【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及射电天文，更具体地涉及一种三频数字接收机。
技术介绍
1、电离层是日地空的重要组成部分，也是无线电信号传播的重要误差源之一。电离层的变化受到太阳活动和地磁活动的影响，电离层的异常变化会对无线电通信、卫星导航定位等无线电信息系统电波信号产生重要的影响，其中电离层总电子含量(tec)是研究电离层的重要参数会随着太阳活动的强度而变化。另外随着卫星的发射成功，电离层结构的探测可以通过透射方式，及采用卫星的信标信号在电离层的传播效应来观测。
2、现有技术中，通常通过模拟接收机来接收低轨卫星搭载的三频信标信号仪发射的150mhz、400mhz和1066.67mhz三个频段的无线电信号，然后推算出电离层高度90-1000公里之间高解析度的电子密度场和总电子含量tec。
3、但是，模拟接收机工作时需要人为的指定观测时间，即需要人工操控模拟接收机工作，效率低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种三频数字接收机，通过控制系统可自动根据卫星轨道来控制接收天线的工作和数据传输，效率高。
2、基于上述目的，本专利技术提供一种三频数字接收机，包括接收天线、放大器、数字采集设备和控制系统，所述接收天线用于接收150mhz、400mhz和1066.67mhz三个频率的卫星信号，所述放大器用于对三个频率的卫星信号进行放大，得到三个频率的放大信号，所述数字采集设备用于将三个频率的放大信号转换为三个频率的数字信号，所述控制系统用于根据待观测卫星的轨道信息控制
3、进一步地，所述接收天线为三正交偶极子天线。
4、进一步地，所述放大器包括室外放大单元和室内放大单元，所述室外放大单元位于所述接收天线的天线基座内，所述室内放大单元位于室内，所述室外放大单元与所述室内放大单元通过电缆相连。
5、进一步地，所述室外放大单元包括三个低噪声放大器，第一合波器和第二合波器，三个低噪声放大器分别用于放大三个频率的卫星信号；所述第一合波器分别与三个低噪声放大器中的两个相连，所述第二合波器分别与所述第一合波器和三个低噪声放大器中的其余一个相连；所述室内放大单元包括宽带放大器和分波器，所述宽带放大器与所述第二合波器相连，所述分波器与所述宽带放大器相连。
6、进一步地，所述数字采集设备为通用软件无线电外设。
7、进一步地，所述控制系统包括卫星轨道获取模块、卫星预报模块、采集模块和数据处理模块，所述卫星轨道获取模块用于获取待观测卫星的两行根数信息，所述卫星预报模块用于根据所述待观测卫星的两行根数信息获取所述待观测卫星的轨道信息，所述采集模块用于根据所述待观测卫星的轨道信息控制所述接收天线、所述放大器和所述数字采集设备的工作，以在所述待观测卫星运动至所述接收天线的接收范围时，采集所述待观测卫星的三个频率的数字信号；所述数据处理模块用于根据所述待观测卫星的三个频率的数字信号计算所述电离层总电子含量。
8、进一步地，所述卫星预报模块设置为通过简化常规摄动方法利用所述待观测卫星的两行根数信息计算所述待观测卫星的轨道信息。
9、进一步地，所述数据处理模块设置为：
10、从三个频率的数字信号中选取两个相邻频率的数字信号，作为第一频率的数字信号和第二频率的数字信号；
11、分别去除所述第一频率的数字信号和所述第二频率的数字信号的噪声，得到所述第一频率的信标信号和所述第二频率的信标信号；
12、获得所述第一频率的信标信号的第一相位和所述第二频率的信标信号的第二相位；
13、根据所述第一相位和所述第二相位计算所述电离层总电子含量。
14、进一步地，分别去除第一频率的数字信号和第二频率的数字信号的噪声，得到第一频率的信标信号和第二频率的信标信号，具体包括：
15、分别对所述第一频率的数字信号和所述第二频率的数字信号进行傅里叶变换，得到所述第一频率的数字信号对应的第一功率谱和所述第二频率的数字信号对应的第二功率谱；
16、从所述第一功率谱中提取第一候选峰值，从所述第二功率谱中提取第二候选峰值；
17、对所述第一候选峰值进行多次拟合，并在每次拟合后通过去除杂散点以移除不合理的峰值，得到第一最佳拟合曲线；对所述第二候选峰值进行多次拟合，并在每次拟合后通过去除杂散点以移除不合理的峰值，得到第二最佳拟合曲线；
18、对所述第一最佳拟合曲线进行带通滤波，得到滤波后的第一最佳拟合曲线；对所述第二最佳拟合曲线进行带通滤波，得到滤波后的第二最佳拟合曲线；
19、对滤波后的第一最佳拟合曲线进行逆傅里叶变换，得到第一频率的信标信号；对滤波后的第二最佳拟合曲线进行逆傅里叶变换，得到第二频率的信标信号。
20、进一步地，从所述第一功率谱中提取第一候选峰值，从所述第二功率谱中提取第二候选峰值，具体包括：
21、针对第一功率谱和第二功率谱中的每一个，计算该功率谱中的每个频点与其对应的功率谱的乘积，并对乘积取对数，得到每个频点的对数功率谱密度，将大于预设阈值的对数功率谱密度作为该功率谱的候选峰值。
