【技术实现步骤摘要】
本公开涉及雷电监测，尤其涉及一种基于vhf频段的雷电信号模拟系统。
技术介绍
1、雷电是大气中云间或云地间大量的正负电子聚集饱和之后瞬间释放的一种常见的自然现象，其在发生过程中释放巨大能量，具有大电流、高电压、强电磁辐射的特征，雷电防害一直是相关领域的重点关注的方面。
2、目前，几乎所有的发达国家和地区都建立了全国或地区性的雷电监测网络。随着我国从事雷电灾害及探测研究的投入不断加大，相应的雷电监测预报系统己经逐步投入运行。然而针对雷电信号模拟的
却并未有明显进展。因此，提供一种能够实现雷电信号模拟及接收的模拟系统是非常必要的。
技术实现思路
1、本公开提供一种基于vhf频段的雷电信号模拟系统，解决了现有的雷电监测技术无法实现雷电信号模拟的技术问题。
2、根据本公开的第一方面，提供一种基于vhf频段的雷电信号模拟系统，包括上位机、雷电信号模拟装置以及地面接收机；
3、所述上位机与所述雷电信号模拟装置无线通信，用于向所述雷电信号模拟装置发送配置命令；
4、所述雷电信号模拟装置对配置命令进行分析处理，生成雷电模拟信号并由所述地面接收机回传接收；
5、所述雷电信号模拟装置包括电源、数据传输器、控制板、功放器、天线；所述数据传输器与所述上位机连接，通过所述数据传输器接收所述上位机的配置命令并传输到所述控制板处理得到雷电模拟信号以及雷电信号模拟装置的状态信息和输出信息；所述功放器将所述雷电模拟信号放大后通过所述天线辐射到所述地面
6、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述状态信息和输出信息包括时间数据、位置数据、信号配置数据以及ad数据。
7、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述功放器的放大功率的计算方式为：
8、los＝p-sen+gr+gt (1)
9、其中，los为传播损耗，p为功放器发射功率，sen为接收灵敏度，gr为接收天线增益，gt为发射天线增益。
10、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述天线场强包括近区场强以及远区场强，具体为：
11、近区场强的计算方式为：
12、lfs1＝32.44+20lgl+20lgf0 (2)
13、lfs2＝32.44+20lgl+20lgf0-3 (3)
14、
15、
16、其中，lfs1为无近场天线时的损耗值，lfs2为有近场天线时的损耗值，f0为初始频率，pt为功率，pp1为无近场天线时的近区场强，pp2为有近场天线时的近区场强；
17、远区场强计算方式为：
18、
19、其中，d为发射和接收机的距离，f为兆赫兹，dbi为天线增量，
20、gr(dbi)＝101g(发射天线朝向接收端的功率密度/功率相同的各向同性发射天线在相同方向的功率)。
21、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述控制板包括北斗模块、mcu模块、信号生成模块、射频开关模块、检波模块、fpga模块以及通信模块；
22、所述通信模块与mcu模块连接，用于实现所述上位机与所述mcu模块的数据交互；
23、所述北斗模块与所述mcu模块连接，用于采集时间及位置信息并传输到所述mcu模块；
24、所述信号生成模块与所述mcu模块连接，用于生成雷电模拟信号；
25、所述射频开关模块与所述信号生成模块连接，用于控制模拟信号是否输出，所述射频开关模块还与所述功放器连接，用于输出指定窗口时间的信号，并将信号放大；
26、所述mcu模块分别接收所述北斗模块、所述通信模块以及所述检波模块的传输数据，通过解析所述通信模块的命令数据进而控制所述信号生成模块生成雷电模拟信号。
27、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述北斗模块采用tau3101北斗gps授时型接收模块，能够接收北斗卫星b1频点民码信号和gps卫星l1频点c/a码信号；
28、所述射频开关模块采用hmc849alp4ce芯片；
29、所述mcu模块采用stm32f103rct6芯片，能够实现模块控制功能以及接受模块回传的数据；
30、所述信号生成模块选用max2870etj+芯片。
31、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述信号生成模块的生成信号的过程为：
