[发明专利]电离层色散效应模拟器

权利要求书

1.一种电离层色散效应模拟器，包括现场可编程门阵列FPGA、与FPGA相连的数字信号处理器DSP，以及通过CPCI总线与DSP相连的监控处理计算机，其特征在于，FPGA中设计有两级有限冲击响应数字滤波器FIR1和FIR2；经模数转换器A/D转换后的数字中频信号，通过第一级有限冲击响应数字滤波器FIR1，完成对通道初始群延时的均衡，再到第二级有限冲击响应数字滤波器FIR2，完成向目标函数确定的色散效应曲线逼近，DSP根据有限冲击响应数字滤波器群延时与频率响应函数中抽头系数的对应关系，通过控制FPGA中滤波器FIR1的抽头系数h₁(n)和滤波器FIR2的抽头系数h₂（n），从而控制滤波器的群延时，实现宽带无线电信号空中传输在电离层产生色散效应的模拟，在上述公式中，TEC为信号传播路径上的等效电子浓度，f为宽带无线电信号瞬时频率，β为入射电波倾斜角度。

2.按权利要求1所述的电离层色散效应模拟器，其特征在于，在FPGA中设计第一级有限冲击响应数字滤波器FIR1，对信号通道初始群延时特性t₀进行均衡,FIR1的频率响应函数为DSP控制FIR1的抽头系数h₁（n），使群延时特性t₁按信号通道初始群延时特性t₀关于平行于横轴的直线t₂对称的曲线变化，均衡后整个通道的群延时曲线t₃趋于水平直线，在上述公式中，ω为归一化角频率，n为滤波器阶数，N为自然数。

3.按权利要求1所述的电离层色散效应模拟器，其特征在于，在FPGA中设计第二级有限冲击响应数字滤波器FIR2，FIR2的频率响应函数为监控处理计算机通过CPCI总线与DSP通讯，DSP控制FIR2的抽头系数h₂(n)改变滤波器FIR2的群延时特性，使群延时特性满足目标函数t₄确定的色散效应特性。

4.按权利要求1所述的电离层色散效应模拟器，其特征在于，经过两级有限冲击响应数字滤波器对群延时特性的干预，电离层色散效应模拟器整个信号通道群延时特性t₅包含了均衡后的通道延时，曲线t₅无限逼近目标函数曲线t₄。

5.按权利要求1所述的电离层色散效应模拟器，其特征在于，从监控处理计算机操作界面输入无线电信号传播路径上等效电子浓度TEC在10¹⁶～10¹⁹之间取值，宽带无线电信号瞬时频率f在S频段或X频段取值，入射电波倾斜角度β在1°～90°之间取值，监控处理计算机按计算出对应的延时值t₄，模拟出不同的色散效应特性曲线。

6.按权利要求1所述的电离层色散效应模拟器，其特征在于，已经模拟了色散效应参数的中频数字信号，经数模转换器D/A后在信道中与本振混频，滤波后从射频接口输出。