射。,当每个光子与一个束缚较松的电子发生弹性碰撞时，电子被碰到一边，成为反冲电子，同时在角度下产生一个新光子，由于入射光子一部分能量转化成为电子的动能，因此新光子的能量必然较碰撞前的能量h要小。散射辐射的波长应要比入射光束的波长长，散射相位与入射波相位之间不存在固定关系，故这种散射是不相干的，称之为非相干散射。,非相干散射产生的主要原因,1.原子的能级有一定的宽度2.原子的热运动和湍动3.压力效应等。,
3、非相干散射雷达,非相干散射雷达利用电离层中等离子体热起伏的微弱散射信号,遥测高空电离层的物理参数。由于这种热起伏引起的散射信号是非相干的,所以叫做非相干散射雷达。,电离层电子非相干散射雷达截面很小，散射信号很弱。非相干散射雷达的发射机功率、接收机灵敏度、天线增益要求高。,1.概述,非相干散射雷达,2.原理,非相干散射雷达方程,式中Pt是雷达发射脉冲峰值功率,A是天线面积,n是天线效率,C是自由空间光速,是发射脉冲宽度,Ne是电离层电子密度,是电子散射截面,R是散射体到雷达站的距离。,接收机接收的散射功率中包含电子密度、电子温度和离子温度信息。,电子密度表达式,实际应用时,接收机允许的最小输入功
4、率用最小输出信噪比(S0/N0)min来表示,带入上式后有,散射信号是微弱的,往往淹没在噪声中,进行一个脉冲测量是没有意义的,必须进行脉冲积累。采用积累可以降低对信噪比的要求,用积累改善因子I(n)表示积累的允许信噪比降低时倍数,这样,非相干散射雷达,实际测量中,不仅要测量散射信号的功率,而且要测量散射信号的功率谱。自相关函数的测量也是非相干散射雷达信号处理方法的基础,它包含多种电离层参数信息。,非相干散射雷达,3.主要技术特征,1.发射功率高,2.天线有效面积大,3.系统噪声温度低,4.采用相干积累技术,5.专用脉冲编码技术,6.采用更好的数字信号处理技术,非相干散射雷达,Millstone
5、 Hill ISR,地理位置：288.5。E,42.5。N天线系统：两套抛物面天线系统。垂测（方向固定，直径67m）斜侧（方向可调，直径46m）发射频率：440MHz 峰值功率：2.5MW1963年开始垂直探测、1978开始斜向探测电离层 参量。目前已经积累大量探测数据,发表了一批 关于中纬、亚极光区电离层特性经典文献。,Arecibo ISR,地理位置：293.25。E,18.3。N天线系统：305m抛物面天线。发射频率：430MHz 峰值功率：2MW著名的单站非相干散射雷达,地理位置：19.2。E，69.6。N天线系统：32m抛物面天线。发射频率：933MHz 峰值功率：2.6MW1981
6、年建设,EISCAT ISRs,EISCAT UHF ISR,EISCAT：European Incoherent Scatter Scientific AssociationAssociated countries:Germany,France,Finland,Japan,Norway,Sweden,UK,地理位置：19.2。E，69.6。N天线系统：1204m抛物柱面天线。发射频率：224MHz 峰值功率：3MW1983年建设,EISCAT ISRs,EISCAT UHF ISR,EISCAT Svalbard Radar（ESR）,地理位置：挪威(16。E，78.1。N)天线系统：斜侧（32m可转动抛物面天线）垂测（42m固定）发射频率：500MHz 峰值功率：1MW1996年建设,EISCAT ISRs,
