基于Matlab-Simulink的电离层探测系统仿真设计

现代电子技术

Modern Electronics Technique

2018年3月15日第41卷第6期

Mar.2018Vol.41No.6

DOI ：10.16652/j.issn.1004-373x.2018.06.001

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]。本文基于Simulink 仿真平台搭建完整的电离层探测系统模型，并展示了相应的仿真结果及数据处理结果，验证了仿真模

型的正确性。

系统仿真建模

1.1

仿真模型

图1为仿真模型整体框图。电离层探测系统主要包括发射模块、短波信道模块和接收机模块，其中接收

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

（武汉大学电子信息学院，湖北武汉

430072）

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

Simulation design of ionospheric sounding system based on Matlab/Simulink

WANG Ning ，YANG Guobin ，LIU Tongxin ，LAN Ting ，ZHOU Chen ，JIANG Chunhua

（School of Electronic Information ，Wuhan University ，Wuhan 430072，China ）

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-ran-dom binary code modulation mode is adopted in the system to select Watterson channel model for simulation of ionospheric chan-nels.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 sound-ing system.

Keywords ：ionosphere sounding system ；simulation modeling ；pseudo-random binary code ；Watterson channel ；superhet-

erodyne receiver ；quadrature demodulation

收稿日期：2017-06-15

修回日期：2017-08-17

基金项目：国家自然科学基金资助（41604133）；国家自然科学基金资助（41304127）

Project Supported by National Nature Science Foundation of China （41604133），National Nature Science Foundation of China （41304127）

万方数据