南京信息工程大学 中国科学院大气物理研究所
闪电放电会辐射出宽频带的电磁波信号,其频率范围涵盖极低频到微波频段。传统闪电探测技术主要集中于甚低频和低频段,受限于高采样率、高带宽探测设备的匮乏,对高频和甚高频(VHF)信号的捕获仍存在较大挑战。本研究基于软件无线电(Software Defined Radio, SDR)技术,设计并实现了一套针对闪电VHF辐射动态探测系统。该系统通过闪电VHF传感器接收宽频电磁辐射信号,利用SDR进行中心频率、增益等参数的设置,并结合数字下变频技术将信号转换为低频信号进行低采样率采集。系统通过采用设备底层API库调用、环形缓存设计、GPS/北斗时钟同步等关键技术,实现了信号的触发采集、长时间存储及高精度绝对时间获取的功能。在实验室测试及户外实验中,使用20MHz的采样率对VHF频段10MHz带宽信号触发采集,从结果表明,该系统能够有效捕获空间VHF信号,并展现出优异的时频特征。与传统闪电电磁探测设备相比,本系统既可以通过软件端口可灵活调整探测参数,无需硬件更改;又能够实时监控环境电磁背景,选择低噪声频段进行高信噪比测量,从而降低闪电探测难度并提高数据质量,具有明显优势。该研究为闪电高频信号的探测与分析提供了新的技术手段,具有重要的科学价值和应用前景。
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