32、
33、其中，fref表示外部参考时钟输入频率，vhf雷电信号模拟装置的参考时钟输入频率为25mhz，dbr为寄存器2第25位设置fref输入倍频模式0或1；rdiv2为寄存器2第24位设置fref的2分频模式0或1；r为寄存器2第10位可编程参考时钟计数器值，其为1至1023；
34、
35、其中，n为16位计数器的数值，为16至65535；m为分数模，为2至4095；f为分数的除数，为0至mod-1；diva为rf输出分频器，设置为0至7；fb为集成压荡控制器的反馈模式，fvco为基频电压，frfoua为芯片生成信号的频率。
36、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述fpga模块分别与所述北斗模块、所述mcu模块以及所述射频开关模块连接，用于对所述北斗模块及所述mcu模块数据进行分析并向所述射频开关模块发送开关指令；
37、所述检波模块分别与所述射频开关模块及所述mcu模块连接，用于对所述射频开关模块的雷电模拟信号的射频功率进行检波，转换成可测量的电压值，并传输到所述mcu模块。
38、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述地面接收机包括雷电识别模块，所述雷电识别模块包括预处理器、时钟电路、时标信号发生器、雷电识别单元以存储单元；
39、所述预处理器与所述雷电识别单元连接，实现所述雷电模拟信号的输入与识别；
40、所述时标信号发生器与所述预处理器连接，用于对信号接收时间进行识别确定；
41、所述时钟电路与时标信号发生器、所述预处理器以及所述雷电识别单元连接，用于提供并传输时钟信号；
42、所述雷电识别单元用于对预处理器处理的雷电信号进行识别，并判断是否为所述雷电信号模拟装置的雷电模拟信号；
43、所述存储单元与雷电识别单元连接，通过雷电识别单元得到的判断结果，由存储单元储存备用。
44、相比于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
45、(1)本专利技术利用无人机飞行一定的轨迹，地面组网雷电设备接收雷电信号模拟装置发射的射本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于VHF频段的雷电信号模拟系统，其特征在于，包括上位机、雷电信号模拟装置以及地面接收机；
2.根据权利要求1所述的雷电信号模拟系统，其特征在于，所述状态信息和输出信息包括时间数据、位置数据、信号配置数据以及AD数据。
3.根据权利要求1所述的雷电信号模拟系统，其特征在于，所述功放器的放大功率的计算方式为：
4.根据权利要求1所述的雷电信号模拟系统，其特征在于，所述天线场强包括近区场强以及远区场强，具体为：
5.根据权利要求1所述的雷电信号模拟系统，其特征在于，所述控制板包括北斗模块、MCU模块、信号生成模块、射频开关模块、检波模块、FPGA模块以及通信模块；
6.根据权利要求5所述的雷电信号模拟系统，其特征在于，所述北斗模块采用TAU3101北斗GPS授时型接收模块，能够接收北斗卫星B1频点民码信号和GPS卫星L1频点C/A码信号；
7.根据权利要求5所述的雷电信号模拟系统，其特征在于，所述信号生成模块的生成信号的过程为：
8.根据权利要求5所述的雷电信号模拟系统，其特征在于，
<...【技术特征摘要】
1.一种基于vhf频段的雷电信号模拟系统，其特征在于，包括上位机、雷电信号模拟装置以及地面接收机；
2.根据权利要求1所述的雷电信号模拟系统，其特征在于，所述状态信息和输出信息包括时间数据、位置数据、信号配置数据以及ad数据。
3.根据权利要求1所述的雷电信号模拟系统，其特征在于，所述功放器的放大功率的计算方式为：
4.根据权利要求1所述的雷电信号模拟系统，其特征在于，所述天线场强包括近区场强以及远区场强，具体为：
5.根据权利要求1所述的雷电信号模拟系统，其特征在于，所述控制板包括北斗模块、mcu模块、信号生成模块、射频开关模...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽方，庞文静，李卫平，雷勇，
申请(专利权)人：中国气象局气象探测中心，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。