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Ka频段雨衰测量系统及其衰减计算仿真软件设计与实现

作　者: 杨江骅
导　师: 刘彦明
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: Ka频段降雨衰减测量和分析系统
分类号: TN927.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 39次
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内容摘要

鉴于Ka频段具有可用带宽宽、干扰少、设备体积小的特点,Ka频段的卫星通信成为国内外的研究热点。但同时由于Ka波段的频率比较高,也带来下面的缺点:降雨衰减大。那么研究降雨的物理特性,分析降雨影响电波传播的机理,获取降雨衰减的统计数据,结合数学模型采用或修正成熟的抗雨衰技术是现阶段的研究重点。基于以上需求,本文将设计并实现一套Ka频段雨衰测量和分析系统,该系统是一套集降雨特征数据收集、Ka频段通信衰减数据观测与记录、测量数据处理与分析和衰减计算分析软件为一体的系统。在实现本系统的过程中主要的工作包括:1.对Ka频段雨衰测量和分析系统的功能进行需求分析,明确该系统所需要完成的主要功能,按照功能对系统进行划分,给出该系统的总体设计方案。2.给出了测量系统结构;详细介绍了降雨特征测量子系统和Ka频段传播衰减测量子系统的设计和实现;以及各个子系统的实验参数,实验数据的检测、记录和初步处理方法。3.对降雨影响电波传播的机理、雨滴谱、特征衰减、衰减预报模型等理论进行了研究,着重研究了ITU-R降雨预报模型,总结了修正该模型参数的理论依据。在这些理论基础上给出了衰减测量数据的处理方法和分析结果,和最终形成的基础算法。4.结合Matlab基础理论算法,设计并开发了Ka频段衰减计算分析软件,给出了软件整体架构的设计,以及功能的实现;并对软件进行了完整的功能测试。经过软硬件测试表明,本文所设计的Ka频段雨衰测量和分析系统的功能模块与接口工作正常且稳定。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 研究背景和意义  8-9
  1.2 KA 频段雨衰国内外研究现状  9-11
  1.3 论文内容安排及主要工作和创新点  11-14
    1.3.1 论文的内容安排  11
    1.3.2 主要工作与创新点  11-14
第二章 KA 频段雨衰测量和分析系统总体设计  14-20
  2.1 需求分析  14-15
  2.2 总体设计  15-18
    2.2.1 测量和分析系统总体框架  15-17
    2.2.2 衰减测量系统  17
    2.2.3 测量数据处理和分析  17
    2.2.4 衰减计算分析软件  17-18
  2.3 总结  18-20
第三章衰减测量系统设计及实现  20-36
  3.1 衰减测量系统结构  20
  3.2 降雨特性测量子系统  20-25
    3.2.1 系统组成  20-21
    3.2.2 降雨特性测量原理  21-23
    3.2.3 测量数据  23-25
  3.3 KA 频段传播衰减测量子系统  25-35
    3.3.1 系统组成  25-26
    3.3.2 系统硬件介绍  26-28
    3.3.3 自动化数据记录模块  28-32
    3.3.4 测量数据  32-35
  3.4 总结  35-36
第四章测量数据处理和分析  36-52
  4.1 测量数据处理  36-44
    4.1.1 降雨特性数据处理  36-39
    4.1.2 衰减数据处理  39-44
  4.2 特征衰减参数修正  44-48
    4.2.1 降雨特征衰减计算  44-45
    4.2.2 特征衰减计算参数修正方法  45-47
    4.2.3 特征衰减就算参数修正结果  47-48
  4.3 衰减预报模型修正  48-51
    4.3.1 衰减预报模型介绍  48-50
    4.3.2 衰减预报模型修正方法  50
    4.3.3 衰减评估模型参数修正结果  50-51
  4.4 衰减动态预报模型算法  51
  4.5 总结  51-52
第五章衰减计算分析软件设计及开发  52-66
  5.1 概述  52
  5.2 软件功能需求及架构  52-54
    5.2.1 衰减计算功能需求  52
    5.2.2 衰减动态预报功能需求  52
    5.2.3 环境气象信息搜集功能需求  52-53
    5.2.4 Ka 频段衰减计算分析软件架构  53-54
  5.3 软件实现  54-57
    5.3.1 开发环境  54-55
    5.3.2 软件概要设计  55-56
    5.3.3 软件实现  56-57
  5.4 软件测试  57-65
    5.4.1 测试环境搭建  57-58
    5.4.2 功能测试  58-65
  5.5 总结  65-66
第六章总结与展望  66-68
致谢  68-70
参考文献  70-73
研究成果  73-74

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