1引言
流星突发通信是利用流星高速进入大气层燃烧而形成的电离余迹（分布在80~120 km的高空 ）对VHF无线电波的反射或散射实现超视距通信的一种无线电通信方式。这种通信方式是间 断、突发的，由于其本身所具有的“足迹”和“热点”等特点，且有良好的抗截获和抗干扰 能力,因此在军事方面倍受关注。
我国研究流星通信起步较早，始于20世纪60年代中期，但后来由于种种原因停止。直到本世 纪初，国家才重新启动流星突发通信的研制工作。目前，国内尚无可用的国产化流星通信设 备。
技术的发展，推动了流星突发通信设备研制的自动化程度。由于流星突发通信有非实时、数 据通过量低的缺点，因此采用自适应变速率技术，通过检测信号强度和噪声电平自动调节数 据速率，使信息通过量提高，这成为流星突发通信系统设计的关键技术之一。 本文讨论的 流星信道模拟器，能更好地指导实验室流星自适应变速率通信系统的设计和验证设计方案的 可行性。
2流星余迹信道特性和数学模型
流星余迹根据其电子线密度可分为两类,电子线密度大于或等于2×1014e/m称为 过密类,小于2×1014e/m称为欠密类。欠密类余迹对入射电波进行前向散射传 播，过密类余迹对入射电波进行反射。虽然过密类余迹反射信号强，信号持续时间也很长， 但其发生概率远远小于欠密类情况，所以流星余迹通信更多的是依靠欠密类余迹的散射来实 现。这里仅讨论欠密类情况。如图1所示，反射信号在几百微秒内达到峰值,然后由于余迹的 扩散,信号呈指数衰减(衰落因子为几百毫秒到几秒)。
2.1流星余迹参数描述
(1)峰值电平
接收功率与距离、波长、电子密度等有关,对欠密类:
接收功率：
PR(t)： 接收信号功率；PT： 发送信号功率；
GT，GR： 分别为发送天线增益和接收天线增益；
λ：波长；q：余迹电子线密度；re：电子半径(2.82×10-15)；
α：余迹电场矢量E与RR之间的夹角；
r0：余迹初始半径； D：扩散系数；
t：时间； φ：RT，RR夹角的一半；
β：余迹轴向与RT，RR构成平面的夹角。
(2)平均突发持续时间
信号的持续时间是指通过流星路径传送信号的有效可用时间，通常为接收信号幅度降到其初 始值的1/ε时所需要的时间。流星余迹反射波的平均突发持续时间是多个变参的函数,与1/f 2成正比。通常期望有持续时间长的余迹,这样在持续时间内可以发送更多的数据。通过上 面的关系还可以看出降低工作频率能够延长平均余迹可用时间,典型余迹可用时间为几十毫 秒到几百毫秒。
单个余迹的持续时间并不能完全决定其可用时间,因为随着信号的衰落,增大发射功率或提高 接收机灵敏度同样能够延长余迹的可用时间。
(3)等待时间
等待时间是流星余迹通信系统的一个很重要的参数,他说明了平均等待多长时间才能 进行新一次的信息传输。等待时间与工作频率成反比,典型等待时间为几秒到几分钟。
(4)占空比
占空比在描述及比较流星余迹链路时是非常有用的,他表明流星余迹链路实际通信传输数据 的时间所占的百分比，与1/f2成正比。
占空比=平均突发持续时间/平均等待时间
(5)平均通过量
流星通信最大的特点就是他的突发性。衡量这种系统的性能时，不能单纯看最高的发送速率 ，而必须采用平均通过量来描述系统的性能。
平均通过量=数据传输率×占空比
2.2流星突发通信信道数学模型
实践证明流星突发信道的产生可用泊松过程来描述，流星产生的间隔服从指数分布。由于流 星突发信道是随机信道，给建立精确的信道模型带来一定困难，在模拟时需要简化处理。对 于欠密类余迹，接收功率表示为：
其中PR(0)为峰值电平，是一个随机变量；τ是衰落常数，与链路参数有关。 当 链路确定后，其均值相对稳定，变化范围小，所以可以当作常数处理。
3信道模拟系统的硬软件设计
3.1硬件设计
3.1.1系统功能
在基带上实现流星信道模拟，指导实验室流星突发自适应、变速率系统的设计，验证方案的 可行性。
3.1.2系统原理
根据系统要求，设计的流星信道模拟器系统电路框图如图2所示。
系统工作时，首先 对中频信号进行放大，获得模数转换器AD9225可以处理的信号；并由AD9225转换为12位的数 字信号，经74FCT245缓冲处理（74FCT245具有电平转换功能，以保护DSP器件）；再由TMS32 0VC5509 DSP完成数字信号处理运算和控制功能，处理后的数据输出至AHC574锁存器、由AD9 762完成数模转换，放大后输出流星信道模拟信号。
本文关键字：模拟器 综合-其它，单片机-工控设备 - 综合-其它