22、本专利技术的三频数字接收机，控制系统可根据待观测卫星的轨道信息自动控制接收天线、放大器和数字采集设备的工作，以实现数据的自动采集，效率高；通过数字采集设备实现数字采集，相较于模拟接收机，可以减少模拟电路的温度漂移、增益变化、直流电平漂移和非线性失真等影响；通过接收天线可同时接收三个频率的卫星信号，因此可以通过更多的卫星来探测电离层的结构，增加了电离层探测机会。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种三频数字接收机，其特征在于，包括接收天线、放大器、数字采集设备和控制系统，所述接收天线用于接收150MHz、400MHz和1066.67MHz三个频率的卫星信号，所述放大器用于对三个频率的卫星信号进行放大，得到三个频率的放大信号，所述数字采集设备用于将三个频率的放大信号转换为三个频率的数字信号，所述控制系统用于根据待观测卫星的轨道信息控制所述接收天线、所述放大器和所述数字采集设备的工作，以采集所述待观测卫星的三个频率的数字信号，并根据三个频率的数字信号计算电离层总电子含量。
2.根据权利要求1所述的三频数字接收机，其特征在于，所述接收天线为三正交偶极子天线。
3.根据权利要求1所述的三频数字接收机，其特征在于，所述放大器包括室外放大单元和室内放大单元，所述室外放大单元位于所述接收天线的天线基座内，所述室内放大单元位于室内，所述室外放大单元与所述室内放大单元通过电缆相连。
4.根据权利要求3所述的三频数字接收机，其特征在于，所述室外放大单元包括三个低噪声放大器，第一合波器和第二合波器，三个低噪声放大器分别用于放大三个频率的卫星信号；所述第
5.根据权利要求1所述的三频数字接收机，其特征在于，所述数字采集设备为通用软件无线电外设。
6.根据权利要求1所述的三频数字接收机，其特征在于，所述控制系统包括卫星轨道获取模块、卫星预报模块、采集模块和数据处理模块，所述卫星轨道获取模块用于获取待观测卫星的两行根数信息，所述卫星预报模块用于根据所述待观测卫星的两行根数信息获取所述待观测卫星的轨道信息，所述采集模块用于根据所述待观测卫星的轨道信息控制所述接收天线、所述放大器和所述数字采集设备的工作，以在所述待观测卫星运动至所述接收天线的接收范围时，采集所述待观测卫星的三个频率的数字信号；所述数据处理模块用于根据所述待观测卫星的三个频率的数字信号计算所述电离层总电子含量。
7.根据权利要求6所述的三频数字接收机，其特征在于，所述卫星预报模块设置为通过简化常规摄动方法利用所述待观测卫星的两行根数信息计算所述待观测卫星的轨道信息。
8.根据权利要求6所述的三频数字接收机，其特征在于，所述数据处理模块设置为：
9.根据权利要求8所述的三频数字接收机，其特征在于，分别去除第一频率的数字信号和第二频率的数字信号的噪声，得到第一频率的信标信号和第二频率的信标信号，具体包括：
10.根据权利要求9所述的三频数字接收机，其特征在于，从所述第一功率谱中提取第一候选峰值，从所述第二功率谱中提取第二候选峰值，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种三频数字接收机，其特征在于，包括接收天线、放大器、数字采集设备和控制系统，所述接收天线用于接收150mhz、400mhz和1066.67mhz三个频率的卫星信号，所述放大器用于对三个频率的卫星信号进行放大，得到三个频率的放大信号，所述数字采集设备用于将三个频率的放大信号转换为三个频率的数字信号，所述控制系统用于根据待观测卫星的轨道信息控制所述接收天线、所述放大器和所述数字采集设备的工作，以采集所述待观测卫星的三个频率的数字信号，并根据三个频率的数字信号计算电离层总电子含量。
2.根据权利要求1所述的三频数字接收机，其特征在于，所述接收天线为三正交偶极子天线。
3.根据权利要求1所述的三频数字接收机，其特征在于，所述放大器包括室外放大单元和室内放大单元，所述室外放大单元位于所述接收天线的天线基座内，所述室内放大单元位于室内，所述室外放大单元与所述室内放大单元通过电缆相连。
4.根据权利要求3所述的三频数字接收机，其特征在于，所述室外放大单元包括三个低噪声放大器，第一合波器和第二合波器，三个低噪声放大器分别用于放大三个频率的卫星信号；所述第一合波器分别与三个低噪声放大器中的两个相连，所述第二合波器分别与所述第一合波器和三个低噪声放大器中的其余一个相连；所述室内放大单元包括宽带放大器和分波器，所述宽带放大器与所述第二合波器相连，所述分波器与所述宽带放大器相连。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：赵融冰，张楚原，闫振，王锦清，吴亚军，
申请(专利权)人：中国科学院上海天文台，
类型：发明
国别省市：
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